6.1细胞的增殖.ppt

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1、第1节 细胞的增殖,一、细胞不能无限长大,二、细胞通过分裂进行增殖,三、有丝分裂,四、无丝分裂,讨论：请推测象与鼠相应器官和组织的细胞大小差异如何？,问题探讨,不同动(植)物同类器官或组织的细胞大小无明显差异,器官大小主要取决于细胞数量的多少。,多细胞生物体体积的增大 (即生物体的生长),细胞生长增大细胞的体积,细胞分裂增加细胞的数量,事实上,不同动(植)物同类器官或组织的细胞大小无明显差异,器官大小主要取决于细胞数量的多少。,1.细胞为什么都那么微小？什么因素限制了细胞的长大？,2.随着细胞的长大，细胞膜的面积不也在扩大吗？那么，细胞会不会无限长大？,模拟探究【细胞大小与物质运输效率的关系】

2、,模拟探究的模型与原型： 原型：细胞 模型：含有酚酞的琼脂块 原型：营养物质 模型：NaOH溶液,实验原理：NaOH和酚酞相遇，呈紫红色 。,单位时间NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积的比值。,请你设计实验：,运输效率：单位时间单位体积物质运输的量。,切成不同大小的琼脂方块,放入盛有NaOH溶液中浸泡,慢慢地， 酚酞的琼脂随着NaOH溶液的扩散变红,切开琼脂方块,你发现什么了吗？,54,27,2,24,8,3,6,1,6,0.5,0.5,0.5,19/27,7/8,1,结论：琼脂块的相对表面积（即表面积与体积之比）随着琼脂块的增大而_；NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随着琼脂块的增大

3、而_。,减小,减小,球表面积S =4r2 球体积V =(4/3) r3 相对表面积=S/V=3/r,从上述实验，同学们能够得出什么结论呢？,细胞越大，细胞表面积与体积之比越小，物质 运输的效率越低。,结论：细胞表面积与体积之间的关系限制了 细胞的长大,(1)受细胞表面积与体积之比的限制。 细胞要通过它的表面不断地和周围环境或邻近细胞进行物质交换,这样它就必须有足够的表面积,否则它的代谢作用就很难进行。 当细胞的体积由于生长而逐步增大时，细胞表面积和体积的比例就会变得越来越小,导致表面积不够,使细胞内部和外界的物质交换适应不了细胞的需要， 这就会引起细胞的分裂，以恢复其原来的表面积与体积的适宜比

4、例。,资料三： 有些原生动物的细胞中有用于收集和排泄废物 的伸缩泡。请对这些现象作出解释。,提示： 伸缩泡能增大膜表面积与体积的比。,进一步探究： 高等动植物细胞的直径大约为几十微米，但也有例外， 如卵细胞就特别大，鸵鸟卵细胞直径为五厘米，鸡卵 细胞直径为23厘米，人卵细胞直径为200微米。 卵细胞为什么比较大呢？,卵细胞的卵黄中贮存了大量营养物质，卵裂初期所需的营养物质由卵黄提供，不是靠细胞外物质的输入；细胞的表面积与体积之比限制细胞的物质运输，而卵细胞内部储存了大量的营养物质，可以长得比较大。,原因,资料： 在有些个体较大的原生动物（如草履 虫）的细胞中，有两个或多个细胞核。 比如: 双小

5、核草履虫 长80170微米， 有两个细胞核。一个控制营养代谢， 一个控制生殖作用。 多小核草履虫 长180310微米，有312个细胞核。,限制细胞长大的因素还有哪些呢？,细胞核的大小。(细胞的核质比),细胞核是细胞的控制中心,一般来说,细胞核中的DNA是不会随着细胞体积的扩大而增加的。当细胞质的体积增长太大时，细胞核对这样大范围的细胞质的调控作用会相对地减少，以致造成核、质的不平衡，从而引起细胞分裂，以恢复其细胞核与细胞质体积之间的稳定状态。,原因：,进一步探究： 有人估计完成细胞的各项功能至少需要100种酶，每个酶促反应须占有直径约50纳米的空间，每个核糖体直径为1020纳米，据此，你是否认

