细胞的生长、分裂与分化
一粒种子萌发后，根一天比一天长，幼苗也一天比一天高。拿尺子测量，我们能确认“它长大了”；把根尖制成装片放到显微镜下，却会发现另一个世界：有些细胞较小、排列紧密，有些细胞已经变大，还有少数细胞里出现了格外清楚的深色结构。
先别急着背结论。假如一株幼苗只靠原有细胞不断变大，成年植株中的每个细胞岂不是要大得惊人？可实际观察并不是这样。生物体由小长大，既需要细胞体积增大，也需要细胞数目增多；而一个由许多相似细胞组成的早期结构，后来还能出现形态和功能各不相同的细胞。三条线索分别指向细胞生长、细胞分裂和细胞分化。
学完本章，你应能根据现象判断三种过程，按教材层次描述动、植物细胞分裂的基本过程，解释染色体变化与遗传物质稳定之间的关系，并能从显微图、数量记录和对照资料中寻找证据。
细胞生长：变大，却不会无限变大
刚分裂产生的新细胞通常比较小。它会从周围环境中吸收营养物质，把一部分物质转变成组成自身的物质，体积逐渐增大，这就是细胞的生长。所以，若显微观察显示同类细胞的平均体积变大，而视野中的细胞数没有明显增加，最直接支持的是细胞发生了生长。
细胞能不能一直长下去？可以先用一个简化模型思考。假设细胞形状接近正方体，边长变为原来的 2 倍，它的表面积变为原来的 4 倍，体积却变为原来的 8 倍。体积越大，生命活动需要的物质越多；而细胞与外界交换物质要经过细胞膜，表面积的增长赶不上体积的增长，交换就会面临更大压力。真实细胞形状远比正方体复杂，这个模型不能代替真实测量，但能帮助解释：细胞的生长有一定限度，不能无限增大。
先判断一组观察记录支持哪种过程，再改变简化细胞的大小，看看自己的解释是否经得住新证据。
“细胞生长”说的是单个细胞的体积增大，不等于细胞数目增加；“生物体长大”则不能只归因于细胞生长，还与细胞分裂和分化有关。
细胞分裂：一个细胞产生两个新细胞
细胞不能无限长大，生物体又需要更多细胞，怎么办？已有细胞可以产生新细胞。一个细胞分成两个细胞的过程叫作细胞分裂，它最直接的结果是细胞数目增多。
从根尖切片中找证据
观察洋葱根尖细胞分裂切片时，不要期待视野里的所有细胞都呈现相同样子。切片相当于给许多细胞拍下同一时刻的“合影”：多数细胞没有正在分裂的明显形态，少数细胞的细胞核区域可见形态不同的深色结构。只有比较多枚细胞，才能把不同图像按连续变化联系起来。
这里要分清观察与解释。显微镜下直接看到的是“某些细胞内有容易被染成深色的结构”“不同细胞中的深色结构形态不同”；结合已有知识，才把它们解释为细胞分裂过程中染色体的变化。单凭一枚静止图像，不能直接看到同一个细胞经历了完整过程。
动物细胞与植物细胞怎样分开
为了便于叙述，可以抓住“先细胞核，后细胞质”的基本顺序：细胞分裂时，细胞核先由一个分成两个；随后细胞质分成两份，每份各含有一个细胞核；最后形成两个新细胞。真实过程是连续发生的，不是几个彼此停顿的动作。
动物细胞没有细胞壁。它分裂时，细胞膜从细胞中部向内凹陷，最终使一个细胞分成两个。植物细胞外有细胞壁，原有细胞壁不会像橡皮圈那样勒进去；在原细胞中央会形成新的细胞膜，并形成新的细胞壁，从而把两个新细胞分隔开。
把两类细胞的过程亲手排一遍。若顺序记混，就回到两个判断点：有没有细胞壁？新的边界从哪里出现？
染色体为什么必须均等分配
细胞分裂并不是简单地把细胞质随意切成两半。细胞核中有一种容易被碱性染料染成深色的物质，叫作染色体。染色体由 DNA 和蛋白质组成，DNA 是遗传物质，因此染色体是遗传物质的载体。初中阶段更重要的是看清分裂时它怎样变化，不需要追究复制的分子步骤。
在细胞分裂的准备期间，染色体会进行复制；在细胞分裂过程中，染色体均分成完全相同的两份，分别进入两个新细胞。结果是两个新细胞的染色体形态和数目相同，新细胞与原细胞的染色体形态和数目也相同。由于染色体内含有遗传物质，所以新细胞与原细胞所含的遗传物质相同。
这句话最容易在“整体”和“每个”之间出错。若原细胞有 4 条染色体，分裂结果是每个新细胞各有 4 条，不是各有 2 条，也不是各有 8 条。准备期间的复制为随后均等分配作准备，不能把分配前的状态当成每个新细胞的最终结果。
下面先预测，再逐步检查复制、均分和进入新细胞三个环节。模型中的 2、4、6 条只是为了方便数数，不代表某种具体生物。
如果每一轮所有细胞都完成一次分裂，1 个细胞分裂 1 次得到 2 个，分裂 2 轮得到 4 个，分裂 3 轮得到 8 个。分裂 轮后的细胞总数可写成 。这个数量模型有条件：必须从 1 个细胞开始，且每轮所有细胞都分裂一次。它只计算细胞数，不表示每个细胞的染色体数也按同样方式翻倍。
