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第四单元细胞的生命历程第11讲细胞的增殖,考纲要求(1)细胞的生长和增殖的周期性()(2)细胞的无丝分裂()(3)细胞的有丝分裂()(4)实验：细胞大小与物质运输关系(5)实验：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂,教材导学一、细胞不能无限长大的原因及“细胞大小与物质运输的关系”实验1.细胞不能无限长大的原因(1)细胞表面积与_的比限制了细胞不能无限长大。(2)_与它控制的细胞质的比也限制了细胞体积不能无限增大。,2.“细胞大小与物质运输的关系”实验(1)琼脂块的表面积与体积之比：随琼脂块的增大而_。(2)NaOH的扩散速率(深度)：随琼脂块的体积增大，_。(3)NaOH扩散的体积与整个琼脂块体积之比：随琼脂块体积的增大而_。,4.重要意义亲代细胞的_经过复制，平均分配到两个子细胞中，在亲代和子代之间保持了_的稳定性，对于生物的遗传具有重要意义。三、无丝分裂1.过程核先延长，接着整个细胞从中部缢裂为二，成为两个子细胞。,2.特点不出现_与_，核膜、核仁不消失。3.举例_的红细胞。,自我校对一、1.(1)体积(2)细胞核2.(1)减小(2)保持不变(3)减小二、1.(1)连续分裂(2)上一次分裂完成(3)下一次分裂完成(4)分裂间期分裂期2.DNA分子的复制蛋白质染色体核仁核膜着丝点赤道板数目着丝点姐妹染色单体染色质,基础自测1.判断下列关于“观察洋葱根尖分生组织细胞的有丝分裂”的叙述的正误。(1)盐酸和酒精混合液主要起固定作用。()(2)碱性染料吡罗红(派洛宁)可用于染色体染色。()(3)观察到分裂末期细胞内细胞板向四周扩展形成新的细胞壁。()(4)细胞内染色体的存在状态可作为判断有丝分裂各时期的依据。(),(5)制片之前要通过漂洗洗去碱性染料，便于在显微镜下观察。()(6)压片是为了将根尖细胞分散开来，使之不相互重叠影响观察。()(7)观察处于分裂中期的细胞，可清晰地看到赤道板和染色体。(),【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7),2.判断有关细胞分裂叙述的正误。(1)生物所有的细胞都有细胞周期。()(2)人体所有细胞的细胞周期持续时间相同。()(3)细胞周期中，间期时间较短，分裂期时间较长。()(4)在一个细胞周期中，DNA的复制和中心粒的倍增可能发生在同一时期。()(5)在动物细胞有丝分裂间期能观察到纺锤体和中心体。()(6)纺锤体形成于分裂前期，消失于分裂后期。(),(7)染色单体形成于分裂前期，消失于分裂后期。()(8)蛙受精卵发育过程中不能发生DNA的半保留复制。()(9)动物细胞有丝分裂过程中细胞板在末期形成。()(10)动物细胞有丝分裂末期，细胞膜内陷形成两个子细胞。()(11)无丝分裂过程中核膜不消失。(),(12)动物细胞仅以有丝分裂方式进行增殖。()(13)在有丝分裂过程中，DNA和染色体加倍都发生在同一时期。()(14)伴随着细胞的生长，与外界物质交换的效率逐渐提高。(),【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14),考点突破考点一细胞周期概念的理解1.细胞周期概念及时期划分(1)概念：连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。,【注意】细胞分裂产生的子细胞有三个去向：(1)继续分裂：始终处于细胞周期中，保持连续分裂状态，如动物红骨髓细胞、植物形成层细胞。(2)暂不分裂：仍具分裂能力，在一定条件下可回到细胞周期中继续分裂，如肝脏细胞、黄骨髓造血细胞。(3)高度分化：失去分裂能力，分化为其他组织器官细胞，如骨骼肌细胞、洋葱表皮细胞。,(2)细胞周期的时期划分：细胞周期分为分裂间期和分裂期。间期历时长，分裂期历时短。间期在前，分裂期在后。2.细胞周期的表示方法(1)常规表示法(扇形图、直线图、曲线图)：,(2)柱形图表示法：B组DNA含量在2n到4n之间，说明细胞正处于DNA复制时期；C组细胞中DNA已经加倍说明细胞处在分裂期。,3.影响细胞周期的因素(1)内部因素：不同种类的细胞，细胞周期持续的时间不同。