資源簡介

第六單元 細胞的生命歷程
第一步：單元學習目標整合
細胞通過不同的方式進行分裂，其中有絲分裂保證了遺傳信患在親代和子代細胞中的一致性
在個體發育過程中，細胞在形態、結構和功能方面發生特異性的分化，形成了復雜的多細胞生物體
在正常情況下，細胞衰老和死亡是一種自然的生理過程
第二步：單元思維導圖回顧知識
第三步：單元重難知識易混易錯
（一）有絲分裂
1. 有絲分裂各個時期的特點（以高等植物細胞為例）
分裂間期：完成DNA分子的復制和有關蛋自質的合成，每條染色體都形成兩條完全一樣的姐妹染色單體。
前期：①出現染色體；②核仁逐漸解體核膜逐逝消失；③從細胞的兩極發出許多紡錘絲，形成紡錘體。
中期：每條染色體的著絲點排列在赤道板上，染色體的形態比較穩定，數目比較清晰。
后期：每個著絲點分裂成兩個，姐妹染色單體分開，成為兩條子染色體。
末期：①兩套染色體分別到達細胞的兩極后，每條染色體逐漸變成細長而盤曲的染色質絲：②紡錘絲逐漸消失；③核膜、核仁重新出現。
歸納：利用口訣記憶各時期的變化特征：
（1）前期：膜仁消失顯兩體（核膜、核仁消失，顯現紡錘體和染色體）。
（2）中期：形定數晰赤道齊（染色體的形態比較穩定，數目比較清晰，著絲點排列在赤道板上）。
（3）后期：點裂數加均兩極（著絲點分裂，染色體數目加倍，并平均移向細胞兩極）。
（4）末期：兩消兩現重開始（紡錘體消失，染色體變成染色，核膜、核仁重新出現）。
2. 有絲分裂的意義：將親代細胞的染色體經過復制之后，精確地平均分配到兩個子細胞中，從而在細胞的親代和子代之間保持了遺傳性狀的穩定性。
3. 有絲分裂過程中染色體的行為變化以及染色體和DNA的數量變化
染色體的行為變化
間期：以染色質的狀態存在，一條染色質（體）上有一個DNA分子。
前期：染色質高度螺旋化，變成染色體
后期：著絲點分裂，每條染色單體變成一條染色體，原先的一條染色體變成兩條完全相同的子染色體。
中期：一條染色體包含兩條姐妹染色單體、兩個DNA分子。
末期：染色體解螺旋變成染色質狀態。
染色體和DNA的數量變化
（1）DNA分子、染色體的數量變化
間期 前期 中期 后期 末期
DNA分子數（2n） 2n→4n 4n 4n 4n 4n→2n
染色體數（2n） 2n 2n 2n 4n 4n→2n
染色單體數 0→4n 4n 4n 0 0
曲線模型
染色體數量變化圖：
DNA數量變化圖：
※易混易錯：
并非所有細胞都有細胞周期：只有連續分裂的細胞才具有細胞周期，高度分化的細胞（如神經細胞）不具有細胞周期，進行減數分裂的性原細胞也沒有細胞周期。
例題：抑素是細胞釋放的、能抑制細胞分裂的物質，主要作用于細胞周期的G2期。研究發現，皮膚破損后，抑素釋放量減少，細胞分裂加快；傷口愈合后，抑素釋放量增加，細胞分裂又受抑制。由此推斷( )
A.傷口處各種組織的細胞周期長短相同，但G2期長短不同
B.在傷口愈合后，處于細胞分裂前期的細胞數目逐漸減少
C.抑素能抑制皮膚細胞G2期的活動，使其細胞周期縮短
D.抑素抑制DNA復制所需蛋白質的合成，阻斷細胞分裂
【答案】B
【解析】不同種類細胞，一般細胞周期有所不同，G2期時間長短也不同，A錯誤；傷口愈合時，抑素釋放量增加，抑制細胞分裂且作用于G2期，所以分裂前期的細胞數目減少，B正確；抑素能抑制皮膚細胞G2期的活動，使細胞停滯在分裂間期，不能完成細胞周期，C錯誤；抑素抑制的是G2期的活動，而DNA復制所需蛋白質的合成發生在G1期，與抑素作用無關，D錯誤。
