1、第6章 细胞的生命历程 第1节 细胞的增殖 第1课时 细胞增殖和有丝分裂 一、生物的生长和细胞增殖 1.生物的生长:(1)主要原因:通过细胞分裂增加细胞的_。(2)次要原因:通过_增大细胞的体积。数量 细胞生长 2.细胞不能无限长大的原因:(1)细胞的体积越大,表面积与体积的比值越_。(2)细胞的体积越大,相同时间内物质扩散的体积与整 个细胞体积的比值越_,即物质运输的效率越_。小 小 低 3.细胞增殖:(1)概念:通过_增加细胞数量的过程。(2)意义:生物体_、_、_、_的基础。细胞分裂 生长 发育 繁殖 遗传 二、细胞分裂的过程 1.细胞周期:(1)概念的理解。条件:_的细胞。起点:一次分
2、裂完成时。终点:_时。连续分裂 下一次分裂完成(2)组成及特点。分裂间期:a.范围:从细胞一次分裂结束到_。b.特点:持续时间长,占整个细胞周期的_。c.主要变化:下一次分裂之前 90%95%分裂期:a.范围:细胞周期中分裂间期之后。b.特点:持续时间短;是一个连续的过程,根据_ 的行为可分为前期、中期、后期、末期。染色体 2.有丝分裂过程(以高等植物细胞为例):【激疑】利用所学知识,分析细胞壁的形成可能与哪一细胞器有关?细胞壁中应含有哪些化学成分?提示:细胞壁的形成与高尔基体有关;细胞壁中应含有纤维素和果胶。知识点一 细胞周期的划分及表示方法 1.细胞周期的两种表示方法:直线图 扇形图 图形
3、 直线图 扇形图 分裂间期 a、c a 分裂期 b、d b+c+d+e 一个细 胞周期 a+b、c+d a+b+c+d+e 2.细胞分裂间期的划分:G1期:又称DNA合成前期,主要进行RNA和有关蛋白质的合成,为S期DNA的复制做准备。S期:又称DNA合成期,主要进行DNA的复制。G2期:又称DNA合成后期,主要进行RNA和蛋白质的合成,特别是微管蛋白的合成,为分裂期做准备。【思考讨论】1.只要能进行细胞分裂的细胞均有细胞周期,这个说法对吗?(生命观念)提示:不对。只有连续分裂的细胞才具有细胞周期,若分裂后的细胞停止分裂,则不具有细胞周期。2.用显微镜观察某种植物的分生组织时,为什么视野中处于
4、间期的细胞数目较多?(科学思维)提示:在一个细胞周期中,分裂间期所占的时间长,分裂期所占的时间短。【素养案例】如图表示细胞分裂一个细胞周期所用的时间,下列说法正确的是()甲乙的过程表示分裂间期 乙甲的过程表示分裂期 一个细胞周期是指甲甲的全过程 一个细胞周期是指乙乙的全过程 A.B.C.D.【解题导引】(1)判断分裂间期和分裂期:根据一个细胞周期中分裂间期比分裂期经历的时间长,则图中占面积较大的是分裂间期,较小的是分裂期。(2)判断细胞周期的起止点:根据图中箭头的方向,判断细胞周期从乙点开始,到乙点结束。【解析】选B。甲乙的过程表示分裂期,错误;乙甲的过程表示分裂间期,错误;一个细胞周期是指乙
5、乙的全过程,分裂间期在前,分裂期在后,顺序不能颠倒,正确、错误。【方法规律】判断一个完整的细胞周期的方法(1)“先长后短”:一个细胞周期一定要先经过一个长的间期,再经过一个短的分裂期。(2)“终点到终点”:从完成时开始,到下一个完成时结束,为一个细胞周期。(3)“先复制后分裂”:一个细胞周期一定要先完成DNA的复制,才能完成细胞的分裂。【素养探究】情境迁移 近年来对细胞周期的研究取得了许多突破性进展,发 现并确立了细胞周期素(Cyclin)、细胞周期蛋白依赖 性激酶(CDK)、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子(CKI)在真核生物细胞周期调控中的重要作用。其中,Cyclin 周期性积累与分解对细胞
6、周期进程起着关键作用,而 CKI通过在细胞周期适当时间点上抑制CDK的活性从而在细胞周期中起着重要作用。思考问题:(1)阅读上述材料,分析细胞周期的发生与哪些物质有关?(科学思维)提示:细胞周期素(Cyclin)、细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子(CKI)。(2)谈谈你对细胞周期发生和控制物质之间关系的认识。(生命观念)提示:细胞周期素激活细胞周期蛋白依赖性激酶,使细胞分裂发生,而细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子则会停止细胞周期蛋白依赖性激酶的作用。【素养迁移】如表是几种细胞的细胞周期持续时间/h,据表分析,下列分析正确的是()细胞类型 分裂间期 分裂期 细胞周期
7、 蚕豆根尖分生区细胞 15.3 2.0 17.3 小鼠十二指肠上皮细胞 13.5 1.8 15.3 人的肝细胞 21 1 22 人的宫颈癌细胞 20.5 1.5 22 A.人所有细胞的细胞周期均为22个小时 B.与蚕豆根尖分生区细胞分裂密切相关的细胞器包括核糖体、中心体 C.小鼠十二指肠上皮细胞最适于观察动物细胞有丝分裂 D.不同温度下蚕豆根尖分生区细胞的细胞周期相同【解析】选C。表中数据不能说明人所有细胞的细胞周期均为22个小时,A项错误;蚕豆属于高等植物,没有中心体,B项错误;三种动物细胞中,小鼠十二指肠上皮细胞的分裂期占细胞周期的比例最大,显微镜下分裂期细胞数目较多,适于观察动物细胞有丝
