1、第第 1 节节细胞的增殖细胞的增殖第第 1 课时课时细胞周期和有丝分裂的过程细胞周期和有丝分裂的过程内容标准要求核心素养对接学业质量水平1.简述细胞的生长和增殖的周期性。2.概述细胞的有丝分裂过程。3.运用模型解释细胞表面积与体积的关系。1.生命观念通过对细胞周期的学习，认识到生命活动的周期性。水平一2.科学思维分析与综合：对比分析有丝分裂各时期的特点，掌握有丝分裂过程。构建染色体和 DNA 数量变化模型。水平二3.科学探究运用模型解释细胞表面积与体积的关系。水平一研读教材梳理探究细胞大小与物质运输的关系知识梳理1.多细胞生物生长的原因细胞生长增大细胞体积细胞分裂增加细胞数量个体生长2.决定器
2、官大小的原因器官大小主要决定于细胞数量的多少。物质运输的效率与细胞的相对表面积有关，细胞体积越大，相对表面积越小，物质运输效率越低3.运用模型解释细胞大小与物质运输的关系细胞模型边长表面积体积表面积体积(相对表面积)A2 mm24 mm28 mm33B4 mm96 mm264 mm332C8 mm384 mm2512 mm334假设物质扩散深度为 0.5 mm，则三个细胞模型中，物质扩散的体积占细胞体积的比例分别为78、3764、169512。4.细胞不能无限长大的限制因素典例 1 填写下表相关内容，得出相关结论细胞模型(琼脂块)的边长/cm表面积/cm2体积/cm3表面积与体积之比NaOH
3、扩散的深度/cmNaOH 扩散体积与整个细胞体积之比16160.51224830.57/83542720.519/27NaOH 扩散的体积与细胞的总体积的比值，反映 NaOH 进入细胞的效率实验结论：细胞的表面积与体积之比随着细胞体积的增大而减小。NaOH 扩散的体积与整个细胞的体积之比随着细胞体积的增大而减小。细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输效率就越低。变式训练 1 下列关于动物大象体细胞不能无限长大的主要原因是()A.细胞长得太大影响生物体的整体美观B.细胞体积增大，体积与表面积之比变大，表面积的吸收能力不能满足细胞需要C.细胞长得太大就不能进行分裂D.细胞长得太大，相互之间
4、就会挤压，最终细胞会被挤破解析细胞与周围环境进行物质交换的能力取决于表面积与体积之比，细胞体积越小，其相对表面积(表面积/体积)越大，细胞与周围环境进行物质交换的能力越大。因此，细胞不能无限长大。A、C、D 三项不符合题意，B 项符合题意。答案B联想质疑生物体大小与细胞大小不成正比，生物体的大小主要体现在细胞数量多少上。相同时间内，最小体积的琼脂块被全部染色，而较大体积的琼脂块没有被全部染色。说明细胞越大，物质运输效率越低；细胞越小，物质运输效率越高。细胞体积并非越小越好，细胞体积的最小限度是由完成细胞功能所必需的基本结构(如各种细胞器)和物质(如酶)所需的空间决定的。细胞增殖与细胞周期知识梳
5、理1.细胞增殖(1)概念：细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程，叫作细胞增殖。(2)细胞增殖包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。(3)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。2.细胞周期只有连续分裂的细胞才具有细胞周期。素养提升科学思维细胞周期及其表示方法根据细胞周期示意图，回答有关问题：(1)图甲中可表示一个细胞周期；图乙中表示间期，表示分裂期。图丙中表示一个细胞周期。(2)细胞周期的间期发生的变化主要有哪些？_(3)是不是只要能进行有丝分裂的细胞都具有细胞周期？_下列细胞中具有细胞周期的是_。胚胎干细胞成熟红细胞精子、卵细胞皮肤生发层细胞(4)据下表分析：
