5.1 細(xì)胞通過分裂實(shí)現(xiàn)增殖【知識精講精研】 高一生物高效課堂（滬科版2020必修1）

細(xì)胞通過分裂實(shí)現(xiàn)增殖第一節(jié)第五章細(xì)胞的生命進(jìn)程高一生物

必修一細(xì)胞通過分解有機(jī)分子獲取能量

從嬰兒到成年的生長發(fā)育過程中，人體的細(xì)胞會從約1012個(gè)增加到約1014個(gè)。進(jìn)入成年期，即使個(gè)體不再生長，但體內(nèi)大部分細(xì)胞還會不斷更新，如腸上皮細(xì)胞每天都有分裂，每一秒鐘我們體內(nèi)會有數(shù)百萬的新細(xì)胞產(chǎn)生。那么，我們體內(nèi)的細(xì)胞是如何實(shí)現(xiàn)增殖的呢？新生細(xì)胞與親代細(xì)胞是否帶有同樣的遺傳信息呢？成長中的變化思考與討論：1.人成長過程中，體內(nèi)細(xì)胞的數(shù)量、大小有什么變化？2.隨著年齡增長，青少年的身高漸漸地不再增加，這也標(biāo)志著各器官發(fā)育趨于成熟，此時(shí)體內(nèi)的細(xì)胞分裂會發(fā)生怎樣的變化?3.這個(gè)過程中，體內(nèi)細(xì)胞所含遺傳信息是否有變化？為什么？

找出自己從小到大不同年齡段的照片，從生物學(xué)的角度，看看成長過程中發(fā)生的變化。1．有絲分裂保證遺傳信息的準(zhǔn)確傳遞

在成長過程中，我們的身高和體重都在逐漸增長，但基本面貌特征卻變化不大。其實(shí)，動植物隨著個(gè)體的生長，其體內(nèi)細(xì)胞數(shù)量不斷增加，新增殖的子細(xì)胞內(nèi)的遺傳信息與親代細(xì)胞基本一致。

通過觀察動植物細(xì)胞有絲分裂過程，可以知道細(xì)胞是如何做到遺傳信息準(zhǔn)確傳遞的。有絲分裂基本定義

有絲分裂：多細(xì)胞生物體細(xì)胞主要通過有絲分裂的方式實(shí)現(xiàn)增殖，一次分裂形成兩個(gè)與親代細(xì)胞完全相同的子代細(xì)胞。

間期：在分裂前，細(xì)胞已通過DNA復(fù)制的方式形成兩套完整的遺傳物質(zhì)的階段。有絲分裂基本定義

染色體是細(xì)胞核內(nèi)的長絲狀染色質(zhì)經(jīng)過螺旋化后的狀態(tài)。通常呈現(xiàn)“X”形。

兩條染色單體互稱為姐妹染色單體。

兩條染色單體互稱為姐妹染色單體含有相同的遺傳信息，通過著絲粒相連接。

以中心體為起點(diǎn)構(gòu)建由微管（蛋白）組成的呈放射狀排列的紡錘絲。

紡錘絲以兩極中心體為頂點(diǎn)，在前期開始形成一個(gè)梭形的紡錘體結(jié)構(gòu)。從染色質(zhì)到染色體DNA的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成；1.分裂間期物質(zhì)準(zhǔn)備間期開始時(shí)間期結(jié)束時(shí)染色質(zhì)的復(fù)制形：染色體以染色質(zhì)

的形式存在形成姐妹染色單體光學(xué)顯微鏡下不可見染色體被平均分配2.分裂期分裂階段前期中期兩消兩現(xiàn)中期排板染色體被平均分配2.分裂期分裂階段后期末期姐妹分家兩現(xiàn)兩消有絲分裂各時(shí)期主要特點(diǎn)(動物細(xì)胞增殖過程)

