内容正文:
细胞的增殖
1
01
细胞增殖
思维训练:探究细胞不能无限长大的原因
结论: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。
2
细胞分裂
生长、发育、繁殖、遗传
物质准备
细胞分裂
无丝分裂
产生体细胞
产生体细胞
产生生殖细胞
01
细胞增殖
细胞增殖具有周期性
对象:
时间:
细胞周期
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。分为分裂间期和分裂期。
02
细胞周期
G1期:主要进行RNA和蛋白质的合成;
核糖体增生。
S期:主要进行DNA的复制。
G2期:主要进行RNA和蛋白质的合成。
分裂间期又分为G1期、S期、G2期:
细胞周期的大部分时间处于分裂间期,占细胞周期的90%--95%。分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备,完成DNA的复制和有关蛋白质的合成,同时细胞有适度的生长。
(1)只有连续分裂的细胞才有细胞周期,有些细胞分裂结束后不再进行分裂,它们就没有周期性。如下图甲细胞就无细胞周期,而乙细胞进行连续的细胞分裂,具有细胞周期。高度分化的细胞不再继续分裂,如神经细胞、精子和卵细胞等不具有细胞周期。
植物:根尖分生区、芽顶端的分生组织、形成层…
动物:皮肤的生发层、干细胞…
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(2)不具细胞周期的细胞:高度分化的细胞,如神经细胞、精子和卵细胞等;减数分裂的细胞。
(1)只有连续分裂的细胞才有细胞周期:受精卵、干细胞、分生区细胞、形成层细胞、生发层细胞、癌细胞(不正常分裂)等。
(3)分裂后产生的子细胞有三种去路:持续分裂、暂不分裂和永不分裂(细胞分化)。
02
细胞周期
判断下列哪些细胞具有细胞周期:
A. 根尖分生区细胞 B.植物形成层细胞 C.神经细胞 D.人表皮细胞 E.哺乳动物成熟红细胞 F.干细胞
G.生发层细胞 H.洋葱表皮细胞 I.浆细胞
具有细胞周期的是:_____________(填序号)
A、B、F、G
(1)只有连续分裂的细胞才有细胞周期,有些细胞分裂结束后不再进行分裂,它们就没有周期性。如下图甲细胞就无细胞周期,而乙细胞进行连续的细胞分裂,具有细胞周期。高度分化的细胞不再继续分裂,如神经细胞、精子和卵细胞等不具有细胞周期。
植物:根尖分生区、芽顶端的分生组织、形成层…
动物:皮肤的生发层、干细胞…
5
拓展•归纳** 影响细胞周期的因素
a.内因:
b.外因:
由生物的遗传物质决定。不同的细胞,细胞周期时间不一定相同,分裂间期和分裂期所占的比例也不一定相同。
温度、pH、射线、生理和病理状况等
(主要是通过影响酶的活性影响细胞周期)
02
细胞周期
同一生物的不同组织细胞都具有细胞周期。
任何具有分裂能力的细胞都具有细胞周期。
×
×
?
例:下列有关细胞周期的叙述,正确的是( )
A.在细胞周期中,分裂间期的持续时间通常比分裂期的短
B.同一生物各种组织的细胞周期长短相同,但G1、S、G2和 M期长短不同
C.细胞周期是一个与代谢相关的过程,温度过高会导致细胞死亡
D.用蛋白质合成抑制剂处理G1期细胞,不影响其进入S期
C
A→B→C→A为1个细胞周期
拓展•归纳** 细胞周期的四种表示方法
a+b 或 c+d为1个细胞周期
a+b+c+d+e
为1个细胞周期
A:DNA合成前期(G1期)
B:DNA合成期(S期)
C:DNA合成后期(G2期)及分裂期(M期)
02
细胞周期
1.实验室培养四种不同类型细胞,测得分裂间期占细胞周期的比例如下图所示,正确的是( )
四种细胞中丙分裂间期持续的时间最长
加入DNA复制抑制剂,停留在分裂间期细胞数量最少的是丁
不同温度下培养以上四种细胞,细胞周期持续的时间都会发生变化
正常情况下四种细胞在分裂间期可发生染色体数目变化
C
随堂练习
细胞周期检查点
检验点是作用于细胞周期转换时序的调控信号通路。
①G1/S期检查点:防止损伤DNA进入S期;
②S期检验点:DNA是否损伤;生长因子是否具备;营养物质是否充足;
③G2/M检验点:又称有丝分裂检验点,DNA是否正确复制;
④中-后期检验点:纺锤体组装检验点,染色体是否正确排列。
02
细胞周期
2.细胞周期可分为分裂间期和分裂期,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。下列相关叙述错误的是( )
