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第6章 细胞的生命历程
第1节 细胞的增殖
本节聚焦：
1.细胞通过什么方式增值？
2.什么叫作细胞周期？
3.细胞有丝分裂的过程是怎样的？
它有什么生物学意义？
【问题探讨】
象与鼠的个体大小相差十分悬殊。
1.请推测象与鼠相应器官或组织的细胞大小是否也有很大差异。
2.生物体的长大，是靠细胞数量的增多还是靠细胞体积的增大？
无明显差异。
生物体的生长，既靠细胞生长增大细胞的体积还要靠细胞分裂增加细胞的数量。
事实上，不同动(植)物同类器官或组织的细胞大小一般无明显差异，器官大小主要取决于细胞数量的多少。
1.概念：细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程
单细胞生物：通过细胞增殖进行繁殖
多细胞生物：
①从受精卵开始，经过细胞增殖和分化逐渐发育成为个体
②通过细胞增殖产生新的细胞来补充已经衰老死亡的细胞
2.意义：细胞增殖是重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
一、细胞增殖
分裂
+
准备物质
复制
分裂
+
一、细胞增殖
物质准备
分裂
分裂一次
物质准备
分裂
分裂一次
物质准备
分裂
分裂一次
细胞周期
分裂间期
分裂期
细胞周期：连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。
3.过程：
包括物质准备、细胞分裂两个连续的过程。
一、细胞增殖
末期
后期
中期
前期
子细胞
分
裂
间
期
分
裂
期
1.概念：
连续分裂的细胞，从一次分裂完成开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。
2.阶段：
分裂间期
分裂期
物质准备
细胞适度的生长
(前、中、后、末）
90%-95%
5%-10%
①“连续分裂的细胞”才具有细胞周期；②间期在前，分裂期在后；③间期长，分裂期短；④以分裂完成时为“界限”。
二、细胞周期
细胞周期分为分裂间期和分裂期，分裂间期较长。
结论：
不同细胞的细胞周期长度不一样。
不同细胞周期的分裂期或分裂间期占比重不一样。
思考：细胞周期的表示方法有哪些呢？
不同细胞的细胞周期持续时间/h
细胞类型 分裂间期 分裂期 细胞周期
蚕豆根尖分生区细胞 15.3 2.0 17.3
小鼠十二指肠上皮细胞 13.5 1.8 15.3
人的肝细胞 21 1 22
人的宫颈癌细胞 20.5 1.5 22
二、细胞周期
细胞周期：_____
分裂间期：_____
分 裂 期：_____
B-B
B-A
A-B
方法二：直线图
A B C D E F G
细胞周期：
分裂间期：
分 裂 期：
AC
AB
BC
CE
EG
CD
EF
DE
FG
先长后短
4.细胞周期的表示方法：
方法一：扇形图
B
A
二、细胞周期
【练2】右图所示细胞有丝分裂一个细胞周期所用时间，下列说法正确的是（ ）
①甲→乙的过程表示分裂间期
②乙→甲的过程表示分裂期
③一个细胞周期是指甲→甲的全过程
④一个细胞周期是指乙→乙的全过程
A.①④ B.②④ C.①②④ D.①②③
【练1】下图所示连续分裂细胞的一个细胞周期所用时间，表示一个细胞周期的是（ ）
A.a+b B.b+c C.c+d D.b+c+d
甲
乙
D
B
a
b
c
d
a
b
c
d
细胞增殖的过程：
（一）物质准备——分裂间期
（二）细胞分裂
——真核生物进行细胞分裂的主要方式
有丝分裂
减数分裂
无丝分裂
细胞分裂的方式
（真核生物）
（如蛙的红细胞）
（如生殖细胞的形成）
分裂间期：DNA复制和相关蛋白质的合成
G1期（DNA合成前期）
主要进行RNA、相关蛋白质的合成（如DNA聚合酶等），为S期DNA的复制做准备
S期（DNA合成期）
主要进行DNA的复制
G2期（DNA合成后期）
主要进行RNA和蛋白质的合成，特别是微管蛋白(中心体的成分)的合成，为分裂期做准备
分裂间期各时期的特征
二、细胞周期
高度螺旋、缩短变粗
(分裂期)
染色体
(分裂间期)
染色质
解开螺旋、恢复细长丝状
DNA、染色质和染色体之间有怎样的关系？
染色质和染色体是同一种物质在细胞不同时期的两种存在形态。
三、有丝分裂
有丝分裂（以高等植物为例）
分裂间期不属于有丝分裂
前期
中期
后期
末期
子细胞
间期
三、有丝分裂
纺锤丝
着丝粒
染色体
①核膜核仁消失 ②出现染色体、纺锤体 ③染色体散乱排列