6、细胞分裂间期分裂期细胞周期十二指肠细胞13.51.815.3肿瘤细胞18.00.518.5成纤维细胞19.30.720.0若用上述三种细胞观察细胞的有丝分裂，应选择细胞。理由是_。提示(1)AB 或 CDabcdeabcde(2)完成 DNA 的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞适度生长(3)不是，只有能连续分裂的细胞才具有细胞周期(4)十二指肠细胞周期中分裂期所占细胞周期的比例相对较大。典例 2 科学家用32P 标记的磷酸盐浸泡蚕豆幼苗，追踪放射性的去向以研究蚕豆根尖细胞分裂情况，得到根尖细胞连续分裂的时间(单位：h)数据如图所示。下列叙述正确的是()A.DE 阶段发生遗传物质的平均分配B.B
7、C 阶段结束时 DNA 含量增加一倍C.CD 阶段完成与 DNA 复制有关的蛋白质的合成D.一个细胞周期(可表示为 CDDE)等于 17.3 h具有细胞周期的条件：进行有丝分裂、能连续分裂的细胞才具有细胞周期。生殖细胞、高度分化的细胞等不具有细胞周期。解析图示 AB、CD、EF 为细胞分裂期，主要完成遗传物质的平均分配；BC、DE 为细胞分裂间期，主要完成 DNA 分子的复制和有关蛋白质的合成，结果是DNA 含量加倍。一个细胞周期包括分裂间期和分裂期，可表示为 DEEF(或 BCCD)，等于 17.3 h。答案B变式训练 2 下列关于高等动物细胞的细胞周期的叙述，错误的是()A.分裂间期进行
8、DNA 复制B.前期开始出现染色体和纺锤体C.中期是观察染色体形态的最佳时期D.末期进行着丝粒的分裂解析分裂间期进行 DNA 复制和蛋白质合成，前期核膜、核仁消失，染色体和纺锤体出现，中期染色体形态稳定数目清晰，是观察的最好时期。着丝粒分裂在后期。答案D【知识拓展】细胞分裂后产生的子细胞有三种去向持续分裂：始终处于细胞周期中。如部分造血干细胞、卵裂期细胞、癌细胞、根尖分生区细胞、茎形成层细胞、芽生长点细胞。暂不分裂：暂时脱离细胞周期，仍具有分裂能力，在一定条件下可回到细胞周期中。如肝脏细胞、T 细胞、B 细胞、记忆细胞。永不分裂：永远脱离细胞周期，处于分化状态直到死亡。如肌纤维细胞、神经细胞、
9、浆细胞，叶肉细胞、洋葱鳞片叶表皮细胞、根尖成熟区细胞。联想质疑细胞周期的不同表示方法方法名称表示方法说明扇形图ABA(顺时针)为一个细胞周期直线图ab 或 cd 为一个细胞周期判断一个完整的细胞周期的方法1.如果某种药物能抑制 DNA 的复制， 则这种药物能抑制癌细胞的有丝分裂， 为什么？提示：如果不能完成 DNA 的复制，则细胞不能进入分裂期。2.一个细胞周期包括间期和分裂期，根据两个时期的长短分析，正在进行有丝分裂的组织细胞中，处于哪个时期的细胞最多？为什么？提示：间期，因为间期时间远远长于分裂期。高等植物细胞的有丝分裂知识梳理根据细胞分裂图像判断细胞分裂时期，并补充细胞分裂特点：分裂图像
10、时期分裂特点间期完成 DNA 分子的复制和有关蛋白质的合成；细胞适度生长间期复制后，DNA 数量加倍，但染色体数量不变前期染色体变化：染色质丝变成染色体；细胞变化：a.细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体；b.核膜消失、核仁解体中期染色体的着丝粒排列在赤道板上；染色体形态比较稳定，数目比较清晰后期染色体数目变化：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍染色体运动：在纺锤丝牵引下移向两极末期染色体变化：染色体变成染色质丝细胞结构变化：a.核膜、核仁重新出现；b.赤道板位置出现细胞板，并逐渐扩展形成新的细胞壁不是具体结构，而是与纺锤体中轴垂直的一个平面素养提升生命观念高等植物细胞有丝分裂的过程有丝分裂
11、中染色体、染色单体和 DNA 的关系(1)根据染色体形态变化过程，写出甲、乙、丙、丁四幅图中染色体、染色单体、核 DNA 的含量：物质或结构甲乙丙丁染色体染色单体核 DNA(2)核 DNA 数目和染色体数目比值为 21 的时期有。(3)核 DNA 数目和染色体数目比值为 11 的时期有。提示(1)111202201222(2)间期 DNA 复制之后及前期、中期(3)间期 DNA 复制前及后期、末期典例 3 下图为某学生绘制的植物细胞有丝分裂过程中染色体行为的简图，其中不正确的是()解析在细胞有丝分裂后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，纺锤丝与着丝粒相连，它牵引着染色体移向细胞两极，移动过程中，