6、为细胞体积是不是越小越好呢？,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(如核糖体)和物质（如酶）所需要的空间决定的。,例题分析： 某同学在“细胞大小与物质运输的关系”的实验中，用含酚酞的琼脂块代表细胞， 探究细胞的表面积与体积之比与物质运输效率的关系。 方法步骤 （1）用小刀将含酚酞的琼脂块切成三块同样大小边长为3cm的立方体，编号1、2、3。 （2）将以上三块琼脂块样品，浸入0.1%、0.2%、0.3%的NaOH溶液中，处理10分钟。 （3）浸泡期间不要用勺子翻动琼脂块和挖动其表面。 （4）戴上手套，取出琼脂块样品，吸干浮液后，分别将每一样品切成两半， 观察切面，测量每一切面上N

7、aOH扩散深度，记录结果并分析。 请找出上述实验方法步骤中错误之处 。,答案： （1）第一步中应该切成三块边长分别为3、2、1 cm的立方体； （2）第二步中应该将琼脂块浸入浓度相同的0.1%的NaOH溶液中； （3）第三步中应该用勺子不时翻动琼脂块，但不要用勺子将琼脂块 切开或挖动其表面。,制约细胞体积的因素,细胞体积越小，其相对表面积 越大，越有利于物质交换，所以细胞不能太大,一个核内所含遗传信息有一定 限度，对细胞质的控制能力有限， 决定了细胞不能过大,细胞核及各种细胞器具有一定 体积，细胞进行生化反应需一定的场所，决定了细胞不能太小,细胞增殖是生物繁育的基础,单细胞生物以细胞分裂的方式

8、产生新的个体，如酵母。 多细胞生物以细胞分裂的方式产生新的细胞。 多细胞生物是由许多单细胞有机结合在一起而形成的生物体，是由一个单细胞即受精卵分裂发育而来，它的产生肯定需要许多次的细胞增殖，并经过复杂的细胞分化过程。不管细胞增殖次数多少，细胞分化如何复杂，我们都不难看出细胞增殖是生物繁衍的基础。,各种细胞在分裂之前，必须进行一定的物质准备，不然，细胞便不能分裂。 物质准备和细胞分裂是一个相互连续的过程，这一过程即为细胞增殖。,细胞增殖不同于细胞分裂，还包括之前的物质准备。,什么是细胞增殖？,二、细胞通过分裂进行增殖,有丝分裂: 真核生物细胞分裂的主要方式。 无丝分裂：因其过程不出现纺锤丝和染色

9、体而得名。 减数分裂：一种特殊的有丝分裂，与有性生殖细胞形成有关。,真核细胞的分裂有三种,细胞周期：指连续分裂的细胞，从一次分裂完成开始，到下一次分裂完成时为止，这是一个细胞周期。,一个细胞周期即是一个细胞的整个生命过程，即由一个老的细胞变成两个新的细胞。,三、有丝分裂,分裂间期： 从细胞一次分裂结束之后到下一次分裂之前，是分裂间期。 分裂期： 在分裂间期结束之后，即进入分裂期。,一个细胞周期包括两个阶段： 分裂间期和分裂期,有丝分裂细胞周期,在一个细胞周期内，分裂间期和分裂期所占的时间也相差很大，一般细胞间期大约占细胞周期的90%95%，分裂期占细胞周期的5%10%。,细胞种类众多，繁殖速度

10、有快有慢，细胞周期差别很大，有些细胞的细胞周期可以长达十几年甚至几十年，有的则可以短至几天或几小时，甚至几分钟。,不同类型细胞的细胞周期持续时间（小时）,下图表示的是连续分裂的细胞的细胞周期，请回答以下问题：,哪些点可以表示一个细胞周期的起始点？哪些点可以表示一个细胞周期的终止点？ 一个细胞周期可以用哪些点之间的距离表示？,b到d,根据代谢情况，可分为三个阶段： G1期：DNA和蛋白质合成旺盛时期，为DNA合成做准备工作。 S期：DNA完成复制的时期。 G2期：活跃的DNA和蛋白质合成，为纺锤丝形成 做准备工作。,细胞分裂期，最明显的变化是细胞核中染色体的变化。,人们为了研究方便，细胞分裂期可

