第5章 细胞的生命进程（知识清单）生物沪科版2020必修1

第5章 细胞的生命进程（知识清单） 学习导航站 知识主脉络：可视化思维导图，建立知识框架 核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、陷阱规避 第1节 细胞通过分裂实现增殖（4个考点+1个易错辨析） 考点1 有丝分裂保证遗传信息的准确传递★★★★☆ 考点2 实验5-1观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂★★★☆☆ 考点3 细胞分裂具有周期性★★★☆☆ 考点4 细胞有多分裂方式★★★★☆ 第2节 细胞通过分化形成多细胞生物体（2个考点+1个易错辨析） 考点1 细胞通过分化形成组织器官★★★☆☆ 考点2 不同细胞的分化能力具有差异性★★★☆☆ 第3节 细胞衰老和死亡是自然的生理过程（2个考点+1个易错辨析） 考点1 细胞存在衰老现象★★★☆☆ 考点2 细胞具有不同的死亡方式★★★★☆ 素养加油站：跨学科内容与热点问题分析、聚焦考点预测 方法储备库：高频考点，方法归纳 第1节 细胞通过分裂实现增殖 考点1 有丝分裂保证遗传信息的准确传递★★★★☆ 1.有丝分裂基本定义： （1）有丝分裂：多细胞生物体细胞主要通过有丝分裂的方式实现增殖，一次分裂形成两个与亲代细胞完全相同的子代细胞。 （2）间期：在分裂前，细胞已通过DNA复制的方式形成两套完整的遗传物质的阶段。 （3）染色体是细胞核内的长丝状染色质经过螺旋化后的状态，通常呈现“X”形。 （4）两条染色单体互称为姐妹染色单体。 （5）两条染色单体互称为姐妹染色单体含有相同的遗传信息，通过着丝粒相连接。 （6）以中心体为起点构建由微管（蛋白）组成的呈放射状排列的纺锤丝。 （7）纺锤丝以两极中心体为顶点，在前期开始形成一个梭形的纺锤体结构。 2.有丝分裂各时期主要特点（动物细胞增殖过程） 时期 动物 高等植物 主要变化 间期 ①DNA和中心体复制； ②合成细胞分裂所需的蛋白质； ③有完整的核膜、核仁；染色体没有发生螺旋化。 前期 ①核膜、核仁开始消失； ②染色质高度螺旋化为染色体； ③中心体分离，分别移向细胞两极：同时形成纺锤丝，与染色体着丝粒部位相连，牵引染色体开始向细胞中央（赤道面）移动。 中期 ①染色体高度螺旋化到最大程度，着丝粒两侧分别与两极中心体形成的纺锤丝相连，整齐地排列在细胞赤道面上；②此时期染色体数目和形态最为清晰。 后期 ①每条染色体的姐妹染色单体在着丝粒部位分开，形成两组形态结构和数目相同的染色体，染色体在纺锤丝的牵引下分别向细胞的两极移动； ②细胞沿两极方向拉长，细胞赤道面处的细胞质膜开始向内凹陷 末期 ①染色体移动至细胞两极，开始恢复为染色质形态； ②核膜、核仁重现并包裹染色质 （1）有丝分裂的特点：有丝分裂前期的特点是形成染色体和纺锤丝，染色体的着丝粒部位连接纺锤丝，向细胞中央的赤道面移动。到了中期，所有染色体整齐排列在赤道面上。随后，姐妹染色单体在着丝粒部位分开，分别随纺锤丝向两极移动，细胞随之变长。染色体到达两极，解旋为染色质，被核膜包围，完成细胞核中遗传信息的平均分配。 （2）细胞质分裂：一般开始于有丝分裂后期。以动物细胞为例，随着细胞质膜在赤道面向内凹陷，细胞质发生分裂，最终形成两个完全独立的子细胞。 （3）DNA、染色体变化规律 项目 间期 前期 中期 后期 末期 染色体数 2n 2n 2n 4n 4n→2n 核DNA含量 2n→4n 4n 4n 4n 4n→2n 染色单体数 0→4n 4n 4n 0 0 3.有丝分裂的意义：有丝分裂后，子细胞中染色体数目与亲代细胞完全相同，分裂过程中染色体的行为保证了细胞遗传信息由亲代到子代的稳定遗传。 4.动物有丝分裂和高等植物有丝分裂的区别： （1）动物有丝分裂：位于细胞质中的两个中心体移向两极，并以中心体为起点构建由微管组成的呈放射状排列的纺锤丝。纺锤丝以两极中心体为顶点，在前期开始形成一个梭形的纺锤体结构。有丝分裂过程中，来自同一染色体的姐妹染色单体分别由纺锤丝牵引向两极移动，完成分裂中最重要的染色体分配。 （2）高等植物有丝分裂：高等植物细胞虽然没有中心体结构，但细胞分裂时同样有纺锤丝、纺锤体的形成（细胞两级直接发出纺锤丝）。 （3）动、植物细胞有丝分裂区别的比较 时期 植物细胞有丝分裂 动物细胞有丝分裂 间期 无中心粒的倍增（低等植物细胞除外） 完成中心粒的倍增 前期 细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体 中心粒移到细胞两极，并发出星射线形成纺锤体 末期 细胞板扩展为细胞壁，分割细胞质 细胞膜从细胞的中部向内凹陷，缢裂细胞质 5.与细胞有丝分裂有关的细胞器 （1）有丝分裂过程中细胞器的作用时期及生理作用 细胞器名称 生物类型 作用时期 生理作用 核糖体 动物、植物 主要是分裂间期 合成相关蛋白质 线粒体 动物、植物 整个细胞周期 提供能量 高尔基体 植物 末期 与细胞壁（板）的形成有关 中心体 动物、低等植物 前期 与纺锤体的形成有关 （2）有丝分裂过程中相关细胞器的分配 ①中心体经复制后，均等分配到两个子细胞中。 ②线粒体等细胞器随机分配到两个子细胞中。 DNA的平均分配指细胞核中的染色体（含有DNA）平均分配，而细胞质中的DNA 在细胞分裂时期是随机分配的，如线粒体DNA在细胞分裂时随线粒体随机分配进入子细胞中。 考点2 实验5-1观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂★★★☆☆ 1.实验原理 （1）高等植物根尖、芽尖的分生区细胞能进行有丝分裂。 （2）在高倍显微镜下，根据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哪个时期。 （3）染色体容易被碱性染料（醋酸洋红或0.2%龙胆紫）着色。 2.实验步骤 （1）洋葱根尖的培养：待根长约5 cm时，取生长健壮的根尖制成临时装片观察。 （2）装片的制作 ①取材 处理过的根尖组织，放在载玻片上，用刀片切去根尖透明部分，刘白色部分约2-3mm。（接着处理：取材-固定-解离-漂洗） ②染色 用银子轻经将根尖压扁以便于染色，然后向根尖滴加1滴染液，染色1~2min（染色开始时用银子在根尖处捣几下，使染色均匀）。略倾斜玻片，露出根尖后用吸水纸从一侧将染液小心吸掉。注意：吸染液时不要将根尖吸走。 ③压片 吸走染液后，向根尖滴加1滴蒸馏水，将其浸没。取盖玻片、从一侧斜放下去，使材料位于盖玻片中部。取两层吸水纸，盖在盖玻片上，用拇指垂直向下压几下（不能扭转），使根尖分散成均匀的薄层。移开吸水纸，从盖玻片一侧滴少许蒸馏水，用引流法使蒸馏水进入装片以提高折光率。 ④镜检 先在低倍镜下观察整个装片，初步分辨出正在分裂的细胞，找到有较多细胞处于分裂期的部位，然后换用高倍镜观察。参照确定各时期，并记录观察结果。 （3）实验结果 特别提醒 着丝粒是自动分裂的，与纺锤丝的牵引无关，比如用秋水仙素抑制纺锤体的形成，没有纺锤丝牵引，着丝粒仍分裂，导致细胞中染色体的数目加倍。 考点3 细胞分裂具有周期性★★★☆☆ 1.细胞周期：细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的过程。 