6.1细胞的增殖课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

6.1 细胞的增殖 细胞的数量是如何增加的 问题探讨 象与鼠的个体大小相差十分悬殊。 思考、讨论： 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。 象与鼠相应器官和组织的细胞在大小上无明显差异。 2.生物体的生长，是靠细胞数量的增多，还是靠细胞体积的增大？ 既靠细胞分裂增加细胞的数量，也靠细胞生长增大细胞的体积 单细胞生物 —— 依靠细胞体积增大 生物体生长的方式： 多细胞生物 细胞体积增大 细胞数目增多 （主要方式） P110：器官大小主要取决于细胞数量的多少 细胞是否可以无限长大呢？ 请阅读教材思维训练P115，探究细胞不能无限长大的原因 细胞不能无限长大的原因有很多。细胞大小影响物质运输的效率，可以作为一种解释 现有3个不同大小的细胞模型（将细胞模拟为棱长不同的正方体）。 我们可以用2种方式，展现细胞大小对物质运输效率的影响。 请阅读教材思维训练P115，探究细胞不能无限长大的原因 方式1： 制作模型：可以用不同大小的含酚酞的正方体琼脂块，模拟不同大小的细胞；用NaOH溶液，模拟被细胞吸收的物质 3cm 2cm 1cm 请阅读教材思维训练P115，探究细胞不能无限长大的原因 酚酞遇NaOH呈现______色， 紫红 （可以显示NaOH在琼脂块中的扩散程度） 含酚酞的琼脂块 NaOH 溶液浸泡 单位时间 一定厚度的琼脂块会被染色 请阅读教材思维训练P115，探究细胞不能无限长大的原因 酚酞遇NaOH呈现______色， 紫红 （可以显示NaOH在琼脂块中的扩散程度） NaOH在琼脂块中扩散的体积 琼脂块总体积 体现 单位时间内物质运输的效率 测量NaOH的扩散深度 由于琼脂块的密度相同，所以，在单位时间内，NaOH在每一琼脂块内扩散的深度基本相同。 琼脂块的边长/cm 表面积/cm2 体积/cm3 NaOH扩散的深度/cm NaOH扩散的体积/ 整个琼脂块的体积 3 2 1 54 27 24 8 6 1 0.5 0.5 0.5 19:27 7:8 1:1 请阅读教材思维训练P115，探究细胞不能无限长大的原因 0.704 0.875 1 NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随着琼脂块的增大而__________ 减小 也就是说：细胞物质运输的效率会随着细胞的增大而________。 降低 方式2： 请阅读教材思维训练P115，探究细胞不能无限长大的原因 计算：细胞的表面积与体积的比值 琼脂块的边长/cm 表面积/cm2 体积/cm3 比值 （表面积/体积） 3 2 1 54 27 24 8 6 1 2:1 3:1 6:1 由于细胞必须通过细胞膜与外界进行物质交换，所以每单位体积的细胞能使用的细胞膜越大，则物质运输的效率就越高。 相对表面积 细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞与周围环境之间物质交换的面积相对越小，细胞的物质运输的效率就越低。 请阅读教材思维训练P115，探究细胞不能无限长大的原因 1.细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大 原因总结： 2.细胞的核质比例限制了细胞的长大 若细胞太大，则细胞核需要控制的细胞代谢总量就越多，而细胞核对细胞的控制能力是有限度的。 请思考：既然细胞越小，细胞相对表面积就大，细胞的物质运输的效率就越高，细胞体积是不是越小越好？ 细胞体积最小限度，是由完成细胞功能所必须的基本结构（如核糖体、线粒体等）和物质（如酶）所需要的空间决定的 单细胞生物 —— 依靠细胞体积增大 生物体生长的方式： 多细胞生物 细胞体积增大 细胞数目增多 生物的体积大小主要取决于 方式：细胞分裂 1.概念：细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程。 