细胞增殖、分化、衰老和死亡

这是一篇关于细胞增殖、分化、衰老和死亡的思维导图，细胞增殖、分化、衰老和死亡是细胞生命历程中的基本过程，这些过程对于生物体的生长、发育、维持稳态以及应对环境变化都具有重要意义。以下是对这四个过程的详细概述，希望对大家有所帮助！

细胞增殖、分化、衰老和死亡

• 1.细胞增殖
  • 细胞增殖的概念
    • 问题探讨
      • • 1.请推测象与鼠相应器官和组织的细胞大小差异如何？
          • 无明显差异
        • 2.生物体的长大，是靠细胞数量的增多，还是靠细胞体积的增大？
          • 生物体的生长，既靠细胞分裂增加细胞的数量，还要靠细胞生长增大细胞的体积。
            • 细胞不能无限长大的原因有很多
              • 细胞的大小影响物质运输的效率，可以作为一种解释
                • 细胞越大，表面积与体积的比值越小。
                  • 相对表面积越小，物质运输的效率越低。
              • 细胞的核质比例限制了细胞的长大
                • 细胞核中的DNA是不会随着细胞体积的扩大而增加的。如果细胞太大，细胞核的“负担”就会过重。
                • 细胞也不是越小越好； 因为细胞中有众多的必需物质和细胞器，细胞太小，就没有足够的空间，细胞就不能进行相应的生命活动，发挥相应的生理功能。
    • 概念
      • 细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程
    • 意义
      • 细胞增殖是重要的生命活动，是生物生长、发育、繁殖、遗传的基础。
    • 增殖方式
    • 过程
      • 包括物质准备和细胞分裂两个相连续的过程。
        • 物质准备—细胞分裂—物质准备—细胞分裂......
          • 细胞增殖具有周期性
  • 细胞周期
    • 1.概念
      • 连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。
      • ①前提
        • 连续分裂的细胞
      • ②起点
        • 一次分裂完成时开始
      • ③终点
        • 下一次分裂完成时为止
      • 注意
        • 不是所有细胞都有细胞周期
          • 可连续分裂细胞：受精卵、造血干细胞、生发层细胞、分生区细胞、形成层细胞、癌细胞等
          • 暂时不分裂细胞：肝细胞、肾细胞、记忆细胞等
          • 不再分裂细胞：精子、卵细胞、高度分化体细胞(红细胞、神经细胞等）
    • 2.过程
      • • 分裂间期（90%--95%）
          • 物质准备
            • 特点：主要完成DNA分子复制和有关蛋白质的合成（即染色体的复制）；同时细胞有适度生长。
            • • 染色体的数量=着丝粒的数量 染色体数1®1 DNA数目1®2 染色单体数0®2 染色体的复制≠染色体加倍
        • 分裂期（5%--10%）
          • 前期
          • 中期
          • 后期
          • 末期
        • • 特点
          • • (1)其中表示分裂间期的是哪一段？为什么？ (2)能表示一个完整的细胞周期的是哪一段？
              • b段或d段，因为分裂间期所占的时间比例大 bc段或de段
  • 有丝分裂
    • 植物细胞的有丝分裂
      • • 有丝分裂是一个连续的过程，人们根据染色体的行为，把它分为四个时期：前期、中期、后期、末期。
      • • 各时期的特点
          • 间期
            • DNA复制和有关蛋白质的形成
          • 前期
            • 1.染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗成为染色体。 2.核仁逐渐解体，核膜逐渐消失。 3.两极发出纺锤丝，形成纺锤体。 （膜仁两消两体现）
              • • 染色质和染色体
                • 纺锤体
          • 中期
            • 染色体的着丝粒排列在赤道面上 （形定清晰赤道齐）
              • 赤道面
                • 细胞中央的一个平面上。（也称为赤道板）注：赤道板是假想平面，并不存在
          • 后期
            • 1.每个着丝粒分裂成两个，姐妹染色单体分开，成为两条染色体，由纺锤丝牵引着分别向两极移动。 2.结果是细胞的两极各有一套染色体，这两套染色体的形态和数目完全相同 （粒裂体分均两极）
          • 末期
            • 核膜核仁形成， 纺锤体消失， 染色体变成染色质 细胞板扩展形成细胞壁 （膜仁重现失两体）
              • • • 注：细胞板是真实存在的结构，位于赤道板上，其形成与扩展与高尔基体有关
        • 识别
          • 染色体行为变化
    • 动物细胞的有丝分裂
      • 动、植物细胞有丝分裂的不同点
    • 有丝分裂过程中染色体、染色单体及DNA分子的数量变化
  • 无丝分裂
    • 概念
      • 在分裂过程中，没有出现纺锤丝和染色体的变化。但有DNA的复制
    • 过程
    • 实例
      • 蛙的红细胞的分裂
  • 实验：观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
    • 实验原理
      • ①在高等植物体内，有丝分裂常见于根尖、芽尖等分生区细胞。 ②由于各个细胞的分裂是独立进行的，因此在同一分生组织中可以看到处于不同分裂时期的细胞。 ③细胞核内的染色体(质)容易被碱性染料（如甲紫溶液，旧称龙胆紫溶液）着色。
