2018年秋高中生物 第六章 細(xì)胞的生命歷程第1節(jié) 細(xì)胞的增殖學(xué)案 新人教版必修1

第1節(jié)細(xì)胞的增殖學(xué)習(xí)目標(biāo)1說出細(xì)胞不能無限長大的原因。2闡述細(xì)胞周期的概念。(重點)3描述細(xì)胞有絲分裂的過程。(重點、難點)核心概念細(xì)胞增殖細(xì)胞周期有絲分裂一、細(xì)胞不能無限長大的原因1細(xì)胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P(guān)系(模擬實驗)2細(xì)胞不能無限長大二、細(xì)胞增殖三、有絲分裂1細(xì)胞周期2高等植物細(xì)胞有絲分裂各時期分裂圖像和變化特征時期圖像變化特征3動、植物細(xì)胞有絲分裂的不同點(1)間期：動物細(xì)胞有中心體的復(fù)制，植物細(xì)胞沒有。(2)前期：紡錘體的形成方式不同，植物細(xì)胞由兩極發(fā)出紡錘絲形成紡錘體；動物細(xì)胞由兩組中心粒之間發(fā)出星射線形成紡錘體。(3)末期：細(xì)胞質(zhì)的分裂方式不同：植物細(xì)胞中央赤道板位置出現(xiàn)細(xì)胞板，擴(kuò)展為細(xì)胞壁，分割細(xì)胞；動物細(xì)胞細(xì)胞膜由中部向內(nèi)凹陷，縊裂細(xì)胞。4有絲分裂的特征和意義(1)特征：將經(jīng)過復(fù)制的親代細(xì)胞的 染色體 ，精確地平均分配到 兩個子細(xì)胞 中。(2)意義：在細(xì)胞的親代和子代間保持了 遺傳性狀 的穩(wěn)定性。四、無絲分裂？思考1在有絲分裂過程中，細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)是否也能均等分配？提示：不是均等分配，而是隨機地、不均等地分配到兩個子細(xì)胞。2菠菜根尖分生區(qū)細(xì)胞有絲分裂過程中能進(jìn)行復(fù)制的成分或結(jié)構(gòu)有哪些？動物細(xì)胞呢？提示：DNA分子和線粒體；動物細(xì)胞中除上述兩者外還有中心體在間期復(fù)制。3無絲分裂過程中，會發(fā)生DNA復(fù)制嗎？提示：發(fā)生DNA復(fù)制。H判斷題1在細(xì)胞周期中，分裂間期的持續(xù)時間通常比分裂期的短。(×)2.在“觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂”實驗中，統(tǒng)計每一時期細(xì)胞數(shù)占計數(shù)細(xì)胞總數(shù)的比例，能比較細(xì)胞周期各時期的時間長短。()3.人體所有細(xì)胞的細(xì)胞周期持續(xù)時間相同。(×)4.在植物細(xì)胞有絲分裂末期，高爾基體參與細(xì)胞壁的形成。()5分裂期的細(xì)胞不進(jìn)行DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成。(×)6無絲分裂過程中核膜不消失。()7鹽酸解離根尖的同時也為龍膽紫溶液染色創(chuàng)造酸性環(huán)境。(×)8解離和壓片都有利于根尖分生區(qū)細(xì)胞分散。()9剪取5 cm根尖，用酒精和吡羅紅混合液解離染色。(×)10在“觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂”實驗中，持續(xù)觀察，視野中處于中期的細(xì)胞將分裂成兩個子細(xì)胞。 (×)知識點1細(xì)胞周期Z1細(xì)胞周期的三個特點(1)周期性：只有連續(xù)分裂的細(xì)胞才具有細(xì)胞周期，如根尖分生區(qū)細(xì)胞、皮膚生發(fā)層細(xì)胞等。