為便于研究，整個(gè)有絲分裂過程被人為地劃分為前期、中期、后期和末期。細(xì)胞分裂的每個(gè)時(shí)期都有各自典型的形態(tài)特征。間期：①DNA和中心體復(fù)制；②合成細(xì)胞分裂所需的蛋白質(zhì)；③有完整的核膜、核仁；染色體沒有發(fā)生螺旋化有絲分裂各時(shí)期主要特點(diǎn)(動物細(xì)胞增殖過程)前期：①核膜、核仁開始消失；②染色質(zhì)高度螺旋化為染色體；③中心體分離，分別移向細(xì)胞兩極；同時(shí)形成紡錘絲，與染色體著絲粒部位相連，牽引染色體開始向細(xì)胞中央(赤道面)移動。有絲分裂各時(shí)期主要特點(diǎn)(動物細(xì)胞增殖過程)中期：①染色體高度螺旋化到最大程度，著絲粒兩側(cè)分別與兩極中心體形成的紡錘絲相連，整齊地排列在細(xì)胞赤道面上；②此時(shí)期染色體數(shù)目和形態(tài)最為清晰。有絲分裂各時(shí)期主要特點(diǎn)(動物細(xì)胞增殖過程)后期：①每條染色體的姐妹染色單體在著絲粒部位分開,形成兩組形態(tài)結(jié)構(gòu)和數(shù)目相同的染色體，染色體在紡錘絲的牽引下分別向細(xì)胞的兩極移動；②細(xì)胞沿兩極方向拉長，細(xì)胞赤道面處的細(xì)胞質(zhì)膜開始向內(nèi)凹陷有絲分裂各時(shí)期主要特點(diǎn)(動物細(xì)胞增殖過程)末期：①染色體移動至細(xì)胞兩極，開始恢復(fù)為染色質(zhì)形態(tài)；②核膜、核仁重現(xiàn)并包裹染色質(zhì)。姐妹染色單體分分開分別移向細(xì)胞的兩極有絲分裂的特點(diǎn)

有絲分裂前期的特點(diǎn)是形成染色體和紡錘絲，染色體的著絲粒部位連接紡錘絲，向細(xì)胞中央的赤道面移動。到了中期，所有染色體整齊排列在赤道面上。隨后，姐妹染色單體在著絲粒部位分開，分別隨紡錘絲向兩極移動，細(xì)胞隨之變長。染色體到達(dá)兩極，解旋為染色質(zhì)，被核膜包圍，完成細(xì)胞核中遺傳信息的平均分配。動物有絲分裂和高等植物有絲分裂的區(qū)別

（1）動物有絲分裂：位于細(xì)胞質(zhì)中的兩個(gè)中心體移向兩極，并以中心體為起點(diǎn)構(gòu)建由微管組成的呈放射狀排列的紡錘絲。紡錘絲以兩極中心體為頂點(diǎn)，在前期開始形成一個(gè)梭形的紡錘體結(jié)構(gòu)。有絲分裂過程中，來自同一染色體的姐妹染色單體分別由紡錘絲牽引向兩極移動，完成分裂中最重要的染色體分配。（2）高等植物有絲分裂：高等植物細(xì)胞雖然沒有中心體結(jié)構(gòu)，但細(xì)胞分裂時(shí)同樣有紡錘絲、紡錘體的形成。實(shí)驗(yàn)5-1觀察植物根尖細(xì)胞有絲分裂

植物根尖尖端的細(xì)胞分裂比較旺盛,它們分別處于細(xì)胞分裂的不同時(shí)期。通過根尖壓片實(shí)驗(yàn),可以觀察到植物細(xì)胞分裂各時(shí)期染色體的特征。實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)實(shí)驗(yàn)原理

按染色體的變化規(guī)律總結(jié)植物細(xì)胞有絲分裂的過程,并通過與動物細(xì)胞有絲分裂比較；建構(gòu)植物細(xì)胞有絲分裂模型。實(shí)驗(yàn)5-1觀察植物根尖細(xì)胞有絲分裂實(shí)驗(yàn)材料

經(jīng)固定、解離和漂洗處理的植物根尖，如吊蘭、大蒜或洋蔥鱗莖的根尖；顯微鏡、載玻片、蓋玻片、攝子、解剖針、培養(yǎng)皿、吸水紙,染液(醋酸洋紅或0.2%龍膽紫)、蒸餾水等。實(shí)驗(yàn)5-1觀察植物根尖細(xì)胞有絲分裂

（1）取處理過的根尖組織，放在載玻片上，用刀片切去根尖透明部分。留白色部分約2～3mm

（2）用鑷子輕輕將根尖壓扁以便于染色,然后向根尖滴加1滴染液,染色1~2min。格傾斜玻片，露出根尖后用吸水紙從一側(cè)將染液小心吸掉,注意:吸染液時(shí)不要將根尖吸走。取材、染色實(shí)驗(yàn)5-1觀察植物根尖細(xì)胞有絲分裂

（2）吸走染液后，向根尖滴加1滴染液。從一側(cè)斜放下去，材料位于中部，取兩層吸水紙蓋在蓋玻片上，拇指壓幾下使根尖分散成均勻的薄層，移開吸水紙，從蓋玻片一側(cè)滴少許蒸餾水，用引流法使蒸餾水進(jìn)入裝片。

