第五章细胞增殖分化衰老和凋亡.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,第一节 细胞增殖,主要内容,细胞周期,有丝分裂,无丝分裂,细胞以,的方式进行增殖,细胞的生长和增殖具有,.,分裂,周期性,1、象与鼠相应器官和组织的,细胞大小差异如何？,2、生物体的长大，主要是靠,细胞数量的增多还是靠,细胞体积的增大？,问题探讨,讨论：,细胞大小基本一致,生物体的生长,增大细胞的体积,增加细胞的数量,随着细胞的长大，细胞膜的面积不也在扩大。那么，细胞会不会无限长大？,什么因素限制了细胞的长大？,细胞生长-,细胞增殖-,一、细胞能无限长大吗？,细胞大小与物质运输的关系,3cm,1cm,2cm,边长/cm,表面积/cm,2,体积/cm,3,表面积/体积,（相对表面积）,3,2,1,54,24,6,8,1,27,6,3,2,细胞体积越大，其相对表面积越小。,物质运输的效率与细胞大小之间的关系？,细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞与周围环境之间物质交流的相对面积也越小，物质运输的效率越低。,结论,1、细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大,细胞核是细胞代谢的调控中心。细胞核中的DNA不会随着细胞体积的扩大而增加，如果细胞太大，细胞核的“负担”过重。,2、细胞的核质比限制了细胞的长大,既然细胞越小，细胞相对表面积就大，细胞的物质运输的效率就越高，细胞体积是不是越小越好？,细胞体积最小限度，是由完成细胞功能所必须的,基本结构（如核糖体）,和,物质（如酶）,所需要的空间决定的。,课本第111页,分裂间期,分裂期,90%95%,5%10%,间期在前，分裂期在后；,分裂间期长，分裂期短；,不同生物或同一生物不同种类的细胞，细胞周期长,短不一。,“连续分裂的细胞”才具有细胞周期；,连续分裂的细胞：根尖分生区细胞、造血干细胞、受精卵细胞、胚胎干细胞、皮肤生发层细胞等,A B C D E,G1期,S期,G2期,前期,中期,后期,末期,创新101页,细胞周期时间,12.4,0.8,11.6,仓鼠卵细胞,36.9,2。0,35.3,蛙单倍体胚细胞,15.3,1.8,13.5,小鼠十二指肠细胞,合计,分裂期,分裂间期,细胞,（二）准备知识,1、名词及图示：染色体、染色质、着丝粒、染色单体、,同源染色体、纺锤体、赤道板、细胞板,2、染色体、DNA、染色单体数量关系,3、不同形状染色体的相互关系,（1：1：0),(1：2：2）,复制,着丝粒分裂,数量?,动 物 细 胞 的 结 构,细胞膜,核膜,核仁,染色质,细胞质,（三）有丝分裂过程（,体细胞,增殖）,1.分裂间期,分裂间期为什么那么长？这一时期细胞发生了什么变化？,DNA的复制和蛋白质的合成,染色体数：,4,染色单体数：,0,DNA数：,4,染色体数：,4,染色单体数：,8,DNA数：,8,原因：DNA的复制,分裂间期,G1期：DNA合成前期，是RNA和蛋白质合成旺盛时期,S期：DNA合成期,G2期：DNA合成后期，也有RNA和蛋白质合成,分裂间期,前期,2.前期,中心体,染色体,核膜,星射线,（染色质变成染色体，核仁逐渐解体，核膜逐渐消失，,中心体产生星射线构成纺锤体,）（两现两失）,3.中期,前期,中期,（染色体排列整齐，着丝粒整齐地排列在赤道板平面上）,（观察最好的时期）,中期,后期,4.后期,（着丝粒分裂，染色单体分开，染色体数目加倍，在纺,锤丝的牵引下分别移向两极。）,染色体数：,4,染色单体数：,8,DNA数：,8,染色体数：,8,染色单体数：,0,DNA数：,8,原因：着丝粒分裂，染色单体分开形成染色体，染色体,数目加倍,5.末期,后期,末期,纺锤体消失。