第四章 细胞的生命历程（期末复习课件）高一生物上学期浙科版

第一节 细胞通过分裂增殖 第四章 细胞的生命历程 一、细胞增殖 细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程，叫作细胞增殖  。 单细胞生物通过细胞增殖而繁衍，多细胞生物从受精卵开始，要经过细胞增殖和分化逐渐发育而成。 多细胞生物体的生长，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 。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而细胞数量的增多。 真核生物体细胞分裂方式主要是： 有丝分裂， 减数分裂与生殖细胞产生有关。原核细胞以二 分裂方式进行增殖。 细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础 二、探究细胞大小与物质运输的关系 1.实验原理 ①含酚酞的琼脂块＋NaOH →变为 紫红 色。 ②琼脂块的大小模拟 细胞大小。 ③NaOH 扩散体积与琼脂块总体积的比值，可模拟细胞大小与物质运输效率之间的关系。 2.实验结论 ①相同时间内，NaOH 在每一块琼脂块内扩散的深度基本相同，说明 NaOH 在每一块琼脂块内扩散的速率 是 相同 的。 ②NaOH 扩散体积与整个琼脂块体积之比随琼脂块的增大而 减小 ，说明NaOH 的运输效率随琼脂块的 增大而 降低 。 3. 细胞不能无限长大的原因 ①细胞体积越大，其相对表面积(表面积与体积的比) 越小，细胞物质运输的效率就越低。如卵细胞与精细胞相比，物质交换速度慢。 ②通常，细胞核中的 DNA 不会随着细胞体积的扩大而增加。细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，而细胞过大会增加细胞核的“负担”。 三、细胞周期 1.概念： 连续进行有丝分裂 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。 2.条件： 连续分裂 的细胞才具有细胞周期，如根尖分生区细胞、茎形成层细胞、皮肤生发层细胞、胚胎干细胞、癌细胞； 高度分化的细胞没有 细胞周期，如叶肉细胞、表皮细胞、卵细胞、肌细胞、神经细胞等。说明在生物体内部分(所有/部分)细胞能不断进行细胞分裂。 3.一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期：在前(前/后)，用时 长(长/短)； 分裂期：在后(前/后)，用时短(长/短)。细胞周期的起点是分裂间期，不同细胞的细胞周期一般 不同，分裂间期与分裂期所占比例也不同。 4. 图例分析： 图中 A→B→A、  a＋b、c＋d    a＋b+c＋d+e  等都可以表示一个细胞周期。 四、植物有丝分裂过程及特点   1.分裂间期 （1）三个阶段 G1期(DNA 合成前期):主要合成DNA复制所需的蛋白质,以及核糖体的增生。 S期(DNA 合成期):DNA复制，（DNA含量加倍）。 G2期(DNA 合成后期):合成分裂期(M期)所必需的一些蛋白质。 拓展：在间期完成了DNA的复制，形成了染色单体，动物细胞完成中心体的复制。 （2）染色体、DNA、染色单体三者间的关系 （2）染色体、DNA、染色单体三者间的关系 ①染色体数=着丝粒或着丝点数，即根据着丝粒数计算染色体数。 ②当染色单体存在时，染色体:染色单体: DNA=1 :2:2 ③当无染色单体存在时，染色体: DNA=1: 1。 1. 分裂期 (1) 前期：（二消二现一散乱） ①(细丝状)染色质──→ 螺旋、缩短变粗 染色体(杆状)，染色体 散乱分布于纺锤体中； ②核仁逐渐 解体 ，核膜逐渐消失； ③细胞两极──→ 发出 纺锤丝 ──→ 形成 纺锤体 。 (2) 中期：（两清晰赤道齐） ①染色体着丝粒整齐排列在细胞中央的 赤道板 上； ②染色体继续凝聚 变短，数目清晰 ，排列在纺锤体的中央，最适合显微观察。 (3) 后期：（粒裂数增均两极） 着丝粒分裂， 姐妹染色单体 分开成为两条子染色体，由纺锤丝牵引着分别移向细胞两极。染色体数目加倍。 (4) 末期：（与前期过程相反） ①染色体(杆状)─→ 解螺旋 染色质 (细丝状)； ② 纺锤体消失； ③核膜、核仁重新 出现，形成 2 个新的细胞核； ④赤道板处→ 高尔基体产生的纤维素囊泡聚集出现 细胞板 → 扩展形成新的 细胞壁 。 一个细胞分裂成两个子细胞，子细胞中染色体数目与母细胞的相同(相同/不同)。核DNA含量与母细胞 相同(相同/不同)。（但DNA不一定相同。) 因而，在细胞的亲代和子代间保持了遗传性状 的稳定性。 项目 植物细胞有丝分裂 动物细胞有丝分裂 不同点 间期：中心粒的复制 无 (有/无)中心粒的复制 ( 低等植物 细胞除外) 有 (有/无)中心粒的复制   前期：纺锤体形成机制   细胞两极→发出纺锤丝→形成纺锤体   中心体→ 发出纺锤丝或星射线→ 形成纺锤体   末期： 细胞质分裂方式   赤道板处 → 形成细胞板 → 扩展形成细胞壁，分割细胞质   细胞膜从中间 向内凹陷 ，缢裂细胞质 2.有丝分裂知识点归纳 (1)核 DAN 加倍时期： 间期 ；染色体加倍时期：后期。 (2)染色单体形成、出现、消失的时期依次是： 间期、前期、后期。 (3)观察染色体形态、数目的最佳时期： 中期 。 (4)核膜、核仁解体的时期： 前期；重新出现的时期：末期 ；始终看不见的时期：中期、后期。 (5)纺锤体、染色体形成的时期： 前期 ；纺锤体、染色体消失的时期：末期 。 (6)末期与细胞板、细胞壁形成有关的细胞器： 高尔基体 。赤道板不是 (是/不是)细胞结构。 (7)染色体数:染色单体数:核 DNA 数＝1:2:2 的时期主要是 前期、中期。 3.染色体、核DNA、染色单体变化 (1)曲线识别：有斜线的是 核DNA 数量变化曲线，没有斜线的是染色体 数量变化曲线。 (2)甲图：BC 段变化原因： 染色体着丝粒分裂，染色单体分开成为两条子染色体，数目加倍。 DE 段变化原因： 细胞一分为二，染色体又平均分配到两个子细胞中，恢复到原来的数目 。 (3)乙图：FG 段变化原因：分裂间期进行了DNA的复制 。 HI段变化原因：细胞一分为二，核DNA 随染色体平均分配到两个子细胞中 。 (4)丙图：JK 段变化原因： 分裂间期进行核DNA 的复制 。 LM段变化原因：染色体着丝粒分裂，染色单体分开成为两条染色体 。 四、制作和观察根尖细胞有丝分裂临时装片 （1）原理：盐酸能破坏细胞间的果胶层，使细胞彼此容易分开。龙胆紫等碱性染料对染色体进行着色。但盐酸会影响染色剂的染色效果。在根尖分生区细胞中有少部分处于分裂期，大部分处于分裂间期。 （2）临时装片制作过程：解离→漂洗→染色→制片 ①解离用10%盐酸，3-5分钟。目的是破坏细胞间的果胶，使细胞彼此容易分开。解离时细胞被盐酸杀死，因此，无法观察细胞有丝分裂的动态变化过程，要在不同的视野里寻找处于不同时期的细胞。 ②漂洗的目的是洗去解离液，将清水以每秒1滴的速度漂洗， ③染色用龙胆紫溶液或醋酸洋红溶液对根尖进行染色。 ④制片：将整条根置于载玻片上，用吸水纸吸去多余的染液，用剪刀把根尖2-3mm剪下，压片的目的是使细胞分散开便于观察。 （3）观察：在低倍镜下寻找根尖分生区的排列紧密、近正方形细胞后，转换高倍物镜辨认细胞中染色体的形态和位置，识别有丝分裂不同时期的细胞。 五、癌细胞可以无限制分裂 1. 概念：细胞受到致癌因子的作用，细胞中的遗传物质发生变化，就变成了不受机体控制的而无限增殖的细胞，这种细胞就是癌细胞。 2. 癌细胞的主要特征 (1)能够 无限增殖：癌细胞代谢 快 ，细胞周期变短(长/短)。  (2)易在体内转移：细胞的表面发生了变化。由于细胞膜上粘连蛋白和糖蛋白 等物质减少，使得癌细胞彼此之间的黏着性 显著降低，容易在体内分散和转移。