高中生物必修一第六章细胞的生命历程

高中生物

第六章细胞的生命历程

《AdeL生物》整理

知识清单

细胞增殖

细胞增殖是生物体的重要生命特征，细胞以分裂的方式进行增殖。单细胞生物，以细胞分裂的方式产生新的个体。多细胞生物，以细胞分裂的方式产生新的细胞，用来补充体内衰老或死亡的细胞；同时，多细胞生物可以由一个受精卵，经过细胞的分裂和分化，最终发育成一个新的多细胞个体。必须强调指出，通过细胞分裂，可以将复制的遗传物质，平均地分配到两个子细胞中去。

细胞增殖的意义：是生物体生长、发育、生殖和遗传的基础

细胞分裂方式:

1.真核生物细胞的分裂方式：

有丝分裂：真核生物体细胞进行细胞分裂的主要方式

无丝分裂：

特点：在分裂过程中，没有染色体和纺锤体等结构的出现（但有DNA的复制）

举例：草履虫、蛙的红细胞等。

减数分裂：精原细胞，卵原细胞

2.原核生物的分裂方式

以简单二分裂方式繁殖

有丝分裂：

有丝分裂（Mitosis）有丝分裂，又称为间接分裂，由W.Fleming()年首次发现于动物及E.Strasburger（）年发现于植物。特点是有纺锤体染色体出现，子染色体被平均分配到子细胞，这种分裂方式普遍见于高等动植物(动物和低等植物)。是真核细胞分裂产生体细胞的过程。分为分裂间期和分裂期。

1、细胞周期：

细胞进行有丝分裂具有周期性。即连续分裂的细胞，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。一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期。

注：①连续分裂的细胞才具有细胞周期；②间期在前，分裂期在后；③间期长，分裂期短；④不同生物或同一生物不同种类的细胞，细胞周期长短不一。

有丝分裂的过程：

1.动物细胞的有丝分裂

（1）分裂间期：分裂间期分G1、S和G2期，分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备，完成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（这两个阶段所占的时间相差较大，一般分裂间期大约占细胞周期的90%-95%；分裂期大约占细胞周期的5%-10%。细胞种类不同，一个细胞周期的时间也不相同。）

（2）分裂期

前期：染色质螺旋缠绕在一起，逐渐缩短变粗，高度螺旋化成染色体。每条染色体包括两条并列的姐妹染色单体，这两条染色单体有一个共同的着丝点连接着。并从细胞的两极发出纺锤丝。(高等植物的纺锤体直接从细胞两极发出，高等动物及某些低等植物的纺锤体是由中心体发出纺锤丝而行成的)梭形的纺锤体出现，染色体散乱分布在纺锤体的中央,细胞核分解，核仁消失，核膜逐渐解体．

中期：每条染色体的着丝粒都排列在赤道板上；（观察染色体的最佳时期）

后期：细胞分裂的后期，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。纺锤丝牵引着子染色体分别向细胞的两级移动。这时细胞核内的全部染色体就平均的分配到了细胞的两级，使细胞的两级各有一套染色体。

末期：染色体到达两极后解螺旋形成染色质丝，细胞一个分裂成两个，纺锤体消失，核膜、核仁重建。

2.植物细胞的有丝分裂

动植物有丝分裂比较

编辑

不同点：

动物细胞

植物细胞

不

同

点

前期：

纺锤体的形成方式不同

由两组中心粒发出的星射线构成纺锤体

由细胞两极发出的纺锤丝构成纺锤体

末期：

子细胞的形成方式不同

由细胞膜向内凹陷把亲代细胞缢裂成两个子细胞

由细胞板形成的细胞壁把亲代细胞分成两个子细胞

动物细胞有丝分裂的过程，与植物细胞的基本相同，不同的特点是：

1.动物细胞有中心体，在细胞分裂的间期，中心体的两个中心粒各自经过中心粒复制新的中心粒，因而细胞中有两组中心粒。在细胞分裂的过程中，两组中心粒分别移向细胞的两极。在这两组中心粒的周围，发出无数条星射线,两组中心粒之间的星射线形成了纺锤体。

2.动物细胞在有丝分裂间期中心体复制，植物细胞中心体则没有复制。（高等植物没有中心体）

3.植物细胞分裂末期，在赤道板部位出现细胞板，并由中央向周围扩展形成细胞壁。动物细胞分裂末期，赤道板处细胞膜向内凹陷，缢裂成两个细胞。

有丝分裂的重要意义，是将亲代细胞的染色体经过复制（实质为DNA的复制）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DNA，因而在生物的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。可见，细胞的有丝分裂对于生物的遗传有重要意义。

