高中生物必修一第一节细胞增殖-人教版.ppt
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1、第一节第一节细胞增殖细胞增殖第第6章章细胞的生命历程细胞的生命历程一、知识目标一、知识目标1理解细胞周期的概念。理解细胞周期的概念。2准确描述细胞有丝分裂各阶段的重要特征。了解动植物细胞有丝分裂过程的准确描述细胞有丝分裂各阶段的重要特征。了解动植物细胞有丝分裂过程的异同。异同。3掌握有丝分裂的过程掌握有丝分裂的过程、特征和意义尤其是、特征和意义尤其是DNA和染色体的规律性变化。和染色体的规律性变化。【学习目标学习目标】二、能力目标二、能力目标1学会科学探究细胞大小与物质运输关系的方法。学会科学探究细胞大小与物质运输关系的方法。2学习用曲线图描述有丝分裂过程中学习用曲线图描述有丝分裂过程中DNA
2、和染色体数量的变化规律。和染色体数量的变化规律。3通过实验培养学生的观察、分析以及绘图能力。通过实验培养学生的观察、分析以及绘图能力。三、情感目标三、情感目标1通过对有丝分裂过程中通过对有丝分裂过程中DNA和染色体的规律性变化的学习,使学生对事物发展变化过和染色体的规律性变化的学习,使学生对事物发展变化过程中由量变到质变的转化等哲学问题有正确的认识。程中由量变到质变的转化等哲学问题有正确的认识。2通过实验培养学生实事求是的科学态度和严谨的科学工作作风。通过实验培养学生实事求是的科学态度和严谨的科学工作作风。问题探讨:问题探讨:参考提示参考提示:1.象与鼠相应器官和组织的细胞大小无明显差异。象与
3、鼠相应器官和组织的细胞大小无明显差异。2.生物体的生长,既靠细胞分裂增加细胞的数量(主),还生物体的生长,既靠细胞分裂增加细胞的数量(主),还要靠细胞生长增大细胞的体积(次)。要靠细胞生长增大细胞的体积(次)。1、多细胞生物体体积的增大即生物体的生长,既靠细、多细胞生物体体积的增大即生物体的生长,既靠细胞生长增大细胞的体积,还要靠细胞分裂增加细胞的胞生长增大细胞的体积,还要靠细胞分裂增加细胞的数量。数量。2、不同动植物同类器官或组织的细胞大小一般没有明、不同动植物同类器官或组织的细胞大小一般没有明显的差异,器官的大小主要决定于细胞数目的多少。显的差异,器官的大小主要决定于细胞数目的多少。总结:
4、总结:一、细胞不能无限长大:一、细胞不能无限长大:其原因是什么?其原因是什么?“细胞大小与物质运输的关系”琼脂块的琼脂块的边长边长/cm表面积表面积/cm2体积体积/cm3比值(表比值(表面积面积/体积)体积)NaOH扩散扩散的深度的深度/cm比值(比值(NaOH扩扩散的体积散的体积/整个琼整个琼脂块的体积)脂块的体积)321实验探究:实验探究:浸泡浸泡10分钟分钟6:13:12:1比值比值(表面积表面积/体积体积)NaOH扩扩散的深度散的深度比值比值(NaOH扩散体积扩散体积/整个整个琼脂块体积)琼脂块体积)824216127543体积体积表面积表面积琼脂块琼脂块边长边长cmcm2cm3cm
5、浸泡浸泡15分钟分钟实验讨论答案提示1.当NaOH与含酚酞的琼脂块相遇时,其中的酚酞变成紫红色,这是常用的检测NaOH的方法,从琼脂块的颜色变化就知道NaOH扩散到多远;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。2.根据球体的体积公式V=4/3r3,表面积公式S=4r2,计算结果如下表。细胞直径(m)表面积(m2)体积(m3)比值(表面积/体积)201 2564 1870.30302 82614 1300.203.细胞越大,物质运输的效率越低,所以多细胞生物体是由许多细胞越大,物质运输的效率越低,所以多细胞生物体是由许多细胞而不是由少
