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6.1 细胞的增殖
第6章 细胞的生命历程
象和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？
细胞大小无明显差异。
既靠细胞分裂使细胞的数量增加，又靠细胞生长使细胞的体积增大；主要是依靠细胞分裂使细胞的数量增加。
问题探讨
一、生物体的生长
1.多细胞生物体生长的原因
（1）细胞体积增大——细胞生长
（2）细胞数目增多——细胞分裂
2.不同动植物同类器官或组织的细胞大小一般无明显差异；器官的大小主要取决于细胞数量的多少。
细胞数量的增多是通过细胞分裂实现的。
1、概念：细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程，叫作细胞增殖。细胞分裂是一个细胞分成两个细胞的过程。
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。
3、过程：细胞增殖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——再细胞分裂。
4、特点：细胞增殖具有周期性
二、细胞增殖
三、细胞周期
1.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。
不同细胞的细胞周期持续时间（t/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）分裂间期：从细胞一次分裂结束到下一次分裂之前。细胞周期的大部分时间处于分裂间期，占细胞周期的90%-95%。
分裂间期为分裂期进行的活跃的物质准备DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长。
（2）分裂期：分裂间期结束之后，细胞就进入分裂期，开始进行细胞分裂。细胞分裂包括细胞核分裂→细胞质分裂→二个子细胞。
三、细胞周期
① DNA分子的复制，DNA数目加倍。
② 染色体复制，染色体数目不变，产生姐妹染色单体。
2.一个细胞周期包括：分裂间期和分裂期
分
裂
期
分
裂
间
期
Ａ
Ｂ
分裂间期：A→B
分裂期: B→A
细胞周期：A→B→A
3. 细胞周期表示方法：
分裂间期：a、c
分裂期: b、d
细胞周期：a+b、c+d
三、细胞周期
1. 真核细胞分裂的方式有三种：有丝分裂、无丝分裂、减数分裂
有丝分裂和无丝分裂是形成体细胞
减数分裂形成生殖细胞
2. 原核细胞通常以二分裂的方式增殖。
知识拓展
原核细胞没有核膜，只有一个大型的环状DNA分子，细胞分裂时，DNA分子附着在细胞膜上并复制为二，然后随着细胞膜的延长，复制而成的两个DNA分子彼此分开；同时，细胞中部的细胞膜和细胞壁向内生长，形成隔膜，将细胞质分成两半，形成两个子细胞，这个过程称为二分裂。
1.过程：核先延长，接着整个细胞从中部缢裂为二，成为两个子细胞。
2.特点：分裂过程中,不出现纺锤体与染色体，核仁、核膜不消失。
3.举例： 蛙的红细胞
四、无丝分裂
五、有丝分裂过程（以高等植物为例）
1、前期
分裂间期为分裂期进行的活跃的物质准备DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长。分裂间期结束之后，开始进行细胞分裂。
核膜
核仁
染色质
纺锤丝
着丝粒
染色体
①染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体；每条染色体含二条姐妹染色单体；
②细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体；
（3）核膜、核仁消失。
五、有丝分裂过程（以高等植物为例）
1、前期
纺锤丝
着丝粒
染色体
染色质
染色体
高度螺旋化、缩短变粗
解螺旋，重新成为细丝状
(分裂间期)
(分裂期)
1条染色质，1条DNA分子，没有姐妹染色单体
1条染色体，2条DNA分子，2条姐妹染色单体
染色体、染色单体和DNA的关系
1条染色质，2条DNA分子，2条姐妹染色单体
①每条染色体的着丝粒两侧附着纺锤丝，纺锤丝牵引染色体运动；使每条染色体的着丝粒排列在赤道板上；赤道板与纺锤体中轴相垂直。②染色体的形态比较稳定，数目比较清晰。
五、有丝分裂过程（以高等植物为例）
2、中期
染色体
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，细胞内染色体数目加倍，姐妹染色单体消失。