甲胎蛋白和癌胚抗原含量增多。 (3) 核形态不一，并可出现巨核、双核或多核现象。可能是由于核质分裂不同步造成的。 （4）代谢旺盛，蛋白质合成及分解代谢都增强，但合成代谢超过分解代谢；线粒体功能障，即使在氧供应充分的条件下也主要依靠糖酵解途径获取能量。 (5)失去接触抑制现象：正常细胞在体外培养时表现为贴壁生长和会合成单层后停止生长的特点，即接触抑制现象。而癌细胞即使堆积成群，仍然可以生长。 3. 致癌因子 (1)物理致癌因子：主要指 辐射，如紫外线、X 射线 等。 (2) 化学致癌因子：如有机化合物中的联苯胺、烯环烃、亚硝胺、黄曲霉毒素等，无机化合物中的尼古丁等。吸烟是人体摄入化学致癌因子的主要途径之一。 (3) 病毒致癌因子：致癌病毒能够引起细胞发生癌变，主要是因为它们含有病毒癌基因以及与致癌有关的核酸序列。 4. 人和动物细胞的染色体上本来就存在着与癌有关的基因：原癌基因和抑癌基因。 (1)原癌基因：是细胞内与细胞增殖相关的基因，是维持正常细胞周期 必需的，控制细胞生长和分裂的进程。 (2)抑癌基因：抑制细胞增殖，促进细胞分化和抑制细胞迁移等。主要是阻止细胞不正常 的增殖。 5. 癌变原因：环境中的致癌因子会损伤细胞中的DNA 分子 ，使原癌基因和抑癌基因 发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。 6. 癌症的发生并不是单一基因突变的结果，至少在一个细胞中发生5～6 个基因突变，才能赋予癌细胞所有的特征，这是一种 累积 效应。 第四章 细胞的生命活动 第二节  细胞通过分化产生不同类型的细胞 一、细胞分化 1.概念 细胞在形态、结构和生理功能上发生差异性变化的过程。可以理解为细胞数目不变，细胞类型发生改变。 2.特点   ① 普遍性 ：细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象。 ② 持久性 ：发生于整个 生命进程 ，在 胚胎 期达到最大限度。 ③ 不可逆性 ：一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。 ④遗传物质不变性 ：就一个个体来说，各种细胞的遗传信息相同(相同/不相同)。 (3)意义：是多细胞生物 个体发育的基础，使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。 3.原因：在个体发育过程中，不同细胞中 遗传信息有选择的发挥作用，合成了某种细胞的特有蛋白质 ，如胰岛素、血红蛋白等。其中所有细胞中均要稳定表达的一类基因是管家基因，如ATP合成酶基因。奢侈基因是在特别细胞类型中，大量表达并编码特殊功能产物的基因。 4.实质：基因的选择性表达 。 5.结果：形成形态、结构和功能不同的细胞。 6.细胞分裂与细胞分化的关系：细胞 分裂是细胞 分化的基础，细胞分裂使细胞数目 增多，细胞分化使细胞种类增多。细胞分裂和细胞分化不会(会/不会)使细胞中遗传物质发生改变。 二、全能性 (1)概念：指 已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体 的潜能。 (2)原因： 细胞中含有本物种的全套遗传物质。 (3)实例 ①植物组织培养：说明已分化的植物细胞具有 全能性 ，如胡萝卜韧皮部细胞经组织培养能产生完整植株。 ②克隆动物的培养(核移植)：说明已分化的动物体细胞的 细胞核 具有全能性，如克隆羊多莉的诞生。 拓展：植物种子繁殖后代可以体现细胞的全能性吗? 不能,种子的结构中最重要的是多细胞的胚,胚是由受精卵发育来的,胚是新植物的幼体,其结构为子叶、胚芽、胚轴、胚根。种子萌发形成植株是植物个体发育的一段过程,不能体现细胞的全能性。 (4)全能性高低比较(填＞ ＜) ①受精卵(最高) ＞ 生殖细胞 ＞体细胞 ②已分化植物细胞 ＞ 已分化动物细胞 ③分化程度高的细胞 ＜分化程度低的细胞 ④分裂能力强的细胞 ＞分裂能力弱的细胞 (5) 干细胞：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化 能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。如人骨髓中的造血干细胞，能通过增殖和分化 ，不断产生红细胞、白细胞和血小板等。 拓展：并不是所有干细胞都要发生分化。一部分干细胞发生分化;还有一部分干细胞保持分裂能力,用于干细胞的自我更新。 头发的衰老过程 第三节  细胞凋亡是编程性死亡 一、细胞衰老 1. 细胞衰老与个体衰老的关系 衰老又叫老化，是随着年龄的增长，机能减退，内环境稳定性下降，趋向死亡的不可逆的现象，是生命的基本现象。 (1)单细胞生物：细胞的衰老或死亡就是 个体的衰老或死亡。 (2)多细胞生物：细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡不是一回事。个体衰老的过程是组成个体的细胞 普遍衰老 的过程。 生物体内的细胞不断有衰老和死亡，同时又有新的细胞产生。如年轻人体内也有衰老的细胞，老年人体内也有 幼嫩的细胞。 2. 衰老细胞的主要特征 （1）细胞内的水分减少，体积 减小 ，新陈代谢减慢 ，如老年人皮肤皱缩。 （2）DNA的功能受到抑制，RNA含量降低。 （3）蛋白质合成下降，细胞内多种酶的活性降低 ，如老年人白发是由于头发基部细胞中酪氨酸酶 活性降低，黑色素合成减少所致。 （4） 色素积累，空泡形成。如老年人的“老年斑”。 （5）呼吸速率减慢；细胞核体积增大 ，核膜内折 ，染色质收缩 、染色加深。 拓展：哺乳动物成熟的红细胞、植物的筛管细胞等衰老过程中没有细胞核相关变化特点。 （6）细胞膜通透性 改变，物质运输功能降低 。 3. 细胞衰老的原因 （1）端粒学说 每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA ，称为端粒。端粒DNA 序列在每次细胞分裂后会 一截。随着细胞分裂次数的增加，截短的部分会逐渐 向内延伸 。在端粒 DNA 序列被“截”短后，端 粒内侧的正常基因的 DNA 序列就会受到损伤，结果使细胞活动渐趋异常。 （2）自由基学说 自由基产生后，即攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。最为严重的是，当自由基攻击生物膜的组成成分 磷脂 分子时，产物同样是自由基。这些新产生的自由基又会去攻击别的分子，由此引发雪崩式的反应，对生物膜损伤比较大。此外，自由基还会攻击DNA，可能引起 基因突变；攻击蛋白质，使蛋白质活性下降 ，致使细胞衰老。 二、细胞凋亡 1.细胞凋亡 （1）概念：指由某种基因引发的，受基因调控的死亡，属于正常的生理变化。 （2）原因：由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以也常常被称为细胞编程性死亡。如胎儿手的发育、蝌蚪尾的消失等。 （3）具体表现在： ①染色质聚集、分块、位于核膜上。胞质凝缩。 ②DNA被有规律地降解为大小不同的片段，最后核断裂，细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体；凋亡小体内有结构完整的细胞器，还有凝缩的染色质，可被邻近细胞吞噬、消化。 ③细胞凋亡因始终有膜封闭，没有内含物释放，故不会引起炎症。 2.实例: 在成熟的生物体内，细胞的自然更新 、被病原体感染的细胞的清除，也是通过细胞凋亡完成的。 提醒：在细胞免疫中，效应T 细胞与靶细胞接触并使之裂解死亡的过程属于细胞凋亡。 3.意义:保证多细胞生物体完成正常发育；维持内部环境的稳定；抵御外界各种因素的干扰。 4.细胞坏死：在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。  5.细胞凋亡和坏死的区别： $$