1、專題四,細(xì)胞增殖與個體繁殖和個體發(fā)育,【知識聯(lián)系框架】,【知識聯(lián)系框架】,【知識聯(lián)系框架】,一、細(xì)胞增殖的方式,細(xì)胞增殖是生物體的重要生命特征，是生物體生長、發(fā)育、繁殖和遺傳的基礎(chǔ)。,1有絲分裂,細(xì)胞周期是指連續(xù)分裂的細(xì)胞，從一次分裂完成時開始，到下一次分裂完成時為止。,如圖4-1曲線所示。在表示有絲分裂過程細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目時一般用偶數(shù)表示，因?yàn)樵谡麄€有絲分裂過程都存在著同源染色體，沒有減數(shù)分裂過程中同源染色體的聯(lián)會配對形成四分體和同源染色體彼此分開的過程。,對一個細(xì)胞核中的染色體數(shù)目變化曲線的理解就是在后期進(jìn)入末期時染色體已完全實(shí)現(xiàn)了平均分配，所以末期一個細(xì)胞核的染色體是后期的一半，與前期

2、和中期一樣。如圖4-2所示。,在間期的G1是進(jìn)行DNA復(fù)制的準(zhǔn)備期，此時主要是進(jìn)行RNA的轉(zhuǎn)錄和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成，DNA尚未開始復(fù)制S期是DNA的復(fù)制期，但復(fù)制有一個過程，所以在圖中用一斜線表示；S期結(jié)束時DNA含量比原來增加了一倍，此后一直到分裂結(jié)束，才減半到與母細(xì)胞一樣的水平。如圖4-3所示。,一個細(xì)胞核中的染色體數(shù)目的變化曲線如圖4-4所示。,動物細(xì)胞的有絲分裂與植物細(xì)胞的有絲分裂相比較有相同的地方，也有不同的地方。相同的地方表現(xiàn)在動植物細(xì)胞有絲分裂的實(shí)質(zhì)是一樣的，但由于動物細(xì)胞與植物細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上的差異，所以動植物細(xì)胞在有絲分裂的形式上有所不同。具體見表4-2。,有絲分裂的實(shí)質(zhì)是染色體經(jīng)

3、過復(fù)制后，平均地分配到2個子細(xì)胞中去。有絲分裂的意義是因?yàn)槿旧w上有遺傳物質(zhì)，因而在生物的親代和子代之間保持了遺傳性狀的穩(wěn)定性。,細(xì)胞分裂不是無限進(jìn)行的 ，細(xì)胞分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞有的繼續(xù)分裂 ；也有的暫時失去分裂能力，進(jìn)入生長發(fā)育時期，最后形成某種成熟的組織，但當(dāng)受到某種刺激時，又可恢復(fù)分裂能力，如植物的皮層細(xì)胞、葉肉細(xì)胞等；哺乳動物的上皮組織細(xì)胞等。也有的發(fā)育成高度分化成熟的組織，永遠(yuǎn)失去分裂能力，如哺乳動物的紅細(xì)胞、被子植物的篩管細(xì)胞等。,對于減數(shù)分裂過程的理解要注意以下幾點(diǎn)：一是染色體的復(fù)制時間在性原細(xì)胞發(fā)育成性母細(xì)胞的過程中，即在同源染色體聯(lián)會之前早就已經(jīng)復(fù)制完成了,二是聯(lián)會發(fā)生在染色體

4、縮短變粗的早期，發(fā)生聯(lián)會的過程在光學(xué)顯微鏡下是看不到的，所以教材中的減數(shù)分裂圖解表示聯(lián)會的圖中一個染色體中未畫出2條染色單體,只有進(jìn)行有性生殖的生物體內(nèi)才有進(jìn)行減數(shù)分裂的原始生殖細(xì)胞。減數(shù)分裂是一種染色體只復(fù)制一次，而細(xì)胞卻連續(xù)分裂2次的分裂方式，分裂的結(jié)果是子細(xì)胞中的染色體數(shù)目比性原細(xì)胞（或體細(xì)胞）減少了一半。,2減數(shù)分裂,四是減數(shù)分裂第二次分裂的主要特征是著絲點(diǎn)分裂，實(shí)現(xiàn)染色單體彼此分開，所以分裂的結(jié)果是染色體數(shù)目未變，但DNA分子數(shù)減少一半,五是第二次分裂程的次級性母細(xì)胞的分裂類似有絲分裂過程，但與有絲分裂過程不同的是一般已不存在同源染色體。,三是減數(shù)分裂第一次分裂的目的是同源染色體彼此

