第14讲 细胞的增殖1——2026届高中生物学 一轮复习课件

第14讲 细胞的增殖 ——细胞周期 贺老师 大概念三 细胞通过分裂实现增殖 1 问题探讨 1.（2012广东）叶片发育过程中，叶片面积逐渐增大，是 的结果。 细胞生长和细胞分裂 生物体的生长 依靠细胞体积的增大 单细胞生物体（例如草履虫） 多细胞生物体（例如象和鼠） 细胞生长→增大细胞的体积 细胞分裂→增加细胞的数量 象的体型巨大，鼠的体型小巧，是因为象的细胞比鼠的大吗？ 两者细胞大小无明显差异 （动物细胞大小一般为20-30微米）； 个体或器官的大小主要取决于细胞数量的多少。 2 Q1：从物质运输的效率看，细胞为什么不能太大？ 细胞越大，表面积与体积的比值越小，物质运输的效率就越低。 细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心，但其控制能力有限，细胞核占细胞体积的相对比值（核质比）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。 Q2：观察显微细胞图，思考是否还有其它因素影响细胞的长大？ Q3：既然细胞越小，物质运输的效率就越高，细胞体积是不是越小越好？ 不是，细胞中有众多的必需物质和细胞器，细胞太小，就没有足够的空间，细胞就不能进行相应的生命活动，发挥出相应的生理功能。 世界上已知最小的细胞是支原体，直径只有0.1~0.3μm 探讨细胞体积的大小 细胞的数量的增加通过什么实现？核质比(细胞核的控制范围有限)： 细胞核中的DNA不会随着细胞体积的扩大而增加。 3 细胞增殖 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。 细胞增殖是重要的生命活动， 是生物 、 、 、 的基础。 2 意义： 生长 发育 繁殖 遗传 受精卵 4 细胞增殖 3 增殖方式： 真核细胞 有丝分裂 无丝分裂： 减数分裂 →体细胞数目增加 →产生生殖细胞，如精子、卵细胞 细胞增殖的方式 原核细胞： 二分裂 蛙的红细胞无丝分裂 没有出现纺锤丝和染色体的变化 缺点：不能保证遗传物质均分。 快速产生体细胞，如蛙的红细胞分裂 5 2、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？ 1、细胞分裂中最重要的是哪种物质的精确均分？ 遗传物质（DNA或RNA) 4 细胞增殖的过程： 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 细胞增殖 二分裂 6 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。 1 概念： ①前提 ②起点 ③终点 2 阶段 细胞周期 分裂间期 分裂期(M期)： G1期 (Gap 1)： S 期(Synthesis)： G2 期 (Gap 2)： 主要合成与 有关的RNA和有关蛋白质 （如解旋酶、DNA聚合酶、组成染色体的蛋白质等） DNA合成期，主要进行DNA的复制。 合成与 有关的RNA和蛋白质，如形成纺锤丝的蛋白质等 前期、中期、后期、末期 DNA的复制 分裂期 DNA复制； 有关蛋白质的合成 分裂期因染色体高度螺旋化，故不能进行DNA分子的复制和转录. Synthesis 7 扇形图 直线图 坐标图 柱状图 a→b→c→a 为一个细胞周期 a＋b或c＋d 为一个细胞周期 A→G为一个 完整的细胞周期 ※细胞周期必须是分裂间期在前，分裂期在后，不能颠倒 3 细胞周期的表示方法 分裂 间期 分裂期 G1期 S期 G2期和分裂期 G1期的细胞数最多，说明 。 G1期在细胞周期中所占时间最长 分裂间期 分裂期 G1期 S 期 G2期 8 3 细胞周期的表示方法 G1期 S 期 G2期和分裂期 G1期 S期 G2期 思考：为什么核基因在分裂期很少进行蛋白质合成？ 