相同点：

动物细胞有丝分裂的过程与植物细胞的分裂过程存在一个十分重要的相同点：

无论是动物细胞分裂过程还是植物细胞分裂过程都会有染色体的出现和纺锤体的形成。（植物：无星射线纺锤体；动物：星射线纺锤体）。染色体复制后平均分配。

与有丝分裂有关的细胞器

中心体——与纺锤体的形成有关；

线粒体——与提供能量有关；

高尔基体——与植物新形成的细胞壁有关；

核糖体——与全过程需要的蛋白质合成有关，主要与间期进行的DNA复制需要的蛋白质有关；

有丝分裂过程中染色体和DNA数目的变化：

有丝分裂的意义：在有丝分裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂一次，分裂结果是染色体平均分配到两个子细胞中去。子细胞具有和亲代细胞相同数目、相同形态的染色体。这保证了亲代与子代细胞间的遗传性状的稳定性。

细胞的分化

1、概念：由同一种类型的细胞经细胞分裂后，逐渐在形态结构和生理功能上形成稳定性的差异，产生不同的细胞类群的过程称为细胞分化。

2、细胞分化的根本原因：是基因选择性表达的结果（注：细胞分化过程中基因没有改变）

特点

1.持久性：细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度

2.稳定性：一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直至死亡

3.普遍性：是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础

4.不可逆性：细胞只能从全能干细胞最终走向高度分化的体细胞，不能反向进行。（即全能性逐渐减小）

细胞分化时间：发生于整个生命过程，胚胎时间达到最大程度

细胞分化的结果：形成不同的细胞和组织

3、细胞分化和细胞分裂的区别：

细胞分裂的结果是：细胞数目的增加；

细胞分化的结果是：细胞种类的增加

细胞的全能性

1、植物细胞全能性的概念

指植物体中单个已经分化的细胞在适宜的条件下，仍然能够发育成完整新植株的潜能。

细胞全能性实例：胡萝卜根细胞离体，在适宜条件下培养后长成一棵胡萝卜。

2、植物细胞全能性的原因：植物细胞中具有发育成完整个体的全部遗传物质。

注：（已分化的动物体细胞的细胞核也具有全能性）

特点

①高度分化的植物体细胞具有全能性，植物细胞在离体的情况下，在一定营养的物质，激素和其他适宜的外界条件下，才能表现其全能性。

②高度分化的动物体细胞也具有全能性。动物细胞（如成纤维细胞）在离体的情况下，在一定营养物质、因子（包括特定转录因子或小分子化合物）的诱导下，可被重编程为诱导多能干细胞（iPSC），并发育成新的个体。日本科学家山中申弥因此获得了年诺贝尔生理学和医学奖。

细胞表达全能性大小排列是：受精卵、生殖细胞、体细胞。

一个生活的植物细胞，只要有完整的膜系统和细胞核，它就会有一整套发育成一个完整植株的遗传基础，在一个适当的条件下可以通过分裂、分化再生成一个完整植株，这就是所谓的植物细胞全能性（totipotency）。这是植物组织培养的理论基础。

分化与细胞全能性的关系

细胞衰老

细胞衰老（cellaging）是指细胞在执行生命活动过程中，随着时间的推移，细胞增殖与分化能力和生理功能逐渐发生衰退的变化过程。细胞的生命历程都要经过未分化、分化、生长、成熟、衰老和死亡几个阶段。衰老死亡的细胞被机体的免疫系统清除，同时新生的细胞也不断从相应的组织器官生成，以弥补衰老死亡的细胞。细胞衰老死亡与新生细胞生长的动态平衡时维持机体正常生命活动的基础。

2特征

研究表明，衰老细胞的细胞核、细胞质和细胞膜等均有明显的变化：

①细胞内水分减少，体积变小，新陈代谢速度减慢；

②细胞内大多数酶的活性降低；

③细胞内的色素会积累；

④细胞内呼吸速度减慢，细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩，颜色加深。线粒体数量减少，体积增大；

⑤细胞膜通透性功能改变，使物质运输功能降低。

决定细胞衰老的主要原因

细胞的增殖能力是有限的，体细胞的衰老是由细胞自身的因素决定的

细胞凋亡

细胞凋亡（apoptosis）指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡。细胞凋亡与细胞坏死不同，细胞凋亡不是一件被动的过程，而是主动过程，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用，它并不是病理条件下，自体损伤的一种现象，而是为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程。

细胞凋亡是一个主动的由基因决定的细胞程序化自行结束生命的过程，而细胞坏死不是基因决定的。

细胞凋亡的意义：对生物的个体发育、机体稳定状态的维持等都具有重要作用。

细胞的癌变

概念：在个体发育过程中，大多数细胞能够正常完成细胞分化。但是，有的细胞由于受到致癌因子的作用，不能正常完成细胞分化，因而变成了不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞就是癌细胞。细胞的畸形分化，与癌细胞的产生有直接关系。

