6.1细胞的增殖.ppt
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1、第1节 细胞的增殖,一、细胞不能无限长大,二、细胞通过分裂进行增殖,三、有丝分裂,四、无丝分裂,讨论:请推测象与鼠相应器官和组织的细胞大小差异如何?,问题探讨,不同动(植)物同类器官或组织的细胞大小无明显差异,器官大小主要取决于细胞数量的多少。,多细胞生物体体积的增大 (即生物体的生长),细胞生长增大细胞的体积,细胞分裂增加细胞的数量,事实上,不同动(植)物同类器官或组织的细胞大小无明显差异,器官大小主要取决于细胞数量的多少。,1.细胞为什么都那么微小?什么因素限制了细胞的长大?,2.随着细胞的长大,细胞膜的面积不也在扩大吗?那么,细胞会不会无限长大?,模拟探究【细胞大小与物质运输效率的关系】
2、,模拟探究的模型与原型: 原型:细胞 模型:含有酚酞的琼脂块 原型:营养物质 模型:NaOH溶液,实验原理:NaOH和酚酞相遇,呈紫红色 。,单位时间NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积的比值。,请你设计实验:,运输效率:单位时间单位体积物质运输的量。,切成不同大小的琼脂方块,放入盛有NaOH溶液中浸泡,慢慢地, 酚酞的琼脂随着NaOH溶液的扩散变红,切开琼脂方块,你发现什么了吗?,54,27,2,24,8,3,6,1,6,0.5,0.5,0.5,19/27,7/8,1,结论:琼脂块的相对表面积(即表面积与体积之比)随着琼脂块的增大而_;NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随着琼脂块的增大
3、而_。,减小,减小,球表面积S =4r2 球体积V =(4/3) r3 相对表面积=S/V=3/r,从上述实验,同学们能够得出什么结论呢?,细胞越大,细胞表面积与体积之比越小,物质 运输的效率越低。,结论:细胞表面积与体积之间的关系限制了 细胞的长大,(1)受细胞表面积与体积之比的限制。 细胞要通过它的表面不断地和周围环境或邻近细胞进行物质交换,这样它就必须有足够的表面积,否则它的代谢作用就很难进行。 当细胞的体积由于生长而逐步增大时,细胞表面积和体积的比例就会变得越来越小,导致表面积不够,使细胞内部和外界的物质交换适应不了细胞的需要, 这就会引起细胞的分裂,以恢复其原来的表面积与体积的适宜比
4、例。,资料三: 有些原生动物的细胞中有用于收集和排泄废物 的伸缩泡。请对这些现象作出解释。,提示: 伸缩泡能增大膜表面积与体积的比。,进一步探究: 高等动植物细胞的直径大约为几十微米,但也有例外, 如卵细胞就特别大,鸵鸟卵细胞直径为五厘米,鸡卵 细胞直径为23厘米,人卵细胞直径为200微米。 卵细胞为什么比较大呢?,卵细胞的卵黄中贮存了大量营养物质,卵裂初期所需的营养物质由卵黄提供,不是靠细胞外物质的输入;细胞的表面积与体积之比限制细胞的物质运输,而卵细胞内部储存了大量的营养物质,可以长得比较大。,原因,资料: 在有些个体较大的原生动物(如草履 虫)的细胞中,有两个或多个细胞核。 比如: 双小
5、核草履虫 长80170微米, 有两个细胞核。一个控制营养代谢, 一个控制生殖作用。 多小核草履虫 长180310微米,有312个细胞核。,限制细胞长大的因素还有哪些呢?,细胞核的大小。(细胞的核质比),细胞核是细胞的控制中心,一般来说,细胞核中的DNA是不会随着细胞体积的扩大而增加的。当细胞质的体积增长太大时,细胞核对这样大范围的细胞质的调控作用会相对地减少,以致造成核、质的不平衡,从而引起细胞分裂,以恢复其细胞核与细胞质体积之间的稳定状态。,原因:,进一步探究: 有人估计完成细胞的各项功能至少需要100种酶,每个酶促反应须占有直径约50纳米的空间,每个核糖体直径为1020纳米,据此,你是否认
6、为细胞体积是不是越小越好呢?,细胞体积的最小限度是由完成细胞功能所必须的基本 结构(如核糖体)和物质(如酶)所需要的空间决定的。,例题分析: 某同学在“细胞大小与物质运输的关系”的实验中,用含酚酞的琼脂块代表细胞, 探究细胞的表面积与体积之比与物质运输效率的关系。 方法步骤 (1)用小刀将含酚酞的琼脂块切成三块同样大小边长为3cm的立方体,编号1、2、3。 (2)将以上三块琼脂块样品,浸入0.1%、0.2%、0.3%的NaOH溶液中,处理10分钟。 (3)浸泡期间不要用勺子翻动琼脂块和挖动其表面。 (4)戴上手套,取出琼脂块样品,吸干浮液后,分别将每一样品切成两半, 观察切面,测量每一切面上N