12、着丝粒在前，染色体的臂在后。答案C变式训练 3 如图为某一高等生物细胞有丝分裂某一时期的图像，下列叙述错误的是()A.该生物为一种植物B.该生物的体细胞中含有 8 条染色体C.该细胞处于有丝分裂后期D.该细胞中含有 8 条染色体解析图示细胞没有中心体，含有细胞壁，属于高等植物细胞，A 正确；图示细胞含有 8 条染色体，是体细胞中染色体数目的 2 倍，因此该生物的体细胞中含有4 条染色体，B 错误；由以上分析可知，该细胞处于有丝分裂后期，C 正确；图示细胞含有 8 条染色体，D 正确。答案B联想质疑间期 DNA 分子的复制使得 DNA 数目加倍， 后期着丝粒的分裂使得染色体数目加倍。每个复制后的
13、染色体是由一对称为姐妹染色单体的结构组成的。【归纳概括】细胞内核 DNA 分子数、染色体数、每条染色体上 DNA 含量变化曲线1.细胞板与赤道板的区别是什么？提示赤道板不同于细胞板，赤道板不是真实存在的具体结构，它指的是细胞中央假想的一个平面，因此在显微镜下是无法观察到的。而细胞板则是植物细胞在分裂末期形成的结构，最终形成细胞壁，在显微镜下可观察到。2.染色体数与着丝粒数目始终相等吗？提示相等。课堂小结随堂检测1.下列关于细胞周期的叙述，正确的是()A.成熟的生殖细胞产生后立即进入下一个细胞周期B.机体内所有的体细胞都处于细胞周期中C.抑制 DNA 的复制，细胞将停留在分裂期D.细胞分裂间期为
14、细胞分裂期提供物质基础解析细胞分裂间期，主要进行 DNA 复制和有关蛋白质的合成，为细胞分裂期提供物质基础；成熟生殖细胞产生后不再进行细胞分裂；并非机体内所有细胞都处于细胞周期中，只有进行连续分裂的细胞才具有细胞周期；若抑制 DNA 复制，细胞停留在分裂间期。答案D2.在细胞分裂间期，不会发生()A.DNA 数目加倍B.蛋白质大量增加C.染色体数目加倍D.细胞形态由小长大解析在细胞分裂间期，主要进行 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。每条染色体中都出现两条姐妹染色单体，但是染色体的数目发生改变是在分裂后期，由着丝粒分裂而导致的。答案C3.在细胞有丝分裂过程中，DNA
15、分子数相同而染色体数目不同的时期是()A.间期和前期B.前期和中期C.前期和后期D.间期和中期解析前期与后期细胞中 DNA 分子数相同，而后期细胞内染色体数是前期的 2倍。答案C4.如图所示，有关细胞有丝分裂的描述正确的是()A.具有姐妹染色单体的只有 eB.在 b 时期实现了细胞中的 DNA 和染色体数目的加倍C.细胞有丝分裂的顺序是 ceabdD.观察和计数染色体数目的最佳时期是 e解析图中 a、e 时期均含姐妹染色单体；b 时期染色体数目加倍，c 时期 DNA数目加倍；细胞有丝分裂顺序应为 caebd。答案D课时作业(时间：30 分钟)知识点 1细胞周期的概念及表示方法1.下列关于细胞周
16、期的叙述中，错误的是()A.不是生物体的所有细胞都有细胞周期B.在细胞周期中，分裂间期一般比分裂期时间长C.利用药物抑制 DNA 合成，细胞将停留在分裂间期D.细胞周期可分为前、中、后、末四个时期解析只有连续进行有丝分裂的细胞才具有细胞周期，A 正确；间期时间长于分裂期，B 正确；因为在间期要进行 DNA 的复制，所以如果药物抑制了 DNA 的复制，则间期不能完成，细胞将停留在分裂间期，C 正确；前、中、后、末指的是分裂期的四个时期，一个细胞周期除了分裂期外还包括间期，D 错误。答案D2.右图表示细胞周期，有关叙述错误的是()A.按箭头所示方向由 aa 或由 bb 表示一个细胞周期B.染色体的