间期与分裂期所占比例也不同。(2)外部因素：主要有温度、pH、射线、生理和病理状况等，这些因素通过影响酶的活性影响细胞周期。因为DNA复制、有关蛋白质合成、能量供给等生理过程都需要酶的参与。,【注意】(1)不是所有细胞都有细胞周期：只有连续分裂的细胞才有细胞周期，如植物形成层细胞、根尖分生区细胞、动物皮肤生发层细胞。高度分化的细胞，如神经细胞、表皮细胞等没有细胞周期。发生减数分裂的细胞无细胞周期。,(2)细胞周期与变异等知识的联系：联系基因突变：在细胞分裂间期，DNA复制时容易受到内外因素的干扰而发生差错，即发生基因突变。联系染色体变异：在细胞分裂前期，秋水仙素或低温都可抑制纺锤体的形成，出现多倍体细胞。联系细胞癌变：用药物作用于癌细胞，在分裂间期，DNA分子不能复制，可抑制癌细胞的无限增殖。,【例1】如图表示细胞周期，下列叙述不正确的是()A.按箭头所示方向由aa或由bb表示一个细胞周期B.染色体的平均分配发生于ab段C.细胞中核DNA含量的加倍发生在ba段D.将癌细胞的细胞周期阻断在ba段可以治疗癌症,【解析】ba、ab分别表示分裂间期和分裂期，细胞周期应表示为bb。【答案】A,【例2】科学家在研究蚕豆根尖分生区细胞的有丝分裂周期时，分别用放射性同位素15N标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸(15N-TdR)、32P标记尿嘧啶核糖核苷酸(32P-UdR)，把两种核苷酸被细胞利用的速率绘成如图一所示的曲线。已知蚕豆根尖细胞有丝分裂周期为20h。培养20h后，根据细胞中的DNA相对含量不同，将细胞分为三组，每组的细胞数如图二所示。下列对结果的分析，不正确的是(),A.图一中处于ac段的细胞属于图二中的甲组细胞，此时RNA聚合酶活性高B.图二中乙组细胞处于图一中ce段，此阶段细胞最容易发生基因突变C.图二丙组细胞中只有部分细胞的细胞膜从中部向内凹陷D.蚕豆根尖细胞有丝分裂周期中，分裂期时间不超过6h,【解析】图一中ac段细胞利用32P-UdR的速率较快，说明细胞在进行RNA的合成，细胞中RNA聚合酶活性高；此时细胞处于G1期，细胞中DNA含量为2C，属于图二中的甲组细胞。图一中ce段细胞利用15N-TdR的速率较快，说明细胞正在进行DNA复制，此阶段细胞最容易发生基因突变。此时细胞处于S期，细胞中DNA含量为2C-4C，属于图二中的乙组细胞。图二丙组细胞中DNA含量为4C，即DNA含量已加,倍，说明细胞可能处于G2期、前期、中期及后期；由于蚕豆根尖细胞是植物细胞，故不存在细胞膜从中部向内凹陷的现象。由图一可知分裂间期时间大于14h，而整个细胞周期为20h，所以分裂期时间不超过6h。【答案】C,(4)中心体变化规律(动物细胞、低等植物细胞)：复制分开移向两极平均进入两个子细胞(间期)(前期)(末期)1-2个2个1个(5)染色体行为变化规律：,3.DNA、染色体、染色单体、每条染色体上DNA含量变化曲线,(1)AB、LM、PQ的变化原因都是DNA分子复制。(2)GH、NO、RS变化的原因都是着丝点分裂，姐妹染色单体分开，形成子染色体。(3)CD，RS的变化很相似但时期不同。(4)染色单体在细胞周期中的起点为0，终点也为0。(5)表示细胞核中DNA含量，染色体变化；若要表示细胞中的变化，则CD和IJ发生在末期。,【注意】(1)观察染色体最好的时期是中期。(2)染色单体形成于间期，出现于前期，消失于后期。(3)有丝分裂全过程各个时期始终有同源染色体存在，但不配对也不分开。(4)赤道板与细胞板的区别：赤道板不是细胞结构，是一假想平面，在光学显微镜下看不到；细胞板是一真实结构，光学显微镜下能看到，出现在植物细胞有丝分裂的末期。,【例3】(2013江苏)下列关于动物细胞有丝分裂的叙述正确的是()A.分裂间期有DNA和中心体的复制B.分裂间期DNA含量和染色体组数都加倍C.纺锤体形成于分裂前期，消失于分裂后期D.染色单体形成于分裂前期，消失于分裂后期,【解析】解答本题时要抓住有丝分裂各个时期的变化特点进行分析。动物细胞中心体的倍增发生在分裂间期，同时分裂间期还进行DNA的复制和有关蛋白质的合成，A项正确；分裂间期DNA含量加倍，但染色体组数目不变，B项错误；纺锤体应是在分裂末期消失，C项错误；姐妹染色单体形成于分裂间期，D项错误。