具有细胞周期的前提：连续分裂的细胞 （1）G1期：合成RNA和蛋白质，特别是与DNA复制相关的酶（如DNA聚合酶等），为S期的DNA复制做准备； （2）S期：DNA复制； （3）G2期：合成组成纺锤丝的蛋白质； （4）M期：将遗传物质均分到两个子细胞中。 2.不同细胞细胞周期的长短差异很大 （1）有些细胞分裂一次仅需要数十分钟，如胚胎细胞、酵母等； （2）有些需要按小时计算，例如洋葱根尖细胞的细胞周期约为24h，人消化道上皮细胞的细胞周期为10h左右； （3）还有些细胞的细胞周期长达一年至数年。细胞周期长短的差异主要来自分裂间期的不同，细胞一旦进入到分裂期，持续的时间相对比较恒定。 3.细胞周期的表达方式： 考点4 细胞有多分裂方式★★★★☆ 1.无丝分裂：分裂过程是先细胞核延长，从核的中部向内凹进，缢裂成为2个细胞核，整个细胞从中部缢裂成两部分，形成2个子细胞.在整个分裂过程中没有出现纺锤体和染色体的变化。这种分裂方式常出现于高度分化成熟的组织中，如蛙的红细胞的分裂，在某些植物的胚乳中胚乳细胞的分裂等。 （1）特点：在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化。 （2）过程：分裂时，细胞核内染色质复制完成后，细胞核和细胞质直接拉长一分为二，无丝分裂保证了细胞在短时间内就可以完成增殖过程。 （3）实例：草履虫等单细胞生物通常以这种方式进行增殖等。 2.细胞周期蛋白对分裂的影响 细胞周期蛋白（cyclin）和细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin-dependent kinase， CDK）。cyclin 和 CDK成员们彼此组成不同的复合物来调控细胞周期的有序进程。 它们表现异常，会造成细胞周期进程控制的失败，可能会引发肿瘤细胞的形成。科学家们在多种肿瘤细胞中发现CDK的酶活性过度活跃，使细胞分裂失去控制。因此，设想通过药物来抑制CDK酶活性，从而达到控制肿瘤细胞分裂的效果。 易错辨析 易错表现 正确理解 认为秋水仙素可促使细胞进入细胞周期的分裂期 秋水仙素能够抑制纺锤体的形成，而纺锤体的形成是在分裂期 认为高等动物胚胎干细胞分裂过程中，中心体的复制和染色体组数的加倍发生在同一时期 中心体复制发生在分裂间期，染色体组数加倍发生在有丝分裂后期 认为植物细胞有丝分裂前期，核DNA已完成复制且染色体数目加倍 植物细胞有丝分裂前期，核DNA复制，但染色体数目不变 认为同一细胞的细胞周期是不变的 一些外界因素，如温度、pH等会影响细胞周期的长短，因此，同一细胞的细胞周期是可变的 认为无丝分裂过程中没有遗传物质的复制和变化 无丝分裂过程中不出现纺锤丝和染色体的变化，但有遗传物质的复制和变化 认为动植物细胞有丝分裂过程中染色体的形态、数目变化不同 动植物细胞有丝分裂过程中染色体形态、数目变化相同 第2节 细胞通过分化形成多细胞生物体 考点1 细胞通过分化形成组织器官★★★☆☆ 1.细胞分化：同一来源的细胞逐渐发生形态结构和生理功能上的差异，这一过程称为细胞分化。 2.细胞分化的特点 （1）贯穿于生物个体发育的全过程：与细胞内遗传信息的表达有关。受精卵分化形成的各种细胞拥有与受精卵相同的遗传信息，但在不同类型细胞中，这些遗传信息的表达状况是不同的，以致细胞形态结构和功能产生差异化。 （2）稳定和不可逆性：分化终端的细胞不再分裂，如神经细胞、肌肉细胞和表皮细胞等稳定地表现一定的形态特征，执行一定的生理功能，然后逐步走向衰老和死亡。但在某些特殊情况下，个别分化终端的细胞会失去控制，逆向恢复分裂 3.细胞分化的原因 细胞中基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。 4.细胞分化的意义 （1）是生物个体发育的基础。 （2）使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。 特别提醒 1.细胞分化程度越高，细胞分裂的能力一般就越低。 2.分化的细胞不一定不再进行分裂，如B淋巴细胞，接受抗原和细胞因子等刺激后仍可再分裂。 考点2 不同细胞的分化能力具有差异性★★★☆☆ 1.细胞的全能性 （1）概念：不同细胞的分化能力有差异性，单个细胞能够发育形成完整的生物体，我们称这种细胞具有全能性。（分化程度↑，全能性↓，分裂能力↓） （2）植物细胞的全能性 ①植物组织培养：胡萝卜韧皮部细胞→放入特定培养液中→形成细胞团块根、茎和叶→新的植株。 ②结论：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。 （3）动物细胞细胞核的全能性 ①已分化的动物体细胞的细胞核是具有全能性的。 ②动物细胞在胚胎发育过程中逐渐失去了全能性，而且不同类型细胞的分化能力存在一定差异。 特别提醒 分化程度高的细胞其全能性不一定低。一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达，但花粉、卵细胞的分化程度较高，其全能性也较高。 2.干细胞：具有自我更新和增殖、分化能力的细胞。 （1）概念：人体内既存在红细胞、表皮细胞和神经细胞等不再具有分化能力的细胞，也存在着一类具有潜在自我更新与分化能力的干细胞。 （2）干细胞种类 （3）干细胞应用 ①干细胞已成为医学界的“万能细胞”。骨髓干细胞移植治疗白血病就是一种成熟的干细胞治疗方法。 ②20世纪末，科学家已经做到可以使干细胞在体外进行长期稳定的生存和分裂，并保持原有的分化特征。这项技术的开发为干细胞应用于疾病治疗带来了广阔的前景。 3.受精卵：受精卵是具有全能性的细胞，而我们体内干细胞的分化能力是有局限性的，它们只能分化为特定组织中的细胞。 例如，骨髓中的造血干细胞，只能分化为血液系统中的各种细胞，包括红细胞、白细胞和血小板等。 皮肤中的干细胞只能分化为皮肤组织中的细胞，替代那些死亡的表皮细胞。但也并不是所有组织中的细胞都能更新，例如大多数神经细胞在受到损伤后不能得到有效更新，因此应保护好我们的神经细胞。 4.细胞分裂和细胞分化的关系 项目 细胞分裂 细胞分化 发生时间 从受精卵开始 发生在整个生命过程中 原因 细胞增殖需要 基因选择性表达 结果 细胞数目增多 细胞种类增多 意义 保持了亲、子代间遗传的稳定性 保证了生物体正常发育 联系 细胞分裂是细胞分化的基础，两者往往是相伴相随的，随分化程度加大，分裂能力逐渐下降 易错辨析： 易错表现 正确理解 认为蝌蚪发育成蛙是遗传物质改变的结果 蝌蚪发育成蛙是细胞分裂和分化的结果，遗传物质未发生改变 认为肝细胞和上皮细胞没有相同的蛋白质 肝细胞和上皮细胞有相同的蛋白质，如呼吸酶 认为卵圆细胞能形成新的肝细胞，证明其具有全能性 卵圆细胞能形成新的肝细胞，但未证明其能产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性，故不能证明其具有全能性 认为细胞分化只发生在胚胎发育阶段 细胞分化发生在个体发育的任何阶段 认为胚胎干细胞为未分化细胞，不进行基因选择性表达 胚胎干细胞也进行基因选择性表达 认为造血干细胞是胚胎发育过程中未分化的细胞 造血干细胞是已分化的细胞，但仍能继续分化形成各种血细胞 认为高度分化的细胞执行特定的功能，不能再分裂增殖 有些高度分化的细胞能再分裂增殖，如肝细胞、记忆细胞 第3节 细胞衰老和死亡是自然的生理过程 考点1 细胞存在衰老现象★★★☆☆ 1.