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第6章 细胞的生命历程
细胞像生物体一样，也要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老、死亡的过程。单细胞生物在死亡之前，要通过细胞增殖增加个体数量，保持物种的延续。多细胞生物的生命历程从受精卵开始，经过细胞增殖，还要经过细胞分化，形成组织、器官，才能发育为完整的生物体。对于单细胞生物来说，细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡；但对多细胞生物来说，细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡并不是一回事。自然状态下，细胞自动结束生命的过程叫凋亡。细胞凋亡与细胞坏死不同。正常机体内的细胞，无论在生长、分裂或分化，还是在凋亡，都在机体的精确调控之中。但是有的细胞受到致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化，就变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，这就是细胞的癌变。
（一）名词：
1. 染色质：在细胞核中分布着一些容易被碱性染料染成深色的物质，这些物质是由DNA和蛋白质组成的。在细胞分裂间期，这些物质成为细长的丝，交织成网状，这些丝状物质就是染色质。
2. 染色体：在细胞分裂期，细胞核内长丝状的染色质高度螺旋化，缩短变粗，就形成了光学显微镜下可以看见的染色体。
3. 姐妹染色单体：染色体在细胞有丝分裂（包括减数分裂）的间期进行自我复制，形成由一个着丝点连接着的两条完全相同的染色单体。（若着丝点分裂，则就各自成为一条染色体了）。
每条姐妹染色单体含1个DNA，每个DNA一般含有2条脱氧核苷酸链。
4. 有丝分裂：大多数植物和动物的体细胞，以有丝分裂的方式增加数目。
有丝分裂是细胞分裂的主要方式。亲代细胞的染色体复制一次，细胞分裂两次。
5. 细胞周期：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，这是一个细胞周期。一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期。
分裂间期：从细胞在一次分裂结束之后到下一次分裂之前，叫分裂间期。
分裂期：在分裂间期结束之后，就进入分裂期。分裂间期的时间比分裂期长。
6. 纺锤体：是在有丝分裂中期细胞质中出现的结构，它和染色体的运动有密切关系。
7. 赤道板：细胞有丝分裂中期，染色体的着丝粒准确地排列在纺锤体的赤道平面上，因此叫做赤道板。
8. 无丝分裂：分裂过程中没有出现纺锤体和染色体的变化。例如，蛙的红细胞。
（1）染色体的数目＝着丝点的数目。
（2）DNA数目的计算分两种情况：
① 当染色体不含姐妹染色单体时，一个染色体上只含有一个DNA分子；
② 当染色体含有姐妹染色单体时，一个染色体上含有两个DNA分子。
9. 细胞的分化：在个体发育过程中，相同细胞（细胞分化的起点）的后代，在细胞的形态、结构和生理功能上发生的稳定性差异的过程。
10. 细胞全能性：一个细胞能够生长发育成整个生物的特性。
11. 细胞的癌变：在生物体的发育中，有些细胞受到各种致癌因子的作用，不能正常的完成细胞分化，变成了不受机体控制的、能够连续不断的分裂的恶性增殖细胞。
12. 细胞的衰老是细胞生理和生化发生复杂变化的过程，最终反应在细胞的形态、结构和生理功能上。
13. 细胞凋亡：是一种基因指导的细胞自我消亡方式，其特点是细胞以出芽的方式形成许多凋亡小体，被邻近细胞吞噬消化，不引起炎症，DNA有控降解，凝胶电泳图谱呈梯状。
14. 原癌基因：是细胞内与细胞增殖相关的基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。
（二）注意：
1. 染色质、染色体和染色单体的关系：
