1、第一章细胞的增殖与分化第一节细胞的增殖学习目标1.掌握细胞周期的概念。(重点)2.简述有丝分裂过程中各时期的特征。(重点)3.理解有丝分裂过程中DNA和染色体数目的变化规律。(重难点)一、模拟探究细胞表面积与体积的关系(实验)1实验原理用内含酚酞试液的琼脂块模拟细胞，用NaOH溶液模拟被吸收的物质。因NaOH溶液遇酚酞试剂变红色，我们可以观察琼脂块“细胞”变成红色的过程，测量NaOH扩散进入“细胞”的深度，比较不同体积的“细胞”吸收物质的速度，从而预测表面积和体积之比与细胞代谢的关系。2实验流程3限制细胞大小的主要原因(1)细胞的表面积与体积之比影响着细胞正常的代谢活动。(2)细胞核对细胞活动
2、进行控制。二、细胞周期1真核细胞的三种分裂方式细胞分裂2细胞周期概念三、细胞的有丝分裂和无丝分裂1分裂间期(2)意义：为分裂期进行活跃的物质准备。2分裂期(以高等动物细胞为例)图示时期变化特征前期中期后期末期3动植物细胞有丝分裂的不同时期植物细胞有丝分裂动物细胞有丝分裂间期前期中心粒移到细胞两极，并发出星射线，构成纺锤体末期4.意义(1)特征：将亲代细胞的染色体经过复制(实质为DNA的复制)之后，精确地平均分配到两个子细胞中。(2)意义：在细胞的亲子代间保证了细胞前后代遗传物质的稳定。5无丝分裂(1)特点分裂过程中不形成纺锤体，也不出现染色体。(2)过程细胞核先拉长，中央部分变细断开。整个细胞
3、从中部缢裂成两部分。实例：蛙的红细胞的无丝分裂。四、观察植物细胞的有丝分裂(实验)1实验原理(1)细胞核的染色体容易被碱性染料着色。(2)根尖、茎尖等部位的分生组织细胞有丝分裂旺盛，可用于植物有丝分裂过程的观察。2实验流程观察绘图：一定要绘制实际观察到的细胞图像，不要受教材中模式图的影响(有丝分裂参考图例)模拟探究细胞表面积与体积的关系(实验)探讨：用什么作为模拟细胞大小与物质运输效率之间的关系的指标？提示：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，由此模拟细胞大小与物质运输效率之间的关系。探讨：下列测量琼脂块变色深度的方法正确的是哪一组？(虚线表示测
4、量位置)提示：第组。探讨：结合影响细胞不能无限长大的因素和细胞生长所需的条件，思考既然细胞体积过大不利于其生长，那是不是细胞体积越小越好呢？分析其原因。提示：不是。组成细胞的物质必须占据一定的空间，细胞内的各种生化反应的进行也需要一定的空间，这些因素决定了细胞的体积不能太小。归纳总结_限制细胞无限长大的因素 1探究细胞表面积与体积的关系的实验原理不包括()A酚酞遇到NaOH呈现紫红色反应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的扩散体积与整个琼脂块的体积比表示细胞吸收物质的速率C在相同时间内，NaOH在不同体积的琼脂块中扩散的深度基本相同，即扩散速率相同，无法表示
5、细胞的物质吸收速率。在本实验中，细胞的物质吸收速率是用NaOH扩散的体积与琼脂块总体积的比值来表示的，同时，该比值也反映出了细胞相对表面积与体积的关系。2在探究细胞大小与物质运输关系的实验中，用NaOH溶液浸泡不同边长的含酚酞的琼脂立方块一定时间后，取出立方块切成两半。其剖面如图所示，其中x为NaOH扩散的深度，y为立方块的边长，阴影代表红色。则()A该实验的自变量为x，因变量为yBx的值随y值的增大而增大CNaOH扩散的体积为(yx)3Dy值越小，扩散体积的比例越大D本实验的目的是探究细胞大小与物质运输关系，y表示细胞大小，x表示细胞运输物质的量，故该实验的自变量为y，因变量为x；从实验的结
6、果来说，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；NaOH扩散的体积为y3(y2x)3。细胞周期探讨：试判断下列细胞有无细胞周期，并说明理由。根尖分生区细胞胚胎干细胞皮肤生发层细胞神经细胞茎的形成层细胞提示：有细胞周期，它们都是连续分裂的细胞；是高度分化的细胞，不分裂没有细胞周期。探讨：如图所示为细胞分裂的一个细胞周期，请用甲、乙表示出一个细胞周期、分裂间期和分裂期。提示：细胞周期：乙乙；分裂间期乙甲；分裂期：甲乙。探讨：下表为不同细胞的周期持续时间(h)，据表分析并探讨以下三个问题：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
