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第6章 细细胞的生命历程
第1节 细胞的增殖
学习目标：
1.简述细胞生长和增殖的周期性。
2.概述细胞有丝分裂的过程，阐明细胞有丝分裂的重要意义。
3.能制作植物根尖分生区组织细胞有丝分裂的临时装片，观察、描述有丝分裂各个时期的特点。
在万物萌生的春天里,土壤中的种子挣脱土壤的怀抱,在大地母亲的哺育下茁壮成长。短短的几天种子就成长为幼苗,然后成长为一株株高大的植物甚至是参天大树,观看视频《种子的成长》。
思考：
(1)种子在萌发生长的过程中，细胞发生了什么变化呢？
(2)植物体的长大，是靠细胞数量的增多还是靠细胞体积的增大？
(2)植物体的长大，是靠细胞数量的增多还是靠细胞体积的增大？
多细胞生物体
细胞体
积增大
细胞数量增多
细胞生长
细胞分裂
主要
生物体的生长，既靠细胞分裂增加细胞的数量，还要靠细胞生长增大细胞的体积
器官的大小主要取决于
(1)概念：细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程。
大肠杆菌
单细胞生物
通过细胞增殖而繁衍，产生新个体
多细胞生物
受精卵
(2)意义：细胞增殖是重要的生命活动，是生物生长、发育、繁殖、遗传的基础。
1.细胞增殖
(3)过程：
包括物质准 备和细胞分 裂两个相连续的过程。
物质准备
细胞分裂
物质准备—细胞分裂—物质准备—细胞分裂······
(4)增殖方式：
生殖细胞形成方式
体细胞数目增加
蛙的红细胞
特点:主要完成DNA分子复制和有关蛋白质的合成（即染色体的复制）；细胞适度生长。
（在光学显微镜下看不见变化）
复制
染色质形态、行为的变化
2.细胞分裂
间期—物质准备
着丝粒
姐妹染色单体
染色体的数量=着丝粒的数量
有丝分裂是一个连续的过程，人们根据染色体的行为，把它分为四个时期：前期、中期、后期、末期。
请阅读P112-113，以2条染色体为例画出每个时期的模式图及简要写出每个时期的特点（3min)。
分裂间期
有丝分裂
1
前期
特点：
1.染色质丝螺旋缠绕，成为染色体。每条染色体包括2条姐妹染色单体。
2.核仁逐渐解体、核膜逐渐消失。
3.两极发出纺锤丝，形成纺锤体。
膜仁消失现两体。
染色质
染色质发生螺旋化
电子显微镜照片
高度螺旋、变短变粗
解开螺旋、恢复细长丝状
染色质
染色体
2
中期
特点：
1．每条染色体的着丝粒两侧都有纺锤丝附着在上面。
2．纺锤丝牵引使每条染色体的着丝粒排列在细胞中央的一个平面上（称为赤道板）
形定数清赤道齐
特点：
1．每个着丝粒分裂成两个，姐妹染色单体分开，成为两条染色体，由纺锤丝牵引着分别向两极移动
2．两极各有一套染色体，这两套染色体的形态和数目完全相同。
粒裂数增均两极
3
后期
数:①染色体数目加倍；②无姐妹染色单体（为0）
特点：
1.两套染色体到过两极后，逐渐变成染色质丝，纺锤丝逐渐消失
2．出现新的核膜、核仁，形成两个新的细胞核
3．赤道板的位置出现细胞板，扩展形成新的细胞壁
两体消失膜仁现
4
末期
数:染色体和DNA数目减半
思考·讨论：有丝分裂各时期的特征
如图一所示是植物细胞有丝分裂过程示意图。
1.核膜、核仁有怎样的周期性变化
核膜、核仁在每次细胞分裂的前期消失,末期重新出现。
2.纺锤体有怎样的周期性变化
纺锤体在每次细胞分裂的前期形成,末期消失。
3.某同学根据图一总结出有丝分裂各时期的染色体行为变化如图二:
①A~B是____期的变化。存在C状态染色体的时期有____期和____期。
②A有___条染色体、___个DNA分子、无染色单体。B有___条染色体、___个DNA
分子、___条染色单体。
③C中的3是________,1、2的关系是__________________,1、2每条染色单体上各有
___个DNA分子,1和2组成的4有___条染色体。
间
前
中
1
1
1
2
2
着丝粒
互为姐妹染色单体
1
1
思考·讨论：细胞周期中染色体、核DNA分子数目变化