(2)次序性：完整的細(xì)胞周期必須由分裂間期進(jìn)入分裂期。(3)不均衡性：分裂間期時間遠(yuǎn)大于分裂期時間。2細(xì)胞周期的表示方法(1)扇型圖圖中AB為分裂間期，BA為分裂期，故AA(或ABA)為一個細(xì)胞周期。(2)線段圖BC或DE是一個完整的細(xì)胞周期，AB不是一個細(xì)胞周期，因為細(xì)胞周期的起點是上次分裂完成時，也就是細(xì)胞分裂的間期。(3)曲線圖(4)柱形圖B組細(xì)胞DNA含量在變化，說明細(xì)胞處于分裂間期；C組細(xì)胞DNA含量已經(jīng)加倍，說明細(xì)胞處于分裂期；分裂間期時間長，A組細(xì)胞數(shù)目最多，處于分裂間期。Y對細(xì)胞周期理解的四點提醒(1)細(xì)胞周期不是固定值：不同種類細(xì)胞或者同種細(xì)胞的不同生理時期，細(xì)胞周期的時間不同。(2)分裂間期和分裂期不能間斷：分裂間期和分裂期是為了方便研究而人為劃分的，事實上它們是一個連續(xù)的過程。(3)根尖分生區(qū)細(xì)胞并不都處于分裂期。大部分細(xì)胞處于分裂間期。因為細(xì)胞周期中，分裂間期所占的時間長，分裂期所占的時間短。 (4)子細(xì)胞并不都會繼續(xù)分裂，分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞有三種去向：繼續(xù)分裂、暫不分裂、不再分裂(細(xì)胞分化)。D典例1下表所列為不同細(xì)胞的細(xì)胞周期持續(xù)時間(h)。據(jù)表分析可以得出的結(jié)論是(C)細(xì)胞分裂間期分裂期細(xì)胞周期十二指腸細(xì)胞13.51.815.3腫瘤細(xì)胞18.00.518.5成纖維細(xì)胞19.30.720.0A分裂期和細(xì)胞周期均最短的是腫瘤細(xì)胞B分裂期占細(xì)胞周期比例最小的是十二指腸細(xì)胞C不同種類細(xì)胞的細(xì)胞周期持續(xù)時間不同D不同種類細(xì)胞的分裂都是同步進(jìn)行的解析連續(xù)分裂的細(xì)胞，從一次分裂完成時開始到下一次分裂完成時為止是一個細(xì)胞周期，包括分裂間期和分裂期。從表中三種細(xì)胞各時期的時間數(shù)據(jù)可看出，不同細(xì)胞的細(xì)胞周期時間長短不一，分裂期和分裂間期的時間也不相同。分裂期最短的是腫瘤細(xì)胞，細(xì)胞周期最短的是十二指腸細(xì)胞，分裂期占細(xì)胞周期比例最小的是腫瘤細(xì)胞。變式訓(xùn)練1下列關(guān)于細(xì)胞周期的敘述，正確的是(C)A抑制DNA的合成，細(xì)胞將停留在分裂期B細(xì)胞周期包括前期、中期、后期、末期C細(xì)胞分裂間期為細(xì)胞分裂期提供物質(zhì)基礎(chǔ)D成熟的生殖細(xì)胞產(chǎn)生后立即進(jìn)入下一個細(xì)胞周期知識點2動、植物有絲分裂及無絲分裂Z1真核細(xì)胞的分裂方式2細(xì)胞增殖的意義細(xì)胞增殖是生物體生長、發(fā)育、繁殖、遺傳的基礎(chǔ)。(1)單細(xì)胞生物：細(xì)胞新個體。(2)多細(xì)胞生物：受精卵多細(xì)胞生物體新細(xì)胞(補充衰老和死亡的細(xì)胞)。3有絲分裂的過程及特點(1)分裂間期的特點G1期(DNA合成前期)：主要進(jìn)行RNA和有關(guān)蛋白質(zhì)的生物合成，并為S期的DNA合成做準(zhǔn)備。S期(DNA合成期)：主要進(jìn)行DNA的合成。G2期(DNA合成后期)：相關(guān)RNA和蛋白質(zhì)的合成。(2)有絲分裂過程中各時期特點細(xì)胞周期各時期的特點較多，容易混淆，利用下面的口訣輔助記憶可以事半功倍。