1、生物组生物组 编辑编辑1第六章第六章 细胞的生命历程细胞的生命历程第一节第一节 细胞增殖细胞增殖一、细胞增殖与细胞周期1细胞增殖(1)概念：细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程。(2)过程：包括物质准备和细胞分裂两个连续的过程。(3)意义：是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。2细胞周期(1)条件：连续分裂的细胞。(2)时间：从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。(3)两个阶段：包括分裂间期和分裂期，分裂间期占整个细胞周期的 90%95%。注：1.周期的表示方法：(1)提示：一个细胞周期图甲：ab、cd图乙：abcde(2)提示：(bc)不是一个细胞周期，因为细胞周期分为两个时段，先是分
2、裂间期，后是分裂期，且分裂间期持续的时间大于分裂期持续的时间。(ad)不是一个细胞周期，因为一个细胞周期在时间上是连续的。2只有连续分裂的细胞才有细胞周期。试判断下列细胞有无细胞周期，并说明理由。根尖分生区细胞根尖成熟区细胞神经细胞精子或卵细胞癌细胞人的成熟红细胞形成层细胞叶肉细胞洋葱表皮细胞受精卵提示：有细胞周期，无细胞周期。连续分裂的细胞有细胞周期，高度分化的体细胞和生殖细胞不能分裂，因此无细胞周期。具有细胞周期的条件：只有连续分裂的细胞才有细胞周期。(1)具有细胞周期的细胞：根尖分生区细胞、茎的形成层细胞、发育中的受精卵、生发层细胞、各种干细胞等。(2)不具有细胞周期的细胞：高度分化的细
3、胞，如神经细胞、表皮细胞等；进行减数分裂的细胞。易错提醒易错提醒对有丝分裂细胞周期理解的三点提醒对有丝分裂细胞周期理解的三点提醒(1)不同种类生物的细胞周期有很大差别。不同种类生物的细胞周期有很大差别。(2)细胞周期中细胞周期中，分裂间期所占的时间长分裂间期所占的时间长，分裂期所占的时间短分裂期所占的时间短，因此观察细胞所处时期时因此观察细胞所处时期时，大部分都处于分裂大部分都处于分裂间期。间期。生物组生物组 编辑编辑2(3)分裂产生的子细胞的三种去向：继续分裂、暂不分裂、不再分裂分裂产生的子细胞的三种去向：继续分裂、暂不分裂、不再分裂(细胞分化细胞分化)。二、植物细胞的有丝分裂时期图像特征分
4、裂间期完成 DNA 分子的复制和有关蛋白质的合成细胞有适度的生长前期染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体核仁逐渐解体，核膜逐渐消失从细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体中期每条染色体的着丝粒两侧，都有纺锤丝附着在上面纺锤丝牵引着染色体运动，使每条染色体的着丝粒排列在赤道板上后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，成为两条染色体子染色体在纺锤丝的牵引下移向细胞的两极末期染色体变成染色质丝，纺锤丝消失核膜、核仁出现，形成两个新的细胞核在赤道板的位置出现细胞板，逐渐扩展形成细胞壁注：注：(1)在有丝分裂过程中在有丝分裂过程中，染色体染色体、纺锤体的出现和消失分别在纺锤体的出现和消失分别在前期出现前期出现、末期
5、消失末期消失；核膜核膜、核仁的解体和重建分核仁的解体和重建分别在别在前期解体、末期重建前期解体、末期重建。(2)染色单体形成于染色单体形成于间期间期(染色体复制染色体复制)，消失于，消失于后期后期(着丝粒分裂着丝粒分裂)。G2期、前期、中期期、前期、中期时期存在染色单体时期存在染色单体。(3)细胞板与赤道板的区别是细胞板与赤道板的区别是赤道板不是真实存在的具体结构赤道板不是真实存在的具体结构，它指的是细胞中央假想的一个平面它指的是细胞中央假想的一个平面，因此在显微因此在显微镜下无法观察到。细胞板是植物细胞在末期由高尔基体形成的结构，最终形成细胞壁，在显微镜下可观察到。镜下无法观察到。细胞板是植
6、物细胞在末期由高尔基体形成的结构，最终形成细胞壁，在显微镜下可观察到。（4）甲组细胞包含不分裂的细胞和分裂间期的甲组细胞包含不分裂的细胞和分裂间期的 G1期细胞；期细胞；乙组细胞的乙组细胞的 DNA 含量在含量在 2n4n 之间，说明细胞正进行之间，说明细胞正进行 DNA 复制；复制；丙组细胞的丙组细胞的 DNA 含量为含量为 4n，说明细胞处于，说明细胞处于 G2期或分裂期。期或分裂期。三三染色体染色体1.存在：真核生物的细胞核中2.组成：主要成分为 DNA 和蛋白质3.染色体、染色单体、核 DNA 分子三者之间的关系生物组生物组 编辑编辑3图示说明染色单体是染色体经过复制后仍连接在同一个着
7、丝粒的两条姐妹染色单体；当着丝粒分裂后，两条姐妹染色单体就分开成为独立的染色体。染色体数目是根据着丝粒数目来计数的，有几个着丝粒就有几条染色体。无染色单体时，染色体数核 DNA 数11；有染色单体存在时，染色体数染色单体数核 DNA 数122四：分裂间期四：分裂间期从细胞在一次分裂结束后到下一次分裂之前，为分裂期进行活跃的物质准备，细胞有适度的生长1期：有关蛋白质合成，期：复制2期：合成终止，和蛋白质合成量逐渐减少五、分裂期五、分裂期有丝分裂：（主要方式）产生体细胞真核细胞无丝分裂：蛙的红细胞减数分裂：产生生殖细胞原核细胞：二分裂2：有丝分裂是一个连续的过程，不包括分裂间期。生物组生物组 编辑