第一，染色质和染色体是细胞中同一种物质在不同时期细胞中的两种不同形态。
第二，染色单体是染色体经过复制（染色体数量并没有增加）后仍连接在同一个着点的两个子染色体（姐妹染色单体）；当着丝点分裂后，两染色单体就成为独立的染色体（姐妹染色体）。
2. 染色体数、染色单体数和DNA分子数的关系和变化规律：
细胞中染色体的数目是以染色体着丝点的数目来确定的，无论一个着丝点上是否含有染色单体。
在一般情况下，一个染色体上含有一个DNA分子，但当染色体（染色质）复制后且两染色单体仍连在同一着丝点上时，每个染色体上则含有两个DNA分子。
3. 植物细胞有丝分裂过程：
（1）分裂间期：完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。结果：每个染色体都形成两个姐妹染色单体，呈染色质形态。
（2）细胞分裂期：
A. 分裂前期：DNA复制、姐妹染色单体形成
① 出现染色体、出现纺锤体
② 核膜、核仁消失；记忆口诀：膜仁消失两体现（说明是染色体出现和纺锤体形成）
B. 分裂中期：着丝点在赤道板
① 所有染色体的着丝点都排列在赤道板上
② 在分裂中期染色体的形态和数目最清晰，观察染色体形态数目最好的时期；
C. 分裂后期：着丝点平分，染色体加倍
① 着丝点一分为二，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，并分别向两极移动
② 染色单体消失，染色体数目加倍；
D. 分裂末期：新核现，新壁成
① 染色体变成染色质，纺锤体消失
② 核膜、核仁重现
③ 在赤道板位置出现细胞板。
4. 动、植物细胞有丝分裂的异同：
① 相同点是染色体的行为特征相同，染色体复制后平均分配到两个子细胞中去。
② 区别：
前期（纺锤体的形成方式不同）：
植物细胞由细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体；动物细胞由细胞的两组中心粒发出星射线形成纺锤体。
末期（细胞质的分裂方式不同）：
植物细胞在赤道板位置出现细胞板形成细胞壁将细胞质分裂为二；
动物细胞：细胞膜从中部向内凹陷将细胞质缢裂为二。
5. DNA分子数目的加倍在间期，数目的恢复在末期；
染色体数目的加倍在后期，数目的恢复在末期；
染色单体的产生在间期，出现在前期，消失在后期。
6. 有丝分裂中染色体、DNA分子数各期的变化：
① 染色体（后期暂时加倍）：间期2N，前期2N，中期2N，后期4N，末期2N；
② 染色单体（染色体复制后，着丝点分裂前才有）：间期0-4N，前期4N，中期4N，后期0，末期0。
③ DNA数目（染色体复制后加倍，分裂后恢复）：间期2a-4a，前期4a，中期4a，后期4a，末期2a；
④ 同源染色体（对）（后期暂时加倍）：间期N前期N中期N后期2N末期N。
7. 细胞以分裂方式进行增殖，细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。细胞有丝分裂的重要意义（特征），是将亲代细胞的染色体经过复制以后，精确地平均分配到两个子细胞中去，因而在生物的亲代和子代间保持了遗传性状的稳定性，对生物的遗传具重要意义。
8. 细胞的分化：
a. 发生时期：是一种持久性变化，它发生在生物体的整个生命活动进程中，胚胎时期达到最大限度。
b. 细胞分化的特性：稳定性、持久性、不可逆性、全能性。
c. 意义：经过细胞分化，在多细胞生物体内就会形成各种不同的细胞和组织；多细胞生物体是由一个受精卵通过细胞增殖和分化发育而成，如果仅有细胞增殖，没有细胞分化，生物体是不能正常生长发育的。
9. 细胞的癌变
a. 癌细胞的特征：能够无限增殖；形态结构发生了变化；癌细胞表面发生了变化。
b. 致癌因子：物理致癌因子：主要是辐射致癌；化学致癌因子：如苯、坤、煤焦油等；病毒致癌因子：能使细胞癌变的病毒叫肿瘤病毒或致癌病毒。
c. 机理是癌细胞是由于原癌基因激活，细胞发生转化引起的。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。
