细胞的增殖与分化(1)
细胞的增殖与分化
细胞的增殖与分化细胞是构成生物体的基本单位，细胞的增殖与分化是维持生命的重要过程。
本文将探讨细胞增殖和分化的机制，以及它们在生物体发育和组织修复中的作用。
一、细胞增殖的机制细胞增殖是指细胞数量的增加，这是维持生物体正常生长和发育的基础。
细胞增殖的机制主要包括细胞周期与细胞分裂两个关键过程。
1. 细胞周期细胞周期是指从一个细胞分裂到下一次细胞分裂的完整过程。
通常可以分为四个连续的阶段：G1期（细胞生长期）、S期（DNA合成期）、G2期（前期）和M期（有丝分裂期）。
在G1期，细胞进行正常的生长和代谢活动，并备份其遗传物质。
随后进入S期，DNA开始合成，使每一条染色体复制成两条同样的染色体。
在G2期，细胞继续生长并准备分裂。
最后进入M期，该阶段包括核分裂和细胞质分裂两个过程，其中核分裂进一步分为减数分裂（有丝分裂）和有丝分裂（无丝分裂）。
2. 细胞分裂细胞分裂是指一个细胞分裂成两个或更多细胞的过程。
有丝分裂和无丝分裂是两种常见的细胞分裂方式。
有丝分裂发生在体细胞中，包括前期、中期、后期和分裂末期四个阶段。
在前期，染色体开始凝聚，并形成可见的染色体。
在中期，细胞核膜解体，并且形成纺锤体。
在后期，染色体排列在纺锤体的中央平面，准备开始分离。
最后，在分裂末期，细胞质分裂，产生新的细胞。
无丝分裂发生在生殖细胞中，如精子和卵子。
它经历一系列特殊的细胞分裂过程，最终形成四个具有单倍体染色体数目的细胞。
二、细胞分化的机制细胞分化是指细胞从未分化状态不断发展为具有特定结构和功能的细胞类型的过程。
分化过程中的关键因素包括细胞特异转录因子和信号分子。
1. 细胞特异转录因子细胞特异转录因子是控制基因转录的调节蛋白质。
通过结合到特定的DNA序列上，它们能够启动或抑制相关基因的转录。
不同类型的细胞特异转录因子能够使细胞沿着特定的分化途径发展，最终产生特定的细胞类型。
2. 信号分子信号分子是细胞间相互作用的媒介物质，可以通过细胞表面上的受体传递信息。
细胞的增殖与细胞的分化
细胞增殖与分化在生物体发育过程中的作用
细胞增殖是生物体生长和发育的基础，通过增加细胞数量为生物体提供必要的结构和功能。
细胞分化是细胞在形态、结构和功能上发生稳定性的差异的过程，使细胞形成不同的类型，执行特 定的功能。
细胞增殖与分化相互影响，共同参与生物体的发育过程。细胞增殖为生物体提供足够的细胞数量， 而细胞分化则使这些细胞形成具有特定功能的组织或器官。
细胞增殖与分化 的研究意义和应 用前景
细胞增殖与分化在生命科学研究中的重要性
细胞增殖与分化是生命科学领域的基 础研究内容，对于理解生命的本质和 疾病的发生发展机制具有重要意义。
细胞增殖与分化研究在生物医学工 程领域的应用前景广泛，如组织工 程和再生医学等。
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细胞增殖与分化的研究有助于发现 新的治疗手段和药物，为疾病的预 防和治疗提供科学依据。
细胞分化的类型
胚胎细胞分化：在胚胎发育过程中，细胞分化形成各种组织和器官 组织细胞分化：在成体中，细胞分化形成各种组织，如肌肉、骨骼、神经等 肿瘤细胞分化：肿瘤细胞分化程度越高，恶性程度越低，反之则恶性程度越高 干细胞分化：干细胞分化是再生医学中的重要概念，通过诱导干细胞分化可以用于治疗某些疾病
细胞分化的意义
细胞的增殖与分化
汇报人：XX
目录
添加目录标题
细胞增殖
01
细胞增殖与细胞分化的相 互影响
04
细胞分化
02
细胞增殖与分化的研究意 义和应用前景
05
03
添加章节标题
细胞增殖
细胞周期
细胞周期的定义：一个细胞从完成分裂开始，经过生长、分裂，直到下一次分裂结束 所经历的全过程。
细胞的增殖与分化
细胞的增殖与分化细胞的增殖与分化是生命存在和发展的基础和关键过程。
从单细胞有机体到复杂多细胞有机体，细胞的增殖与分化在每一种生物体中都发挥着重要的作用。
本文将从细胞增殖与分化的定义、机制、调控以及在生物体发育、组织修复和疾病发展中的作用等方面展开探讨。
细胞增殖是指细胞数量的增加过程。
细胞增殖主要通过细胞分裂来实现。
细胞分裂有两种方式：有丝分裂和无丝分裂。
有丝分裂是细胞分裂的主要方式，包括前期、中期、后期和末期四个阶段。
前期是染色体准备阶段，其中染色体复制并缠绕成染色体。
中期是细胞核分裂过程，包括纺锤体形成、核膜消失和染色体排列在细胞中央等过程。
后期是染色体分离和纺锤体消失的过程。
末期是细胞分裂结束后，形成两个细胞的最后阶段。
无丝分裂则没有纺锤体形成，染色体通过裂缝分离。
细胞分化是指细胞由幼稚状态向成熟状态的发展过程。
细胞分化使细胞在形态和功能上发生转变，最终形成特定的细胞类型。
细胞分化的过程中，细胞特异性基因的表达发生改变，导致某些基因表达上调，而另一些基因则被关闭。
