内容正文:
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第2章 生物体的结构
第1节 细胞的分裂和分化
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生物体的生长发育,与细胞的分裂和分化是分不开的
生物在生长发育过程中,细胞的数量和形态会发生怎样的变化?
在第一章的学习中我们已经知道,构成生物体结构和功能的基本单位是细胞,那么生物在生长发育过程中,细胞的数量和形态会发生怎样的变化呢?例如一粒种子在适宜的条件下能够长成参天大树,池塘里的小鱼会逐渐长大,人类从受精卵到婴儿、到成年,构成身体的细胞数量会从一个增加到约10-14次方个。这些现象其实都与细胞的分裂和分化是密切相关的。
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动物细胞分裂
思考:产生新细胞的过程中,细胞核和细胞质各出现了什么变化?
动物细胞分裂过程:
先是母细胞的 分裂成两个,然后 分裂成两个,每份细胞质均含有一个 ,最终从 个细胞分成 个细胞。
细胞核
细胞质
细胞核
一
二
请同学们观看一段视频。思考问题:产生新细胞的过程中,细胞核和细胞质各出现了什么变化?
通过观察我们发现,先是细胞核分裂为两个,接着细胞质也分为两份,每份细胞质均含有一个细胞核,最终从一个细胞分成两个细胞。像这样一个细胞分裂成两个的过程,就是细胞分裂。
细胞分裂是动物体产生新细胞,并实现机体生长发育的基本方式之一。细胞分裂使细胞的数量增多,使生物体体积由小变大,细胞分裂产生的新细胞,可以更新衰老死亡的细胞,保证生命体的正常生命活动。
动物细胞分裂——案例
2024年4月,某乙肝患者病情危重,肝移植是唯一办法,由于肝源短缺,儿子决定为父捐肝。儿子右侧近60%的肝脏被切除后移植给父亲。肝脏具有强大的再生能力,仅一周,父亲的新肝从650克增大了66.4%(1081.6克),儿子的肝脏也从474克增加到859克。
来源:人们日报健康客户端
请问:在肝脏再生的过程中,肝脏细胞的数量发生了什么变化呢?
细胞的数量增加了,产生了新的细胞。
我们来看一个案例。2024年4月,某乙肝患者病情危重,肝移植是唯一办法,由于肝源短缺,儿子决定为父捐肝。儿子右侧近60%的肝脏被切除后移植给父亲。肝脏具有强大的再生能力,仅一周,父亲的新肝从650克增大了66.4%(1081.6g),儿子的肝脏也从474克增加到859克。
在肝脏再生的过程中,肝脏细胞的数量发生了什么变化呢?细胞的数量增加了,产生了新的细胞。
植物细胞分裂
植物细胞分裂过程:
母细胞的 分裂成两个,分别向细胞两端移动。然后 分裂成两个。最终从 个细胞分成 个细胞。
细胞核
细胞质
一
二
同样植物的生长发育也与细胞分裂的关系密不可分。先看一段植物细胞分裂的视频。
再观察根茎细胞分裂过程图,尝试描述植物细胞的分裂过程。
植物细胞分裂时,先是细胞核一分为二,分别向细胞两端移动,随后细胞质也一分为二。分裂的结果,也是从一个细胞分成两个细胞。
动植物细胞分裂对比
相同之处:
不同之处:
分裂结果相同,都是产生两个新细胞;
细胞核分裂方式相同:细胞核一分为二
细胞质分裂方式不同。
动物:细胞膜向内凹陷
植物:细胞中央位置出现新的细胞壁和细胞膜
那么动植物细胞的分裂过程又有哪些异同呢?请大家阅读细胞分裂示意图进行分析。
植物与动物细胞分裂结果相同,都是产生两个新细胞。细胞核分裂方式相同,细胞质分裂方式有所区别。动物细胞是细胞膜向内凹陷,细胞质也因此分为两份。而植物细胞则是在细胞中央位置,出现新的细胞壁和细胞膜,将细胞质一分为二。
“脱缰”的癌细胞
正常细胞的分裂受到严格的调控,以确保组织和器官的正常生长、修复和维持。然而,癌细胞却突破了这些调控机制,它们的分裂变得不受控制,持续且快速地增殖。可侵入临近的正常组织,即癌的转移。
癌症的预防:
不吸烟,少饮酒,少吃腌制或烧烤的食品及高脂肪食物。
多吃绿色蔬菜和水果,多吃粗粮,避免过多日光暴晒,适量运动。
细胞可以无限分裂吗?
肺癌细胞
子宫癌细胞
免疫细胞攻击癌细胞
细胞可以无限分裂吗?