A.与G1期相比,G2期细胞中染色体数
与核DNA数量均不变
B.若用某种药物抑制细胞纺锤体的形
成,则细胞不能通过检验点4
C.抑制DNA合成后,检验点2不能通过
D.细胞癌变与细胞周期调控异常有关
A
02
细胞周期
应用过量的TdR阻断法进行细胞周期同步化
A.处于对数生长期的细胞。
B.第一次加入TdR,所有处于S期的细胞立即被抑制,其他细胞运行到G1/S期交界处被抑制。
C.将TdR洗脱,解除抑制,被抑制的细胞沿细胞周期运行。
D.在解除抑制的细胞到达G1期终点前,第二次加入TdR并继续培养,所有的细胞被抑制在G1/S期交界处
02
细胞周期
3.高浓度的胸腺嘧啶核苷(TdR)双阻断法是常用的细胞周期同步方法。TdR能可逆地抑制S期DNA合成,而不作用于其他细胞阶段的运转,最终导致细胞群被同步化。利用上述方法同步化细胞周期,实验过程如图:
①阻断Ⅰ:将连续分裂的动物细胞培养在含有过量TdR的培养液中,培养时间不短于____h,才能使细胞都停留在图2中b所示的S期。
②解除:更换正常的新鲜培养液,培养时间应控制在6h至13h之间,才能继续进行第二次TdR的阻断,原因是_________________________。
③阻断Ⅱ:处理与阻断Ⅰ相同。经过以上处理后,所有细胞都停留在_____________,从而实现细胞周期的同步化。
13
保证被TdR阻断在S期的细胞完全越过S期,且分裂最快的细胞还不能再次进入S期。
G1/S期交界处
02
细胞周期
染色体
(圆柱状或杆状)
分裂期
着丝粒
复制
螺旋缠绕
缩短变粗
染色质
(细丝状)
分裂间期
姐妹染色单体,各有1个DNA
平均分配
染色质、染色体、DNA、染色单体
染色体数 = 着丝粒数
DNA数 = 线条数
染色体复制后才有染色单体,着丝粒分裂后无染色单体。
染色体
DNA分子
染色单体
1条
0条
2条
2个
2条
2个
03
有丝分裂
核膜
核仁
染色质
着丝粒
03
有丝分裂
有丝分裂是一个连续的过程,分为四个时期:前期、中期、后期、末期。
以高等植物细胞为例
前期
膜仁消失两体现
赤道板
中期
形定数晰赤道齐
观察染色体的最佳时期
核膜核仁消失;纺锤体形成,染色体出现且散乱排列。
在纺锤丝牵引下,着丝粒排列在赤道板,染色体高度螺旋,形态固定,数目清晰。
末期
后期
细胞板
两消两现重开始
粒裂数加均两极
着丝粒分裂,染色单体消失,染色体数目加倍。
①核膜、核仁重新出现;
②纺锤体消失,出现染色质;
③出现细胞板—新的细胞壁。
03
有丝分裂
思考:着丝点的分裂是纺锤丝的牵引引起的吗?
15
末期
中期
前期
动植物细胞有丝分裂的主要区别:
后期
动物细胞有丝分裂的过程:
03
有丝分裂
有丝分裂的意义
将亲代细胞的染色体经过复制,精确地分配到两个子细胞中。因染色体上有DNA,从而保持了亲代与子代之间遗传的稳定性。
补充:无丝分裂
(1)过程:
(2)特点:
①无染色体变化和纺锤丝出现;
②有DNA和染色体的复制;
③速度快,耗能少。
(3)例:蛙的红细胞、一些高度分化的细胞(肝细胞等)
先核分裂后质分裂(不均等分裂)
03
有丝分裂
与有丝分裂有关的细胞器及其作用
分裂过程中细胞器的分配
中心体:经复制后,均等分配到两个子细胞中。
线粒体、叶绿体等细胞器:随机、不均等地分配到两个子细胞中。
提供能量
整个细胞周期
动、植物
线粒体
细胞壁的形成
末期
植物
高尔基体
纺锤体的形成
前期
动物
低等植物
中心体
有关蛋白质
的合成
间期(主要)
动、植物
核糖体
生理作用
作用时期
细胞类型
细胞器
03
有丝分裂
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第二级
第三级
第四级
第五级
倍增(间)→移向两极(前)→平均分配(末)
中心体
消失(前期)→重建(末期)
核膜、核仁
形成(前期)→消失(末期)
纺锤体
变化规律
细胞结构
相关结构的变化规律
有丝分裂中的“加倍”
新核膜已经形成,细胞质尚未分裂
中心体复制
着丝粒分裂
DNA复制
细胞核
中心体
染色体
DNA
原因
时期
成分或结构
间期
后期
间期
末期
03
有丝分裂
2N
2N
4N→2N
4N
4N
4N→2N
2N
2N→4N
0→4N
4N
4N
4N
0
0
4N
间期
染色体
核DNA
分裂前期
分裂中期
分裂末期
染色单体
分裂后期
染色体
行为变化