【答案】A,【例4】(2011天津)玉米花药培养的单倍体幼苗，经秋水仙素处理后形成二倍体植株。下图是该过程中某时段细胞核DNA含量变化示意图。下列叙述错误的是(),A.A-B过程中细胞不会发生基因重组B.C-D过程中细胞内发生了染色体数加倍C.E点后细胞内各染色体组的基因组成相同D.F-G过程中同源染色体分离，染色体数减半,【解析】由题图DNA的变化特征可推出A-B为有丝分裂过程，该过程中不会发生基因重组，基因重组发生在减数分裂过程中，A项正确。C-D为有丝分裂的分裂期，且之前已经用秋水仙素处理，在分裂的后期染色体数加倍，B项正确。玉米是二倍体，其单倍体中无等位基因和相同基因；复制形成的基因和原来基因完全一样，E点后的细胞为纯合体，各染色体组的基因组成完全相同，C项正确。F-G为有丝分裂末期，不存在同源染色体分离，D项错误。【答案】D,【例5】下图为某种植物根尖细胞分裂过程中染色质与染色体规律性变化的模式图。下列相关判断正确的是(),A.过程是有丝分裂间期，此时细胞内核膜解体、核仁消失B.低温处理导致过程中染色单体不分开使染色体数目加倍C.过程处于有丝分裂后期，细胞中的染色体组数增加一倍D.过程中DNA解旋酶可使染色体解旋变为细丝状的染色质,【解析】表示的是染色体的复制过程，属于有丝分裂间期，而不是核膜解体、核仁消失的前期；过程中染色体单体已分开成为染色体，低温抑制纺锤体形成，染色体可以复制，但着丝点分离后不能被拉向两极，全部保留在同一细胞内，导致染色体加倍；过程中染色体解旋变为细丝状的染色质，不是DNA解旋酶的作用，DNA解旋酶作用于DNA分子的双螺旋结构。【答案】C,【例6】下图1、图2分别表示某种生物细胞有丝分裂过程中某一时期的模式图，图3表示有丝分裂中不同时期核DNA分子数的变化，图4表示有丝分裂中不同时期染色体和核DNA的数量关系。有关叙述不正确的是(),A.图1所示细胞中共有4条染色体，8个DNA分子；图2所示细胞中共有0条姐妹染色单体B.处于图3中BC段的是图1所示细胞，完成图3中CD段变化的细胞分裂时期是后期C.有丝分裂过程中不会出现如图4中d所示的情况D.图4中a可表示有丝分裂后期，b可对应有丝分裂前期或中期,【解析】图3中的BC段表示有丝分裂前期、中期和后期，因此对应于图1和图2；完成图3中CD变化的细胞分裂时期是末期。【答案】B,(2)染色体、DNA有关曲线分析：关注曲线变化的原因和相应时期加倍的时期：DNA分子在间期因DNA复制加倍，染色体在后期因着丝点分裂而加倍。前、中期DNA分子数因DNA复制是染色体数目的两倍，后期和末期DNA与染色体数因着丝点分裂而相等。,(3)根据染色体变化识别细胞分裂时期：,染色质变为染色体，染色体散乱分布前期，如图1。着丝点排列在赤道板上中期，如图2。着丝点分裂，染色体数目增加一倍后期，如图3。染色体变成染色质末期，如图4。,(4)根据柱状图判断细胞分裂时期：,考点三实验观察根尖分生组织细胞的有丝分裂1.实验原理(1)植物的分生组织细胞有丝分裂较为旺盛。(2)有丝分裂各个时期细胞内染色体行为变化不同，根据各个时期内染色体的变化情况，识别该细胞处于有丝分裂的哪个时期。(3)细胞核内的染色体(质)易被碱性染料染色。,2.实验操作步骤(1)洋葱根尖的培养：实验前培养3d-4d，待根长到约5cm。(2)装片的制作：取材：取根尖2-3mm,制片：用镊子尖将根尖弄碎，盖上盖玻片，复加一块载玻片，用拇指轻压使其呈絮状,3.观察(1)先低倍镜观察：根据根尖特点找到分生区细胞。后高倍镜观察：先找中期，后找前、后、末期细胞。(2)分生区细胞特点：细胞呈正方形，排列紧密。【注意】(1)实验注意事项：选材时，需选分裂期在细胞周期中所占比例大的植物品种，剪取根尖时不宜过长，保证选取的是分生区细胞。,解离时间要严格控制，解离时间不能太短，否则细胞间果胶未溶解，压片时细胞不易分散，达不到效果；时间过长则细胞分离过度、过于酥软，无法取出根尖进行染色和制片。控制染色时间，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。,压片时用力必须恰当，过重时会将组织压烂，过轻则细胞未分散，二者都影响观察效果。