分裂期呈染色体状态， DNA螺旋化，不易解旋，无法进行转录。 40之前，80之后的是仪器误差，主要看峰值。(1)以“核DNA含量”为衡量指标：图1中a、a～b处的细胞，以及b处部分细胞，可分别对应图2中的a、b、c，即分别对应G1期、S期、G2期，均属于分裂间期。(2)以“mRNA含量”为衡量指标：G1、G2期均有蛋白质合成，G1期在前，G2期在后。 9 思考：所有细胞都有细胞周期吗？ 【教材隐性知识】(必修1 P111)在生物体内，细胞分裂后产生的下列子细胞的分裂状况： a.根尖分生区细胞　b.根尖成熟区细胞　c.茎形成层细胞　d.芽生长点细胞　e.B细胞　f.记忆细胞　g.浆细胞　h.叶肉细胞　i.洋葱鳞片叶表皮细胞 ①持续分裂：始终处于细胞周期中，如部分造血干细胞、癌细胞、 、 、 。 ②暂不分裂：暂时脱离细胞周期，但仍具有分裂能力，在一定条件下可回到细胞周期中，如肝脏细胞、 、 等。 ③永不分裂：永远脱离细胞周期，处于分化状态直到死亡，如神经细胞、 、 、 、 等 只有持续分裂的细胞有细胞周期 根尖分生区细胞 茎形成层细胞 芽生长点细胞 B细胞 记忆细胞 根尖成熟区细胞 浆细胞 叶肉细胞 葱鳞片叶表皮细胞 哪种细胞增殖方式具有细胞周期？ 有丝分裂、无丝分裂、减数分裂、二分裂中，只有 才可能有细胞周期 有丝分裂 10 知识拓展：细胞周期检验点 大本p102 为了保证细胞周期的正常运转，细胞自身存在着一系列监控系统(检验点),对细胞周期的过程是否发生异常加以检测， 只有当相应的过程正常完成，细胞周期才能进入下一个阶段运行。 （2）细胞周期检验点的意义是什么? 细胞周期检验点是一种检查机制，及时中断并修复异常细胞周期，保证DNA完成复制和染色体分配质量。 （1）各种检验点的作用 检验点 作用 G1/S期检验点 S期检验点 G2/M期检验点 M期中/后期检验点 M期末期检验点 主要检验DNA复制情况，如DNA有无损伤等 主要检验DNA是否完成复制 主要检验纺锤体是否连接到染色体上 主要检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极 主要检验分裂后细胞是否足够大，营养物质是否充足。 11 细胞周期可分为分裂间期和分裂期(M期)，根据DNA合成情况，分裂间期又分为G1期、S期和G2期。为了保证细胞周期的正常运转，细胞自身存在着一系列监控系统(检验点)，对细胞周期的过程是否发生异常加以检测，部分检验点如下图所示。只有当相 应的过程正常完成，细胞周期才能进入下 一个阶段运行。为研究某一时期细胞的代 谢、增殖或凋亡，常采取一些方法使细胞 群体处于细胞周期的同一时期，这就是细 胞同步化技术。 知识拓展：细胞周期检验点和细胞同步化技术 大本p102 ①DNA合成阻断法：在细胞快速增殖的培养液中添加适量的DNA合成抑制剂，主要激活检测点 ，处于____________期的细胞不受影响而继续细胞周期的运转，最终细胞会停滞在细胞周期的 期，以达到细胞周期同步化的目的。 2 G2、M、G1 S 知识拓展：细胞周期检验点和细胞同步化技术 大本p102 1、实现动物细胞周期同步化的三种方法： ②秋水仙素阻断法：在细胞快速增殖期的培养液中添加适量的秋水仙素，抑制________形成，主要激活检验点 ，使细胞停滞于中期，即可实现细胞周期同步化。经处理的细胞 数目加倍，该物质起作用的时期是细胞分裂的 期。 4 前 ③血清饥饿法：培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在 (填“间期”或“分裂期”)，以实现细胞周期同步化。 纺锤体 间期 2、应用： 使细胞分裂停止，可用于治疗癌症 染色体/DNA 3、细胞周期同步化的操作步骤：（以DNA合成阻断法为例） A.