,（核膜核仁重新出现，纺锤体消失，染色体消失）,后期,末期,染色体数：,8,染色单体数：,0,DNA数：,8,染色体数：,4,染色单体数：,0,DNA数：,4,原因：细胞分裂，DNA分子被平均分配到两个子细胞中去.,细胞分裂,染色体被平均分配到两个子细胞中去,（四）有丝分裂各时期主要特点小结,（五）有丝分裂的意义,染色体数目相同、形态相同,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。从而保持生物的,亲代,和,子代,之间的遗传性状的稳定性。,植 物 细 胞 的 结 构,植物细胞有丝分裂,植物细胞,动物细胞,不同点,相同点,1、间期都有染色体的复制,；,2、核膜、核仁的变化相同；,3、染色体的行为变化完全相同。,1、,前期,：细胞两极发出纺锤丝构成纺锤体,1、,前期,：两组中心体发出星射线构成纺锤体,2、,末期,：细胞板形成细胞壁分成两个子细胞,2、,末期,：细胞膜内陷缢裂成两个子细胞,（六）动植物细胞有丝分裂的区别,(七)有丝分裂中染色体、DNA、染色单体数目变化,问题：仔细观察下面各图，判断是哪个时期？再完成下表。,A,B,C,D,E,间期,前期,中期,后期,末期,染色体数目,DNA含量,染色单体数目,4,48,4,4,4,4,8,8,8,8,08,8,8,0,0,细胞有丝分裂各期的特点,时期,主要特点,分裂间期,分,裂,期,前期,中期,后期,末期,DNA复制和有关蛋白质合成,两现两失：,染色体、纺锤体出现，核膜核仁消失,着丝点排列在细胞中央的赤道板平面上,着丝点分裂，染色单体分离,2N 4N,0,0,两失两重现：,染色体、纺锤体消失，核膜、核仁出现,2N,4N,2N,2N,4N,4N,0,4N,4N,4N,4N,4N,4N,染色体,染色单体,DNA,间期,0,4N,2N,染色体变化规律,前期,中期,后期,末期,间期,0,4N,2N,DNA变化规律,前期,中期,后期,末期,间期,0,4N,2N,染色单体变化规律,前期,中期,后期,末期,有丝分裂中染色体、DNA、染色单体数目变化,表示染色体变化,表示DNA变化,有丝分裂中染色体与DNA在细胞分裂中的数目变化可用曲线表示为,N,2N,3N,4N,间期,前期,中期,后期,末期,间期,四、无丝分裂,1、过程:,2、特点,在分裂过程中，没有,染色体,和,纺锤体,等结构的出现,蛙红细胞无丝分裂示意图,细胞核缢裂 细胞质缢裂、细胞膜缢裂,课堂练习,1、有丝分裂的细胞周期是 A、从一次分裂开始时，到下次分裂完成时止 B、从一次分裂开始时，到下次分裂开始时止 C、从一次分裂完成时开始，到下次分裂开始时止 D、从一次分裂完成时开始，到下次分裂完成时止,2、染色体形态比较固定，数目比较清晰的时期为 A、前期 B、中期 C、后期 D、末期,3、植物细胞有丝分裂末期，在细胞板附近较多的细胞器是 A、线粒体 B、内质网 C、核糖体 D、高尔基体,单击画面继续,4、在有丝分裂中，染色质与染色体发生形态转变的时期是,A、间期和后期 B、间期和前期 C、前期和后期 D、前期和末期,5、某动物细胞有丝分裂后期有板有32条染色体,其正常体细胞中染色体数目为:,A.条 .16条 .32条 D.64条,单击画面继续,6、在有丝分裂中，具有染色单体的时期是 A、间期和后期 B、间期和前期 C、前期和后期 D、中期和末期,7、蚕豆细胞在有丝分裂后期染色体数为24个，那么蚕豆的体细胞中染色体对数为,A、3对 B、6对 C、2对 D、24对,8、根尖细胞有丝分裂中，染色体数和DNA数分别相同的时期是 A、前期和中期 B、中期和后期 C、后期和末期 D、前期和后期,五、观察植物细胞的有丝分裂实验,解离 漂洗 染色 制片 观察,1、解离液组成和浓度,漂洗液,染色剂的名称和浓度,2、每一步操作的注意点或目的,病毒的增殖：,（噬菌体的增殖过程分,、,、,、,四个阶段）,原核生物只有,分裂一种细胞分裂方式,间期（G1、S、G2）,准备,复制,DNA,合成RNA,和蛋白质,（1）培养中的细胞其数目的增加和培养时间的关系如图1。