细胞癌变原因：

内因：原癌基因和抑癌基因的变异（基因突变）

外因：1.化学致癌因子部分无机合物如石棉以及苯、四氯化碳、焦油、黄曲霉素、有机氯杀虫剂等有机物。

2.物理致癌因子主要指放射性物质发出的电离辐射、X射线、紫外线等。

3.病毒致癌因子包括DNA肿瘤病毒和RNA肿瘤病毒。

癌细胞的特征：

（1）无限增殖

（2）没有接触抑制。癌细胞并不因为相互接触而停止分裂

（3）具有浸润性和扩散性。细胞膜上糖蛋白等物质的减少

（4）能够逃避免疫监视

考点分析

1考点一细胞周期及表示方法

1．细胞周期的划分

细胞周期分为分裂间期和分裂期。分裂间期历时长，分裂期历时短，分裂间期在前，分裂期在后。

2．细胞周期的“四种”表示方法

一个完整细胞周期的判断：

①细胞周期以分裂间期为起点，而不能以分裂期为起点；②分裂间期的时间远远长于分裂期。

2考点二有丝分裂中相关结构和数量变化规律

1．染色体形态变化：

2．染色体行为的变化：

3．相关结构的变化规律

细胞结构

变化规律

纺锤体

形成(前期)―→消失(末期)

核膜、核仁

消失(前期)―→重建(末期)

中心体

倍增(间期)―→移向两极(前期)―→平均分配(末期)

4．核DNA、染色体及染色单体数目变化规律(以二倍体为例)

(1)数量变化：

间期

前期

中期

后期

末期

染色体

2N

2N

2N

4N

4N→2N

染色单体

0→4N

4N

4N

0

0

核DNA

2N→4N

4N

4N

4N

4N→2N

(2)曲线变化模型：

5．染色体、染色单体及DNA三者之间的数量关系

(1)当有染色单体存在时，染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2。

(2)当无染色单体存在时，染色体∶DNA＝1∶1。

能力提升

对有丝分裂图像的辨析

1．动物细胞一般画成圆形，外面代表细胞膜；植物细胞一般画成长方形，外面代表细胞壁。

2．动物细胞分裂末期，细胞膜从细胞的中部向内凹陷，最终缢裂成两个子细胞；植物细胞不向内凹陷，细胞中央形成细胞板，最终形成两个子细胞。

3．动物细胞和低等植物细胞要画出中心体，高等植物细胞不能画。

4．细胞分裂后期图像应注意三点：

(1)移向两极的染色体位置不能画反，正确的应为染色体臂朝向中央，着丝点靠近两极；

(2)上下对应的两条子染色体的大小、形状、颜色应完全相同；

(3)每一极同源染色体都应成对存在(二倍体生物)。

实验探索

1．观察根尖分生组织细胞的有丝分裂

(1)植物的分生组织细胞有丝分裂较为旺盛。

(2)有丝分裂各个时期细胞内染色体行为变化不同，根据各个时期内染色体的变化情况，识别该细胞处于有丝分裂的哪个时期。

(3)细胞核内的染色体(质)易被碱性染料染色。

2．实验过程

3考点三细胞分化与细胞的全能性

1．比较细胞分裂与细胞分化的区别和联系

(1)细胞分裂使细胞数目增多，细胞类型不变。

(2)细胞分化使细胞类型增多，数目不变。

(3)细胞分裂是细胞分化的基础。

2．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)。

3．细胞分化的过程：

4．细胞分化的高低与细胞的全能性的大小

(1)一般情况下，细胞全能性的大小与细胞分化的高低呈反相关，即分化的程度越高，全能性越小；分化的程度越低，全能性越大。

(2)受精卵配子体细胞。

(3)一般情况下植物细胞的全能性高于动物细胞。

5．细胞全能性表达的条件

(1)离体(必要条件)。

(2)一定的营养物质(无机盐、维生素、氨基酸等)。

(3)激素。

(4)适宜的条件(适宜的温度、pH等)。

4考点四细胞的衰老、凋亡和癌变

1．细胞凋亡、衰老、癌变、坏死的区别

项目

细胞凋亡

细胞衰老

细胞癌变

细胞坏死

与基因的关系

受基因控制

可能有关

基因突变

不受基因控制

细胞膜的变化

内陷

皱缩

糖蛋白减少

破裂

形态变化

减小凋亡小体

细胞萎缩

呈球形

外形不规则变化

影响因素

受基因严格的控制

内、外因

共同作用

物理、化学、病毒等致癌因子

电、热、冷、机械等各种不利因素

对机体的

影响

对机体

有利

对机体

有利

对机体

有害

对机体

有害

2．个体衰老与细胞衰老的关系

(1)单细胞生物：个体衰老或死亡与细胞衰老或死亡同步。(2)多细胞生物：个体衰老与细胞衰老有密切的关系。个体衰老过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程，但未衰老的个体内也有细胞衰老。

3．癌细胞的三点理解

(1)癌细胞是一类畸形分化的细胞，或不能正常分化的细胞。

(2)细胞的增殖、分化、衰老、凋亡都属于正常的生理过程，而细胞的癌变则是细胞一种不正常的变异导致的。

(3)癌细胞的三个特征，可从“不死的细胞”“变态的细胞”“扩散的细胞”三方面来理解掌握。

能力提升

细胞衰老的特征巧记

“一大”：细胞核的体积增大；“一小”：细胞体积变小；“一多”：色素增多；“三低”：代谢速率、多种酶的活性、物质运输功能均降低。

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