假设某生物体细胞核内染色体数目为2N，*表示染色质。
相关变化 分裂间期 分裂期
前期 中期 后期 末期
染色体数目 2N* ___ ___ 2N→___ 4N→_____
核DNA分子数目 2N→___ ___ ___ ___ 4N→___
2N
2N
4N
2N*
4N
4N
4N
4N
2N
1.请将表中的数据填写完整。
2.在下面的坐标系中画出染色体数目和核DNA分子数目的变化曲线。
3. 变化的原因分别是什么
A:间期完成了DNA的复制,核DNA分子数目加倍。
B:后期着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为两条染色体,染色体数目加倍。
C:末期染色体和核DNA被平均分配到两个子细胞中,都减半。
4.分析每条染色体上DNA数目,填写表2中数据,并在坐标系中画出变化曲线。
项 目 分裂 间期 分　裂　期 子细胞
前 期 中 期 后 期 末 期
一条染色体上的DNA数目 1→2 __ __ __ __ __
2
2
1
1
1
表2
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。
①前提
②起点
③终点
分裂期
分裂间期
中期
前期
后期
末期
子细胞
细胞周期
分裂期
间期
A
B
分裂间期 （A→B）
分裂期 (B→A）
细胞周期 (A→A）
（1）概念：
（2）阶段
（5%--10%）
（90%--95%）
三、细胞周期
思考·讨论：细胞周期模型解读
1.如图表示细胞连续分裂的过程：
(1)其中表示分裂间期的是哪一段？为什么？
　表示分裂间期的是b段或d段，因为分裂间期所占的时间比例大。
(2)能表示一个完整的细胞周期的是哪一段？
bc段或de段
三、细胞周期
2.据表分析下列问题：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
①不同生物细胞的细胞周期持续时间 (填“相同”“不同”或“不一定相同”，下同)，同种生物的不同细胞的细胞周期持续时间____________。
不一定相同
不一定相同
②显微镜下观察某植物组织的有丝分裂时，大部分细胞处于分裂间期，是因为_________________________________。
③若要观察细胞的有丝分裂，应选择 细胞，理由是
_____________________________________________________________。
小鼠十二指肠上皮
细胞周期中分裂期所占时间相对较长，容易观察到处于分裂期的细胞
分裂间期所占细胞周期90%-95%
三、细胞周期
可连续分裂细胞：受精卵、造血干细胞、生发层细胞、 分生区细胞、
形成层细胞、癌细胞等
不再分裂细胞：精子、卵细胞、高度分化体细胞(红细胞、神经细胞等）
暂时不分裂细胞：肝细胞、肾细胞、记忆细胞等
不是所有细胞都有细胞周期
1.如图为某高等植物细胞有丝分裂不同时期的图像，下列相关叙述错误的是
A.图②①④③不能表示一个完整的细胞周期
B.图④所示细胞中有12条染色体、12个核DNA分子
C.在高倍显微镜下观察处于图①所示时期的细胞，能看到的结构是染色体、赤道板
D.该细胞经四次有丝分裂之后形成的每个子细胞中各有6条染色体
√
习题巩固
2.(2023·重庆万州高一期末)如图为某种生物细胞有丝分裂过程中某一时期的模式图。下列叙述正确的是
A.该细胞有8条染色体、16个核DNA分子
B.中心体发出的星射线由微管组成
C.下一个时期细胞中会出现细胞板
D.该细胞含有8条姐妹染色单体
√
习题巩固
前期
间期
中期
后期
末期
膜仁消失显两体
形数清晰赤道齐
粒裂数增均两极
两消两现新壁见
复制合成适度长
1.动物细胞有丝分裂过程
任务：阅读课本P114,列表比较动物细胞有丝分裂与植物细胞有丝分裂的异同点。
有
无
细胞两极发出_______形成纺锤体
纺锤丝
由两组中心粒周围发出_________形成纺锤体
星射线
赤道板位置出现_____
向四周扩展形成_____
