大多數(shù)生物的生長發(fā)育都是從一個受精卵開始的，細胞經(jīng)過分裂產(chǎn)生數(shù)量更多的細胞。通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，我們知道細胞體積越大，表面積與體積之比越??；研究細胞大小與物質(zhì)擴散的關(guān)系，通過測量和對比數(shù)據(jù)我們知道細胞體積越大，物質(zhì)擴散越慢，從而解釋細胞不能無限長大的原因。構(gòu)建模型常被應(yīng)用于生物學(xué)研究中解釋或預(yù)測事物。
1.描述細胞分裂的基本過程。2.運用模擬實驗研究細胞保持較小體積的原因，提高記錄和分析數(shù)據(jù)的能力；在觀察人體基本組織及觀察雞翅的活動中，提升解剖和觀察能力。3.體會數(shù)學(xué)模型應(yīng)用于生物學(xué)研究的價值及解剖觀察在生物學(xué)研究中的意義，養(yǎng)成規(guī)范操作實驗器材、嚴謹認真的科學(xué)態(tài)度。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，大象雖然身體龐大，但它的細胞與小鼠細胞的大小沒有明顯差異。據(jù)估計，一個新生兒的身體大約有2×1012個細胞，其爸爸或媽媽的身體大約有1×1012個細胞，但每個細胞的體積不比孩子細胞的大多少；爸爸和媽媽的身體高大，是因為他們身體的細胞數(shù)量多。細胞體積為什么這么小?細胞數(shù)量如何變得這么多?
細胞體積一般很小，這是因為細胞長到一定體積時就會停止生長。細胞的較小體積與其生命活動有什么必然聯(lián)系?生物體內(nèi)細胞有大有小。細胞的大小是否會影響細胞與外界的物質(zhì)交換?
研究細胞大小與物質(zhì)擴散的關(guān)系
目的要求收集實驗數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，認識細胞體積大小與物質(zhì)擴散的關(guān)系。材料器具6cm×3cm×3cm酚酞瓊脂塊，250 mL的燒杯，塑料勺，塑料餐刀，直尺，紙巾，150 mL質(zhì)量分數(shù)為：0.1%的氫氧化鈉溶液，等等。
注：酚酞是一種白色物質(zhì)，微溶于水，易溶于酒精。酚酞-酒精溶液常用作酸堿指示劑，遇酸為無色，遇堿為紅色。酚酞瓊脂塊制備：將20g瓊脂粉倒入盛有50mL熱水的燒杯中，攪拌使其溶解于水中，稍許加熱會加速其溶解；然后，將2mL酚酞-酒精溶液注入瓊脂液中，待充分攪拌后，將酚酞瓊脂倒入容器中冷卻后備用。
方法步驟1.準(zhǔn)備酚酞瓊脂塊。用刀將酚酞瓊脂塊切成三塊邊長分別為3cm、2cm和1cm的立方體，分別計算不同大小立方體的表面積與體積的比例。2.把切好的酚酞瓊脂塊放入燒杯中，加入質(zhì)量分數(shù)為0.1%的氫氧化鈉溶液將瓊脂塊淹沒，并用塑料勺翻動瓊脂塊10 min。
注意!氫氧化鈉溶液對人的皮膚和衣服有腐蝕性。操作時，應(yīng)戴好防護手套和護目鏡，要避免氫氧化鈉溶液接觸皮膚和眼睛，更不能入口。若潑灑出來，要立即報告老師，并用水沖洗。
3.10 min后，用塑料勺將瓊脂塊從氫氧化鈉溶液中取出來，放在紙巾上，用紙巾吸取表面的溶液。4.待瓊脂塊表面無液體后，用刀把每一個瓊脂塊切成兩半。仔細觀察瓊脂塊切面的顏色變化，瓊脂塊變色部分代表氫氧化鈉擴散的深度。用直尺測量每一瓊脂塊上氫氧化鈉擴散的深度，將測量結(jié)果記錄在表中。
表　不同邊長瓊脂塊的變色情況
討論1.相同時間內(nèi)，不同大小瓊脂塊的著色厚度有什么規(guī)律?2.細胞大小與細胞的物質(zhì)擴散有什么關(guān)系?
細胞體積大小不同，表面積大小也不同。通過數(shù)學(xué)計算可知，當(dāng)細胞體積增大時，其表面積與體積之比反而減小。
體積較大細胞與體積較小細胞相比，生活中需要從外界環(huán)境獲取更多的營養(yǎng)物質(zhì)，同時產(chǎn)生更多的廢物排到體外。但是，細胞若無限生長，細胞膜將不能保證從外界環(huán)境獲取足夠的營養(yǎng)物質(zhì)，也不能及時將廢物排到細胞外。較小細胞更利于保證細胞與外界進行物質(zhì)交換，從而保證細胞正常的生命活動。因此，細胞可以生長，但不能無限長大。
細胞生長到一定大小時就會停止生長，有些細胞可以一分為二，成為兩個相似的新細胞，這就是 細胞分裂。細胞 分裂有一定的規(guī) 律。
動物細胞分裂時，先是一個細胞核分裂為兩個新的細胞核；然后，細胞中央部分的細胞膜從四周逐漸向內(nèi)凹陷，最終使細胞質(zhì)一分為二，每部分細胞質(zhì)中含有一個細胞核。這樣，一個細胞分裂成為兩個新細胞。
植物細胞分裂時，當(dāng)細胞核分裂為兩個細胞核后，在兩個新細胞核之間的細胞質(zhì)中央形成新的細胞膜，并產(chǎn)生新的細胞壁，從而使一個植物細胞分裂成為兩個新細胞。
在細胞分裂過程中，細胞核里的遺傳物質(zhì)經(jīng)過復(fù)制而數(shù)量加倍，并且平均分配到兩個新細胞中，這樣就保證新細胞與親代細胞具有相同的遺傳物質(zhì)。
細胞分裂對于生物體有著重要的意義。單細胞生物通過細胞分裂進行繁殖，多細胞生物的細胞分裂不但與繁殖新個體有關(guān)，而且能促使新個體由小長大，使生物體不斷更新衰老死亡的細胞，從而保證生物體的正常生命活動。
多細胞動物體，大都是由一個受精卵細胞分裂而形成的。動物進入成年后，體內(nèi)細胞數(shù)量不再增加。當(dāng)一些細胞衰老死亡時，細胞會通過分裂不斷補充新細胞?？茖W(xué)家的研究發(fā)現(xiàn)，細胞分裂是有序的，分裂次數(shù)也是有限的，一個細胞一般分裂50～60次，之后會停止分裂。但有些細胞的分裂
活動會失去控制，快速而無限制地進行分裂。這種細胞可以“轉(zhuǎn)移”，“入侵”周圍正常的組織。這些失去控制的細胞就是癌細胞。癌細胞毫無癌細胞控制地分裂和生長，會大量消耗生物體的營養(yǎng)物質(zhì)，嚴重地干擾正常細胞的生命活動，導(dǎo)致生物體的死亡。由正常細胞轉(zhuǎn)變?yōu)榘┘毎鸬陌┌Y，已成為導(dǎo)致人類死亡的重要疾病。
1.池塘中的小魚能長成大魚離不開細胞的分裂。細胞分裂時，最先由一個結(jié)構(gòu)分成兩個的是(　　)。A.細胞膜B.細胞質(zhì)C.細胞核D.線粒體

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初中生物北師大版（2024）七年級上冊（2024）電子課本 新教材

第2章 細胞

版本： 北師大版（2024）

年級： 七年級上冊（2024）

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