处于正常分裂周期的细胞。 B.向细胞的培养液中加入过量的DNA合成抑制剂，处于 期的细胞立刻被抑制，其他细胞运行到 被抑制。 S 目的：使所有细胞都处于G1/S期交界处 G1/S期交界处 C.去除抑制剂，更换新鲜培养液，细胞将继续沿细胞周期运行， 运行时间既要保证处于G1/S期交界处的细胞进入 期，又要保证处于S期的细胞 ，即运行时间应控制在 ~ 期时长。 D.再加入DNA合成抑制剂，则可实现全部细胞都被阻断在G1/S期交界处，实现细胞周期同步化。 S期 G1+G2+M a b G2 不能再次进入S期 C.再培养G2+M+G1时长，则处于G2、M、G1期的细胞都被抑制在G1/S期交界处。①向细胞的培养液中加入过量的DNA合成抑制剂，处于S期的细胞立刻被抑制。 ②再培养G2+M+G1时长，则处于G2、M、G1期的细胞都被抑制在G1/S期交界处。 ③去除抑制剂，更换新鲜培养液，细胞将继续沿细胞周期运行，运行时间既要保证处于G1/S期交界处的细胞经过S期进入G2期，又要保证处于S期的细胞不能再次进入S期，即运行时间应控制在S期时长~（G1+G2+M）期时长 ④再加入DNA合成抑制剂，则可实现全部细胞都被阻断在G1/S期交界处，实现细胞周期同步化。 (2023·广东联考)某种化学物质能够阻断并抑制细胞的DNA复制(发生在S期)，但不影响其他时期细胞的生命活动，可使细胞群体的增殖处于同一时期。某动物细胞的一个完整细胞周期的各个时期的时间如图所示，现用含该化学物质的培养液培养该动物细胞群体14 h后，可将细胞群体同步在(　　) A.G1期 B.S期 C.G1/S交界处和S期 D.M期 C G2＋M＋G1＝2.5＋1.5＋10＝14 h 15 【2022·浙江1月选考】某多细胞动物具有多种细胞周期蛋白(cyelin)和多种细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK),两者可组成多种有活性的CDK-cyclin复合体,细胞周期各阶段间的转换分别受特定的CDK-cyclin复合体调控。细胞周期如图所示,下列叙述错误的是 (　) A.同一生物个体中不同类型细胞的细胞周期时间长短有差异 B.细胞周期各阶段的有序转换受不同的CDK-cyclin复合体调控 C.抑制某种CDK-cyelin复合体的活性可使细胞周期停滞在特定阶段 D.一个细胞周期中,调控不同阶段的CDK-cyelin复合体会同步发生周期性变化 D 16 下列关于用不同方法处理与培养小鼠骨髓细胞的叙述， 正确的是( ) A.用缺乏营养物质的培养液培养，会使M期细胞减少 B.用蛋白质合成抑制剂处理，不影响G1期细胞进入S期 C.用促进细胞分裂的试剂处理，G2期细胞中染色体数目增加 D.用仅含适量3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷的培养液培养， S期细胞的数量增加 A 17 A.正常细胞中DNA复制未完成时，磷酸化的CDK1的去磷酸化过程受到抑制 B.正常细胞中磷酸化的CDK1发生去磷酸化后，染色质螺旋化形成染色体 C.感染BYDV的细胞中，M蛋白通过促进CDK1的磷酸化而影响细胞周期 D.M蛋白发挥作用后，感染BYDV的细胞被阻滞在分裂间期 C (2021.湖南）是推动细胞由分裂间期进入分裂期的关键蛋白。在DNA复制开始后，CDK1发生磷酸化导致其活性被抑制，当细胞中的DNA复制完成且物质准备充分后，磷酸化的CDK1发生去磷酸化而被激活，使细胞进入分裂期。大麦黄矮病毒(BYDV)的M蛋白通过影响细胞中CDK1的磷酸化水平而使农作物患病。正常细胞和感染BYDV的细胞中CDK1的磷酸化水平变化如图所示。下列说法错误的是(　　) 18 $$