7、维细胞19.30.720.0(1)分裂期和细胞周期最短的细胞分别是什么？提示：肿瘤细胞，十二指肠细胞。(2)分裂期占细胞周期时间比例最小的是什么细胞？提示：肿瘤细胞。(3)由上述表格数据你可得出何种结论？提示：不同种类细胞的细胞周期持续时间不同。1具有细胞周期的前提条件(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，它们就没有周期性。如下图甲细胞就无细胞周期，而乙细胞进行连续的细胞分裂，具有细胞周期。(2)生物体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)。3细胞周期的表示方法(1)扇形图从A点B点A点(顺时针)，表示一个细
8、胞周期。(2)直线图说明：图中ab或cd均表示为一个细胞周期。1由细胞形态判断，下列细胞中最可能具有细胞周期的是()B由图可知，A是精子、C是肌细胞、D是神经细胞，均是已高度分化的细胞，丧失了分裂能力。而B所示的细胞从形态上看，仍处于原始状态，没有分化，可连续分裂，具有细胞周期。2如图1中，ab表示一个细胞周期，cd表示另一个细胞周期。图2中，按箭头方向表示细胞周期。从图中所示结果分析其细胞周期，不正确的是()A图1中的a、图2中BA，细胞正在进行DNA复制B图1中的b、图2中AB，会出现染色体数目加倍的时期C图2中细胞周期可以是从A到B再到AD图2中细胞周期可以是从B到A再到BC细胞周期的起
9、点是上次分裂完成时，图1中的a、c段和图2中的由B到A都是分裂的间期，可以进行DNA的复制；而图1中的b、d段和图2中的由A到B是指分裂期，后期时会出现染色体数目加倍；图2中的细胞周期应是由B到A再到B。细胞的有丝分裂和无丝分裂探讨：请分析在有丝分裂过程中下列细胞结构主要有哪些变化？(1)染色体；(2)纺锤体；(3)核膜和核仁。提示：(1)染色体：复制散乱分布于纺锤体中央着丝粒排列在赤道板上着丝粒分裂移向细胞两极平均分配到两个子细胞中(2)纺锤体：形成(前期)解体消失(末期)；(3)核膜和核仁：解体消失(前期)重建(末期)。探讨：若植物细胞染色体和DNA数都为2n，请分析在细胞分裂过程中，染色
10、体和DNA数量变化过程。提示：染色体：2n4n2n。DNA：2n4n2n。探讨：有丝分裂过程中，细胞内DNA分子数和染色体数加倍分别发生在什么时期？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：细胞内DNA分子数加倍在间期，染色体数加倍在后期。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。探讨：动植物细胞有丝分裂的相同点和不同点有哪些？提示：相同点：染色体变化相同，都是间期完成染色体的复制，分裂期染色体平均分配到两个子细胞中。不同点：前期纺锤体形成的方式不同，末期母细胞分裂成子细胞的方式不同。探讨：动植物细胞有丝分裂过程中与细胞分裂有关的细胞器
11、及作用有何异同？提示：(1)相同点：线粒体：为细胞分裂提供能量。核糖体：合成与细胞分裂有关的蛋白质。(2)不同点：动物细胞有中心体：分裂前期，两组中心粒发出的星射线形成纺锤体，牵引染色体移动，某些低等植物细胞也有中心体。植物细胞高尔基体参与分裂，合成纤维素和果胶，形成细胞壁。探讨：无丝分裂有遗传物质的复制和分离吗？两个子细胞遗传物质完全相同吗？提示：无丝分裂也有遗传物质的复制和分离，核遗传物质一定平均分配，否则不能保证子细胞遗传性状的稳定性。但细胞质遗传物质并不平均分配，因此总的遗传物质不完全相同。1染色体、染色单体、DNA的数量关系(1)染色体数着丝粒数，即根据着丝粒数计算染色体数。(2)当