细胞增殖： 大肠杆菌 单细胞生物一个细胞就是一个个体，通过细胞增殖繁衍后代，产生新个体。 多细胞生物通过细胞增殖增加细胞数量，从而进行生长、发育。 （方式） （结果） 细胞增殖： 1.概念：细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程。 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 2.意义： 3.方式： 真核生物 无丝分裂 减数分裂 有丝分裂 主要 （如蛙的红细胞） （生殖细胞的形成方式，将在必修二学习） 原核生物 二分裂 4.过程： 物质准备--分裂 --物质准备--再分裂... 具有周期性！ 细胞周期： 1、概念： 连续分裂的细胞，从一次分裂完成开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。 前提条件 判断标准 A B 2、一个细胞周期包括两个阶段： 分裂间期 分裂期 图中的一个细胞周期可以表示为： A→B→A 起/终点均是 “细胞分裂完成时” 细胞周期： 1、概念： 连续分裂的细胞，从一次分裂完成开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。 前提条件 判断标准 A B 2、一个细胞周期包括两个阶段： 分裂间期 分裂期 时间长（90%~95%） 时间短（5%~10%） 不同种类的细胞，其细胞周期持续时间不同。分裂期或分裂间期占比重不一样。 但总体来说，分裂间期的持续时间都大幅度长于分裂期。 细胞周期： 补充考点：一个细胞周期的判断 a b c d e 下图表示的是连续分裂的细胞的细胞周期，请指出分裂间期、分裂期、细胞周期： 间期 间期 分裂期 分裂期 a——b：分裂间期 b——c: 分裂期 a——c 或 c——e：细胞周期 细胞周期： 补充考点：一个细胞周期的判断 考法1：线段图 A B C D E F G 细胞周期： 分裂间期： 分 裂 期： AC AB BC CE EG CD EF DE FG 先长后短 细胞周期：_____ 分裂间期：_____ 分 裂 期： _____ B-B B-A A-B 考法2：扇形图 A B 细胞周期： 能够连续分裂的细胞： 植物根尖的分生区细胞、形成层细胞； 动物的皮肤生长层细胞、生发层细胞；以及胚胎细胞、造血干细胞等 不能连续分裂的细胞：精子、神经细胞、肌肉细胞、叶肉细胞、导管细胞、筛管细胞、哺乳动物成熟红细胞等 能够连续分裂的细胞才有细胞周期 只有连续分裂的细胞才有细胞周期，高度分化的细胞、 进行减数分裂的细胞无细胞周期。 分裂间期： 为分裂期进行活跃的物质准备，完成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 分 裂 期 补充：根据对DNA行为的观察，将分裂间期区分出G1期、S期、G2期三个阶段 G1期 进行RNA的合成、与DNA复制相关蛋白质的合成 S期 进行DNA的复制 G2期 与细胞分裂相关蛋白质的合成 DNA合成前期 DNA合成期 DNA合成后期 分裂间期结束之后，细胞就进入分裂期，对于真核生物来说，有丝分裂是细胞分裂的主要方式 细胞中的物质有明显增加，会扩大细胞体积 DNA复制时染色体与染色质之间的关系 着丝粒 DNA复制 螺旋 染色质 染色体 染色单体 着丝粒分裂 螺旋 染色体 1个DNA 2个DNA 2个DNA 1个DNA 染色体数量 = 着丝粒数量 解旋 1个DNA 染色质 同一个染色体上的两条染色单体，互相称作姐妹染色单体 DNA复制时染色体与染色质之间的关系 一条染色体 染色体复制 两条姐妹染色单体 一条染色体 染色体数 染色单体数 DNA数 1 0 1 1 2 2 2 0 2 着丝粒分裂 有几个着丝粒，就有几条染色体，染色单体只有2条或0条 分裂期： 核心任务：将分裂间期复制的DNA平均分配到两个子细胞 有丝分裂：真核细胞的主要分裂方式，最明显的特点是细胞在分裂的过程中有丝状纺锤体出现。 人们根据染色体的行为，将有丝分裂分为四个时期： 前期 中期 后期 末期 现在以高等植物细胞为例，了解四个阶段基本过程。 