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.docx
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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
6.细胞的生命历程
6.1细胞的增殖
1、生物体的生长
1．细胞长大：
体积变大→运输速率降低→表面积/体积实验
2．细胞增殖：
数量增多→癌变，畸形增殖，需要更多功能
3．细胞分化：
种类增加→不正常分化→癌变
4．细胞衰老、凋亡：
更新换代
2、实验
1．标题：
细胞大小与物质运输的关系。
模型建立实验
2．目的：
细胞大小（表面积与体积比）与物质运输效率的关系，探讨细胞不能无限长大
3．原理
（1）细胞模型：
用琼脂块的大小模拟细胞的大小
（2）细胞与外界进行物质交换的效率：
NaOH在琼脂块中扩散的体积占整个琼脂块的体积
（3）检测方法：
酚酞遇NaOH呈现紫红色
4．步骤
（1）制备琼脂块：
含酚酞的琼脂切成边长为3、2、1cm的正方体
（2）NaOH浸泡：
琼脂块放在质量分数为0.1%的NaOH溶液中10min，并不时翻动（不要破坏琼脂块）
（3）切割琼脂块：
取出琼脂块，用纸巾吸干，切成两半
（4）测量结果、计算：
测量每块琼脂块上NaOH扩散的深度，计算
5．结果及讨论
（1）琼脂块的颜色变化可知NaOH扩散的深度
（2）在相同时间内，NaOH在每一琼脂块内扩散的深度基本相同：
说明NaOH在每一琼脂块内扩散的速率是相同的
（3）NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比，随琼脂块的增大而减小
6．实验结论
（1）琼脂块的表面积与体积之比，随着琼脂块的增大而减小
（2）NaOH扩散进琼脂块的体积与整个琼脂块的体积之比，随琼脂块的增大而减小
（3）细胞体积越大，其相对表面积越小
（4）细胞与周围环境之间物质交换的面积相对越小，物质运输的效率越低
7．实验扩展：
细胞与外界进行气体交换
（1）思路：
考虑呼吸和光合作用对于细胞的整体效果，如呼吸=光合，整体而言无气体进出细胞；气体进出是顺浓度梯度的自由扩散；考虑物质运输的速率；物质的来源和去路
（2）规律：
气体在细胞间、细胞质的含量变化一致，如只呼吸时，氧气在细胞间、细胞质的量均减少，而二氧化碳均增多
（3）以有氧呼吸为例，氧气分布于细胞间、细胞质、线粒体内；当细胞进行有氧呼吸时，细胞整体表现为氧气从细胞间进入，二氧化碳从线粒体排至细胞间∴细胞间的氧气减少、二氧化碳增多。
又∵线粒体的相对表面积大（体积小双层膜）∴线粒体的运输速率比细胞膜大∴氧气从细胞质进入线粒体的速率＞氧气从细胞间进入细胞质的速率∴细胞质的氧气减少（来源慢去路快），同理细胞质的二氧化碳增加
（4）应用整体思维，呼吸＞光合也是同样的变化过程；而呼吸＜光合相反
3、细胞不能无限长大
1．表面积与体积的之比限制了细胞的长大
（1）细胞内物质的交流受到细胞体积的制约
（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。
特点，无细胞周期；形成纺锤丝→纺锤体
（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
动、植物
整个时期（间期更活跃）
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
前期
中期
后期
末期
着丝点
2n
2n
2n
→4n
→2n
染色体
2n
2n
2n
→4n
→2n
染色单体
0→4n
4n
4n
→0
0
DNA
2n→4n
4n
4n
4n
→2n
每条染色体DNA数
1→2
2
2
1
1
（5）对应曲线图
（6）染色体：
染色单体：
DNA
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：
0：
2→末期（已完成细胞质分裂）、间期的G1期
（7）染色体：
DNA
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
时期
原因
核DNA
加倍
间期
DNA复制
减半
末期
一个细胞分裂成两个子细胞
染色体
加倍
后期
着丝点分裂
减半
末期
一个细胞分裂成两个子细胞
染色单体
形成
间期
染色体复制
消失
后期
着丝点分裂
中心体
加倍
间期
中心体复制
细胞核
加倍
末期
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
项目
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
1．标题：
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
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