人教版高中生物必修一 細胞的增殖 細胞的生命歷程

第6章細胞的生命歷程第1節(jié)細胞的增殖第1課時細胞增殖和有絲分裂

一、生物的生長和細胞增殖1.生物的生長:(1)主要原因:通過細胞分裂增加細胞的_____。(2)次要原因:通過_________增大細胞的體積。數(shù)量細胞生長2.細胞不能無限長大的原因:(1)細胞的體積越大,表面積與體積的比值越_____。(2)細胞的體積越大,相同時間內(nèi)物質(zhì)擴散的體積與整個細胞體積的比值越___,即物質(zhì)運輸?shù)男试絖__。小小低3.細胞增殖:(1)概念:通過_________增加細胞數(shù)量的過程。(2)意義:生物體_____、_____、_____、_____的基礎(chǔ)。細胞分裂生長發(fā)育繁殖遺傳二、細胞分裂的過程1.細胞周期:(1)概念的理解。①條件:_________的細胞。②起點:一次分裂完成時。③終點:_______________時。連續(xù)分裂下一次分裂完成(2)組成及特點。①分裂間期:a.范圍:從細胞一次分裂結(jié)束到_______________。b.特點:持續(xù)時間長,占整個細胞周期的_________。c.主要變化:下一次分裂之前90%～95%②分裂期:a.范圍:細胞周期中分裂間期之后。b.特點:持續(xù)時間短;是一個連續(xù)的過程,根據(jù)_______的行為可分為前期、中期、后期、末期。染色體2.有絲分裂過程(以高等植物細胞為例):【激疑】利用所學知識,分析細胞壁的形成可能與哪一細胞器有關(guān)?細胞壁中應含有哪些化學成分?提示:細胞壁的形成與高爾基體有關(guān);細胞壁中應含有纖維素和果膠。

知識點一細胞周期的劃分及表示方法1.細胞周期的兩種表示方法:直線圖扇形圖圖形直線圖扇形圖分裂間期a、ca分裂期b、db+c+d+e一個細胞周期a+b、c+da+b+c+d+e2.細胞分裂間期的劃分:G1期:又稱DNA合成前期,主要進行RNA和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成,為S期DNA的復制做準備。S期:又稱DNA合成期,主要進行DNA的復制。G2期:又稱DNA合成后期,主要進行RNA和蛋白質(zhì)的合成,特別是微管蛋白的合成,為分裂期做準備。【思考·討論】1.只要能進行細胞分裂的細胞均有細胞周期,這個說法對嗎?(生命觀念)提示:不對。只有連續(xù)分裂的細胞才具有細胞周期,若分裂后的細胞停止分裂,則不具有細胞周期。

2.用顯微鏡觀察某種植物的分生組織時,為什么視野中處于間期的細胞數(shù)目較多?(科學思維)提示:在一個細胞周期中,分裂間期所占的時間長,分裂期所占的時間短。【素養(yǎng)案例】如圖表示細胞分裂一個細胞周期所用的時間,下列說法正確的是 (

)①甲→乙的過程表示分裂間期②乙→甲的過程表示分裂期③一個細胞周期是指甲→甲的全過程④一個細胞周期是指乙→乙的全過程A.①②④

B.④

C.③

D.①②③【解題導引】

(1)判斷分裂間期和分裂期:根據(jù)一個細胞周期中分裂間期比分裂期經(jīng)歷的時間長,則圖中占面積較大的是分裂間期,較小的是分裂期。(2)判斷細胞周期的起止點:根據(jù)圖中箭頭的方向,判斷細胞周期從乙點開始,到乙點結(jié)束?！窘馕觥窟xB。甲→乙的過程表示分裂期,①錯誤;乙→甲的過程表示分裂間期,②錯誤;一個細胞周期是指乙→乙的全過程,分裂間期在前,分裂期在后,順序不能顛倒,④正確、③錯誤?！痉椒ㄒ?guī)律】判斷一個完整的細胞周期的方法(1)“先長后短”:一個細胞周期一定要先經(jīng)過一個長的間期,再經(jīng)過一個短的分裂期。(2)“終點到終點”:從完成時開始,到下一個完成時結(jié)束,為一個細胞周期。(3)“先復制后分裂”:一個細胞周期一定要先完成DNA的復制,才能完成細胞的分裂?！舅仞B(yǎng)·探究】——情境遷移近年來對細胞周期的研究取得了許多突破性進展,發(fā)現(xiàn)并確立了細胞周期素(Cyclin)、細胞周期蛋白依賴性激酶(CDK)、細胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子(CKI)在真核生物細胞周期調(diào)控中的重要作用。其中,Cyclin周期性積累與分解對細胞周期進程起著關(guān)鍵作用,而CKI通過在細胞周期適當時間點上抑制CDK的活性從而在細胞周期中起著重要作用。

