高中生物思维导图在生物中的应用6细胞的生命历程知识点Word格式.docx

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（2）细胞体积过大，影响物质流动，代谢下降

2．核质比

（1）细胞核是遗传和代谢的控制中心

（2）细胞核中的DNA不会随着细胞体积的扩大而增加

（3）细胞核控制的细胞质范围是有限的

（4）细胞太大，细胞核的“负担”就会过重

3．细胞也不能太小

（1）为基本结构和物质提供充足的空间

4．注

（1）某些细胞器、原生动物的伸缩泡，是为了增大膜面积与体积的比

（2）双小核草履虫等具有多个细胞核，是为了保证正常的核质比

4、细胞通过分裂进行增殖

1．意义

（1）细胞增殖是重要的生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础

1生长、发育的基础：

受精卵通过增殖和分化形成成体。

多细胞生物体的旧细胞通过增殖形成新细胞→补充衰老和死亡的细胞（细胞学说）

2繁殖的基础：

单细胞生物通过细胞增殖而繁殖。

多细胞生物从受精卵开始，经过增殖和分化发育成个体

3遗传的基础：

遗传物质由亲代细胞通过细胞增殖传递给了代细胞

2．过程：

包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程

3．分类

（1）真核细胞分裂方式

1有丝分裂：

对象，真核生物体细胞。

特点，具有细胞周期；

形成纺锤丝→纺锤体

2无丝分裂：

对象，蛙的红细胞。

特点，无细胞周期；

不出现纺锤体和染色体

3减数分裂：

见必修II第2章。

与生殖细胞的形成有关。

（2）原核细胞分裂方式：

二分裂

5、有丝分裂

1．细胞周期

（1）概念：

连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下次分裂完成时为止

（2）表示方法：

扇形图；

直线图；

曲线图；

柱形图

（3）特征

1只有能连续分裂的细胞才有细胞周期：

高度分化的细胞不再继续分裂，如神经细胞、精子、卵细胞

2不同细胞周期不一定相同

1）不同物种周期不一定相同

2）同物种不同细胞周期不一定相同

3）由遗传决定

4）受环境影响：

pH，温度，营养，激素

5）环境因素、生理或病理状况等会通过影响酶的活性影响细胞周期

3分裂间期与分裂期所占比例不同

（4）包括

1分裂间期：

时间较长，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

2分裂期：

经历的时间短

（5）应用：

观察有丝分裂的选材→分裂期/细胞周期大的材料→细胞处在分裂期概率大

2．过程

（1）分裂间期

1时间：

长，占周期的90~95%

2作用：

为分裂期提供物质基础，即DNA复制和有关蛋白质的合成，需要更多的能量

3变化

（2）分裂期：

M期

3．配合的细胞器

细胞器

细胞类型

时期

生理作用

核糖体

动、植物

整个时期（间期更活跃）

蛋白质合成

中心体

动、低等植物

前期

纺锤体的形成

高尔基体

植物细胞

末期

参与细胞壁的形成

线粒体

供能

4．数量变化：

以二倍体生物为例

（1）间期的G1期数目与体细胞数相同：

染色单体除外

（2）染色体的数目=着丝点的数目

（3）姐妹染色单体数=2倍染色体数=2倍着丝点数

（4）DNA数=线条数目

项目

分裂间期

分裂期

中期

后期

着丝点

2n

→4n

→2n

染色体

染色单体

0→4n

4n

→0

DNA

2n→4n

每条染色体DNA数

1→2

2

1

（5）对应曲线图

（6）染色体：

染色单体：

1=2：

4：

4→前、中期

2=4：

0：

4→后、末期（末期未完成细胞质分裂）

3=2：

2→末期（已完成细胞质分裂）、间期的G1期

（7）染色体：

1=1：

2→间期的G2期、前期、中期，即存在姐妹染色单体的时期

2=1：

1→后期、末期、间期的G1期，即姐妹染色单体消失或未形成的时期

5．“加倍”“减半”