原癌基因的产物主要包括：① 生长因子 ② 生长因子受体 ③ 蛋白激酶及其它信号转导组分 ④ 细胞周期蛋白 ⑤ 转录因子
d. 预防：避免接触致癌因子；增强体质，保持心态健康，养成良好习惯，积极采取预防措施。
10. 细胞衰老的主要特征：
a. 水分减少，细胞萎缩，体积变小，代谢减慢；
b. 有些酶活性降低（细胞中酪氨酸酶活性降低会导致头发变白）；
c. 色素积累（如：老年斑）；
d. 呼吸减慢，细胞核增大，染色质固缩，染色加深；
e. 细胞膜通透功能改变，物质运输能力降低。
11. 从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。在生物体内，细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的细胞、器官，这是基因在特定的时间、空间条件下选择性表达的结果，当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时，在一定的营养物质、激素和其他外界的作用条件下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。
【模拟试题】
一、填空题
1、不同动（植）物同类器官或组织的细胞大小一般 ，器官大小主要决定于______________________。
2、细胞体积越大，其相对表面积越 ，细胞的物质运输的效率就越 。细胞表面积与体积的关系限制了 。
3、一般来说，细胞核中的DNA是 随着细胞体积的扩大而增加的。
4、细胞周期是指连续分裂的细胞，从 开始，到 为止。
5、细胞的全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成 的潜能。
6、细胞凋亡是指由基因所决定的细胞 结束生命的过程。
7、请回答下述关于“观察植物细胞有丝分裂实验”的问题:
(1)将切取的根尖放入10％的盐酸中，在室温下浸泡10--15分钟，此操作过程叫做 。
(2)把制成的洋葱根尖装片先放在低倍显微镜下观察，要求找到 区细胞，然后换用高倍物镜，若观察到某细胞每个染色体的着丝点都排列在赤道板上，据此可判定此细胞正处在细胞分裂的 期。
二、选择题
1. 在制作根尖有丝分裂装片的过程中，要用清水漂洗解离后的根尖，这样做的主要目的是：
A. 便于染色 B. 洗去染色液 C. 使细胞分散开 D. 使细胞固定
2. 观察洋葱根尖的有丝分裂时制好装片后应寻找哪一部位的细胞进行观察:
A. 根冠 B. 分生区 C. 伸长区 D. 成熟区
3. 细胞有丝分裂过程中最重要的特征是:
A. 染色质变成染色体 B. 纺锤丝出现
C. 核膜解体、核仁消失 D. 染色体复制和平均分配
4. 细胞有丝分裂过程中，复制DNA发生于:
A. 间期 B. 前期 C. 中期 D. 后期
5. 在光学显微镜下，要辨认染色体的形态和数目，最好是观察细胞有丝分裂的:
A. 前期 B. 中期 C. 后期 D. 末期
6. 细胞分裂的末期，细胞中部不形成细胞板而是细胞膜从细胞的中部向内凹陷， 最后把细胞质缢裂成两部分，每部分含有一个细胞核。具有这一特点的是:
A. 真菌 B. 植物细胞 C. 病毒 D. 动物细胞
7. 连续进行有丝分裂的细胞其间期的特点:
A. 核膜消失 B. 核仁解体
C. 染色体逐渐形成隐约可见 D. 细胞内进行DNA复制和蛋白质合成
8. 植物根尖细胞数目能不断地增多的主要原因是细胞能进行:
A. 无丝分裂 B. 有丝分裂
C. 减数分裂 D. 以上三种分裂方式的共同作用
9., 下列叙述中表明动物细胞正在进行有丝分裂的显著特点是：
A、核糖体合成活动加强； B、线粒体产生大量ATP；
C、中心体周围发射出星射线； D、高尔基体数目显著增多。
10. 用显微镜观察葫芦藓叶的装片时，为使视野内看到的细胞数目最多，应先用（ ）
A、目镜5×、物镜10× B、目镜10×、物镜15×
C、目镜5×、物镜40× D、目镜10×、物镜40×
11. 处于有丝分裂过程中的动物细胞，细胞内的染色体数（a），染色单体数（b），DNA分子数（c）可表示为如图所示的关系，此时细胞内可能发生着
A. 中心粒移向两极 B. 着丝点分裂
C. 细胞板形成 D. DNA分子进行复制
12. 荣获2001年诺贝尔生理学奖的3位科学家研究发现了调节所有真核有机体细胞周期的关键因子。其中美国的利兰·哈特韦尔发现了对各个细胞周期的最初阶段起调控作用的“START”基因，请在下图中指出“START”基因起作用的时期是
A. ab B. fg C. de D. gh
13. 下图a→d表示连续分裂细胞的两个细胞周期。下列叙述不正确的是（ ）
A、a和b为一个细胞周期
B、c段结束DNA含量增加一倍
C、遗传物质平分一般发生在d段
D、b和c为一个细胞周期
14. 雄果蝇的体细胞中有四对染色体，有丝分裂中期，细胞中有染色体数、染色单体和
DNA分子数目分别是
A. 8、16、16 B. 8、8、8 C. 16、０、16 D. 16、16、16
15. 下列关于植物细胞有丝分裂过程叙述不正确的是：
A. 在分裂间期，每个染色体复制，DNA含量加倍
B. 在分裂后期，着丝点分裂，染色体数目加倍，DNA含量也加倍
C. 在分裂中期，染色体的形态和数目最清晰
D. 在分裂末期，细胞复制后的染色体平均分配进入子细胞
16. 低等植物细胞有丝分裂的前期和末期，最活跃的细胞器分别是
A. 中心粒和内质网 B. 中心体和核糖体
C. 核糖体和高尔基体 D. 中心体和高尔体
17. 只分裂不分化的细胞是
A. 胚的外胚层细胞 B. 胚的内胚层细胞 C. 癌细胞 D. 脑细胞
18. 细胞分化达到最大限度的时期是的
A. 受精卵时期 B. 胚胎时期 C. 有丝分裂时期 D. 细胞的增殖时期
19. 下列关于细胞衰老的叙述中，不正确的是
A. 细胞衰老是细胞生理和生化发生复杂变化的过程
B. 白化病人的头发白色是头发基部黑色素细胞内酪氨酸酶活性降低所致
C. 衰老细胞的细胞膜通透性功能改变，使物质运输功能降低
D. 衰老细胞内水分减少，体积变小，代谢速度减慢
20. 人和动物细胞的染色体上普遍存在原癌基因，但大多数人不患癌症，其主要原因是
A. 大多数人体内有抵抗癌细胞的免疫功能 B. 原癌基因不能被激活
C. 癌细胞是细胞畸形分化造成的 D. 在正常情况下，原癌基因处于抑制状态
21. 癌细胞容易转移，这是因为
A. 细胞膜具有流动性 B. 癌细胞为球形
C. 癌细胞膜上糖蛋白等物质减少 D. 癌细胞体积较小
22. 下列关于癌症的叙述中，不正确的是
A. 癌细胞能够无限增长，而不同于正常细胞，形成癌症
B. 致癌病毒是惟一诱发细胞癌变的生物因子
C. 在致癌因子的作用下，原癌基因被激活，细胞会发生癌变
D. 3，4-苯并芘是吸烟者容易得肺癌的化学致癌因子
23. 下列哪组中细胞衰老的特征（ ）
①细胞无限分裂 ②水分减少，体积变小 ③畸形改变 ④酶活性降低 ⑤色素积累 ⑥易分散转移 ⑦呼吸速度减慢 ⑧膜透性改变
A. ①③⑥ B. ①②⑤⑦ C. ②④⑤⑦⑧ D. ②④⑥⑧
三、简答题
1、下图为某生物细胞有丝分裂过程中，DNA的变化曲线，据图回答：（5分）
（1）图中的AB段细胞内的主要变化是： 。
（2）ef段DNA减半的原因是 。
（3）处于cd段的细胞内的每一条染色体上有 ______个染色单体， 个DNA分子。
（4）请在上图中的相应位置上画出分裂过程中染色体数量的变化曲线。
2、阅读下列材料，回答问题
由一个细胞进行多次繁殖形成的一个细胞群称为单克隆。如果第一个细胞可以产生某种抗体，这个单克隆就都能产生这种抗体，我们把由单克隆产生的抗体称为单克隆抗体。单克隆抗体的生产是利用单克隆抗体技术实现的，其方法是用杂交癌细胞生产单一抗体。
杂交癌细胞是由哺乳动物效应B淋巴细胞与骨髓癌细胞融合后产生的。哺乳动物效应B淋巴细胞能够产生抗体，但寿命很短，不能传代。骨髓癌细胞不能产生抗体，却具有无限分裂能力。由哺乳动物效应B淋巴细胞与骨髓癌细胞融合后产生的杂交细胞既保持了肿瘤细胞的分裂特性，又可产生抗体，使其在细胞培养中具有明显优势。利用单克隆抗体技术能够生产大量的纯净的单克隆抗体。
