1、第一章细胞的增殖与分化第一章细胞的增殖与分化第一节细胞的增殖第一节细胞的增殖学习目标1.简述细胞生长和增殖的周期性。2.观察细胞的有丝分裂并概述其过程。3.描述细胞的无丝分裂。4.模拟探究细胞大小与物质运输的关系，探讨细胞不能无限长大的原因。关键术语1.细胞周期：分裂间期和分裂期2.纺锤体、细胞板3.有丝分裂、无丝分裂、减数分裂4.龙胆紫溶液、醋酸洋红溶液 1影响细胞分裂的因素很多，其中细胞的 及细胞表面积和细胞体积的 是影响细胞分裂的因素之一。影响细胞分裂的因素影响细胞分裂的因素大小大小比例比例2模拟探究(1)实验原理：用内含酚酞试剂的琼脂块模拟 ，用NaOH溶液模拟 。含酚酞的琼脂块 酚酞
2、变为红色。单位时间内NaOH在琼脂块中扩散的深度相同。在相同时间内，NaOH扩散的体积与琼脂块的总体积的比值，可以反映NaOH扩散的效率，由此模拟 与物质运输效率的关系。细胞细胞被吸收的物质被吸收的物质细胞大小细胞大小(2)实验步骤制备琼脂块：切取3块边长分别为3 cm、2 cm、1 cm的含 酚酞的琼脂块正方体浸泡：质量浓度为0.001 g/mL的NaOH溶液，浸泡10 min切割：捞取、干燥并均分琼脂块测量、记录、计算，得出结果(3)实验数据的处理(4)实验结论琼脂块的表面积和体积之比随着琼脂块的增大而 ；NaOH扩散的体积和整个琼脂块的体积之比随着琼脂块的增大而 ，即细胞越大与外界的物质
3、交换效率 。减小减小减小减小越低越低3结果分析(1)细胞的 影响着细胞正常的代谢活动。(2)要对细胞活动进行控制，体积 ，细胞的正常调控越困难。有研究表明，当细胞体积增大到 时，便开始 。表面积与体积之比表面积与体积之比细胞核细胞核越大越大一定程度一定程度分裂分裂1细胞的表面积与体积的关系，细胞体积越小，其相对表面积越大，细胞与外界交换物质的能力越强。2细胞核与细胞质之间有一定的比例关系，一个核内所含的遗传信息是有一定限度的，控制细胞活动也就有一定的限度，使细胞不可能太大。3细胞内物质的交流受细胞体积的制约，细胞体积过大影响物质流速，细胞内的生命活动就不能灵敏地控制与缓冲。提醒器官的大小与细胞
4、的数量成正比，而与细胞的大小无关。【巩固1】探究细胞表面积与体积关系的实验原理不包括()。A.酚酞遇到NaOH呈现红色反应B以琼脂块的大小表示细胞大小CNaOH的扩散深度表示吸收速率DNaOH的扩散体积比表示细胞吸收物质的效率解析从琼脂块的颜色变化就知道NaOH扩散到多深，琼脂块的大小表示细胞大小，无论琼脂块的大小如何，在单位时间内NaOH溶液向琼脂块内扩散的深度是相同的，但NaOH的扩散体积在每个琼脂块中所占的比例是不同的。答案C【巩固2】下列有关细胞不能无限长大的原因的叙述中，不正确的是()。A与细胞表面积与体积之比有关B细胞核的大小是有一定限度的C细胞体积过大不利于细胞内的物质交流D受细
5、胞内各细胞器的数目和种类限制解析细胞体积的大小受以下两个因素的制约：(1)细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞与外界的物质交换效率就越低，而且还影响到细胞内部的物质交流；(2)细胞核是细胞的控制中心，细胞核中的DNA含量一般不会随着细胞体积的扩大而增加，即细胞核控制的范围是有限的。答案D1细胞周期(1)前提条件：的细胞。(2)时间：从 开始，到 。(3)两个阶段：和 。细胞的有丝分裂细胞的有丝分裂 连续分裂连续分裂一次分裂完成时一次分裂完成时下一次分裂完成时为止下一次分裂完成时为止分裂间期分裂间期分裂期分裂期2有丝分裂的过程(以动物细胞为例)示意图主要特点分裂间期完成 的复制和 的合成复制的结
