一节生物课

细胞的增殖 - BX1第6章

Author: HowCam

docs/biology/senior/BX-1.md

@@ -213,3 +213,61 @@ $$
 67. 氨基酸数=肽键数+肽链数
 
 68. 蛋白质总的分子量=组成蛋白质的氨基酸总分子量-脱水缩合反应脱去的水的总分子量，即$蛋白质分子量=氨基酸总分子量-18(n-m)$
+
+
+## 第6章 细胞的生命历程
+
+1.1 细胞增殖的意义
+
+细胞增殖是重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
+
+1.2 有丝分裂
+
+1.2.1 细胞周期
+
+**连续分裂的细胞**，从第一次分裂完成开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。
+
+!!! question "关于“连续分裂”概念"
+
+    高度分化的细胞无法连续分裂，例如：洋葱表皮细胞、哺乳动物成熟红细胞、蛙的红细胞、精细胞、浆细胞等。
+
+    特别地，十二指肠上皮细胞、肝细胞可以连续分裂。
+
+一个细胞周期分为两个阶段：**分裂间期**和**分裂期**。
+
+【分裂间期】
+
+- G1期：蛋白质合成，为S做准
+
+- S期：DNA复制
+
+- G2期：蛋白质合成，为分裂期做准备
+
+- 细胞适度生长
+
+!!! question "怎么考？"
+
+    ｜—a—｜———b———｜—c—｜
+
+    【b+c是一个周期（间期在前，间期时间长）】
+
+【分裂期】
+
+- 膜仁消失现两体
+- 形定数晰赤道齐（赤道板不真实存在）（计数最佳时期）
+- 粒裂数增均两极
+- 两消两现新壁建（细胞板扩展）（参与的细胞器：高尔基体、线粒体等）
+
+染色体行为：
+
+丝状染色质（丝状：方便解旋复制） → 染色体（短粗棒状：方便分裂） → 着丝粒分裂（姐妹染色体：相连）
+
+1.3 无丝分裂
+
+**特点**：无染色体和纺锤体的出现，DNA复制后细胞直接分裂。
+
+**过程**：细胞核延长 → 核中央凹陷 → 细胞缢裂成两个子细胞
+
+**代表细胞**：蛙的红细胞。
+
+**意义**：无丝分裂不产生染色体，保持了遗传物质的连续性