个体衰老现象与细胞的衰老现象：神经细胞、肌肉细胞的衰老会导致老年人记忆衰退和行动迟缓。这些重要器官的组成细胞发生衰老是多细胞生物体衰老的直接原因。其实在我们漫长的生命历程中，身体内不断会有一些细胞衰老并死亡，这是机体自我保护并维持生命的自然现象。（单细胞生物：细胞的衰老=个体的衰老） 2.植物的衰老现象：整株植物的衰老和死亡是植物细胞衰老累积的结果。“幢幢云树秋，黄叶下山头”描述的便是秋天叶片细胞衰老后导致叶片变黄脱落的景致。这是因为在叶片衰老时，细胞中叶绿体被破坏，叶绿素含量下降，同时细胞光合作用和呼吸作用的效率也都会下降。多年生植物在季节交替的生活周期中，面对恶劣的生存环境，为维持植株整体生命，部分细胞也会衰老并死亡。（多细胞生物：细胞的衰老≠个体的衰老，大多数都衰老了，才代表这个人也进入了衰老状态） 3.细胞衰老现象：在细胞的生命周期里，当其分化成熟后，分裂能力会逐步降低甚至丧失，细胞的形态结构和功能都会发生一系列退行性的变化。 4.细胞衰老的特点 （1）膜结构流动性减小，原本分工明确又相互协作的内部结构活性下降，不再有序地工作； （2）细胞内酶的活性降低、代谢减缓等。 （3）细胞含水量下降；色素逐渐积累，妨碍细胞内物质交流和传递（老年斑）。 （4）细胞核体积增大。 （5）染色质收缩，染色加深。 5.细胞衰老的原因 ①外界因素②内部原因 在细胞衰老过程中，细胞内生理活动、物质代谢、基因活动等都发生了变化。 考点2 细胞具有不同的死亡方式★★★★☆ 1.细胞死亡：细胞死亡是细胞生命活动之一，是生物体清除衰老、损伤或病变细胞的一种自然生理过程。细胞死亡包括细胞凋亡和细胞坏死等方式。 2.细胞凋亡（细胞程序性死亡） （1）概念：死亡的细胞会由分裂分化产生的新细胞来代替，细胞的死亡方式是机体自主性和生理性，受遗传信息控制，具有程序性。 （2）类型： ①个体发育中细胞的程序性死亡：蝌蚪发育为成体蛙时，尾部的细胞凋亡直至完全消失；小鼠胚胎发育中，趾间细胞的凋亡形成分开的五趾。 ②成熟生物体中细胞的自然更新：植物在生长发育中导管的形成、叶片形态塑造和季节性脱落等现象也与细胞程序性死亡密切相关。 ③被病原体感染的细胞的清除：凋亡时，细胞的质膜转变成多个小泡，包裹细胞内容物。 （3）意义：在个体发育过程中，细胞凋亡对组织形态结构的形成具有重要的作用。 3.细胞坏死（细胞被动死亡的现象）： （1）概念：细胞遭受极端的外界因素刺激（如物理或化学损害因子、致病物质等）而导致的损伤后死亡的现象。 （1）类型： ①伤口和缺血的组织部位的细胞容易产生坏死； ②糖尿病患者由于血糖高，容易引发血管损伤、局部供血障碍，从而导致腿部细胞坏死，严重的甚至需要截肢处理。坏死的细胞被严重破坏，内容物释放到细胞外，通常会对周围健康的细胞造成影响。 4.细胞死亡的意义：是细胞生命活动之一，是生物体清除衰老、损伤或病变细胞的一种自然生理过程。 【补充】细胞自噬（广角镜） 细胞自噬是细胞组分降解与再利用的过程。细胞将没有功能或者衰老的内部结构包裹在膜泡中，运输至溶酶体或液泡进行回收、销毁。生物体面对饥饿或感染时，部分细胞会以细胞自噬的方式死亡，以应对恶劣环境。细胞自噬还和一些癌症、传染性疾病和神经退行性疾病的发生有关。因此，科学家也在针对细胞自噬开发相应的药物来治疗这些疾病。 5.比较细胞自噬和细胞凋亡 区别：①形态学上的区别：凋亡会使细胞膜内陷形成凋亡小体，最后细胞解体；自噬是形成双层膜的自噬泡，包裹细胞质内的物质，然后与溶酶体融合消化掉内容物。 ②生理意义上的区别：凋亡一定引起细胞死亡；自噬不一定引起细胞死亡。 联系：有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。 6.细胞衰老、细胞凋亡和细胞坏死的区别 项目 细胞衰老 细胞凋亡 细胞坏死 实质 内因和外因共同作用的结果 受到由遗传机制决定的程序性调控 受电、热、冷、机械等不利因素影响，与基因无关 形态变化 细胞萎缩，细胞膜皱缩 多为单个细胞，形成凋亡小体，细胞膜内陷 外形呈不规则变化，细胞膜破裂 意义 ①生物体的绝大多数细胞都经历未分化—分化—衰老—死亡的过程； ②细胞衰老是时刻都在发生的 ①清除多余、无用的细胞； ②清除完成正常使命的衰老细胞； ③清除体内的有害细胞； ④维持器官和组织中细胞数目的相对稳定 对周围细胞造成伤害，引发炎症 对机体的影响 对机体有利 对机体有利 对机体有害 易错辨析： 易错表现 正确理解 认为溶酶体内合成的多种水解酶参与了细胞自噬过程 溶酶体内水解酶的化学本质是蛋白质，其合成场所是核糖体 认为抑制细胞端粒酶的活性有助于延缓细胞衰老 提高端粒酶活性有助于延缓细胞衰老 认为人体各组织细胞的衰老总是同步的 人体各组织细胞的衰老通常是不同步的 认为细胞凋亡过程中不需要新合成蛋白质 细胞凋亡过程中与凋亡有关的基因需要表达，即有相应蛋白质的合成 认为清除被病原体感染细胞的过程中不存在细胞凋亡现象 某些被病原体感染的细胞的清除属于细胞凋亡 细胞周期检验点与细胞周期同步化 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，这就是细胞周期同步化技术。 动物细胞周期同步化的三种方法： （1）在细胞快速增殖的培养液中添加适量的DNA合成抑制剂，主要激活检验点2，处于G2、M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S期，以达到细胞周期同步化的目的。 （2）在细胞快速增殖期的培养液中添加适量的秋水仙素，抑制纺锤体形成，主要激活检验点4，使细胞停滞于中期，即可实现细胞周期同步化。经处理的细胞染色体数目加倍，该物质起作用的时期是细胞分裂的前期。 （3）培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在间期，以实现细胞周期同步化。 考点预测： 细胞周期同步化 1.主要方法 （1）DNA合成阻断法：TdR双阻断法：高浓度TdR抑制DNA聚合酶，两次处理将细胞同步于G1/S期交界处（如HeLa细胞第一次阻断16小时，释放9小时后第二次阻断16小时）。 （2）中期阻断法：秋水仙素/诺考达唑：抑制微管聚合，使细胞停滞于M期；振荡收集法物理分离贴壁细胞的中期群体。 （3）血清饥饿法：去除血清使细胞停滞于G0/G1期，恢复血清后同步进入S期。 2.方法对比与选择 （1）TdR法：同步化程度高，但可能导致细胞体积增大。 （2）秋水仙素法：效率高但毒性大，适用于染色体观察。 （3）血清法：操作简单但周期长，可能引发分化。 （4）实验设计：研究S期选TdR法，观察染色体选秋水仙素法。 3.检测手段 （1）流式细胞术：PI染色区分G1（2N）、S（2N-4N）、G2/M（4N）期细胞。 （2）放射自显影：3H-TdR掺入S期细胞，检测DNA合成活性。 （3）免疫荧光：结合cyclinB定位验证同步化阶段。 1．在“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验中，某同学观察到的实验结果如图4所示，下列分析正确的是（    ） A．在整个分裂过程中，只有①细胞中DNA数目最多 B．图示细胞按有丝分裂过程排序为③→②→①→④ C．①③细胞中染色单体数目不相同 D．③④细胞中的染色体与核DNA数量之比都是1：2 【答案】C 【分析】题图分析：①表示有丝分裂的后期，②表示前期，③表示有丝分裂的中期，④表示有丝分裂的末期。 