高一生物細(xì)胞增殖知識點總結(jié)
高一生物細(xì)胞增殖知識點總結(jié)
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高一生物細(xì)胞增殖知識點總結(jié)
高一生物細(xì)胞增殖知識點——分裂介紹
有絲分裂是真核生物進(jìn)行細(xì)胞分裂的主要方式。(右上角圖就是常見有絲分裂的開始和結(jié)果)多細(xì)胞生物體以有絲分裂的方式增加體細(xì)胞的數(shù)量。體細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂是有周期性的，也就是具有細(xì)胞周期。
細(xì)胞周期 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，這是一個細(xì)胞周期。
一個細(xì)胞周期包括兩個階段:分裂間期和分裂期。從細(xì)胞在一次分裂結(jié)束之后到下一次分裂之前，是分裂間期。在分裂間期結(jié)束之后，就進(jìn)入分裂期。
在一個細(xì)胞周期內(nèi)，這兩個階段所占的時間相差較大，一般分裂間期大約占細(xì)胞周期的90%到95%;分裂期大約占細(xì)胞周期的5%到10%。細(xì)胞的種類不同，一個細(xì)胞周期的時間也不相同。
細(xì)胞分裂間期 細(xì)胞分裂間期是新的細(xì)胞周期的開始，這個時期為細(xì)胞分裂期準(zhǔn)備了條件，細(xì)胞內(nèi)部正在發(fā)生很復(fù)雜的變化。近年來，利用放射性同位素標(biāo)記自顯影技術(shù)證明，間期細(xì)胞的最大特點是完成DNA分子的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成。因此，間期是整個細(xì)胞周期中極為關(guān)鍵的準(zhǔn)備階段。
高一生物細(xì)胞增殖知識點——·有絲分裂的周期變化
細(xì)胞分裂期 在細(xì)胞分裂期，最明顯變化是細(xì)胞核中染色體的變化。人們?yōu)榱搜芯糠奖?，把分裂期分為四個時期:前期，中期，后期，末期。其實，分裂期的各個時期的變化是連續(xù)的，并沒有嚴(yán)格的時期界限。
前期
細(xì)胞分裂的前期，最明顯的變化是細(xì)胞核中出現(xiàn)染色體。分裂間期復(fù)制的染色體，由于螺旋纏繞在一起，逐漸縮短變粗，形態(tài)越來越清楚。在光學(xué)顯微鏡下觀察這個時期的細(xì)胞,可以看到每一條染色體實際上包括兩條并列的姐妹染色單體，這兩條并列的姐妹染色單體之間不是完全分離開的，而是由一個共同的著絲點連接著。在前期，核仁逐漸解體，核膜逐漸消失。同時，從細(xì)胞的兩極發(fā)出許多紡錘絲，形成一具梭形的紡錘體，細(xì)胞內(nèi)的染色體散亂地分布在紡錘體的中央。
中期
細(xì)胞分裂的中期，紡錘體清晰可見。這時候，每條染色體的著絲點的兩側(cè)，都有紡錘絲附著在上面，紡錘絲牽引著染色體運動，使每條染色體的著絲點排列在細(xì)胞中央的一個平面上。這個平面與紡錘體的中軸相垂直，類似于地球上赤道的位置，所以叫做赤道板。分裂中期的細(xì)胞，染色體的形態(tài)比較固定，數(shù)目比較清晰，便于觀察清楚。
后期
細(xì)胞分裂的后期，每一個著絲點分裂成兩個，原來連接在同一個著絲點上的兩條姐妹染色單體也隨著分離開來，成為兩條子染色體。紡錘絲牽引著子染色體分別向細(xì)胞的兩極，使細(xì)胞的兩極各有一套染色體。這兩套染色體的形態(tài)和數(shù)目是完全相同的，每一套染色體與分裂以前的親代細(xì)胞中的染色體的形態(tài)和數(shù)目是相同的。
