专题四 细胞的增殖、分化、衰老和凋亡
1.内容:
(1)细胞的生长和增殖的周期性ⅰ
(2)细胞的无丝分裂 ⅰ
(3)细胞的有丝分裂ⅱ
(4)细胞的分化 ⅱ
(5)细胞的全能性ⅱ
(6)细胞的衰老和凋亡与人体健康的关系ⅱ
(7)癌细胞的主要特征及防治ⅱ
(8)植物细胞的质壁分离和复原ⅱ
2.解读:
细胞增殖是生物体生长、发育、生殖和遗传的基础,相关知识是生物学中的核心主干知识,占据重要的地位,是高考常考的知识点。多数以选择题的形式考查基本知识。内容涉及细胞周期的概念及应用、有丝分裂的过程和特点、动植物细胞有丝分裂的区别、有丝分裂过程中染色体、染色单体和dna的变化规律、观察细胞有丝分裂的实验。更为常见的是与减数分裂综合考查,有时也与dna分子复制的知识综合考查。复习策略主要如下:深刻地理解细胞周期的概念,从内涵和外延上把握概念的实质。重点理解有丝分裂过程中各时期的变化和特点,尤其是染色体、dna的行为变化、形态变化、数目变化的规律。与细胞结构相联系,理解动植物细胞有丝分裂的主要区别。从染色体、dna的动态变化上加深对有丝分裂意义的理解。亲手做一下想类似的实验,加深对教材实验的理解,注意有丝分裂与减数分裂的区别。
第一课时 细胞的增殖
一、细胞不能无限长大
1.相对表面积决定:表面积/体积 体积越大相对表面积越小,物质运输速率就越低。
2.核质比
二、细胞通过分裂进行增殖
1.意义:是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
2.过程:包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。
3.方式:真核细胞的分裂方式包括:有丝分裂、无丝分裂、减数分裂三种。
三、有丝分裂
1.细胞周期:连续分裂的细胞,从一次分裂完成开始到下一次分裂完成为止,为一个细胞周 期。
2.分裂过程:(括号中为动物细胞的过程)
细胞周期 分裂间期
(90-95%) 分裂期(5-10%)(图6-2)
前期 中期 后期 末期
细胞活动 复制dna,合成有关蛋白质,细胞适度生长;染色质丝螺旋缠绕缩短变粗,变成染色体。(图6-4) (中心粒复制,分成两组) 染色体着丝点上连着两个姐妹染色单体。核仁逐渐解体、核膜逐渐消失细胞两极发出纺锤丝,形成梭形纺锤体。 (一组位置不变,另一组移向另一极,发出星射线,形成纺锤体) 纺锤丝付在着丝粒两侧牵引着染色体到赤道板上 每个着丝粒分裂成两个,姐妹染色单体分开,由纺锤分别引向细胞两极 染色体逐渐变成染色质丝,纺锤丝消失,核仁、核膜出现,核膜包围染色体形成两个新的细胞核,细胞板出现并逐渐形成新的细胞壁,。(不形成细胞板,细胞膜中部向内凹陷,把细胞缢裂为两个子细胞。)
特点(图6-3) 染色质螺旋缠绕,缩短变粗( n) 具姐妹染色单体、核仁解体、核膜消失、发出纺锤丝梭形纺锤体、染色体散布其中(中心粒)
(n) 染色体排列在赤道板上,形态稳定,数目清晰
(2n) 着丝粒分裂、姐妹染色单体分开到细胞两极
(2n) 纺锤丝消失、核仁、核膜出现、两个新的细胞核、细胞板出现(不形成细胞板,细胞膜中部向内凹陷,把细胞缢裂为两个子细胞。)(2n n)
意义 将新代细胞的染色体(dna)复制后平均分配到两个子细胞,保持了亲代与子代细胞之间遗传性状的稳定性。
3.动植物细胞有丝分裂的区别:
(1)分裂前期,动物细胞由两组中心粒之间星射线形成纺锤体,而植物细胞直接由两级发出。
(2)分裂末期,动物细胞从细胞中央向内凹陷缢裂形成两个子细胞,而植物细胞在细胞赤道板平面形成细胞板(与高尔基体有关)将细胞一分为二。
四、无丝分裂
1.特点:无纺锤体出现和染色体的变化。
2.实例:蛙的红细胞
五、观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
1.有关试剂及作用:
(1)解离液:质量分数15%和体积分数95%按1:1混合而成的,作用是使组织中的细胞相互分离开来。
(2)漂洗液:清水,作用是洗去解离液,防止解离过度,利于染色。