5、分開實(shí)現(xiàn)染色體數(shù)目減半，在同源染色體彼此分開時非同源染色體之間要自由組合，同源染色體的染色單體之間還要發(fā)生交叉互換，這是三大遺傳規(guī)律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ),有絲分裂中期的圖像特征是：染色體數(shù)目一般是偶數(shù)，染色體兩兩相同，每個染色體中有2個染色單體，著絲點(diǎn)排列在赤道板的中央。減數(shù)分裂第二次分裂中期的圖像特征是：染色體數(shù)目有奇數(shù)，也有偶數(shù)，但找不到兩兩相同的染色體，即不是大小不同，就是著絲點(diǎn)位置不同，說明沒有同源染色體，但每個染色體中還有2個染色單體，,有絲分裂中期和減數(shù)分裂第二次分裂中期的比較：在有絲分裂過程中自始至終存在著同源染色體，而在減數(shù)分裂第二次分裂過程中不存在同源染色體。,減數(shù)分裂和有絲分裂的比

6、較，重點(diǎn)是減數(shù)分裂第二次分裂過程與有絲分裂過程的比較。,有絲分裂后期和減數(shù)分裂后期分裂圖像的比較，如圖4-6所示。有絲分裂后期和減數(shù)分裂第二次分裂后期的共同特征是：著絲點(diǎn)分裂，每個染色體的2條染色單體彼此分開成為2條染色體，在紡綞絲的牽引下分別移向細(xì)胞兩極。但不同之處是：有絲分裂后期的細(xì)胞中應(yīng)有同源染色體，而減數(shù)分裂第二次分裂后期的細(xì)胞中一般沒有同源染色體。,在識圖中應(yīng)對移向同一方向的一組染色體進(jìn)行分析，如圖4-6A中，向上移動的一組染色體中，大的2個染色體是一樣的，可看作是一對同源染色體。而小的2個染色體也是一樣的，可看作另一對同源染色體。在圖4-6B中，向上移動的一組染色體中大小形狀各不相

7、同，所以就沒有同源染色體。,精原細(xì)胞和卵原細(xì)胞的減數(shù)分裂過程的異同點(diǎn)是：染色體的行為和數(shù)目變化的過程是一樣的，但細(xì)胞質(zhì)的分配情況不同。精原細(xì)胞在減數(shù)分裂過程中，連續(xù)2次分裂細(xì)胞質(zhì)均是均等分裂。卵原細(xì)胞在第一次分裂過程中細(xì)胞質(zhì)主要分配在次級卵母細(xì)胞中，第二次分裂細(xì)胞質(zhì)主要分配在卵細(xì)胞中 ，極體中幾乎沒有分到細(xì)胞質(zhì)。,精原細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂后形成的是精子細(xì)胞，精子細(xì)胞必須經(jīng)過變形后才能形成精子，變形的過程中細(xì)胞質(zhì)大量丟失，只保留細(xì)胞核和一個蛋白質(zhì)構(gòu)成的尾部。,精子的形成過程：,精原 細(xì)胞,精原 細(xì)胞,初級精母 母細(xì)胞,次級精母 母細(xì)胞,精子 細(xì)胞,精子,有絲分裂,變形,減,減1,關(guān)于減數(shù)分裂過程中，染

8、色體數(shù)目的變化和DNA含量的變化可用圖4-7所示的兩條曲線表示。,受精的過程是指精子細(xì)胞的細(xì)胞核與卵細(xì)胞的細(xì)胞核相融合的過程，故在受精卵的細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)是一半來自父方一半來自母方，但在受精卵的細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)則全部來自母方。通過受精作用既保證了同種生物親、子兩代染色體數(shù)目的穩(wěn)定性，對遺傳有重要意義，又使后代獲得兩個親本的遺傳物質(zhì)，有利于生物的生存和進(jìn)化，對生物的變異也有重要意義。,3無絲分裂,分裂過程是先細(xì)胞核延長，從核的中部向內(nèi)凹進(jìn)，縊裂成為2個細(xì)胞核，整個細(xì)胞從中部縊裂成兩部分，形成2個子細(xì)胞。在整個分裂過程中沒有出現(xiàn)紡比體和染色體的變化。如蛙的紅細(xì)胞的分裂，在某些植物的胚乳中胚乳細(xì)胞