主要變化特點分析記憶口訣間期DNA復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成完畢，每一條染色體包含兩條姐妹染色單體復(fù)制合成姐妹生前期兩消：核膜、核仁消失；兩現(xiàn)：染色質(zhì)變成染色體、紡錘體出現(xiàn)膜仁消失兩體現(xiàn)中期染色體的形態(tài)固定，數(shù)目清晰，著絲點排列在赤道板上形定數(shù)晰點道齊后期著絲點分裂，染色體數(shù)目加倍，并平均移向兩極點裂數(shù)加兩極移末期兩消：紡錘體消失，染色體變成染色質(zhì)；兩現(xiàn)：核膜、核仁重新出現(xiàn)，細(xì)胞板擴(kuò)展形成細(xì)胞壁兩消兩現(xiàn)新壁建(3)動、植物細(xì)胞細(xì)胞周期的不同時期高等植物細(xì)胞有絲分裂動物細(xì)胞有絲分裂間期完成中心粒的復(fù)制前期細(xì)胞兩極發(fā)出紡錘絲構(gòu)成紡錘體中心粒移到細(xì)胞兩極，并發(fā)出星射線，構(gòu)成紡錘體末期細(xì)胞板擴(kuò)展為細(xì)胞壁，分割細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞膜向中央凹陷，縊裂細(xì)胞質(zhì)4無絲分裂(1)概念無絲分裂是指在細(xì)胞分裂過程中沒有出現(xiàn)紡錘絲和染色體變化的細(xì)胞分裂方式。(2)過程細(xì)胞核延長細(xì)胞核縊裂整個細(xì)胞縊裂兩個子細(xì)胞。(3)特點不出現(xiàn)染色體和紡錘絲的變化，但有遺傳物質(zhì)的復(fù)制和平均分配。(4)實例蛙的紅細(xì)胞的無絲分裂。D典例2下列關(guān)于動物細(xì)胞有絲分裂的敘述正確的是(A)A分裂間期有DNA和中心體的復(fù)制B分裂間期DNA含量和染色體數(shù)都加倍C紡錘體形成于分裂前期，消失于分裂后期D染色單體形成于分裂前期，消失于分裂后期解析考查動物有絲分裂過程，要求熟練掌握有絲分裂各個時期的特點及變化。細(xì)胞分裂間期，完成DNA的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成，動物細(xì)胞還需完成中心體的復(fù)制，A正確；間期DNA復(fù)制，DNA數(shù)目加倍，但兩條DNA分子連在一個著絲點上，染色體數(shù)沒有發(fā)生改變，B錯誤；紡錘體形成于分裂前期，消失于分裂末期，C錯誤；染色單體形成于間期，出現(xiàn)在分裂前期，消失于分裂后期，D錯誤。變式訓(xùn)練2 右圖是細(xì)胞有絲分裂過程中每條染色體上的DNA含量變化圖解，下列敘述正確的是(C)A在AB段主要進(jìn)行蛋白質(zhì)的合成，細(xì)胞生長速度快B出現(xiàn)CD段變化的原因是細(xì)胞質(zhì)分裂C該細(xì)胞中，在BC段始終有染色單體存在D若該細(xì)胞是植物細(xì)胞，則CD段高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)活動非常活躍解析AB段主要進(jìn)行DNA的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成，A項錯誤；出現(xiàn)CD段的原因是著絲點分裂，姐妹染色單體成為子染色體，每條染色體上只含有1個DNA分子，B項錯誤；BC段每條染色體上始終有2個DNA分子，說明每條染色體始終有2條姐妹染色單體，C項正確；若該細(xì)胞是植物細(xì)胞，CD段為有絲分裂后期，而不是末期，末期時高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)活動才開始活躍，D項錯誤。