11、分为前期、中期、后期、末期四个时期。各个时期变化是连续的，并没有严格的时期界限。,染色体与姐妹染色单体,1条染色体含1个DNA分子,1条染色体由2条姐妹染色单体组成，含2个DNA分子,着丝点,纺锤丝,具有姐妹染色单体的染色体,核仁逐渐解体， 核膜逐渐消失。 纺锤体出现， 染色体出现。 染色体散乱地分布在梭形的纺锤体之间。,前期：,两消两现一散乱,中期：,每条染色体的着丝点的两侧，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点排列在细胞中央的一个平面上。 这个平面与纺锤体的中轴相垂直，类似于地球赤道的位置，所以叫做赤道板。 分裂中期的细胞，染色体的形态比较固定，数目比较清晰，

12、便于观察清楚。,染色体,纺锤丝,纺锤体,着丝点,姐妹染色单体,赤道板,（与纺锤体中轴相垂直的平面）,子染色体,丝牵点排赤道板,有丝分裂中期,小练习,在动物细胞有丝分裂中期，若从一极观察可见染色体的排列情况是图中的（ ）,D,后期：,每一个着丝点分裂成两个，原来连接在同一个着丝点上的两条姐妹染色单体也随着分离开来，成为两条子染色体。,姐妹染色单体是由一个着丝点连着的并行的两条染色单体，是在细胞分裂的间期由同一条染色体经复制后形成的，在细胞分裂的间期、前期、中期成对存在，其大小、形态、结构及来源完全相同。 细胞中每对姐妹染色单体之间的化学组成是一致的，DNA分子的结构相同，所包含的遗传信息也一样。

13、在有丝分裂和减数第二次分裂的后期，每对姐妹染色单体都随着着丝点的分裂而彼此分开。,有丝分裂后期,姐妹单体分开家,末期：,染色体逐渐变成细长而盘曲的丝，纺锤体逐渐消失，出现新的核膜和核仁。 这时在赤道板的位置出现一个细胞板，细胞板由细胞的中央向四周扩展，逐渐形成了新的细胞壁。,有丝分裂末期,两消两现子胞建,图形识别,指出下列各图分别属于植物细胞有丝分裂的什么时期？,前期,末期,间期,中期,后期,前期：两消两现一散乱,中期：丝牵点排赤道板,后期：姐妹单体分开家,末期：两消两现子胞建,动植物细胞有丝分裂过程图,植物细胞有丝分裂,动物细胞有丝分裂,动植物细胞有丝分裂的异同,1、间期都有染色体的复制,2

14、、核膜、核仁的变化相同,3、染色体的行为变化完全相同,1、前期：细胞两极发出纺锤丝构成纺锤体,1、前期：两组中心体发出星射线构成纺锤体,2、末期：细胞板形成细胞壁分成两个子细胞,2、末期：细胞膜内陷缢裂成两个子细胞,细胞器的增殖,细胞有丝分裂产生的两个子细胞，不仅从亲代细胞获得了相同的成套的染色体，而且从亲代细胞获得了各种细胞器。 例如，子细胞中线粒体和叶绿体只能通过原有的细胞器分裂增生，而不能在细胞质中新产生。各种细胞的增生都是在细胞分裂间期发生的。,将亲代细胞的染色体经过复制以后，精确地平均分配到两个子细胞中去。由于染色体上有遗传物质，因而在生物的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。,有