8、编辑43：动植物细胞有丝分裂的区别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)中心粒倍增前期细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体中心粒发出星射线，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中部向内凹陷，缢裂细胞质4.有丝分裂的特征和意义(1)特征：将亲代细胞的染色体经过复制(关键是 DNA 的复制)之后，精确地平均分配到两个子细胞中。(2)意义：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。生物组生物组 编辑编辑5六：癌细胞六：癌细胞形成原因：受致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化。特点：不受机体控制的，连续进行分裂的恶性增殖
9、细胞。七无丝分裂（如，蛙的红细胞的分裂）七无丝分裂（如，蛙的红细胞的分裂）过程：先核溢裂、后质缢裂特点：无纺锤丝，染色体的出现，注意有染色体的复制举例：蛙的红细胞八：细胞不能无限长大的原因八：细胞不能无限长大的原因细胞体积越大，其相对表面积越小，物质运输效率就越低、细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心，细胞核所控制的细胞质范围有一定的限度细胞不是越小越好，因为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九：染色体，核九：染色体，核 DNADNA，染色单体数量变化（体细胞，染色单体数量变化（体细胞 DNADNA 数目数目=2N=2N）
10、十、观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂生物组生物组 编辑编辑61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。分生区细胞呈正方形，排列紧密、有丝分裂旺盛。(2)在高倍显微镜下观察各个时期细胞内染色体的存在状态，就可以判断这些细胞处于有丝分裂的哪个时期。(3)细胞核内的染色体容易被碱性染料(如甲紫溶液，旧称龙胆紫溶液或醋酸洋红)着色。2实验步骤实验步骤注意解离过程中细胞已死亡，显微镜下观察的是死细胞、不能看到动态变化处于分裂间期的细胞数最多，原因是间期历时最长各个细胞的分裂是独立进行的，因此在同一分主组织中可以看到处于不同分裂时期的细胞（在高倍镜下观察）方法规律方法规律细胞分裂时期与
11、所观察细胞数目的关系及计算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。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。(2)某时期持续时间某时期持续时间(t)处于该时期细胞数处于该时期细胞数观察细胞总数观察细胞总数细胞周期细胞周期(T)。第二节第二节 细胞的分化细胞的分化一、细胞分化1概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。2特点(1)细胞分化是一种持久性的变化。生物组生物组 编辑编辑7(2)一般来说，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。(3)细胞分化是生
12、物界普遍存在的生命现象。（4）分化后的细胞核内遗传物质不发生改变。3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，有利于提高各种生理功能的效率。4原因：细胞分化是细胞中的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执行情况不同。师说重难师说重难1细胞分化的机制(1)不同细胞中基因“执行情况”不同，即基因“选择性表达”，如胰岛 B 细胞中胰岛素基因表达，抗体基因关闭，而浆细胞则与之相反。(2)由于基因的选择性表达，导致含遗传信息相同的细胞中 mRNA 和蛋白质“各不相同”，从而导致出现细胞形态、结构或生理功能的“与众不同”(即分化)。2对细胞分化
13、过程的理解(1)从细胞水平分析：细胞的形态、结构和功能发生改变。(2)从亚显微结构水平分析：细胞器的数目及细胞质基质成分和功能发生改变。(3)从分子水平分析蛋白质角度：蛋白质种类、数量、功能发生改变。基因角度：基因选择性表达，即遗传信息的执行情况不同，这是细胞分化的根本原因。归纳拓展归纳拓展分化细胞表达的基因分化细胞表达的基因管家基因管家基因： 所有细胞均表达的一类基因所有细胞均表达的一类基因， 其表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的其表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的， 如呼吸酶基因如呼吸酶基因、 ATP水解酶基因。水解酶基因。奢侈基因奢侈基因： 不同类型细胞特异性表达的一类基因不同类
14、型细胞特异性表达的一类基因， 其产物赋予不同细胞特异性的生理功能其产物赋予不同细胞特异性的生理功能， 如血红蛋白基因如血红蛋白基因、胰岛素基因。胰岛素基因。二、细胞的全能性1概念：细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。2实例生物组生物组 编辑编辑8(1)植物组织培养过程：结论：高度分化的植物细胞仍具有全能性。(2)动物细胞核移植过程：结论：已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。(3)植物细胞具有全能性的根本原因是已分化的细胞都有一整套和受精卵相同的遗传物质， 具有发育成一个完整个体所需要的全部遗传信息。师说重难师说重难细胞分化与细胞的全能性比较项目细胞分化细