②纺锤丝分别牵引移染色体向细胞的两极移动，细胞的两极各具有一套完全相同的染色体。
五、有丝分裂过程（以高等植物为例）
3、后期
子染色体
①当二套染色体分别到达细胞的两极以后，每条染色体变成细长而盘曲的染色质丝
②纺锤体消失
③核膜、核仁重新出现
④在赤道板位置出现细胞板，逐渐扩展形成分隔两个子细胞的新细胞壁
五、有丝分裂过程（以高等植物为例）
4、末期
细胞板
核膜
①一个细胞分裂成两个子细胞
②每个子细胞的染色体数目与亲代细胞相等。
③分裂后形成的子细胞若继续分裂，进入下一个细胞周期的分裂间期。
五、有丝分裂过程（以高等植物为例）
形成两个子细胞
细胞板
核膜
核膜
核仁
染色质
高等植物细胞有丝分裂动画示意图
六、动物细胞有丝分裂过程
中期
后期
间期
前期
末期
中心粒倍增
中心粒发出星射线
细胞膜从细胞的中部向内凹陷
七、动、植物细胞有丝分裂的异同
植物细胞 动物细胞
不同点
相同点
1.分裂产生的两个子细胞；
2.核膜、核仁的变化相同；
3.染色体的行为变化完全相同。
1.前期：细胞两极发出纺锤丝构成纺锤体
1.前期：两组中心体发出星射线构成纺锤体
2.末期：细胞板形成细胞壁分成两个子细胞
2.末期：细胞膜内陷缢裂成两个子细胞
八、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，精确地平均分配到子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。
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，就变成了不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞就是癌细胞。
1.癌细胞的形成原因：
2.癌细胞的特点：
遗传物质发生变化
不受机体控制、连续进行分裂、恶性增殖（无限增殖）
1.染色单体形成于 ，出现于_____，消失于 ；
2、核膜、核仁消失于 ，重建于 ；
3、纺锤体出现于 ，消失于 ；
4、染色体出现于 ，消失于 ；
5、DNA加倍于 ，染色体加倍于 ；
6、观察染色体、纺锤体的最好时期 ；
7、能看到完整细胞结构的时期 ；
间期
后期
前期
末期
前期
末期
前期
末期
间期
后期
中期
间、末期
前期
归纳总结
细胞结构 细胞类型 生理作用
核糖体 动植物细胞 合成蛋白质
中心体 动物、低等植物细胞 前期发出星射线形成纺锤体
高尔基体 植物细胞 末期参与细胞壁的形成
线粒体 动植物细胞 提供能量
核膜核仁 动植物细胞 前期消失，末期重建
细胞板 植物细胞 末期出现在赤道板，向四周扩散形成细胞壁
8、与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用
归纳总结
1、某同学在显微镜下观察，发现载玻片上每单位面积平均有50个酵母菌细胞，把制作此装片的样液继续培养6 h后再稀释10倍，然后制作成装片放到相同的显微镜下观察，则发现每单位面积平均有80个细胞。可推断细胞周期的平均时间是(　　)
A．0.5 h B．1 h C．1.5 h D．2 h
C
巩固练习
2、在高倍显微镜下观察处于有丝分裂中期的植物细胞，能看到的结构是(　　)
A．赤道板、染色体、细胞膜
B．纺锤体、赤道板、染色体
C．细胞壁、染色体、纺锤体
D．细胞壁、核膜、染色体、着丝粒
C
巩固练习
巩固练习
3、图形识别及排序
1 2 3 4 5
5
2
4
→
3
1
→
→
→
九、有丝分裂中DNA和染色体、染色单体的变化规律
间期 前期 中期 后期 末期
DNA数目
染色体
染色单体
2N
4N
2N
4N
0
2N
2N
4N
2N
4N
4N
4N
4N
4N
0
0
2N
4N
4N
2N
4N
注意：染色体数 = 着丝粒数 DNA数 = 臂条数
染色体复制后才有染色单体，着丝点分裂后又无染色单体
间期
0
4N
2N
前期
中期
后期
末期
1.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
间期
0
4N
2N
前期
中期
后期
末期
2.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
0
4N
2N
前期
中期
后期
末期
3.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
0
2
1
前期
中期
后期
末期
DNA/染色体
变化原因？
DNA复制
变化原因？
着丝粒分裂
4.每条染色体上DNA数量的变化规律
2mm
2mm
2mm
4mm
4mm
4mm
8mm
8mm
