1、第1节细胞的增殖第1课时细胞周期和高等植物细胞的有丝分裂学 习 目 标核 心 素 养1.简述细胞生长和细胞周期。(重难点)2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。3概述高等植物细胞有丝分裂的过程。(重点)1.通过学习细胞有丝分裂，形成结构与功能相适应的生命观念。2通过学习有丝分裂过程中染色体和DNA的变化，养成模型构建的科学思维方法。3通过模拟探究细胞大小与物质运输的关系的实验，提高实验实施及进行实验结果交流的能力。一、细胞不能无限长大1实验：细胞大小与物质运输的关系。(1)实验现象琼脂块的表面积和体积之比随着琼脂块的增大而减小。NaOH扩散的体积和整个琼脂块的体积之比
2、随着琼脂块的增大而减小。(2)实验结论：细胞体积越大，其相对表面积越小，物质运输的效率越低。2细胞不能无限长大的原因(1)细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。(2)细胞核的控制能力制约细胞的长大。二、细胞增殖1意义：生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。2增殖方式：以分裂的方式进行增殖。3过程：包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。4真核细胞的增殖方式：有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。三、有丝分裂1细胞周期(1)前提条件：连续分裂的细胞。(2)时间(3)图示含义(4)分裂间期与分裂期的联系：分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。2高等植物细胞的有丝分裂过程
3、及各时期特点时期图示主要变化特征间期主要变化：DNA分子的复制和有关蛋白质的合成前期染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体核仁逐渐解体，核膜逐渐消失染色体散乱分布于纺锤体中央中期纺锤丝牵引染色体运动，使其着丝点排列在赤道板上染色体，形态比较稳定，数目比较清晰，便于观察后期着丝点分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍子染色体在纺锤丝的牵引下移向细胞两极末期染色体变成染色质，纺锤丝消失核膜、核仁出现，形成两个新细胞核赤道板位置出现细胞板逐渐扩展为细胞壁1细胞越大，细胞的物质运输效率越高。()2只要能分裂的细胞就一定具有细胞周期。()3要观察细胞内染色体的形态和数目，最
4、好选择处于有丝分裂后期的细胞。()4有丝分裂间期的细胞内没有什么变化。()5使用高倍镜可观察到赤道板和细胞板的时期分别是中期和末期。()提示：1.细胞越大，相对表面积越小，物质运输的效率越低。2连续分裂的细胞才有细胞周期。3中期细胞染色体形态稳定，数目清晰。4间期细胞看不到变化，但正在进行紧张的物质准备。5赤道板不是一个真实的结构。细胞不能无限长大问题探究1探讨“细胞大小与物质运输的关系”的实验中(1)不同大小的琼脂块和NaOH分别模拟什么？提示：不同大小的琼脂块模拟不同体积的细胞。NaOH模拟细胞吸收的物质。 (2)确定“物质”扩散的深度依据什么原理？提示：酚酞遇NaOH呈紫红色。(3)用什
5、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。(4)下列测量琼脂块变色深度的方法正确的是哪一组？(虚线表示测量位置)提示：第组。2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。 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N
6、aOH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将一块3 cm3 cm6 cm的含酚酞的琼脂块切成三块边长分别为1 cm、2 cm、3 cm的正方体。将3块琼脂块放在装有NaOH的烧杯内，淹没浸泡10分钟。下列说法正确的是()A随琼脂块的增大，NaOH扩散速率增大
7、B随琼脂块的增大，琼脂块的表面积与体积之比增大C随琼脂块的增大，琼脂块中变红的体积增大D随琼脂块的增大，琼脂块中变红的体积所占的比例增大C在相同时间内，物质扩散进细胞的体积与细胞的总体积之比可以反映细胞的物质运输效率。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。随琼脂块的增大，NaOH扩散速率不变，A错误；随琼脂块的增大，琼脂块的表面积与体积之比变小，B错误；在一定时间内，随琼脂块的增大，琼脂块中变红的体积所占的比例变小，D错误；随琼脂块的增大，琼脂块中变红的体积增大，C正确。细胞周期问题探究1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
8、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。2.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。 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)生物体中细胞周期的细胞有：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)。2细胞周期的表示方法方法名称表示方法说明扇形图从A点B点A点(顺时针)，表示一
9、个细胞周期线段图BC是一个完整的细胞周期，虽然AB所持续时间长度和BC是一样的，但因为细胞周期的起点是分裂间期，所以AB不能表示一个完整的细胞周期坐标图abcde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下图中能够表示一个完整细胞周期的是()abbc甲乙乙乙ABC DB根据细胞周期中间期和分裂期持续的时间分析，a和c为间期，b和d为分裂期，故a+b(或c+d)为一个细胞周期。乙甲为间期，甲乙为分裂期，而一个细