12、染色单体存在时，染色体染色单体DNA122。(3)当无染色单体存在时，染色体DNA11。2有丝分裂过程细胞中DNA含量、染色体数、染色单体数的变化(生物体细胞中DNA含量为2C，染色体数为2N)(1)DNA含量、染色单体数、染色体数含量变化项目间期前期中期后期末期DNA含量2C4C4C4C4C4C2C染色单体数04N4N4N4N00染色体数2N2N2N2N4N4N2N(2)根据上表中数据可以作出DNA含量、染色体数目、每条染色体上DNA 含量变化曲线说明：ab，lm的变化原因都是DNA分子复制。fg，no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，no的曲线变化很相似但所处
13、时期不同。cd，hi的变化原因都是一个亲代细胞分裂成两个子代细胞。染色单体的数量起点为0，终点也为0。3动植物细胞有丝分裂最可靠的判断在一些低等植物细胞里，也存在着中心体，会出现星射线，因此鉴别一个正在进行有丝分裂的细胞是植物细胞还是动物细胞，最可靠的方法是根据有丝分裂过程中是形成细胞板，使细胞质分割为二，还是细胞膜内陷使细胞质分割为二作为鉴别依据。4与细胞分裂有关的细胞器细胞器功能线粒体主要是供能(DNA复制、蛋白质合成、染色体移动)中心体倍增、形成纺锤体(动物、低等植物细胞)高尔基体形成细胞板(植物细胞)核糖体合成蛋白质1下列关于细胞有丝分裂过程的叙述，正确的是()A前期：染色体复制一次B
14、中期：染色体与DNA数目相等C后期：染色体数目加倍D末期：始终看不到核膜、核仁C染色体复制在间期，A错误；中期染色体数DNA数12，B错误；核膜、核仁末期重现，D错误；后期着丝粒分裂、染色体数目加倍，C正确。2洋葱根尖分生区细胞在分裂过程中不会出现的是()A在细胞分裂间期，核糖体合成蛋白质功能增强B在细胞分裂前期，细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体C在细胞分裂中期，细胞内ATP的含量明显减少D在细胞分裂末期，高尔基体为细胞壁形成合成多糖CATP与ADP在细胞内的转化十分迅速，使细胞内ATP与ADP的含量处在动态平衡中，因此，在细胞分裂中期，细胞内ATP的含量不会明显减少。3下列关于无丝分裂的说法错误
15、的是()A分裂过程中无纺锤体和染色体的出现B无丝分裂过程中也存在DNA的复制C原核生物没有染色体，能够进行无丝分裂D蛙的红细胞能进行无丝分裂C因为在分裂过程中无纺锤体和染色体的出现，所以叫做无丝分裂。分裂的实质是把遗传物质平均分配给子代，因此在无丝分裂过程中也存在DNA的复制。无丝分裂是真核生物的细胞分裂方式，蛙的红细胞能够进行无丝分裂。观察植物细胞的有丝分裂(实验)探讨：实验中在用解离液对根尖进行解离的时候，时间选择35 min，处理时间太短或太长都不好，请思考要严格控制时间的原因。提示：(1)解离时间过长会使根尖过分酥软且染色体成分会被破坏。(2)过短会使根尖细胞解离不充分，不能相互分离。
16、探讨：装片中细胞相互重叠，会导致观察效果不理想，请思考实验中有哪些操作可以保证细胞相互分散开？提示：(1)解离要充分；(2)用镊子弄碎；(3)压片。探讨：视野中处于哪个分裂时期的细胞数目最多？为什么？提示：处于间期的细胞最多，因为细胞周期中间期最长。探讨：在观察时如何找到分生区细胞？提示：把制成的装片先放在低倍镜下观察，扫视整个装片，找到呈正方形且排列紧密的细胞即为分生区细胞。探讨：显微镜下观察到的细胞是死细胞，还是活细胞？提示：死细胞，解离过程中细胞已被杀死。1解离时间要严格控制，时间不能太短或过长。2漂洗是为洗去组织中的盐酸，因此要保证足够的时间，否则会影响对染色体(质)的染色。3控制染色
17、时间，染色时间不能太短，否则染色体或染色质不能完全着色；时间过长则使细胞核等其他部分充满染色剂无法分辨染色体。4对细胞有丝分裂的过程观察不可能看到连续的分裂过程，因为在解离过程中细胞已经死亡，我们观察到的只是一个固定的时期，要不断地移动装片，在不同的视野中找到各个时期的分裂图像，所以在制作装片时要让细胞分散成一层，这样才能找到各个分裂时期的细胞。1下列关于“观察洋葱根尖分生组织细胞有丝分裂”的叙述，错误的是()A解离和压片都有利于根尖分生区细胞分散B先用低倍镜找到分生区细胞，再换用高倍镜观察C显微镜下绝大多数细胞中能观察到染色体D探究有丝分裂日周期性可为实验取材时机提供依据C“观察洋葱根尖分生