生物体细胞的分裂是十分精密且受到严格调控的过程,一旦这一过程失去调控,就有可能对生物体正常的生命活动造成危害。如癌细胞就是一类调控机制出现问题,分裂变得不受控制,持续且快速的增殖的细胞,因此我们形象地称之为脱缰的癌细胞。
组成人体的细胞除了数量多,种类也是多种多样的,大约有200多种。如小肠上皮细胞、血液中的红细胞、神经细胞、免疫细胞、肌细胞等等。这些细胞的形态和结构明显不同,行使的功能也不相同。
小肠上皮细胞、红细胞、神经细胞的形态有何不同?
细胞种类 形态
小肠上皮细胞
红细胞
神经细胞
细胞膜在细胞表面形成许多突起
双面微凹的圆盘状
具有很多突起
请同学们仔细观察小肠上皮细胞、红细胞、神经细胞这三种细胞,对它们的形态和结构特点进行描述。
通过观察我们发现,小肠上皮细胞的细胞膜在细胞表面形成许多突起,红细胞呈双面微凹圆盘状,神经细胞在细胞膜的表面具有很多突起。
那么这些细胞是如何行使其功能的呢?
人体小肠上皮细胞上的突起增加了对营养物质的吸收面积,能更充分地吸收肠腔中的葡萄糖。
成熟的红细胞呈双面微凹的圆盘状,中央较薄,周缘较厚。这种形态具有较大的表面积,能更高效地运输氧气和二氧化碳。
神经细胞和神经细胞相连接,构成复杂的神经网络,完成接受、整合和传递信息的功能。
可见,细胞的形态和结构与功能是相适应的,形态结构不同的细胞,行使的功能也通常不同。
仅靠一个细胞,能否完成一种功能呢?
形态结构相似、生理功能相同的细胞,联合形成的细胞群,叫做组织。
请同学们再次思考,仅靠一个小肠上皮细胞能否帮助人体吸收营养物质呢?仅靠一个神经细胞能否传递信息呢?答案是显而易见的。
功能的实现依赖的是形态结构相似、生理功能相同的细胞联合形成的细胞群,我们将这样的细胞群叫做组织。
各组织细胞的来源是否相同呢?
小肠上皮细胞、红细胞、神经细胞,以及其他种类的组织细胞来源都是受精卵。
那么这些组织细胞的来源是否相同呢?
请大家观察受精卵的分裂和分化示意图,我们可以看出,小肠上皮细胞、红细胞、神经细胞,以及其他种类的组织细胞来源都是受精卵。
细胞分化
在生物体生长发育过程中,同一来源的细胞逐渐出现形态、结构和功能上的差异,成为不同类型的细胞群的过程,称为细胞分化。
结果:产生不同的组织(细胞群)。
那么像这样在生物体生长发育过程中,同一来源的细胞逐渐出现形态结构和功能上的差异,成为不同类型的细胞群这个过程称为细胞分化。细胞分化的结果是产生不同的组织。
从受精卵到多种细胞的产生,细胞数目的增多和种类的增加分别经历了怎样的过程?
细胞分裂:细胞数目增多;
细胞分化:细胞种类增加。
细胞分裂和分化相互协调共同保证了生物体的正常生长和发育。
那么从受精卵到多种细胞的产生,细胞数目的增多和种类的增加分别经历了怎样的过程?
从图片中可以看出,受精卵首先通过分裂增加细胞的数量。随着细胞数量的增加,一部分细胞会逐渐进入分化阶段,形成具有特定形态和功能的细胞。细胞分裂和分化相互协调共同保证了生物体的正常生长和发育。
干细胞是一类具有自我更新能力,和分化潜能的细胞。
干细胞与治疗
在生长发育过程中大部分细胞随着分化丧失了分裂能力,但在我们体内仍有种特殊的细胞——干细胞。
干细胞与治疗
令人振奋的是,2024年5月,海军军医大学第二附属医院发表文章,已经成功利用干细胞技术治愈2型糖尿病,这是世界首例。大致过程如下:科学家从患者体内采集外周血获得干细胞,干细胞在体外进行分裂和分化形成胰岛细胞。最后将胰岛细胞重新输回患者体内发挥功能。
生物体的细胞分裂和分化的过程都是十分精密,且受到严格调控的。一般来说大多细胞分化后就失去了分裂能力,因此胰岛细胞受损后,人体就会产生相应症状。而有些细胞的分裂调控机制出现了问题,也会使机体出现异常。老师期待大家以后投身科学研究,去揭开更多有关细胞分裂和分化的神秘面纱。
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