末期
當(dāng)這兩套染色體別到達(dá)細(xì)胞的兩極以后，每條染色體的形態(tài)發(fā)生變化，又逐漸變成細(xì)長而盤曲的絲。同時，紡錘絲逐漸消失，出現(xiàn)新的核膜和核仁。核膜把染色體包圍起來，形成了兩個新的細(xì)胞核。這個時候，在赤道板的位置出現(xiàn)了一個細(xì)胞板,細(xì)胞板由細(xì)胞的中央向四周擴展，逐漸形成了新的細(xì)胞壁。最后，一個細(xì)胞分裂成為兩個子細(xì)胞。大多數(shù)子細(xì)胞進(jìn)入下一個細(xì)胞周期的分裂間期狀態(tài)。
動物細(xì)胞有絲分裂的過程，與植物細(xì)胞的基本相同。不相同的特點是:第一，動物細(xì)胞有中心體，在細(xì)胞分裂的間期，中心體的兩個中心粒各產(chǎn)生了一個新的中心粒，因而細(xì)胞中有兩組中心粒。在細(xì)胞進(jìn)行分裂的過程中，一組中心粒的位置不變，另一組中心料移向細(xì)胞的另一極。在這兩組中心粒的周圍，發(fā)出無數(shù)條放射狀的星射線，兩組中心粒之間的星射線形成了紡錘體。第二，動物細(xì)胞分裂的末期，細(xì)胞的中部并不形成細(xì)胞板，而是細(xì)胞膜從細(xì)胞的中部向內(nèi)凹陷，最后把細(xì)胞縊裂成兩部分，每部分都含有一個細(xì)胞核。這樣，一個細(xì)胞就分裂成了兩個子細(xì)胞。
細(xì)胞有絲分裂的重要意義，是將親代細(xì)胞的染色體經(jīng)過復(fù)制以后，精確地平均分配到兩個子細(xì)胞中去。由于染色體上有遺傳物質(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。可見，細(xì)胞的有絲分裂對于生物的遺傳有重要意義。
高一生物細(xì)胞增殖知識點——成體細(xì)胞增殖
2003年12月上旬，2002年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主約翰·蘇爾斯頓爵士在作客新浪嘉賓聊天室時，樂觀地預(yù)言，如果能夠從基因?qū)用嫫谱g“生命天書”，那么人類理論上可以實現(xiàn)真正的不朽。[1]
解讀“生命之迷”
“人類的生命延續(xù)是人體組織器官中的潛能再生細(xì)胞，及時不斷的增殖補充已凋亡、退化、損傷壞死的組織細(xì)胞，以維持其組織架構(gòu)和功能來實現(xiàn)的;人類組織器官中的再生潛能細(xì)胞，是在組織器官發(fā)育形成的各個時期，由原始和多能干細(xì)胞增殖時產(chǎn)生的。這些細(xì)胞以普通細(xì)胞形式參與組織器官的架構(gòu)和功能形成，與增殖的干細(xì)胞形成的組織共同組合成器官。當(dāng)組織器官的細(xì)胞凋亡、退化、損傷壞死時，這些潛能細(xì)胞原位啟動自身增殖的功能，再生復(fù)制新的細(xì)胞，來及時補充器官中的細(xì)胞、組織、功能空缺，從而及時恢復(fù)器官的結(jié)構(gòu)和功能，保障器官組織功能的持續(xù)，人體所有器官的這項功能發(fā)揮正常，人體就能維持整體生命的平衡，實現(xiàn)其健康長壽;如果某一器官或組織的這一功能不能發(fā)揮或低下，某器官或組織就會產(chǎn)生疾病。這就是人類生命的奧秘”。近日， 徐榮祥教授在接受采訪時，再次重復(fù)了這一驚人論點。[1]