docs/biology/senior/cell-proliferation.md

@@ -0,0 +1,296 @@
+# 细胞的增殖
+
+## 细胞增殖的意义
+
+细胞增殖是重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
+
+细胞增殖的方式：有丝分裂、无丝分裂、减数分裂。
+
+## 有丝分裂
+
+### 细胞周期
+
+**连续分裂的细胞**，从第一次分裂完成开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。
+
+!!! question "关于"连续分裂"概念的相关考点"
+
+    高度分化的细胞无法连续分裂，例如：洋葱表皮细胞、哺乳动物成熟红细胞、蛙的红细胞、精细胞、浆细胞等。
+
+    特别地，十二指肠上皮细胞、肝细胞可以连续分裂。
+
+一个细胞周期分为两个阶段：**分裂间期**和**分裂期**。
+
+【分裂间期】
+
+- G1期：蛋白质合成，为S期做准备
+- S期：DNA复制
+- G2期：蛋白质合成，为分裂期做准备
+- 细胞适度生长
+
+!!! question "怎么考？"
+
+    ｜—a—｜———b———｜—c—｜
+
+    【b+c是一个周期（间期在前，间期时间长）】
+
+### 分裂间期
+
+- 完成了DNA复制和有关蛋白质的合成
+- 细胞有适度生长
+- 染色体复制后的DNA分子数目加倍，但染色体数目不变
+
+### 分裂期
+
+**有丝分裂口诀：**
+
+- 膜仁消失现两体（前期）
+- 形定数晰赤道齐（中期）
+- 粒裂数增均两极（后期）
+- 两消两现新壁建（末期）
+
+**前期**
+
+- 染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体
+- 每个染色体包括两条并列的姐妹染色单体
+- 核仁逐渐解体，核膜逐渐消失
+- 细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体
+
+**中期**
+
+- 所有染色体的着丝粒排列在赤道板上
+- 细胞形态固定，数目清晰
+- 是观察和计数染色体的最佳时期
+
+**后期**
+
+- 每个着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体
+- 纺锤丝牵引子染色体分别向细胞两极移动
+- 细胞两极的染色体数目加倍
+
+**末期**
+
+- 染色体变为染色质丝
+- 核膜、核仁重新出现
+- 纺锤体消失
+- 细胞板扩展为细胞壁（植物细胞）
+
+!!! note "动植物细胞有丝分裂的区别"
+
+    | 特征 | 植物细胞 | 动物细胞 |
+    |------|----------|----------|
+    | 前期 | 两极发出**纺锤丝**形成纺锤体 | 中心体发出**星射线**形成纺锤体 |
+    | 末期 | **细胞板**扩展为细胞壁 | 细胞膜从中部**向内凹陷**，缢裂成两个子细胞 |
+
+### 数量变化
+
+有丝分裂中染色体、DNA、染色单体的数量变化：
+
+| 时期 | 染色体数 | DNA分子数 | 染色单体数 |
+|------|----------|-----------|------------|
+| 间期（复制前） | 2n | 2c | 0 |
+| 间期（复制后） | 2n | 4c | 4n |
+| 前期 | 2n | 4c | 4n |
+| 中期 | 2n | 4c | 4n |
+| 后期 | 4n | 4c | 0 |
+| 末期（结束） | 2n | 2c | 0 |
+
+### 有丝分裂的意义
+
+- 将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
+- 保持了亲子代之间遗传性状的稳定性
+
+## 无丝分裂
+
+**特点**：无染色体和纺锤体的出现，DNA复制后细胞直接分裂。
+
+**过程**：细胞核延长 → 核中央凹陷 → 细胞缢裂成两个子细胞
+
+**代表细胞**：蛙的红细胞
+
+**意义**：无丝分裂不产生染色体，保持了遗传物质的连续性
+
+## 减数分裂
+
+### 减数分裂的概念
+
+进行有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。
+
+!!! note "关键点"
+
+    - 范围：只有进行有性生殖的生物才有减数分裂
+    - 位置：生殖器官（睾丸、卵巢）
+    - 特点：染色体只复制一次，细胞分裂两次
+    - 结果：成熟生殖细胞中染色体数目比原始生殖细胞减少一半
+
+### 减数分裂的过程
+
+**减数第一次分裂**
+
+| 时期 | 主要特征 |
+|------|----------|
+| 间期 | 染色体复制（DNA复制和有关蛋白质合成），同源染色体联会形成四分体 |
+| 前期Ⅰ | 同源染色体联会，形成四分体；非姐妹染色单体之间可能发生交叉互换 |
+| 中期Ⅰ | 四分体排列在赤道板两侧 |
+| 后期Ⅰ | 同源染色体分离，非同源染色体自由组合 |
+| 末期Ⅰ | 细胞质分裂，形成两个子细胞 |
+
+**减数第二次分裂**
+
+| 时期 | 主要特征 |
+|------|----------|
+| 前期Ⅱ | 染色体散乱分布 |
+| 中期Ⅱ | 染色体的着丝粒排列在赤道板上 |
+| 后期Ⅱ | 着丝粒分裂，姐妹染色单体分开 |
+| 末期Ⅱ | 细胞质分裂，形成四个子细胞 |
+
+### 染色体的行为
+
+**同源染色体与非同源染色体**
+
+- **同源染色体**：形态、大小一般相同，一条来自父方，一条来自母方，在减数分裂中联会的两条染色体
+- **非同源染色体**：形态、大小不同，在减数分裂中不联会的染色体
+
+**四分体**
+
+四分体 = 一对同源染色体 = 4条染色单体
+
+交叉互换：发生在非姐妹染色单体之间
+
+**减数分裂中染色体、DNA、染色单体的数量变化**
+
+以精形成为例：
+
+| 时期 | 染色体数 | DNA分子数 | 染色单体数 |