細胞板是真實結構，赤道板并非真實存在：
（1）赤道板是細胞中與紡錘體的中軸垂直的一個平面，只表示一個位置，不是真實存在的，在顯微鏡下觀察不到。
（2）細胞板是在植物細胞有絲分裂末期，在赤道板位置通過高爾基體密集而形成的一種結構，它向四周擴展形成新的細胞壁，顯微鏡下能觀察到該結構，它是植物細胞所特有的、區別于動物細胞的標志。
在裝片中不能觀察到細胞有絲分裂的連續過程：根尖細胞在解離的同時已被殺死，細胞分裂停止，細胞固定在被殺死的瞬間所處的細胞分裂時期，不再變化，故對于裝片中的某一特定細胞來說，只能看到細胞周期的一個特定時期。
后期著絲點分裂不是紡錘絲牽引的結果：用秋水仙素破壞紡錘體的形成，無紡錘絲牽引著絲點，復制后的染色體著絲點照樣分裂，使細胞中染色體數目加倍，這就說明著絲點分裂不是紡錘絲牽引所致。
同源染色體的大小并非全相同：同源染色體的形態、大小一般都相同，但也有大小不同的如男性體細胞中的X染色體和Y染色體是同源染色體，X染色體較大，Y染色體較小。
誤以為二分裂就是無絲分裂
無絲分裂是指某些高等生物高度分化的成熟組織細胞進行的分裂方式，如蛙的紅細胞、某些植物的胚乳細胞等，這些細胞都有成形的細胞核，核膜、核仁都完備。分裂時細胞核先延長，核的中部向內巴陷，縊裂成為兩個細胞核接著，整個細胞從中部縊裂成兩部分，形成兩個子細胞。在整個分裂過程中沒有出現紡錘體和染色體的變化分裂指細菌的分裂方式。細菌沒有核膜，在擬核中只有一個大型的環狀然后隨著細胞膜的延長，復制而成的兩個DNA分子彼此分開；同時，細胞中部的細胞膜和細胞壁向內生長，形成隔膜，將細胞質分成兩半，形成兩個子細胞，這個過程就被稱為細菌的二分裂。所以無絲分裂和二分裂是兩種不同的細胞分裂方式。
例題：
1.某植物（2n）根尖由根冠、分生區、伸長區、成熟區等組成，其中分生區細胞呈正方形、排列緊密。下列關于根尖分生區細胞的敘述，正確的是( )
A.要觀察細胞內的染色體，需要用醋酸洋紅等酸性染料染色
B.按核DNA含量，根尖細胞只包括含2n個DNA和4n個DNA的兩類
C.經過細胞有絲分裂過程，能實現核DNA的平均分配
D.分化形成的根冠、伸長區、成熟區細胞核中基因數量變少
【答案】C
【解析】本題主要考查細胞的分裂與分化等，考查學生的理解能力和獲取信息的能力。染色體易被甲紫、醋酸洋紅等堿性染料染色，A項錯誤；根尖細胞除了包括含2n個DNA和含4n個DNA的兩類細胞，還含有處于分裂間期，包含2n~4n個DNA的細胞即正在進行DNA復制過程的細胞，B項錯誤；有絲分裂能實現核DNA的平均分配，C項正確；細胞分化的實質是基因的選擇性表達，細胞分化后，細胞核中基因數量不變，D項錯誤。
2.下圖是某動物細胞周期中四個時期的分裂模式圖，下列敘述錯誤的是( )
A.該動物細胞周期的正確順序是甲→丁→乙→丙→甲
B.圖乙細胞中染色體的數量少于DNA的數量
C.圖乙和圖丁細胞中的核DNA數目不相同
D.圖丁細胞中出現紡錘體，由中心體發出星射線形成
【答案】C
【解析】細胞周期包括間期和分裂期，上述細胞有絲分裂的順序是甲（間期）→丁（前期）→乙（后期）→丙（末期）→甲（間期），A正確；由于DNA主要存在于染色體上，也有少量存在于線粒體中，所以圖乙細胞中染色體的數量少于DNA的數量，B正確；圖乙和圖丁細胞中的核DNA數目相同，都是8條DNA，C錯誤；圖丁細胞中出現紡錘體，在有絲分裂過程中動物細胞和低等植物細胞都是由中心體發出星射線形成紡錘體，D正確。
