第四章- 第一节 细胞通过分裂增殖（课件PPT）

第一节细胞通过分裂增殖第四章高中生物 必修11. 简述细胞的生长和增殖。2. 分析细胞的有丝分裂并概述其过程。3. 说明癌细胞的主要特征，讨论恶性肿瘤的防治措施。学习目标细胞不能无限长大的原因人体大约有1014 个细胞，但我们都是由一个受精卵发育过来的，那么一个个体是如何由一个细胞发展而来的呢？生物体的长大，主要是靠细胞数量的增多还是靠细胞体积的增大？ 模拟探究细胞的大小与扩散作用的关系为什么细胞如此之小？为什么细胞长到一定大小后就停止生长？是什么使细胞停止生长？模拟探究细胞的大小与扩散作用的关系扩散作用可以给细胞提供必需的物质，并且有助于运出废物，但是物质的长距离扩散需要很长时间细胞需要相对较大的表面积，以保证营养物质和废物向细胞内外扩散。模拟探究细胞的大小与扩散作用的关系目的要求：通过建构物理模型，推断细胞大小与物质扩散的关系，领悟细胞不能无限长大的原因探究问题：细胞体积越小，物质进出细胞就越容易吗？材料用具：含酚酞的琼脂块，塑料餐刀，塑料勺，培养皿，吸水纸，直尺，250mL的烧杯，0.1%的NaOH溶液等。实验原理：酚酞遇NaOH呈现一定的颜色（紫红色）。细胞的大小可以用琼脂块的大小来模拟。在相同时间内，NaOH扩散的体积和琼脂块总体积的比值可以反映出NaOH扩散的效率，由此模拟细胞大小与物质扩散效率的关系。模拟探究细胞的大小与扩散作用的关系方法步骤：1. 用塑料餐刀将琼脂块切成三块边长分别为3cm、2cm和1cm的正方体2. 将3块琼脂块放在烧杯内，加入NaOH溶液，将琼脂块淹没，慢慢转动琼脂块，使其均匀接触NaOH溶液。3. 取出琼脂块，放在垫着吸水纸的培养皿中将溶液吸干。用塑料刀把每一块琼脂块切成两半。观察切面，测量每一块上NaOH扩散的深度。4.记录测量结果。实验结果实验结论：琼脂块的相对表面积随着琼脂边长的增大而减小，NaOH扩散的体积随琼脂块体积的增大而减小。细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质扩散效率越低。细胞不能无限长大的原因1、细胞表面积与体积关系的限制：细胞体积越大，其相对表面积越小，物质运输的效率就越低。细胞体积小有利于细胞能完成各项生命活动。2、受细胞核所能控制的范围制约：细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心，细胞核能控制细胞范围有一定的限度。多细胞生物的生长主要依靠的是细胞数目的增多单细胞生物的生长主要依靠的是细胞体积的增大生物生长的实质不同动植物同类器官或组织的细胞大小一般无明显差异，器官的大小主要取决于细胞数量的多少。细胞增殖对不同生物的意义（1）单细胞生物：通过细胞增殖而繁衍后代（2）多细胞生物：是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础细胞分裂是细胞增殖的具体方式 有丝分裂 (体细胞增殖的主要方式）真核细胞： 减数分裂(产生生殖细胞的特殊的有丝分裂） 无丝分裂（无纺锤丝，无染色体）原核细胞： 二分裂 细胞的有丝分裂经历细胞周期细胞周期概念：连续分裂的细胞，从上一次分裂完成时开始，到下一次分裂结束所经历的整个过程。组成：细胞周期包括分裂期（M期）和分裂间期。分裂间期包括DNA合成期（S期），以及S期前后的G1期和G2期。细胞的有丝分裂经历细胞周期一个细胞周期：BACA→A细胞的有丝分裂经历细胞周期哪些数字之间代表一个细胞周期？细胞周期另一种表示方法：线段法3→51→3 不同细胞的周期，时间长短不同。分裂间期的时间总是长于分裂期。分裂间期的变化 细胞分裂间期是有丝分裂的物质准备阶段，是新的细胞周期的开始。G1期：主要是合成DNA复制所需的蛋白质，以及核糖体的增生S期: DNA复制G2期：合成M期所必需的一些蛋白质此时细胞较快生长，体积增大染色质呈细丝状，光学显微镜下该结构不可见 间期复制的结果：每条染色质都形成两个完全一样的姐妹染色单体 若某生物体的1个体细胞内染色体6条，DNA=? 经过有丝分裂间期后,染色体=？ DNA=?1条染色质（含1个DNA分子）1条染色质（含2个DNA分子）臂注意:染色质(体)的计数以着丝粒为标准染色质(体)数目 = 着丝粒数目。