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第6章 细胞的生命历程
我们每一个人最初的起点都是精子和卵细胞结合而成的受精卵。而一个成年人体内的细胞约为40万亿个。
6.1细胞的增殖
鼠和大象的个体相差十分悬殊。
问题探讨
讨论
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。
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？
3 2 1
目 录
细胞增殖
细胞周期
有丝分裂
最初施莱登与施旺提出的细胞学说就已经认为新细胞是由老细胞产生的，后来在1858年，德国的魏尔肖补充说新细胞由老细胞通过分裂产生。
细胞体积增大
细胞数量增多
依靠
细胞生长
细胞分裂
多细胞生物体体积的增长
依靠
共同引起
细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程，叫做细胞增殖。
细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
如何既保证细胞数量的增多，又确保细胞的遗传物质不减少呢？
先对遗传物质进行复制，再进行分裂。
物质准备期
（分裂间期）
分裂期
若细胞可连续分裂
细胞增殖具有周期性
一. 细胞增殖
3 2 1
目 录
细胞增殖
细胞周期
有丝分裂
二. 细胞周期
1. 定义：
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。
分裂间期 ：
分裂期
细胞适度生长
DNA分子的复制
有关蛋白质的合成
进入
DNA分子的复制
分裂间期 ：
分裂期
细胞适度生长
DNA分子的复制
有关蛋白质的合成
进入
真核生物主要的分裂方式是有丝分裂！
90％~95％
细胞类型 蚕豆根尖分生区细胞 小鼠十二指肠上皮细胞 人的肝细胞 人的宫颈癌细胞
分裂间期 15.3 13.5 21 20.5
分裂期 2.0 1.8 1.0 1.5
细胞周期 17.3 15.3 22 22
3 2 1
目 录
细胞周期
有丝分裂
细胞增殖
三. 有丝分裂
如何保证细胞在分裂的同时遗传信息不变呢？
进行遗传物质（染色体）的复制，然后平均分配到两个子细胞中。
由谁来行使分配功能？
染色体怎样复制加倍？
只需加倍就行了吗？
一个细胞如何变成两个细胞？
DNA
蛋白质
染色质
染色体
着丝粒：
染色体：
DNA：
染色单体：
1 1 1
1 1 1
1 2 2
着丝粒
姐妹染色单体
0 2 2
着丝粒分裂
一条染色体、两条姐妹染色单体
一条染色体、无姐妹染色单体
染色体复制了、不易分配的形态也解决了，接下来就可以直接分配了吗？
核膜核仁的解体与重建
牵引染色体移动的纺锤丝
两种不同的使细胞一分为二的分割方式
分裂间期
完成DNA分子的复制
有关蛋白质的合成
细胞有适度的生长
1. 植物细胞的有丝分裂：
生长复制合蛋白
纺锤丝
染色体
（含两条姐妹染色单体）
着丝粒
核仁逐渐解体
核膜逐渐消失
染色质→染色体
从细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体。
前期
膜仁消失现两体
染色体
中期
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（假想的平面）。
染色体形态数量清晰可辨。
形定数晰赤道齐
子染色体
后期
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细胞的两极移动，使得细胞的两极各有一套染色体。
粒分数增均两极
核膜
细胞板
核仁
染色质
核膜
末期
两消两现新壁建
染色体→染色质；
纺锤体逐渐消失；
出现了新的核膜和核仁；
在赤道板的位置出现一个细胞板,细胞板逐渐扩展，形成新的细胞壁。
2. 动物细胞的有丝分裂：
中心体在间期复制，移向两极过程中发出星射线形成纺锤体。
细胞膜从细胞的中部向内凹陷，最后把细胞缢裂成两部分。
时期 间期 前期 末期
高等 植物 细胞
动物细胞
无中心
体的倍增
中心体
复制
倍增
细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体
中心体移到细胞两极，发出星射线形成纺锤体
细胞板扩展为细胞
壁，分割出子细胞
细胞膜由中间向内凹陷，缢裂成两个细胞
动物细胞与高等植物细胞有丝分裂的区别
3. 有丝分裂的意义：
将亲代细胞的染色体经过复制 ( 关键是DNA的复制 ) 之后，精确地平均分配到两个子细胞中。在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。
间期 前期 中期 后期 末期
染色体数目
核DNA数目
染色单体数目
4n
4n
0
2n
2n
2n
2n→4n
4n→2n
2n→4n
4n
4n
4n
4n→2n
0→4n
4n→0
间期 前期 中期 后期 末期
染色体数目
核DNA数目
染色单体数目
4n
4n
0
2n
2n
2n
2n→4n
4n→2n
2n→4n
4n
4n
4n
4n→2n
0→4n
4n→0
曲线：染色体数量变化
间期
4n
2n
前期
中期
后期
末期
0
间期 前期 中期 后期 末期
染色体数目
核DNA数目
染色单体数目
4n
4n
0
2n
2n
2n
2n→4n
4n→2n
2n→4n
4n
4n
4n
4n→2n
0→4n
4n→0
G1
S
G2
间期
4n
2n
前期
中期
后期
末期