思考問題:(1)閱讀上述材料,分析細胞周期的發(fā)生與哪些物質(zhì)有關(guān)?(科學思維)提示:細胞周期素(Cyclin)、細胞周期蛋白依賴性激酶(CDK)、細胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子(CKI)。(2)談談你對細胞周期發(fā)生和控制物質(zhì)之間關(guān)系的認識。(生命觀念)提示:細胞周期素激活細胞周期蛋白依賴性激酶,使細胞分裂發(fā)生,而細胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子則會停止細胞周期蛋白依賴性激酶的作用?！舅仞B(yǎng)·遷移】如表是幾種細胞的細胞周期持續(xù)時間/h,據(jù)表分析,下列分析正確的是 (

)細胞類型分裂間期分裂期細胞周期蠶豆根尖分生區(qū)細胞15.32.017.3小鼠十二指腸上皮細胞13.51.815.3人的肝細胞21122人的宮頸癌細胞20.51.522A.人所有細胞的細胞周期均為22個小時B.與蠶豆根尖分生區(qū)細胞分裂密切相關(guān)的細胞器包括核糖體、中心體C.小鼠十二指腸上皮細胞最適于觀察動物細胞有絲分裂D.不同溫度下蠶豆根尖分生區(qū)細胞的細胞周期相同【解析】選C。表中數(shù)據(jù)不能說明人所有細胞的細胞周期均為22個小時,A項錯誤;蠶豆屬于高等植物,沒有中心體,B項錯誤;三種動物細胞中,小鼠十二指腸上皮細胞的分裂期占細胞周期的比例最大,顯微鏡下分裂期細胞數(shù)目較多,適于觀察動物細胞有絲分裂,C項正確;不同溫度下酶的活性不同,蠶豆根尖分生區(qū)細胞的細胞周期不同,D項錯誤?！狙a償訓練】細胞周期中持續(xù)時間較長的是 (

)A.分裂間期B.分裂期C.兩個時期一樣長D.兩個時期時間長短不確定【解析】選A。細胞周期中分裂間期準備大量物質(zhì)以便分裂,其持續(xù)時間較長。知識點二細胞周期(以有絲分裂為例)過程中相關(guān)結(jié)構(gòu)或物質(zhì)的變化1.細胞結(jié)構(gòu)或物質(zhì)的周期性變化:染色體行為變化:2.核DNA、染色體、染色單體的數(shù)目變化:時期項目分裂間期分裂期前期中期后期末期核DNA2n→4n4n4n4n4n→2n染色體2n2n2n4n4n→2n染色單體0→4n4n4n00(1)當有染色單體時,染色體∶染色單體∶DNA=1∶2∶2。(2)當無染色單體(后期、末期)時,染色體∶DNA=1∶1。3.核DNA、染色體、染色單體數(shù)目變化曲線分析:(1)曲線模型:(2)曲線解讀:項目上升段的變化原因下降段的變化原因核DNA分裂間期(a段)DNA復制,DNA數(shù)目加倍末期(e段)細胞一分為二,DNA數(shù)目減半染色體后期(d段)著絲粒分裂,染色體數(shù)目加倍末期(e段)細胞一分為二,染色體數(shù)目減半染色單體分裂間期(a段)DNA復制,染色單體形成后期(d段)著絲粒分裂,姐妹染色單體分離,染色單體消失4.每條染色體上DNA含量及染色體數(shù)與核DNA數(shù)比值的變化曲線:(1)圖中ef(BC)段變化的原因是S期DNA的復制,染色單體形成。(2)fg(CD)段表示含有姐妹染色單體的時期;gh(DE)段變化的原因是有絲分裂后期著絲粒分裂。5.根據(jù)柱狀圖判斷細胞分裂時期的規(guī)律:(1)根據(jù)染色單體變化判斷各時期:(2)根據(jù)比例關(guān)系判斷各時期:DNA∶染色體∶染色單體=【思考·討論】1.染色單體分別在什么時期形成和消失?在細胞周期的什么時期存在染色單體?(生命觀念)提示:染色單體形成于間期(染色體復制),消失于后期(著絲粒分裂)。細胞分裂的前期和中期均存在染色單體。