（3）先在低倍鏡下觀察整個(gè)裝片,初步分辨出正在分裂的細(xì)胞,找到有較多細(xì)胞處于分裂期的部位,然后換用高倍鏡觀察。壓片、鏡檢實(shí)驗(yàn)5-1觀察植物根尖細(xì)胞有絲分裂1.有多少細(xì)胞正在分裂？為什么不是所有細(xì)胞同步分裂？

2.假如你沒有找到處于分裂中某個(gè)階段的細(xì)胞，說說可能的原因。

3.根據(jù)你的觀察結(jié)果，畫出植物細(xì)胞有絲分裂各時(shí)期示意圖，并與動物細(xì)胞進(jìn)行特征比較。結(jié)果分析2．細(xì)胞分裂具有周期性細(xì)胞周期：細(xì)胞從一次分裂結(jié)束到下一次分裂結(jié)束所經(jīng)歷的過程。具有細(xì)胞周期的前提：連續(xù)分裂的細(xì)胞

G1期：合成RNA和蛋白質(zhì)，特別是與DNA復(fù)制相關(guān)的酶（如DNA聚合酶等），為S期的DNA復(fù)制做準(zhǔn)備；

S期：DNA復(fù)制；

G2期：合成組成紡錘絲的蛋白質(zhì)；

M期：將遺傳物質(zhì)均分到兩個(gè)子細(xì)胞中。不同細(xì)胞細(xì)胞周期的長短差異很大

①有些細(xì)胞分裂一次僅需要數(shù)十分鐘，如胚胎細(xì)胞、酵母等；

②有些需要按小時(shí)計(jì)算，例如洋蔥根尖細(xì)胞的細(xì)胞周期約為24h，人消化道上皮細(xì)胞的細(xì)胞周期為10h左右；

③還有些細(xì)胞的細(xì)胞周期長達(dá)一年至數(shù)年。細(xì)胞周期長短的差異主要來自分裂間期的不同，細(xì)胞一旦進(jìn)入到分裂期，持續(xù)的時(shí)間相對比較恒定。細(xì)胞周期的表達(dá)方式：3．細(xì)胞有多種分裂方式

無絲分裂：分裂過程是先細(xì)胞核延長，從核的中部向內(nèi)凹進(jìn),縊裂成為2個(gè)細(xì)胞核，整個(gè)細(xì)胞從中部縊裂成兩部分，形成2個(gè)子細(xì)胞。在整個(gè)分裂過程中沒有出現(xiàn)紡比體和染色體的變化。這種分裂方式常出現(xiàn)于高度分化成熟的組織中，如蛙的紅細(xì)胞的分裂，在某些植物的胚乳中胚乳細(xì)胞的分裂等。（1）特點(diǎn)：在分裂過程中沒有出現(xiàn)紡錘絲和染色體的變化。（2）實(shí)例：草履蟲等單細(xì)胞生物通常以這種方式進(jìn)行增殖等。補(bǔ)充：細(xì)胞周期蛋白對分裂的影響

細(xì)胞周期蛋白（cyclin）和細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶（cyclin-dependentkinase,CDK）。cyclin和CDK成員們彼此組成不同的復(fù)合物來調(diào)控細(xì)胞周期的有序進(jìn)程。

它們表現(xiàn)異常，會造成細(xì)胞周期進(jìn)程控制的失敗，可能會引發(fā)腫瘤細(xì)胞的形成?？茖W(xué)家們在多種腫瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)CDK的酶活性過度活躍，使細(xì)胞分裂失去控制。因此，設(shè)想通過藥物來抑制CDK酶活性，從而達(dá)到控制腫瘤細(xì)胞分裂的效果。

課堂練習(xí)1.如圖為與有絲分裂相關(guān)的坐標(biāo)曲線。下列相關(guān)說法不正確的是()A.若縱坐標(biāo)表示一條染色體中DNA的含量，則c→d過程細(xì)胞中DNA含量不變B.若縱坐標(biāo)表示一個(gè)細(xì)胞中DNA的含量，則e點(diǎn)時(shí)一條染色體中DNA的含量與a點(diǎn)相同C.若縱坐標(biāo)表示一條染色體中DNA的含量，則a→c過程染色體數(shù)目不變D.若縱坐標(biāo)表示一個(gè)細(xì)胞中DNA的含量，則a→c過程染色體數(shù)目不變D2.下列幾種細(xì)胞在進(jìn)行細(xì)胞分裂時(shí)，始終觀察不到染色體的是()①洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞②變形蟲細(xì)胞③大腸桿菌細(xì)胞④蛙的紅細(xì)胞⑤蛙的囊胚期細(xì)胞⑥人的造血干細(xì)胞⑦