据图读,出该细胞完成一个细胞周期所需要的时间（T）是,小时。,（2）从图1的A点取出6000个细胞，测定每个细胞的DNA含量，结果,如图2。图2的B、C、D中，表示处于S期的是,，表示处于G,2,和M期的是,，表示处于G,1,期的是,。,（3）若取样的6000个细胞中，处于M期细胞的数目是300个，则处,于S期和G,2,期的细胞数分别是,和,个。,答案:,（1）20,（2）C D B,（3）1500 1200,（4）1 19,2 4,每个细胞的DNA含量,1000,200,100,50,20,10,500,3,2,1,50,100,（4）细胞周期中，完成各期所需时间的计算公式是,（N是取样的总细胞数，n是各期的细胞数），则该细胞完成分裂期和间期的时间分别是,和,小时。,（M=300个 T=20小时 N=6000个）,第二节 细胞分化,第三节 细胞的衰老和凋亡,第四节 细胞的癌变,一、细胞分化,1、概念：由,一个或一种细胞,经细胞增殖后，逐渐在,形态结构,和,生理功能,上形成,稳定性,的差异，产生不同的细胞类群的过程,2、,实例,3、结果：在多细胞生物体内形成,不同类型,的,，进而由不同类型的细胞构成生物体的,和,，执行不同的,。,由此可见,生物组织的形成是-的结果,4、实质：,。,5、,特点,基因选择性表达的结果,细胞,组织,器官,生理功能,（一）细胞分化,细胞分化,神经细胞,上皮细胞,肌肉细胞,骨细胞,血细胞,上表皮,下表皮,栅栏层,海绵层,叶脉,叶片结构示意图,细胞分化形成组织,上皮组织,肌肉组织,分化,受精卵,多个细胞,神经组织,结缔组织,黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成黑色素；离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，而不会变成其他类型的细胞。,哺乳类红细胞在晚幼红细胞阶段，排出细胞核。人的成熟的无核红细胞进入血液循环，生活120天左右即死亡。,下列事实说明了细胞分化的哪一特征,稳定性和不可逆性,细胞分化发生在整个生命进程中。,（胚胎时期达到最大限度）,持久的,分化在生物界普遍存在，是生物个体发育的基础,普遍性,细胞分化的特点,1、持久性,2、稳定性和不可逆性,3、普遍性,6、意义：细胞分化保证生物体的,正常发育,，而分化使生物,体细胞趋向,专门化,，有利于提高,各种生理功能的效能,。,思考：同一生物体不同细胞的DNA、RNA、和蛋白质种,类一样吗？,分别是什么生命现象？两者有何区别和联系呢？,细胞分裂,细胞分化,不,同,点,细胞数量,细胞类型,形态结构功能,相,同点,联系,增加,相同,不变,差异,遗传信息都不变,共同完成生物个体发育过程,不变,增加,7、细胞分裂与细胞分化的比较,自我检测,1细胞分化的实质是（）,A基因发生改变,B基因选择性表达,C细胞内含有的基因不同,D细胞亚显微结构的变化,B,2在生物个体发育过程中，能够增加细胞类型的是（）,A稳定的细胞生长,B快速的细胞分裂,C有序的细胞分化,D有序的细胞呼吸,C,3细胞分化过程中发生改变的是（）,A细胞的形态,B细胞的结构,C细胞的功能,D以上都是,D,（二）细胞的全能性,2）原因：,。,具有发育成完整个体的全部遗传物质,1）概念：,高度分化,的细胞仍具有发育成,完整个体,的潜在,能力,。,1、细胞全能性,3）实例,离体、一定浓度的营养物质、激素和其他适宜条件,植物组织培养的过程,植物组织培养,再分化,离体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,根、芽,植物体,脱分化和增殖,植物组织培养的条件,植物组织培养的应用,快速繁殖花卉和蔬菜,拯救珍稀濒危物种等,5）全能性比较,一般分化程度越高，全能性越低。