细胞板
细胞壁
______内陷，细胞_____成两个子细胞
细胞膜
缢裂
间期
前期
末期
2.动物细胞与植物细胞有丝分裂的比较
细胞器名称 所在细胞类型 作用时期 生理作用
核糖体
中心体
高尔基体
线粒体
动植物细胞
间期（主要）
与相关蛋白质的合成有关
动物、某些低等植物细胞
前期
与纺锤体的形成有关
植物细胞
动植物细胞
末期
整个细胞周期
与细胞壁的形成有关
提供能量
中心体：复制在间期，移动在前期
3.与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用
亲代细胞的染色体经过 （关键是 ）后，精确地 分配到两个子细胞中去。由于染色体上有 ，因而在生物的亲代与 之间保持了 的稳定性。可见细胞的有丝分裂对于生物的遗传有重要意义。
复制
平均
子代
遗传性状
遗传物质DNA
DNA复制
复制
分裂
（染色体平均分配）
4.有丝分裂的意义
癌细胞
细胞中遗传物质发生变化，变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。
起因：受到致癌因子的作用。
正常细胞的分裂是在机体的精确调控之下进行的，在人的一生中，体细胞一般能够分裂50—60次。
癌细胞
5.真核细胞无丝分裂
细胞核先延长，核的中部向内凹陷，缢裂成两个细胞核
整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞
特点：在分裂过程中，没有出现纺锤丝和染色体的变化，但有DNA的复制。
实例：蛙的红细胞的分裂
过程：
1.目的要求：通过探究细胞大小，即细胞的表面积与体积之比，与物质运输效率之间的关系，探讨细胞不能无限长大的原因。
2.原理： a.NaOH和酚酞相遇成紫红色。
b.NaOH在每一块琼脂块中扩散的速率相同。
c.扩散速率用扩散的体积/整个琼脂快的体积。
3.材料用具：三个正方体琼脂块，（边长2mm、4mm和8mm。)
(琼脂块的体积充当细胞的大小)
4.实验步骤
①制备琼脂块：切取3块边长分别为8cm、4cm、2cm的含酚酞的琼脂块正方体
　　　　　 ↓
②浸泡：质量分数为0.1%的NaOH溶液，将琼脂块淹没，浸泡10分钟 ↓
③切割：捞取、干燥并均分琼脂块(注意：每两次操作之间必须把刀擦干)
　　　　 ↓
④测量、记录、计算，得出结果
思考·讨论：
（1）计算每个细胞模型的表面积与体积，并求出表面积与体积之比。
S=6a2 V=a3
细胞模型的边长(mm) 表面积 (mm2) 体积 (mm3) 表面积/体积
2
4
8
24
8
3
96
64
384
512
1.5
0.75
(相对表面积)
①结论：细胞的表面积与体积之比随着细胞的增大而______；
减小
（2）物质同样扩散深度0.5mm，扩散部分体积占比多少？
V扩=V-(a-1)3
0.5mm
0.330
0.578
0.875
细胞模型的边长(mm) 表面积 (mm2) 体积 (mm3) 表面积/体积 葡萄糖向内扩散的深度(mm)
2 0.5
4 0.5
8 0.5
24
8
3
96
64
384
512
1.5
0.75
(相对表面积)
②细胞大小与物质运输的效率有什么关系
细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输效率越低。
③从物质运输的效率看，细胞为什么不能太大？
细胞越大，与周围环境之间进行物质交换的效率就越低。
④细胞是越小越好吗？并说明理由。
细胞的核质比例限制了细胞的长大
除此之外还有什么原因呢？
不是；
组成细胞的结构(如核糖体等)和物质(如酶等)必须占据一定的空间，细胞内各种生化反应的进行也需要一定的空间，这些因素决定了细胞的体积不能太小。
1.下列有关细胞相对表面积、细胞对外的物质运输效率和细胞新陈代谢强度之间关系的叙述，正确的是
A.细胞的相对表面积越大，物质运输效率越高，细胞新陈代谢越旺盛
B.细胞的相对表面积越大，物质运输效率越低，细胞新陈代谢越缓慢
