高中生物教案-第二节 细胞增殖

一、知识结构二、教学目的

1.真核细胞的有丝分裂（C：理解）。

2.真核细胞有丝分裂的细胞周期的概念和特点(B：识记)。

3.无丝分裂方式的过程和特点(A：知道)。

三、重点和难点

1.教学重点

(1)真核细胞有丝分裂的细胞周期的概念和特点。

(2)真核细胞有丝分裂的过程。

2.教学难点

真核细胞有丝分裂过程中，各个时期染色体的变化特点。

四、教学建议

本节教学内容可安排2课时，包括讲课和学生实验。第1课时讲述植物细胞的有丝分裂；第2课时做观察植物细胞有丝分裂的实验。通过对比动植物细胞有丝分裂的异同，总结有丝分裂的特征。最后，简述无丝分裂和减数分裂，概括细胞增殖的意义。讲课内容和实验的内容应有机结合。

本节教学手段的运用，要考虑到关于细胞增殖知识的特点，可运用自制的剪贴图、投影片、录像等手段，体现细胞有丝分裂过程的连续变化，把染色体的行为变化直观地表现出来。

本节教学内容的引入，可以讲述以下几点：①多细胞生物一般是由一个细胞(受精卵)，经过细胞的分裂和分化，最终生长发育成一个新个体的；②单个细胞和多细胞生物体的生命期都是有限的，多细胞生物体内衰老、死亡细胞的补充，以及生物种族的繁衍，都是以细胞分裂为基础的；③细胞分裂的方式有三种，本节主要学习细胞有丝分裂的知识。

在讲述细胞周期时，可从分析一个新细胞(子细胞)的诞生开始，分析它的两种发展方向：一是随着生长、分化而成为具有特定形态、结构和功能的细胞，直至衰老、死亡；二是保持连续分裂的能力，通过分裂产生新的子细胞，开始它的新的生命周期，周而复始。受精卵、植物分生组织细胞、动物的一些上皮细胞等就属于这种具有连续分裂能力的细胞。分析细胞周期时，要注意分析分裂间期是一个周期的开始，是为分裂期作准备的时期。另外，应让学生注意，间期要比分裂期的时间长得多，要引起学生对间期的重视。

在分析细胞分裂间期时，要引导学生思考：间期应为分裂期准备什么才能使分裂后的子细胞继承母细胞的特性?在讲述DNA分子复制和有关蛋白质合成时，要联系染色质结构的知识。使学生理解这种复制与合成最终表现在染色质细丝的倍增上。每条染色质细丝(将来的染色体)都产生出另外一条跟自己完全一样的染色质，由于着丝点连在一起，而没有分开。

在分裂期的教学中，教师应注意以下几点：①利用剪贴图显示各分裂期的主要变化；②注意把核膜、染色体、纺锤丝的行为变化和染色体最终平分复制的知识紧密地联系起来，使学生理解这些变化的协调性和合理性；③为了突出染色体的平均分配，可用模型模拟染色体的平分过程；④注意强调两个子细胞间及子细胞与母细胞间染色体(内部的DNA)的数目和种类相同；⑤在讲述细胞板形成时，要联系高尔基体的作用。

在讲述动物细胞有丝分裂时，可把动植物细胞有丝分裂全过程图呈现出来。让学生观察对比，归纳出相同点和不同点。在这里，教师可进一步强调动植物细胞有丝分裂的共同特征，使学生理解这些特征对生物的重要意义。

对无丝分裂和减数分裂的处理，按教材内容讲述即可，不必过多发挥。

五、参考答案

复习题一、1.(D)；2.(C)；3.(D)；4.(D)。

二、1.染色质、核仁、核膜、中心体等结构发生了明显的变化。具体的变化是：

染色质复制后的DNA缩短变粗，由染色质成为染色体。

核仁逐渐解体。

核膜逐渐消失。

中心体由一组中心粒变成两组中心粒，两组中心粒分别位于两极，每组中心粒周围发射出放射状星射线，纺锤体形成。

2.这是因为在细胞周期中，分裂间期所需要的时间大大长于分裂期。

3.有丝分裂中期的细胞，主要特点是全部染色体排列在赤道板上。可以根据染色体的这个变化特点找到分裂中期的细胞。

4.全部染色体平均分配到细胞两极时，是在有丝分裂的后期。由于染色体上有遗传物质，因此，全部染色体平均分配到细胞的两极的行为，可以使亲代和子代之间保持遗传性状的稳定性，对生物的遗传有重要意义。