染色体、染色单体、核DNA的数量变化
03
有丝分裂
0
间期
前期
中期
后期
末期
2N
4N
0
2N
4N
间期
前期
中期
后期
末期
染色体
DNA
有丝分裂过程中染色体数、核DNA数的变化规律曲线图
时期
时期
数量
数量
03
有丝分裂
间期
0
4N
2N
前期
中期
后期
末期
染色单体的变化规律曲线图
数量
染色单体
03
有丝分裂
染色体
核DNA
染色单体
G2、前、中
后、末
G1、子细胞
03
有丝分裂
根据柱状图判断有丝分裂时期
染色体数与核DNA数关系曲线
如图1和图2表示有丝分裂不同时期染色体和核DNA的数量关系,下列有关叙述错误的是( )
A.观察染色体形态和数目的最佳时期处于图1的CD段
B.图1中DE段的细胞染色体数目加倍,但核DNA含量不变
C.图2中a对应图1中的AB段,c对应图1中的EF段
D.有丝分裂过程不会出现图2中d所示的情况
C
随堂练习
判断正误:
分裂间期过程中,核DNA的复制与染色质复制是同步进行的。
染色单体相互分离时,染色体和核DNA分子数目也随之减半。
肯定有染色单体的时间是:有丝分裂前期、中期。
着丝粒分裂会导致染色体数目暂时加倍。
细胞周期的G2期已经形成了1对中心体,在有丝分裂前期,中心粒周围发出星射线形成纺锤体。
若在G2期某染色质的1个DNA分子发生片段缺失,则该细胞有丝分裂产生的2个子细胞均含有该异常DNA。
√
×
√
√
×
√
随堂练习
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第二级
第三级
第四级
第五级
04
观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
根冠
分生区
伸长区
成熟区
(根毛区)
实验原理
①选材:
a.高等植物的分生组织细胞有丝分裂较旺盛;
b.分裂期占细胞周期比例相对较大的材料;
②染色:细胞核内的染色体易被碱性染料(甲紫溶液或醋酸洋红液)染成深色;
③在高倍显微镜下,可根据细胞内染色体的存在状态, 识别该细胞处于有丝分裂的哪个时期。
26
【方法步骤】
1.洋葱根尖的培养:实验前3-4d,待根长至约5cm
2.装片的制作
①解离:剪取根尖2-3mm,放入15%的盐酸和95%的酒精混合液(1:1);
②漂洗:用清水漂洗10min;
③染色:甲紫或醋酸洋红;
④制片:根尖置于载玻片上,加清水,用镊子尖将根尖弄碎,盖上盖破片,复加一片载玻片,用拇指轻压。
3.观察:低倍镜→高倍镜→记录
4.绘图:绘出植物细胞有丝细胞中期简图
04
观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
使组织中的细胞相互分离开来;杀死细胞
洗去药液,防止解离过度,防止影响染色
低倍镜下找到分生区细胞:呈正方形,排列紧密
27
A.剪取洋葱根尖2-3 mm,因为该区域属于根毛区,细胞有丝分裂旺盛
B.该实验步骤中唯一的错误是在②和③之间缺少用清水漂洗这一环节
C.在观察的图像中,b属于分生区的细胞,细胞已死亡
D.若用图中b区域的细胞观察质壁分离和复原,实验现象明显
例:下图所示是关于观察洋葱有丝分裂实验的部分操作,正确的是( )
C
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拓展•归纳**
细胞分裂时期与所观察细胞数目的关系及计算
1.细胞周期中不同时期持续时间长短与处于该时期的细胞数呈正相关。
例:如图表示洋葱根尖细胞的细胞周期,
①假设洋葱根尖细胞的细胞周期大多开始于夜晚22:00时,若要观察洋葱根尖细胞有丝分裂过程,取材最佳时间是__________________。
②某同学检查了洋葱根尖6000个处于细胞周期中的细胞,其中有692个处于前期,105个处于中期,35个处于后期,168个处于末期。分裂中期持续的时间约为 h。
次日8:00~10:00
0.21
30
用于光合作用色素的提取
无水乙醇
低温诱导染色体加倍实验中的冲洗卡诺氏液
与质量分数为15%的盐酸混合,
用于有丝分裂实验中的解离
体积分数为95%
在土壤小动物类群丰富度调查实验
中用于杀死并保存小动物;
消毒;浸泡涂布器和涂布器的燃烧。
体积分数为70%
在脂肪鉴定中用于洗浮色
体积分数为50%
用途
酒精浓度
不同浓度酒精的用途
拓展•归纳**
2.某时期持续时间(t)=eq \f(处于该时期细胞数,观察细胞总数)×细胞周期(T)
$