徐榮祥介紹說，在人體發(fā)育、成體的過程中，原始和多能的干細(xì)胞在增殖分裂的同時，還產(chǎn)生不再繼續(xù)增殖而具有增殖再生潛能的細(xì)胞。這些細(xì)胞在各組織器官的發(fā)育時參與形成各組織器官，以普通細(xì)胞形式存在于組織中;在人體形成后，隨著機體的代謝和功能發(fā)揮，組織器官中的功能和架構(gòu)細(xì)胞在不斷地凋亡、失去生命。此時，這些組織器官中的細(xì)胞空缺，則由潛伏在組織中的潛能再生細(xì)胞及時再生復(fù)制同種細(xì)胞以補償其空缺;從而維持了組織器官功能和生命的平衡;其實這個道理很簡單，人類的生命就是組織細(xì)胞不斷死亡和不斷再生的動態(tài)平衡。[1]
為了破解這一生命之迷，徐榮祥首先對他已完成的皮膚器官原位復(fù)制工程進(jìn)行了細(xì)胞組織學(xué)動態(tài)研究，尋找出皮膚器官原位再生的規(guī)律和調(diào)控生命的物質(zhì)，而后將這一過程繪制成圖譜;而后研究最小生命體-細(xì)胞與周圍細(xì)胞和組織液、血液環(huán)境的共生關(guān)系;發(fā)現(xiàn)，在“觀察細(xì)胞”的周圍細(xì)胞產(chǎn)生損傷后，組織中的“觀察細(xì)胞”則產(chǎn)生增殖的再生反應(yīng)，但當(dāng)周圍再生環(huán)境處于非生理狀態(tài)和某些物質(zhì)缺乏時，“觀察細(xì)胞”的增殖反應(yīng)停止。如果能始終保持“觀察細(xì)胞”周圍的生理生命環(huán)境及提供足夠的生命再生物質(zhì)，“觀察細(xì)胞”可持續(xù)增殖分裂，直至補全已壞死退化細(xì)胞的空缺。為了再現(xiàn)這一過程和進(jìn)一步確定再生潛能細(xì)胞的存在，徐榮祥教授又設(shè)計了體外復(fù)制組織器官的實驗方案，直接觀察普通成體組織細(xì)胞能不能變?yōu)榫哂性鲋衬芰Φ脑偕?xì)胞，以及這些增殖細(xì)胞能不能和干細(xì)胞一樣最終形成正常的組織器官。實驗結(jié)果表明，在成體細(xì)胞中有少部分細(xì)胞呈現(xiàn)了干細(xì)胞的增殖能力，大多數(shù)組織細(xì)胞不具備增殖的能力。但這些具有增殖能力的細(xì)胞和干細(xì)胞一樣，最終形成組織器官。這一實驗結(jié)果，不僅在胃腸粘膜中呈現(xiàn)，而且在胰腺、腎單位、骨髓、神經(jīng)、胸腺、毛囊、心肌、肝組織等包含三個胚胎層組織器官的復(fù)制中再現(xiàn)。這一生命科學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明，不僅僅是實現(xiàn)了世界生命科學(xué)家提出用干細(xì)胞復(fù)制器官的夢想，而且他重復(fù)了器官生命的再生過程，破解了人體生命延續(xù)的秘密，使生命科學(xué)的研究跨越再生器官移植夢境，直接跨入重建組織器官生命的生命延續(xù)應(yīng)用研究領(lǐng)域。[1]