实验讨论题实验三制作好洋葱根尖有丝分裂装片的关键有以下几点：(1)剪取洋葱根尖材料时，应该在洋葱根尖细胞一天之中分裂最活跃的时间；(2)解离时，要将根尖细胞杀死，细胞间质被溶解，使细胞容易分离；(3)压片时，用力的大小要适当，要使根尖被压平，细胞分散开。

六、参考资料

细胞的增殖周期细胞从前一次分裂结束开始，到下一次分裂结束为止，这样一个周期叫做细胞增殖周期。

20世纪50年代以前，人们把细胞增殖周期划分为分裂期和静止期两个阶段。当时认为分裂期是细胞增殖周期中的主要阶段。近年来，由于放射自显影和细胞化学等技术的迅速发展，对于细胞增殖过程的动态研究也日趋深入。现在了解到，过去一直被忽视的所谓“静止期”却是细胞增殖周期中极为关键的一个阶段，因为与DNA分子复制有关的一系列代谢反应，都是在这个阶段进行的。所以现在都把“静止期”叫做间期。

现在，一般把细胞增殖周期分为两个阶段：间期和分裂期。细胞在前一次分裂结束之后就进入间期，这时就是新的细胞周期的开始。间期一共分为三个分期。间期结束就进入有丝分裂期。根据目前的认识，整个细胞增殖周期可以分为G1、S、G2、M四个小分期，如下表：

细胞增殖周期中的各个分期，各有其，全国公务员共同天地不同的特点。

(一)G1期的特点G1期是从上次细胞增殖周期完成以后开始的。G1期是一个生长期。在这一时期中主要进行RNA和蛋白质的生物合成，并且为下阶段S期的DNA合成做准备，特别是合成DNA的前身物质、DNA聚合酶和合成DNA所必不可少的其他酶系，以及储备能量。

(二)S期的特点从G1期进入S期是细胞增殖的关键时刻。S期最主要的特征是DNA的合成。DNA分子的复制就是在这个时期进行的。通常只要DNA的合成一开始，细胞增殖活动就会进行下去，直到分成两个子细胞。

(三)G2期的特点G2期又叫做“有丝分裂准备期”，因为它主要为后面的M期做准备。在G2期中，DNA的合成终止，但是还有RNA和蛋白质的合成，不过其合成量逐渐减少。特别是微管蛋白的合成，为M期纺锤体微管的组装提供原料。

(四)M期的特点细胞一旦完成了细胞分裂的准备，就进入有丝分裂期。细胞分裂期是一个连续的过程，为了研究的方便，可以人为地将它分成前、中、后、末四个时期。M期的细胞有极明显的形态变化。间期中的染色质(主要成分是DNA和蛋白质)，在M期浓缩成染色体形态。染色体的形成、复制和移动等活动，保证了将S期复制的两套DNA分子平均地分到两个子细胞中去。

有丝分裂过程中两个重要的细胞器

1.中心粒

中心粒的结构通常是一对互相成直角的圆筒状小体，直径0.25μm，长度不定，位于邻近核模的细胞质中。筒壁由9组大约呈30°倾斜排列的三联微管组成，从横断面看像一个风车。在一对中心粒的周围是一团透明的电子密度高的中心粒周围物质，这个复合物称为中心体。

中心粒要经过一个复杂的发育周期，才能达到成熟并且具有微管组织中心的作用。DNA合成前期(G1期)的细胞有一对互相垂直的中心粒。到DNA合成期(S期)时，两个中心粒稍有分离，在距母中心粒的一定距离(约50～60nm)处，与其垂直的方向复制出一个子中心粒。DNA合成后期(G2期)的晚期到有丝分裂期(M期)，子中心粒不断长大，逐渐分离，移到两极的两对中心粒形成晕，并且组成纺锤体及星体。到分裂期末期，每个子细胞各获得一对中心粒──一个母中心粒和一个子中心粒。

2.着丝点

长期以来，着丝粒和着丝点这两个术语是作为染色体上纺锤体附着区域的同义语使用的。遗传学文献中多用着丝粒一词，而细胞学家多用着丝点一词。后来，在电镜下研究哺乳类染色体超微结构时发现，主缢痕两侧是一对三层结构的特化部位，认为是非染色质性质物质的附加物，称为着丝点(图2-10)。在主缢痕区存在着丝粒，由此把染色体分成二臂。着丝粒的两侧各有一个蛋白质构成的三层的盘状或球状结构，称为着丝点。着丝点与纺锤体的纺锤丝连接，与染色体移动有关。在分裂前期和中期，着丝粒把两个姐妹染色单体连在一起，到后期两个染色单体的着丝粒分开，纺锤丝把两条染色单体拉向两极。并非有丝分裂各个时期，或各种生物的染色体，都有这种分化的结构。