膜仁消失显两体 形定数晰赤道齐 粒裂数加均两级 两消两现重建壁 有丝分裂前期：膜仁消失显两体 间期 有丝分裂前期 膜仁消失：核膜、核仁消失 显两体：出现染色体和纺锤体 过程：染色质螺旋缠绕形成染色体，核仁逐渐解体，核膜消失，细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体。 分裂期： 识图特征：染色体散乱分布 分裂期： 有丝分裂中期：形定数晰赤道齐 有丝分裂前期：膜仁消失显两体 有丝分裂前期 有丝分裂中期 形定：形态稳定 数晰：数量清晰（最适合观察的时期）赤道齐：整齐地排列在赤道板上 过程：位于细胞两极的纺锤丝附着在染色体的着丝粒上，牵引染色体的着丝粒排列在细胞中央的平面，这个平面与纺锤体的中轴垂直。 注意：赤道板是人为定义的，并不是真实存在的结构！ 分裂期： 有丝分裂中期：形定数晰赤道齐 有丝分裂前期：膜仁消失显两体 有丝分裂后期：粒裂数加均两极 有丝分裂中期 有丝分裂后期 粒裂：着丝粒分裂，一分为二 数加：染色体数量加倍 均两极：染色体被平均地分到细胞两极 过程：每个染色体的着丝粒分裂成两个，姐妹染色单体分开，由纺锤丝各牵引一条染色体到细胞的两极。 注意：由于着丝粒分裂后，姐妹染色单体分开，故新的染色体中不再存在染色单体！ 分裂期： 有丝分裂中期：形定数晰赤道齐 有丝分裂前期：膜仁消失显两体 有丝分裂后期：粒裂数加均两极 有丝分裂末期：两消两现重建壁 有丝分裂后期 有丝分裂末期 两消：染色体和纺锤丝消失 两现：核膜与核仁重新出现 （新的细胞核也产生了） 重建壁：植物细胞重新建立细胞壁 过程：染色体重新变成染色质，核膜与核仁出现，形成了2个新的细胞核，植物细胞赤道板位置出现细胞板，并逐渐扩展成为新的细胞壁。 注：赤道板是人为定义的平面，而细胞板是植物细胞真实存在的结构！！ 动物细胞有丝分裂过程图 特点： 1. 动物细胞的纺锤体由成对的中心粒发出的放射状的星射线形成。 2. 分裂末期不形成细胞板，而是细胞膜从细胞中部向内凹陷，最终将细胞缢裂成两部分，每部分都含有一个细胞核。 动、植物细胞有丝分裂的异同点 植物细胞有丝分裂 动物细胞有丝分裂 相同点 不同点 前期 末期 分裂过程基本相同； 染色体变化规律相同： 分裂间期完成染色体复制； 分裂期实现染色体平均分配到两个子细胞中去 由细胞两极发出的纺锤丝形成纺锤体 由两组中心粒发出的星射线，形成纺锤体 细胞赤道板位置出现细胞板，扩展形成细胞壁，细胞一分为二 细胞膜从中部向内凹陷，细胞缢裂成两个子细胞 有丝分裂 思考与总结 1、有丝分裂过程中的染色体行为变化 染色质丝 染色体 染色质丝 形态 染色体 染色体 染色体 螺旋缠绕 解开螺旋 着丝粒整齐排列 在赤道板上 着丝粒分裂 被拉向细胞两极 行为 复制 染色体数目加倍 有丝分裂 2、有丝分裂的“丝” 是什么？有何作用？ 纺锤丝 牵引染色体的着丝粒 3、核膜核仁会怎么变化？ 周期性地消失和重建 4、子代细胞如何做到在遗传物质与母细胞相同？ 遗传物质经过复制后平均分配 思考与总结 5、有丝分裂的意义： 有丝分裂将亲代细胞的染色体经过复制之后，精确地平均分配到两个子细胞中。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。 6、哪些细胞器参与了有丝分裂的过程？以及相应的生理作用？ 有丝分裂 思考与总结 细胞器 核糖体 中心体 高尔基体 线粒体 细胞类型 作用时期 生理作用 动物细胞 植物细胞 整个时期 尤其分裂间期 合成蛋白质 动物细胞 低等植物细胞 前期 参与纺锤体的形成 植物细胞 末期 参与细胞壁的形成 动物细胞 植物细胞 整个过程 提供能量 考点：有丝分裂中的含量曲线变化 在自然界，大部分生物的染色体都是成对存在的 例：人类的染色体数目： 46条，23对。 一组各不重复的染色体数量有n条。 例：人类 n=23 那么绝大部分生物的染色体数量就是2n 又因为在DNA未复制时，1条染色体上只有1个DNA， 因此体细胞中的DNA含量也是2n 考点：有丝分裂中的含量曲线变化 1.细胞核DNA含量变化曲线 分裂时期 核DNA含量 2n 4n G1 S G2 前期 中期 后期 末期 原理：细胞核DNA只在S期缓慢复制，含量加倍，从2n加倍至4n。 