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，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细胞，这样才能找到各个分裂时期的细胞。,(2)易错易混辨析：不清楚“解离”的作用原理，误认为可以观察细胞有丝分裂的动态变化过程。不清楚细胞具有的相应结构，误认为赤道板也能观察到。对取材原理不清楚，误认为根尖任何部位的细胞都可作为观察对象，实际只有分生区细胞才可以作为观察对象。,【例7】用显微镜观察洋葱根尖细胞的有丝分裂实验中，某同学观察到一个处于分裂中期的细胞，在该细胞中会观察到的结构包括()细胞壁染色体四分体中心体细胞核赤道板A.B.C.D.,【解析】处于有丝分裂中期的细胞的细胞核消失，能观察到细胞壁和染色体；高等植物细胞没有中心体；四分体是在进行减数分裂的细胞中出现的；细胞中的赤道板是一个假想的平面，不是一个真实的结构。【答案】B,注“+”表示已操作，“-”表示未进行该操作。1-3组同学观察到的实验结果分别是_。A.染色体未染上颜色，无法看清B.细胞重叠，看不到染色体C.染色体染上颜色，清晰可见D.染色体着色很浅，模糊不清,【解析】第1组同学制作装片时未解离，细胞重叠，影响观察。第2组同学未漂洗，解离过度，染色后细胞内着色范围广，染色体着色很浅，模糊不清。第3组同学未染色，观察不到染色体的存在。【答案】B、D、A,【例9】已知洋葱根尖细胞有丝分裂中一个细胞周期大约需要12h，某学生研究该细胞周期，获得以下4组数据：分裂期最多的一个视野中共有30个细胞，其中分裂前期细胞5个，中期2个，后期2个，末期1个，其余为间期。分裂期最少的一个视野中共有35个细胞，其中分裂中期细胞1个，其余为间期。共观察了10个视野，平均每个视野中有32个细胞。统计观察结果：分裂前期细胞15个，中期12个，后期10个，末期8个。对这4组数据进行分析，正确的是(),A.用第组数据直接计算分裂期各期持续的时间是最准确的B.用第组数据直接计算分裂间期持续的时间产生的误差最大C.、组数据没有意义，不能用于细胞周期各期所需时间的分析D.根据第、组数据分析可知，间期持续的时间大约是10.3h,【解析】根据第组数据分析可知：10个视野中的细胞数目总共320个，其中分裂期细胞有45个，间期细胞有275个，间期持续的时间=275/3201210.3(h)。和组由于统计样本太少，计算结果不准确，但是可以作为一个样本，并不是没有意义。直接利用第组数据计算分裂间期持续的时间为8h，直接利用第组数据计算分裂间期持续的时间约为11.7h，故用第组数据计算分裂间期产生的误差更大。【答案】D,课堂练习1.教材原话填空。(1)细胞体积越_，细胞的表面积与体积之比就越_，越有利于物质交换。(2)细胞增殖是重要的细胞生命活动，是生物体_的基础。(3)细胞分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备，完成_，同时细胞有适度的生长。,(4)动物细胞的一个细胞周期中，DNA复制和_的倍增均发生在分裂间期。(5)真核细胞的分裂方式有三种：_。(6)有丝分裂最重要的变化是：间期_，数目倍增；分裂期在_作用下将复制后的亲代细胞染色体_到两个子细胞中。在细胞的亲代和子代之间保持了_。,答案(1)小大(2)生长、发育、繁殖、遗传(3)DNA分子的复制和有关蛋白质的合成(4)中心粒(5)有丝分裂、无丝分裂和减数分裂(6)DNA复制纺锤体平均分配细胞遗传性状上的稳定性,2.关于豌豆细胞有丝分裂过程中相关细胞器作用的叙述，正确的是()A.在间期，核糖体上合成DNA聚合酶B.在前期，由中心粒发出星射线形成纺锤体C.在中期，线粒体为DNA的复制提供能量D.在末期，高尔基体与赤道板的形成有关,解析有丝分裂间期要进行DNA复制，复制过程需要DNA聚合酶，DNA聚合酶在核糖体上合成，A项正确；豌豆是植物，在细胞有丝分裂前期，由细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体，B项错；在间期，线粒体为DNA的复制提供能量，C项错；在末期，高尔基体与细胞板的形成有关，D项错。答案A,3.下图表示细胞分裂过程中染色体的形态变化，由图分析可知(),A.甲乙的过程中细胞内染色体数目加倍B.