细胞分化虽然在早期胚胎发育中最为明显，但在成体也在进行中，如皮肤上层细胞向角质细胞的转化过程。
细胞增殖与分化是密不可分的。
细胞增殖是细胞分化的前提和基础。
细胞增殖使细胞数量增加，而细胞分化则使细胞获取新的形态和功能。
两者相互作用，推动生物体的正常发育和维持成体组织的稳定状态。
在早期胚胎发育过程中，细胞增殖和分化相互平衡，使胚胎在各种外界因素的影响下完成不同器官、组织和器官系统的形成。
细胞增殖和分化的机制和调控非常复杂。
生物体内的细胞增殖和分化过程受到许多因素的调控，包括基因、信号通路、细胞因子、外界刺激等。
基因在细胞增殖和分化中起着重要的作用。
特定基因的突变可能导致细胞增殖和分化异常，进而引发疾病如癌症。
信号通路是细胞增殖和分化的重要调控因素，包括细胞间通讯、细胞外基质和细胞内信号转导等。
细胞因子在细胞增殖和分化过程中起着调控作用，如促进细胞分裂的增殖因子和抑制细胞增殖的抑制因子。
高考生物知识点总结之细胞增殖和分化
细胞增殖和分化知识点1：细胞增殖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。
细胞增殖和分化知识点2：细胞的分化名词：1、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。
2、细胞全能性：一个细胞能够生长发育成整个生物的特性。
3、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。
4、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。
语句：1、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。
高二生物《第4章第1节细胞的增殖与分化》课件
步 的
漂 用镊子把酥软的根尖取出，放入 洗 盛有清水的玻璃皿中。
把根尖放进盛有质量浓度为 染 0.0lg/mL或0.02g/mL的龙胆紫溶 制 色 液（或醋酸洋红液）的玻璃皿中 染色。
用镊子将这段根尖取出来，放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子尖把根尖弄碎，盖上 作 制 盖玻片，在盖玻片上再加一片载玻片。然后，用拇指轻轻地按压载玻片，以便使细胞分 骤 片 散开，便于观察。
影响有丝分裂过程的因素
温度
在一定范围内（约8~25℃）温度越低，细胞周期越长，有丝分裂过程 也越慢。
辐射
如X射和γ射线能抑制细胞进入有丝分裂
化学药物
抑制有丝分裂的作用，如秋水仙素、对二氯苯等。促进有丝分裂的化学 物质有植物凝集素、赤霉素等。
过程和病理状况等因素
有关名词间的关系
（1）着丝点数与染色体数的关系：着丝点数=染色体数 （2）赤道板与细胞板
染色体与姐妹染色单体
一条染色体含一个 DNA分子
一条染色体由两条 姐妹染色单体组成， 含两个DNA分子
染色体=蛋白质+DNA
着丝点 DNA 复制后 1个无染色单体 的染色体
一条染色体 (1个DNA) 无染色单体（0）
高度螺旋
着丝点分裂
染色单体分开
1个有2条染色单体的染色体
一条染色体 (2个DNA) 含两个姐妹染色单体 一条染 色体 一条染 色体
受精卵
增殖 分化
多细胞生物个体
有 丝
分化
受精卵
裂 分
发育
第一节 细胞的增殖
细胞的增殖的意义和方式
1、细胞增殖的意义是什么？
是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础
2、细胞通过 分裂 方式进行增殖
细胞增殖与分化
细胞增殖与分化细胞增殖与分化是生物体发育过程中的重要环节。
在生物体的生长和发育中，细胞通过增殖和分化来实现组织和器官的形成及功能的实现。
本文将从细胞增殖的概念、机制，以及细胞分化的过程和调控等方面进行论述。
一、细胞增殖细胞增殖指的是细胞数量的增加。
在细胞增殖过程中，细胞通过一系列的细胞周期活动，包括DNA复制、有丝分裂和细胞质分裂等，使得一个细胞分裂为两个细胞，继而形成新的细胞群体。
细胞增殖对于个体的发育和生长起着至关重要的作用。
下面将介绍细胞增殖的机制。
1. 细胞周期细胞周期是细胞增殖的基本过程，包括有序的G1期（生长期）、S 期（DNA复制期）、G2期（前期）和M期（有丝分裂期）。
在G1期，细胞准备进入DNA复制的S期。
在S期，细胞的染色体复制，使得细胞的染色体数量翻倍。
在G2期，细胞进行进一步的生长和准备进入有丝分裂的M期。
M期包括分裂前期、分裂中期和分裂后期，其中分裂中期是细胞分裂的关键阶段。
细胞周期的调控是细胞增殖的重要机制，通过一系列的细胞周期蛋白激酶的活化和抑制来调控细胞周期的进行。
2. 细胞增殖调控细胞增殖的调控是一个复杂而精确的过程，其中包括许多生长因子、信号通路和基因的调控。
