2018年秋高中生物 第六章 細胞的生命歷程 第1節(jié) 細胞的增殖學案 新人教版必修1.doc

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第1節(jié)　細胞的增殖 學習目標 1．說出細胞不能無限長大的原因。 2．闡述細胞周期的概念。(重點) 3．描述細胞有絲分裂的過程。(重點、難點) 核心概念 細胞增殖　細胞周期　有絲分裂 一、細胞不能無限長大的原因 1．細胞大小與物質(zhì)運輸?shù)年P系(模擬實驗) 2．細胞不能無限長大 → 二、細胞增殖 三、有絲分裂 1．細胞周期 2．高等植物細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、植物細胞有絲分裂的不同點 (1)間期：動物細胞有中心體的復制，植物細胞沒有。 (2)前期：紡錘體的形成方式不同，植物細胞由兩極發(fā)出紡錘絲形成紡錘體；動物細胞由兩組中心粒之間發(fā)出星射線形成紡錘體。 (3)末期：細胞質(zhì)的分裂方式不同：植物細胞中央赤道板位置出現(xiàn)細胞板，擴展為細胞壁，分割細胞；動物細胞細胞膜由中部向內(nèi)凹陷，縊裂細胞。 4．有絲分裂的特征和意義 (1)特征：將經(jīng)過復制的親代細胞的 染色體 ，精確地平均分配到 兩個子細胞 中。 (2)意義：在細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胞。 2．菠菜根尖分生區(qū)細胞有絲分裂過程中能進行復制的成分或結(jié)構(gòu)有哪些？動物細胞呢？ 提示：DNA分子和線粒體；動物細胞中除上述兩者外還有中心體在間期復制。 3．無絲分裂過程中，會發(fā)生DNA復制嗎？ 提示：發(fā)生DNA復制。 H　　判斷題 1．在細胞周期中，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胞的有絲分裂”實驗中，統(tǒng)計每一時期細胞數(shù)占計數(shù)細胞總數(shù)的比例，能比較細胞周期各時期的時間長短。(　√　) 3.人體所有細胞的細胞周期持續(xù)時間相同。(　　) 4.在植物細胞有絲分裂末期，高爾基體參與細胞壁的形成。(　√　) 5．分裂期的細胞不進行DNA復制和蛋白質(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胞的有絲分裂”實驗中，持續(xù)觀察，視野中處于中期的細胞將分裂成兩個子細胞。 (　　) 知識點1　細胞周期 Z　 1．細胞周期的三個特點 (1)周期性：只有連續(xù)分裂的細胞才具有細胞周期，如根尖分生區(qū)細胞、皮膚生發(fā)層細胞等。 (2)次序性：完整的細胞周期必須由分裂間期進入分裂期。 (3)不均衡性：分裂間期時間遠大于分裂期時間。 2．細胞周期的表示方法 (1)扇型圖 圖中A→B為分裂間期，B→A為分裂期，故A→A(或A→B→A)為一個細胞周期。 (2)線段圖 B＋C或D＋E是一個完整的細胞周期，A＋B不是一個細胞周期，因為細胞周期的起點是上次分裂完成時，也就是細胞分裂的間期。 (3)曲線圖 (4)柱形圖 B組細胞DNA含量在變化，說明細胞處于分裂間期；C組細胞DNA含量已經(jīng)加倍，說明細胞處于分裂期；分裂間期時間長，A組細胞數(shù)目最多，處于分裂間期。 Y　 對細胞周期理解的四點提醒 (1)細胞周期不是固定值：不同種類細胞或者同種細胞的不同生理時期，細胞周期的時間不同。 (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)細胞并不都處于分裂期。大部分細胞處于分裂間期。因為細胞周 期中，分裂間期所占的時間長，分裂期所占的時間短。 (4)子細胞并不都會繼續(xù)分裂，分裂產(chǎn)生的子細胞有三種去向：繼續(xù)分裂、暫不分裂、不再分裂(細胞分化)。 D　 典例1　下表所列為不同細胞的細胞周期持續(xù)時間(h)。據(jù)表分析可以得出的結(jié)論是(　C　) 細胞 分裂間期 分裂期 細胞周期 十二指腸細胞 13.5 1.8 15.3 腫瘤細胞 18.0 0.5 18.5 成纖維細胞 19.3 0.7 20.0 A．分裂期和細胞周期均最短的是腫瘤細胞 B．分裂期占細胞周期比例最小的是十二指腸細胞 C．不同種類細胞的細胞周期持續(xù)時間不同 D．不同種類細胞的分裂都是同步進行的 [解析]　連續(xù)分裂的細胞，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胞周期，包括分裂間期和分裂期。從表中三種細胞各時期的時間數(shù)據(jù)可看出，不同細胞的細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胞，細胞周期最短的是十二指腸細胞，分裂期占細胞周期比例最小的是腫瘤細胞。 〔變式訓練1〕　下列關于細胞周期的敘述，正確的是(　C　) A．抑制DNA的合成，細胞將停留在分裂期 B．細胞周期包括前期、中期、后期、末期 C．細胞分裂間期為細胞分裂期提供物質(zhì)基礎 D．成熟的生殖細胞產(chǎn)生后立即進入下一個細胞周期 知識點2　動、植物有絲分裂及無絲分裂 Z　 1．真核細胞的分裂方式 2．細胞增殖的意義 細胞增殖是生物體生長、發(fā)育、繁殖、遺傳的基礎。 (1)單細胞生物：細胞新個體。 (2)多細胞生物：受精卵多細胞生物體新細胞(補充衰老和死亡的細胞)。 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)：主要進行RNA和有關蛋白質(zhì)的生物合成，并為S期的DNA合成做準備。 S期(DNA合成期)：主要進行DNA的合成。 G2期(DNA合成后期)：相關RNA和蛋白質(zhì)的合成。 (2)有絲分裂過程中各時期特點 細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復制和有關蛋白質(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)，細胞板擴展形成細胞壁 兩消兩現(xiàn)新壁建 (3)動、植物細胞細胞周期的不同 時期 高等植物細胞有絲分裂 動物細胞有絲分裂 間期 完成中心粒的復制 前期 細胞兩極發(fā)出紡錘絲構(gòu)成紡錘體 中心粒移到細胞兩極，并發(fā)出星射線，構(gòu)成紡錘體 末期 細胞板擴展為細胞壁，分割細胞質(zhì) 細胞膜向中央凹陷，縊裂細胞質(zhì) 4．無絲分裂 (1)概念 無絲分裂是指在細胞分裂過程中沒有出現(xiàn)紡錘絲和染色體變化的細胞分裂方式。 (2)過程 細胞核延長→細胞核縊裂→整個細胞縊裂→兩個子細胞。 (3)特點 不出現(xiàn)染色體和紡錘絲的變化，但有遺傳物質(zhì)的復制和平均分配。 (4)實例 蛙的紅細胞的無絲分裂。 D　 典例2　下列關于動物細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。細胞分裂間期，完成DNA的復制和有關蛋白質(zhì)的合成，動物細胞還需完成中心體的復制，A正確；間期DNA復制，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。 〔變式訓練2〕 右圖是細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段主要進行蛋白質(zhì)的合成，細胞生長速度快 B．出現(xiàn)CD段變化的原因是細胞質(zhì)分裂 C．該細胞中，在BC段始終有染色單體存在 D．若該細胞是植物細胞，則CD段高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)活動非?；钴S [解析]　AB段主要進行DNA的復制和有關蛋白質(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；若該細胞是植物細胞，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胞有絲分裂較旺盛 染色 細胞核內(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)選擇分裂期占細胞周期時間比例大的細胞，易觀察到分裂期細胞。 2．試劑及其成分、作用： 試劑 成分 作用 解離液 質(zhì)量分數(shù)為15%的鹽酸與體積分數(shù)為95%的酒精以11的比例混合 使組織中的細胞相互分離開來 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)的細胞：分生區(qū)細胞呈正方形，排列緊密。 (2)再用高倍顯微鏡找到分裂中期的細胞，因為中期細胞中染色體的形態(tài)更為清晰和固定，然后再找前期、后期、末期的細胞。 三、方法步驟 1．洋蔥根尖的培養(yǎng) 在上實驗課之前的3～4d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2～3mm，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3～5min，使組織中的細胞相互分離開來。 (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3～5min。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胞的有絲分裂，下列敘述正確的是(　B　) A．同一視野中各個細胞的染色體數(shù)目相等 B．在一個視野中處于分裂前期和中期的細胞數(shù)目可能相等 C．觀察處于分裂中期的細胞，可清晰地看到赤道板和染色體 D．每個細胞是獨立分裂的，任選一個細胞可持續(xù)觀察它的整個分裂過程 [解析]　同一視野中各個細胞所處的時期可能不一樣，各個細胞的染色體數(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胞數(shù)目可能相等；觀察處于分裂中期的細胞，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)；每個細胞是獨立分裂的，但在解離的時候已經(jīng)殺死了細胞，所以我們看到的是細胞分裂某個階段的靜態(tài)圖。 知識貼士： (1)實驗過程應注意的問題 ①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胞間質(zhì)，使組織細胞相互分離開。 ②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。 ③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)和染色體與細胞的其他部分區(qū)別明顯，便于觀察。 (2)實驗觀察應注意的問題 ①低倍鏡觀察時要慢慢移動裝片，以便找到分生區(qū)細胞。 ②高倍鏡觀察時要先找到分生區(qū)細胞后，把低倍鏡移走，換上高倍鏡，用細準焦螺旋和反光鏡把視野調(diào)整清晰，直到看清細胞物像為止。 〔變式訓練3〕　觀察洋蔥根尖細胞有絲分裂并制作裝片。請分析下列操作中可能導致染色不深的步驟是(　B　) A．剪取洋蔥根尖2～3 mm，放入解離液中3～5 min B．待根尖酥軟后，將其放在龍膽紫溶液中染色 C．3～5 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 確定細胞種類及分裂方式的基本思路：首先判斷細胞類別，是動物細胞、高等植物細胞還是低等植物細胞；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)確定細胞所屬的分裂時期。 (1)不同細胞的標志 ①植物細胞的標志：有細胞壁，一般呈方形，分裂后期出現(xiàn)細胞板，一般無中心體；既有中心體又有細胞板的細胞為低等植物細胞。 ②動物細胞的標志：沒有細胞壁，最外層是細胞膜，一般呈圓形，有中心粒，無細胞板，分裂末期通過縊裂方式分裂為兩個細胞。 ③原核細胞的標志：無細胞核，沒有染色體，只能進行二分裂，不能進行有絲分裂。 (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)，染色體變成細長而盤曲的染色質(zhì) 2．坐標圖(如圖) (1)間期完成復制，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)量關系在復制前及后期、末期為11，而在前期、中期為12。 (4)a→b、l→m的變化原因都是DNA分子的復制。 (5)g→h、n→o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122，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11，如圖乙所示。 (3)有絲分裂末期結(jié)束，一個細胞分成兩個子細胞，DNA、染色體數(shù)目恢復到復制前的數(shù)目，DNA、染色體數(shù)目之比為11，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11，染色體與染色單體數(shù)目之比為12；DNA未復制之前、后期和末期無染色單體時，染色體與DNA分子數(shù)目之比為11。 典例4　(2018重慶高三模擬)下圖為某生物細胞有絲分裂模式圖和細胞有絲分裂過程中相關物質(zhì)的數(shù)量變化曲線，請據(jù)圖回答問題： (1)圖乙所示細胞是植物細胞還是動物細胞？ 動物細胞 。判斷理由是 細胞有中心體，無細胞壁；細胞質(zhì)分裂是由細胞膜內(nèi)陷引起的 。圖乙為細胞有絲分裂 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胞兩極移動 。 (2)圖乙所示細胞有 8 條染色體、 0 條染色單體、 8 個DNA分子；其剛形成的子細胞中有 4 個DNA分子。 (3)圖乙中，與①的大小、形態(tài)完全相同的染色體為 ⑤ (填序號)，原因是 它們是由同一條染色體復制后分離形成的 。 (4)圖乙所示的細胞分裂時期對應圖甲中的 e～f 段，圖丙對應圖甲中的 c～e 段。 (5)請畫出細胞中染色體數(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，并分別移向細胞兩極，因此應是有絲分裂后期。①和⑤是一條染色體復制后分離形成的，所以①和⑤完全一樣。圖甲中a～c為有絲分裂間期，c～d為前期，d～e為中期，e～f為后期，f～g(h)為末期，所以圖乙對應圖甲中的e～f段。圖丙中染色體數(shù)染色單體數(shù)DNA分子數(shù)＝122，可表示有絲分裂的前期和中期，對應圖甲中的c～e段。 1．限制細胞長大的原因：(1)細胞表面積與體積之比。(2)細胞的核質(zhì)比。 2．有絲分裂的細胞周期 (1)分裂間期：①細胞在一次分裂結(jié)束之后到下一次分裂之前。②完成DNA的復制和有關蛋白質(zhì)的合成。 ③每條染色體都形成兩條姐妹染色單體，呈染色質(zhì)形態(tài)。④分裂間期所占時間最長。 (2)分裂期：①前期：出現(xiàn)染色體和紡錘體，核膜、核仁消失。②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。③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。 ④末期：染色體變成染色質(zhì)，紡錘體消失，核膜、核仁重現(xiàn)。植物細胞在赤道板位置出現(xiàn)細胞板，進一步形成細胞壁，形成兩個子細胞，動物細胞的細胞膜向內(nèi)凹陷，縊裂成兩個子細胞。 3．有絲分裂的意義：將親代細胞的染色體經(jīng)過復制以后，精確地平均分配到兩個子細胞中去。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)由于各個細胞的分裂是獨立進行的，在同一分生組織中可以通過高倍顯微鏡觀察細胞內(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．細胞 增殖