8mm
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=
思维训练
细胞不能无限长大的原因
物质在细胞中的扩散速率是一定的，假定某种物质如葡萄糖通过“细胞膜”后，向内扩散的深度为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。
思维训练
细胞不能无限长大的原因
实验结论：
1、表面积与体积之比随细胞增大而减小。
3、细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输的效率越低。相对表面积是限制细胞长大的因素之一。
2、葡萄糖扩散的体积与整个细胞的体积之比随细胞增大而减小。
扩散效率 =
葡萄糖扩散的体积
整个琼脂块的体积
观察根尖分生区细胞的有丝分裂
探究 实践
（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；
（2）各个细胞的分裂是独立进行的，因此在同一分生组织中可以看到处于不同分裂时期的细胞；
（3）通过在高倍镜下观察各个时期细胞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那个时期；
（4）染色体容易被碱性染料（如甲紫溶液或醋酸洋红液）着色；
（一）实验原理
观察根尖分生区细胞的有丝分裂
探究 实践
（二）方法步骤：
1. 洋葱根尖的培养
2.装片的制作：解离→漂洗→染色→制片
3.洋葱根尖细胞有丝分裂的观察：先低倍镜后高倍镜
4.绘图（中期）
1.洋葱根尖的培养
实验前3～4d，将洋葱放在装满清水的广口瓶上，底部接触水面；
装置放在温暖处；
待根长约5 cm时取用；
观察根尖分生区细胞的有丝分裂
探究 实践
（二）方法步骤：
过程 方法 时间 目的
解离 上午10时至下午2时（洋葱分生区有较多的细胞处于分裂期），剪取洋葱根尖2~3mm，放入盛有盐酸和酒精混合液（1:1）的玻璃皿中，室温下解离。 3~5 min 用药液使组织中的细胞相互分离开来。
漂洗 待根尖软化后，用镊子取出，放入盛有清水的玻璃皿中漂洗。 10 min 洗去药液，防止解离过度。
染色 把根尖放入质量浓度为0.01g/mL或0.02g/mL的甲紫溶液（或醋酸洋红液）的玻璃皿中染色。 3~5 min 甲紫溶液或醋酸洋红液能使染色体着色。
制片 用镊子将根尖取出来，放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子把根尖弄碎，盖上盖玻片。然后用拇指轻轻在按压盖玻片。 使细胞分散开来，有利于观察。
观察根尖分生区细胞的有丝分裂
探究 实践
2.装片的制作
3.洋葱根尖细胞有丝分裂的观察
低倍镜观察，找到分生区细胞；高倍镜观察染色体的行为，先找中期图像，再移动装片找其余各时期图像。
观察根尖分生区细胞的有丝分裂
探究 实践
根冠
分生区
伸长区
成熟区
高倍镜
低倍镜
间期
前期
中期
末期
后期
后期
观察根尖分生区细胞的有丝分裂
探究 实践
观察到的不同时期细胞数目的多少，反映出各时期时间的长度。
每一时期的时间＝总细胞周期×每一时期细胞数占总细胞数的比例
观察根尖分生区细胞的有丝分裂
探究 实践
细胞周期 样本1 样本2 总数 某时期的细胞数/细胞总数
分裂间期 43 48 91 88.3%
分裂期 前期 3 2 5 4.9%
中期 1 0 1 0.97%
后期 2 1 3 2.9%
末期 1 2 3 2.9%
计数细胞总数 103 100%
1．在细胞有丝分裂过程中，细胞核内以下各组之间的数量关系一定不相等的是（　　）
A．染色体数目与着丝点数目
B．染色体数目与染色单体数目
C．核DNA分子数目与染色单体数目
D．染色体数目与核DNA分子数目
B
巩固练习
2、在细胞有丝分裂过程中，染色体、染色单体、DNA分子三者数量比为1：2：2时，该细胞所处的时期是（ ）
A、前期和中期 B、中期和后期
C、后期和末期 D、末期和前期
A
巩固练习
3、图示为某细胞有丝分裂的某个时期，根据图回答：
（1）此图表示 ____物细胞处于细胞分裂____期；
有_____个染色体，____条染色单体，____
个DNA分子；
（2）其前期时细胞中有____个染色体，______条染色单体，
_______个DNA分子；
（3）在其刚形成的子细胞中有______个染色体，________条
染色单体，________个DNA分子；
后
8
0
4
8
8
8
4
0
4
动
巩固练习

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