4n状态持续到分裂末期结束，细胞一分为二后，细胞核DNA含量减半，恢复至2n。 G1 考点：有丝分裂中的含量曲线变化 2.染色体数量变化曲线 分裂时期 染色体数量 2n 4n G1 S G2 前期 中期 后期 末期 原理：染色体数目=着丝粒数目。 着丝粒在有丝分裂后期分裂，染色体数量加倍至4n，持续到分裂末期结束，细胞一分为二后，染色体数目减半，恢复至2n。 考点：有丝分裂中的含量曲线变化 3.染色单体数量变化曲线 分裂时期 染色单体数 2n 4n G1 S G2 前期 中期 后期 末期 原理：1条染色体，只有0条或2条染色单体。 DNA在S期进行复制，让每条染色体上均有2条染色单体。染色单体总数为2n×2=4n。后期着丝粒分裂，两条染色单体不再共用着丝粒，因此染色单体数直接降为0。 考点：有丝分裂中的含量曲线变化 总结 分裂时期 2n 4n G1 S G2 前期 中期 后期 末期 染色单体数量变化曲线 细胞核DNA含量变化曲线 染色体数量变化曲线 考点：有丝分裂中的含量曲线变化 补充1.单条染色体DNA含量变化曲线 分裂时期 单条染色体DNA含量 1 2 G1 S G2 前期 中期 后期 末期 原理：DNA在S期复制，含量加倍。 有丝分裂后期着丝粒分裂，每条染色体上的DNA减半。 考点：有丝分裂中的含量曲线变化 补充2.染色体数量与核DNA含量之比 分裂时期 比值 0.5 1 G1 S G2 前期 中期 后期 末期 原理：当1个染色体上有1个DNA时，比值为1； 当1个染色体上有2个DNA时，比值为0.5 考点：有丝分裂中的含量曲线变化 变式：用柱形图表示细胞分裂的时期 甲 2N 4N O 乙 2N 4N O 丙 2N 4N O 数量（个） 数量（个） 数量（个） 染色体 核DNA 染色单体 G2期或前期或中期 后期或末期 G1期或体细胞 小结： 1. 在进行计算时，忽略染色体和染色质在形态上的区别。 2. 染色单体形成于 。可见于 ，消失于 。 3. DNA的加倍发生在 。原因是 4. 染色体的加倍发生在 。原因是 间期 前、中期 后期 间期 间期发生了DNA的复制 后期 后期发生了着丝粒分裂 补充1：无丝分裂 过程： 1.细胞核延长，核中部向内凹陷，缢裂成两个细胞核。 2.细胞向中部凹陷，缢裂成两个细胞。 注意： 1.分裂过程中不出现纺锤丝。 2.分裂前DNA仍然会复制！！ 案例：蛙的红细胞进行无丝分裂 特点：先核裂，后质裂 体细胞一般能够分裂 次，但是有的细胞受到 的作用，细胞中__________发生变化，就变成了 的、 的 细胞，这种细胞就是癌细胞。 50-60 致癌因子 遗传物质 不受机体控制 连续进行分裂 恶性增殖 补充2：细胞癌变 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） 补充3：细胞周期检验点 含义：细胞在细胞周期的每个环节都设有“检验点”。 检验某环节是否完成了具体的任务，若完成了才能继续进行下个环节，否则将停止细胞周期继续进行。 例：分裂中期/后期检验点 发生时间：有丝分裂中期几乎完成 检验内容：纺锤丝是否连接到染色体上 检验结果： 是：开启进行有丝分裂后期 否：细胞周期暂时停止，直到纺锤丝连接到染色体上 补充4：细胞周期同步化 通过人工诱导，将一群分布在细胞周期不同时期的细胞的细胞周期同步化在某个特定的时期。 现有一种药物，对细胞使用后，只能够立即阻止DNA的复制，不影响其他细胞行为。若将药物洗脱，则细胞能恢复细胞周期 请思考：如何对一群处于不同时期的细胞合理地使用、洗脱该药物，能够完成细胞周期的同步化？ ①使用药物，培养不短于（G2+M+G1）期的总时间 ②洗脱药物，培养不短于S期，但不长于（G2+M+G1）的总时间 ③使用药物，培养不短于（G2+M+G1）期的总时间 实验：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 1、根尖的基本知识： ①根冠 保护——无叶绿体、有液泡 ②分生区 特征：正方形，排列紧密 无叶绿体、液泡 ③伸长区 无叶绿体、液泡 ④成熟区 无叶绿体、有液泡 有根毛 ——细胞壁向外凸起 植物吸收水、无机盐的主要区域 实验：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 根冠 分生区 伸长区 成熟区 当染色体被碱性染料着色后，通过在 下观察，同一组织中可以看到不同时期细胞内 的存在状态。