此前，生命科學(xué)在兩千五百年的醫(yī)學(xué)發(fā)展中，一直是沿著對抗疾病的方向和道路發(fā)展，從而形成了今天的機械的現(xiàn)代醫(yī)學(xué);現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雖然為人類生命的健康做出了不可磨滅的歷史貢獻(xiàn)，但由于其醫(yī)學(xué)思路來自于對抗疾病，而沒有從再生、順應(yīng)生命的角度研究，使現(xiàn)代醫(yī)學(xué)無法脫離兩千五百年的軌道發(fā)展，結(jié)果我們現(xiàn)代醫(yī)生手中治療疾病和保障健康的手段方法，僅限于“左手拿刀，以丟掉組織器官來換取暫時的生命延續(xù);右手拿毒藥，用抗生命的物質(zhì)治療疾病”;面對病人再也沒有更睿智的思路，即使是現(xiàn)代生命科學(xué)前沿的干細(xì)胞復(fù)制器官治療疾病的夢境，也只是為了移植而復(fù)制器官，始終沒有擺脫傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)思路的羈絆。徐榮祥教授發(fā)明創(chuàng)立的系統(tǒng)的再生醫(yī)學(xué)研究成果，說明只有將醫(yī)學(xué)思路順應(yīng)到人體生命規(guī)律上，才能建立新的符合生命條件和活動的醫(yī)學(xué)思路，才能實現(xiàn)人的健康長壽。
近些年來，世界上生命科學(xué)前沿領(lǐng)域的基因和干細(xì)胞研究被炒的火熱，基因技術(shù)經(jīng)過10年的發(fā)展，由火爆到狂熱，再由狂熱到冷靜。在探索、追求、失敗后，現(xiàn)已進(jìn)入冷靜的成熟期，至今在醫(yī)學(xué)上尚未獲得可實際應(yīng)用的成果。1998年，繼基因?qū)W研究進(jìn)入冷靜期后，世界上又掀起了干細(xì)胞研究熱潮。人們又將生命希望的目光轉(zhuǎn)向了干細(xì)胞復(fù)制器官的夢境;經(jīng)幾年的研究高潮，人們也開始回頭反思總結(jié)所走過的路。現(xiàn)在的狀況是--仍沒有獲得應(yīng)用的成果，也沒有按其設(shè)想進(jìn)度在體外建立起能培養(yǎng)干細(xì)胞增殖的模型。而徐榮祥教授于1988年就提出了再生醫(yī)學(xué)的概念，并經(jīng)14年的研究，已成功的完成了組織器官的原位再生復(fù)制和體外復(fù)制，如果按生命科學(xué)家們剛剛發(fā)表的預(yù)言：至少還需15年才有可能用胚胎干細(xì)胞體外復(fù)制組織器官;那么，我國以徐榮祥為代表的科學(xué)家則已經(jīng)提前實現(xiàn)了這一夢境，且超前實現(xiàn)了原位組織器官的復(fù)制。
5年內(nèi)完成所有組織器官復(fù)制
徐榮祥教授發(fā)表的“已破解人體生命之謎，五年內(nèi)完成人體所有器官的復(fù)制”宣言在科學(xué)界掀起驚濤駭浪，也引發(fā)了生命科學(xué)領(lǐng)域的廣泛爭論，其中的一個爭論焦點就是5年內(nèi)完成人體所有組織器官復(fù)制的可能性。[1]
5年內(nèi)是否真的可以克隆出人體所有組織器官?對此，徐榮祥教授顯得非常有把握，因為他很早便開始對生命組織器官復(fù)制的研究，并在多年前曾對國家外國專家局原局長馬俊如透露他完成了生命的復(fù)制，但公開的時機還不成熟，需要進(jìn)一步實驗。他表示，現(xiàn)在完成其他151個器官的復(fù)制不是技術(shù)問題，而只是時間、程序問題，只要科研人員足夠，實驗條件充分，完全可以加快速度，提前完成。[1]