6612着丝粒染色体在有丝分裂过程中呈现规律性变化细胞分裂期（以植物细胞为例）细胞周期中，细胞的分裂包括两个过程： 细胞核的分裂：主要是染色体变化 细胞质的分裂——胞质分裂①实验材料的选择 （1）对象：植物分裂旺盛的部位（根尖、茎尖的分生区）；细胞周期短，分裂期占细胞周期比例高的材料——这样保证制作的装片可观察到较多的细胞处于分裂期。 （2）本实验中，一般选择生长旺盛、带有分生区的洋葱根尖，且在上午10时至下午2时细胞分裂旺盛的时期进行实验。 （3）剪取根尖2-3mm——保证所取部位主要在分生区，剪取太长，分生区细胞所占比例太小而不容易在视野中找到。②实验程序及目的取材漂洗解离染色制片（10%盐酸）使组织细胞分离开（破坏细胞壁的果胶层）清水洗去盐酸，防止盐酸与碱性染液发生作用，影响染色0.01g/ml龙胆紫溶液，使染色质（体）着色制片时用镊子捣碎和压片（使组织细胞相互分散开） 先在低倍镜下观察，缓慢移动装片，发现理想视野后换用高倍镜。2—3mm，根尖分生区所在部位观察(镜检)分裂间期分裂期讨论：1.通过按压盖玻片为什么能将根尖细胞分散开？根尖经盐酸解离，由于细胞间化学结构被破坏，使细胞之间的联系被打断，故只需要轻压玻片，根尖细胞就能分离开来。2.显微镜视野中，根尖分生区中处于分裂期的细胞数目少于不分裂的细胞。这一现象说明什么？说明细胞周期中细胞处于分裂期的时间少于分裂间期。3.如果时间足够长，就能在临时装片中看到一个细胞连续分裂的全过程。这句话对吗？根尖分生区的细胞经解离后已全部死亡。细胞周期的分裂期——前期1、染色质丝经螺旋缠绕，变粗变短，形成特定结构、特定数目的染色体。染色体散乱分布。2、细胞两极由微管蛋白发出丝状纤维（纺锤丝），前期较晚时，形成纺锤体。3、核仁消失，核膜开始解体，形成分散的小泡两消两现一松散特点:1.染色体出现，分布散乱。2.两极发出纺锤丝，前期中较晚的时候出现由丝状纤维组成的纺锤丝组成的纺锤体。3.核仁消失、核膜开始解体纺锤体纺锤丝两消两现一松散核仁染色体在有丝分裂过程中呈现规律性变化——前期细胞周期的分裂期——中期1、染色体继续凝聚变短，更为清晰地排列在纺锤体中央，染色体的着丝粒排列在细胞中央的平面（赤道面）上2、染色体的数目可以通过着丝粒的数目来确认3、中期的染色体缩短到了最小的程度，形态固定，数目清晰，便于观察与计数。形定数晰赤道齐特点:着丝粒排列在赤道面上,染色体缩短到最小程度，形态较稳定,数目较清晰，最便于观察和研究。形定数晰赤道齐染色体在有丝分裂过程中呈现规律性变化——中期细胞周期的分裂期——后期染色体着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为两条独立的染色体。染色体数目加倍，DNA数目 ，同源染色体数 ，染色体组数 。分离的染色体被纺锤丝以相同的速率拉向两极。原来的一套染色体变成完全相同的两套染色体。不变加倍加倍粒裂数加均两极特点:着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成两条独立的染色体，以相同速率分别被纺锤丝拉向两极。染色体数目加倍,两极间的距离也加大。粒裂、数加、均两极染色体在有丝分裂过程中呈现规律性变化——后期细胞周期的分裂期——末期染色体伸展，重新变成染色质状态核膜核仁重新形成纺锤体消失核内染色体数目与分裂前相同（植物细胞）在赤道面位置出现细胞板，向四周扩展成分隔两个子细胞的细胞壁两现两消反前期特点:染色体变为染色质,纺锤体消失;新的核膜、核仁出现。两现两消反前期染色体在有丝分裂过程中呈现规律性变化——末期胞质分裂一般在末期开始。动物细胞和植物细胞的有丝分裂过程基本相同分裂间期，一对中心体分开并移向细胞两极，由中心体发出的纺锤丝形成纺锤体。动物细胞的胞质分裂与植物细胞的不同，不形成细胞板，而是细胞在两极之间的"赤道面"上向内凹陷，形成环沟。环沟渐渐加深，最后缢裂为两个子细胞（图4-6）。植物与动物细胞的有丝分裂分裂期的比较由两极发出的纺锤丝直接产生由中心体周围产生的纺锤丝形成细胞中部出现细胞板形成新细胞壁将细胞隔开细胞中部的细胞膜向内凹陷成环沟使细胞缢裂无中心体的倍增有中心体的倍增区别概念：赤道面：只表示一个空间位置，不是具体的结构，是不存在的。细胞板：由于高尔基体密集形成的一种结构，在显微镜下可见，是植物细胞所特有的、区别于动物细胞的标志。