成分或结构

含量变化

原因

核DNA

加倍

间期

DNA复制

减半

一个细胞分裂成两个子细胞

着丝点分裂

形成

染色体复制

消失

中心体复制

细胞核

新核膜已经形成，细胞质尚未分裂

6．意义

（1）将亲代细胞的染色体经过复制（实质为DNA复制）之后，精确地平均分配到两个子细胞中

（2）亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性

（3）细胞质中的DNA随机分配：

如线粒体DNA

7．图像识别

（1）判断细胞类型

1植物细胞：

有细胞壁，一般为矩形，分裂末期出现细胞板；

既有中心体又有细胞板的为低等植物细胞

2动物细胞：

没有细胞壁，最外层是细胞膜，一般为圆形，有中心粒/体，无细胞板，分裂末期通过缢裂方式分裂为两个细胞

3原核细胞：

无细胞核，没有染色体，一般只能进行二分裂，不能进行有丝分裂

（2）据染色体变化判断分裂时期

1染色质变为染色体，染色体散乱分布→前期

2着丝点排列在赤道板上→中期

3着丝点分裂，染色体数目加倍→后期

4染色体变成染色质→末期

（3）据曲线形态区分：

以2倍体为例

1横坐标都为分裂时期

2纵坐标单位为2n、4n，一定和染色体相关：

从0开始、结束的，一定是染色体数目曲线。

从2n开始的，一定是染色体数目曲线

3纵坐标单位为2c、4c时，一定为核DNA含量曲线

4纵坐标的单位为1、2时，一定是每条染色体上DNA含量曲线

5曲线中没有斜线，一定是染色体数目曲线

6曲线中有斜线且起点、终点为0，一定是染色单体数目曲线

7曲线中有斜线且起点不为0，一定和DNA相关：

纵坐标单位为1、2，且数目减半发生在后期，一定为每条染色体上NDA含量曲线。

纵坐标单位为2c、4c，且数目减半发生在末期，一定为核DNA含量曲线

8．注

（1）细胞有丝分裂过程中，细胞核内的染色体是均分的；

但细胞器的分配是随机的，各种细胞器的增生发生在间期

（2）细胞分裂间期，可以发生DNA的复制、转录、翻译过程；

在分裂期由于染色质高度螺旋变成染色体而无法解旋，所以在分裂期只能进行翻译

（3）一个细胞完整的分裂过程是分析不同细胞的不同时刻的图像得到的。

有丝分裂模式图与显微镜视野下的图像（即实际的分裂图像）是有一定区别的

（4）分裂全过程均存在同源染色体，但不联会、不分离

（5）姐妹染色单体在间期就已形成，只是呈染色质形态，而染色体形态出现于前期

（6）赤道板与细胞板的区别：

赤道板不是细胞结构，是一假想平面，在光学显微镜下看不到；

细胞板是一真实结构，光学显微镜下能看到，出现在植物细胞有丝分裂的末期

（7）减数分裂是一种特殊的有丝分裂。

精原细胞形成精细胞的过程属于减数分裂，精原细胞自身的增殖方式为有丝分裂

6、无丝分裂

1．过程

（1）细胞核分裂：

细胞核先延长，核的中部向内凹进，缢裂成为两个细胞核

（2）细胞质分裂：

整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞

2．实例：

蛙的红细胞

3．特点

（1）无纺锤丝和染色体的变化

（2）无核膜、核仁周期性的消失和重建

（3）DNA需要经过复制并平均分配到两个子细胞中

（4）不能保证遗传物质平均分配（质基因）

7、比较

有丝分裂

无丝分裂

相同点

核内遗传物质先复制后分配

不同点

纺锤丝和染色体的变化

无

细胞核有规律地解体和重建

细胞核始终存在

核内遗传物质平均分配

随机、不均等分配

8、实验

观察根尖分生组织细胞的有丝分裂

2．原理

（1）高等植物的根尖、茎尖等部位有丝分裂旺盛

（2）细胞核内的染色体易被碱性染料（龙胆紫溶液/醋酸洋红）染色：

便于观察

（3）各个细胞的分裂是独立进行的：

在同一分生组织中可以看到处于不同分裂时期的细胞；