6、果，每条染色体都含有 姐妹染色单体DNA有关蛋白质有关蛋白质两条两条分裂期前期 消失，解体染色质高度螺旋成为 .发出星射线，形成纺锤体中期纺锤体把染色体聚集于 .染色质的 整齐地排列在细胞中央的 。后期 成两个，姐妹染色单体分开成为 .纺锤体牵引染色体移向细胞 .核膜核膜核仁核仁染色体染色体两组中心粒两组中心粒细胞中央细胞中央着丝粒着丝粒赤道板上赤道板上着丝粒分裂着丝粒分裂两条子染色体两条子染色体两极两极分裂期末期染色体解螺旋成为 .纺锤体消失 、重新出现，形成两个新的子细胞核 从中部缢裂成为两个子细胞染色质染色质核膜核膜核仁核仁细胞膜细胞膜3动植物细胞有丝分裂过程的不同点(1)高等植物细胞纺
7、锤体的形成没有 参与。(2)植物细胞分裂的末期，在赤道板的位置形成 ，逐渐形成新的 ，把 分隔开来。4有丝分裂的特征及意义通过有丝分裂，亲代细胞的 经过复制加倍后 到两个子细胞中，使亲子代细胞中含有相同 和 的染色体，保证了细胞前后代 的稳定。中心体中心体细胞板细胞板细胞壁细胞壁细胞质细胞质染色体染色体平均分配平均分配数目数目形态形态遗传物质遗传物质思维激活1 染色单体形成于何时，消失于何时？什么时期存在染色单体？提示：染色单体形成于间期(染色体复制)，消失于后期(着丝粒分裂)。前、中期存在染色单体。1前提条件(1)只有连续分裂的细胞才有细胞周期，有些细胞分裂结束后不再进行分裂，它们就没有细胞
8、周期。(2)具有细胞周期的细胞有：受精卵、干细胞、分生区细胞、形成层细胞、生发层细胞、癌细胞(不正常分裂)等。(3)没有细胞周期的细胞：减数分裂形成的细胞和已高度分化的细胞。2表示方法 方法一方法二方法三方法一为扇形圆，一个完整细胞周期为：AA，应为顺时针。方法二为直线图，图中ab为一个细胞周期，cd也为一个细胞周期。方法三为曲线图，abcdef为一个细胞周期。3动、植物细胞有丝分裂不同的比较时期植物细胞有丝分裂动物细胞有丝分裂间期 无中心体的复制 完成中心体的 复制前期 细胞两极发出纺 锤丝构成纺锤体 中心体分别移到 细胞两极，并发 出星射线构成纺 锤体末期 细胞板逐渐扩 展为细胞壁，分割细
9、胞质 细胞膜从中部内 陷，缢裂细胞质4.染色体、染色单体和DNA三者间的关系及其在有丝分裂过程中数目的变化规律(1)染色体、染色单体、DNA分子三者之间的关系染色体与染色单体：姐妹染色单体是指经过复制后仍连接在同一个着丝粒上的两条染色单体；当着丝粒分裂后，姐妹染色单体就分开成为两条独立的染色体。染色体与着丝粒：染色体数目是根据着丝粒数目来计数的，有几个着丝粒就有几条染色体。染色体与DNA：无染色单体时，染色体 DNA1 1；有染色单体存在时，染色体 染色单体 DNA1 2 2。(2)有丝分裂过程中有关数目的变化规律 分裂时期比较项目间期前期中期后期末期核DNA含量2N4N4N4N4N4N2N染
10、色体数目2N2N2N4N4N2N染色单体数目 04N4N4N001)列表比较由上表可知，染色体、染色单体、核DNA分子的数目变化规律如下：染色体数目在有丝分裂后期加倍，末期减半。DNA分子数目在有丝分裂间期加倍，末期减半。染色单体在有丝分裂间期出现，后期消失。2)曲线模型AB，IM，PQ的变化原因都是DNA分子复制。GH，NO，RS的变化原因都是着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，形成子染色体。CD，RS的变化很相似但时期不同。染色单体的起点为0，终点也为0。【巩固3】如下图所示ad表示连续分裂细胞的两个细胞周期。下列叙述不正确的是()。Aa和b为一个细胞周期Bc段结束DNA含量增加一倍C遗传物质平
11、分一般发生在d段Db和c为一个细胞周期解析本题考查学生对细胞周期中分裂间期与分裂期的所占时间及遗传物质复制与平均分配的相关知识。a和c分别为两个周期中的间期，b和d各为一个分裂期。显然，A、B、C项是正确的，而D项则把前一细胞周期的分裂期与后一细胞周期的间期组合在一起为一个细胞周期，显然是错误的。答案D【巩固4】下图中A、B为细胞有丝分裂过程某两个时期的模式图，据图回答下面的问题。(1)该图表示_(生物)细胞的有丝分裂模式图，判断理由是_。(2)A图为细胞有丝分裂_期，细胞内有_条染色体，_条染色单体，_个DNA分子。(3)B图为有丝分裂_期，细胞内染色体染色单体 DNA_。解析(1)本题图形