观察染色体形态和数目通常在丙时期C.丙戊的过程中可发生同源染色体的分离D.戊阶段细胞中染色体数是DNA分子数的两倍,解析甲乙过程为染色体复制过程，结果是每条染色体含两条姐妹染色单体，染色体数目不变；观察染色体形态和数目的最佳时期是丁时期；戊阶段，着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为染色体，染色体数目加倍，每条染色体上含有一个DNA分子。答案C,4.有丝分裂细胞周期的各阶段，一个细胞中的染色体和DNA分子数量之比不可能是下列中的(),解析在细胞分裂周期中，染色体数量和DNA分子数量比有两种情况。在无染色单体时，染色体数量和DNA分子数量比为11，在有染色单体时，因为每一条染色单体上都有一个DNA分子，染色体数量和DNA分子数量比为12。答案A,5.细胞增殖是生物体内一项重要的生命活动。如图是某高等植物细胞有丝分裂周期图，请据图分析，下列说法不正确的是(),A.一个完整的细胞周期应为321EFGHB.D过程叫做细胞分化，发生在整个生命进程中C.C过程中多倍体细胞的出现，必须要经过秋水仙素的处理，且处理时期应为E时期D.细胞周期中，一个细胞中具有形态和数目完全相同的两套染色体的是G时期,解析图中的EFGH表示分裂期。321表示分裂间期，完整的细胞周期是321EFGH，A项正确；D过程表示完成分裂后的细胞通过分化形成二倍体体细胞，细胞分化发生在整个生命进程中，B项正确；C过程中多倍体体细胞的出现，常用且有效的方法是用秋水仙素处理，但不是唯一的方法，C项错误；有丝分裂后期着丝点分裂，染色体数目加倍使一个细胞中具有形态和数目完全相同的两套染色体，D项正确。答案C,6.图甲为细胞周期中每条染色体DNA含量的变化图，图乙为某二倍体生物细胞分裂的模式图，下列选项不正确的是(),A.在de段细胞中染色体的数目减半B.图乙有8个DNA分子、8条染色体C.细胞周期cd段可包括前期和中期D.图乙细胞可能在图甲细胞的bc段发生了突变,解析坐标曲线图的纵坐标表示每条染色体中DNA的含量，曲线既可代表有丝分裂也可代表减数分裂。ac段代表有丝分裂间期或减数第一次分裂间期。cd段表示每条染色体含有2个DNA分子，可表示有丝分裂的前期、中期，减数第一次分裂各时期及减数第二次分裂的前期、中期。de段表示姐妹染色单体分离，为有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，染色体数目加倍。答案A,7.人体内绝大多数细胞通过相同的分裂方式进行增殖。该分裂方式中，始终处于染色体数染色单体数核DNA分子数=122的时期内的细胞会发生()A.细胞质进行不均等分裂B.着丝点分裂，姐妹染色单体分离C.染色质丝高度螺旋化D.DNA聚合酶较为活跃,解析人体内绝大多数细胞是通过有丝分裂方式进行增殖的，在有丝分裂过程中，染色体数染色单体数核DNA分子数=122的时期是前期、中期，即姐妹染色单体未分开之前。题干中的A项是减数分裂中卵细胞形成时的现象，B项是有丝分裂的后期或减数第二次分裂的后期发生的现象，C项是有丝分裂或减数第一次分裂的前期，染色质丝高度螺旋化，D项是细胞分裂间期遗传物质复制时的现象，故答案选C项。答案C,8.细胞增殖是生物遗传和变异的基础，下列有关细胞增殖的说法正确的是()A.生物体的遗传和变异是以其细胞内基因的传递和变化为基础的B.高等植物体细胞增殖过程中活动旺盛的细胞器有中心体、线粒体和高尔基体等C.自由组合定律的细胞学基础是减数第二次分裂后期非同源染色体的自由组合D.植物细胞的增殖过程不受其分泌的激素的调控,解析高等植物体细胞增殖过程中活动旺盛的细胞器有线粒体、高尔基体等，高等植物细胞中无中心体；自由组合定律的细胞学基础是减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合；植物细胞的增殖过程受其分泌的细胞分裂素、生长素等激素的调控。答案A,解析由无丝分裂产生的子细胞的遗传特性与亲代细胞一样，所以在分裂开始时也有DNA和染色质的复制，只是在分裂过程中没有染色体和纺锤体的出现。无丝分裂只发生在真核生物的细胞分裂中，如蛙的红细胞分裂。答案B,
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