6.1 细胞增殖课件-2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

第1节 细胞增殖 第6章 细胞的生命历程 人的一生要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老、死亡的过程，作为组成生物体的细胞来说，有没有这样的过程呢？有。细胞也要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老、死亡这样的生命历程。第六章我们就一起来学习细胞的生命历程。首先来看第一节细胞的增殖：细胞是怎么出生的 1 非洲象 8-11吨 肩高4.5m左右 蓝鲸 体长25m左右 重150吨左右 小鼠 体重300g左右 问题探讨 讨论： 1.请推测象与鼠相应器官或组织的细胞大小差异如何？ 象与鼠相应器官和组织的细胞在大小上无明显差异。 2.生物体的长大，是靠细胞数量的增多还是靠细胞体积的增大？ 生物体的生长，既靠细胞分裂增加细胞的数量，还要靠细胞生长增大细胞的体积。 2 问题探讨 2.生物体的长大，是靠细胞数量的增多还是靠细胞体积的增大？ 生物体的生长，主要靠细胞分裂增加细胞的数量，也与细胞生长增大细胞的体积有关。 非洲象 蓝鲸 小鼠 讨论： 1.请推测象与鼠相应器官或组织的细胞大小差异如何？ 象与鼠相应器官和组织的细胞在大小上无明显差异。 3 为什么细胞不能无限长大？ 营养物质 代谢废物 细胞大小与物质运输效率 表面积 体积 =相对表面积 2mm 2mm 2mm 4mm 4mm 4mm 8mm 8mm 8mm 表面积= mm2 体积= mm3 表面积= mm2 体积= mm3 表面积= mm2 体积= mm3 24 8 96 64 384 512 1.5 3 0.75 表面积/体积= 表面积/体积= 表面积/体积= 扩散效率= 葡萄糖扩散的体积 整个琼脂块的体积 思维训练 细胞摄取的葡萄糖要向细胞内扩散，单位时间内扩散效率？ 一、生物体的生长主要是细胞增殖的结果 1.相对表面积影响物质运输效率 2.细胞的核质比限制 细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心，其控制范围有限。 细胞体积越大，相对表面积越小，物质运输效率越低。 细胞体积的最小限度，是由完成细胞功能所必须的基本结构和物质所需要的空间决定的. 细胞是不是越小越好？ 多细胞生物体体积的增大，即生物体的生长，既靠细胞生长增大细胞的体积，也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。 问题探讨 生物体的生长 细胞增殖—增加细胞的数量 细胞生长—增大细胞的体积 7 二、细胞增殖和有丝分裂 有丝分裂 无丝分裂 减数分裂 2、分裂方式： 真核细胞 原核细胞 1、概念：细胞通过 增加细胞数量的过程，叫做细胞增殖。 细胞分裂 --产生体细胞 --产生体细胞 （主要方式） --产生生殖细胞（配子） 二分裂 为什么需要有不同分裂方式，有什么意义？ （方式） （结果） 原核细胞没有核膜，只有一个大型的环状DNA分子，细胞分裂时，DNA分子附着在细胞膜上并复制为二，然后随着细胞膜的延长，复制而成的两个核DNA彼此分开；同时，细胞中部的细胞膜和细胞壁向内生长，形成隔膜，将细胞质分成两半，形成两个子细胞，这个过程称为二分裂。 3、意义： 受精卵（合子） 通过细胞增殖而繁衍，产生新个体 单细胞生物 多细胞生物 受精卵通过有丝分裂和分化发育成为个体 也通过有丝分裂来补充衰老死亡的细胞 细胞增殖是重要的细胞生命活动，是生物体 的基础。 生长、发育 繁殖、遗传 二、细胞增殖和有丝分裂 个体通过减数分裂产生生殖细胞，生殖细胞结合形成受精卵 细胞如何进行有丝分裂呢？ 