高倍镜观察；

根据染色体的形态和数目，识别细胞有丝分裂的不同时期

3．操作

（1）培养根尖：

洋葱放在温暖的地方培养→获得洋葱根尖。

经常换水→防止缺氧，进行无氧呼吸产生酒精，使根细胞中毒、腐烂

（2）装片制作

1取材：

剪取生长旺盛、带有分生区的根尖2~3mm；

剪取时间，10：

00~14：

00（分裂旺盛）

2解离：

将剪取好的材料立即放入解离液（质量分数15%的盐酸，体积分数为95%的酒精，1：

1混合→细胞死亡）。

解离3~5min（不宜过长→根尖过分酥软，染色体被破坏；

不宜过短→解离不充分，不能相互分离）。

目的：

破坏果胶层，使组织细胞相互分离、分散，利于观察、识别。

若用小鼠骨髓细胞，用胰蛋白酶处理使其相互分离。

注：

解离≠固定。

解离的作用在于破坏细胞间质，使细胞分离，以便压片时细胞分散开；

固定的作用在于固定细胞形态，如低温诱导植物染色体数目的变化实验中用卡诺氏液固定细胞

3漂洗：

放入清水中漂洗10min。

目的，洗去解离液，防止解离过度；

便于碱性染料染色（漂洗彻底，防止盐酸继续破坏细胞，同时影响染色）

4染色：

放入质量浓度为0.01g/mL或0.02g/mL的龙胆紫（或醋酸洋红）溶液染色3~5min（把握好浓度和时间）

5制片：

用镊子将处理过的根尖放在载玻片上→加一滴清水→镊子弄碎根尖（使细胞分散，利于观察、识别）→盖上盖玻片→再加载玻片压散细胞（防止压坏盖玻片，使细胞分散，利于观察、识别；

不压，细胞重叠。

用力适度，过重，压烂组织，过轻，未分散开）

（3）观察

1先用低倍镜：

找到分生区细胞（正方形，排列紧密）

2再用高倍镜：

可先找出分裂中期的细胞，然后再找其他时期的细胞。

∵细胞已死亡，细胞分裂停止，∴不断寻找细胞来观察不同时期

（4）绘图：

注意细胞形态、染色体变化及位置、细胞核是否存在等

（5）若统计分裂间期、分裂期的数目，则可计算分裂指数（=分裂期细胞数/观察细胞的总数×

100%）；

结合分裂间期或分裂期的时间，可计算分裂周期的时间。

计数时要在视野中同时看到约50个细胞，以保证样本的数量足够大，计数多个区域取平均值，以减小误差

9、根尖

1．根冠

（1）保护作用

（2）细胞已分化，不发生分裂

2．分生区

（1）细胞分裂最旺盛的部分：

具有浓厚的细胞质和大的细胞核；

呈正方形、排列紧密；

无液泡或较小

（2）观察有丝分裂

3．伸长区

（1）细胞逐渐停止分裂，开始迅速伸长，伸长区是根伸长最快的地方

（2）具有大液泡→具有吸收作用，能够吸收水分和无机盐

（3）细胞已分化，不发生分裂

4．成熟区

（1）有根毛

（2）根吸收水分和无机盐的主要部位

10、细胞周期知识扩展

1．基因突变：

在细胞分裂间期，DNA复制时容易受到内外因素的干扰而发生差错

2．细胞癌变：

用药物作用于癌细胞，可以抑制分裂间期DNA分子的复制，从而抑制癌细胞的无限增殖

3．蛋白质抑制剂：

加入蛋白质抑制剂处理G1期细胞，可影响其进入S期

4．染色体变异：

在细胞分裂前期，秋水仙素或低温处理都可抑制纺锤体的形成，使细胞呈现多倍体状态，会使M期的细胞比例增多

5．加入促进细胞分裂的药物，将使细胞周期缩短

11、细胞周期同步化

1．概念：

利用一定方法使细胞群体处于细胞周期的同一阶段

2．措施

（1）DNA合成阻断法：

在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的DNA合成可逆抑制剂，处于分裂期的细胞不受影响而继续细胞周期的运转，最终细胞会停滞在细胞周期的间期

（2）秋水仙素阻断法：

在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的秋水仙素，从而抑纺锤丝的形成，使细胞周期被阻断，最终细胞会停滞在分裂前期