8、分裂,C项正确;不同温度下酶的活性不同,蚕豆根尖分生区细胞的细胞周期不同,D项错误。【补偿训练】细胞周期中持续时间较长的是()A.分裂间期 B.分裂期 C.两个时期一样长 D.两个时期时间长短不确定 【解析】选A。细胞周期中分裂间期准备大量物质以便分裂,其持续时间较长。知识点二 细胞周期(以有丝分裂为例)过程中相关结构或物质的变化 1.细胞结构或物质的周期性变化:染色体行为变化:2.核DNA、染色体、染色单体的数目变化:时期 项目 分裂 间期 分裂期 前期 中期 后期 末期 核DNA 2n4n 4n 4n 4n 4n2n 染色体 2n 2n 2n 4n 4n2n 染色单体 04n 4n 4n
9、0 0(1)当有染色单体时,染色体染色单体DNA=122。(2)当无染色单体(后期、末期)时,染色体DNA=11。3.核DNA、染色体、染色单体数目变化曲线分析:(1)曲线模型:(2)曲线解读:项目 上升段的变化原因 下降段的变化原因 核DNA 分裂间期(a段)DNA复制,DNA数目加倍 末期(e段)细胞一分为二,DNA数目减半 染色体 后期(d段)着丝粒分裂,染色体数目加倍 末期(e段)细胞一分为二,染色体数目减半 染色 单体 分裂间期(a段)DNA复制,染色单体形成 后期(d段)着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,染色单体消失 4.每条染色体上DNA含量及染色体数与核DNA数比值的变化曲线:(1
10、)图中ef(BC)段变化的原因是S期DNA的复制,染色单体形成。(2)fg(CD)段表示含有姐妹染色单体的时期;gh(DE)段变化的原因是有丝分裂后期着丝粒分裂。5.根据柱状图判断细胞分裂时期的规律:(1)根据染色单体变化判断各时期:(2)根据比例关系判断各时期:DNA染色体染色单体=【思考讨论】1.染色单体分别在什么时期形成和消失?在细胞周期的什么时期存在染色单体?(生命观念)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)。细胞分裂的前期和中期均存在染色单体。2.在有丝分裂过程中,细胞质中的遗传物质是否也能均等分配?(科学思维)提示:一般不能均等分配,而是随机地分配到两个子
11、细胞中。【素养案例】图甲表示某高等植物细胞有丝分裂的相关图像,图乙表示细胞内染色体与核DNA数目比的变化关系,下列相关叙述正确的是()A.图甲中的中心体的活动很活跃,图乙ab段核糖体的活动很活跃 B.图甲中的处于图乙中的ef段,属于分裂后期 C.图甲中的处于图乙中的cd段,细胞中染色体数核DNA数染色单体数=122 D.着丝粒分裂发生在de段,是图甲中的所示时期【解题导引】(1)题干关键词:高等植物。(2)纵坐标含义:染色体与核DNA数目比。【解析】选C。图甲中的是前期,是末期。高等植 物细胞没有中心体,ab段可表示分裂间期中蛋白质的合 成时期,该时期核糖体活动活跃,A项错误;ef段包含后 期
12、和末期,B项错误;cd段为DNA复制后,着丝粒未分开前,包含前期、中期,所以染色体数DNA数染色单体数=122,C项正确;de段染色体与核DNA数目比由0.5变 为1,是因为发生了着丝粒分裂,是后期的开始,D项错误。【素养探究】母题追问(1)生命观念结构与功能观 图乙中ab段主要发生在分子水平和细胞水平的变化分别是什么?提示:分子水平上主要发生了DNA分子的复制和有关蛋白质的合成,细胞水平上发生染色体的复制。(2)科学思维分析与综合 有丝分裂过程中染色体、核膜、核仁周期性变化有何意义?提示:有利于染色体的平均分配。【素养迁移】如图是植物有丝分裂过程中染色体形态示意图,下列叙述正确的是()A.乙
13、图与丁图细胞内染色体数量相等 B.甲图细胞内含有8个DNA分子、8条染色单体 C.丙图细胞内有8条姐妹染色单体 D.细胞分裂的顺序为乙、丁、甲、丙【解析】选B。乙图中有4条染色体,丁图中有8条染色体,A错误。甲图中每条染色体上都有姐妹染色单体,共有8个DNA分子、8条染色单体,B正确。丙图处在末期,已经没有染色单体了,C错误。细胞分裂的正确顺序是前期乙、中期甲、后期丁、末期丙,D错误。【补偿训练】细胞进行有丝分裂时,染色体发生有规律的变化,这些变化的正确顺序是()染色质丝缩短变粗成染色体 染色体变细伸长成染色质丝 组成染色体的DNA复制 染色体排列在赤道板上 着丝粒分裂,染色体移向两极 A.B.C.D.【解析】选A。染色体在分裂间期主要进行染色体复制,包括DNA的复制和有关蛋白质的合成;前期是染色质丝缩短变粗成染色体;中期是染色体的着丝粒排列在赤道板上;后期是染色体的着丝粒分开,染色体数目加倍;末期是染色体解螺旋成为染色质丝。综上所述:细胞进行有丝分裂时,染色体发生有规律的变化顺序是。【课堂回眸】