(3)染色剂:龙胆紫染液,使染色体着色
2.过程:
解离 漂洗 染色 制片
3.观察装片的步骤
(1)先放在低倍镜下观察,找到分生区细胞(伸长区细胞呈长方形,分生区细胞呈正方形,排列紧密)
(2)再用高倍镜观察
例1. 图6-3是某植物细胞有丝分裂一个细胞周期中核内dna及染色体相对数目(假设正常体细胞的染色体为2n)的变化曲线。请分析曲线并回答下面的问题。
图6-3
(1)实线a→b→c→d→e→f表示____________的数量变化,虚线a→b→c→d→e表示____________的数量变化。
(2)表示有丝分裂后期的区段:实线应为__________段,虚线应为__________段。
(3)实线b→e段dna均为4n,请分析这期间染色体发生的变化:
①_____________________________;②_____________________________;
③________________________________________________________________。
(4)从有丝分裂进程分析,此曲线有一个不科学的地方是________________________。
答案:(1)核内dna 染色体 (2)de bcd (3)①染色质高度螺旋为染色体 ②染色体数量的加倍 ③染色体的位置由散乱分布→赤道板有规律地排列→移向两极 (4)间期持续的时间太短
解析:本题考查了细胞有丝分裂的特点,在分裂过程中染色体、dna数量变化的特点以及对有丝分裂各个时期的特点进行了考查,染色体在间期、前期、中期数目不变,在后期着丝点分裂染色体加倍,末期数量恢复正常。而dna在间期从2n到4n,前期、中期、后期都为4n,末期恢复到2n.一个细胞周期中分裂间期时间占大部分,所以图中有明显错误。
第二课时 细胞的分化、衰老、凋亡和癌变
一、细胞的分化
1.细胞分化
(1)概念:在个体发育中,由一个或多个细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生一系列稳定性差异的过程
(2)特征:具有持久性、稳定性和不可逆性。
(3)意义:是生物个体发育的基础
(4)原因:基因选择性表达的结果
2.细胞全能性
(1)概念:已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能
(2)原因:以分化的细胞具有本物种全套的遗传物质
(3)实例:已分化的植物细胞具有发育成完整个体的全能;高度分化的动物细胞无全能性,但细胞核具有全能性。
(4)干细胞:动物和人体内保留着少量具有分裂和分化能力的细胞。
(5)全能性比较:植物细胞>动物细胞;受精卵>配子细胞>体细胞
3.细胞分化程度与全能性的关系
分化程度越低的细胞全能性越高
二、细胞的衰老
1. 细胞衰老与个体衰老的关系:单细胞生物细胞衰老即为个体的衰老;多细胞生物,细胞衰老不代表个体的衰老,只有绝大多数细胞衰老,生物体才衰老。
2.特征:
(1)细胞内水分减少,细胞萎缩,体积变小,新陈代谢的速率减慢
(2)细胞内多种酶的活性降低
(3)细胞内色素逐渐积累
(4)细胞内呼吸速率减慢,细胞体积增大,核膜内折,染色质收缩、染色加深
(5)细胞膜通透性改变,物质运输功能降低
三、细胞的凋亡
1. 概念:由基因决定的细胞自动结束生命的过程
2. 意义:对于多细胞生物体完成正常发育,维持内部环境的稳定,以及抵御外界各种因素的干扰都有非常关键的作用
3.细胞死亡:包括细胞凋亡和细胞坏死,细胞凋亡是细胞程序性死亡,是正常死亡;而细胞坏死是细胞外界因素的作用的死亡,是非正常的细胞死亡。
四、细胞的癌变
1. 概念:有的细胞受到致癌因子的作用,细胞中的遗传物质发生变化,就变成不受机体控制的、联系分裂的恶性增殖细胞。是细胞畸形分化的结果
2.癌细胞的主要特征:
(1)适宜条件下,无限增殖
(2)细胞的形态发生显著变化
(3)癌细胞的表面发生了变化:糖蛋白减少
(4)酶的活性升高
3.致癌因子:
1)致癌因子:紫外线、x射线等