6、数体积更大的细胞构成的。细胞越大,需要与细胞而不是由少数体积更大的细胞构成的。细胞越大,需要与外界环境交流的物质越多;但是细胞体积越大,其表面积相对外界环境交流的物质越多;但是细胞体积越大,其表面积相对越小,细胞与周围环境之间物质交流的面积相对小了,所以物越小,细胞与周围环境之间物质交流的面积相对小了,所以物质运输的效率越低。质运输的效率越低。根据实验结果可得出什么结论?根据实验结果可得出什么结论?1.表面积与体积的关系限制了细胞的长大;(主)表面积与体积的关系限制了细胞的长大;(主)2.细胞的核质比(次)。(如果细胞太大,细胞核的细胞的核质比(次)。(如果细胞太大,细胞核的“负担负担”就会过
7、重。)就会过重。)细胞体积越细胞体积越大大,其相对表面积越,其相对表面积越小小,细胞的物,细胞的物质运输效率就越质运输效率就越低低总结:细胞不能无限长大的原因?总结:细胞不能无限长大的原因?二、细胞通过分裂增殖二、细胞通过分裂增殖1细胞为什么要增殖?:细胞为什么要增殖?:细胞分裂是动植物生长、发育、繁殖、细胞分裂是动植物生长、发育、繁殖、细胞分裂是动植物生长、发育、繁殖、细胞分裂是动植物生长、发育、繁殖、遗传的基础遗传的基础遗传的基础遗传的基础2细胞增殖的方式及其发生场所:细胞增殖的方式及其发生场所:(1)无丝分裂)无丝分裂少数生物细胞发生,如蛙的红细胞、少数生物细胞发生,如蛙的红细胞、鸡胚的
8、鸡胚的血细胞血细胞(2)有丝分裂)有丝分裂最普遍的分裂方式,发生在动植物的最普遍的分裂方式,发生在动植物的体细胞体细胞,产生的子细胞也叫体细胞,如根尖分生区细胞产生的子细胞也叫体细胞,如根尖分生区细胞(3)减数分裂)减数分裂发生在有性生殖生物的发生在有性生殖生物的精巢(睾丸)和卵巢精巢(睾丸)和卵巢,与有性生殖细胞(与有性生殖细胞(与有性生殖细胞(与有性生殖细胞(精子、卵细胞精子、卵细胞精子、卵细胞精子、卵细胞)的形成有关)的形成有关)的形成有关)的形成有关增殖的过程:增殖的过程:1.1.物质准备阶段(细胞间期)物质准备阶段(细胞间期)2.2.细胞分裂阶段(分裂期)细胞分裂阶段(分裂期)什么是
9、细胞周期呢?什么是细胞周期呢?细胞周期细胞周期是指:连是指:连续分裂的细胞从上一次续分裂的细胞从上一次分裂结束到下一次分裂分裂结束到下一次分裂结束所经历的整个过程结束所经历的整个过程(注意:每个周期的起点是上一次分裂注意:每个周期的起点是上一次分裂的结束点)的结束点)。(一)、有丝分裂(一)、有丝分裂 有丝分裂是真核细胞进行细胞分裂的主要方有丝分裂是真核细胞进行细胞分裂的主要方式,细胞进行有丝分裂具有式,细胞进行有丝分裂具有周期性周期性。每一个细胞周期包括一个每一个细胞周期包括一个分裂间期分裂间期和和一个一个分裂期分裂期(M M),而分裂间期又包括一,而分裂间期又包括一个合成期(个合成期(S
10、S)和合成期前后的两个间隙期)和合成期前后的两个间隙期(G G1 1和和G G2 2)。)。细胞增殖周期中的各个分期,各有其不同的特点。细胞增殖周期中的各个分期,各有其不同的特点。G1期期的特点的特点G1期是从上次细胞增殖周期完成以后开始的。期是从上次细胞增殖周期完成以后开始的。G1期是一个生期是一个生长期。在这一时期中主要进行长期。在这一时期中主要进行RNA和蛋白质的生物合成,并且为下阶段和蛋白质的生物合成,并且为下阶段S期期的的DNA合成做准备,特别是合成合成做准备,特别是合成DNA的前身物质、的前身物质、DNA聚合酶和合成聚合酶和合成DNA所必不可少的其他酶系,以及储备能量。所必不可少的
11、其他酶系,以及储备能量。S期期的特点的特点从从G1期进入期进入S期是细胞增殖的关键时刻。期是细胞增殖的关键时刻。S期最主要的特征是期最主要的特征是DNA的合成。的合成。DNA分子的复制就是在这个时期进行的。通常只要分子的复制就是在这个时期进行的。通常只要DNA的合的合成一开始,细胞增殖活动就会进行下去,直到分成两个子细胞。成一开始,细胞增殖活动就会进行下去,直到分成两个子细胞。G2期期的特点的特点G2期又叫做期又叫做“有丝分裂准备期有丝分裂准备期”,因为它主要为后面的,因为它主要为后面的M期做期做准备。在准备。在G2期中,期中,DNA的合成终止,但是还有的合成终止,但是还有RNA和蛋白质的合成