15、丝分裂的意义,四、无丝分裂,因为在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体，所以叫无丝分裂。 其过程比较简单，一般是细胞核先延长，从核的中部向内凹陷，缢裂成为两个细胞核；接着，整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞。,蛙的红细胞无丝分裂,此外，鸡胚血细胞、某些原生动物、胎膜细胞、胚乳细胞等也能进行无丝分裂。 无丝分裂速度快、消耗能量少，所以经常出现在活力旺盛、生长迅速的组织中。,注意,染色体、DNA、染色单体量的变化,染色体的计数是以着丝点为标准的，有几个着丝点，就有几个染色体。,注意,细胞有丝分裂过程中染色体的行为变化,染色体 复制,出现 染色体,着丝点 排在赤 道板上,着丝点分裂 染色单体分离

16、移向两极成为染色体,染色体又变成染色质,2n,2n,2n,4n,4n2n,2a4a,4a,4a,4a,4a2a,染色体数目变化:,DNA含量的变化:,染色体行为变化:,决 定,有丝分裂：,染色单体数目:,04n,4n,4n,0,0,n对,n,n,2n,2nn,2,2,2,4,42,同源染色体对数:,染色体组数:,前 中 后 末,4n(a) 2n(a),分裂间期,分裂期,2n,2n,2n,4n,4n2n,2a4a,4a,4a,4a,4a2a,染色体数目变化规律:,一个核内DNA 含量的变化:,有丝分裂,5 6 7 8,1 2 3 4,染色体的数量变化图,间期,前期,中期,后期,末期,4N,2N,

17、0,时期,染色体的数量,DNA的数量变化图,前期,中期,后期,末期,2N,4N,0,DNA的数量,时期,间期,染色单体的数量变化,前期,中期,后期,末期,0,2N,4N,染色单体的数量,间期,时期,观察根尖分生组织细胞的有丝分裂。,实验,实验原理：高倍镜染色体细胞有丝分裂过程 目的要求：制作装片、观察识别比较细胞、绘图 材料用具：洋葱、显微镜、盐酸等,实验 植物细胞有丝分裂的观察,实验原理：高倍镜染色体细胞有丝分裂过程 目的要求：制作装片、观察识别比较细胞、绘图 材料用具：洋葱、显微镜、盐酸等,实验方法,一、临时装片的制作,取材,离根尖2-3 mm，乳白色,解离,试剂：20%HCl,8分钟左右

18、,目的：使根尖组织细胞易于分离,漂洗,试剂：清水,目的：洗去解离液，便于染色,染色,试剂：醋酸洋红或龙胆紫,5分钟左右,目的：使染色体被染上颜色,压片（拇指压片法）,不能研转,镜检（先低倍镜找到分生区，高倍镜观察）,二、固定装片的观察,3、高倍镜下用指针指出中期、后期细胞。,1、取（洋葱根尖有丝分裂）固定装片，置于显微镜通光孔中央。,2、低倍镜下找到生长点区域（细胞呈正方形，排列紧密整齐），移到视野正中央。,实验现象,根据固定装片，观察和记录（练习册P25 1、2）,根据临时装片，观察和记录（练习册P25 3）,实验作业,实验报告,中期,后期,分裂间期,间期 前期 中期 后期 末期,分裂期,一

19、个细胞周期,洋葱根尖生长点细胞的有丝分裂,细胞增殖,分类,有丝分裂,无丝分裂,减数分裂,意义,动植物有丝分裂区别,细胞不能无限增殖,课堂小结,高考链接,细胞有丝分裂与减数分裂都可能产生可遗传的变异，其中仅发生在减数分裂过程的变异是（ ） A. 染色体不分离或不能移向两级，导致染色体数目变异 B. 非同源染色体自由组合，导致基因重组 C. 染色体复制时受诱变因素影响，导致基因突变 D. 非同源染色体某片段移接导致染色体结构变异,B,下列是动物细胞减数分裂各期的示意图，正确表示分裂过程顺序的是（ ）,A. 一一一一一 B. 一一一一一 C. 一一一一一 D. 一一一一一,D,能在细胞分裂间期起作用