从而判断细胞各处于有丝分裂的哪个时期。 实验原理 高倍镜 染色体 实验：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 解离、漂洗、染色、漂洗、压片、镜检 实验流程： 解离液：15%HCl 95%乙醇混合液（1:1） 解离时间：3到5分钟 作用：使组织的细胞相互分离开来，便于细胞分散成一薄层进行显微观察 解离时间不能太长，也不能太短。 太长：使细胞过于酥软，影响染色和制片。 太短：组织细胞分开程度低，影响压片效果。 实验：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 解离、漂洗、染色、漂洗、压片、镜检 实验流程： 漂洗方法：将解离好的根尖转移至装有清水的烧杯或培养皿中漂洗10分钟。 漂洗时间：约10分钟 目的：把材料残留的解离液去除，防止过度解离。 实验：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 解离、漂洗、染色、漂洗、压片、镜检 实验流程： 染色液：0.5% 甲紫染液或醋酸洋红染液 染色时间：3至5分钟 作用：使染色体着色，便于显微镜下观察 染色方法： 1.将组织材料放置于玻璃皿或盖玻片上 2.将甲紫染液（或醋酸洋红染液）滴加到根尖上。 实验：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 解离、漂洗、染色、漂洗、压片、镜检 实验流程： 用清水漂洗材料 作用：把材料残留的染色液去除，防止过度染色，影响观察。 注：若染液的浓度和染色时长比较合适，这一步的漂洗是可以不进行的，故教材也省略了漂洗染液。 实验：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 解离、漂洗、染色、漂洗、压片、镜检 实验流程： 制片方法： 将盖玻片覆盖于材料上方，再用拇指（或铅笔头）垂直轻压盖玻片，使材料扩散成单层细胞。 注意：力度要合适！ 作用：把材料通过物理方法展成利于观察的单层细胞。 实验：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 解离、漂洗、染色、漂洗、压片、镜检 实验流程： 注意显微镜的规范操作 先在低倍镜下找到分生区，再切换高倍镜观察染色体形态 思考：能否在显微镜下观察到活细胞的连续分裂过程？ 不能，因为解离时，盐酸和酒精会将根尖细胞杀死 实验：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 思考： 既然细胞已经被杀死，我们如何初步判断细胞有丝分裂每个时期在细胞周期中的时间占比？ 视野中处于分裂前期的个数 ———————————— = 分裂前期细胞占比 视野中细胞的总个数 体现：细胞周期中分裂前期的时间占比。 实验：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 常见的实验误差分析： 实验步骤 错误分析 ①取材过长 难以找到分生区细胞 ②解离 过短：细胞不容易分离——细胞重叠 ③不漂洗 染色不漂洗：染色太深，影响观察 ④染色 过短：颜色较浅 过长：解离过度，细胞酥软，无法染色制片 过长：细胞其他部分都充斥染色液 ⑤没压片 细胞不容易分开——细胞重叠 解离不漂洗：解离过度 实验：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 实验：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 实验：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$