17、平均分配发生于 ab 段C.细胞中核 DNA 含量的加倍发生在 ba 段D.将癌细胞的细胞周期阻断在 ba 段可以治疗癌症解析连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期，据图可知，ab 段为细胞分裂期，ba 段为分裂间期，故细胞周期可以表示为 bb； 染色体平均分配发生在细胞分裂的后期， 即 ab 段； ba段为细胞分裂间期，该时期完成 DNA 的复制，细胞中核 DNA 含量加倍；将癌细胞的细胞周期阻断在细胞分裂间期，即 ba 段，可抑制癌细胞的增殖，达到治疗癌症的目的。答案A3.下表所列为不同细胞的细胞周期持续时间(h)。据表分析可以得出的结论是()细胞分裂
18、间期分裂期细胞周期十二指肠细胞13.51.815.3肿瘤细胞18.00.518.5成纤维细胞19.30.720.0A.分裂期和细胞周期均最短的是肿瘤细胞B.分裂期占细胞周期比例最小的是十二指肠细胞C.不同种类细胞的细胞周期持续时间不同D.不同种类细胞的分裂都是同步进行的解析细胞周期包括细胞分裂间期和分裂期，由表中信息可以得出：不同种类细胞的细胞周期持续时间不同。答案C知识点 2植物细胞的有丝分裂4.下列有关细胞有丝分裂的叙述，错误的是()A.细胞周期中，间期时间较短，分裂期时间较长B.分裂完成后两个正常子细胞的核 DNA 数目相同C.分裂中期，着丝粒排列在赤道板上D.间期发生 DNA 复制和有
19、关蛋白质合成解析细胞周期中，间期大约占细胞周期的 90%95%，分裂期大约占细胞周期的 5%10%。答案A5.细胞有丝分裂过程中，DNA 复制、着丝粒分裂、姐妹染色单体形成及消失依次发生在()A.间期、后期、间期、后期B.间期、后期、中期、后期C.间期、后期、末期、后期D.前期、中期、后期、末期解析细胞有丝分裂过程中，DNA 复制发生于间期，着丝粒分裂发生于后期，姐妹染色单体形成于间期，而消失于后期。答案A6.在细胞有丝分裂过程中，细胞核内以下各组之间的数量关系一定不相等的是()A.染色体数目与着丝粒数目B.染色体数目与染色单体数目C.DNA 分子数目与染色单体数目D.染色体数目与 DNA 分
20、子数目解析染色体数目是以着丝粒数目为依据进行计数的，故两者一定相等；染色体数目为 1 时，染色单体数目为 0 或 2，故两者不可能相等；DNA 分子数目与染色体数目、DNA 分子数目与染色单体数目之间可能相等，也可能不相等。答案B7.下图表示一个细胞有丝分裂过程中染色体变化的不同情况， 在整个细胞周期中，染色体变化的顺序应该是()A.B.C.D.解析细胞分裂的间期 DNA 分子复制后每条染色体上含有两个 DNA 分子， 但在间期呈染色质状态，如图所示；在前期变成染色体，如图所示；在中期由于纺锤丝的牵引，着丝粒排列在赤道板上，如图所示；在分裂的后期着丝粒分裂，形成两条子染色体，分别移向细胞的两极
21、，如图所示；在分裂的末期时只存在含有一个 DNA 分子的染色体，如图所示。答案C8.某同学在光学显微镜下观察洋葱根尖细胞有丝分裂并绘制下图。推测高尔基体的活动明显增强的时期是()解析A、B、C、D 四个图依次表示有丝分裂的前期、中期、后期和末期。在末期，高尔基体的活动明显增强，以形成新的细胞壁。答案D9.如下图所示，在细胞增殖过程中，染色体和 DNA 都有复制和加倍的过程，下列相关叙述错误的是()A.染色体复制后其数量是之前的二倍B.细胞中 b、d 过程发生在细胞分裂间期C.细胞中 a 过程发生在细胞分裂间期，c 过程发生在细胞分裂后期D.染色体复制的实质是 DNA 数量的加倍解析染色体复制前
22、含一个 DNA 分子，复制后含两个 DNA 分子，着丝粒数目并不增加， 因此， 通过复制染色体的数量并不增加， 而 DNA 分子的数量加倍。 DNA的复制与加倍(b、d 过程)是同一过程，发生在细胞分裂间期。染色体复制(a 过程)发生在间期，后期着丝粒一分为二，染色体数目加倍(c 过程)。答案A10.下图是同一细胞不同分裂时期的图像，据图分析可做出的判断是()A.若按分裂的先后顺序排列，应为B.图中中心体发出的星射线形成了纺锤体，此时共有 6 条染色体C.图中着丝粒分裂后，染色体数目加倍，染色单体数目也加倍D.图中，着丝粒整齐地排列在细胞板上，此时是观察染色体的最佳时期解析由图可知，此为高等植