知識點3觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂Z一、實驗原理項目原理選材高等植物的分生組織細(xì)胞有絲分裂較旺盛染色細(xì)胞核內(nèi)的染色體易被堿性染料(如龍膽紫溶液)染成深色觀察在同一分生組織中可以通過高倍顯微鏡觀察細(xì)胞內(nèi)染色體的存在狀態(tài)，從而判斷處于哪個分裂時期二、用品分析1實驗材料：(1)選擇生長旺盛，具有持續(xù)分裂能力的部位，如根尖、芽尖。(2)選擇染色體數(shù)目較少的生物，以便于染色體的計數(shù)。(3)選擇分裂期占細(xì)胞周期時間比例大的細(xì)胞，易觀察到分裂期細(xì)胞。2試劑及其成分、作用：試劑成分作用解離液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸與體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精以11的比例混合使組織中的細(xì)胞相互分離開來漂洗液清水洗去組織中的解離液，防止解離過度，影響染色染色液質(zhì)量濃度為0.01 g/mL或0.02 g/mL的龍膽紫溶液(或醋酸洋紅液)使染色體著色3顯微鏡的使用：(1)先用低倍顯微鏡找到分生區(qū)的細(xì)胞：分生區(qū)細(xì)胞呈正方形，排列緊密。(2)再用高倍顯微鏡找到分裂中期的細(xì)胞，因為中期細(xì)胞中染色體的形態(tài)更為清晰和固定，然后再找前期、后期、末期的細(xì)胞。三、方法步驟1洋蔥根尖的培養(yǎng)在上實驗課之前的34d內(nèi)，取洋蔥一個，放在廣口瓶上。瓶內(nèi)裝滿清水，讓洋蔥的底部接觸到瓶內(nèi)的水面。把這個裝置放在溫暖的地方培養(yǎng)。待根長約5cm時，取生長健壯的根尖制成臨時裝片觀察。2裝片的制作制作流程為：解離漂洗染色制片。(1)解離上午10時至下午2時(洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞處于分裂期的較多，這會因洋蔥品種、室溫等的差異而有所不同)，剪取洋蔥根尖23mm，立即放入盛有鹽酸和酒精混合液(1:1)的玻璃皿中，在室溫下解離35min，使組織中的細(xì)胞相互分離開來。(2)漂洗待根尖酥軟后，用鑷子取出，放入盛有清水的玻璃皿中漂洗10min。洗去藥液，防止解離過度。(3)染色把根尖放進(jìn)盛有質(zhì)量濃度為0.01g/mL或0.02g/mL的龍膽紫溶液(或醋酸洋紅液)的玻璃皿中染色35min。龍膽紫溶液或醋酸洋紅液能使染色體著色。(4)制片用鑷子將這段根尖取出來，放在載玻片上，加一滴清水，并用鑷子尖把根尖弄碎，蓋上蓋玻片，在蓋玻片上再加一片載玻片。然后，用拇指輕輕地按壓載玻片，以使細(xì)胞分散開來，有利于觀察。D典例3用高倍顯微鏡觀察洋蔥根尖細(xì)胞的有絲分裂，下列敘述正確的是(B)A同一視野中各個細(xì)胞的染色體數(shù)目相等B在一個視野中處于分裂前期和中期的細(xì)胞數(shù)目可能相等C觀察處于分裂中期的細(xì)胞，可清晰地看到赤道板和染色體D每個細(xì)胞是獨立分裂的，任選一個細(xì)胞可持續(xù)觀察它的整個分裂過程解析同一視野中各個細(xì)胞所處的時期可能不一樣，各個細(xì)胞的染色體數(shù)目不一定相等，在分裂后期染色體會加倍；在一個視野中處于分裂前期和中期的細(xì)胞數(shù)目可能相等；觀察處于分裂中期的細(xì)胞，可清晰地看到染色體，但看不到赤道板，赤道板是假想的一個結(jié)構(gòu)；每個細(xì)胞是獨立分裂的，但在解離的時候已經(jīng)殺死了細(xì)胞，所以我們看到的是細(xì)胞分裂某個階段的靜態(tài)圖。