2.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?(科學思維)提示:一般不能均等分配,而是隨機地分配到兩個子細胞中?！舅仞B(yǎng)案例】圖甲表示某高等植物細胞有絲分裂的相關(guān)圖像,圖乙表示細胞內(nèi)染色體與核DNA數(shù)目比的變化關(guān)系,下列相關(guān)敘述正確的是 (

)A.圖甲中①的中心體的活動很活躍,圖乙ab段核糖體的活動很活躍B.圖甲中的②處于圖乙中的ef段,屬于分裂后期C.圖甲中的①處于圖乙中的cd段,細胞中染色體數(shù)∶核DNA數(shù)∶染色單體數(shù)=1∶2∶2D.著絲粒分裂發(fā)生在de段,是圖甲中的②所示時期【解題導引】(1)題干關(guān)鍵詞:高等植物。(2)縱坐標含義:染色體與核DNA數(shù)目比。【解析】選C。圖甲中的①是前期,②是末期。高等植物細胞沒有中心體,ab段可表示分裂間期中蛋白質(zhì)的合成時期,該時期核糖體活動活躍,A項錯誤;ef段包含后期和末期,B項錯誤;cd段為DNA復制后,著絲粒未分開前,包含前期、中期,所以染色體數(shù)∶DNA數(shù)∶染色單體數(shù)=1∶2∶2,C項正確;de段染色體與核DNA數(shù)目比由0.5變?yōu)?,是因為發(fā)生了著絲粒分裂,是后期的開始,D項錯誤?！舅仞B(yǎng)·探究】——母題追問(1)生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀圖乙中ab段主要發(fā)生在分子水平和細胞水平的變化分別是什么?提示:分子水平上主要發(fā)生了DNA分子的復制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成,細胞水平上發(fā)生染色體的復制。

(2)科學思維——分析與綜合有絲分裂過程中染色體、核膜、核仁周期性變化有何意義?提示:有利于染色體的平均分配?！舅仞B(yǎng)·遷移】如圖是植物有絲分裂過程中染色體形態(tài)示意圖,下列敘述正確的是 (

)A.乙圖與丁圖細胞內(nèi)染色體數(shù)量相等B.甲圖細胞內(nèi)含有8個DNA分子、8條染色單體C.丙圖細胞內(nèi)有8條姐妹染色單體D.細胞分裂的順序為乙、丁、甲、丙【解析】選B。乙圖中有4條染色體,丁圖中有8條染色體,A錯誤。甲圖中每條染色體上都有姐妹染色單體,共有8個DNA分子、8條染色單體,B正確。丙圖處在末期,已經(jīng)沒有染色單體了,C錯誤。細胞分裂的正確順序是前期乙、中期甲、后期丁、末期丙,D錯誤?！狙a償訓練】細胞進行有絲分裂時,染色體發(fā)生有規(guī)律的變化,這些變化的正確順序是 (

)①染色質(zhì)絲縮短變粗成染色體②染色體變細伸長成染色質(zhì)絲③組成染色體的DNA復制④染色體排列在赤道板上⑤著絲粒分裂,染色體移向兩極A.③①④⑤②

B.③④①⑤②C.①③④⑤② D.①④③⑤②【解析】選A。染色體在分裂間期主要進行染色體復制,包括DNA的復制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成;前期是染色質(zhì)絲縮短變粗成染色體;中期是染色體的著絲粒排列在赤道板上;后期是染色體的著絲粒分開,染色體數(shù)目加倍;末期是染色體解螺旋成為染色質(zhì)絲。綜上所述:細胞進行有絲分裂時,染色體發(fā)生有規(guī)律的變化順序是③①④⑤②。【課堂回眸】第2課時動植物細胞有絲分裂的區(qū)別和觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂第1節(jié)細胞的增殖

一、動植物細胞有絲分裂的區(qū)別項目紡錘體的形成方式不同(前期)細胞分裂方式不同(末期)植物細胞________________________________由細胞板形成細胞壁,將細胞分隔成兩部分動物細胞由中心體發(fā)出星射線形成紡錘體_____________________________________從細胞兩極發(fā)出紡錘絲形成紡錘體由細胞膜向內(nèi)凹陷,將細胞縊裂成兩部分【激疑】若觀察到某細胞有絲分裂前期由中心體發(fā)出星射線,能否確定該細胞一定是動物細胞?為什么?提示:不一定,也可能是低等植物細胞。