【详解】AB、题示图形分别为植物有丝分裂①后期，②前期，③中期，④末期，有丝分裂过程顺序为②→③→①→④。①②③细胞中DNA数目一样多，AB错误； C、①细胞表示有丝分裂后期，其染色单体数目为0，③细胞表示有丝分裂中期，其染色单体数不为0，C正确； D、③细胞表示有丝分裂中期，其细胞中染色体∶DNA＝1∶2，而④细胞表示有丝分裂末期，染色体∶DNA＝1∶1，D错误。 故选C。 【解题方法归纳】 有丝分裂的特点：有丝分裂前期的特点是形成染色体和纺锤丝，染色体的着丝粒部位连接纺锤丝，向细胞中央的赤道面移动。到了中期，所有染色体整齐排列在赤道面上。随后，姐妹染色单体在着丝粒部位分开，分别随纺锤丝向两极移动，细胞随之变长。染色体到达两极，解旋为染色质，被核膜包围，完成细胞核中遗传信息的平均分配。 2．人体小肠壁是由多种细胞形成的结构。其中，上皮细胞呈柱状且排列紧密，上皮细胞间还夹杂分布着呈高脚酒杯样的杯状细胞。下列说法不正确的是（    ） A．上皮细胞在肠壁组织中呈有序分布 B．肠壁上皮细胞具有保护和吸收营养物质的作用 C．杯状细胞的结构和其功能相适应 D．肠壁组织中细胞数目众多、种类不同、形态各异，功能一致 【答案】D 【分析】组成生物的细胞种类多种多样，但其细胞的结构是与其功能相适应的，小肠中含有较多的消化酶，且小肠绒毛增大了小肠的表面积，使得小肠具有消化和吸收营养物质的作用。 【详解】A、上皮细胞呈柱状且排列紧密，在肠壁组织中呈有序分布，A正确； B、肠壁上皮细胞分布在肠壁表面，且分化出了小肠绒毛，增大了小肠的表面积，具有保护作用和吸收营养物质的作用，B正确； C、细胞的形态和功能是相适应的，杯状细胞的结构和其功能也相适应，C正确； D、肠壁组织中细胞数目众多、种类不同、形态各异，功能不完全一致，D错误。 故选D。 3．在一个细胞周期中，最可能发生在同一时期的是（　　） A．着丝点的分裂和细胞质的分裂 B．细胞板的出现和纺锤体的出现 C．染色体复制和中心粒复制 D．染色体数加倍和染色单体形成 【答案】C 【分析】有丝分裂过程： 1、间期：进行DNA的复制和有关蛋白质的合成，出现染色单体； 2、前期：核膜、核仁逐渐解体消失，出现纺锤体和染色体； 3、中期：染色体形态固定、数目清晰； 4、后期：着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为染色体，并均匀地移向两极； 5、末期：核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。 【详解】A、着丝点分裂发生在有丝分裂后期，而细胞质的分裂发生在有丝分裂末期，A错误； B、细胞板的出现发生在末期，而纺锤体的出现发生在前期，B错误； C、染色体复制和中心粒复制都发生在间期，C正确； D、染色体数加倍发生在有丝分裂后期，而染色单体形成发生在间期，D错误。 故选C。 【解题方法归纳】 有丝分裂的特点：有丝分裂前期的特点是形成染色体和纺锤丝，染色体的着丝粒部位连接纺锤丝，向细胞中央的赤道面移动。到了中期，所有染色体整齐排列在赤道面上。随后，姐妹染色单体在着丝粒部位分开，分别随纺锤丝向两极移动，细胞随之变长。染色体到达两极，解旋为染色质，被核膜包围，完成细胞核中遗传信息的平均分配。 4．CDK2与cyclinE为调控细胞周期的蛋白，两者结合后形成的复合物可以促进细胞进入下一时期。科研人员检测了两品系家蚕丝腺细胞内复制阶段时CDK2、cyclinE及其复合物的含量，结果如图1；并用流式细胞术检测了两品系家蚕所有丝腺细胞不同时期的细胞数量百分比，结果如图2. (1)据图1、图2分析，CDK2-cyclinE复合物应作用于________【编号选填】 A．G1/S检查点 B．S/G2检查点 (2)结合题图及所学知识，阐释BmE2F1基因使家蚕大量吐丝而结茧的生理机制： (3)为使上述研究更加严谨，还需培育另一品系的家蚕进行对照实验，该品系家蚕应具有的特点（分子水平）是 。 【答案】(1)B (2)BmE2F1基因促进CDK2与cyclinE结合形成复合物，推动细胞通过S/G2检查点，加速细胞周期进程，促进丝腺细胞分裂增殖，增加丝蛋白合成，从而使家蚕大量吐丝结茧 (3)不表达BmE2F1基因（或BmE2F1基因敲除） 【分析】细胞周期是指细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束所经历的全过程，分为间期与分裂期两个阶段。  生命是从一代向下一代传递的连续过程，因此是一个不断更新、不断从头开始的过程。细胞的生命开始于产生它的母细胞的分裂， 结束于它的子细胞的形成，或是细胞的自身死亡。通常将子细胞形成作为一次细胞分裂结束的标志，细胞周期是指从一次细胞分裂形成子细胞开始到下一次细胞分裂形成子细胞为止所经历的过程。在这一过程中，细胞的遗传物质复制并均等地分配给两个子细胞。 【详解】（1）细胞周期中，S期为DNA复制期，S/G2检查点是细胞从S期进入G2期的调控点。结合图 1（CDK2-cyclinE复合物在复制阶段的含量变化）和图 2（细胞周期各时期的分布），该复合物促进细胞从S期进入G2期，因此作用于S/G2检查点。 故选B。 （2）BmE2F1 基因通过促进CDK2与cyclinE的结合，形成CDK2-cyclinE复合物；该复合物推动细胞通过S/G2检查点，加速细胞周期进程，促进丝腺细胞的分裂与增殖，进而增加丝蛋白的合成，最终使家蚕大量吐丝结茧。 （3）为保证实验严谨性，对照品系应在分子水平上不表达 BmE2F1 基因（或BmE2F1基因敲除），以此排除其他基因的干扰，明确BmE2F1的特异性作用。 5．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。 (1)据图可知，一个细胞周期所经历的时期依次是 （用图中字母和箭头表示）。 (2)与G1期细胞相比，G2期细胞中染色体及核DNA数量的变化是 。 (3)下列细胞中，有细胞周期的是 。（编号选填）①根尖成熟区细胞 ②洋葱表皮细胞 ③神经细胞 ④癌细胞 ⑤干细胞 (4)细胞癌变与细胞周期调控异常有关。为了治疗癌症，常采用的方法主要有两种：DNA合成阻断法、分裂中期阻断法。前者可用药物特异性抑制DNA合成，主要激活检验点 ，将癌细胞阻滞在S期；后者抑制纺锤体的形成，主要激活检验点 ，使癌细胞停滞于中期。 【答案】(1)G1→S→G2→M期 (2)染色体数目不变，核DNA数目加倍 (3)④⑤ (4) 2 4 【分析】细胞周期中的检验点有五个，检验点1主要检验DNA是否损伤，细胞外环境是否适宜，细胞体积是否足够大；检验点2主要检查DNA复制是否完成；检验点3主要是检验DNA是否损伤，细胞体积是否足够大；检验点4主要检验纺锤体组装完成，着丝点是否正确连接到纺锤体上；检验点5主要检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极。 【详解】（1）一个细胞周期包括分裂间期和分裂期，依次经过G1→S→G2→M期。 （2）G2期细胞已完成DNA复制和组蛋白合成，其每条染色体含有两条染色单体，每个染色单体含有一个DNA，染色体数目不变，DNA加倍。 （3）①根尖成熟区细胞是高度分化的细胞，不再分裂，无细胞周期，①不符合题意； ②洋葱表皮细胞是高度分化的细胞，不再分裂，无细胞周期，②不符合题意； ③神经细胞是高度分化的细胞，不再分裂，无细胞周期，③不符合题意； ④癌细胞可以无限增殖，具有细胞周期，④符合题意； ⑤干细胞可以连续分裂，具有细胞周期，⑤符合题意。 故选④⑤。 （4）DNA合成阻断法是用药物特异性抑制癌细胞的DNA合成，主要激活检验点2，将癌细胞阻断在S期；分裂中期阻断法可用秋水仙素抑制纺锤体的形成，染色体不能移向两极，故主要激活检验点4，使癌细胞停滞于中期。 【解题方法归纳】 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，这就是细胞周期同步化技术。 6．如图所示，甲图表示洋葱根尖的结构示意图，乙图表示细胞分裂过程中染色体的形态变化，丙图表示细胞有丝分裂各阶段一个细胞核中DNA含量的变化（a表示分裂间期）。 (1)比较甲图中洋葱根尖的①和③区域，分析造成①和③细胞形态结构不同的根本原因是 。 (2)为了更好地观察洋葱根尖细胞分裂过程中染色体的形态变化，可选取 （选填“①”“②”或“③”）区域的细胞制作临时装片。 (3)制作上述临时装片的操作步骤具体是解离→ →染色→制片。 (4)乙图中，⑤→⑥过程中染色质变染色体，请说出染色质和染色体的关系 。 (5)乙图中⑤→⑥过程发生在丙图b阶段的 期。 【答案】(1)基因的选择性表达 (2)③ (3)漂洗 (4)同种物质在不同时期的不同存在状态 (5)前 【分析】甲图中①是根毛区细胞，含有大液泡；②是伸长区细胞；③是分生区细胞，分裂能力旺盛； 乙图表示细胞分裂过程中染色体的形态变化，④→⑤表示间期染色体的复制；⑤→⑥表示前期染色体的出现； 丙图表示洋葱根尖处于有丝分裂各阶段细胞核中DNA的含量变化，其中a表示间期期，b表示有丝分裂的前、中、后期、末期，c表示分裂结束形成的子细胞。 【详解】（1）甲图中①和③区域细胞形态结构不同是细胞分化的结果，其根本原因是基因的选择性表达。 （2）甲图中，只有③分生区细胞分裂旺盛，应该选择该区域观察染色体的数目变化。 （3）制作装片的过程，先用解离液对根尖进行解离处理，再用清水进行漂洗，洗去多余的解离液，然后用醋酸洋红染液对染色体进行染色，制片。 （4）染色体和染色质是同种物质在不同时期的不同存在状态。 （5）⑤→⑥表示前期染色体的出现。 7．蚕丝的主要成分是丝蛋白，家蚕大量吐丝而结茧的能力源于其丝腺细胞的一种特殊行为——内复制，指细胞进行多次核DNA复制而不分裂。研究发现家蚕幼虫的丝腺细胞经历10次有丝分裂后转入内复制阶段，内复制阶段的细胞形态结构发生了变化。 (1)下列有关家蚕丝腺细胞的推测中，合理的是（　　） A．家蚕丝腺细胞中具有较为发达的内质网与高尔基体 B．家蚕丝腺细胞进行有丝分裂时，原癌基因与抑癌基因正常表达 C．家蚕丝腺细胞进行内复制时，G2期仍然合成大量纺锤丝相关蛋白 D．家蚕丝腺细胞进行内复制时，细胞核体积增大 (2)在显微镜下观察家蚕丝腺细胞的有丝分裂装片，能看到的现象或结构有________【编号选填】 A．细胞核 B．同源染色体联会 C．染色体交叉互换 D．细胞板 E．染色体排列在细胞中央 F．染色体正在向两极移动 (3)家蚕丝腺细胞从有丝分裂转入到内复制阶段的根本原因是 ； 【答案】(1)ABD (2)AE (3)基因的选择性表达 【分析】有丝分裂不同时期的特点： （1）间期：进行DNA的复制和有关蛋白质的合成； （2）前期：核膜、核仁逐渐解体消失，出现纺锤体和染色体； （3）中期：染色体形态固定、数目清晰； （4）后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为染色体，并均匀地移向两极； （5）末期：核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。 【详解】（1）A、蚕丝主要成分是丝蛋白（分泌蛋白），分泌蛋白的合成、加工依赖内质网和高尔基体，因此丝腺细胞中内质网与高尔基体较发达，A合理； B、有丝分裂中，原癌基因调控细胞周期，抑癌基因阻止细胞异常增殖，二者正常表达是有丝分裂正常进行的基础，B合理； C、内复制是 “核DNA多次复制但不分裂”，G2期合成纺锤丝相关蛋白是为细胞分裂准备，内复制不分裂，因此不会合成大量纺锤丝相关蛋白，C不合理； D、内复制时核DNA多次复制，细胞核内遗传物质增多，故细胞核体积增大，D合理。 故选ABD。 （2）A、有丝分裂间期或前期初期，可观察到细胞核（前期核膜解体前），A正确； B、同源染色体联会是减数分裂特有的现象，有丝分裂无此行为，B错误； C、染色体交叉互换是减数分裂特有的现象，有丝分裂无此行为，C错误； D、家蚕是动物细胞，有丝分裂末期不形成细胞板（细胞板是植物细胞特有结构），D错误； E、有丝分裂中期，染色体排列在细胞中央（赤道板），可观察到，E正确； F、观察有丝分裂的细胞已经死亡，后期不能观察到染色体正在向两极移动，F错误。 故选AE。 （3）细胞行为的转变是基因选择性表达的结果（细胞分化的根本原因是基因的选择性表达）。因此家蚕丝腺细胞从有丝分裂转入到内复制阶段的根本原因是基因选择性表达。 学科网（北京）股份有限公司第1页共14页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5章 细胞的生命进程（知识清单） 学习导航站 知识主脉络：可视化思维导图，建立知识框架 核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、陷阱规避 第1节 细胞通过分裂实现增殖（4个考点+1个易错辨析） 考点1 有丝分裂保证遗传信息的准确传递★★★★☆ 考点2 实验5-1观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂★★★☆☆ 考点3 细胞分裂具有周期性★★★☆☆ 考点4 细胞有多分裂方式★★★★☆ 第2节 细胞通过分化形成多细胞生物体（2个考点+1个易错辨析） 考点1 细胞通过分化形成组织器官★★★☆☆ 考点2 不同细胞的分化能力具有差异性★★★☆☆ 第3节 细胞衰老和死亡是自然的生理过程（2个考点+1个易错辨析） 考点1 细胞存在衰老现象★★★☆☆ 考点2 细胞具有不同的死亡方式★★★★☆ 素养加油站：跨学科内容与热点问题分析、聚焦考点预测 方法储备库：高频考点，方法归纳 第1节 细胞通过分裂实现增殖 考点1 有丝分裂保证遗传信息的准确传递★★★★☆ 1.有丝分裂基本定义： （1）有丝分裂：多细胞生物体细胞主要通过 的方式实现增殖，一次分裂形成两个与亲代细胞完全相同的子代细胞。 （2） ：在分裂前，细胞已通过DNA复制的方式形成两套完整的遗传物质的阶段。 （3） 是细胞核内的长丝状染色质经过螺旋化后的状态，通常呈现“X”形。 （4）两条染色单体互称为 。 （5）两条染色单体互称为姐妹染色单体含有相同的遗传信息，通过 相连接。 （6）以中心体为起点构建由微管（蛋白）组成的呈放射状排列的 。 （7）纺锤丝以两极中心体为顶点，在前期开始形成一个梭形的 结构。 2.有丝分裂各时期主要特点（动物细胞增殖过程） 时期 动物 高等植物 主要变化 间期 ①DNA和中心体复制； ②合成细胞分裂所需的蛋白质； ③有完整的核膜、核仁；染色体没有发生螺旋化。 前期 ①核膜、 开始消失； ②染色质高度螺旋化为 ； ③中心体分离，分别移向细胞两极：同时形成纺锤丝，与染色体着丝粒部位相连，牵引染色体开始向细胞中央（赤道面）移动。 