图2-10中期染色体上的着丝点

(示着丝点分为内、中、外三层，上面附着有微管)

细胞质分裂广义说来，有丝分裂应该包括细胞质分裂。但是，也可以把细胞质分裂看做是一个单独的阶段。

大多数真核生物的细胞质分裂是与核分裂协调进行的，细胞质分裂起始于中后期。细胞质分裂面一般总是和纺锤体的赤道面一致，其方向约在核分裂中期就已确定。如果在中期时用离心法改变细胞的纺锤体的正常位置，细胞分裂面方向并不随之改变。但是，如果在中期之前改变纺锤体的位置，细胞质分裂面的方向也就随着发生改变。

动物细胞在进行细胞质分裂时，先是在要形成分裂面处的细胞质收缩，环细胞表面出现一条窄的凹沟，这条沟叫做分裂沟。分裂沟环绕细胞表面一圈，使细胞呈哑铃状。它的形成和细胞膜下方的细胞质微丝有关系。

植物细胞因为有细胞壁，它的分裂方式不同于动物细胞(有花植物的花粉粒的成熟分裂与动物细胞一样，形成分裂沟)，最主要的差别是植物细胞在进行细胞质分裂时，有细胞板的形成。细胞板产生于晚后期或早末期。

无丝分裂关于无丝分裂的问题，长期以来就有不同的看法。有些人认为无丝分裂不是正常细胞的增殖方式，而是一种异常分裂现象；另一些人则主张无丝分裂是正常细胞的增殖方式之一，主要见于高度分化的细胞，如肝细胞、肾小管上皮细胞、肾上腺皮质细胞等。

无丝分裂是最早发现的一种细胞分裂方式，早在1841年就在鸡胚的血细胞中看到了。因为分裂时没有纺锤丝出现，所以叫做无丝分裂。又因为这种分裂方式是细胞核和细胞质的直接分裂，所以又叫做直接分裂。

无丝分裂的早期，球形的细胞核和核仁都伸长，然后细胞核进一步伸长呈哑铃形，中央部分狭细。最后，细胞核分裂，这时细胞质也随着分裂，并且在滑面型内质网的参与下形成细胞膜。在无丝分裂中，核膜和核仁都不消失，没有染色体的出现，当然也就看不到染色体复制的规律性变化。但是，这并不说明染色质没有发生深刻的变化，实际上染色质也要进行复制，并且细胞要增大。当细胞核体积增大一倍时，细胞核就发生分裂，核中的遗传物质就分配到子细胞中去。至于核中的遗传物质DNA是如何分配的，还有待进一步的研究。

原核细胞的DNA复制和细胞质分裂原核细胞的分裂包括两个方面：(1)细胞DNA的复制和分配，使分裂后的子细胞能得到亲代细胞的一整套遗传物质；(2)细胞质分裂，把细胞基本上分成两等份。

原核细胞的DNA分子是环状的，无游离端。在一系列酶的催化下，经过解旋和半保留式复制，形成了两个一样的环状DNA分子。复制常是由DNA附着在细胞膜上的部位开始(图2-11)。在DNA分子复制完成之后，便开始了细胞质分裂。当然，在开始分裂之前需要细胞生长，细胞的生长反映了细胞内按比例地合成一定量的结构蛋白酶。

图2-11细菌细胞DNA的复制和细胞分裂

细胞分裂时，先由一定部位开始。复制好的两个DNA分子仍与细胞膜相连；随着连接处的生长，把DNA分子拉开。在细胞中部，细胞膜环绕细胞发生内褶，褶中产生了新的壁物质，形成了隔(图2-12)。隔不断向中央生长延伸，最后形成了将细胞隔为两部分的完整的隔。隔纵裂为二，把母细胞分成了大致相等的两个子细胞。

图2-12细菌细胞的结构

原核细胞的“染色质体”原核细胞，全国公务员共同天地没有真正的染色体。原核细胞的拟核主要由DNA大分子组成。例如大肠杆菌的拟核由三种成分组成：DNA约占60%～70%，RNA约占30%，蛋白质(主要是RNA聚合酶)约占1%。原核细胞的DNA大分子有时也叫做“染色质体”或“染色体”。