,受精卵 生殖细胞 体细胞,植物细胞 动物细胞（动物细胞核具有全能性）,4）动物细胞的全能性,通过核移植来实现，如,克隆多利羊,说明已分化的动物体细胞的细胞核是具有全能性的,6）动物和人体内有没有具有分裂和分化能力的细胞呢？,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,干细胞（创新110页）,。如,造血干细胞,这个试验又说明了什么呢？,骨髓干细胞分化示意图,粒细胞,骨髓干细胞,造血干细胞,淋巴干细胞,红细胞,血小板,淋巴细胞,单核细胞,细胞分化和全能性的比较,创新第110页,思考：同一生物体不同细胞的DNA、RNA、和蛋白质种,类一样吗？,问题探讨,衰老是生物界的普遍现象。衰老的人体通常表现出细胞数目减少、肌肉萎缩、行动迟缓等特征。,1.人体的衰老还表现出那些特征？,2.老年人体内有没有幼嫩的细胞？年轻人体内有没有衰老的细胞？,3、人体衰老和细胞衰老有什么关系？,白发、皱纹、老年斑、耳聋、眼花等。,有，精原细胞产生精子；有，角质层细胞。,两者并不是一回事。人体的细胞总是不断更新，总有一部分细胞处在衰老或走向死亡，个体衰老过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。,二、细胞衰老,个体衰老和细胞衰老都是生物体正常的生命现象。,1、个体衰老和细胞衰老的关系,（,1）对单细胞生物体来说，细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。,（2）对多细胞生物体来说，细胞的衰老或死亡不等于个体的衰老或死亡；（幼年个体每天都有细胞衰老、死亡）个体的衰老不等于细胞衰老（老年人个体中每天都有新细胞产生）,从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体细胞普遍衰老的过程。,实例,体外培养的人体某细胞,最多分裂50次,并丧失正常功能,从成人肺部得到的成纤维细胞在离体条件下只能传代20次,细胞的增殖能力是有限的；,细胞会随着分裂次数的增加而衰老；,老年人骨折,2、细胞衰老的特征,特征：1.细胞内水分减少，结果使细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢的速率减慢。,2.细胞内多种酶的活性降低。,3.细胞内的色素会随细胞衰老而逐渐积累，他们会妨碍细胞内物质的交流和传递。,4.细胞内呼吸速率减慢，细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。,5.细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低。,含义：,细胞衰老的过程是细胞的,生理状态和化学反应发生复杂变化,的过程，最终表现为,细胞形态、结构和功能,上发生了变化。,3、衰老症状与原因分析,衰老症状,原因分析,皮肤干燥、发皱,头发变白,老人斑,饮食减少,细胞水分减少，体积减小,细胞内的酪氨酸酶活性降低，导致,细胞内色素的累积,细胞膜通透性功能改变、细胞呼吸减弱、新陈代谢速率减慢,4、细胞衰老原因假说：,1、自由基理论：,2、端粒学说：,攻击DNA-,攻击蛋白质-,引起基因突变,蛋白质活性降低，使细胞衰老,人的衰老是一个复杂的综合过程，是在,遗传因素、社会因素、营养因素、医疗条件、环境因素、个人主观因素,等综合因素作用下逐渐发展而形成的。迄今为止，有300多种学说来阐明衰老 的机理。,三、细胞的凋亡,概念：由_所决定的细胞_生命的过程，,就叫细胞凋亡。也常常被称为_。,基因,自动结束,细胞编程性死亡,？,细胞坏死与细胞凋亡相同吗？,细胞的凋亡的重要意义是：,对生物体完成正常发育，维持内部环境的稳定和抵御外界各种因素的干扰起关键作用。,细胞坏死是不利因素影响下，细胞正常代谢受损或中断引起的细胞损伤和死亡。