16 16 4 4 4 4 16 16 16 16 分裂 染色体复制后 再分裂 对于不断分裂的细胞：物质准备---分裂---物质准备----分裂---- 周期性 再分裂 染色体 复制后 再分裂 先复制再均分 8 8 16 16 假设一： 假设二： 思考： 洋葱受精卵有16条染色体，分裂产生的体细胞中也有16条，细胞增殖如何保证这一点？ 细胞分裂前需要进行物质准备 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。一个周期一般分为分裂间期和分裂期两个阶段。 遗传信息的主要载体 细胞周期 2.阶段： 分裂间期 分裂期 时间：从细胞___________ _到___________ __时长 作用：为分裂期进行活跃的物质准备： ____________________________________________ 一次分裂结束 下一次分裂之前 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 A→B B→A （M期） 完成染色体的均分 前期 中期 后期 末期 依据染色体行为 Mitosis 有丝分裂 细胞分裂时什么结构变化最明显？ 要准确把握细胞周期的概念，我们需注意三点 不同细胞的细胞周期持续时间／h 细胞类型 分裂间期 分裂期 细胞周期 分裂间期/细胞周期 蚕豆根尖分生区细胞 15.3 2.0 17.3 小鼠十二指肠上皮细胞 13.5 1.8 15.3 人的肝细胞 21 1 22 人的宫颈癌细胞 20.5 1.5 22 88.4% 88.2% 95.5% 93.2% ①不同生物细胞的细胞周期持续时间 (填“相同”“不同”或“不一定相同”，下同)，同种生物的不同细胞的细胞周期持续时间____________。 不一定相同 不一定相同 ②显微镜下观察某植物组织的有丝分裂时，发现大部分细胞处于分裂间期，是因为______________________________________________________________________。 ③若要观察细胞的有丝分裂，应选择 __ 细胞，理由是 _____________________________________________________________。 小鼠十二指肠上皮 细胞周期中分裂期所占时间相对较长，容易观察到处于分裂期的细胞 分裂间期占细胞周期的比例最大，处于分裂间期的细胞数量占比最大 细胞周期的特点 如何准确理解“细胞周期” ①“ 分裂的细胞”才具有细胞周期； ② 在前， 在后； ③ 长， 短； ④ 不同生物或同一生物不同种类的细胞，细胞周期长短 。 分裂期 分裂间期 分裂间期 分裂期 不一 连续 连续分裂：受精卵、各类干细胞、消化道上皮基底层细胞、癌细胞、根尖芽尖分生区细胞、茎的形成层细胞等 需要一定条件才连续分裂：肝细胞、淋巴细胞等 不分裂：人红细胞、神经细胞、叶肉细胞等 如何模型来表示细胞周期呢？ 细胞周期 分裂间期： 分裂期: 细胞周期： 分裂间期： 分裂期: 细胞周期： B→A A→B A→B→A或A→A a、c b、d a+b、c+d 思考： ①b+c能表示一个细胞周期吗？ ⅹ ⅹ ②a+d能表示一个细胞周期吗？ 规律：先看方向，再看长短（先长：分裂间期，后短：分裂期） ①G1期：（DNA合成前的间隔期，Gap1） ②S期：（DNA合成期，Synthesis） ③G2期：（DNA合成后的间隔期，Gap2） 细胞周期中如何完成染色体复制和染色体平分呢？ 根据具体任务不同，分裂间期又可细分为： 。 G1期、S期、G2期 思考： 间期每个阶段都需要完成相应任务才能进入下一阶段，若用药物抑制DNA的复制，则细胞会停留在什么时期？ 动物细胞有丝分裂时还需要复制中心体，在哪个时期进行？ 间期哪些细胞器会更活跃？ 知识拓展 主要进行DNA复制相关酶的合成，为S期做准备。 