生长因子是细胞增殖的重要调控因素，如表皮生长因子(EGF)、细胞生长因子（GF）等，它们通过结合细胞表面的受体，触发一系列的信号转导通路，激活细胞周期蛋白激酶，从而促进细胞增殖。
此外，细胞增殖还受到外界环境的影响，如营养条件、温度、氧气浓度等，这些环境因素能够通过调节细胞内的代谢途径和基因表达来影响细胞增殖。
二、细胞分化细胞分化是指由原始未分化状态的细胞向特定类型细胞的转变过程。
在生物体发育过程中，细胞通过细胞分化，不仅在形态上发生差异化，还在功能上实现特异化。
细胞分化过程中，原始细胞逐渐失去干细胞特性，通过特定的信号调控和基因表达调整，进而成为专门功能的细胞类型，如神经细胞、肌肉细胞、上皮细胞等。
1. 细胞命运决定细胞分化具有时空特异性。
第09章01细胞增殖与分化(1)
P53
图5 P53促进CDI中的P21cip1表达
细胞周期的调控
细胞周期自身调控
•周期素(cyclin) “油门” •周期素依赖性激酶(CDK) “引擎” •周期素依赖性激酶抑制因子(CDI) “刹车” •细胞周期检查点(checkpoint) “关卡” •其它因素 o泛素(ubiquitin)依赖的蛋白溶解系统 o抑癌基因产物P53和Rb蛋白
细胞周期蛋白的降解-泛素化途径
泛素(ubiquitin)
泛素化步骤
◆
76个aa组成，分子量约8.5 kDa，高度保守
泛素激活酶E1通过ATP获取能量，与泛素结合而激活泛素
◆
泛素从E1转到泛素结合酶E2
泛素-E2复合物与泛素连接酶E3结合
◆
◆
E3识别cyclin，E2将泛素转给cyclin使之泛素化
•周期素(cyclin) “油门” •周期素依赖性激酶(CDK) “引擎”
•周期素依赖性激酶抑制因子(CDI) “刹车”
可特异性抑制CDK的活性
周期素依赖性激酶抑制因子 (cyclin dependent kinase inhibitor, CDI)
Ink4 结构特点 含一个重复结 构域锚蛋白 作用特点 特异性地与 CDK4/6结合, 抑制激酶活性 组成成员 P16 Ink4a \P15 Ink4 b \P18 Ink4 c\P19 Ink4d Kip N端含一个保守的 80个氨基酸序列 与cyclin/CDK复合 物结合而抑制CDK P21wafl\P27kip1\P57kip
o功能:激活相应CDK，驱动该期前进
细胞周期自身调控
•周期素(cyclin) “油门” •周期素依赖性苏氨酸蛋白酶
CDK家族有9种成员（ CDK1~9） oCDK的激活是细胞周期运行的直接动力 -不同阶段有相应的cyclin/CDK -CDK与相应的cyclin结合才能被激活
细胞增殖与分化
细胞分裂有何意义？
产生新个体。
多细胞生物 细胞分裂 产生新细胞，补充 衰老和死亡的细胞。
多细胞生物 细胞分裂 产生有性生殖细胞。
细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。
二、细胞周期
细胞分裂与生长呈现周期性变化。从细胞分裂 结束到下一次细胞分裂结束所经历的间隔时期 称细胞周期（cell cycle ）。 根据在显微镜下对细胞周期的研究将细胞周期 划分为间期和分裂期（M期）。
1、细胞周期蛋白
1983年，以Hunt为代表的科学家在以海胆为对象研究细
胞周期时发现。1983年Timothy Hunt首次发现海胆卵受精 后，在其卵裂过程中两种蛋白质的含量随细胞周期剧烈振 荡，在每一轮间期开始合成，G2/M时达到高峰，M结束 后突然消失，下轮间期又重新合成，故命名为周期蛋白
真核细胞G1早期受到生长因子的刺激后才能
进入细胞周期，否则cyclin和CDK降解，细胞
进入静止状态。生长因子作用于G0期细胞可
以使之进入细胞周期。
（1）生长因子的来源和作用方式 1、生长因子的来源
生长因子可以来源于多种组织作用于多种不同
的靶细胞。
2、生长因子的作用方式
生长因子有旁分泌、自分泌、内分泌等作用方式。
TGFb 、干扰素。
（2）生长因子在医学研究中的应用
1、在肿瘤诊断和治疗中的应用
①干扰肿瘤细胞自分泌生长因子抑制其生长；
②利用双向生长因子和抑素抑制肿瘤细胞生长；
EGF抑制某些乳腺癌细胞生长
③以某些生长因子作为肿瘤诊断的指标；IGF2 （胰岛素样生长因子2）作为肝癌 诊断的指标。
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亲代细胞的染色体经过复制后，精确地平 均分配到两个子细胞中。由于染色体上有遗传 物质，因而在生物的亲代细胞与子代细胞之间 保持了遗传性状的稳定性。
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25
五、有丝分裂过程中 染色体、DNA和染色单体的数量变化
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26
有丝分裂过程中 染色体的形态和数量变化
复制