知識貼士：(1)實驗過程應(yīng)注意的問題解離充分是實驗成功的必備條件；解離的目的是用藥液溶解細(xì)胞間質(zhì)，使組織細(xì)胞相互分離開。漂洗的目的是洗去根中多余的解離液。如果不把多余的解離液洗去，一方面會影響染色效果，另一方面還會腐蝕顯微鏡的鏡頭。本實驗觀察的重點是染色質(zhì)、染色體，而染色質(zhì)和染色體都容易被堿性染料染色。通過染色，染色質(zhì)和染色體與細(xì)胞的其他部分區(qū)別明顯，便于觀察。(2)實驗觀察應(yīng)注意的問題低倍鏡觀察時要慢慢移動裝片，以便找到分生區(qū)細(xì)胞。高倍鏡觀察時要先找到分生區(qū)細(xì)胞后，把低倍鏡移走，換上高倍鏡，用細(xì)準(zhǔn)焦螺旋和反光鏡把視野調(diào)整清晰，直到看清細(xì)胞物像為止。變式訓(xùn)練3觀察洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂并制作裝片。請分析下列操作中可能導(dǎo)致染色不深的步驟是(B)A剪取洋蔥根尖23 mm，放入解離液中35 minB待根尖酥軟后，將其放在龍膽紫溶液中染色C35 min后，取出根尖，放在載玻片上，加一滴清水，蓋上蓋玻片D在蓋玻片上再加一片載玻片，用拇指按壓解析解離后應(yīng)漂洗，以洗去解離液，然后再染色。各種有絲分裂的圖像分析1有絲分裂過程的圖像識別方法確定細(xì)胞種類及分裂方式的基本思路：首先判斷細(xì)胞類別，是動物細(xì)胞、高等植物細(xì)胞還是低等植物細(xì)胞；其次確定分裂方式，是有絲分裂還是無絲分裂，如果是有絲分裂，可再根據(jù)染色體的形態(tài)確定細(xì)胞所屬的分裂時期。(1)不同細(xì)胞的標(biāo)志植物細(xì)胞的標(biāo)志：有細(xì)胞壁，一般呈方形，分裂后期出現(xiàn)細(xì)胞板，一般無中心體；既有中心體又有細(xì)胞板的細(xì)胞為低等植物細(xì)胞。動物細(xì)胞的標(biāo)志：沒有細(xì)胞壁，最外層是細(xì)胞膜，一般呈圓形，有中心粒，無細(xì)胞板，分裂末期通過縊裂方式分裂為兩個細(xì)胞。原核細(xì)胞的標(biāo)志：無細(xì)胞核，沒有染色體，只能進(jìn)行二分裂，不能進(jìn)行有絲分裂。(2)二分裂方式和無絲分裂的區(qū)別：二分裂時核物質(zhì)大致均分，沒有核膜包被，而無絲分裂時細(xì)胞核是從中間凹陷縊裂。(3)根據(jù)下表所示特點判斷有絲分裂各時期項目間期前期中期后期末期識圖特征有核膜，染色體呈染色質(zhì)狀態(tài)染色體散亂地分布在紡錘體的中央染色體的著絲點排列在赤道板上著絲點分裂，姐妹染色單體分開核膜、核仁出現(xiàn)，染色體變成細(xì)長而盤曲的染色質(zhì)2坐標(biāo)圖(如圖)(1)間期完成復(fù)制，1個DNA分子變成2個DNA分子，而染色體數(shù)目未加倍(形成姐妹染色單體)。(2)染色體在分裂后期暫時加倍(著絲點分裂，姐妹染色單體分開，成為2條子染色體)。(3)染色體與DNA的數(shù)量關(guān)系在復(fù)制前及后期、末期為11，而在前期、中期為12。(4)ab、lm的變化原因都是DNA分子的復(fù)制。(5)gh、no的變化原因都是著絲點分裂，姐妹染色單體分開，形成子染色體。3柱狀圖(如圖)(1)有絲分裂前期和中期染色體已完成復(fù)制，每條染色體上有兩條染色單體(DNA分子)，染色體、染色單體、DNA分子三者數(shù)目之比為122，如圖甲所示。(2)有絲分裂后期，著絲點分裂，姐妹染色單體分開成為兩條子染色體，染色體暫時加倍，染色單體數(shù)目為0，DNA、染色體數(shù)目之比為11，如圖乙所示。