主要进行细胞核DNA的复制，数量倍增。 与细胞分裂相关蛋白的合成，例如微管蛋白。 为分裂期做准备。 中心体蛋白 细胞分裂中涉及到的DNA变化都特指细胞核内的DNA，不包含细胞质中的DNA S期 侧面说明，若细胞不分裂，则不会进行核DNA复制 DNA DNA+蛋白质 染色质 复制后的染色质 染色体 着 丝 粒 姐妹染色单体 旧知回顾：染色体的化学组成是什么？染色质和染色体什么关系？ 头脑风暴 如何将一条染色质复制后平均分配给两个细胞？ 复制 着丝粒分裂 复制 螺旋化 着丝粒分裂 解螺旋 整个过程中细胞核DNA数量和染色体数量发生什么变化？ 复制 螺旋化 着丝粒 分裂 解螺旋 牵引 有丝分裂过程中一条染色体行为变化 1条染色质 1条染色质 （含2个染色单体） 2个核DNA 1个核DNA 1条染色体 （含2个染色单体） 2个核DNA 1条染色体 （无染色单体） 1个核DNA 1条染色质 1个核DNA （无染色单体） 染色质 复制后的染色质 染色体 图示 染色质（体）数 核DNA数 姐妹染色单体数 1 1 1 1 2 2 0 2 2 ①染色体和着丝粒的数目关系: ②染色体和核DNA的数目关系 存在姐妹染色单体时: 不存在姐妹染色单体时: 染色体数=着丝粒数 染色单体数=核DNA数=2倍染色体数 染色体数=核DNA数 细胞分裂时如何使染色体准确移动分配到两个子细胞中？ 19 细胞中是否有类似的结构牵引染色体移向细胞的两极呢？ 要想将染色体平分给两个细胞，染色体的活动是否仍局限在细胞核内呢？ 图中绿色丝状物为纺锤丝，其作用是？ 1849年，霍夫曼斯特在专著中精确记载了紫露草、西番莲科和松树中所观察到的有丝分裂过程。 包括核膜的消失、细胞中期纺锤体和染色体复合结构的出现、细胞分裂后期平分的2套染色体、细胞分裂末期核膜的重新形成及在2个子细胞中间出现的细胞壁。 染色体被纺锤丝牵引到细胞两极时，染色体的两条臂呈现什么状态呢？ √ 着丝粒 着丝点外侧 着丝点内侧 纺锤体微管 纺锤丝 由微管蛋白构成 1个细胞中全部染色体在细胞分裂时会发什么什么变化呢？ 有丝分裂是一个连续过程 根据染色体的行为，分为：前期、中期、后期、末期 请同学们带着下列问题阅读课本P117: 1.下图中染色体的行为各发生在有丝分裂的哪个时期？ 该时期除了染色体的变化外，细胞还有什么变化？ 复制 螺旋化 着丝粒 分裂 解螺旋 牵引 2.尝试用一句话归纳有丝分裂各时期的特点。 着重关注染色体的形态、数量和位置变化 三、有丝分裂的过程 24 有丝分裂前的物质准备阶段 复制 DNA的复制和蛋白质的合成 染色质复制 分裂间期 中心体倍增 核膜 染色质 核仁 核DNA数目和中心体加倍； 思考：经过间期后哪些数量加倍？染色体数和染色单体数如何变化？ 染色体数不变[着丝粒数目不变] 姐妹染色单体从无到有。 注意：间期不属于有丝分裂过程 （1）染色质丝螺旋化缩短变粗转变成 。 每条染色体包含 条姐妹染色单体 （2）中心体发出的星射线形成 。 （3）核仁 ，核膜 。 逐渐消失 逐渐解体 纺锤体 前期 染色体 2 螺旋化 膜仁消失两体现 染色体散乱分布 最显著特点： 纺锤体 染色体 解体的核膜 (1)每条染色体的着丝粒两侧都有 附着，形成复合结构，牵引染色体移动。 (2)每条染色体的 排列在细胞中央，这个位置被称为 。 此时染色体形态稳定，数目清晰。 赤道板 纺锤丝 赤道板 着丝粒 中期 形定数晰赤道齐 染色体排中分布 最显著特点： 适合观察、计数染色体 27 每个着丝粒分裂成 ， 分开，成为 条染色体， 染色体数目加倍，形成的两套染色体 由 牵引着分别向细胞的两极移动。 两个 后期 姐妹染色单体 纺锤体 粒裂数增均两极 两 染色体平分 最显著特点： 思考：着丝粒分裂是物理过程还是化学过程？ （1）每条染色体逐渐解螺旋成 。 （2） 逐渐消失. （3）出现了 和 ，形成两个新的 。 （4）中间细胞膜向内凹陷，细胞缢裂成两个子细胞。 末期 染色质丝 纺锤体 新的核膜 核仁 细胞核 解螺旋 前期的逆过程 细胞板的形成与什么细胞器有关？ 植物细胞有丝分裂过程 植物细胞有丝分裂过程与动物细胞有丝分裂有哪些区别？ 植物细胞细胞形态一般为长方形。 高等植物细胞没有中心体，由细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体。 植物细胞分裂末期在赤道板位置产生细胞板，细胞板扩张形成细胞壁。 比较动、植物细胞有丝分裂的异同： 动物细胞 高等植物细胞 不同点 间期：中心体复制 前期：_______的形成方式不同 末期：细胞的分割方式不同 相同点 间期 分裂期 染色体 分配 有 无 纺锤体 两个中心体发出 星射线构成纺锤体 由细胞两极发出 纺锤丝形成纺锤体 细胞膜从细胞中部向内凹陷，使细胞缢裂成两个子细胞 由细胞板向四周扩展形成细胞壁，把亲代细胞分成两个子细胞 DNA的复制和有关蛋白质的合成 平均 细胞通过有丝分裂增殖有什么意义？ 有丝分裂的意义 复制 子代细胞 亲代细胞 染色体 平均分配 分裂 特别提示：亲代细胞核DNA平均分配，质DNA随机分配。 亲代细胞的染色体在间期经过复制（关键是核DNA的复制）之后，通过有丝分裂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一致性。 想一想：有丝分裂产生两个细胞的DNA分子数量完全相同吗？ 1 2 3 4 5 6 7 8 排列顺序： 4 1 2 6 5 8 3 7 前期 中期 后期 末期 间期 间期 后期 末期 请说明下图中细胞处于什么时期，并排序。 总结：细胞分裂过程中哪些时期出现了哪些物质或结构数量加倍？ 过程：细胞核延长，从核的中部向内凹进，缢裂成为两个细胞核，细胞质也相继拉长，最后自中间缢缩成两个细胞。 特点：仅进行DNA复制，但无染色体的变化和纺锤丝的出现。 举例：蛙的红细胞、快速增殖的上皮细胞 四、无丝分裂 成分或结构 时期 倍增原因 核DNA 染色体 中心体 细胞核 核DNA复制 着丝粒分裂 中心体复制 新核膜已经形成，细胞质尚未分裂 总结：细胞分裂过程中哪些时期出现了哪些物质或结构数量加倍？ 间（初） 间（末） 前期 中期 后期 末期 子细胞 间期 后期 间期 末期 某植物体细胞染色体数2n的细胞周期中染色体、DNA数变化规律 间期 前期 中期 后期 末期 染色体形态 染色体数目 核DNA数目 染色单体数目 2n 2n→4n 0→4n 2n 2n 4n 2n 2n 0 0 4n 4n 4n 4n 4n 五、有丝分裂中的数量变化 间期 0 4N 2N 前期 中期 后期 末期 1.染色体数目的变化规律 变化原因？ 变化原因？ 着丝粒分裂，姐妹染色单体分开形成子染色体 细胞分裂，形成子细胞 2N→4N→2N 间期 0 4N 2N 前期 中期 后期 末期 2.核DNA数目的变化规律 变化原因？ S期DNA复制 变化原因？ 细胞分裂形成子细胞 2N→4N→2N 间期 0 4N 2N 前期 中期 后期 末期 3.染色单体数目的变化规律 变化原因？ 染色体复制 变化原因？ 着丝粒分裂 0→4N→0 1 2 染色体 核DNA 4.核DNA与染色体之比变化曲线 间期 前期 中期 后期 末期 变化原因？ 后期着丝粒分裂， 一条染色体上有1个DNA分子。 变化原因？ 间期DNA复制，一条染色体上有2个DNA分子。 有哪些可能比值？ 若是染色体数与核DNA数之比则如何？ 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 1.先看染色单体：染色单体可能是0，而染色体和DNA不可能是0。 3.