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1、细胞的增殖、分化、癌变和衰老 【本章知识框架本章知识框架】【疑难精讲疑难精讲】1细胞周期的概念细胞周期指连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。这里应注意两点。 （1）前提条件：只有能连续分裂的细胞才有细胞周期；（2）时间问题：间期在前，分裂期在后，间期经历的时间长，分裂期经历的时间短，所以在观察有丝分裂装片时，大多数的细胞处于间期。2细胞分裂间期细胞分裂间期是指细胞从上一次分裂结束到下一次分裂开始之间的一段时期，是新的细胞周期的开始，此时细胞从表面上看除了体积稍有增大以外没有明显的变化，但细胞内部正在进行染色体的复制，包括构成染色体的主要成分 DNA 分子的复制、蛋白质
2、的生物合成。染色体经过复制后，着丝点数目不变，每条染色体上有两个 DNA 分子，由两个完全相同的姐妹染色单体组成，因此细胞染色体数目并没有增加。3细胞分裂期在这一时期中，细胞要发生一系列连续的变化，为了学习和研究的方便，把细胞分裂期分成前期、中期、后期、末期四个时期，这四个时期各有不同的特点。以植物细胞为例来说明各个时期的具体特点。（1）前期：细胞内主要的变化表现为“两个消失、两个出现” 。即核膜逐渐消失，核仁逐渐解体这“两个消失” ；与此同时，原来细胞核内在间期呈细长丝状的染色质高度螺旋、缩短变粗，形成了在光学显微镜下可以看到的圆柱状或杆状的染色体。另外，从细胞的两极发出了许多纺锤丝形成纺锤
3、体。这是“两个出现” 。（2）中期：最主要的特点是染色体的着丝点都排在细胞中央的赤道板上。每个着丝点有从细胞两极发出的纺锤丝附着其上，由于纺锤丝牵引，着丝点移到了细胞中央与纺锤体长轴垂直的平面赤道板上（赤道板是一种假想的平面） 。此时，每条染色体上仍然有两个姐妹染色单体，染色体的形态最清晰，是我们观察细胞中染色体形态和数目的最佳时期。（3）后期：每条染色体的两条姐妹染色单体的着丝点一分为二，原来的两个姐妹染色单体都有了自己的着丝点，分别成为染色体（细胞内染色体数目加倍） 。接着，由于纺锤丝的牵引，两套染色体分别移向细胞的两极。注意：此时整个细胞中染色体数目加倍，DNA 数目不变，染色单体为 0
4、。（4）末期：主要特点与前期正好相反，也是“两个出现，两个消失” 。在细胞分裂的末期，产生了新的核膜，在细胞核内出现了新的核仁。而在前期出现的染色体逐渐解旋，变成了细丝状的染色质，成为光学显微镜下不可见的物质。纺锤体也逐渐消失，成为了原生质的一部分。另外，在细胞中央赤道板的位置上形成了细胞板，细胞板向四周扩展，形成了新的细胞壁，这样就形成了两个相同的子细胞。注意：因为前面学过高尔基体与植物细胞的细胞壁的形成有关，所以在末期细胞中高尔基体的活动加强。4动物细胞有丝分裂与植物细胞有丝分裂的比较动物细胞有丝分裂与植物细胞的有丝分裂基本相同。但由于动物细胞和植物细胞在结构上有所不同，所以，动物细胞的有
5、丝分裂过程，也有一些和植物细胞的有丝分裂过程不一样的特点：现将其比较如下：植物细胞有丝分裂动物细胞有丝分裂前期细胞两极产生纺锤丝，形成纺锤体由中心粒发出的星射线形成纺锤体不同末期细胞中部形成细胞板，扩展形成细胞壁，形成两个子细胞细胞膜从中部内陷，细胞质缢裂成两部分，一个细胞分裂成两个子细胞相同分裂过程基本相同。染色体变化规律相同；分裂间期染色体复制；分裂期实现染色体平均分配到两个子细胞中去5有丝分裂过程中，DNA 含量、染色体数目的变化掌握细胞分裂过程中，各个时期 DNA、染色体、染色单体的变化规律是关键，将其归纳如下（假定正常体细胞核中 DNA 含量为 2a，染色体数目为 2N）6细胞分化的