二、有絲分裂的特征、意義及無絲分裂1.特征:親代細胞的_______經(jīng)過復制之后,精確地__________到兩個子細胞中。2.意義:由于染色體上有遺傳物質(zhì)____,因而在細胞的親代和子代之間保持了_____的穩(wěn)定性。染色體平均分配DNA遺傳3.三、觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂1.實驗原理:(1)植物的分生組織細胞有絲分裂較為旺盛。(2)有絲分裂各個時期細胞內(nèi)_______行為變化不同,據(jù)此可判斷細胞所處的有絲分裂時期。(3)細胞核內(nèi)的染色體易被_____染料著色。染色體堿性2.實驗步驟:(1)洋蔥根尖的培養(yǎng):實驗前3～4d,將洋蔥放在裝滿清水的廣口瓶上,底部接觸清水,置于溫暖處培養(yǎng),待根長至約5cm。(2)裝片的制作:(3)觀察：(4)繪圖:繪制植物細胞有絲分裂中期簡圖。【激疑】顯微鏡下的分生區(qū)細胞中,大多數(shù)細胞處于哪一時期?為什么?提示:分裂間期,原因是分裂間期持續(xù)時間較長。

知識點一動植物細胞有絲分裂的區(qū)別1.“三看法”界定動植物細胞有絲分裂圖像:2.與細胞分裂有關(guān)的細胞器及其生理作用:細胞器細胞類型生理作用核糖體動物、植物各種蛋白質(zhì)的合成場所中心體動物、低等植物前期參與紡錘體的形成高爾基體植物末期參與細胞壁的形成線粒體動物、植物提供能量【思考·討論】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?(生命觀念)提示:DNA分子;動物細胞中有DNA分子和中心體。

【素養(yǎng)案例】甲、乙圖都是某種動物細胞分裂過程中部分染色體行為示意圖,兩個細胞均來自同一個體;丙圖是該動物某種細胞分裂過程中染色體數(shù)目變化(部分時期)。下列敘述正確的是 (

)A.甲、乙圖中染色體和DNA數(shù)分別是4、8和4、8B.甲、乙圖細胞中都含有姐妹染色單體C.丙圖中bc段形成的原因是DNA復制使染色體數(shù)目加倍D.丙圖處于de段的細胞會出現(xiàn)細胞膜向內(nèi)凹陷的現(xiàn)象【解題導引】(1)題干信息:兩個細胞均來自同一個體。(2)解題關(guān)鍵:甲、乙圖根據(jù)染色體的行為判斷細胞分裂時期;丙圖中后期(cd段)染色體數(shù)目加倍?！窘馕觥窟xD。甲圖細胞處于有絲分裂中期,有4條染色體,8個DNA分子;乙圖細胞處于有絲分裂后期,有8條染色體,8個DNA分子,A項錯誤;甲圖細胞有姐妹染色單體,乙圖細胞沒有姐妹染色單體,B項錯誤;丙圖中bc段染色體含量加倍,是因為著絲粒的分裂,C項錯誤;丙圖中de段應是有絲分裂的末期,即會出現(xiàn)細胞膜向內(nèi)凹陷的現(xiàn)象,D項正確?！舅仞B(yǎng)·探究】——母題追問(1)科學思維——比較與分析如果甲圖表示高等植物細胞,則怎樣改進此圖?提示:高等植物細胞沒有中心體,應將甲圖的中心體去掉;高等植物細胞具有細胞壁,圖中沒有畫出,應該補充。

(2)科學思維——模型與建模據(jù)丙圖所示,若將縱坐標的含義換為染色體數(shù)目/DNA數(shù)目,請畫出相應的曲線變化。提示:【素養(yǎng)·遷移】如圖是某生物體細胞有絲分裂的不同分裂時期的圖像,對圖像的描述正確的是 (

)

A.該生物可能是低等植物B.甲、乙、丙三細胞內(nèi)染色體、染色單體與DNA分子數(shù)比例都為1∶2∶2C.甲細胞進行中心體復制,發(fā)出星射線,形成了紡錘體D.甲、乙、丙三細胞分別處于有絲分裂的前期、后期和中期【解析】選D。圖中細胞沒有細胞壁、含有中心體,應是動物細胞,A項錯誤;圖乙中沒有染色單體,B項錯誤;甲細胞中中心體已經(jīng)完成了復制,C項錯誤;圖甲中染色體散亂排布,是有絲分裂前期,圖乙中著絲粒分裂,染色體數(shù)目加倍,是有絲分裂后期,圖丙中染色體的著絲粒排列在一個平面上,是有絲分裂中期,D項正確。【補償訓練】如圖為植物細胞有絲分裂各時期圖像,下列敘述錯誤的是 (