根据染色单体变化和各组数量关系判断各时期 染色单体 有 →G2期、前期、中期（甲图） →后期、末期（乙图）、G1期（丙图） 无 G2、前、中 后、末 G1、子细胞 5.根据柱状图判断：下列各图表示细胞周期哪个时期？ 2.再看DNA和染色体：DNA可能是染色体的2倍，而染色体不可能是DNA的2倍。 观察根尖分生区细胞的有丝分裂 探究•实践 （一）实验原理 （二）材料用具 （1）染色剂： _________________________________________________________； （2）解离液： ___________________________________________________________； 质量浓度为0.01或0.02g/mL的甲紫染液（或醋酸洋红染液） 质量分数为15%的盐酸和体积分数95%的酒精（1:1混合） （1）在高等植物体内，有丝分裂常见于根尖、芽尖等________细胞； （2）各个细胞的分裂是_____进行的，因此在同一分生组织中可以看到______________________的细胞； （3）通过在___倍镜下观察各个时期细胞内染色体的 ____________________，判断这些细胞分别处于有丝分裂的那个时期； （4）染色体常用___性染料染色（如________，或者_______________）； 分生区 独立 处于不同分裂时期 高 碱 甲紫染液 醋酸洋红染液 数目、位置和形态 根冠 分生区 伸长区 成熟区 甲紫溶解在质量分数为2%的醋酸溶液中配制而成 1.洋葱根尖的培养 洋葱染色体数目较少且易培养. 实验前3～4d，将洋葱放在装满清水的广口瓶上，底部接触水面； 装置放在温暖处； 待根长约5 cm时取用； （三）方法步骤： 剪取3-5mm长的根尖作为实验材料，根尖乳白色部分为分生区。 2.装片的制作 制片流程：_____→ _____→ _____→ _____ 解离 漂洗 染色 制片 （1）解离 目的：使组织中的细胞相互分离开来； 注意： ①解离时间为3-5min，不宜过长或过短； 过长：根尖过分酥软，无法用镊子夹取，影响漂洗和染色，染色体成分也可能被破坏； 过短：解离不充分，细胞不易分散； ②剪取时间一般在上午10点至下午2点左右，此时根尖分生区有较多的细胞处于分裂期； ③根不宜剪过长，防止剪到成熟区，影响后续细胞的寻找和观察； ④解离过后，细胞死亡，停留在不同的分裂时期，因此解离后无法在一个细胞中看到连续的细胞变化； 想一想： 解离后的标本可以观察到一个细胞的连续分裂过程吗？ （2）漂洗 漂洗约10 min 目的： 注意： 洗去解离液，防止解离过度； 一定要漂洗彻底： ①防止残留的解离液继续破坏细胞； ②盐酸会影响染色效果； （3）染色 甲紫溶液或醋酸洋红液能使染色体着色； 甲紫溶液染色 3～5 min 注意染色液浓度和染色时间，否则其他结构也可能会着色，显微镜下一片紫色，无法观察； 目的： 注意： 滴清水 碎根尖 压片 （4）制片 使细胞分散开来，有利于观察； 用镊子将根尖取出来，放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子把根尖弄碎，盖上盖玻片，用拇指轻轻按压盖玻片 目的： 操作： 注意： 压片用力必须恰当： 过重会将组织压烂， 过轻细胞不能完全分散开 过程 方法 时间 目的 解离 上午10时至下午2时（洋葱分生区有较多的细胞处于分裂期），剪取洋葱根尖2~3mm，放入盛有盐酸和酒精混合液（1:1）的玻璃皿中，室温下解离。 3~5 min 用药液使组织中的细胞相互分离开来。 漂洗 待根尖软化后，用镊子取出，放入盛有清水的玻璃皿中漂洗。 10 min 洗去药液，防止解离过度。 染色 把根尖放入质量浓度为0.01g/mL或0.02g/mL的甲紫溶液（或醋酸洋红液）的玻璃皿中染色。 3~5 min 甲紫溶液或醋酸洋红液能使染色体着色。 