,3、细胞凋亡和细胞坏死的区别,细胞坏死是极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激引起的细胞损伤和死亡,项目,细胞的凋亡,细胞的坏死,与基因的关系,受基因控制的,不受基因控制,细胞膜的变化,内陷,破裂,形态变化,细胞变圆，与周围细胞脱离,细胞外型不规则变化,影响因素,温和的刺激或药物引起,电、热、冷、机械伤害性刺激,对机体的影响,对机体是有利,对机体是有害,细胞的凋亡和坏死,蝌蚪在变态发育过程中尾的消失就是细胞凋亡的结果,实例,2、癌细胞的主要特征,四、细胞癌变,1、什么是癌细胞？,课本第125页,癌细胞形态结构发生变化，为,“变态的细胞”,癌细胞表面发生了变化，为,“扩散的细胞”,正常的体细胞一般能够分裂5060次，而来自名叫海拉的一位女癌症患者的“海拉细胞”。患者已死去四十多年，但从她身上取下的癌细胞却在实验室一代代地传了下来，成为研究癌症的材料。,能够无限增殖，为“不死的细胞”,细胞癌,变的原,因,内因:,外因:,原癌基因和抑癌基因的变异,致癌因子,物理致癌因子,化学致癌因子,病毒致癌因子,3、癌细胞形成的原因,紫外线,X射线等,亚硝酸盐,黄曲霉毒素等,烟草,台湾有一个,“癌症家族”,，三代十五人生活在癌症阴影里，其中已有10人确定患有癌症。,经“台大”医院基因分析检验后证实，子孙满堂的李某因为基因变异，成为“遗传性非息肉性大肠直肠癌”患者。在他证实患有肠癌后，他的3个孩子随后全数患上癌症，几年之内他的孙子中又有多人确认罹患胃癌、肠癌等不同癌症。,患者生殖细胞原癌基因和抑癌基因发生,致癌变异，致使后代所有体细胞的相应,基因都发生了改变。,4、癌症的预防,肿瘤的“三级预防”策略,一级预防,二级预防,三级预防,连接,一级预防：,防止和消除环境污染,公共场所禁止吸烟可预防肺癌,饮用水净化处理可预防肝癌,对经常接触致癌因子的职工定期体检,定期监测存在致癌物的地点,防止和消除环境污染是预防肿瘤发生的重要措施之一。,改善营养素、改进食物的烹调和保存方法等可降低胃癌的发生率；,不采用霉变的大豆、大米、花生、玉米、高粱制作食品，可以避免黄曲霉毒素侵入人体；,不吃烧焦的鱼肉食品，可避免摄入氨甲基衍化物等致癌物；,多吃大豆和豆制品，可减少患结肠癌的危险；,二级预防：,防止致癌物影响,致癌因子是肿瘤发生的重要因素！,三级预防：,高危人群早期检出,高危人群包括癌症高发地区的、有明显家族史的、因职业而接触致癌源的人群。,“三早”原则：,早期发现、早期诊断、早期治疗,是重要的预防肿瘤的原则，也是开展癌症筛查、对高危人群的监测以及自我监护的有效措施。,4、肿瘤的主要治疗方法,肿瘤的治疗方法主要有,外科手术法,、放射疗法、化学疗法、激素疗法、生物学疗法,等。,癌症药物的设计原理：抑制有丝分裂间期DNA的复制或分裂期纺锤体的形成。,Eg：长春新碱和紫杉醇能阻止纺锤体的形成。,胸腺嘧啶脱氧核糖核苷,（简称胸苷）在细胞内可以转化为,胸腺,嘧,啶,脱氧核糖核苷酸,，后者是合成DNA的原料，用含有,3,H胸苷的营养,液，处理活的小肠黏膜层，半小时后洗去激离的,3,H胸苷。连续48,小时检测小肠绒毛的被标记部位，结果如下图（红色表示放射性部,位）。,（1）处理后开始的几小时，发现只有a处能够检测到放射性，这,说明什么？,（2）处理后24小时左右，在b处可以检测到放射性，48小时左右，,在c处检测到放射性，为什么？,（3）如果继续跟踪检测，小肠黏膜层上的放射性将发生怎样的变化？,（4）上述实上述实验假如选用含有,3,H尿嘧啶核糖核苷的营养液，,请推测几小时内小肠黏膜层上放射性出现的情况将会怎样？为什么？,答案:（1）小肠黏膜层只有a处的细胞能进行DNA复制和细胞分裂。,（2）a处的细胞连续分裂把带有放射性标记的细胞推向b处，直至c处。,（3）小肠黏膜细胞上的放射性将会因为细胞的衰老、死亡、脱落而消失。,（4）在小肠黏膜层的各处都可以检测到放射性，因为小肠黏膜层上的细胞不断进行mRNA的合成。,