中期 ①染色体高度螺旋化到最大程度，着丝粒两侧分别与两极中心体形成的 相连，整齐地排列在细胞 面上；②此时期 和形态最为清晰。 后期 ①每条染色体的姐妹染色单体在 部位分开，形成两组形态结构和数目相同的染色体，染色体在 的牵引下分别向细胞的两极移动； ②细胞沿两极方向拉长，细胞 处的细胞质膜开始向内凹陷 末期 ①染色体移动至 ，开始恢复为染色质形态； ②核膜、核仁重现并包裹染色质 （1）有丝分裂的 ：有丝分裂前期的特点是形成染色体和纺锤丝，染色体的着丝粒部位连接纺锤丝，向细胞中央的 移动。到了中期，所有染色体整齐排列在赤道面上。随后，姐妹染色单体在着丝粒部位分开，分别随纺锤丝向两极移动，细胞随之变长。染色体到达两极，解旋为 ，被核膜包围，完成细胞核中 的平均分配。 （2） ：一般开始于有丝分裂后期。以动物细胞为例，随着细胞质膜在赤道面向内凹陷，细胞质发生分裂，最终形成两个完全独立的子细胞。 （3）DNA、染色体变化规律 项目 间期 前期 中期 后期 末期 染色体数 核DNA含量 染色单体数 3.有丝分裂的意义：有丝分裂后， 。 4.动物有丝分裂和高等植物有丝分裂的区别： （1）动物有丝分裂：位于细胞质中的两个中心体移向两极，并以 为起点构建 。纺锤丝以两极中心体为顶点，在前期开始形成一个梭形的纺锤体结构。有丝分裂过程中，来自同一染色体的姐妹染色单体分别由纺锤丝牵引向两极移动，完成分裂中最重要的染色体分配。 （2）高等植物有丝分裂：高等植物细胞虽然没有 结构，但细胞分裂时同样有 、 的形成（细胞两级直接发出纺锤丝）。 （3）动、植物细胞有丝分裂区别的比较 时期 植物细胞有丝分裂 动物细胞有丝分裂 间期 无 的倍增（低等植物细胞除外） 完成 的倍增 前期 发出 形成纺锤体 移到细胞两极，并发出 形成纺锤体 末期 扩展为细胞壁，分割细胞质 从细胞的中部向内凹陷，缢裂细胞质 5.与细胞有丝分裂有关的细胞器 （1）有丝分裂过程中细胞器的作用时期及生理作用 细胞器名称 生物类型 作用时期 生理作用 核糖体 动物、植物 主要是分裂间期 合成相关 线粒体 动物、植物 整个细胞周期 提供能量 高尔基体 植物 期 与细胞壁（板）的形成有关 中心体 动物、低等植物 期 与纺锤体的形成有关 （2）有丝分裂过程中相关细胞器的分配 ①中心体经复制后，均等分配到两个子细胞中。 ②线粒体等细胞器随机分配到两个子细胞中。 DNA的平均分配指细胞核中的 （含有DNA）平均分配，而细胞质中的DNA 在细胞分裂时期是随机分配的，如线粒体DNA在细胞分裂时随 随机分配进入子细胞中。 考点2 实验5-1观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂★★★☆☆ 1.实验原理 （1）高等植物根尖、芽尖的分生区细胞能进行有丝分裂。 （2）在高倍显微镜下，根据细胞内 的存在 ，就可以判断这些细胞分别处于有丝分裂的哪个时期。 （3）染色体容易被 （醋酸洋红或0.2%龙胆紫）着色。 2.实验步骤 （1）洋葱根尖的培养：待根长约5 cm时，取生长健壮的根尖制成临时装片观察。 （2）装片的制作 ①取材 处理过的根尖组织，放在载玻片上，用刀片切去根尖透明部分，刘白色部分约2-3mm。（接着处理：取材-固定-解离-漂洗） ②染色 用银子轻经将根尖压扁以便于 ，然后向根尖滴加1滴染液， 1~2min（染色开始时用银子在根尖处捣几下，使染色均匀）。略倾斜玻片，露出根尖后用吸水纸从一侧将 小心吸掉。注意：吸染液时不要将根尖吸走。 ③压片 吸走染液后，向根尖滴加1滴 ，将其浸没。取盖玻片、从一侧斜放下去，使材料位于盖玻片中部。取两层吸水纸，盖在盖玻片上，用拇指垂直向下压几下（不能扭转），使根尖分散成 的薄层。移开吸水纸，从盖玻片一侧滴少许蒸馏水，用引流法使蒸馏水进入装片以提高折光率。 ④镜检 先在低倍镜下观察整个装片，初步分辨出正在分裂的细胞，找到有较多细胞处于分裂期的部位，然后换用 观察。参照确定各时期，并记录观察结果。 （3）实验结果 特别提醒 着丝粒是自动分裂的，与纺锤丝的牵引无关，比如用秋水仙素抑制纺锤体的形成，没有纺锤丝牵引，着丝粒仍分裂，导致细胞中染色体的数目加倍。 考点3 细胞分裂具有周期性★★★☆☆ 1.细胞周期：细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的过程。 具有细胞周期的前提：连续分裂的细胞 （1）G1期：合成 和 ，特别是与DNA复制相关的酶（如DNA聚合酶等），为S期的DNA复制做准备； （2）S期：DNA复制； （3）G2期：合成组成 的蛋白质； （4）M期：将 均分到两个子细胞中。 2.不同细胞细胞周期的长短差异很大 （1）有些细胞分裂一次仅需要数 ，如胚胎细胞、酵母等； （2）有些需要按小时计算，例如洋葱根尖细胞的 约为24h，人消化道上皮细胞的细胞周期为10h左右； （3）还有些细胞的细胞周期长达一年至数年。 主要来自分裂间期的不同，细胞一旦进入到分裂期，持续的时间相对比较恒定。 3.细胞周期的表达方式： 考点4 细胞有多分裂方式★★★★☆ 1.无丝分裂：分裂过程是先细胞核延长，从核的中部向内凹进，缢裂成为2个细胞核，整个细胞从中部缢裂成两部分，形成2个子细胞.在整个分裂过程中没有出现 和染色体的变化。这种分裂方式常出现于高度分化成熟的组织中，如 的红细胞的分裂，在某些植物的 中 细胞的分裂等。 （1）特点：在分裂过程中没有出现 和 的变化。 （2）过程：分裂时，细胞核内染色质复制完成后，细胞核和细胞质直接拉长一分为二，无丝分裂保证了细胞在短时间内就可以完成增殖过程。 （3）实例： 等单细胞生物通常以这种方式进行增殖等。 2.细胞周期蛋白对分裂的影响 细胞周期蛋白（cyclin）和 依赖性激酶（cyclin-dependent kinase， CDK）。cyclin 和 CDK成员们彼此组成不同的复合物来调控细胞周期的有序进程。 它们表现异常，会造成细胞周期进程控制的失败，可能会引发 细胞的形成。科学家们在多种肿瘤细胞中发现CDK的酶活性过度活跃，使细胞分裂失去控制。因此，设想通过药物来抑制CDK酶活性，从而达到控制 细胞分裂的效果。 易错辨析 易错表现 正确理解 认为秋水仙素可促使细胞进入细胞周期的分裂期 秋水仙素能够抑制纺锤体的形成，而纺锤体的形成是在分裂期 认为高等动物胚胎干细胞分裂过程中，中心体的复制和染色体组数的加倍发生在同一时期 中心体复制发生在分裂间期，染色体组数加倍发生在有丝分裂后期 认为植物细胞有丝分裂前期，核DNA已完成复制且染色体数目加倍 植物细胞有丝分裂前期，核DNA复制，但染色体数目不变 认为同一细胞的细胞周期是不变的 一些外界因素，如温度、pH等会影响细胞周期的长短，因此，同一细胞的细胞周期是可变的 认为无丝分裂过程中没有遗传物质的复制和变化 无丝分裂过程中不出现纺锤丝和染色体的变化，但有遗传物质的复制和变化 认为动植物细胞有丝分裂过程中染色体的形态、数目变化不同 动植物细胞有丝分裂过程中染色体形态、数目变化相同 第2节 细胞通过分化形成多细胞生物体 考点1 细胞通过分化形成组织器官★★★☆☆ 1.细胞分化：同一来源的细胞逐渐发生 和 上的差异，这一过程称为 。 2.细胞分化的特点 （1）贯穿于生物个体发育的全过程：与细胞内遗传信息的表达有关。