23、物细胞分裂期图像，高等植物细胞分裂前期由两极发出纺锤丝形成纺锤体。着丝粒分裂后，染色体数目加倍，染色单体消失。图为有丝分裂中期，着丝粒整齐排列在赤道板上，细胞板是末期才形成的。答案A11.下图中的甲、乙、丙表示细胞有丝分裂中的三个阶段，a 是染色体数，b 是染色单体数，c 是 DNA 分子数，a、b、c 的数量关系正确的是()A.甲、乙B.甲、丙C.乙、丙D.甲、乙、丙解析有丝分裂过程中存在染色单体时， 染色体数染色单体数DNA 分子数122，不存在染色单体时，染色体数染色单体数DNA 分子数101，由此可推断，a、b、c 的数量关系正确的是甲和丙。答案B12.科学家在染色体中找到了一种使姐妹
24、染色单体连接成十字形的关键蛋白质， 并将其命名为 ASURA。下列与其有关叙述正确的是()ASURA 合成的场所是细胞质中的核糖体ASURA 可在有丝分裂间期合成缺少 ASURA 的细胞，染色体数目可能会发生异常ASURA 可能与有丝分裂后期染色体的行为变化密切相关A.B.C.D.解析由题意知，ASURA 的化学本质为蛋白质，因此其合成场所为核糖体，合成时期在分裂间期， 正确； 该蛋白质的作用是使姐妹染色单体连接成十字形，即与姐妹染色单体的形成与分开有关，正确。答案D13.右图为细胞周期的示意图，请据图回答：(1)一个细胞周期包括(用字母回答)两个阶段，其中极为关键的准备阶段是(用字母回答)。
25、 B 时期最明显的变化是的变化。(2)在细胞周期中，出现形态和数目完全相同的两套染色体的原因是_。解析(1)一个细胞周期包括分裂期和分裂间期，极为关键的准备阶段是分裂间期，主要进行 DNA 的复制和蛋白质的合成，比分裂期时间长。由图可知，AB，A 为分裂间期，B 为分裂期，分裂期最明显的变化是细胞核中染色体的变化。(2)在二倍体生物的一个体细胞中，当细胞分裂至后期时，由于着丝粒的分裂，细胞出现两套形态和数目完全相同的染色体。答案(1)A、 BA细胞核中染色体(2)间期染色体的复制和后期着丝粒的分裂14.如图是某生物的体细胞进行有丝分裂的简图，据图回答：(“”内填序号，“”上按要求填数字、文字或
26、字母)(1)该图表示的是动物细胞还是植物细胞？；理由是，其分裂顺序依次是(用字母表示)。(2)图示作为一个细胞周期还缺少处于期的细胞简图。(3)图示的细胞分裂结束后，子细胞内含条染色体。(4)染色体数目加倍发生在期图中， 原因是_。(5)图 B 表示细胞分裂期。(6)图 A 中染色体的数目为条，染色单体数为条；DNA、染色体和染色单体三者之比为 212 的是图。(7)图所示的时期是观察染色体的最佳时期，因为此时染色体具有、的特点。解析(1)由图 D 可知，细胞分裂过程中产生了细胞板，可以判断该细胞是植物细胞。(2)一个细胞周期包括分裂间期和分裂期两个阶段，分裂间期在前，分裂期在后。根据染色体的
27、形态行为变化规律可判断：图 B 为前期，图 C 为中期，图 A为后期，图 D 为末期。(3)由图 D 可知，染色体在纺锤丝的牵引下均分到两极形成两个细胞核，因此分裂结束后，每个子细胞中含 4 条染色体。(4)由图可知，图A 细胞中染色体数目因着丝粒分裂而加倍。(5)图 B 中出现染色体和纺锤体，染色体散乱地分布在纺锤体的中央， 这是前期的特点。 (6)图 A 为后期， 着丝粒分裂，染色单体被纺锤丝拉开形成染色体，数目加倍为 8 条，此时已无染色单体。由图可知，图 B 和图 C 中每条染色体均含有两条姐妹染色单体，此时 DNA 数目等于染色单体数，因此它们的 DNA、染色体和染色单体的数目之比为 212。(7)图 C 为中期，此时细胞内染色体的形态固定，数目清晰，是观察染色体的最佳时期。答案(1)植物细胞内出现细胞板BCAD(2)分裂间(3)4(4)A后着丝粒分裂， 姐妹染色单体分开变成染色体(5)前(6)80B、 C(7)C形态固定数目清晰