（3）血清饥饿法：

培养液中缺少血清（即营养物质），无法进行DNA的复制和相关蛋白质的合成，使细胞周期停滞在间期

6.2细胞的分化

1、细胞分化

1．概念

（1）在个体发育中：

发生在整个生命过程中；

胚胎时期达到最大限度

（2）由一个或一种细胞：

最初来源-受精卵

（3）增殖产生的后代：

分化的基础，二者都是个体生长发育的基础；

个体发育是细胞分裂+分化的结果

（4）在形态、结构和生理功能：

涉及细胞器的数目，及细胞质基质成分和功能的改变→蛋白质种类、数量的改变

（5）上发生稳定性差异的过程：

特点一；

根本原因：

特定基因选择性表达→直接原因：

形成特异性蛋白质。

结果，细胞种类的改变、增多→进而形成不同的组织和器官

2．特点

（1）持久性：

发生在生物体的整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度

（2）不可逆性：

一般来说，分化了的细胞，不会再演变成原始的细胞，将一直保持分化后的状态，直到死亡；

但是在离体人工培养条件下，高度分化的细胞能够脱分化

（3）稳定性：

分化后的遗传物质不发生改变

（4）普遍性：

在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础

3．过程

（1）细胞长大：

为增殖提供基础

（2）细胞增殖：

产生后代→分化的基础；

使细胞数目增多，但细胞类型不变

（3）细胞分化：

形态、结构和生理功能发生改变→使细胞类型增多，但细胞数目不变

（4）形成组织：

相同或相似的细胞有序地集合在一起，形成执行某种特定功能的组织

4．实质

（1）基因的选择性表达：

1分化的体细胞具有本物种个体发育所需的全部基因；

同一个体的遗传物质相同，除哺乳动物成熟的红细胞

2遗传信息的执行情况不同→遗传信息不改变

3多细胞生物不同类型的细胞中mRNA种类不完全相同→形成特异性蛋白质

5．标志

（1）分子水平：

产生某些特定的mRNA→合成某种细胞特有的蛋白质

（2）细胞水平：

形成不同种类的细胞（尤其是细胞器种类和数量差异大）

（1）细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础

（2）使细胞生物体内的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率

2、概念比较

1．分化限度：

胚胎时期分化达到最大限度，即分化为个体所需要的所有细胞

2．分化程度：

（1）分化程度与个体发育的关系：

个体发育时期越早，细胞分化的程度就越低；

个体发育时期越晚，细胞分化的程度就越高；

分化程度越高，其细胞的功能越专门化，从而使分裂能力减弱

3．分化能力

（1）分化程度越高的细胞，其分化能力一般越弱，特例生殖细胞

（2）一般情况下，高度分化的动物细胞不再具有分裂能力，特例生殖细胞

4．分化能力与分裂能力

（1）分裂能力较强的细胞，其分化能力一般较强

（2）但，癌细胞分裂能力强，却失去了分化能力

3、细胞的全能性

已经分化的细胞（起点），具有发育成完整个体（终点）的潜能

2．条件

（1）离体（生物体内，∵细胞分化，∴全能性不能表达）、适宜营养、激素、环境因素等

（2）要求适宜条件，联想微生物的培养

3．比较

（1）具有全能性：

理论上所有细胞，除哺乳动物成熟的红细胞；

除病毒，无细胞结构

（2）体现全能性：

发育成完整个体

4．原因：

已分化的细胞或细胞核具有本物种个体发育所需要的全部基因

5．标志：

细胞形成了完整的个体

6．体现

（1）分化程度与全能性成反比：

分化程度越高，全能性越低，分裂能力弱；

分化程度越低，全能性越高，分裂能力强

（2）在离体情况下，提供适宜条件，细胞才能表现全能性

（3）是细胞分裂、分化的结果

（4）全能性排序

1植物细胞>

动物细胞

2受精卵（未分化）>

卵细胞（生殖细胞）（高度分化但全能性高）>

胚胎干细胞（未分化）>

体细胞

3未分化>

分化程度低>

分化程度高的体细胞

4分生区>

成熟区

5细胞核具有全能性：

核移植实验

7．应用

（1）植物组织培养：

斯图尔德

1条件：

脱离母体；

适宜的营养，如水，无机盐，植物激素，糖类等；

外界条件，如光照，温度等

2理论基础：

植物体细胞的全能性

3过程

4意义

1）快速繁殖花卉和蔬菜等作物

2）拯救珍稀濒危物种

3）与基因工程相结合，培育作物新品种

（2）核移植/克隆

1理论基础：

动物细胞的细胞核具有全能性

2过程：

1）甲的体细胞的细胞核

2）移植到乙的未受精的去核的卵细胞中

3）体外培养形成胚胎后移植到丙的子宫中

4）发育成的个体为甲的性状

3缺陷

1）虽易于取材，但克隆动物个体常表现出严重的生理或免疫缺陷，且多为致使性的

2）伦理问题

4意义：

拯救濒危动物；