受精卵分化形成的各种细胞拥有与受精卵相同的 ，但在不同类型细胞中，这些 的表达状况是不同的，以致细胞形态结构和功能产生差异化。 （2） ：分化终端的细胞不再分裂，如神经细胞、肌肉细胞和表皮细胞等稳定地表现一定的形态特征，执行一定的生理功能，然后逐步走向 和 。但在某些特殊情况下，个别分化终端的细胞会失去控制，逆向恢复分裂 3.细胞分化的原因 细胞中 的结果，即在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。 4.细胞分化的意义 （1）是生物个体发育的基础。 （2）使多细胞生物体中的细胞趋向 ，有利于提高生物体各种生理功能的效率。 特别提醒 1.细胞分化程度越高，细胞分裂的能力一般就越低。 2.分化的细胞不一定不再进行分裂，如B淋巴细胞，接受抗原和细胞因子等刺激后仍可再分裂。 考点2 不同细胞的分化能力具有差异性★★★☆☆ 1.细胞的全能性 （1）概念：不同细胞的分化能力有差异性，单个细胞能够发育形成完整的生物体，我们称这种细胞具有 。（分化程度↑，全能性↓，分裂能力↓） （2）植物细胞的全能性 ①植物组织培养：胡萝卜韧皮部细胞→放入特定培养液中→形成细胞团块根、茎和叶→新的植株。 ②结论：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。 （3）动物细胞细胞核的全能性 ①已分化的动物体细胞的 是具有全能性的。 ②动物细胞在胚胎发育过程中逐渐失去了 ，而且不同类型细胞的 存在一定差异。 特别提醒 分化程度高的细胞其全能性不一定低。一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达，但花粉、卵细胞的分化程度较高，其全能性也较高。 2.干细胞：具有自我更新和增殖、分化能力的细胞。 （1）概念：人体内既存在红细胞、表皮细胞和神经细胞等 的细胞，也存在着一类具有潜在 与 能力的干细胞。 （2）干细胞种类 （3）干细胞应用 ①干细胞已成为医学界的“万能细胞”。骨髓干细胞移植治疗 就是一种成熟的干细胞治疗方法。 ②20世纪末，科学家已经做到可以使 在体外进行长期稳定的生存和分裂，并保持原有的分化特征。这项技术的开发为 应用于疾病治疗带来了广阔的前景。 3.受精卵： ，而我们体内干细胞的分化能力是有局限性的，它们只能分化为特定组织中的细胞。 例如，骨髓中的 ，只能分化为血液系统中的各种细胞，包括红细胞、白细胞和血小板等。 皮肤中的干细胞只能 为皮肤组织中的细胞， 那些死亡的表皮细胞。但也并不是所有组织中的细胞都能更新，例如大多数神经细胞在受到损伤后不能得到有效 ，因此应保护好我们的神经细胞。 4.细胞分裂和细胞分化的关系 项目 细胞分裂 细胞分化 发生时间 从 开始 发生在整个生命过程中 原因 细胞增殖需要 结果 细胞数目增多 细胞种类增多 意义 保持了亲、子代间 的 保证了生物体正常发育 联系 细胞分裂是细胞分化的基础，两者往往是相伴相随的，随分化程度加大，分裂能力逐渐 易错辨析： 易错表现 正确理解 认为蝌蚪发育成蛙是遗传物质改变的结果 蝌蚪发育成蛙是细胞分裂和分化的结果，遗传物质未发生改变 认为肝细胞和上皮细胞没有相同的蛋白质 肝细胞和上皮细胞有相同的蛋白质，如呼吸酶 认为卵圆细胞能形成新的肝细胞，证明其具有全能性 卵圆细胞能形成新的肝细胞，但未证明其能产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性，故不能证明其具有全能性 认为细胞分化只发生在胚胎发育阶段 细胞分化发生在个体发育的任何阶段 认为胚胎干细胞为未分化细胞，不进行基因选择性表达 胚胎干细胞也进行基因选择性表达 认为造血干细胞是胚胎发育过程中未分化的细胞 造血干细胞是已分化的细胞，但仍能继续分化形成各种血细胞 认为高度分化的细胞执行特定的功能，不能再分裂增殖 有些高度分化的细胞能再分裂增殖，如肝细胞、记忆细胞 第3节 细胞衰老和死亡是自然的生理过程 考点1 细胞存在衰老现象★★★☆☆ 1.个体衰老现象与细胞的衰老现象：神经细胞、肌肉细胞的衰老会导致老年人 和行动迟缓。这些重要器官的组成细胞发生衰老是多细胞生物体衰老的直接原因。其实在我们漫长的生命历程中，身体内不断会有一些 并死亡，这是机体 并维持生命的自然现象。（单细胞生物：细胞的衰老=个体的衰老） 2.植物的衰老现象：整株植物的衰老和死亡是植物 累积的结果。“幢幢云树秋，黄叶下山头”描述的便是秋天叶片细胞衰老后导致叶片变黄脱落的 。这是因为在叶片衰老时，细胞中叶绿体被破坏，叶绿素含量下降，同时细胞光合作用和呼吸作用的效率也都会下降。多年生植物在季节交替的生活周期中，面对恶劣的生存环境，为维持植株整体生命，部分细胞也会衰老并死亡。（多细胞生物：细胞的衰老≠个体的衰老，大多数都衰老了，才代表这个人也进入了衰老状态） 3.细胞衰老现象：在细胞的生命周期里，当其分化成熟后，分裂能力会逐步降低甚至丧失，细胞的形态结构和功能都会发生一系列退行性的变化。 4.细胞衰老的特点 （1）膜结构流动性减小，原本分工明确又相互协作的内部结构 ，不再有序地工作； （2）细胞内酶的 、 等。 （3）细胞含水量 ；色素逐渐 ，妨碍细胞内 和传递（老年斑）。 （4）细胞核体积 。 （5）染色质 ，染色 。 5.细胞衰老的原因 ①外界因素②内部原因 在细胞衰老过程中，细胞内生理活动、 、基因活动等都发生了变化。 考点2 细胞具有不同的死亡方式★★★★☆ 1.细胞死亡：细胞死亡是细胞生命活动之一，是生物体清除 、 或 细胞的一种自然生理过程。细胞死亡包括细胞凋亡和细胞坏死等方式。 2.细胞凋亡（细胞程序性死亡） （1）概念：死亡的细胞会由分裂分化产生的新细胞来代替，细胞的死亡方式是机体 和 ，受 控制，具有程序性。 （2）类型： ①个体发育中细胞的程序性死亡：蝌蚪发育为成体蛙时，尾部的 直至完全消失；小鼠胚胎发育中，趾间细胞的 形成分开的五趾。 ②成熟生物体中细胞的自然更新：植物在生长发育中导管的形成、叶片形态塑造和季节性脱落等现象也与细胞 死亡密切相关。 ③被病原体感染的细胞的清除：凋亡时，细胞的质膜转变成多个小泡，包裹细胞内容物。 （3）意义：在个体发育过程中，细胞凋亡对组织 的形成具有重要的作用。 3.细胞坏死（细胞被动死亡的现象）： （1）概念：细胞遭受 的外界因素刺激（如物理或化学损害因子、致病物质等）而导致的 后死亡的现象。 （1）类型： ①伤口和缺血的组织部位的细胞容易产生 ； ②糖尿病患者由于血糖高，容易引发血管损伤、局部供血障碍，从而导致腿部细胞 ，严重的甚至需要截肢处理。坏死的细胞被严重破坏，内容物释放到 ，通常会对周围健康的细胞造成影响。 4.细胞死亡的意义：是细胞生命活动之一，是生物体 衰老、损伤或 细胞的一种自然生理过程。 【补充】细胞自噬（广角镜） 细胞自噬是细胞组分降解与再利用的过程。细胞将没有功能或者 的内部结构包裹在膜泡中，运输至溶酶体或液泡进行回收、销毁。生物体面对饥饿或感染时，部分细胞会以 的方式死亡，以应对恶劣环境。细胞自噬还和一些 、 疾病和神经退行性疾病的发生有关。因此，科学家也在针对细胞自噬开发相应的药物来治疗这些疾病。 5.比较细胞自噬和细胞凋亡 区别：①形态学上的区别：凋亡会使细胞膜内陷形成 ，最后细胞解体；自噬是形成双层膜的自噬泡，包裹细胞质内的物质，然后与 融合消化掉内容物。 ②生理意义上的区别：凋亡 引起细胞死亡；自噬 引起细胞死亡。 