    • 方法步骤
      • 一、洋葱根尖的培养
        • 在上实验课前的3-4d，取洋葱一个，放在广口瓶上。瓶内装满清水，让洋葱的底部接触到瓶内的水面。把这个装置放在温暖的地方培养。待根长约5cm时，取生长健壮的根尖制成临时装片观察。
      • 二、装片的制作
        • 解离
          • 剪取洋葱根尖2-3mm，立即放入盛有质量分数15%的盐酸和体积分数为95%的酒精（1：1）制成的解离液中解离。
            • 3-5min
              • 使组织中的细胞相互分离开来
        • 漂洗
          • 待根尖软化后，用镊子取出，放入盛有清水的玻璃皿中漂洗。
            • 10min
              • 洗去药液，防止解离过度
        • 染色
          • 把根尖放入盛有质量浓度为0.01g/mL或0.02 g/mL的甲紫溶液（或醋酸洋红液）的玻璃皿中染色。
            • 3-5min
              • 甲紫溶液或醋酸洋红溶液液能使染色体染色
        • 制片
          • 在干净的载玻片上滴一滴清水，放入根尖，并用镊子尖把根尖弄碎，盖上盖玻片。然后，用拇指轻轻地按压盖玻片。？？？
            • 使细胞分散开来，有利于观察
      • 三、洋葱根尖细胞有丝分裂的观察
        • 1.把制成的装片先放到低倍镜下观察，扫视整个装片，找到分生区细胞。再换成高倍镜仔细观察，首先找出分裂中期，然后再找前期、后期、末期的细胞，注意观察各时期细胞内染色体形态和分布的特点。最后观察分裂间期的细胞。 2.统计不同样本各时期的细胞数，并进行整理分析。
          • 分生区：细胞呈正方体形，排列紧密
    • 注意
      • 1.解离时，细胞被杀死，所以观察到的是已经死亡的细胞。 2.观察结果中，间期细胞数目最多，因为间期所占时间最长。 3.根据各时期细胞数目占统计总数的比例，可大致推出该时期占周期时间的比值。 4.选材时，不能单纯以分裂期所占时间的长短作为作为选择标准，而是应该选择分裂期占细胞周期时间比例大的材料，因为此材料处于分裂期的细胞数目较多、易观察。
• 2.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。
      • 结果：产生形态、结构、功能不同的细胞。
  • 特点
    • 事实1：细胞分化发生在整个生命进程，在胚胎时期达到最大限度。
      • ①持久性
    • 事实2：分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
      • ②稳定性和不可逆性
    • 事实3：细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。
      • ③普遍性
    • 事实4：细胞分化过程中细胞内的遗传物质一般不变。
      • ④不变性
  • 实质
    • 基因选择性表达的结果
  • 意义
    • ①是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。
    • ②使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。
  • 细胞的全能性
    • • 植物
        • 实验结论：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力，即具有全能性。
      • 动物
        • 实验结论：已分化的动物体细胞的细胞核是具有全能性的。
    • 概念
      • 细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。
        • 注意： 1.未脱离植物体的细胞不能表现出全能性，植物种子发育成植物不能体现全能性，属于个体的生长发育。 2.动物细胞核移植体现了细胞核的全能性。
    • 原因
      • 细胞内含有生物生长发育所需的全套遗传物质
    • 条件
      • （1）离体状态（必要条件）
      • （2）一定的营养物质（无机盐、维生素、氨基酸等）和植物激素
      • （3）适宜的外界条件（适宜的温度、pH等）、无菌无毒的环境
    • 细胞全能性的高低
      • （1）不同生物：
        • 植物体细胞>动物体细胞
      • （2）同一生物：
        • 受精卵 >生殖细胞>体细胞
      • 细胞分化程度越高，细胞的全能性越低，细胞分裂能力越弱
    • 应用
  • 干细胞
    • 概念
      • 动物和人体内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。
    • 按分化潜能分类
      • ①全能干细胞
        • 可分化成各种细胞，构成各种组织和器官，最终发育成完整个体。（如：胚胎干细胞）
      • ②多能干细胞
        • 可发育形成一种器官的多种组织，但不能发育成完整个体。（如：造血干细胞）
      • ③专能干细胞
        • 只能分化成某一类型细胞。（如：神经干细胞）
      • 概要
• 3.细胞的衰老
  • 细胞衰老的特征
    • 1.形态变化
      • 细胞萎缩、体积变小。
    • 2.成分变化
      • 水分减少,色素逐渐积累。
    • 3.结构变化
      • 细胞膜
        • 通透性改变
      • 细胞核
        • 体积增大,核膜内折,染色质收缩、染色加深。
    • 4.功能变化
      • (1)细胞内多种酶的活性降低; (2)呼吸速率减慢; (3)新陈代谢的速率减慢; (4)物质运输功能降低、细胞内物质的交流和传递受到影响。
    • 思考讨论
      • 1.老年人头发变白的原因是什么?