0
曲线：核DNA数量变化
间期 前期 中期 后期 末期
染色体数目
核DNA数目
染色单体数目
4n
4n
0
2n
2n
2n
2n→4n
4n→2n
2n→4n
4n
4n
4n
4n→2n
0→4n
4n→0
间期
4n
2n
前期
中期
后期
末期
0
曲线：染色单体数量变化
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。但是，有的细胞受到致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化，就变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞就是癌细胞。
3. 无丝分裂：
无丝分裂也进行染色体的复制，即DNA的复制。其大致过程为：
细胞核核延长 → 细胞核中部凹陷 → 缢裂为两个细胞核 → 细胞中部凹陷 → 缢裂为两个细胞。如肝细胞、肾小管上皮细胞、蛙的红细胞等进行无丝分裂。
运用模型解释细胞不能无限长大的原因
思维训练
现有如图3个大小不同的细胞模型，用正方体代表，棱长分别为2mm、4mm、8mm，计算每个“细胞”的表面积与体积的比值？
表面积：
体积：
表面积：
体积：
表面积：
体积：
24
8
96
64
384
512
物质在细胞中的扩散速率是一定的，假定某种（红色）物质通过“细胞膜”后，向内扩散的深度均为0.5mm。计算这三个“细胞”中物质扩散的体积与整个“细胞”体积的比值。
2
4
8
比值
(扩散体积/总体积)
葡萄糖
扩散深度(mm)
相对表面积
(表面积/体积)
体积
(mm3)
表面积
(mm2)
边长
(mm)
58%
0.5
3:1
8
24
33%
0.5
1.5:1
64
96
18%
0.5
0.75：1
512
384
细胞不能无限长大的原因：
相对表面积：
细胞核的控制能力：
S ∕ V：细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的运输效率就越低。
核 ∕ 质：细胞核占细胞体积的相对比值限制了细胞的长大，细胞核中的DNA不会随细胞体积的增大而增加。
观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
在高等植物体内,有丝分裂常见于根尖、芽尖等分生区细胞。
染色体容易被碱性染料如甲紫溶液（旧称龙胆紫溶液)着色。
成熟区，存在中央大液泡，有根毛。
伸长区，出现明显的液泡，能迅速伸长。
分生区，细胞呈方形，排列紧密，具有旺盛的分裂能力。
根冠，具有保护作用。
思考：可以用哪些材料观察细胞的有丝分裂过程？
动物受精卵及早期胚胎
植物茎尖
植物根尖
根 冠
分生区
伸长区
成熟区
(持续分裂的细胞)
【材料用具】
【实验步骤】
一、洋葱根尖的培养
在上实验课之前的3~4 天，取洋葱一个，放在广口瓶上。瓶内装满清水，让洋葱的底部接触到瓶内的水面。把这个装置放在温暖的地方培养。待根长约5 cm时，取生长健壮的根尖制成临时装片观察。
二、装片的制作
【实验步骤】
制片流程为：解离→漂洗→染色→制片
解离
漂洗
染色
制片
解离液
目的
盐酸和酒精混合液（1:1）
用药液使组织中的细胞相互分离开来。
漂洗液
目的
目的
目的
染色剂
操作
清水
洗去药液，防止解离过度。
甲紫溶液（或醋酸洋红液）
甲紫溶液或醋酸洋红液能使染色体着色。
将根尖取出来，放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子尖把根尖弄碎，盖上盖玻片。然后，用拇指轻轻地按压盖玻片。
使细胞分散开来，有利于观察。
注意事项：
1. 注意剪取根尖长度不宜过长
2. 注意解离时间不宜过长
3. 注意多漂洗几次，充分洗净解离液，防止解离过度
4.注意染液不宜滴加过多
5.注意利用清水充分洗去过多染液，防止影响观察
【实验步骤】
三、洋葱根尖细胞有丝分裂的观察
1．把制成的装片先放在低倍镜下观察，扫视整个装片，找到分生区细胞：
细胞呈正方形，排列紧密。
甲紫溶液染成了紫色
醋酸洋红液染成了粉红色
【实验步骤】
间期
前期
前期
中期
中期
后期
后期
末期
末期
中期
再换成高倍镜仔细观察，首先找出分裂中期的细胞，然后再找前期、后期、末期的细胞，注意观察各时期细胞内染色体形态和分布的特点。最后观察分裂间期的细胞
处于哪一时期的细胞最多？
间期
四、绘图
【实验步骤】
1.某同学居家学习期间，准备洋葱根尖有丝分裂实验材料。在下列方法中（每天换一次水），根尖生长状况最好的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
这几位同学在操作上有什么错误？
甲同学从解离液中取出材料，立即染色，实验效果很差；
乙同学将已染色的材料立即盖上盖玻片观察，看不清细胞；
丙同学将制好的玻片直接用高倍镜观察，花了很长时间，找不到细胞。
丁同学视野中看不到正在分裂的细胞，有很多细胞是长方形的。
【答案】B
A. 图甲中细胞几乎都是长方形，可能与取材部位不当有关
B．在光学显微镜下可观察到图乙中①②③细胞的细胞核和细胞壁
C．图乙的细胞①中染色体是细胞②中的二倍
D．根尖细胞中的不同物质与甲紫的亲和力不同，可达到染色目的
2．图甲和图乙是两位同学通过高倍显微镜观察二倍体大蒜根尖有丝分裂的图像，下列分析错误的是
根据柱状图判断有丝分裂时期
根据DNA含量和染色体数目变化判断有丝分裂时期

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