2)致癌因子:亚硝胺、黄曲霉毒素
3)致癌因子:如rous内瘤病毒等
4. 细胞癌变的原因:致癌因子使原癌基因和抑癌基因发生突变
例2. 细胞的分化、衰老和凋亡是普遍存在的生命现象。下列有关叙述正确的是
a.人体各种组织细胞的衰老是同步进行的
b.人的早期胚胎有尾,尾部细胞随着发育逐渐凋亡
c.细胞癌变是细胞高度分化的结果
d.皮肤上的“老年斑”是细胞凋亡的产物
答案:b
解析:细胞会随着分裂次数的增多而衰老,可见人体各组织细胞的衰老不是同步进行的;环境中的致癌因子损伤细胞中的dna,使原癌基因和抑癌基因发生突变,导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞,是细胞不正常分化的结果;皮肤上的老年斑是细胞内的色素随细胞的衰老而逐渐积累的结果;人的早期胚胎有尾,尾部细胞会随着发育逐渐凋亡。故b正确。
细胞的增殖、分化、衰老和凋亡单元测试题
一、选择题
1.(09天津卷)下列选项中,两类细胞的染色体数目均可呈周期性变化的是
a. 蛙的红细胞与淋巴细胞
b. 小鼠骨髓瘤细胞与杂交瘤细胞
c. 人的胚胎干细胞与成熟红细胞
d. 牛的精细胞与精原细胞
答案:b
2.(09天津卷)下列过程中,涉及肽键数量变化的是
a. 洋葱根尖细胞染色体的复制
b. 用纤维素酶处理植物细胞
c. 小肠上皮细胞吸收氨基酸
d. 蛋清中加入nacl使蛋白质析出
答案:a
3.(09广东卷)有关真核细胞分裂的叙述,正确的是
a.无丝分裂过程核膜不消失
b.动物细胞仅以有丝分裂方式进行增殖
c.动物细胞有丝分裂末期不形成细胞板
d.无丝分裂仅出现于高等生物的衰老细胞
答案:ac
4.(09上海卷)某二倍体动物的某细胞内含有10条染色体、10个dna分子,且细胞膜开始缢缩,则该细胞
a.处理有丝分裂中期 b. 正在发生基因自由组合
c. 将形成配子 d. 正在发生dna复制
答案:c
5.(08上海生物)要观察植物细胞的细胞板结构,所选择的细胞应处于有丝分裂的
a.前期 b.中期 c.后期 d.末期
答案:d
6.(08上海生物)下列关于细胞分裂周期的叙述,正确的是
a.间期只包括g1期和g2期 b.出现纺锤体的时期是s期
c.g1期和g2期均能合成蛋白质 d.m期发生dna复制
答案:c
7.(09安徽卷)细胞的分化、衰老和凋亡是普遍存在的生命现象。下列有关叙述正确的是
a.人体各种组织细胞的衰老是同步进行的
b.人的早期胚胎有尾,尾部细胞随着发育逐渐凋亡
c.细胞癌变是细胞高度分化的结果
d.皮肤上的“老年斑”是细胞凋亡的产物
答案:b
8.(09山东卷)细胞分化是奢侈基因选择表达的结果。下列属于奢侈基因的是
a. 血红蛋白基因 b. atp合成的
c. dna解旋酶基因 d. 核糖体蛋白基因
答案:a
9.(09天津卷)下面为动物机体的细胞凋亡及清除示意图。
据图分析,不正确的是
a. ①过程表明细胞凋亡是特异性的,体现了生物膜的信息传递功能
b. 细胞凋亡过程中有新蛋白质合成,体现了基因的选择性表达
c. ②过程中凋亡细胞被吞噬,表明细胞凋亡是细胞被动死亡过程
d. 凋亡相关基因是机体固有的,在动物生长发育过程中发挥重要作用
答案:c
10(09福建卷)细胞的有丝分裂和减数分裂都可能产生可遗传的变异,其中仅发生在减数分裂过程的变异是
a.染色体不分离或不能移向两极,导致染色体数目变异
b.非同源染色体自由组合,导致基因重组
c.染色体复制时受诱变因素影响,导致基因突变
d.非同源染色体某片段移接,导致染色体结构变异
答案:b
11.(09江苏卷)下列有关细胞生命活动的叙述,正确的是
a.分裂期的细胞不进行dna复制和蛋白质合成
b.免疫系统中的记忆细胞既有分化潜能又有自我更新能力
c.凋亡细胞内的基因表达都下降,酶活性减弱
d.原癌基因突变促使细胞癌变,抑癌基因突变抑制细胞癌变
答案:b
12.(09辽宁、宁夏卷)下列关于动物细胞编程性死亡的叙述,正确的是
a.细胞癌变属于细胞编程性死亡
b. 细胞编程性死亡属于正常生理过程