        • 提示:老年人毛囊中的黑色素细胞衰老,细胞中的酪氨酸酶活性降低,黑色素合成减少,导致头发变白。
      • 2.在衰老细胞内,由酶活性降低引起的细胞 衰老特征有哪些?
        • 提示:新陈代谢速率减慢;头发变白。
  • 细胞衰老的原因
    • 1.自由基学说
    • 2.端粒学说
    • 思考讨论
      • 1.根据自由基学说,自由基攻击磷脂分子,对生物膜损伤比较大,据此可判断自由基对人体细胞中哪些细胞器的影响较小?
        • 提示:中心体和核糖体。
      • 2.端粒随着分裂次数的增加而缩短,所以细胞就不能无限增殖,这种说法对吗?
        • 提示:对。端粒不断缩短,会使端粒内侧的正常基因的DNA序列受到损伤,影响细胞的继续分裂。
  • 细胞衰老与个体衰老的关系
    • 思考讨论
      • 老年人体内的细胞都是衰老细胞,而儿童体内的细胞全是幼嫩细胞,这种说法对吗?请举例说明。
        • 提示:不对。老年人体内也有幼嫩的细胞,如造血干细胞一生都能增殖产生各种类型的血细胞;儿童体内也有衰老的细胞,如皮肤表皮细胞衰老成角质层细胞,最后凋亡、脱落。
• 4.细胞死亡
  • 1、细胞凋亡
    • 概念
      • 是指由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。
    • 类型
      • (1)个体发育中细胞的程序性死亡。
      • (2)成熟个体中细胞的自然更新。
      • (3)被病原体感染细胞的清除。
    • 机制
      • 与凋亡相关的基因选择性表达的结果。
    • 意义
      • （1）完成正常生长发育
        • A.人体胚胎时期，尾的消失 B.蝌蚪发育过程，尾的消失 C.胎儿手发育过程中，手指连接处细胞的消失
      • （2）维持内部环境的稳定
        • 清除受损、突变、衰老的细胞
      • （3）抵御外界因素的干扰
        • 某些被病原体感染的细胞的清除
  • 2、细胞坏死与细胞自噬
    • 细胞坏死
      • 概念
        • 在种种不利因素影响下,由细胞正常代谢活动受损或中断而导致的细胞损伤和死亡。
    • 细胞自噬
      • 概念
        • 在一定条件下,细胞会将受损或功能退化 的细胞结构等,通过溶酶体降解后再利用。
      • 意义
        • ①营养缺乏的细胞:通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量。 ②在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时,通过细胞自噬,可以清除受损或衰老的细胞器,以及感染的微生物和毒素,从而维持细胞内部环境的稳定。 ③激烈的细胞自噬:可能诱导细胞凋亡。
    • 思考讨论
      • 1.细胞死亡主要有哪两种形式?哪种形式对生物体是有利的?
        • 提示:细胞坏死和细胞凋亡。细胞凋亡对生物体是有利的。
      • 2.细胞凋亡只发生在特定时期,而细胞坏死任何时期都可发生。这种说法正确吗?为什么?
        • 提示:不正确。细胞凋亡发生于机体发育的各个时期。
      • 3.将蝌蚪尾部用浓盐酸处理后,尾部溃烂消失,这属于细胞凋亡吗?
        • 提示:这是细胞坏死,不是细胞凋亡。