螺旋、缠绕
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8
（二）分裂间期：
间期特点:
完成DNA分子的复制 和有关蛋白质的合成， 同时细胞有适度的生 长。
（完成染色体的复制,染色 体数目不变， DNA分子数 加倍。）
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9
染色质
DNA的复制和有关 蛋白质的合成
姐妹染色 单体
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10
分裂间期
合成RNA、蛋白质，核糖体增殖。 DNA复制
合成蛋白质、 RNA
致癌因子
细胞的生命历程
失控
细胞的癌变
细胞增殖
细胞的分化
癌细胞特征
有 无减 丝 丝数 分 分分 裂 裂裂
细胞的衰老 和凋亡
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2
第一节 细胞的增殖 真核细胞分裂的方式：
有丝分裂： 产生体细胞 无丝分裂
减数分裂：产生生殖细胞
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3
一、有丝ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ裂:
（一）细胞周期：
细胞周期的定义：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。
细胞两极发出 纺锤丝形成纺
锤体 螺旋 缠绕
着丝点排列 在赤道板上
2N 4n
4n
着丝点分裂 染色体移向两 极
4N 4n
0
两出现 两消失 (与前期相反)
4N 4n
0
细胞膜内凹、缢 裂成两个细胞
细胞板→细胞壁
染色体
形态的 变化
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34
六、无丝分裂
特点：没有出现纺锤丝和染色体。
有遗传物质的复制和平均分配。
每一个细胞周期包括：一个有丝分裂期和一个
分裂间期
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4
分裂间期
细胞 周期 分裂期(M期）
在一个细胞周期内，分裂间期时间长，分裂期时间短。
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5
a和b为下一图个中细，胞a 周→期d表示连续分裂细胞的两 c个和细d胞为周一期个，细请胞找周出期来。
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6
思考:是否生物体的每个细胞都在细胞周期之
G1
G2 S
0
间期
前中后 末
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31
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32
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33
说明: 染色体、ＤNA和染色单体数量的变化是一个细胞中的
间期
前期
中期
后期
末期
特点
染色体 DNA 染色单
体
DNA的复制 有关蛋白质的 合成
2N 2n→4n
0→4n
动物
植物 复制
两出现:两体 两消失:仁、膜
2N 4n
4n
中心体参与 纺锤体的形成
例：高度分化的细胞：肝细胞、肾小管上皮细胞、
肾上腺皮质细胞
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35
七、细胞增殖的意义：
单细胞生物
细胞分裂 新个体
多细胞生物
体细胞 受精卵
细胞分裂
体细胞
细胞分裂
细胞分化 新个体
所以细胞增殖是生物体生长、发育繁殖和遗传的基础。
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36
八、制作并观察 植物细胞有丝分裂的临时装片
《必修1》
细胞的增殖和分化 （生长、发育、繁 殖的基础）
化学元素 化合物
无机物: 水和无机盐
有机物: 糖类、蛋白质、 脂质、核酸
细胞
原核细胞
真核细胞
植物细胞 动物细胞
细胞代谢
物质出入细 胞的方式
细胞代谢 与酶和能 量
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光合作用和呼吸作用 （最基本的物质代谢和 能量代谢）
1
第四章 细胞的增殖与分化
00
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（末期：细胞已完成分裂）
28
1个细胞中染色体变化曲线
4N
2N G1 S G2
0
间期
前期 中期 后期 末期
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29
1个细胞中 核DNA数量变化曲线图
4N
G2
S
2N
G1
G1
0
间期
前期 中期 后期 末期 间期
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30
在一个细胞周期中 一个细胞内DNA分子和染色体数量的变化
32
16
纺锤体、染色体消失，核膜和核仁出现, 细胞板逐渐形成了新的细胞壁。
（两现两消,新壁建）
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17
植物细胞中新细胞壁的形成
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18
细胞周期中各时期特点
细 分裂间期
胞
前期
周 期
分 裂 中期
期 后期
（DNA复制和 蛋白质合成）
（两消两现）
（丝牵点排赤道板）
（点裂姐妹分开家）
末期
（两现两消）
什么时期有核仁和核膜？什可么编辑时版期有染色体？
中? 什么样的细胞具有细胞周期？
洋葱的表皮细胞、哺乳动物成熟的红细胞 根毛细胞、根尖生长点细胞√ 、造血干细胞√ 肿瘤细胞√、皮肤生发层√ 细胞、受精卵√ ……
连续进行有丝分裂的细胞才具有周期性。 减数分裂的细胞无细胞周期.
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7
细胞周期中，细胞的分裂包括两个过程：P106
①细胞核的分裂②细胞质的分裂（胞质分裂）
染色质
解开螺旋
染色体 着 丝 点 分 裂
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27
在一个细胞周期中，一个细胞中染色体、ＤNA和 染色单体数量的变化
（假设：体细胞染色体数目为2N）
间期
分裂期
复制前 复制后 前期 中期 后期 末期
染色体 2N 2N 2N 2N 4N ４N
DNA
2N 4N 4N 4N 4N ４N
染色单体 0
4N 4N 4N
前 纺锤体是由两极发出 纺锤体是由中心体发出 期 的纺锤丝形成的。 的纺锤丝形成的。
不
同
末
细胞中央形成细胞 板，细胞板发展为新
期 细胞壁，结果形成两
细胞膜在细胞中央向内 凹陷，形成环沟，结果 形成两个子细胞。
个子细胞。
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24
三、有丝分裂的重要特征：
细胞分裂一次，染色体复制一次，染色 体平均分配到两个子细胞中，分裂结果两 个子细胞中染色体数目相同。
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11
（三）有丝分裂期（Ｍ）
前期 中期 后期
注意：染色体的行为变化
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末期
12
间期
前期
１、前期的特点:
染色体、纺锤体出现,
姐妹染色单体
核膜、核仁消失.
(两现,两消,一散乱.可)编辑版
13
分裂间期
分裂间期，细胞内部正在 完成DNA分子的复制和有 关蛋白质的合成。
分裂期的前期
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14
放1动9 画
成 看一看植物细胞的
熟 区
分裂（根尖）
伸 长 区
分 生 区
根 冠
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20
根尖纵剖结构示意图
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21
动植物细胞有丝分裂的异同
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22
可编辑版
23
二、动植物细胞有丝分裂的异同
植物有丝分裂
动物有丝分裂
相 分裂间期复制的染色体平均分配到两个子细胞 同 中，亲子代细胞中染色体数目保持恒定。
前期
中期
２、中期的特点:
染色体的着丝点排列在赤道板上,
染色体形态、数目清晰可辨。
(丝牵点排赤道板)
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15
中期
后期
３、后期的特点:
染色体的着丝点分裂,两条姐妹染色单体 分开成为两条子染色体,染色体数目加倍.
(点裂姐妹分开家)
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16
后期
末期
末期
４、末期的特点:
子细胞与亲代细胞 染色体数目相同