徐榮祥教授說，只有與人體連接、受人體調(diào)控、與組織器官共生的、具有持續(xù)增殖能力和具有修復(fù)再生器官、恢復(fù)器官功能的細(xì)胞，才能稱為干細(xì)胞，干細(xì)胞正常持續(xù)增殖分裂最終形成器官，如果不正常分裂就會形成癌細(xì)胞。利用對潛能再生細(xì)胞的研究，徐榮祥教授透露下一步研究的重點是攻克惡性疾病即癌癥，實際上這項研究已經(jīng)在進(jìn)行中，取得了一定進(jìn)展，不久的將來將申報國家專利，目前還沒到正式公布的時機。他表示5年內(nèi)他和他的科研小組將完成人類全部66種癌細(xì)胞的干細(xì)胞轉(zhuǎn)變，到時人類將遠(yuǎn)離癌癥困擾，圓一個“長生不老”之夢。[1]
這一研究如果全部完成，無疑將使生命科學(xué)發(fā)展產(chǎn)生翻天覆地的變化。人體如果有了疾病，將一改使用傳統(tǒng)的藥物和切除病器，而是用順應(yīng)生命和保障再生潛能細(xì)胞增殖修復(fù)的生命物質(zhì)治療疾病，它可以使腎臟功能衰竭的人不需等待他人的捐獻(xiàn)便能有個與原來一模一樣的健康腎臟，可以實現(xiàn)快速愈合法，將傷口愈合速度由幾天縮短為幾小時，可以使逐漸衰老的器官重新恢復(fù)活力，這項研究成果將用在人類生活的各個方面。[1]
“現(xiàn)在的生命科學(xué)方向不對，我希望用我的成果解決人的痛苦，用科技發(fā)現(xiàn)為年輕一代的科學(xué)家創(chuàng)造出新的環(huán)境。”徐榮祥教授對現(xiàn)今生命科學(xué)的研究走向提出相反的見解，他說，現(xiàn)在人們談?wù)摰?ldquo;克隆”組織器官，從研究方向上來說只是仿制，沒有擺脫人為先想好構(gòu)造再制造的觀念，用處理過的細(xì)胞來進(jìn)行研究，隔離細(xì)胞與周圍生理環(huán)境的聯(lián)系，這種細(xì)胞已不再是正常細(xì)胞，科學(xué)家們稱其為活性細(xì)胞并試圖用它實現(xiàn)體外復(fù)制，成功機率渺茫，至于“克隆”羊或是“克隆”人則必須利用母體使其發(fā)育，只是胚胎的克隆，并不是完全體外復(fù)制。徐榮祥教授的研究關(guān)鍵是把細(xì)胞和它生存分裂所處的環(huán)境看為整體，順應(yīng)它的生長規(guī)律，提供條件讓細(xì)胞自然成長。徐教授說，從現(xiàn)狀來看，國際現(xiàn)有水平尚不能在體外培養(yǎng)干細(xì)胞(造血細(xì)胞除外)，更沒有實現(xiàn)體外或原位復(fù)制組織器官，而他的方法成功了，兩者誰的研究方向正確不言自明。[1]
高一生物細(xì)胞增殖知識點——無絲分裂
細(xì)胞無絲分裂的過程比較簡單，一般是細(xì)胞核先延長，從核的中部向內(nèi)凹進(jìn)，縊裂成為兩個細(xì)胞核;接著，整個細(xì)胞從中部縊裂成兩部分，形成兩個子細(xì)胞。因為分裂過程中沒有出現(xiàn)紡錘絲和染色體，所以叫做無絲分裂。(如蛙的紅細(xì)胞)
高一生物細(xì)胞增殖知識點——減數(shù)分裂
是一種特殊方式有絲分裂，它與有性生殖細(xì)胞的形成有關(guān)。它是進(jìn)行有性生殖的生物，在原始的生殖細(xì)胞(如動物的精原細(xì)胞或卵原細(xì)胞)發(fā)展為成熟的生殖細(xì)胞(精子或卵細(xì)胞)的過程中，要經(jīng)過減數(shù)分裂。在整個減數(shù)分裂過程中，染色體只復(fù)制一次，而細(xì)胞連續(xù)分裂兩次。減數(shù)分裂的結(jié)果是，新產(chǎn)生的生殖細(xì)胞中的染色體數(shù)目，比新原始的生殖細(xì)胞的減少一半。例如，人的精原細(xì)胞和卵原細(xì)胞中各有46條染色體，而經(jīng)過減數(shù)分裂形成的精子和卵細(xì)胞中，只含有23條染色體。