6、概念细胞的分化是指相同细胞的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。生物的个体发育起点是一个细胞（受精卵） ，细胞的分裂只能增殖出许多相同的细胞，只有经过细胞的分化才能形成胚胎、幼体，并发育成成体；分化的细胞所呈现出的形态结构和生理功能的变化，源于细胞内化学物质的变化，如组成结构的蛋白质和催化化学反应的酶；细胞分化是一个渐变的过程，在胚胎发育的早期，细胞外观上尚未出现明显变化前，细胞分化结果就已经决定，以后依次渐变，不能逆转，因此，分化是一种持久的、稳定的变化。7细胞的全能性由于体细胞一般是通过有丝分裂增殖而来的，一般已分化的细胞都有一整套和受精卵相同的染色体，携带有本物种相同的
7、DNA 分子。因此，分化的细胞具有发育成完整新个体的潜能。在合适的条件下，有些分化的细胞具有恢复分裂、重新分化发育成完整新个体的能力。植物细胞的全能性比较强，有人用胡萝卜韧皮部的细胞进行培养，经细胞分化以后，发育成一棵完整的胡萝卜新植株。动物细胞的全能性表现较弱，特别是一些高度特化的细胞，很难用它培养成一个新个体，但它的细胞核中仍有保持物种遗传性的全部遗传物质。【学法指导学法指导】本部分内容建议复习 4 课时，理论知识 2 课时，实验 1 课时，习题处理 1 课时。1细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。真核细胞的分裂方式有三种，它们分别是有丝分裂、无丝分裂、减数分裂，其中有丝分裂是真
8、核生物进行细胞分裂的主要方式。2细胞有丝分裂是一个连续变化的过程，为了研究方便，人为地把细胞周期划分为几个时期。整个细胞周期是一个动态变化的过程。有人说，细胞分裂间期是细胞分裂的“间歇期” ，这时的细胞处于静止状态，这种说法对吗？这种说法是不正确的。处于细胞分裂间期的细胞，从外面观察似乎没有什么大的变化，而事实上，此时的细胞核内发生着复杂的变化，主要完成染色体的复制，包括 DNA 分子的复制和有关蛋白质的合成，为细胞的分裂做好了物质准备。在整个细胞周期中，分裂间期所占的时间最长。3要区分开细胞周期的起始点：细胞周期是指连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，这是一个细胞周
9、期。可分为分裂间期和分裂期。所占的时间分别为 90%95%和 5%10%。生物的种类不同，细胞周期也不同。学习细胞周期时可参考下图帮助记忆。4参考下表学习有关植物细胞有丝分裂各期的特点。间期前期中期后期末期染色体复制结果：a染色体数目不变 b出现姐妹染色单体，呈染色质状态 cDNA 数目加倍a染色质染色体 b核膜消失，核仁解体 c出现纺锤丝，形成纺锤体a染色体在纺锤丝的牵引下移向细胞中央 b每条染色体的着丝点排列在细胞中央的赤道板上a一个着丝点分裂为两个，姐妹染色单体分开染色体（染色体数目暂时加倍）b染色体平均分成两组，在纺锤丝的牵引下移向细胞两极a染色体染色质 b核膜、核仁重新出现 c纺锤体
10、消失 d出现细胞板，扩展形成细胞壁（1）细胞分裂间期是新细胞周期的开始，这个时期的细胞发生怎样的变化呢？在细胞分裂间期，细胞内主要发生三个阶段的变化：第一阶段，几小时到几天不等，是 RNA 和蛋白质合成最旺盛的时期，为 DNA 的合成做准备工作；第二阶段，一般为几小时，是 DNA 完成复制的时期；第三阶段，一般为 11.5 小时，同样有活跃的 RNA 和蛋白质的合成，为纺锤丝的形成等做准备工作。因此，细胞分裂间期最大的特点是完成 DNA 的复制和有关蛋白质的合成，是整个细胞周期中极为关键的准备阶段。（2）以染色体的变化规律为核心记忆细胞周期中各个时期的特点，可用如下歌诀来帮助记忆：间期染色体复