判断染色体数量题时，把问题中的“所有细胞合计”与“每个新细胞”圈出来。细胞总数可以随连续分裂成倍增加，但每个新细胞与原细胞的染色体形态和数目相同。
当分裂失去正常约束：癌细胞
正常细胞的生长和分裂通常按照一定规律进行，但有些正常细胞会发生变化，成为癌细胞。癌细胞分裂速度快，而且可以不断分裂，产生越来越多的癌细胞。它们还可侵入邻近组织；癌细胞从原发部位扩散到身体其他部位并继续生长，这种现象叫作转移。
癌症的发生受多种因素影响。选择健康的生活方式，如不吸烟、不饮酒、均衡饮食、适量运动，有助于降低患癌风险。对本课程的青少年读者，不应把“少饮酒”理解为可以饮酒；就癌症风险而言，并不存在安全的饮酒量。不过，“有助于降低风险”并不等于只要做到某一件事就一定不会患癌。（补充依据：世界卫生组织：酒精与癌症。）
细胞分化：从相似走向分工
仅有越来越多、越来越大的相似细胞，还不能组成能够完成复杂生命活动的生物体。人的受精卵经过分裂产生许多细胞，开始时这些细胞形态相似；后来，有些细胞形成排列紧密的细胞群，适于覆盖和保护，有些细胞变得细长，适于收缩，有些细胞出现长的突起，适于接受和传递信息。它们在形态、结构和功能上逐渐出现差异。
在个体发育过程中，通过细胞分裂产生的子代细胞，在形态、结构和生理功能上发生差异性变化，这个过程叫作细胞分化。分化的结果不是单纯“多了几个细胞”，而是形成了不同的细胞群。由形态相似、功能相同的细胞联合在一起形成的细胞群叫作组织。本章先把“分化形成组织”这座桥搭好，下一章再辨认动物和植物的主要组织。
分化后的细胞外形差别很大，不等于它们来自不同的最初细胞，也不等于每发生一次分化，细胞中的遗传物质就要变成另一套。初中阶段只需根据形态、结构和功能差异来识别分化现象，不展开这些差异产生的分子机制。
进入证据站，把“数量增加”“体积增大”“出现形态与功能差异”分别送回对应过程，再判断哪些观察真正支持形成了不同组织。
三个过程怎样共同完成“长大”
现在回到幼苗。根尖一部分细胞分裂，使细胞数目增多；新产生的细胞吸收营养物质并生长，使体积增大；部分细胞继续发生分化，形成具有不同结构和功能的组织。三者既有区别，又相互衔接，共同参与生物体的生长、发育。
读题时，可以依次问三个问题：单个细胞是不是变大了？细胞数是不是增多了？细胞之间是否出现了稳定的形态、结构和功能差异？对应答案通常就是生长、分裂和分化。若材料只给出“植株高度增加”，证据还不足以判断其中某一个过程单独起作用，较完整的解释应联系三者。
可以把三种过程放进一张发育示意图来辨析：一个细胞变成一群相似细胞，主要表示分裂；相似细胞分别变成形态不同的细胞群，主要表示分化；单个细胞尺寸明显增加，主要表示生长。图中箭头表示的是主要变化，不要因为每个过程可能彼此伴随，就忽略图中呈现的核心特征。
本章练习
1
显微观察发现，同类细胞的平均体积增大，而细胞数没有明显变化。这一记录最直接支持什么过程？
2
原细胞含有 6 条染色体，完成一次分裂后，每个新细胞各含 3 条染色体。
3
按便于描述的基本顺序，细胞分裂过程是？
4
从 1 个细胞开始，每轮所有细胞都分裂一次。连续分裂 5 轮后共有 ____ 个细胞。
5
关于动、植物细胞分裂的描述，正确的是？
第 6 题：图像辨析
某图中，甲箭头表示一个小细胞体积逐渐增大；乙箭头表示一个细胞形成一群形态相似的细胞；丙箭头表示这群细胞后来形成三种形态和功能不同的细胞群。甲、乙、丙分别表示什么？
第 7 题：显微证据
在一组假设的教学记录中，同学观察洋葱根尖分裂切片，记录到 200 个细胞，其中 16 个细胞内可见形态明显的深色染色体。他说：“只有这 16 个细胞有染色体。”这个结论是否正确？怎样修改才符合证据？
第 8 题：数量与条件
培养皿中最初有 3 个细胞。理想情况下，每轮所有细胞都完成一次分裂。两轮后共有多少个细胞？若实际只数到 10 个，能否仅凭这一结果断定“有两个细胞死亡了”？
第 9 题：综合解释
以下是用于辨析概念的假设教学资料，并非真实研究数据：研究者在同一幼苗根尖的三个区域得到记录，A 区单位面积内细胞数量多、细胞较小，且可见多枚呈分裂状态的细胞；B 区细胞数量变化不明显、平均长度明显增加；C 区出现了形态和功能不同的细胞群。请分别判断 A、B、C 区最突出的过程，并说明这组资料怎样解释根的生长发育。
第 10 题：科学、技术与社会
某同学说：“癌细胞只是比正常细胞生长得稍快，对周围组织没有其他影响；只要坚持一种健康习惯，就一定不会患癌。”请指出这段话中的两处错误并改正。