10、胞周期是从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止的一段时间，即乙乙。高等植物细胞的有丝分裂问题探究1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点排列在赤道板上着丝点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)。2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？哪些时期存在染色单体？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
11、(染色体复制)，消失于后期(着丝点分裂)。前、中期存在染色单体。3细胞板与赤道板的区别是什么？提示：赤道板不同于细胞板，赤道板不是存在的具体结构，因此在显微镜下是无法观察到的，它指的是细胞中央假想的一个平面。 1染色体、染色单体、DNA的数量关系(1)染色体数着丝点数，即根据着丝点数计算染色体数。(2)当染色单体存在时，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2C4C4C4C4C
12、4C2C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点分裂，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时期不同，原因也不同。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。易错提醒：有丝分裂曲线分析的四点提醒(1)DNA、染色体同时减半，但不是同时加倍。(2)染色单体形成于间期，出现于前期，消失于后期。(3)每条染色体上DNA含量是1或2，而不是2N
13、或4N；减半时期是分裂后期开始时，而不是末期结束时。(4)细胞中染色体、DNA含量减半时期是末期结束时。1在一个细胞周期中，最可能发生在同一时期的是()A着丝点的分裂和细胞质的分裂B染色体复制和中心粒复制C细胞板的出现和纺锤体的出现D染色体数加倍和染色单体形成B着丝点的分裂发生在有丝分裂的后期，细胞质的分裂发生在有丝分裂的末期，A错误；染色体复制和中心粒复制均发生在间期，B正确；细胞板出现于有丝分裂的末期，纺锤体出现有丝分裂的前期，C错误；染色体数加倍发生在有丝分裂的后期，染色单体形成发生在间期，D错误。2如图是对植物细胞有丝分裂时染色体(a)数、染色单体(b)数和DNA分子(c)数的统计图。
14、下列解释肯定不正确的是()A可以用于表示细胞分裂的前期B染色体螺旋化程度最高可在时C间期用表示最恰当D可表示细胞分裂完成C的细胞中每条染色体含两个DNA，两个染色单体，可代表染色体复制后的间期，前期和中期。的细胞中无染色单体，染色体数和DNA分子数都为4n，可代表有丝分裂后期。的细胞中无染色单体，染色体数和DNA分子数都为2n，可代表细胞分裂完成。技法总结：有丝分裂过程中的“加倍”成分或结构时期原因DNA间期DNA复制染色体后期着丝点分裂中心体间期中心体复制细胞核末期新核膜已经形成，细胞质尚未分裂课堂小结知 识 网 络 构 建核 心 语 句 归 纳1.限制细胞不能无限长大的原因：(1)细胞表面
15、积与体积比；(2)细胞核与细胞质的相对比值。2细胞体积越大，相对表面积越小，物质运输效率就越低。3只有连续分裂的细胞才有细胞周期，如根尖分生区细胞和皮肤生发层细胞。4有丝分裂各时期主要特点记忆口诀：间期复制又合成，前期膜仁消失现两体，中期形定数清赤道齐，后期点裂数加均两极，末期两消两现重开始。5有丝分裂间期，DNA复制而加倍，后期着丝点分裂使染色体数目暂时加倍。6与高等植物细胞有丝分裂有关的细胞器有核糖体、高尔基体、线粒体等。1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与细胞表面积和体积的比例有关B细胞核的大小是有一定限度的C细胞的体积与细胞核无关D细胞体积过大不利于细胞内外物质
16、交换C细胞体积的大小受以下两个因素的影响：(1)细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞与外界物质的交换效率就越低，而且还会影响细胞内部的物质交换；(2)细胞核是细胞的控制中心，细胞核中的DNA一般不会随着细胞体积的增大而增加，即细胞核的控制范围是有限的。2连续分裂的细胞，计算细胞周期开始的时间应从什么时期开始()A子细胞形成时 B细胞核开始形成时C染色体出现时 D染色体消失时A计算细胞周期应从上一次细胞分裂完成时开始到下一次细胞分裂完成时为止。3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B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
17、制在间期，A错误；中期染色体数核DNA数=12，B错误；核膜、核仁末期重现，D错误；后期着丝点分裂、染色体数加倍，C正确。4下列物质或结构变化示意图中，哪个不可能发生在有丝分裂过程中()DA表示染色体数目的变化；B表示DNA分子数的变化；C表示前期和中期每条染色体含有两个DNA分子；D项染色单体数不可能是DNA分子数的一半。5下图为具有6条染色体的某生物细胞进行有丝分裂过程的几个阶段，据图分析回答下列问题：甲乙丙丁(1)根据丙图的特有变化特征，可以判断该图示表示动物细胞还是植物细胞的有丝分裂？_。判断的依据是_。(2)在细胞有丝分裂的过程中，有些结构会出现周期性的消失和重现，在乙图中消失的结构是_，出现的结构是_。(3)上图中，DNA分子数与染色体数相等的是_；染色单体数和DNA分子数相等的细胞是图中的_。(4)上述细胞有丝分裂的先后顺序是_(用标号表示)。(5)作为一个完整的细胞周期，该图中缺少了细胞周期的_期，该期细胞内的主要变化特点是_。(6)分裂产生的子细胞之所以与原来的母细胞具有相同的特征，是因为_。答案(1)植物细胞细胞中出现了细胞板，无中心体(2)核膜、核仁染色体和纺锤体(3)丙、丁甲、乙(4)乙甲丁丙(5)间进行DNA的复制和有关蛋白质的合成(6)间期染色体复制后平均分配到两个子细胞中