高一生物細(xì)胞增殖課件——二分裂
細(xì)菌可以以無性或者遺傳重組二種方式繁殖，最主要的方式是以二分裂這種無性繁殖的方式:一個細(xì)菌細(xì)胞壁橫向分裂，形成兩個子代細(xì)胞。
除細(xì)菌以外，二分裂也是原生動物最普遍的一種無性生殖.一般是有絲分裂，分裂時細(xì)胞核先由一個分為二個，染色體均等的分布在兩個子核中，隨后細(xì)胞質(zhì)也分別包圍兩個細(xì)胞核，形成兩個大小、形狀相等的子體，二分裂可以是縱裂，如眼蟲;也可以是橫裂，如草履蟲;或者是斜分裂，如角藻。
細(xì)菌沒有核膜，只有一個大型的環(huán)狀DNA分子，細(xì)菌細(xì)胞分裂時，DNA分子附著在細(xì)胞膜上并復(fù)制為二，然后隨著細(xì)胞膜的延長，復(fù)制而成的兩個DNA分子彼此分開;同時，細(xì)胞中部的細(xì)胞膜和細(xì)胞壁向內(nèi)生長，形成隔膜，將細(xì)胞質(zhì)分成兩半，形成兩個子細(xì)胞，這個過程就被稱為細(xì)菌的二分裂。無絲分裂則是發(fā)現(xiàn)最早的一種真核細(xì)胞的分裂方式，在真核生物中普遍存在，而且不僅在體細(xì)胞中，甚至在生殖細(xì)胞中都能進(jìn)行無絲分裂。由于其核分裂的過程不出現(xiàn)染色體和紡錘絲，胞質(zhì)分裂后的遺傳物質(zhì)不一定能夠平均分配給子細(xì)胞，與有絲分裂有很大區(qū)別，故稱無絲分裂。無絲分裂的過程大致可劃分為4個時期:第一期核內(nèi)染色質(zhì)復(fù)制倍增，核及核仁體積增大，核仁及核仁組織中心分裂。第二期以核仁及核仁組織中心為分裂制動中心，以核仁與核膜周染色質(zhì)相聯(lián)系的染色質(zhì)絲為牽引帶，分別牽引著新復(fù)制的染色質(zhì)和原有的染色質(zhì)。新復(fù)制的染色質(zhì)在對側(cè)核仁組織中心發(fā)出的染色質(zhì)絲的牽引下，離開核膜移動到核的赤道面上。第三期核拉長成啞鈴型，中央部分縊縮變細(xì)。第四期核膜內(nèi)陷加深，最終縊裂成為兩個完整的子細(xì)胞核;接著，整個細(xì)胞從中部縊裂成兩部分，形成兩個子細(xì)胞。由此我們不難看出:無絲分裂和二分裂有著本質(zhì)的區(qū)別，二分裂指的是原核生物進(jìn)行的一種最原始的細(xì)胞增殖方式，而無絲分裂是真核生物獨特的細(xì)胞增殖方式，通過這種分裂，可同時形成多個核;且分裂時細(xì)胞核仍可執(zhí)行其生理功能。
高一生物細(xì)胞增殖知識點——研究方法
細(xì)胞增殖的研究方法有很多，主要包括:BrdU，EdU，CCK8等方法。其中EdU檢測方法是最新的細(xì)胞增殖檢測方法。
EdU是一種胸腺嘧啶核苷類似物，能夠在細(xì)胞增殖時期代替T滲入正在復(fù)制的DNA分子，通過基于EdU與Apollo®熒光染料的特異性反應(yīng)檢測DNA復(fù)制活性，通過檢測EdU標(biāo)記便能準(zhǔn)確地反映細(xì)胞的增殖情況。與BrdU檢測方法相比，EdU檢測方法更快速、更靈敏、更準(zhǔn)確。EdU檢測染料只有BrdU抗體大小的1/500，在細(xì)胞內(nèi)很容易擴散，無需DNA變性(酸解、熱解、酶解等)即可有效檢測，可有效避免樣品損傷，在細(xì)胞和組織水平能更準(zhǔn)確地反映細(xì)胞增殖等現(xiàn)象。
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