（二）細胞分化
細胞分化的概念、實質和意義：
概念：在個體發育中，由一個或一種細胞增殖產生的后代，在形態、結構和生理功能上發生穩定性差異的過程。
實質：基因的選擇性表達。
意義：細胞分化是生物界中普遍存在的生命現象，是生物個體發育的基礎。細胞分化使多細胞生物體中的細胞趨向專門化，有利于提高各種生理功能的效率。
細胞的全能性的概念：
概念：已經分化的細胞，仍然具有發育成完整個體的潛能。植細胞具有全能性，動物細胞的細胞核也具有全能性。
原因：已分化的細胞都有一套和受精卵相同的遺傳物質，攜帶有發育成完整個體必需的全部基因。
（三）細胞的衰老和死亡
細胞衰老的特征
（1）形態結構方面
①細胞膜：通透性改變，使物質運輸功能降低。
②細胞核：體積增大，核膜內折，染色質收縮、染色加深。
（2）細胞內的物質方面
①水：水分減少（特別是自由水含量減少），細胞蔞縮、體積變小。
②酶：多種酶的活性降低，呼吸速率減慢，新陳代謝速率減慢。
③色素：細胞內的色素逐漸積累，妨礙細胞內物質的交流和傳遞。
人體衰老的主要表現及原因分析
皮膚干燥、發皺：細胞內的水分減少，使細胞萎縮。
頭發變白：細胞內的酪氨酸酶活性降低，導致黑色素的合成減少。
出現老年斑：細胞內色素（主要是脂褐素）積累。
吸收能力下降：細胞膜的通透性改變。
無力：細胞呼吸速率減慢，新陳代謝速率減慢，能量供應不足
細胞衰老與個體衰老的關系
（1）單細胞生物：細胞的衰老或死亡就是個體的衰老或死亡
（2）多細胞生物：細胞總是在不斷更新著，總有一部分細胞處于衰老或走向死亡的狀態。從總體上看，個體衰老的過程也是組成個體的細胞普遍衰老的過程。
①幼年個體中每天都有細胞衰老、死亡，因此細胞的衰老和死亡不等于個體的衰老和死亡。
②老年個體中每天也有新細胞的產生，因此個體的衰老不等于所有細胞的衰老。
（四）細胞的凋亡
1.概念：由基因所決定的細胞自動結束生命的過程。由于細胞凋亡受到嚴格的由遺傳機制決定的程序性調控，所以也常常被稱為細胞編程性死亡
2.實例：
①人在胚胎時期，要經歷有尾的階段，后來尾部細胞自動死亡，尾才消失。
②蝌蚪尾的消失，也是通過細胞自動死亡實現的。
③在胎兒手的發育過程中，五個手指最初是愈合在一起的，像一把鏟子，后來隨著指間細胞自動死亡，才發育為成形的手指。
（3）作用：
①清除多余的、無用的細胞。例如，胎兒手的發育，如果沒有細胞的凋亡就不會有纖細的手指；如果沒有正常的細胞凋亡，蝌蚪的尾部就不會消失，它將不能變成青蛙。
②清除完成正使命的衰老細胞，如衰老的白細胞的死亡。
③維持器官和組織中細胞數目的相對穩定，如紅細胞的更新。
④清除體內的有害細胞，如癌癥的發生就是異常的細胞沒有被及時清除的結果。
4.意義：
①使生物體完成正常發育，維持機體內部環境的穩定
②抵御外界各種因素的干擾
※易混易錯
細胞凋亡的三種主要類型：①細胞的編程性死亡；②細胞的自然更新；③被病原體感染的細胞的清除。
細胞壞死：是細胞正常代謝受損或中斷引起細胞損傷死亡。是一種病理性現象。
例題：
1.細胞衰老的自由基學說認為，自由基是細胞內異常活潑的帶電分子或基團，細胞內各種氧化反應很容易產生自由基，未被清除的自由基會破壞與攻擊具有各種生理功能的生物分子，導致細胞許多生理功能下降。下列相關敘述錯誤的是( )