c.细胞编程性死亡属于细胞分化过程
d.细胞编程性死亡与基因表达无关
答案:b
13.(09上海卷)右图所示的细胞类型转换过程为
a. 细胞融合
b. 细胞生长
c. 细胞分裂
d. 细胞分化
答案:d
14.(09海南卷)下列现象中属于细胞编程性死亡的是
a. 噬菌体裂解细菌的过程
b. 因创伤引起的细胞坏死
c. 造血干细胞产生红细胞的过程
d. 蝌蚪发育成青蛙过程中尾部细胞的死亡
答案:d
15.(09海南卷)下列关于癌细胞的叙述,错误的是
a. 癌细胞具有无限增殖的能力
b. 细胞癌变可以由病毒感染引发
c. 原癌基因只存在于癌细胞中
d. 癌细胞的转移与细胞间黏着性下降有关
答案:c
16.(08宁夏)下列过程不属于细胞分化的是
a.b淋巴细胞形成浆细胞 b.胚胎干细胞形成神经细胞
c.质壁分离植物细胞的复原 d.蜥蜴断尾再生
答案:c
17.(08江苏生物)下列细胞中,可能已发生癌变的是
a.细胞膜上糖蛋白减少的细胞 b.细胞核增大的细胞
c.自由水含量减少的细胞 d.被细菌侵染的细胞
答案:a
18.(08江苏生物)动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对下图的相关叙述中,错误的是
a.a过程表示干细胞能自我更新
b.b、c过程表示干细胞具有分化能力
c.a、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同
d.b过程形成的细胞直接组成器官,可供器官移植使用
答案:d
19.(08广东生物)老年人皮肤色素沉积出现“老年斑”,原因是
a.细胞呼吸速度加快 b.细胞中抗氧化作用的酶活性降低
c.细胞膜通透性改变 d.紫外线照射引起色素沉积
答案:bc
20.(08广东理基)癌症是严重威胁人类健康的疾病之一,下列有关描述正确的是
a.长期接触癌症患者的人细胞癌变几率增加
b.癌症是致癌因子引发的,患病几率与年龄无关
c.艾滋病患者与正常人患癌症的几率相同
d.亚硝酸盐可通过改变基因的结构而致癌
答案:d
21.(08广东文基)导致正常细胞发生癌变的根本原因是
a.染色体上存在原癌基因 b.原癌基因和抑癌基因协调表达
c.致癌因子导致原癌基因发生突变 d.原癌基因和抑癌基因以外的其他基因突变
答案:c
22.(08海南)下列有关细胞癌变的叙述,错误的是
a.细胞癌变后细胞膜表面糖蛋白减少 b.癌症病人染色体上无抑癌基因
c.经常食用腌熏食品易导致细胞的癌变 d.癌症的发生与个人的身心状况无关
答案:b
23.在“观察植物细胞的有丝分裂”实验中,对根尖染色的目的是使( )。
a.核仁着色 b.核膜着色 c.染色体着色 d.核孔着色
24.用显微镜观察洋葱根尖细胞有丝分裂装片时,能看到的结构是( )。
a.中心体 b.高尔基体 c.叶绿体 d.染色体
25. 在一个细胞周期中,染色体数目倍增,染色单体形成,染色体在细胞核中最早显现,染色体形态和数目最为清晰的时期依次为( )。
①分裂间期 ②分裂前期 ③分裂中期 ④分裂后期 ⑤分裂末期
a.①②③④ b.④①②③ c.②③①④ d.⑤③②④
26. 细胞有丝分裂最重要的特征是( )。
a.有纺锤体出现 b.有染色体复制和染色体的平均分配
c.有染色体出现 d.有核膜、核仁的消失
27. 间期是分裂期的准备阶段,这是因为分裂间期( )。
a.细胞体积迅速增大 b.染色质进行一次复制
c.细胞代谢活动旺盛 d.占全周期持续时间的90%以上
28. 水稻的体细胞内有24个染色体,在有丝分裂中期的染色体、染色单体和dna分子数目依次是( )。
a.24、24、24 b.24、48、96
c.24、48、48 d.24、24、96
29. 在细胞有丝分裂前期,动物细胞与植物细胞的主要区别在于( )。
a.染色体形态不同 b.核仁不发生解体
c.纺锤体形成方式不同 d.核膜消失时间不同
30. 一个细胞周期的持续时间是( )。
a.一次分裂开始至下次分裂开始 b.一次分裂开始至下次分裂结束