细胞有丝分裂的重要意义将亲代细胞的染色体经过复制后，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，染色体的复制实质上是DNA的复制，因而在生物的亲代细胞和子代细胞之间保证了遗传性状的稳定性。细胞质中的DNA是均等分配的吗？细胞质内细胞器在子细胞中的分配不是平均的Q：有丝分裂过程中的一些变化染色单体形成于_________________ _, 消于_____________ ,纺锤丝产生于_____________,消失于_____________; 核仁、核膜形成于_____________,消失于____________.着丝粒分裂发生在_________________.有丝分裂的结果：分裂间期 (S期)后期前期末期前期末期后期产生与亲代完全相同的子细胞Q:与细胞有丝分裂有关的细胞器有哪些？当计算数目时，染色质等同于染色体，当强调形态时，染色质和染色体是不同的 姐妹染色单体着丝粒 姐妹染色单体着丝粒间期：染色质形态分裂期：染色体形态Q:结合有丝分裂各时期染色体的特点，以体细胞中DNA数目为2c、染色体数目为2n为例，完成下表：4c2n04c2n4n4c2n4n4c2n04c→2c2n→4n0 间期 04N2N染色体变化规律 前期 中期 后期 末期 间期 04N2NDNA变化规律（核内的DNA数量变化） 前期 中期 后期 末期 间期 04N2N染色单体变化规律 前期 中期 后期 末期 ③有丝分裂细胞中染色体与DNA的数目变化曲线细胞中染色体含量变化分裂间期前期中期后期末期时期染色体数目变化规律4N2N2N→4N→2N4N2N细胞中DNA含量变化分裂间期前期中期后期末期时期DNA数目变化规律2N→4N→2N胞质分裂胞质分裂 曲线图着丝粒分裂核膜形成胞质分裂4N2N中期末期前期后期G2SG1时间分 裂 间 期分 裂 期甲（核内减半点）（胞内减半点）乙染色体数有丝分裂细胞周期中染色体数目变化（核中与细胞中）有丝分裂细胞周期中DNA数目变化（核中与细胞中）4n2n甲乙（核内减半点）（胞内减半点）时间中期末期前期后期G2SG1分 裂 间 期分 裂 期DNA复制核膜形成胞质分裂①有丝分裂中每条染色体的DNA含量变化 每条染色体上DNA含量 2 1着丝粒分裂前 中 后 末②有丝分裂染色体与DNA的比值含量变化曲线G2期、前期、中期 后期末期、G1期 柱状图①染色体∶染色单体∶核DNA＝1∶0∶1的时期∶②染色体∶染色单体∶核DNA＝1∶2∶2的时期∶③染色体∶染色单体∶核DNA由1∶0∶1→1∶2∶2的时期∶ 有丝分裂过程中的三个数量关系G1期、后期、末期G2期、前期、中期间期前期后期中期图像判断末期前期Henrietta Lacks，一位出生于美国弗吉尼亚州种植烟草农户家的黑人女性，曾经生育了5个孩子。1951年1月，30岁的Lacks发现自己的腹部出现了一个硬块，随即前往约翰·霍布金斯大学医院接受治疗。诊断结果显示，Lacks患上了子宫颈癌。在其不知情的情况下，其主治医生采集了Lacks身上的癌组织标本。同年10月，Lacks去世了，但是从Lacks身上采集的细胞却没有死亡，出现了生长迹象，每隔24小时细胞数量就增加一倍，并被称为“不死”细胞。癌细胞可以无限制地分裂癌细胞可以无限制地分裂正常发育的细胞在通过有丝分裂后，即有秩序地发生分化，形成具有特定功能的细胞癌细胞：细胞进行分化的过程中，在某些致癌因素的作用下，有的细胞变得不受控制而无限增殖的细胞。癌细胞的特点1. 增长速度快，能无限增殖。2. 能在体内转移，因为缺少细胞表面的粘连蛋白，减少了细胞间的粘附性，所以容易在组织间转移。 许多癌细胞具有变形运动的能力，更易转移。3. 核形态不一，并可出现巨核、双核或多核现象。4. 代谢旺盛，合成代谢超过分解代谢。5. 线粒体功能障碍，有氧无氧都主要依靠糖酵解获取能量。6. 无接触抑制现象。细胞癌变的概念①癌变：正常细胞发生突变成为癌细胞的过程。癌细胞癌变原因：内因：外因：抑癌基因原癌基因与细胞增殖相关基因，维持正常细胞周期必需基因。抑制细胞增殖，促进细胞分化和抑制细胞迁移。生物因素化学因素物理因素许多种有机或无机化合物，如烟雾中的烟碱（尼古丁）、亚硝酸盐、黄曲霉素等各种射线，如X射线、紫外线、放射性金属的辐射等致癌病毒，如肉瘤病毒、HIV、HBV影响激活丧失谢 谢！