18、组织细胞有丝分裂”实验中，解离、用镊子把根尖弄碎和压片都有利于根尖分生区细胞分散开来，A正确；观察时要先用低倍镜找到分生区的细胞，再换用高倍镜进行观察，B正确；由于细胞周期中间期所占的时间最长，所以在显微镜下绝大多数细胞处于间期，而间期细胞中不能观察到染色体，C错误；一天的不同时间处于分裂期的细胞数目不同，因植物品种、室温等的差异而有所不同，故探究有丝分裂日周期性可为实验取材时机提供依据，D正确。2在“观察洋葱根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中：(1)解离的目的是_，解离适度的标志是_。(2)在低倍镜下观察到的洋葱根尖分生区细胞的特点是_；在高倍镜下看到的细胞大部分处于细胞分裂的间期，原因是_
19、。(3)有一位同学做根尖有丝分裂实验，在显微镜下观察到的图像如右图所示。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ABCD解析(3)由图观察，细胞多处于未分裂状态，故可能是因为取材时间不合适，细胞分裂不旺盛；视野中有一些细胞为长方形，可能取自伸长区细胞，为取材位置不合适；也有可能是因为视野选择不当，没有找到合适的观察视野；由图知细胞均分散开，故不可能为所述原因。答案(1)使组织细胞相互分散开来根尖酥软(2)细胞呈正方形，排列紧密间期在细胞周期中占的比例最大(在细胞周期中间期时间最长)(3)C课堂小结知 识 网 络 构 建核 心 语 句
20、 归 纳1.细胞表面积与体积比及核质比限制了细胞的长大。2.只有连续分裂的细胞才有细胞周期。3.有丝分裂各时期的主要特点：(1)间期：DNA复制和有关蛋白质的合成。(2)前期：核膜、核仁消失，染色体和纺锤体出现。(3)中期：染色体着丝粒排列在赤道板上。(4)后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体移向两极。(5)末期：染色体和纺锤体消失，核膜、核仁重现。4.动植物细胞有丝分裂的主要区别在于纺锤体的形成及细胞质的分裂方式不同。1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)数据如下图所示。相关叙述正确的是()Ade阶段
21、发生遗传物质的平均分配Bbc阶段结束时DNA含量增加一倍Ccd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 hB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分子加倍。一个细胞周期包括分裂期和分裂间期，为deef(或bccd)等于17.3 h。2与高等植物细胞有丝分裂相比，下列叙述中不是动物细胞有丝分裂显著特点的是()A染色体经过复制后精确均分到两个子细胞中B中心体周围发射出星射线C在细胞分裂末期，细胞缢裂成两部分D在细胞分裂前期，两组中心粒分别移向细胞两极
22、A高等植物细胞中没有中心体，动物细胞中有中心体，在动物细胞有丝分裂前期，两组中心粒分别移向细胞两极，并发射出星射线形成纺锤体；末期缢裂形成两个子细胞；不论是动物细胞的有丝分裂还是植物细胞的有丝分裂，都会将复制后的染色体精确均分到两个子细胞中。3无丝分裂与有丝分裂最主要的区别是()A无染色体的变化和纺锤体的出现B无染色体的复制C形成的子细胞染色体数目减少D形成的两个子细胞大小不同A无丝分裂过程中无染色体的变化和纺锤体的出现，但有染色体的复制；经无丝分裂产生的两个子细胞染色体数目与亲代细胞相同，子细胞大小基本相同。4如图是具有四条染色体的某细胞进行有丝分裂的简图，据图回答：(1)该图是_细胞有丝分裂简图，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_个DNA分子。(4)染色体数目加倍发生在图_所示时期，其原因是_。(5)图B所处时期的最明显变化是_。(6)DNA分子数与染色体数之比为11的图示是_。答案(1)植物BCAD(2)分裂间(3)4(4)A着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体(5)出现染色体和纺锤体(6)A、D