+|------|----------|-----------|------------|
+| 精原细胞 | 2n | 2c | 0 |
+| 初级精母细胞 | 2n | 4c | 4n |
+| 次级精母细胞（前期Ⅱ/中期Ⅱ） | n | 2c | 2n |
+| 精细胞 | n | c | 0 |
+
+### 精子和卵细胞的形成
+
+**精子形成**
+
+精原细胞 → 初级精母细胞 → 次级精母细胞 → 精细胞 → 精子
+
+- 一个精原细胞经过减数分裂产生 **四个** 精细胞
+- 精细胞经过变形形成精子
+
+**卵细胞形成**
+
+卵原细胞 → 初级卵母细胞 → 次级卵母细胞 + 第一极体 → 卵细胞 + 第二极体
+
+- 一个卵原细胞经过减数分裂产生 **一个** 卵细胞和三个极体
+- 极体最终退化消失
+
+!!! warning "注意"
+
+    一个初级卵母细胞只能产生一个卵细胞，而一个初级精母细胞能产生四个精细胞。
+
+### 受精作用
+
+**概念**：精子与卵细胞融合形成受精卵的过程。
+
+**过程**：顶体反应 → 透明带反应 → 卵细胞膜反应 → 雌雄原核融合
+
+**意义**：
+
+1. 受精卵中染色体数目恢复为体细胞中的染色体数目
+2. 受精卵的遗传物质一半来自精子，一半来自卵细胞
+3. 受精作用实现了基因的重新组合，增加了后代的变异范围
+
+## 有丝分裂与减数分裂的比较
+
+| 比较项目 | 有丝分裂 | 减数分裂 |
+|----------|----------|----------|
+| 分裂细胞 | 体细胞 | 原始生殖细胞 |
+| 复制次数 | 1次 | 1次 |
+| 分裂次数 | 1次 | 2次 |
+| 同源染色体行为 | 无联会、无交叉互换 | 联会、交叉互换 |
+| 子细胞染色体数 | 与亲代相同 | 是亲代的一半 |
+| 子细胞类型 | 体细胞 | 生殖细胞 |
+| 相同点 | 染色体复制一次，分裂一次；染色体出现、纺锤体出现和消失，核膜、核仁消失和重建 | 染色体复制一次，分裂一次；染色体出现、纺锤体出现和消失，核膜、核仁消失和重建 |
+
+## 细胞不能无限长大的原因
+
+### 细胞体积的局限性
+
+细胞体积的相对表面积（表面积与体积的比值）随细胞增大而减小。
+
+!!! note "相关计算"
+
+    立方体模型：
+    
+    - 边长为 a：表面积 = $6a^2$，体积 = $a^3$
+    - 相对表面积 = $\frac{表面积}{体积} = \frac{6a^2}{a^3} = \frac{6}{a}$
+    
+    结论：细胞体积增大时，相对表面积减小，物质运输效率降低。
+
+### 细胞不能无限长大的原因
+
+1. **细胞表面积与体积的限制**
+   - 细胞体积增大，细胞表面积和体积的比值（相对表面积）减小
+   - 细胞与外界进行物质交换的效率降低
+
+2. **细胞核的控制能力有限**
+   - 细胞核中的DNA不会随细胞体积增大而无限增加
+   - 细胞核的控制能力存在一定范围，无法满足过大细胞的调控需求
+
+3. **细胞内物质运输的效率**
+   - 细胞内部需要通过扩散运输物质
+   - 细胞过大时，物质运输距离增加，效率降低
+
+!!! note "结论"
+
+    细胞不能无限长大，需要通过分裂来增加细胞数量，从而保持合适的表面积与体积比例，保证物质交换和信息传递的效率。
+
+## 相关模拟实验
+
+### 细胞大小与物质运输的关系
+
+**实验目的**：探究细胞大小与物质运输效率之间的关系。
+
+**实验原理**：利用琼脂块（模拟细胞）吸收酚酞溶液（模拟营养物质），测量不同大小的琼脂块运输物质的效率。
+
+**实验步骤**：
+
+1. 配制含有酚酞的琼脂溶液，凝固成不同边长的立方体琼脂块
+2. 将琼脂块放入NaOH溶液中浸泡
+3. 相同时间后取出，切开琼脂块
+4. 测量NaOH扩散的深度
+
+**实验结果**：
+
+| 琼脂块边长 | 扩散深度 | 着色部分占比 | 结论 |
+|------------|----------|--------------|------|
+| 小 | 扩散比例大 | 几乎完全着色 | 物质运输效率高 |
+| 大 | 扩散比例小 | 仅表层着色 | 物质运输效率低 |
+
+!!! note "实验结论"
+
+    琼脂块体积越大，相对表面积越小，NaOH扩散进入的比例越小，物质运输效率越低。
+
+    **推论**：细胞体积不能无限增大的原因之一是细胞体积增大时，细胞的相对表面积减小，物质运输效率降低。
+
+### 有丝分裂的观察实验
+
+**实验目的**：观察植物细胞有丝分裂的过程。
+
+**实验材料**：洋葱根尖（分生区细胞分裂旺盛）
+
+**实验步骤**：
+
+1. **解离**：将根尖放入解离液（盐酸和酒精混合液）中，使细胞分散开来
+2. **漂洗**：用清水漂洗根尖，去除解离液
+3. **染色**：用碱性染料（如龙胆紫或醋酸洋红）染色，使染色体着色
+4. **制片**：将根尖放在载玻片上，盖上盖玻片，轻压使细胞分散
+5. **观察**：先用低倍镜找到分生区，再换高倍镜观察
+
+**观察结果**：可以看到细胞分裂各时期的染色体形态变化
+
+**有丝分裂各时期特征**：
+
+- 前期：染色体出现，纺锤体形成
+- 中期：染色体排列在赤道板上
+- 后期：着丝粒分裂，染色体移向两极
+- 末期：染色体恢复成染色质，出现细胞板

mkdocs.yml

@@ -111,6 +111,7 @@ nav:
     - 高中部分:
       - U1 走近细胞: biology/senior/U1.md
       - 生物必修一: biology/senior/BX-1.md
+      - 细胞增殖: biology/senior/cell-proliferation.md
       - 生物选择性必修三: biology/senior/XB-3.md
 
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   - footnotes # 脚注