C.细胞的相对表面积越小，物质运输效率越高，细胞新陈代谢越缓慢
D.细胞的相对表面积越小，物质运输效率越低，细胞新陈代谢越旺盛
√
习题巩固
可以用哪些材料观察细胞的有丝分裂过程，选择这些材料的原因？
动物受精卵及早期胚胎
植物茎尖
植物根尖
具有较强的分裂能力
1.实验材料选取
①在高等植物体内，有丝分裂常见于___________等分生区细胞，适宜条件下有丝分裂旺盛，易观察到处于______________的细胞。
②有丝分裂的不同时期，细胞中 的行为不同。
③细胞核内的染色体(质)易被碱性染料 染成深色。
根尖、芽尖
不同分裂时期
甲紫溶液
染色体
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液
2.实验原理
3.材料用具
成熟区：细胞壁薄，细胞膜薄，细胞质少，有大液泡。此外还长出了根毛，增大了吸水分和无机盐的表面积。它是吸收水和无机盐的主要区域，体现了结构与功能相适应。
根冠：根冠：细胞形状不规则，外层细胞粘液化，不能分裂，无液泡。它与土壤直接接触，易脱落。
分生区：个体小、排列紧密、呈正方形，有的细胞正在分裂，细胞壁薄、细胞核大。
生长区：细胞紧密排列，细胞呈长方形，细胞正在伸长。
第一步：
洋葱根尖的培养
（解离 — 漂洗 — 染色 — 制片）
第二步：装片的制作
第三步：
有丝分裂的观察
实验前5-6天，学生可以在家里取洋葱或大蒜鳞茎，清洗底部，放在装满清水的容器上，在温暖的地方培养，注意换水。待根生长至2-5cm时，可剪取生长健壮的根尖（乳白色部分是分生区）。
目的是增加水中的氧气，防止根进行无氧呼吸造成酒精中毒，出现烂根现象。
4.实验步骤
第二步：装片的制作
——
剪取洋葱根尖 .
取材
——
解离液：质量分数为15%的盐酸+体积分数为95%的 ，以1∶1的比例混合
目的：使组织中的细胞 .
时间：3～5 min程度： .
解离
——
漂洗液：清水；时间：约10 min
目的：洗去药液，防止 .
2～3 mm
酒精
相互分离开来
根尖软化
解离过度
漂洗
过长包括伸长区，无细胞分裂
过长使根尖过分酥软，影响染色；过短会使根尖细胞解离不充分，不能相互分离。
漂洗是为洗去多余的盐酸，因此要保证足够的时间；不漂洗也会影响染色。
制片
——
染色液：0.01 g/mL或0.02 g/mL的 溶液(或醋酸洋红液)
时间：3～5 min
目的：使 着色
染色
甲紫
染色体
①载玻片中央滴一滴清水
②镊子把根尖弄碎，盖上盖玻片
③并用手指轻轻按压。
使细胞分散开，便于观察。
方法：
目的：
请思考实验中有哪些操作可以保证细胞相互分散开？
①解离要充分；②用镊子弄碎；③压片。
实验结果
间期
后期
末期
中期
前期
结果分析
2、什么时期的细胞数量最多？为什么？
间期细胞最多，因为在一个细胞周期中，间期所占时间最长
3、能观察到某个细胞的连续变化么？为什么？
不能。细胞已经在解离时被杀死
注意：观察到的不同时期细胞数目的多少，可反映出各时期经历时间的长度。
第三步：显微观察
1、从图中找出处于分裂间期，前期、中期、后期、末期的细胞。
分生区：细胞呈正方体形，排列紧密
1.(2023·贵州铜仁高一期末)如图为“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”的显微照片，下列相关说法正确的是
A.装片的制作步骤为：解离→染色→漂洗→制片
B.持续观察同一细胞能看到有丝分裂的各个时期
C.细胞周期中，细胞依次经过b→e→a→c→d时期
D.c细胞中染色体数目和核DNA数目均是a细胞的两倍
√
习题巩固
2.如图表示真核细胞一个细胞周期中染色体的变化，下列有关叙述正确的是
A.同一个体所有细胞的细胞周期持续时间相同
B.细胞中的DNA含量加倍是在e～a时期
C.植物细胞中，d～e时期囊泡的活动加强
D.动、植物细胞有丝分裂过程的不同之处主要发生在a～b时期和c～d时期
√
习题巩固

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