医药工业可针对某种病毒、病菌或肿瘤细胞生产单克隆抗体，这种单克隆抗体在诊断、治疗方面的作用远远超过了传统药物。单克隆抗体能携带同位素或其标记物质，直接抵达发生病变的组织器官，有助于医生对疾病做出准确的诊断。有些单克隆抗体能够与放射性同位素或化学药品联结在一起，准确地找到癌变部位，抑制癌细胞的发展，因此人们把这种携带药物的单克隆抗体称之为“肿瘤克星”。也有的单克隆抗体本身就是高效药物，可直接用于治疗疾病。
目前世界上用来生产单克隆抗体的细胞有上千种，单克隆生产已成为一门新兴产业。
1975年，英国科学家科勒和米尔斯坦，将效应B淋巴细胞中产生抗体的基因通过特殊的技术转移到肿癌细胞内，成功地获得了世界上第一株能稳定分泌单一抗体的杂交肿瘤细胞株。
（1）效应B淋巴细胞中产生抗体的基因转移到了肿瘤细胞的 分子中，使抗体基因在 __________ ____中指挥抗体的合成。
（2）肿瘤细胞用 分裂的方式大量繁殖，可以大量生产 供医学使用。
（3）在以下四种细胞工程的技术中，培育出的新个体同时具有两个亲本性状的方法是（ ）
A. 细胞和组织培养 B. 细胞融合 C. 动物胚胎移植 D. 细胞核移植
（4）科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入配制的培养基中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点是（ ）
A. 彼此性状相似 B. 变异频率较高 C. 单倍体 D. 都是纯合体
3、科学家在早期胚胎中发现了干细胞，它能在体外形成不同的组织或器官。这些干细胞是在一定条件下通过 和 形成不同的组织或器官的。除了胚胎外，在脐血、骨髓、脑组织等也发现了干细胞，通过进一步的研究，有希望用于患者的组织修复或器官移植。但在进行器官移植时，如果患者细胞表面的蛋白质类物质，与移植器官的不相同，则会引起排斥反应，所以最好选用 （患者本人、父母、子女、配偶）的干细胞培育的器官。
4、在过去的几十年中出现了多种治疗癌症的方法，主要包括手术治疗、放疗、化疗、激素治疗、基因治疗和免疫治疗等。请回答下列一组有关癌症及其治疗的问题。
（1）通常能够引起基因改变的因素可能有 。(填写序号)
A. 紫外线 B. 甘油 C. 肝炎病毒 D. 煤焦油及其衍生物苯
E. 葡萄糖 F.尼古丁 G. 丙酮酸 H. 核辐射 I. 苏丹红
（2）上述因素使正常细胞中的 和 发生____________，从而导致癌变的发生。
（3）化疗时采用的烷化剂如二氯甲二乙胺能够与DNA分子发生反应，从而阻止参与DNA分子复制的酶与DNA的相互作用。此类药品作用于癌细胞周期的 期。化疗还可以采用其他药物，如5—氟尿嘧啶，它的结构与尿嘧啶非常相似，可以干扰DNA复制以及 __________________合成。
（4）放疗是利用放射线如放射性同位素产生的α、β、γ射线和各类X射线治疗或加速器产生的X射线、电子束、中子束、质子束及其他粒子束等照射患处杀死癌细胞的一种方法. 放疗与化疗相比，对患者全身正常细胞影响较小的是 。
【试题答案】
一、1、无明显差异，细胞数量的多少。
2、小，低，细胞的长大。
3、不会。
4、一次分裂完成时，下一次分裂完成时。
5、完整个体。
6、自动。
7、（1）解离。（2）分生，中。
二、1. A 2. B 3. D 4. A 5. B 6. D 7. D 8. B 9. C 10. A 11. A 12. A 13. D 14. A 15. B 16. D 17. C 18. B 19. B 20. D 21. C 22. B 23. C
三、1、（1）进行DNA的复制和有关蛋白质的合成
（2）DNA随染色体平均分配到两个子细胞中 （3） 2 2
2、（1） DNA 癌细胞 （或肿瘤细胞）
（2）有丝分裂 单克隆抗体
（3）B （4）A
3、分裂 分化 患者本人
4、（1）A、C、D、F、H、I。 （2）原癌基因 抑癌基因 突变。
（3）间 RNA和蛋白质。 （4）放疗。
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