高中生物专题06 细胞的生命历程-2021年高考生物一轮复习知识点梳理与归纳

专题06细胞的生命历程第1节细胞的增殖实验模拟探究细胞表面积与体积的关系原理：NaOH和酚酞相遇呈紫红色当与琼脂相遇时，其中酚酞变成紫红色，因此，从颜色上的变化就知道NaOH扩散得有多远。在一定时间内，NaOH在琼脂块的每一侧扩散的距离大致相同。步骤：将含酚酞琼脂块切成三块边长分别为3cm、2cm、1cm的正方体，放入烧杯内，加入NaOH溶液，10min后取出，用纸巾吸干，用塑料刀将琼脂块切成两半。观察切面，测量每一块上NaOH扩散的深度。分析：琼脂块的表面积与体积之比（相对表面积）随着琼脂块的增大而减小，NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比也随着琼脂块的增大而减小。结论：细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输的效率就越低。细胞表面积限制了细胞的长大。1．细胞为什么要分裂？或细胞为什么这么小？（1）增大细胞膜表面积与体积比，有利于物质的运输（营养吸收与废物排出）以保证细胞正常生命代谢需要。（2）保证适宜的核质关系，使细胞质能在细胞核的控制范围内。2．卵细胞是一种特殊的细胞，因为它含有许多供胚胎发育的营养物质——卵黄，而使细胞体积增大了许多倍。但卵细胞一般与外界交换物质少，故表面积与体积的比例特殊。一、细胞不能无限长大的原因：(1)细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大；细胞体积越大，相对表面积（表面积/体积）越小，物质运输的效率越低。(2)受细胞核控制能力的制约。真核细胞的增殖方式：无丝分裂、有丝分裂、减数分裂，其意义是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础二、真核细胞的分裂方式有丝分裂（人、植物）无丝分裂（青蛙、红细胞）减数分裂（生殖细胞特殊分裂）注：细菌：二分裂（既不是有丝分裂也不是无丝分裂）二、细胞周期1、概念：连续分裂的细胞，从上一次分裂结束（=完成时），到下一次分裂结束包括：㈠分裂间期：G1期：合成酶S期：复制DNA（s期DNA结构最不稳定，容易发生基因突变）G2期：合成蛋白质㈡M期（分裂期）：前、中、后、末注：①连续分裂的细胞才具有细胞周期；例如：早期胚胎细胞、干细胞、分生区细胞、生发层细胞、癌细胞（不正常分裂）。已分化的成熟的细胞一般不再具有分裂能力，没有细胞周期。（如洋葱表皮细胞，成熟叶肉细胞，动物肌肉细胞，红细胞、神经细胞等。※减数分裂（细胞分裂结束后不再进行分裂）和无丝分裂没有细胞周期②间期在前，分裂期在后；如下图(bc+cd)是一个细胞周期，但不能写成(ab+bc)（常考）③间期长，分裂期短；观察有丝分裂时，选择分裂期相对较长的植物作实验材料。④不同生物或同一生物不同种类的细胞，细胞周期长短不一。2.影响细胞周期的因素(1)内部因素：不同种类的细胞，细胞周期持续的时间不同。间期与分裂期所占比例也不同。(2)外部因素：主要有温度、pH、射线、生理和病理状况等，这些因素通过影响酶的活性影响细胞周期。因为DNA复制、有关蛋白质合成、能量供给等生理过程都需要酶的参与。有丝分裂过程（以高等植物细胞为例）分裂间期特征：主要完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成结果：DNA分子加倍；染色体数不变（一条染色体含有2条染色单体）染色单体形成于间期，出现（观察到）于前期，消失于后期。有丝分裂全过程各个时期始终有同源染色体存在，但没有同源染色体的联会，不形成四分体，没有同源染色体的分离。（2）分裂期前期：①：核仁解体、核膜消失②形成纺锤体，染色质螺旋化成为染色体，散乱地分布在纺锤体的中央；中期：每条染色体的着丝粒都排列在赤道板上；（中期染色体的形态和数目最清晰）后期：着丝点分裂，姐妹染色单体分开，纺锤丝牵引子染色体向细胞两极移动。末期：①染色体变成染色质，纺锤丝消失②核膜、核仁重现（细胞膜内陷），一个细胞分裂成为两个子细胞（细胞中央出现细胞板，逐渐形成新的细胞壁，最终形成两个子细胞。）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。误区：后期着丝点分裂不是纺锤丝牵引的结果，染色体移向两极是纺锤丝牵引的结果。(1)有丝分裂后期染色体着丝点一分为二，其原因是受生物体内遗传物质控制的一种生理活动，不是由纺锤丝牵引所致。(2)用秋水仙素破坏纺锤体的形成，无纺锤丝牵引着丝点，复制后的染色体的着丝点照样分裂，使细胞中染色体数目加倍，这就说明着丝点分裂不是纺锤丝牵引所致。但是移向两极的过程确是纺锤丝牵引的结果。3．动植物细胞有丝分裂的不同点=1\*GB3①分裂前期——纺缍体的形成方式不同：高等植物细胞由两极发出纺缍丝形成纺缍体，而动物细胞靠两组中心粒发出星射线形成纺缍体。=2\*GB3②分裂末期——形成两个子细胞的方式不同：植物细胞在赤道板位置形成细胞板，向四周扩展形成细胞壁，一个细胞分成两个子细胞。动物细胞膜从中央向内凹陷缢裂成两个子细胞。4．分裂完成后细胞的三种去向(1)继续分裂：干细胞、皮肤生发层细胞、根尖分生区细胞。(2)暂时停止分裂：仍有分裂能力，一定条件下仍可回到分裂周期中继续分裂，如机体受到损伤时肝细胞和黄骨髓造血细胞恢复其分裂能力。(3)高度分化的细胞（终端分化细胞）：失去分裂能力。4．有丝分裂的意义：将亲代细胞的染色体经过复制(实质为DNA的复制)之后，精确地平均分配到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。【思考感悟】在有丝分裂过程中，细胞质中的遗传物质是否也能均等分配？不是均等分配，而是随机地、不均等地分配到两个子细胞中。三、无丝分裂1、特点：在分裂过程中，没有染色体和纺锤体等结构的出现（但有DNA的复制）2、过程：蛙的红细胞的分裂过程中，细胞核先延长，核的中部向内凹进，缢裂成为两个细胞核；接着整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞。3、举例：草履虫、蛙的红细胞等。无丝分裂是真核细胞的分裂方式，原核生物不存在无丝分裂。染色体、DNA、染色体组和染色单体数目变化规律(以二倍体生物为例)间期前期中期后期末期核DNA数(2n)2n→4n4n4n4n4n→2n染色单体数0→4n4n4n4n→00染色体数(2n)2n2n2n2n→4n2n同源染色体对数nnnn→2nn染色体组数2222→423.DNA、染色体含量变化曲线CD段形成原因：着丝点的分裂CD段形成原因：着丝点的分裂与有丝分裂有关的相关细胞器的生理作用细胞器名称细胞类型时期生理作用核糖体动物、植物整个时期，但是主要是间期各种蛋白质(组成染色体的蛋白质和细胞内的蛋白质)的合成中心体动物、低等植物前期纺锤体的形成高尔基体植物末期细胞壁的形成线粒体动物、植物整个时期提供能量实验：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂（选择的植物分裂期占细胞周期的比例越大越好）一、实验原理1．植物的分生组织细胞有丝分裂较为旺盛。2．有丝分裂各个时期细胞内染色体行为变化不同，根据各个时期内染色体的变化情况，识别该细胞处于有丝分裂的哪个时期。3．细胞核内的染色体(质)易被碱性染料着色。二、实验流程1．洋葱根尖的培养：实验前3～4d，将洋葱放在装满水的广口瓶上，底部接触水，把装置放在温暖的地方，经常换水，以防烂根，待根长到5cm时，取生长健壮的根尖制成临时装片观察。取材时，剪取根尖应为2～3mm，过长会包括伸长区，无细胞分裂；2．装片的制作解离—漂洗--染色—制片（一）解离所用药液--解离液（是由质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精按1︰1混合而成的），解离的作用是使组织中的细胞分离开来。解离时间不宜过长，否则根尖细胞的结构会遭到破坏；（二）漂洗所用的液体是蒸馏水，其作用是洗去解离液，利于染色。（三）染色用0.01g·mL－1或0.02g·mL－1的龙胆紫溶液，目的是能使染色体着色。（四）制片（压片）：需按压使细胞分散开以利于观察，压片时要掌握好力度，过轻，细胞分散不开；过重，会压坏玻片。目的：使细胞分散开来，有利于观察。3.观察装片的步骤（一）先放在低倍镜下观察，找到分生区细胞：细胞呈正方形，排列紧密。（二）再用高倍镜观察。（三）统计视野中处于各时期的细胞数。显微镜下观察到的都是死细胞，不能观察到有丝分裂的动态变化，若视野中找不到某一时期的细胞，可通过移动玻片在邻近的区域中寻找。在显微镜下观察到间期的细胞数目最多，因为间期历时最长。分裂期占细胞周期的比例越大，越利于进行观察实验。4．绘图。(1)动物细胞一般画成圆形，最外层代表细胞膜；植物细胞一般画成长方形、最外层代表细胞壁。（2）动物细胞和低等植物细胞要画出中心体，高等植物细胞不能画。(3)细胞分裂后期图像应注意三点：①移向两极的染色体形态，不能画反，正确的应为染色体臂朝向中央，着丝点靠近两极；②上下对应的两条子染色体的大小、形状、颜色完全相同；③每－极同源染色体都应成对存在(以二倍体生物为例)。考点提示：（1）培养根尖时，应选用老洋葱，因为新洋葱尚在休眠，不易生根。（2）根尖分生区的细胞能进行有丝分裂；上午10时到下午2时细胞分裂活跃。（3）解离是为了使细胞相互分离开来，压片是为了使细胞相互分散开来；再加一块载玻片是为了受力均匀，防止盖玻片被压破。（4）分生区细胞中，什么时期的细胞最多？为什么？答：间期；因为在细胞周期中，间期时间最长。（5）所观察的细胞能从中期变化到后期吗？为什么？答：不能，因为所观察的细胞都是停留在某一时期的死细胞。（6）观察洋葱表皮细胞能否看到染色体？为什么？答：不能，因为洋葱表皮细胞一般不分裂。（7）若观察时不能看到染色体，其原因是什么？答：没有找到分生区细胞；没有找到处于分裂期的细胞；染液过稀；染色时间过短。第2节细胞的分化、衰老、凋亡及癌变一．细胞分化1.细胞分化概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。有丝分裂细胞分化有丝分裂细胞分化2、细胞分化的原因：是基因选择性表达的结果（注：细胞分化过程中基因没有改变，同一个体不同细胞中DNA相同，RNA、蛋白质不完全相同）3.特点：普遍性、持久性、稳定性和不可逆性。（离开动植物且给予一定外界条件才可逆）4.意义：①细胞分化是生物个体发育的基础。②细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。细胞分裂的结果是：细胞数目的增加；细胞分化的结果是：细胞种类的增加联系:细胞分裂是细胞分化的基础。2．细胞分化的不可逆性及脱分化在生物体内，细胞分化是一种稳定的程序性变化，一般是不可逆转的。但在人工实验条件下，分化的组织细胞能脱分化3.管家基因：所有细胞中均表达的一类基因，其产物（蛋白质）是对维持细胞基本生命活动所必需的。如呼吸酶基因、ATP合成酶基因等。4.奢侈基因：不同类型细胞中特异性表达的基因，其产物蛋白质赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能。如抗体基因、胰岛素基因等。例如:受精卵分化产生肌细胞和胰岛B细胞，两种细胞所含的遗传信息相同。但是肌细胞中编码肌动蛋白和肌球蛋白的遗传信息得到执行，编码胰岛素的遗传信息没有执行；而在胰岛B细胞中编码胰岛素的遗传信息得到执行，编码肌动蛋白和肌球蛋白的基因没有执行二．细胞的全能性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、细胞具有全能性的原因：细胞包含有该物种所特有的全套遗传物质。3、细胞全能性实例：胡萝卜根细胞或组织离体培养成新的胡萝卜植株。4、克隆动物：可以说明动物体细胞核具有全能性。5．细胞全能性表达的条件(1)离体(必要条件)。(2)在一定的营养物质、激素和其他适宜的外界条件6.细胞全能性大小比较（分化程度越高，全能性越低)物种不同：植物细胞＞动物细胞分化程度不同：受精卵＞生殖细胞＞体细胞分裂能力不同：分裂能力强＞分裂能力弱注意：由细胞（起点）发育成一个完整个体（终点），才能体现细胞的全能性。由种子发育为一个个体不是全能性注意(1)细胞分化是不可逆的，这是指在生物体内。有的题目却说是可逆的，这是指在离体条件下。这两句话都正确。(2)eq\a\vs4\al(细胞全能性,表达的类型)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(体细胞——胡萝卜韧皮部细胞→植株,生殖细胞\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(花药→单倍体植株,卵细胞→雄蜂))))三、干细胞的概念：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。干细胞分类：专能干细胞（例如成纤维细胞），多能干细胞（如造血干细胞），全能干细胞（如胚胎干细胞）2、特点进行不对称分裂，即分裂产生2个细胞，一个是干细胞，另一个经过分化形成多种体细胞。细胞衰老(2)多细胞生物:体内的细胞总是不断地更新，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态，但从整体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。细胞衰老是个体衰老的内因，衰老个体中衰老细胞多。2．衰老的特征①细胞内的水分减少，结果使细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢的速率减慢；（皱纹）②细胞内多种酶的活性降低；（头发白）③细胞内的色素随细胞衰老而逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递，影响细胞正常的生理功能（老年斑：色素积累）④细