A.生物體清除衰老及癌變的細胞，一般是通過細胞凋亡完成的
B.新產生的細胞不產生自由基，故參與各項代謝活動的酶活性較高
C.自由基攻擊DNA可能會引起基因突變，攻擊磷脂可能會導致細胞膜的運輸能力下降
D.在輻射或電離等不利條件下，細胞可能產生更多的自由基
【答案】B
【解析】生物體清除衰老或癌變細胞需要通過細胞凋亡來完成；由題干可知，細胞內各種氧化反應很容易產生自由基，分裂形成的新細胞能進行氧化反應，故能產生自由基；輻射或電離等不利條件可能誘發細胞產生更多的自由基。B錯誤。
6.細胞的死亡包括凋亡和壞死等方式，下列有關細胞死亡的敘述錯誤的是( )
A. 細胞凋亡是正常生理性變化，細胞壞死是病理性變化或劇烈損傷引起
B. 細胞凋亡是受基因調控的，是一種程序性死亡
C. 細胞壞死對于多細胞生物完成正常的生長發育起著重要作用
D. 某些被病原體感染的細胞的清除也是通過細胞凋亡來完成的
【答案】B
【解析】細胞凋亡是基因決定的正常的生命現象，而細胞壞死是由于外界環境因素引起的不正常的死亡，A正確；細胞凋亡是由基因所決定的細胞自動結束生命的過程，由于細胞凋亡受到嚴格的由遺傳機制決定的程序性調控，所以是一種程序性死亡，B正確；細胞壞死是在種種不利因素影響下，由細胞正常代謝活動受損或中斷引起的細胞損傷和死亡，對生物體是有害的，C錯誤；清除被病原體感染的細胞屬于細胞凋亡，D正確。
第四步：單元核心素養對接高考
學生在本單元學習中觀察探究細胞的有絲分裂，比較動物細胞和植物細胞有絲分裂過程中的異同。學生通過現象分析，從感性認識到理性認識，真正理解細胞分裂的過程。同時，學生通過文本閱讀和數據分析等活動，理解細胞死亡也是細胞生命歷程的一個重要階段，理解在正常情況下，細胞衰老和死亡是一種自然的生理過程，領悟健康生活方式的積極意義。最后，學生通過了解干細胞技術的發展現狀，體會科技發展的重要作用，提高社會責任感。
知識點1 細胞的分化
并非所有干細胞的分裂都要發生細胞分化：細胞分裂增加細胞數目部分細胞發生細胞分化，成為具有特定功能的組織細胞；還有一部分繼續保持分裂能力，用細胞本身的自我更新，如造血干細胞分裂后，一部分細胞分化為具有各種功能的細胞，另一部分增殖為造血干細胞。
未脫離植物體的細胞不能表現出全能性：植物細胞全能性的表達需要一定的條件，即離體、無菌、一定的營養物質、植物激素和一定的外界條件。未脫離植物體的細胞，其全能性受到抑制，不能發育成完整的植物個體。
例題1：【2022·河北】骨骼肌受牽拉或輕微損傷時，衛星細胞（一種成肌干細胞）被激活，增殖、分化為新的肌細胞后與原有肌細胞融合，使肌肉增粗或修復損傷。下列敘述正確的是( )
A.衛星細胞具有自我更新和分化的能力
B.肌動蛋白在肌細胞中特異性表達，其編碼基因不存在于其他類型的細胞中
C.激活的衛星細胞中，多種細胞器分工合作，為細胞分裂進行物質準備
D.適當進行抗阻性有氧運動，有助于塑造健美體型
【答案】ACD
【解析】由題干信息“衛星細胞被激活，增殖、分化為新的肌細胞后與原有肌細胞融合”可知，衛星細胞具有自我更新和分化的能力，A正確；因為同一個體的所有細胞最初均來源于受精卵，所以遺傳物質相同，肌動蛋白在肌細胞中特異性表達，其編碼基因也存在于其他類型的細胞中，只是沒有在其他類型細胞中表達，B錯誤；衛星細胞被激活后會進行增殖、分化，所以激活的衛星細胞中，多種細胞器分工合作，為細胞分裂進行物質準備，如核糖體會合成蛋白質等，C正確；根據題干信息可知，適當進行抗阻性有氧運動，骨骼肌受牽拉，可以激活衛星細胞，最后達到使肌肉增粗的作用，有助于塑造健美體型，D正確。