12、,不过和蛋白质的合成,不过其合成量逐渐减少。特别是微管蛋白的合成,为其合成量逐渐减少。特别是微管蛋白的合成,为M期纺锤体微管的组装提供期纺锤体微管的组装提供原料。原料。M期期的特点的特点细胞一旦完成了细胞分裂的准备,就进入有丝分裂期。细胞分细胞一旦完成了细胞分裂的准备,就进入有丝分裂期。细胞分裂期是一个连续的过程,为了研究的方便,可以人为地将它分成前、中、后、裂期是一个连续的过程,为了研究的方便,可以人为地将它分成前、中、后、末四个时期。末四个时期。M期的细胞有极明显的形态变化。间期中的染色质(主要成分期的细胞有极明显的形态变化。间期中的染色质(主要成分是是DNA和蛋白质),在和蛋白质),在M
13、期浓缩成染色体形态。染色体的形成、复制和移动期浓缩成染色体形态。染色体的形成、复制和移动等活动,保证了将等活动,保证了将S期复制的两套期复制的两套DNA分子平均地分到两个子细胞中去。分子平均地分到两个子细胞中去。细胞分裂间期是有丝分裂的准备阶段。在一个细胞分裂间期是有丝分裂的准备阶段。在一个细胞周期中,分裂间期所占的时间大约是整个细胞细胞周期中,分裂间期所占的时间大约是整个细胞周期的周期的90%95%,远远大于分裂期远远大于分裂期(所以在显微所以在显微镜下观察到的细胞绝大多数是间期的镜下观察到的细胞绝大多数是间期的)。在此期间,。在此期间,细胞内发生着活跃的代谢变化,细胞内发生着活跃的代谢变化
14、,最重要的变化是进最重要的变化是进行行DNA分子的复制(分子的复制(在在S期期)和有关蛋白质的合成)和有关蛋白质的合成(在在G1期和期和G2期期)。)。复制的结果,每个染色体都形成两复制的结果,每个染色体都形成两个完全一样的姐妹染色单体。个完全一样的姐妹染色单体。1、细胞分裂间期、细胞分裂间期不同细胞的细胞周期持续时间不同细胞的细胞周期持续时间细胞类型细胞类型分裂间期分裂间期分裂期分裂期细胞周期细胞周期蚕豆根尖分生区细胞蚕豆根尖分生区细胞15.32.017.3小鼠十二指肠上皮细胞小鼠十二指肠上皮细胞13.51.815.3人的肝细胞人的肝细胞21122人的宫颈癌细胞人的宫颈癌细胞20.51.52
15、2(1)不同的细胞的细胞分裂周期持续时间不同)不同的细胞的细胞分裂周期持续时间不同(2)细胞周期的大部分时间处于分裂间期)细胞周期的大部分时间处于分裂间期1。下表所列为不同细胞的细胞周期持续时间(。下表所列为不同细胞的细胞周期持续时间(h)。据表分析可以)。据表分析可以得出的结论是(得出的结论是()A、分裂期和细胞周期均最短的是肿瘤细胞、分裂期和细胞周期均最短的是肿瘤细胞B、分裂期占细胞周期时间比例最小的是十二指肠细胞、分裂期占细胞周期时间比例最小的是十二指肠细胞C、不同种类细胞的细胞周期持续时间不同、不同种类细胞的细胞周期持续时间不同D、不同种类细胞的分裂都是同步进行的、不同种类细胞的分裂都
16、是同步进行的细细胞胞分裂间期分裂间期分裂期分裂期细胞周期细胞周期十二指肠细胞十二指肠细胞 13 135 5 1 18 8 15 153 3肿瘤细胞肿瘤细胞 18 180 0 0 05 5 18 185 5成纤维细胞成纤维细胞 19 193 3 0 07 7 20 200 0Cabcde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中止点?一个细胞周期可以用哪些点之间的距离表示?间期间期间期间期分裂期分裂期分裂期分裂期染色质、染色体、染色质、染色体、DNA、染色单体的关系、染色单体的关系1、染色体和染色质均是主要由、染色体和
17、染色质均是主要由DNA和和蛋白蛋白质质构成的构成的2、染色体和染色质是同一种物质在不同时、染色体和染色质是同一种物质在不同时期有两种状态期有两种状态染色质染色质高度螺旋化、变粗、变短染色体染色体(复制过的)一条染色体(复制过的)一条染色体(含有(含有2个个DNA)姐妹染色单体姐妹染色单体(未复制的)一条染色体(未复制的)一条染色体(含有(含有1个个DNA)复制复制姐妹染色单体分离姐妹染色单体分离着着丝丝点点一个DNA分子二条染色体二条染色体(共有(共有2个个DNA)子染色体子染色体 分裂间期分裂间期:进行进行染色体的复制,即染色体的复制,即DNA的复制。的复制。着丝点着丝点染色单体染色单体染色
18、单体染色单体染色体染色体一条染色体由两一条染色体由两条染色单体连接而成,条染色单体连接而成,每条染色单体上各有每条染色单体上各有一个一个DNA分子分子分裂前期分裂前期数目计算数目计算一个染色体只有一个着丝点。因此,对染色体计数时就是看着丝点的数目。A 是通常所说的一个一个染色体、一个染色体上有一个一个DNA分子。B 是经过复制的一个一个染色体,包含两个两个姐妹染色单体,染色体中含两个两个DNA分子,分别位于两个染色单体上。所以细胞中染色体上的DNA分子数为:有染色单体时,有染色单体时,DNA分子数分子数=染色单体数;染色单体数;没有染色单体时,没有染色单体时,DNA分子数分子数=染色体数染色体
19、数。说出下列各细胞中染色体数、DNA数、染色单体数分裂间期结束即进入分裂期,分裂间期结束即进入分裂期,分裂期最明显的变化分裂期最明显的变化是细胞核中染色体的变化是细胞核中染色体的变化。分裂期是一个连续的过。分裂期是一个连续的过程,并没有严格的时间界限,只是为了研究的方便程,并没有严格的时间界限,只是为了研究的方便,人为地将它分为,人为地将它分为前期、中期、后期、末期前期、中期、后期、末期四个时四个时期。下面我们以高等植物细胞为例来进行学习。期。下面我们以高等植物细胞为例来进行学习。2、分裂期、分裂期(1 1).前期:前期:特征特征:、出现染色体(含姐妹染色单体)、出现染色体(含姐妹染色单体)、
20、核膜逐渐消失,核仁逐渐解体核膜逐渐消失,核仁逐渐解体、细胞两级发出纺锤丝,形成纺锤体:、细胞两级发出纺锤丝,形成纺锤体:、染色体着丝点散乱分布在纺锤体上、染色体着丝点散乱分布在纺锤体上。核仁核仁核膜核膜细胞壁细胞壁染色质(已复制)染色质(已复制)(2 2).中期:中期:中期特征:中期特征:、染色体的、染色体的着丝点着丝点排列在细胞中央排列在细胞中央的的赤道板赤道板上。(注意:赤道板只是个上。(注意:赤道板只是个位置,显微镜下是看不到的)。位置,显微镜下是看不到的)。、染色体高度螺旋化,染色体的形、染色体高度螺旋化,染色体的形态固定、数目清晰。是态固定、数目清晰。是观察染色体观察染色体的的最佳时
21、期最佳时期。(3 3).后期:后期:后期特征:后期特征:、着丝点分裂,姐妹染色单体分离,形成两个染色体,这样,、着丝点分裂,姐妹染色单体分离,形成两个染色体,这样,1个染色体个染色体2个染色体。个染色体。染色体数目加倍染色体数目加倍(但是(但是染色单体数目为零)染色单体数目为零)。、纺锤丝收缩牵引将染色体纺锤丝收缩牵引将染色体平均分配平均分配到细胞的两极,细胞两级各有一套形态到细胞的两极,细胞两级各有一套形态和数目完全相同的染色体和数目完全相同的染色体(4 4).未期:未期:未期特征:(与前期相反)未期特征:(与前期相反)、染色体变成细长的染色质、染色体变成细长的染色质、出现、出现核膜和核仁核
22、膜和核仁、纺锤丝逐渐消失、纺锤丝逐渐消失、在赤道板的位置出现一个细胞板,向四周扩展,逐渐形成细胞壁、在赤道板的位置出现一个细胞板,向四周扩展,逐渐形成细胞壁 总结细胞的有丝分裂各时期的特征细胞的有丝分裂各时期的特征(1)间期间期:复制:复制”主要是完成组成主要是完成组成染色体的染色体的DNA的复制的复制和和有关蛋白质的合成有关蛋白质的合成复制的结果:每个染色体都形成完全一样的两个姐妹染色单体,复制的结果:每个染色体都形成完全一样的两个姐妹染色单体,染色体的数目不变染色体的数目不变(染色体的数目以着丝点数目为准),(染色体的数目以着丝点数目为准),DNA分子数目增加了一倍分子数目增加了一倍(2)
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