联系：有些激烈的细胞自噬，可能诱导 。 6.细胞衰老、细胞凋亡和细胞坏死的区别 项目 细胞衰老 细胞凋亡 细胞坏死 实质 内因和外因共同作用的结果 受到由遗传机制决定的 调控 受电、热、冷、机械等不利因素影响，与基因无关 形态变化 细胞 ，细胞膜 多为单个细胞，形成 ，细胞膜内陷 外形呈不规则变化，细胞膜破裂 意义 ①生物体的绝大多数细胞都经历未分化—分化—衰老—死亡的过程； ②细胞衰老是时刻都在发生的 ①清除多余、无用的细胞； ②清除完成正常使命的 细胞； ③清除体内的 细胞； ④维持器官和组织中 的相对稳定 对周围细胞造成伤害，引发炎症 对机体的影响 对机体有利 对机体有利 对机体有害 易错辨析： 易错表现 正确理解 认为溶酶体内合成的多种水解酶参与了细胞自噬过程 溶酶体内水解酶的化学本质是蛋白质，其合成场所是核糖体 认为抑制细胞端粒酶的活性有助于延缓细胞衰老 提高端粒酶活性有助于延缓细胞衰老 认为人体各组织细胞的衰老总是同步的 人体各组织细胞的衰老通常是不同步的 认为细胞凋亡过程中不需要新合成蛋白质 细胞凋亡过程中与凋亡有关的基因需要表达，即有相应蛋白质的合成 认为清除被病原体感染细胞的过程中不存在细胞凋亡现象 某些被病原体感染的细胞的清除属于细胞凋亡 细胞周期检验点与细胞周期同步化 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，这就是细胞周期同步化技术。 动物细胞周期同步化的三种方法： （1）在细胞快速增殖的培养液中添加适量的DNA合成抑制剂，主要激活检验点2，处于G2、M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S期，以达到细胞周期同步化的目的。 （2）在细胞快速增殖期的培养液中添加适量的秋水仙素，抑制纺锤体形成，主要激活检验点4，使细胞停滞于中期，即可实现细胞周期同步化。经处理的细胞染色体数目加倍，该物质起作用的时期是细胞分裂的前期。 （3）培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在间期，以实现细胞周期同步化。 考点预测： 细胞周期同步化 1.主要方法 （1）DNA合成阻断法：TdR双阻断法：高浓度TdR抑制DNA聚合酶，两次处理将细胞同步于G1/S期交界处（如HeLa细胞第一次阻断16小时，释放9小时后第二次阻断16小时）。 （2）中期阻断法：秋水仙素/诺考达唑：抑制微管聚合，使细胞停滞于M期；振荡收集法物理分离贴壁细胞的中期群体。 （3）血清饥饿法：去除血清使细胞停滞于G0/G1期，恢复血清后同步进入S期。 2.方法对比与选择 （1）TdR法：同步化程度高，但可能导致细胞体积增大。 （2）秋水仙素法：效率高但毒性大，适用于染色体观察。 （3）血清法：操作简单但周期长，可能引发分化。 （4）实验设计：研究S期选TdR法，观察染色体选秋水仙素法。 3.检测手段 （1）流式细胞术：PI染色区分G1（2N）、S（2N-4N）、G2/M（4N）期细胞。 （2）放射自显影：3H-TdR掺入S期细胞，检测DNA合成活性。 （3）免疫荧光：结合cyclinB定位验证同步化阶段。 1．在“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验中，某同学观察到的实验结果如图4所示，下列分析正确的是（    ） A．在整个分裂过程中，只有①细胞中DNA数目最多 B．图示细胞按有丝分裂过程排序为③→②→①→④ C．①③细胞中染色单体数目不相同 D．③④细胞中的染色体与核DNA数量之比都是1：2 2．人体小肠壁是由多种细胞形成的结构。其中，上皮细胞呈柱状且排列紧密，上皮细胞间还夹杂分布着呈高脚酒杯样的杯状细胞。下列说法不正确的是（    ） A．上皮细胞在肠壁组织中呈有序分布 B．肠壁上皮细胞具有保护和吸收营养物质的作用 C．杯状细胞的结构和其功能相适应 D．肠壁组织中细胞数目众多、种类不同、形态各异，功能一致 3．在一个细胞周期中，最可能发生在同一时期的是（　　） A．着丝点的分裂和细胞质的分裂 B．细胞板的出现和纺锤体的出现 C．染色体复制和中心粒复制 D．染色体数加倍和染色单体形成 4．CDK2与cyclinE为调控细胞周期的蛋白，两者结合后形成的复合物可以促进细胞进入下一时期。科研人员检测了两品系家蚕丝腺细胞内复制阶段时CDK2、cyclinE及其复合物的含量，结果如图1；并用流式细胞术检测了两品系家蚕所有丝腺细胞不同时期的细胞数量百分比，结果如图2. (1)据图1、图2分析，CDK2-cyclinE复合物应作用于________【编号选填】 A．G1/S检查点 B．S/G2检查点 (2)结合题图及所学知识，阐释BmE2F1基因使家蚕大量吐丝而结茧的生理机制： (3)为使上述研究更加严谨，还需培育另一品系的家蚕进行对照实验，该品系家蚕应具有的特点（分子水平）是 。 5．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。 (1)据图可知，一个细胞周期所经历的时期依次是 （用图中字母和箭头表示）。 (2)与G1期细胞相比，G2期细胞中染色体及核DNA数量的变化是 。 (3)下列细胞中，有细胞周期的是 。（编号选填）①根尖成熟区细胞 ②洋葱表皮细胞 ③神经细胞 ④癌细胞 ⑤干细胞 (4)细胞癌变与细胞周期调控异常有关。为了治疗癌症，常采用的方法主要有两种：DNA合成阻断法、分裂中期阻断法。前者可用药物特异性抑制DNA合成，主要激活检验点 ，将癌细胞阻滞在S期；后者抑制纺锤体的形成，主要激活检验点 ，使癌细胞停滞于中期。 6．如图所示，甲图表示洋葱根尖的结构示意图，乙图表示细胞分裂过程中染色体的形态变化，丙图表示细胞有丝分裂各阶段一个细胞核中DNA含量的变化（a表示分裂间期）。 (1)比较甲图中洋葱根尖的①和③区域，分析造成①和③细胞形态结构不同的根本原因是 。 (2)为了更好地观察洋葱根尖细胞分裂过程中染色体的形态变化，可选取 （选填“①”“②”或“③”）区域的细胞制作临时装片。 (3)制作上述临时装片的操作步骤具体是解离→ →染色→制片。 (4)乙图中，⑤→⑥过程中染色质变染色体，请说出染色质和染色体的关系 。 (5)乙图中⑤→⑥过程发生在丙图b阶段的 期。 7．蚕丝的主要成分是丝蛋白，家蚕大量吐丝而结茧的能力源于其丝腺细胞的一种特殊行为——内复制，指细胞进行多次核DNA复制而不分裂。研究发现家蚕幼虫的丝腺细胞经历10次有丝分裂后转入内复制阶段，内复制阶段的细胞形态结构发生了变化。 (1)下列有关家蚕丝腺细胞的推测中，合理的是（　　） A．家蚕丝腺细胞中具有较为发达的内质网与高尔基体 B．家蚕丝腺细胞进行有丝分裂时，原癌基因与抑癌基因正常表达 C．家蚕丝腺细胞进行内复制时，G2期仍然合成大量纺锤丝相关蛋白 D．家蚕丝腺细胞进行内复制时，细胞核体积增大 (2)在显微镜下观察家蚕丝腺细胞的有丝分裂装片，能看到的现象或结构有________【编号选填】 A．细胞核 B．同源染色体联会 C．染色体交叉互换 D．细胞板 E．染色体排列在细胞中央 F．染色体正在向两极移动 (3)家蚕丝腺细胞从有丝分裂转入到内复制阶段的根本原因是 ； 学科网（北京）股份有限公司第1页共14页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $