细胞的生命历程:增殖、分化、衰老与凋亡

一个受精卵长成一个人,靠的不只是细胞变多(增殖),还有细胞变样(分化)、变老(衰老)与有序退场(凋亡)。这一章的主线是把「遗传物质不变、表达在变」这句话落到实处。

有丝分裂:把「复印件」分毫不差地传下去

细胞周期只属于连续分裂的细胞:从一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成时为止,包括分裂间期(约占 )和分裂期。间期完成DNA 分子的复制和有关蛋白质的合成(为分裂期做物质准备)。

分裂期四阶段口诀「前中后末」:

时期 主要特点
前期 「膜仁消失显两体」:核膜核仁消失,出现染色体和纺锤体,染色体散乱分布
中期 「形定数晰赤道齐」:染色体形态稳定、数目清晰,着丝粒整齐排列在赤道板上——观察染色体计数的最佳时期
后期 「点裂数加均两极」:着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为两条子染色体,数目加倍,分别移向两极
末期 「两消两现重开始」:染色体、纺锤体消失,核膜核仁重现;植物细胞中央出现细胞板扩展成细胞壁

动植物有丝分裂两处不同:前期纺锤体来源(动物由中心体发出星射线,植物由细胞两极直接发出);末期细胞分隔方式(动物膜内缢,植物细胞板)。

看图记结论:DNA 加倍在间期(复制),染色体加倍在后期(着丝粒分裂);一条染色体上的 DNA 数:复制后为 2(含两条染色单体),着丝粒分裂后为 1。无丝分裂(如蛙的红细胞):不出现纺锤丝和染色体的变化,但仍有 DNA 复制。

实验「观察根尖分生组织细胞的有丝分裂」流程:解离(盐酸+酒精,杀死固定、使组织分散)→ 漂洗(洗去盐酸,便于染色)→ 染色(龙胆紫或醋酸洋红,染染色体)→ 制片(压片使细胞分散)→ 观察。看分生区:细胞呈正方形、排列紧密;视野中大多数细胞处于间期(时间最长);因为解离已把细胞杀死,看不到连续的分裂过程,只能看到不同时期的「定格照片」。

分化、衰老、凋亡:有序而非混乱

细胞分化:基因在个体发育中选择性表达,遗传物质本身不变,产生形态、结构、功能不同的细胞。特点:持久性(贯穿一生)、稳定性、不可逆性(自然条件下)。分化的反面是全能性:已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能(植物组织培养最经典;动物细胞核移植证明细胞核具有全能性)。

细胞衰老的特征(背「一小一多两低」族):细胞内水分减少、体积变小;色素积累(脂褐素,老年斑);酶活性降低(酪氨酸酶活性降低→白发);呼吸速率减慢、核增大、膜通透性改变。两大假说:自由基学说、端粒学说。

细胞凋亡:由基因决定的细胞自动结束生命的过程(细胞编程性死亡),如胚胎期手指间细胞的消失、蝌蚪尾巴消退。它与细胞坏死(外界不利因素导致的被动损伤性死亡)有本质区别;与细胞自噬(溶酶体分解自身组分)是不同的机制。

细胞癌变:脱缰的增殖

癌细胞的特征三条:能无限增殖;形态结构发生显著变化;细胞膜上糖蛋白等减少,细胞间黏着性降低,容易分散和转移。

致癌机理:原癌基因(主要负责调节细胞周期、控制细胞生长和分裂进程)与抑癌基因(阻止细胞不正常的增殖)在物理(紫外线、X 射线)、化学(黄曲霉毒素、亚硝胺)、生物(致瘤病毒)等致癌因子作用下发生突变——癌症是多个相关基因突变的累积效应,这也是发病率随年龄升高的重要原因。

易错点:癌细胞是畸形分化的结果;「癌症会传染」错,某些致癌病毒可传播才是事实。一级预防就是远离致癌因子、保持健康生活方式。

例:某细胞中染色体数为 。分别说出间期复制后、中期、后期、末期结束时该细胞(或子细胞)中的染色体数、染色单体数与 DNA 数。

复制后(含前期、中期):染色体 、染色单体 、DNA ——染色体数看着丝粒,与单体、DNA 无关;

后期:着丝粒分裂 ⇒ 染色体 、染色单体 (分开即不再是单体)、DNA ;

末期结束:两个子细胞各有染色体 、单体 、DNA 。

口诀:数染色体只数着丝粒;有单体时 DNA 单体数 染色体数;单体一消失,DNA 染色体数。

记忆点:细胞的一生是「程序性」的一生——增殖按周期表走流程,分化按基因选择性表达,衰老按端粒与自由基倒计时,凋亡按基因指令有序退场;癌变则是这套程序的「越权执行」。