15、胞的全能性原理细胞内基因选择性表达已分化的细胞含有本物种全套遗传物质特点持久性普遍性不可逆性稳定性高度分化的植物体细胞具有全能性动物已分化的体细胞全能性受限制，但细胞核仍具有全能性全能性的体现要进行诱导和离体培养结果形成形态、结构、功能不同的细胞群形成新的个体大小比较细胞分化程度有高低之分，如体细胞生殖细胞受精卵细胞全能性表达的难易程度不同，如受精卵生殖细胞体细胞关系二者的遗传物质都未发生改变已分化的植物细胞仍然保持全能性一般情况下，分化程度越高，全能性相对越低3.干细胞干细胞(1)干细胞是动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。(2)人骨髓中的许多造血干细胞能通过增殖和分化不断产生
16、细胞、白细胞和血小板。(3)脐带血干细胞可以培养并分化成人体的各种血细胞，可用于治疗血液系统疾病。生物组生物组 编辑编辑9第三节第三节 细胞的衰老和凋亡细胞的衰老和凋亡一、细胞衰老的特征1细胞衰老的含义细胞衰老是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程，最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。1衰老细胞的主要特征(1)细胞内的水分减少，细胞萎缩，体积变小。(2)细胞内多种酶的活性降低，呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢。(3)细胞内的色素逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递。(4)细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低。(5)细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深。3.衰老的表现及形成
17、原因衰老的表现及形成原因个体衰老表现对应的细胞衰老原因皮肤干燥、发皱细胞内水分减少，细胞体积变小头发变白细胞内的(酪氨酸)酶活性降低老年斑细胞内色素的积累无力细胞内呼吸速率减慢吸收能力下降细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低二、细胞衰老的原因科学家对于细胞衰老的机制提出了很多假说，目前为大家普遍接受的是自由基学说和端粒学说。1自由基学说(1)自由基的概念：通常把异常活泼的带电分子或基团称为自由基。(2)自由基的特点：含有未配对电子，表现出高度的反应活泼性。(3)自由基的危害攻击生物膜的组成成分磷脂分子，引发雪崩式的反应，对生物膜损伤比较大。攻击 DNA，可能引起基因突变。攻击蛋白质，使蛋白质活
18、性下降，导致细胞衰老。2端粒学说(1)端粒的概念：每条染色体的两端都有一段特殊序列的 DNA蛋白质复合体，称为端粒。(2)端粒 DNA 序列在每次细胞分裂后会缩短一截。在端粒 DNA 序列被“截”短后，端粒内侧正常基因的 DNA生物组生物组 编辑编辑10序列就会受到损伤，结果使细胞活动渐趋异常。三、细胞衰老与个体衰老的关系1单细胞生物：细胞的衰老就是个体的衰老。2多细胞生物：细胞的衰老与个体的衰老是不同步的。然而个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。四、细胞的死亡细胞死亡包括凋亡和坏死等方式，其中凋亡是细胞死亡的一种主要方式。1细胞凋亡(1)概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程
19、。由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以它是一种程序性死亡。(2)意义：对于多细胞生物体完成正常的生长发育，维持内部环境的稳定，以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用。过程 A 体现了生物膜的信息传递功能，说明细胞凋亡有特异性，在特定时期凋亡特定细胞。从过程 B 中可以看出，细胞凋亡是相关基因选择性表达的结果，该过程中形成具膜的凋亡小体，体现了膜的流动性。过程 C 中凋亡小体被吞噬消化，此过程需要溶酶体(细胞器)的参与。2细胞坏死：在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。五、细胞自噬1概念：通俗地说，就是细胞吃掉自身的结构和物质。在一定条件下，细胞会将受损或功能退化的细胞结构等，通过溶酶体降解后再利用，这就是细胞自噬。2类型(1)处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量。(2)在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时，通过细胞自噬，可以清除受损或衰老的细胞器，以及感染的微生物和毒素，从而维持细胞内部环境的稳定。3意义：人类许多疾病的发生，可能与细胞自噬发生障碍有关，因此，细胞自噬机制的研究对许多疾病的防治有重要意义。