9、的分裂等。但哺乳動物的紅細(xì)胞是通過骨髓中造血干細(xì)胞分裂產(chǎn)生的細(xì)胞，再分化發(fā)育而來的。,4、細(xì)胞的分化,在個體發(fā)育中，相同細(xì)胞的后代，在形態(tài)、結(jié)果和功能 上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。它具有下面特點(diǎn)：,（1）、持久性。它發(fā)生在生物體的整個生命進(jìn)程，但在胚胎時期達(dá)到最大限度。分化是發(fā)育的主要過程。,（2）、全能性。分化的細(xì)胞具有不同的功能，這是不同基因特異性表達(dá)的結(jié)果，但高度分化的細(xì)胞含有同樣的全套基因，仍然具有全能性。動物細(xì)胞只證明細(xì)胞核有全能性。,（3）、不可逆性。,5、細(xì)胞衰老特征及原因,（1）物質(zhì)方面：水分減少；酶活性降低；色素沉積 （2）結(jié)構(gòu)方面：核增大；染色體固縮，染色加深 （3）功能方面：

10、呼吸減慢；膜透性改變；運(yùn)輸功能 降低,7、制約細(xì)胞體積大小的因素,原因：自由基假說；細(xì)胞程序死亡假說； 體細(xì)胞突變；DNA損傷,6、細(xì)胞癌變,致癌因子使細(xì)胞不正常分化而進(jìn)行連續(xù)分裂增殖，不受機(jī)體控制。從而消耗機(jī)體大量物質(zhì)。,特征：無限增殖；表面變化；形態(tài)結(jié)構(gòu)變化；易分散轉(zhuǎn)移。,原因：原癌基因被激活；致癌因子（物理、化學(xué)、病毒）,二、個體繁殖的方式,繁殖是指生物產(chǎn)生新個體的過程，也稱為生殖。根據(jù)在生殖過程中是否通過兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合繁殖后代，將生物的生殖分為無性生殖和有性生殖兩種方式。,（2）、細(xì)胞核與質(zhì)有一定的關(guān)系。核所含的遺傳物質(zhì)有限度，所控制的細(xì)胞活動也有限度。,（3）、細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的交流受

11、細(xì)胞體積的制約，細(xì)胞體積過大，影響物質(zhì)交換。,（1）、細(xì)胞的相對表面積與體積的關(guān)系，體積越小，相對表面積越大，細(xì)胞與外界交換物質(zhì)能力越強(qiáng)。,1無性生殖 是指不經(jīng)過生殖細(xì)胞的兩兩結(jié)合，由母體直接產(chǎn)生了新個體的生殖方式。常見的無性生殖方式有：,分裂生殖、孢子生殖、出芽生殖和營養(yǎng)生殖。其中營養(yǎng)生殖是高等植物利用其營養(yǎng)器官來繁殖后代的一種方式。,無性生殖的優(yōu)點(diǎn)是：后代的遺傳物質(zhì)來自一個親本，有利于保持親本的性狀。,進(jìn)行無性生殖的生物，變異的來源只有2種：基因突變和染色體變異，沒有基因重組。原因是在無性生殖過程不經(jīng)過減數(shù)分裂，所以沒有基因重組的過程。,2有性生殖 是指經(jīng)過兩性生殖細(xì)胞結(jié)合，產(chǎn)生合子，由合

12、子發(fā)育成新個體的生殖方式。,克?。簾o性繁殖系，指遺傳物質(zhì)完全相同的群體。包括生物個體，生物器官或組織的克隆以及細(xì)胞的克隆，是人工無性繁殖的總稱。,3、有性生殖的種類比較,如水綿的生殖,如；蜜蜂、蚜蟲、螞蟻和人工花藥離體培養(yǎng),A 同配生殖：配子未分化，性狀、大小相同。如衣藻,B 異配生殖：配子有雌雄之分，雌大雄小。如空球藻,C 卵式生殖：雌雄配子進(jìn)一步分化成卵細(xì)胞和精子， 精卵形態(tài)、大小差距懸殊。如高等動、植物、人,有性生殖的優(yōu)點(diǎn)是：后代的遺傳物質(zhì)來自2個親本，所以具有2個親本的遺傳性，具有更大的生活力和變異性，對于生物的進(jìn)化有重要意義。有性生殖的主要方式是配子生殖，配子生殖中最常見的是卵式生殖