前期：膜仁消失现两体(两消两现）
三、有丝分裂
染色体
中期：形定数清赤道齐
①染色体的着丝粒排列在赤道板上 ②染色体形态固定，数目清晰。
（是染色体观察及计数的最佳时机）
赤道板
三、有丝分裂
子染色体
后期：粒裂数增均两极
①着丝粒一分为二，姐妹染色单体分离，变为两个染色体，染色体数目加倍
②形成两套相同的染色体，分别往两极移动。
姐妹染色单体消失
染色体加倍
三、有丝分裂
①染色体、纺锤体消失，核膜、核仁出现。
②赤道板的位置出现细胞板，逐渐形成细胞壁，将细胞一分为二（板板壁）。
末期：两消两现板新壁
细
胞
板
核膜
核仁
染色质
三、有丝分裂
后期
中期
前期
间期
末期
植物
动物
★动物和高等植物细胞有丝分裂的主要区别有哪些时期？
三、有丝分裂
动物细胞
高等植物细胞
细胞分裂方式
有无中心体倍增
间期
纺锤体形成方式
前期
无
有
细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体
由两组中心粒周围
发出星射线，
形成纺锤体
赤道板位置出现细胞板，向四周扩展形成细胞壁
细胞膜内陷，细胞缢裂成两个子细胞
末期
三、有丝分裂
动植物细胞有丝分裂比较：
染色体和纺锤体消失，形成新的核膜和核仁。形成两个子细胞。
末期
两消两现重建壁
后期
粒裂数增均两移
染色体的着丝粒分裂，染色体数目加倍,子染色体在纺锤丝的牵引下移向两极。
形定数清赤道齐
中期
染色体的形态比较稳定，数目比较清晰，染色体的着丝粒排列在赤道板上。
（观察染色体最佳时期）
前期
核膜逐渐消失，核仁逐渐解体，出现染色体和纺锤体（染色质→染色体，细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体）,染色体排列散乱
膜仁消失现两体
间期
完成DNA的复制和有关蛋白质的合成（即染色体复制），细胞适度生长
细胞增殖过程中这一系列的变化有何意义？
确保复制后的遗传物质精确地平均分配到两个子细胞中。保持了遗传的稳定性。
三、有丝分裂
染色体的臂
一条染色体
染色体复制
着丝粒
两条姐妹染色单体
一条染色体
染色体数以着丝粒数为标准
染色体数
染色单体数
DNA数
101
122
2
0
2
着丝粒分裂
DNA、染色质和染色体的关系：
DNA分子数以条形结构的数量为准
三、有丝分裂
有丝分裂中的相关结构数量变化
假定某生物的一个体细胞中的染色体数和DNA的含量为2N
间期 前期 中期 后期 末期
核DNA数目
染色体
染色单体
2N
4N
2N
4N
0
2N
2N
4N
4N
4N
4N
4N
0
0
4N
2N
4N
2N
4N
4N
2N
三、有丝分裂
间期
0
4N
2N
前期
中期
后期
末期
染色体数目的变化规律
变化原因？
变化原因？
着丝粒分裂，姐妹染色单体分开形成子染色体
细胞分裂，形成子细胞
2N→4N→2N
三、有丝分裂
0
4N
2N
核DNA数目的变化规律
变化原因？
DNA复制
变化原因？
细胞分裂形成子细胞
2N→4N→2N
间期
前期
中期
后期
末期
三、有丝分裂
0
4N
2N
染色单体数目的变化规律
变化原因？
染色体复制
变化原因？
着丝粒分裂
0→4N→0
间期
前期
中期
后期
末期
三、有丝分裂
1
2
ab：间期DNA复制，一条染色体上有2条DNA分子。
cd：后期着丝粒分裂，
一条染色体上有
1条DNA分子。
a
b
c
d
e
前
中
后
末
子细胞
间期
前期
中期
后期
末期
三、有丝分裂
每条染色体上的DNA数
四、无丝分裂
1.过程：
2.特点：
3.实例：
蛙的红细胞
注意：无丝分裂过程中也有遗传物质的复制！！
蛙的红细胞无丝分裂示意图
不出现纺锤丝和染色体的变化
细胞核延长→细胞核缢裂成为两个核
→细胞缢裂，形成两个子细胞
表面积= mm2
体积= mm3
表面积= mm2
体积= mm3
表面积= mm2
体积= mm3
24
8
96
64
384
512
1.5
3
0.75
表面积体积=
表面积体积=
表面积体积=
细胞不能无限长大的原因
1.细胞的表面积和体积的比值与细胞大小有什么关系？
细胞体积越大，细胞的表面积和体积的比值越小。
2.从物质运输的效率看，细胞为什么不能太大？
3.细胞越小，越有利于细胞与外界的物质交换，那么细胞是越小越好吗？
思维训练
1.实验原理
①在高等植物体内，有丝分裂常见于根尖、芽尖等分生区细胞。由于各个细胞的分裂是独立进行的，在同一分生组织中可以看到处于不同分裂时期的细胞。
②用高倍显微镜下观察各个时期内染色体的存在状态，就可以判断这些细胞分别处于有丝分裂的哪个时期。