知識點2 細胞衰老的原因
自由基學說：異常活潑的帶電分子或基團，稱為自由基。自由基會攻擊DNA，可能引起基因突變；攻擊蛋白質，使其活性下降，使細胞衰老。
端粒學說：每條染色體的兩端都有一段特殊的DNA序列，稱為端粒。每次細胞分裂后端粒就會縮短。
例題：【2022·山東】某種干細胞中，進入細胞核的蛋白APOE可作用于細胞核骨架和異染色質蛋白，誘導這些蛋白發生自噬性降解，影響異染色質上的基因的表達，促進該種干細胞的衰老。下列說法錯誤的是( )
A.細胞核中的APOE可改變細胞核的形態
B.敲除APOE基因可延緩該種干細胞的衰老
C.異染色質蛋白在細胞核內發生自噬性降解
D.異染色質蛋白的自噬性降解產物可被再利用
【答案】C
【解析】本題考查細胞衰老和凋亡的有關知識。由題意可知，進入細胞核中的蛋白APOE可促進該種干細胞的衰老，A項正確；促進該種干細胞衰老的蛋白APOE由APOE基因控制合成，B項正確；異染色質蛋白在溶酶體內發生自噬性降解，降解后的產物可能被細胞利用，也可能排出細胞外，C項錯誤，D項正確。
知識點3 觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂
實驗原理
（1）高等植物根尖、芽尖等分生區細胞能進行有絲分裂。
（2）在高倍顯微鏡下，可根據細胞內染色體的存在狀態，識別該細胞處于有絲分裂的哪個時期。
（3）細胞核內的染色體容易被堿性染料（如龍膽紫溶液）染成深色。
目的要求
（1）制作洋蔥根尖細胞有絲分裂裝片。
（2）觀察植物細胞有絲分裂的過程，識別有絲分裂的不同時期，比較細胞周期不同時期的時間長短。
（3）繪制植物細胞有絲分裂簡圖
材料用具
（1）生物材料：洋蔥（可用蔥、蒜代替）。
（2）用具：顯微鏡，載玻片，蓋玻片，玻璃皿，剪子，鑷子，滴管，洋蔥根尖細胞有絲分裂固定裝片。
（3）試劑：質量分數為15%的鹽酸，體積分數為95%的酒精，質量濃度為0.01g/mL或0.02g/mL的龍膽紫溶液（將龍膽紫溶解在質量分數為2%的醋酸溶液中配制而成）或醋酸洋紅液。
實驗流程：洋蔥根尖的培養→解離→漂洗→染色→制片→觀察→繪圖
例題：【2022·廣東】用洋蔥根尖制作臨時裝片以觀察細胞有絲分裂，如圖為光學顯微鏡下觀察到的視野。下列實驗操作正確的是( )
A.根尖解離后立即用龍膽紫溶液染色，以防解離過度
B.根尖染色后置于載玻片上搗碎，加上蓋玻片后鏡檢
C.找到分生區細胞后換高倍鏡并使用細準焦螺旋調焦
D.向右下方移動裝片可將分裂中期細胞移至視野中央
【答案】C
【解析】本題考查觀察植物根尖細胞有絲分裂實驗。根尖解離后用清水漂洗約10 min，以防止解離過度，便于染色，A項錯誤；將已經染色的根尖置于載玻片上，加一滴清水，用攝子將根尖弄碎，蓋上蓋玻片，用拇指輕輕按壓蓋玻片，使細胞分散開，再進行觀察，B項錯誤；在低倍鏡下找到分生區細胞后，再換高倍鏡觀察，為使視野清晰，需要用細準焦螺旋調焦，C項正確；題圖中分裂中期細胞位于視野左上方，由于物像與實物位置相反，故向左上方移動裝片可將分裂中期細胞移至視野中央，D項錯誤。
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