13、。卵式生殖是指：由精子和卵細(xì)胞結(jié)合成合子的生殖方式稱為卵式生殖。,三、個體發(fā)育,個體發(fā)育的起點(diǎn)是受精卵。受精卵經(jīng)過細(xì)胞分裂、組織分化和器官形成，直到發(fā)育成新個體的過程稱為個體發(fā)育。,1植物的個體發(fā)育 植物的個體發(fā)育包括胚的發(fā)育和胚乳的發(fā)育。,雄蕊的花藥成熟后破裂，撒出花粉，經(jīng)蟲媒或風(fēng)媒傳到雌蕊的柱頭上，萌發(fā)出花粉管，管內(nèi)產(chǎn)生2個精子，其來源是由一個小孢子母細(xì)胞（相當(dāng)于精原細(xì)胞）經(jīng)減數(shù)分裂形成4個小孢子，每個小孢子的核內(nèi)染色體數(shù)已減半，核經(jīng)一次有絲分裂形成2個核，其中一個稱為營養(yǎng)核，一個稱為生殖核，生殖核再有絲分裂一次就形成2個精子，所以一個花粉中的2精子是同源的，其基因組成也是一樣的,精子的形

14、成,雌蕊的子房內(nèi)有胚珠，胚珠的胚囊內(nèi)有8個核，其來源是由一個大孢子母細(xì)胞（相當(dāng)于卵原細(xì)胞）經(jīng)減數(shù)分裂形成4個大孢子(域稱單核胚囊)其中3個退化，只有一個發(fā)育成胚囊，其中的核經(jīng)3次連續(xù)的有絲分裂形成8個核或稱8個細(xì)胞，其中靠近珠孔的3個細(xì)胞中，中間最大的一個為卵細(xì)胞，胚囊中央為2個極核，卵細(xì)胞和極核是同源的，其中的染色體數(shù)都是體細(xì)胞的一半，且基因組成也是一樣的。,卵細(xì)胞的形成,花粉在雌蕊的柱頭上萌發(fā)出花粉管后沿花柱向胚珠生長，最后從珠孔處穿入胚囊，伸到極核與卵細(xì)胞之間的胚囊的原生質(zhì)中釋放出2個精子，其中一個精子與卵細(xì)胞結(jié)合，另一個精子與極核結(jié)合，分別形成受精卵和受精的極核，這是被子植物所特有的雙

15、受精現(xiàn)象。,一個子房發(fā)育成一個果實(shí)，一個胚珠發(fā)育成一粒種子。在種子中，胚是受精卵發(fā)育而來的，是新一代的個體；但種皮未經(jīng)減數(shù)分裂和受精作用，是屬于母體的部分，是由母體發(fā)育成的保護(hù)胚的結(jié)構(gòu)，在果實(shí)中的果皮是由子房壁發(fā)育而來的，也是屬于母體的一部分。 單子葉植物的種子大多數(shù)是有胚乳的。雙子葉植物種子有的有胚乳，如番茄、蓖麻、辣椒等，有的種子無胚乳，如大豆、棉花、油菜等。部分雙子葉植物無胚乳的原因是在胚的發(fā)育過程中，胚乳中的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)移到子葉中，胚乳被子葉吸收掉。,2動物的個體發(fā)育,動物的個體發(fā)育包括胚的發(fā)育和胚后發(fā)育兩個連續(xù)的階段。胚的發(fā)育是指從受精卵形成，經(jīng)細(xì)胞分裂。組織分化、器官形成直到發(fā)育成幼

16、體的過程。胚后發(fā)育是指幼體成熟后從卵膜內(nèi)孵化出來或從母體內(nèi)生出來后，發(fā)育到成體的過程。,青蛙的生殖特征和受精卵的特點(diǎn)。,青蛙的受精卵中貯存的營養(yǎng)物質(zhì)分布是不均勻的，其分布特點(diǎn)是：動物半球分布少，植物半球分布多，所以植物半球比重大總是朝下的，動物半球比重小，總是朝上的。動物半球顏色深有兩層生態(tài)意義：既有利于吸收陽光的熱量，同時也是一種保護(hù)色。,受精卵的分裂是一種有絲分裂，但分裂的特點(diǎn)與一般體細(xì)胞的有絲分裂不同，分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞未經(jīng)生長就接著進(jìn)入下一次分裂，所以連續(xù)分裂后細(xì)胞數(shù)量越來越多，但細(xì)胞的體積卻越來越小，這種分裂特點(diǎn)特稱為卵裂。,由于受精卵的營養(yǎng)物質(zhì)分布是不均勻的，所以進(jìn)行第三次卵裂時出現(xiàn)