12、中均无细胞壁，且两极均有中心体，可判断两细胞来自动物体。(2)A图中，染色体的着丝粒排列在细胞中央，处于有丝分裂中期，含有4条染色体，8条染色单体，8个DNA分子。(3)B图中，分向两极的两套染色体形态、数目完全相同，是由于后期着丝粒分裂、姐妹染色单体分开所致，此时细胞内无染色单体，有8条染色体，8个DNA分子。答案(1)动物细胞无细胞壁，有中心体(2)中488(3)后8081无丝分裂(1)过程：核延长 缢裂 缢裂两个子细胞。(2)特点：不出现 和 的变化，但有遗传物质的复制。(3)实例：的红细胞的无丝分裂。2 是一种特殊的有丝分裂方式，与 细胞的产生有关。3细胞增殖是细胞的一个重要功能，不仅
13、在有机体 过程中存在，而且也在成年有机体内时刻进行着，其作用主要是进行 和 。对于单细胞有机体来说，的增加也是通过细胞分裂实现的。无丝分裂与细胞增殖的意义无丝分裂与细胞增殖的意义核核质质纺锤体纺锤体染色体染色体蛙蛙减数分裂减数分裂有性生殖有性生殖发育发育更新组织更新组织修复损伤修复损伤个体数量个体数量1无丝分裂及其与有丝分裂的比较有丝分裂无丝分裂不同有纺锤体和染色体的变化无纺锤体和染色体的变化核有规律性解体和重建核始终存在相同均有DNA的复制和均分，均是真核细胞的分裂方式【巩固5】下列关于无丝分裂的叙述错误的是()。A低等生物细胞特有的分裂方式B也存在遗传物质的复制过程C分裂过程中不出现纺锤体
14、D分裂过程中不出现染色体的变化解析无丝分裂是指分裂过程中不会出现纺锤体和染色体的变化的细胞分裂方式。无丝分裂与有丝分裂一样也存在遗传物质的复制过程。无丝分裂在高等动物体内也存在，比如：蛙的红细胞的无丝分裂。答案A1实验原理细胞核的染色体容易被 着色。在植物体中，、部位的分生组织细胞有丝分裂旺盛，可以用高倍显微镜观察植物细胞有丝分裂的过程。观察植物细胞的有丝分裂观察植物细胞的有丝分裂碱性染料碱性染料根尖根尖茎尖茎尖2实验步骤洋葱根尖培养：课前34 d，将洋葱放在盛满清水的广口瓶上，让底部接触水，放置温暖处，待根长约5 cm时取用装片装片制作制作装片装片制作制作分裂中期分裂中期思维激活2 观察根尖
15、分生区的有丝分裂的临时装片时，视野中的细胞是处于间期的多，还是处于分裂期的多？为什么？提示：间期。因间期持续的时间远远比分裂期长。实验的注意事项1根尖培养培养时应经常换水，防止根细胞长期缺氧，进行无氧呼吸，产生酒精而中毒、腐烂。2解离(1)通过解离将细胞杀死，使细胞停留在不同的分裂时期。(2)解离时间不易过长或过短：过长会使根尖过分酥软且染色体成分被破坏；过短会使根尖细胞解离不充分，不能相互分离。3漂洗漂洗一定要彻底，防止残留的解离液(盐酸)继续破坏细胞，同时盐酸也影响染色和腐蚀镜头。4压片用力要恰当均匀。过重易压烂组织，过轻则细胞未分散开。5观察(1)先在低倍镜下找到分生区细胞，其特点是：呈
16、正方形，排列紧密，有的细胞处于分裂状态；再换用高倍镜。(2)因细胞已死亡，因此要不断移动装片寻找不同时期的细胞分裂图像。(3)观察到的不同时期细胞数目的多少反映出各时期经历时间的长短。【巩固6】取生长健壮的小麦根尖，经过解离、漂洗、染色、压片过程，制成临时装片，放在显微镜下观察。欲观察到细胞有丝分裂的前、中、后、末几个时期，正确的做法是()。A应该选一个处于间期的细胞，持续观察它从间期到末期的全过程B如果在低倍镜下看不到细胞，可改用高倍镜继续观察C如果在一个视野中不能看全各个时期，可移动装片从周围细胞中寻找D如果视野过暗，可以使用平面镜增加视野的亮度解析在制作根尖材料过程中，由于经过了解离，细