制片 用镊子将根尖取出来，放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子把根尖弄碎，盖上盖玻片。然后用拇指轻轻在按压盖玻片。 使细胞分散开来，有利于观察。 3.洋葱根尖细胞有丝分裂的观察 先用低倍显微镜观察，找到分生区细胞：细胞大多呈正方形，排列紧密 再用高倍显微镜仔细观察，先找中期图像，再找前期、后期、末期的细胞；注意观察各时期的染色体形态和分布特点。最后观察分裂间期的细胞。 低倍镜 高倍镜 观察到的不同时期细胞数目的多少，反映出各时期时间的相对长度。 通过大量统计结果进行计算，可以计算细胞周期每个阶段的时间。 每一时期的时间＝ 细胞周期 样本1 样本2 总数 某时期的细胞数/细胞总数 分裂间期 43 48 91 88.3% 分裂期 前期 3 2 5 4.9% 中期 1 0 1 0.97% 后期 2 1 3 2.9% 末期 1 2 3 2.9% 计数细胞总数 103 100% 总细胞周期×每一时期细胞数占总细胞数的比例 动物细胞有丝分裂核DNA数量在分裂后期减半。 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。 在动物细胞有丝分裂前期，可以在显微镜下观察到纺锤体和两个中心体。 有丝分裂中姐妹染色单体出现于前期，消失于后期。 有丝分裂前期，染色体较为分散，方便计数。 用显微镜观察植物根尖分生区细胞有丝分裂时需保持细胞活性以观察细胞中染色体的形态和位置变化。 黑藻小叶仅有单层叶肉细胞，因此也适合制作临时装片观察有丝分裂。 低倍镜下也能观察到分生区细胞的形态和大小。 判断正误 × × × × × × × √ 利用DNA复制抑制剂可以使细胞停留在S期，而其他细胞不受影响。 多次抑制剂处理可以使培养皿中所有细胞同步到同一时期。 G1 S G2 M G1 S G2 M G1 S G2 M G1 S G2 M G1 S G2 M 加入抑制剂 处理G2+M+G1时间，大部分细胞处于G1/S期交界处，但还有少部分处于S期。 拓展应用 · 细胞周期同步化 利用DNA复制抑制剂可以使细胞停留在S期，而其他细胞不受影响。 多次抑制剂处理可以使培养皿中所有细胞同步到同一时期。 G1 S G2 M G1 S G2 M G1 S G2 M G1 S G2 M G1 S G2 M 加入抑制剂 去除抑制剂 处理G2+M+G1时间，使大部分细胞处于G1/S期交界处，但还有少部分处于S期。 拓展应用 · 细胞周期同步化 利用DNA复制抑制剂可以使细胞停留在S期，而其他细胞不受影响。 多次抑制剂处理可以使培养皿中所有细胞同步到同一时期。 G1 S G2 M G1 S G2 M G1 S G2 M G1 S G2 M G1 S G2 M 去除抑制剂 去除抑制剂 S 时间，让所有细胞都能至少进入G2期。 拓展应用 · 细胞周期同步化 利用DNA复制抑制剂可以使细胞停留在S期，而其他细胞不受影响。 多次抑制剂处理可以使培养皿中所有细胞同步到同一时期。 G1 S G2 M G1 S G2 M G1 S G2 M G1 S G2 M G1 S G2 M 去除抑制剂 再次加入抑制剂 再次加入抑制剂，经过G2+M+G1时间，让所有细胞都停留在G1/S交界处。 此时实现所有细胞处于同一时期。 拓展应用 · 细胞周期同步化 利用DNA复制抑制剂可以使细胞停留在S期，而其他细胞不受影响。 多次抑制剂处理可以使培养皿中所有细胞同步到同一时期。 G1 S G2 M G1 S G2 M G1 S G2 M G1 S G2 M G1 S G2 M 再次加入抑制剂 在细胞进入下一次S期前，再次加入抑制剂， 持续至少G2+M+G1时间，让所有细胞都停留在G1/S交界处。 此时实现所有细胞处于同一时期。 拓展应用 · 细胞周期同步化 $