20、的措施是（ ） 农作物的诱变育种 用秋水仙素使染色体数目加倍 肿瘸的治疗 花粉离体培养 A. B. C. D. ,A,1.下列有关细胞大小与物质运输效率的关系的叙述中，错误的是（ ） 体积越大，物质运输效率相对越高 体积越小，物质运输效率相对越高 相对表面积越大，物质运输效率相对越高 相对表面积越小，物质运输效率相对越高 A. B. C. D. ,C,课堂练习,2. 下列有关细胞不能无限生长的原因中，不正确的是（ ） A. 细胞体积越大，物质运输效率相对越低 B. 细胞体积越大，其相对表面积越小，物质运输效率相对越低 C. 细胞表面积与体积关系限制了细胞长大 D. 细胞核中的DNA不会随细胞体

21、积增大而增大,D,3. 一个细胞周期的持续时间是（ ） A. 从一次分裂结束之后到下一次分裂之前 B. 从分裂的前期开始到末期为止 C. 从一次分裂完成时开始到下一次分裂完成时为止 D. 从分裂期开始到子细胞形成为止,C,4. 下列关于细胞周期的叙述中，正确的是（ ） A. 成熟的体细胞产生后立即进入下一个细胞周期 B. 机体内所有的体细胞处于细胞周期中 C. 抑制DNA的合成，细胞将停留在分裂期 D. 细胞分裂间期为细胞分裂期提供物质基础,D,5. 下图表示连续分裂细胞的两个细胞周期， 下列叙述不正确的是（ ）,a,b,c,d,A. a和b为一个细胞周期 B. c段结束，DNA含量增加一倍

22、C. 遗传物质平分一般发生在d段 D. b和c为一个细胞周期,D,6.下列关于植物细胞有丝分裂过程的叙述中，不正确的是（ ） A. 在分裂间期，每个染色体复制，DNA含量加倍 B. 在分裂后期，着丝点分裂，染色体数目加倍，DNA含量也加倍 C. 在分裂中期，染色体的形态和数目最清晰 D. 在分裂末期，细胞内复制后的染色体平均分配进入两个子细胞,B,7. 有丝分裂过程中细胞内染色体染色单体DNA=122的时期是（ ） A. 前期和后期 B. 前期和中期 C. 间期和后期 D. 中期和后期,B,8. 在有丝分裂中，染色质与染色体发生形态转变的时期是（ ）,A. 间期和后期 B. 间期和前期 C.

23、前期和后期 D. 前期和末期,9. 某动物细胞有丝分裂后期有32条染色体,其正常体细胞中染色体数目为 （ ）,A. 条 . 16条 . 32条 D. 64条,D,B,10. 用高倍显微镜观察处于有丝分裂中期的植物细胞，清晰可见的结构是（ ） A. 染色体、纺锤体、细胞壁 B. 纺锤体、细胞膜、细胞核 C. 染色体、赤道板、细胞膜 D. 纺锤体、细胞壁、核仁,A,11. 制作洋葱根尖有丝分裂装片时，向载玻片的中央滴一滴清水的作用是（ ） A. 洗去根尖表面的龙胆紫溶液 B. 利于根尖的放置，便于挤压玻片时排走气泡 C. 利于挤压玻片时组织细胞分离 D. 细胞吸水胀大，便于观察,B,12.下图为连

24、续分裂的细胞核中DNA含量变化 曲线图，请据图用图中字母回答： （1）一个完整的细胞周期是从_开始，到_为止。 （2）DNA分子的复制发生在_ 段。,f,l,a-b或g-h,（3）DNA分子数和染色体数相等的时期是图中_段。 （4）核膜、核仁消失，染色体、纺锤体形成发生在_段。 （5）动、植物细胞的有丝分裂的不同表现发生在_（时）期。,d-f或j-l,b-c或h-i,前期和末期,13.右图表示某根尖分生区细胞分裂过程中染色体的运动，其中曲线a表示染色体着丝点与纺锤丝的相应极之间的距离。请回答下面的问题。 （1）细胞分裂开始后，一条染色体上的两个染色单体成为染色体并移向细胞两极的时间为 min。 （2）曲线b代表 。,（3）若在细胞分裂开始后8 min时，测得DNA的数目为32，则分裂到15 min时，细胞内的染色体和DNA数分别是 。,10,两条染色单体间的距离,32和32,