)A.有絲分裂的分裂期,細胞出現(xiàn)的先后順序是①⑤②③B.圖中M為赤道板、N為核仁、P為星射線C.有絲分裂過程中,核DNA的復制與染色體復制是同步進行的D.細胞④內(nèi)有蛋白質(zhì)的合成,且合成場所為一種無膜結(jié)構(gòu)的細胞器【解析】選B。圖中①～⑤分別指前期、后期、末期、間期、中期,其中分裂期細胞出現(xiàn)的先后順序是:①前期、⑤中期、②后期、③末期,A項正確;因圖中沒有中心體,所以紡錘體是由細胞兩極發(fā)出的紡錘絲形成的,圖中M為細胞板、N為核仁,P為紡錘絲,B項錯誤;染色體主要由DNA和蛋白質(zhì)組成,所以核DNA的復制與染色體復制同步進行,C項正確;細胞④對應的時期為有絲分裂間期,該時期的最大特點是進行DNA分子的復制以及相關(guān)蛋白質(zhì)的合成,蛋白質(zhì)的合成場所是核糖體,核糖體沒有膜結(jié)構(gòu),D項正確。知識點二觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂1.實驗材料的選擇:(1)類型:選取分裂期占細胞周期比例相對較大的材料。(2)部位:選取分裂旺盛的部位(如根尖、芽尖的分生區(qū))。(3)時間:必須在分裂旺盛的時間。2.操作注意事項:實驗操作注意問題解離時間太短果膠未被完全溶解,壓片時細胞不易分散過長導致細胞解離過度、根尖過于軟化,影響染色漂洗時間適宜洗去多余的藥液,防止解離過度而影響染色實驗操作注意問題染色時間太短染色體或染色質(zhì)不能完全著色過長使其他部分也被染成深色,無法分辨染色體壓片力度過輕細胞未分散開過重將組織壓爛3.顯微鏡觀察:細胞狀態(tài)顯微鏡觀察的都是死細胞,不能看到動態(tài)變化細胞數(shù)目分裂間期的細胞數(shù)目最多,原因是分裂間期歷時最長【思考·討論】1.取材時為什么只能剪取根尖2～3mm,而不能過長?(科學探究)提示:若剪得過長會包括伸長區(qū),伸長區(qū)無細胞分裂,增加了尋找分裂細胞的難度。

2.為什么不能對一個細胞的有絲分裂過程進行連續(xù)觀察?如何才能找到細胞分裂各個時期的細胞?(生命觀念、科學思維)提示:解離結(jié)束后細胞已經(jīng)死亡,觀察到的是處于固定狀態(tài)的各時期的細胞;如果要找到各個分裂時期的細胞,要不斷地移動裝片,在不同的視野中尋找?！舅仞B(yǎng)案例】如圖是關(guān)于觀察洋蔥根尖細胞有絲分裂實驗的部分操作,下列敘述合理的是 (

)A.剪取洋蔥根尖2～3mm,因為該區(qū)域?qū)儆诟珔^(qū),細胞有絲分裂旺盛B.該實驗步驟中唯一錯誤的是在②和③之間缺少用清水漂洗這一環(huán)節(jié)C.在觀察的圖像中,b屬于分生區(qū)的細胞,細胞已死亡D.若用圖中b區(qū)域的細胞觀察質(zhì)壁分離和復原,實驗現(xiàn)象明顯【解題導引】(1)明確觀察根尖細胞有絲分裂的實驗步驟及其操作目的。(2)根據(jù)細胞形態(tài)判斷⑧中各細胞在根尖中的位置?！窘馕觥窟xC。根尖2～3mm的區(qū)域?qū)儆诜稚鷧^(qū),A項錯誤;在②和③之間應增加清水漂洗這一環(huán)節(jié),而在③和⑤之間的清水漂洗環(huán)節(jié)應刪除,B項錯誤;分生區(qū)的細胞呈正方形,細胞經(jīng)解離已死亡,C項正確;b區(qū)域的細胞屬于分生區(qū)細胞,其液泡較小,滲透作用不明顯,用于觀察質(zhì)壁分離與復原時,現(xiàn)象不明顯,D項錯誤?！舅仞B(yǎng)·探究】——母題追問(1)科學探究——觀察能力若將上題圖中b區(qū)域的細胞移到視野中央,應如何移動裝片?提示:向右上方移動裝片。

(2)生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀上題圖中c區(qū)域和d區(qū)域的細胞是否會被染色?是否能清楚地觀察到染色體?