(3)有絲分裂末期結(jié)束，一個細(xì)胞分成兩個子細(xì)胞，DNA、染色體數(shù)目恢復(fù)到復(fù)制前的數(shù)目，DNA、染色體數(shù)目之比為11，如圖丙所示。綜上所述，前期和中期有染色單體時，染色單體與DNA分子數(shù)目之比為11，染色體與染色單體數(shù)目之比為12；DNA未復(fù)制之前、后期和末期無染色單體時，染色體與DNA分子數(shù)目之比為11。典例4(2018·重慶高三模擬)下圖為某生物細(xì)胞有絲分裂模式圖和細(xì)胞有絲分裂過程中相關(guān)物質(zhì)的數(shù)量變化曲線，請據(jù)圖回答問題：(1)圖乙所示細(xì)胞是植物細(xì)胞還是動物細(xì)胞？ 動物細(xì)胞 。判斷理由是 細(xì)胞有中心體，無細(xì)胞壁；細(xì)胞質(zhì)分裂是由細(xì)胞膜內(nèi)陷引起的 。圖乙為細(xì)胞有絲分裂 后 期圖像，該時期的主要特征是 著絲點分裂，姐妹染色單體分開成為兩條染色體，并在紡錘絲的牽引下分別向細(xì)胞兩極移動 。(2)圖乙所示細(xì)胞有 8 條染色體、 0 條染色單體、 8 個DNA分子；其剛形成的子細(xì)胞中有 4 個DNA分子。(3)圖乙中，與的大小、形態(tài)完全相同的染色體為 (填序號)，原因是 它們是由同一條染色體復(fù)制后分離形成的 。(4)圖乙所示的細(xì)胞分裂時期對應(yīng)圖甲中的 ef 段，圖丙對應(yīng)圖甲中的 ce 段。(5)請畫出細(xì)胞中染色體數(shù)目的變化曲線。解析圖乙中，著絲點分裂，染色單體分開成為兩條染色體，并分別移向細(xì)胞兩極，因此應(yīng)是有絲分裂后期。和是一條染色體復(fù)制后分離形成的，所以和完全一樣。圖甲中ac為有絲分裂間期，cd為前期，de為中期，ef為后期，fg(h)為末期，所以圖乙對應(yīng)圖甲中的ef段。圖丙中染色體數(shù)染色單體數(shù)DNA分子數(shù)122，可表示有絲分裂的前期和中期，對應(yīng)圖甲中的ce段。1限制細(xì)胞長大的原因：(1)細(xì)胞表面積與體積之比。(2)細(xì)胞的核質(zhì)比。2有絲分裂的細(xì)胞周期(1)分裂間期：細(xì)胞在一次分裂結(jié)束之后到下一次分裂之前。完成DNA的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成。每條染色體都形成兩條姐妹染色單體，呈染色質(zhì)形態(tài)。分裂間期所占時間最長。(2)分裂期：前期：出現(xiàn)染色體和紡錘體，核膜、核仁消失。中期：所有染色體的著絲點都排列在赤道板上，染色體的形態(tài)和數(shù)目最清晰。后期：著絲點一分為二，姐妹染色單體分開，成為兩條子染色體，并分別向兩極移動，染色體數(shù)目加倍。末期：染色體變成染色質(zhì)，紡錘體消失，核膜、核仁重現(xiàn)。植物細(xì)胞在赤道板位置出現(xiàn)細(xì)胞板，進(jìn)一步形成細(xì)胞壁，形成兩個子細(xì)胞，動物細(xì)胞的細(xì)胞膜向內(nèi)凹陷，縊裂成兩個子細(xì)胞。3有絲分裂的意義：將親代細(xì)胞的染色體經(jīng)過復(fù)制以后，精確地平均分配到兩個子細(xì)胞中去。從而保持生物的親代和子代之間遺傳性狀的穩(wěn)定性。4觀察植物根尖組織的有絲分裂：(1)細(xì)胞核內(nèi)的染色體(質(zhì))易被堿性染料(如龍膽紫溶液)染成深色。(2)由于各個細(xì)胞的分裂是獨立進(jìn)行的，在同一分生組織中可以通過高倍顯微鏡觀察細(xì)胞內(nèi)染色體的存在狀態(tài)，判斷其處于哪個分裂時期。5無絲分裂：在分裂過程中沒有出現(xiàn)紡錘絲和染色體的變化。2細(xì)胞增殖15