17、胞已经被杀死，分裂停留在当时的时刻，所以A不正确；如果要想找到各个时期的变化，可以移动装片从周围细胞中寻找。答案C【例1】菠菜根的分生区细胞不断分裂使根向远处生长，在分裂过程中不会出现的是()。A细胞分裂间期，中心体的两个中心粒各自产生一个新的中心粒B细胞分裂中期，染色体形态较稳定、数目较清晰C细胞分裂前期，核膜和核仁逐渐消失D细胞分裂末期，高尔基体参与细胞壁的形成有丝分裂过程的相关考查有丝分裂过程的相关考查思维导图：答案A反思与有丝分裂有关的细胞器及相应的生理作用细胞器细胞类型时期生理作用核糖体动物、植物间期有关蛋白质的合成中心体动物、低等植物前期纺锤体的形成高尔基体植物末期细胞壁的形成【变
18、式突破1】下列关于洋葱根尖细胞有丝分裂过程中细胞器作用的叙述，不正确的是()。A在间期，核糖体上合成多种酶和其他的蛋白质B在间期，线粒体要为蛋白质的合成、DNA解旋等生理过程提供能量C在前期，两组中心粒之间通过星射线形成纺锤体D在末期，高尔基体参与子细胞的细胞壁的合成解析对于植物细胞的有丝分裂来说，间期的变化与动物细胞是一样的，主要变化是DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，有关的细胞器主要有核糖体和线粒体；前期对于动物细胞来说，是由中心粒发出星射线组成纺锤体；在植物细胞分裂末期，高尔基体参与细胞壁的形成。答案C【例2】如图是某细胞有丝分裂不同时期染色体数(a)、染色单体数(b)和DNA分子数(
19、c)的柱形统计图，下列叙述正确的是()。有丝分裂过程中有丝分裂过程中DNA、染色体、染色体、染色单体的数量变化染色单体的数量变化 思维导图：答案C【变式突破2】下图为细胞分裂的某一时期，下列有关此图的叙述中，不正确的是()。A细胞中的中心体，与纺锤体的形成有关B是一条染色体，包含两条染色单体和，两条染色单体由一个着丝粒相连C细胞中有4条染色体，8条染色单体D在后期时，细胞中有8条染色体，8条染色单体解析在有丝分裂后期，着丝粒分裂，无染色单体。答案D1如右图表示细胞分裂周期，下列说法正确的是()。A甲乙表示分裂间期B乙甲表示分裂期C一个细胞周期指甲甲的全过程D一个细胞周期指乙乙的全过程解析此题的
20、隐含条件存在于简化后的图形中。仔细分析该图形，挖掘隐含在其中的分裂方向及两段时间长短等条件可知：图中乙甲为细胞周期的分裂间期，甲乙为细胞分裂期。答案D2在分裂前期的细胞中，动物细胞区别于高等植物细胞的变化特点是()。A染色质集缩成染色体的方式不同B染色体的基本结构不同C纺锤体的来源不同D核仁和核膜的解体方式不同解析动物细胞有中心体，在分裂前期，已复制的两组中心粒彼此分开，移向相对的两极，由中心粒发射出丝状结构星射线，这是构成纺锤体主要的丝状结构，而高等植物是从细胞的两极发出许多纺锤丝形成纺锤体。答案C3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A、B、C
21、、D分别为中期、前期、后期、末期，其中图C纺锤丝牵引染色体的着丝粒向两极运动，染色体的两臂应朝向细胞中央。答案C4有一位同学做根尖分生组织细胞有丝分裂实验，在显微镜中观察到的图像如图所示。造成这种情况的原因可能是()。取材位置不合适取材时间不合适制片时压片力量不合适解离时间不合适视野选择不合适A B C D解析答案C图像信息分析有些细胞不呈正方形可能选取的不是分生区细胞；视野选择不合适处于分裂期的细胞少 可能取材时间不合适细胞结构完整且能分散开来解离时间和压片力度适宜，、错5下图是细胞有丝分裂示意图，据图回答下面的问题。图1 图2(1)图1中的A图表示的是_细胞进行有丝分裂的_期。此期细胞中有DNA分子_个。(2)图1中的B图表示的有丝分裂过程相当于图2中曲线的哪一段？_。该生物的体细胞中有染色体_条。(3)图 2 中 表 示 一 个 完 整 细 胞 周 期 的 曲 线 是_。(4)用胰蛋白酶处理染色体后，剩余的细丝状结构是_。答案(1)动物中12(2)126(3)03(4)DNA课堂小结课堂小结