17、了不均等的現(xiàn)象，即動物半球的4個細(xì)胞小，植物半球的4個細(xì)胞大，以后動物極細(xì)胞分裂速度明顯快于植物極細(xì)胞，動物半球細(xì)胞的數(shù)量比植物半球多，但體積比植物半球細(xì)胞小，隨著營養(yǎng)物質(zhì)的消耗，逐漸在動物半球的內(nèi)部出現(xiàn)一個空的腔，稱為囊胚腔，此時的胚稱為囊胚。,繼續(xù)發(fā)育下去出現(xiàn)動物極細(xì)胞下包，植物極細(xì)胞內(nèi)陷，在下包和內(nèi)陷的夾縫中出現(xiàn)一個新的空腔，稱為原腸腔，這個結(jié)構(gòu)將來發(fā)育成消化道。囊胚腔與外界是不通的，而且隨著發(fā)育的進(jìn)行越來越小，最后逐漸消失。原腸腔越來越大。在原腸胚時期分化出了3個胚層，即中胚層沙胚層和內(nèi)胚層。所以在蛙胚發(fā)育過程中細(xì)胞的分化從原腸胚時期開始。動物細(xì)胞在原腸胚時期之前由于還未開始分化，所以

18、還保留著全能性，但進(jìn)入原腸胚期后，由于細(xì)胞已開始分化，所以就去了全能性。,外胚層發(fā)育成皮膚的表皮及其附屬結(jié)構(gòu);外胚層還發(fā)育成神經(jīng)系統(tǒng)和感覺器官，神經(jīng)系統(tǒng)包括腦和脊髓以及由腦和脊髓發(fā)出的腦神經(jīng)和脊神經(jīng)，也包括神經(jīng)末稍等。感覺器官是指眼、耳、鼻等。,中胚層發(fā)育成的結(jié)構(gòu)最多。動物的脊柱及至整個骨骼都是由中胚層發(fā)育而來的，肌肉系統(tǒng)也是由中胚層發(fā)育來的 ;皮膚的真皮是由中胚層發(fā)育而來。整個循環(huán)系統(tǒng)都是由中胚層發(fā)育而來的，內(nèi)臟器官的外膜包括腸系膜、大網(wǎng)膜等都是由中胚層發(fā)育而來的。排泄系統(tǒng)包括腎臟、輸尿管、膀胱、尿道等都是由中胚層發(fā)育來的。生殖系統(tǒng)包括生殖腺（卵巢、精巢）及附屬生殖器官(發(fā)輸精管、輸卵管、子

19、宮等),它們都是由中胚層發(fā)育而來的。,內(nèi)胚層主要發(fā)育成消化道上皮和呼吸道上皮，以及由消化道上皮和呼吸道上皮特化而來的器官或結(jié)構(gòu)。消化道上皮特化而來的腺體一肝臟和胰腺是由內(nèi)胚層發(fā)育而來的。呼吸道上皮包括咽、喉、氣管、支氣管等的內(nèi)壁表面的上皮及肺泡上皮，,在人體的四大組織中，肌肉組織和結(jié)締組織肯定是由中胚層發(fā)育而來的，神經(jīng)組織肯定是由外胚層發(fā)育而來的，上皮組織比較復(fù)雜，3個胚層都可發(fā)育成上皮組織，要看它具體所處的部位來確定。,胚后發(fā)育實(shí)際有2個基本模式：直接發(fā)育和變態(tài)發(fā)育。直接發(fā)育是指幼體和成體形態(tài)結(jié)構(gòu)基本相同，僅成熟與不成熟之分，生活習(xí)性，生態(tài)需求都基本一致。如魚類、爬行類、鳥類、哺乳類動物的胚后發(fā)育過程。變態(tài)發(fā)育是指動物的幼體與成體形態(tài)結(jié)構(gòu)差別很大，生活習(xí)性和生態(tài)需求也有很大的差別，而且這種差別的改變又是集中在短期內(nèi)完成的。,一顆飽滿的花生中有兩粒種子，則此花