7、aOH扩散深度,记录结果并分析。 请找出上述实验方法步骤中错误之处 。,答案: (1)第一步中应该切成三块边长分别为3、2、1 cm的立方体; (2)第二步中应该将琼脂块浸入浓度相同的0.1%的NaOH溶液中; (3)第三步中应该用勺子不时翻动琼脂块,但不要用勺子将琼脂块 切开或挖动其表面。,制约细胞体积的因素,细胞体积越小,其相对表面积 越大,越有利于物质交换,所以细胞不能太大,一个核内所含遗传信息有一定 限度,对细胞质的控制能力有限, 决定了细胞不能过大,细胞核及各种细胞器具有一定 体积,细胞进行生化反应需一定的场所,决定了细胞不能太小,细胞增殖是生物繁育的基础,单细胞生物以细胞分裂的方式
8、产生新的个体,如酵母。 多细胞生物以细胞分裂的方式产生新的细胞。 多细胞生物是由许多单细胞有机结合在一起而形成的生物体,是由一个单细胞即受精卵分裂发育而来,它的产生肯定需要许多次的细胞增殖,并经过复杂的细胞分化过程。不管细胞增殖次数多少,细胞分化如何复杂,我们都不难看出细胞增殖是生物繁衍的基础。,各种细胞在分裂之前,必须进行一定的物质准备,不然,细胞便不能分裂。 物质准备和细胞分裂是一个相互连续的过程,这一过程即为细胞增殖。,细胞增殖不同于细胞分裂,还包括之前的物质准备。,什么是细胞增殖?,二、细胞通过分裂进行增殖,有丝分裂: 真核生物细胞分裂的主要方式。 无丝分裂:因其过程不出现纺锤丝和染色
9、体而得名。 减数分裂:一种特殊的有丝分裂,与有性生殖细胞形成有关。,真核细胞的分裂有三种,细胞周期:指连续分裂的细胞,从一次分裂完成开始,到下一次分裂完成时为止,这是一个细胞周期。,一个细胞周期即是一个细胞的整个生命过程,即由一个老的细胞变成两个新的细胞。,三、有丝分裂,分裂间期: 从细胞一次分裂结束之后到下一次分裂之前,是分裂间期。 分裂期: 在分裂间期结束之后,即进入分裂期。,一个细胞周期包括两个阶段: 分裂间期和分裂期,有丝分裂细胞周期,在一个细胞周期内,分裂间期和分裂期所占的时间也相差很大,一般细胞间期大约占细胞周期的90%95%,分裂期占细胞周期的5%10%。,细胞种类众多,繁殖速度
10、有快有慢,细胞周期差别很大,有些细胞的细胞周期可以长达十几年甚至几十年,有的则可以短至几天或几小时,甚至几分钟。,不同类型细胞的细胞周期持续时间(小时),下图表示的是连续分裂的细胞的细胞周期,请回答以下问题:,哪些点可以表示一个细胞周期的起始点?哪些点可以表示一个细胞周期的终止点? 一个细胞周期可以用哪些点之间的距离表示?,b到d,根据代谢情况,可分为三个阶段: G1期:DNA和蛋白质合成旺盛时期,为DNA合成做准备工作。 S期:DNA完成复制的时期。 G2期:活跃的DNA和蛋白质合成,为纺锤丝形成 做准备工作。,细胞分裂间期,是整个细胞周期中的准备阶段,最大特点是完成DNA分子的复制和有关蛋
11、白质的合成。,细胞分裂期,最明显的变化是细胞核中染色体的变化。,人们为了研究方便,细胞分裂期可分为前期、中期、后期、末期四个时期。各个时期变化是连续的,并没有严格的时期界限。,染色体与姐妹染色单体,1条染色体含1个DNA分子,1条染色体由2条姐妹染色单体组成,含2个DNA分子,着丝点,纺锤丝,具有姐妹染色单体的染色体,核仁逐渐解体, 核膜逐渐消失。 纺锤体出现, 染色体出现。 染色体散乱地分布在梭形的纺锤体之间。,前期:,两消两现一散乱,中期:,每条染色体的着丝点的两侧,都有纺锤丝附着在上面,纺锤丝牵引着染色体运动,使每条染色体的着丝点排列在细胞中央的一个平面上。 这个平面与纺锤体的中轴相垂直
12、,类似于地球赤道的位置,所以叫做赤道板。 分裂中期的细胞,染色体的形态比较固定,数目比较清晰,便于观察清楚。,染色体,纺锤丝,纺锤体,着丝点,姐妹染色单体,赤道板,(与纺锤体中轴相垂直的平面),子染色体,丝牵点排赤道板,有丝分裂中期,小练习,在动物细胞有丝分裂中期,若从一极观察可见染色体的排列情况是图中的( ),D,后期:,每一个着丝点分裂成两个,原来连接在同一个着丝点上的两条姐妹染色单体也随着分离开来,成为两条子染色体。,姐妹染色单体是由一个着丝点连着的并行的两条染色单体,是在细胞分裂的间期由同一条染色体经复制后形成的,在细胞分裂的间期、前期、中期成对存在,其大小、形态、结构及来源完全相同。
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