与基因工程相结合培育新品种

5注意：

目前为止，没有将单个已经分化的动物体细胞培养成新的个体；

可以培养成细胞、组织、器官

（3）花粉离体培养发育成单倍体植株→植物生殖细胞的全能性

4、干细胞

动物和人体内，少数具有分裂和分化能力的细胞

2．作用：

机体内的各种细胞、组织和器官都是由干细胞分化发育而来的；

一类具有自我更新（通过有丝分裂）和分化潜能的细胞

3．类型

（1）根据干细胞的分化潜能

1全能干细胞：

具有无限分化潜能，能分化成各种组织和器官。

如胚胎干细胞（未分化的细胞，存在于胚胎分化前）

2多能干细胞：

具有分化出多种组织细胞的潜能。

如多能骨髓造血干细胞

3专能干细胞：

由多能干细胞分化而来，只能分化成某一类型的细胞。

如专能骨髓造血干细胞，即红细胞（终端分化细胞）

（2）根据所处的发育阶段

1胚胎干细胞

2成体干细胞

4．应用：

医学上，为器官移植提供新的思路，无生理排斥

5、扩展

1．管家基因

（1）指导所有细胞均要表达的一类基因，其产物是维持细胞基本生命活动所必需的

（2）如呼吸酶基因等

2．奢侈基因

（1）指不同类型细胞特异性表达的基因，其产物赋予不同细胞特异的生理功能

（2）如血红蛋白基因、胰岛素基因等

6、联系

1．个体发育是以细胞的分裂和分化为基础的

（1）因为只有通过细胞分裂，才能增加细胞数目

（2）只有通过细胞分化，才能形成不同的组织、器官和系统

（3）细胞分化是个体发育的主要过程

（4）细胞分裂是细胞分化的基础

（5）但具有分裂能力的细胞不一定具有分化能力，如蛙的红细胞的无丝分裂、癌细胞的无限增殖、单细胞生物的繁殖

2．细胞分裂和细胞分化是以基因的表达为基础的

（1）特别是细胞分化，它是细胞内遗传信息有序表达的结果

（2）如红细胞的形成是以控制血红蛋白合成主为的基因表达的结果

3．个体水平上的发育是以细胞水平的分裂与分化为基础的

4．细胞水平的分裂与分化是以分子水平的基因表达为基础的

6.3细胞的衰老和凋亡

1、衰老

细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程，最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。

是正常的生理过程、生命现象

2．个体衰老与细胞衰老的关系

（1）单细胞生物：

细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡；

同步

（2）多细胞生物：

不同步

1多细胞生物体内的细胞总是不断更新，总有一部分衰老或死亡；

更新的细胞，如精原细胞和造血干细胞。

衰老的细胞，如皮肤表皮细胞→角质

2总体上看，个体衰老的过程也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正常情况下，细胞会因分裂次数增多而丧失正常的功能而加速衰老。

如老年人骨折愈合慢

4非正常情况，癌细胞的无限增殖

3．特征

（1）形态结构方面

1细胞核：

核体积增大，核膜内折→对细胞的代谢、遗传控制减弱；

染色质收缩、染色加深→影响DNA复制和转录。

除哺乳动物成熟的红细胞

2细胞膜：

通透性改变→使物质运输功能降低。

实例，老年人吸收能力下降

3高尔基体：

碎裂

（2）物质方面

1水分减少（特别是自由水）：

使细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢速率减慢。

实例，皮肤干燥、皱纹的形成

2多种酶活性降低：

导致化学反应减慢，呼吸速率减慢，引起代谢速率减慢。

溶酶体的水解酶活性增高→水解衰老的细胞器及结构。

实例，头发基部的黑色素细胞衰老，酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，头发变白

3色素增加：

妨碍细胞内物质的交流和传递，影响细胞正常的生理功能。

实例，老年斑的形成。

抗氧化的酶活性降低，使脂肪氧化形成褐色素；

细胞膜的运输功能降低，使色素沉积；

加速老化，形成老年斑

4糖原减少，脂肪积聚，蛋白质合成减少

（3）细胞内呼吸速率减慢：

线粒体数量减少。

实例，无力

（4）与衰老相关的基因表达能力增强

内因和外因共同作用的结果，外因可促使衰老相关基因表达加强

（1）自由基学说

1概念：

异常活泼的带电分子或基团

来自细胞的氧化反应、辐射及有害物质刺激细胞产生自由基；

产生后，攻击和破坏细胞；

攻击磷脂分子→产生更多自由基→继续攻击→雪崩式反应；

攻击DNA→引起基因突变；

攻击蛋白质→使活性下降，致使细胞衰老

（2）端粒学说

染色体两端的一段特殊序列的DNA

在每次细胞分裂后会缩短一截；

分裂多次后，正常基因的NDA序列会受到损伤→变短→使细胞活动异常

2、凋亡与坏死

凋亡

坏死

概念

由基因所决定，细胞自动结束生命