c.一次分裂结束至下次分裂开始 d.一次分裂结束至下次分裂结束
二、选择题
31.观察洋葱根尖细胞有丝分裂实验,制作装片过程如下:
(1)a液是____________________________,该过程的作用是_____________________;c液是____________________________,该过程的作用是_____________________。
(2)某同学显微镜下看到的细胞都是长方形,能见到液泡,细胞核较小,找不到正在分裂的细胞。请帮助他分析原因。
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
___________________________________________________;在观察处于有丝分裂的细胞时,视野里数目最多的是处在____________的细胞,因为____________。在显微镜下看到染色最深的部位是______________。
(3)使用高倍镜观察的主要目的是_______________,其正确操作是把__________移走,换上____________,调节反光镜和___________________直到看清物像为止。
32.图6-2为一处于有丝分裂过程中的细胞结构示意图,请回答下面的问题。
(1)这是_________细胞的有丝分裂,该细胞处于有丝分裂的__________期,在这一时期的主要特点是:_________________________________________________________。
(2)请填写下表:
染色体数 染色单体数 dna分子数
体细胞
前期
中期
后期
图6-2
(3)试绘出该细胞的下一分裂时期示意图。
33. 下图表示有丝分裂过程中染色体的运动。图a中曲线a表示染色体的着丝点与纺锤丝的相应极之间的平均距离:图b①-③表示有丝分裂染色体数目变化曲线,分析回答:
(1)图a中曲线b表示____________________________________,图a中a曲线距离减小的原因是______________________________。
(2)从______分钟后,细胞分裂进入后期,相当于b图曲线的标号为__________,此期的典型特点是______________________________________________________。
参考答案
一、选择题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 b a ac c d c b a c b
题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
答案 b b d d c c a d bc d
题号 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
答案 c b c d b b b c c d
二、非选择题
31.(1)质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精溶液的混合液(1︰1)使组织中的细胞相互分离开来,便于压片观察 龙胆紫溶液(或醋酸洋红液) 使染色体着色 (2)他观察到的是伸长区细胞,该区细胞不进行有丝分裂,应找到分生区细胞观察,分生区细胞的特点是细胞呈正方形,排列紧密,有的细胞处于分裂状态 分裂间期 间期时间最长,处于间期的细胞最多 染色体或染色质(细胞核) (3)观察有丝分裂各期的细胞 低倍物镜 高倍物镜 细准焦螺旋
32.(1)植物 中 染色体的着丝点排列在细胞中央的赤道板上
(2)
染色体数 染色单体数 dna分子数
体细胞 6 0 6
前期 6 12 12
中期 6 12 12
后期 12 0 12
(3)略
33.(1)分裂后期染色体之间的距离 纺锤丝牵引染色体移向细胞两极
(2)10 ②③ 着丝点一分为二,姐妹染色单体分离成两个子染色体,在纺锤丝牵引下移向细胞两极。