11、制现“单体” （单体：指姐妹染色单体）前期膜仁消失现“两体” （两体：指染色体和纺锤体）中期赤道板上排整齐后期均分牵引到两极末期膜仁出现“两体”失观察染色体的数目最清晰的时期是中期，染色体的数目出现暂时加倍的时期是后期。（3）动物细胞的有丝分裂过程与植物细胞基本相同，不同的特点主要出现在前期和末期。前期形成纺锤体的方式不同；末期形成子细胞的方式不同。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以后，精确地平均分配到子细胞中去。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。【典型例题精讲典型例题精讲】例 1下列哪一项叙述以表明动物细胞正在进行有丝分裂A核糖体合
12、成活动加强B线粒体产生大量 ATPC中心体周围发射出星射线D高尔基体的数目显著增多【解析】动植物细胞有丝分裂过程，都需要能量，生物体进行其他生命活动也需要能量，线粒体内的有机物氧化作用加强，产生大量的 ATP，这不是有丝分裂所特有的。高尔基体的功能是与动物细胞的分泌有关，而与动物细胞的有丝分裂无直接关系。核糖体是合成蛋白质的场所，核糖体合成活动加强也不是有丝分裂所特有的特征。植物细胞从两极发出纺锤丝形成纺锤体，而动物细胞是由中心体发出星射线形成纺锤体。中心体是动物细胞和低等植物细胞所特有的细胞器，主要功能是在有丝分裂前期，放出星射线，形成纺锤体。【答案】C【说明】在有丝分裂过程中参与活动的细胞
13、器，植物细胞中有高尔基体、线粒体、核糖体。动物细胞中有中心体、线粒体、核糖体。例 2 （2000 年上海高考题）在细胞有丝分裂期开始时，如果它的染色体数为 N，DNA 含量为 Q，则该细胞分裂后每个子细胞中的染色体数和 DNA 含量分别是AN 和 Q B和CN 和2QD2N和 Q【解析】有丝分裂的分裂期是从前期开始，由于分裂前期 DNA 和染色体已经复制，但染色体的着丝点没有分开，数目没有加倍。因此前期细胞内 DNA 数是体细胞的两倍，染色体数与体细胞相同；故体细胞的染色体数为 N，DNA 的含量为2Q，经有丝分裂产生的子细胞 DNA 数、染色体数与体细胞相同。【答案】C例 3下图为正处于分裂
14、间期的某种动物细胞模式图，请写出该细胞在有丝分裂前期结束时所发生的四种最为显著的形态结构变化，并注明这些结构在图中的标号（在括号内写标号，横线上写相应说明）(1) _，(2) _，(3) _，(4) _。【解析】回答该题关键是明确有丝分裂前期的主要特点：核膜、核仁消失，出现纺锤体和染色体。该细胞是动物细胞，中心体在前期发出星射线，形成纺锤体。【答案】(1)4 染色质变成染色体 (2)5 核仁逐渐消失 (3)6 核膜逐渐解体 (4)9 中心粒向两极移动，发出星射线，形成纺锤体例 4若用化学药剂抑制肿瘤细胞 DNA 复制，这些细胞就停留在A分裂前期B分裂中期C分裂后期D分裂间期【解析】DNA 分子
15、的复制是在间期进行，若使用化学药剂抑制 DNA 复制，细胞停留在间期，而不能进入分裂期。【答案】D例 5(2001 年全国春季高考题)科学家在早期胚胎中发现了干细胞，它能在体外形成不同组织或器官。这些干细胞是在一定条件下通过_和_形成不同的组织或器官的。除了胚胎外，在脐血、骨髓、脑组织等也发现了干细胞，通过进一步的研究，有希望用于患者的组织修复或器官移植。但在进行器官移植时，如果患者细胞表面的蛋白质类物质，与移植器官的不相同，则会引起排斥反应。所以最好选用_(患者本人、父母、子女、配偶)的干细胞培育的器官。【解析】干细胞是人体内最原始的细胞，它具有很强的再生能力，一旦需要，这些干细胞可按照发育途径通过分裂而产生分化细胞。细胞在分化过程中往往由于高度分化而完全失去再分裂能力，最终衰老死亡。但机体在发展适应过程中保留了一部分未分化的原始细胞叫干细胞。胚胎干细胞是在人胚胎发育早期囊胚中未分化的细胞。这些未分化的细胞可进一步分裂、分化、发育成个体。如果将胚胎干细胞在体外进行培养，就可以诱导胚胎干细胞向不同的组织器官分化，因而这些胚胎干细胞可以用于治疗性克隆。【答案】细胞分裂 分化 患者本人【达标训练达标训练】一、选择题1下列哪一项叙述表明高等动物细胞正在进行有丝分裂A核糖体活动加强B线粒体产生大量 ATPC中心体发出星射线D高尔基体数目增