③染色体(质)容易被碱性染料(如甲紫溶液、醋酸洋红溶液)着色。
五、观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
2.材料用具
洋葱；
质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精溶液；甲紫溶液或醋酸洋红溶液
注意：选择染色体数目较少且分裂期占细胞周期时间比例大的根尖作为实验材料；
洋葱根尖的结构
根毛区（成熟区）
④
③
②
①
有中央液泡，是水和无机盐吸收的主要部位。
伸长区（生长区）
出现液泡，迅速长长。
分生区（观察部位）
细胞呈正方形，排列紧密，无液泡和叶绿体，具有旺盛的分裂增生能力。
根冠
有液泡，保护作用。
实验前3～4d，将洋葱放在装满清水的广口瓶上，底部接触水；装置放在温暖处；待根长约5cm时取用；
五、观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
解离
漂洗
染色
制片
解离液：
目的：
时间：
使染色体着色，利于观察
——压片使细胞分散开，利于观察
（在载玻片上盖上盖玻片，再加一片载玻片，轻压）
实验步骤
取材
剪取根尖约2～3 mm
使组织中细胞相互分离
3～5min
漂洗液：
目的：
防止解离过度，利于染色
清水（10min，洗净盐酸）
染液：
目的：
时间：
甲紫溶液或醋酸洋红液
3～5min
15%HCl+95%酒精（比例1:1）
时间过长使根尖过分酥软，影响染色；时间过短会使根尖细胞解离不充分,不能相互分离。
五、观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
5.观察
先在低倍显微镜下找到 细胞(特点: ),将其移至视野中央,然后换上高倍显微镜,先找分裂___期的细胞,然后再找__期、__期、__期细胞。最后观察 的细胞。
6.绘图
绘出植物细胞有丝分裂中期简图。
分生区
细胞呈正方形,排列紧密
中
分裂间期
前
后
末
不同时期时间长短与对应时期细胞数量呈正比。
如间期时间长,间期细胞数目多。
即（间期细胞数目/所有细胞数目）=(间期时间/细胞周期)
实验步骤
五、观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
间期
前期
中期
后期
末期
什么时期的细胞数目最多呢？
间期
1.为何只截取根尖2—3mm？
2.制片的目的是什么？
3.本实验所观察到的细胞还能继续分裂吗？能看到一个细胞完整分裂过程吗？
有利于找到分生区细胞
使细胞分散开（成一层细胞），利于观察。
不能，在解离时已将细胞杀死，所观察的细胞都是停留在某一时期的死细胞。
4.在你的观察结果中，处于哪一时期的细胞最多？为什么？
处于分裂间期的细胞最多，因为细胞周期的大部分时间处于分裂间期。
五、观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
思考与讨论
细胞增殖
细胞周期
细胞的增殖
概念
过程
前期: 膜仁消失现两体
意义
概念
阶段
有丝分裂
中期：形定数清赤道齐
后期：粒裂数增均两极
末期：两消两现新壁建
分裂间期：复制合成适度长
分裂期
小结
一、概念检测
1．洋葱根尖细胞中有 16 条染色体。判断下列相关表述是否正确。
（1）在显微镜下观察洋葱根尖细胞时，发现处于分裂期的细胞数量较多。 （ ）
（2）在细胞周期的分裂间期中，细胞要进行染色体复制， 复制后染色体为 32 条。 （ ）
×
×
练习与应用
2．在下面的坐标图中画出进行有丝分裂细胞的细胞周期中染色体和 DNA 的数量变化曲线。
G1
S
G2
练习与应用
二、拓展应用
1．在细胞周期中，分裂间期持续的时间明显比分裂期长，你能对此作出合理的解释吗？
分裂间期持续时间明显比分裂期长,这是因为在分裂间期,细胞要进 DNA 分子的复制和有关蛋白质的合成,即为分裂期进 物质准备,这都需要时间。
练习与应用
2．细胞周期是靠细胞内部精确的调控实现的。如果这种调控出现异常，就可能导致细胞的癌变。因此，研究细胞周期的调控机制对防治癌症有重要意义。感兴趣的同学可以收集这方面的资料，了解其新进展。
癌症的治疗思路:
抑制DNA的复制
替加氟 :作用于DNA复制时期，抑制DNA复制过程所需酶的活性从而抑制DNA的合成，干扰DNA的复制。
顺铂:能够与DNA分子相互作用，抑制DNA复制。
练习与应用

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