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2020-2021学年第6章 细胞的生命历程综合与测试学案设计
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这是一份2020-2021学年第6章 细胞的生命历程综合与测试学案设计，文件包含第1节细胞的增殖docx、章末整合提升docx、第3节细胞的衰老和死亡docx、第2节细胞的分化docx等4份学案配套教学资源，其中学案共148页， 欢迎下载使用。
新课程标准内容
学科核心素养
1.描述细胞通过不同的方式进行分裂、其中有丝分裂保证了遗传信息在亲代和子代细胞中的一致性。
2.说明在个体发育过程中,细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化,形成了复杂的多细胞生物体。
3.描述在正常情况下,细胞衰老和死亡是一种自然的生理过程。
1.生命观念:本章主要形成生命的系统观和信息观。基于对细胞通过有丝分裂维持染色体数目稳定的理解,认同生命过程的精致和奇妙是通过信息进行调节和控制的,阐释生命过程,形成生命的信息观;细胞通过精确的细胞分裂,细胞数目增多进而构成组织、器官、系统、个体,构建生命的系统观。
2.科学思维:本章的思维方法主要有归纳与概括、模型与建模、批判性思维和创造性思维等。通过构建细胞分裂过程中染色体数量、核DNA含量变化等曲线模型,训练科学思维。
3.科学探究:本章科学探究的方法主要是观察法。通过使用显微镜观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂过程,并能运用其他适宜材料设计实验进行观察,提高科学探究能力。
4.社会责任:关注我国已经步入老龄化社会的现状,关爱老年人。关注细胞的增殖、分化、衰老和凋亡的研究,阐明这些研究成果对于增进人类健康的重要意义。基于对细胞分化形成的不同组织细胞之间的分工合作、细胞凋亡对于个体有积极意义的理解,类比阐释个人和集体、个人和社会的关系,认同人类的生存与延续,需要合作与奉献。
第1节 细胞的增殖
1.通过对细胞周期的学习,认识到细胞生命活动的周期性,培养学生的生命观念。
2.通过分析有丝分裂各时期的特点,掌握有丝分裂过程。构建染色体和核DNA数量变化模型,培养学生的科学思维。
3.通过比较动植物细胞的有丝分裂过程,阐明动植物有丝分裂的异同,培养学生的科学思维。
4.通过制作装片并观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂过程,培养学生的科学探究精神。
新知探究一 细胞增殖
资料1:新生儿体重一般只有3～4 kg,成人体重一般有50～70 kg。
问题(1):在人体生长发育过程中,身高体重增长的主要原因是什么?
提示:在人体生长发育过程中,身高体重的增长既靠细胞生长增大细胞的体积,也靠细胞分裂增加细胞的数量,但主要是通过分裂增加细胞数量实现的。
问题(2):生物体在发育过程中,不断有细胞衰老、死亡,需要通过细胞增殖进行补充,细胞增殖在生命活动中有何意义?
提示:细胞增殖是重要的细胞生命活动,是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
资料2:人体发育的起点是受精卵,成年人体细胞数量可达1014个,这些细胞都是受精卵分裂而来的。
问题(3):正常情况下,人体细胞中的遗传物质是否会减少?为什么?
提示:不会减少。因为细胞在分裂之前,遗传物质已经进行了复制。
问题(4):细胞增殖有何特点?
提示:细胞增殖包括物质准备和细胞分裂两个连续的过程,“物质准备—分裂—物质准备—再分裂……”可见细胞增殖具有周期性。
细胞的增殖
(1)不同生物细胞大小差异不大,细胞的大小和个体的大小不成正比。
(2)不同动植物同类器官或组织的细胞大小一般无明显差异,器官大小主要取决于细胞数量的多少。
(3)细胞在分裂之前要进行一定的物质准备,遗传物质要进行复制。
(4)细胞增殖包括物质准备和细胞分裂两个连续的过程,具有周期性。
1.下列与细胞分裂有关的叙述,错误的是( B )
A.细胞在分裂之前会进行遗传物质的复制
B.不同动物同类器官或组织的细胞大小一般有明显差异
C.细胞增殖是多细胞生物发育的基础
D.生物体内细胞不断衰老、死亡,需要通过细胞增殖加以补充
解析:不同动物同类器官或组织的细胞大小一般无明显差异。
新知探究二 细胞周期
活动1:分析表格,回答下列问题。
细胞类型
分裂间期
分裂期
细胞周期
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
问题(1):分析该表数据可以得出哪些结论?
提示:细胞种类不同,细胞周期的长短一般不同;细胞周期的大部分时间处于分裂间期。
问题(2):由表中数据可知,细胞分裂间期持续的时间远大于分裂期,请推测可能的原因是什么?
提示:分裂间期为分裂期进行充分的物质准备(或完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成)需要的时间较长。
问题(3):是不是所有的细胞都有细胞周期?举例说明。
提示:不是,如人体内的皮肤表皮细胞、神经细胞、红细胞等高度分化的细胞不进行细胞分裂,没有细胞周期。
活动2:下图表示具有连续分裂能力的细胞周期,完成下列填空。
问题(4):上一次细胞分裂的结束点是a点还是b点?下一次细胞分裂的开始点是a点还是b点?
提示:b点;b点。
问题(5):若“→”表示时间顺序,请用“→”将a和b连接成一个完整的细胞周期。
提示:b→a→b。
(1)细胞周期的两种常用表示方法
①扇形图
细胞周期:A→A(或A→B→A);分裂间期:A→B;分裂期:B→A。
②直线图
(a+b)或(c+d)各为一个完整的细胞周期。尽管(b+c)在时间上与(a+b)相同,但起、止点不符合要求,因此不能表示一个细胞周期。
(2)细胞周期的特点:
①细胞周期的大部分时间处于分裂间期,间期主要完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。
②细胞周期任何一个阶段受阻,都将导致整个细胞周期无法完成。
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。
(2)外部因素:主要有温度、pH、射线等,这些因素主要是通过影响酶的活性来影响细胞周期。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。
2.下列关于细胞周期的叙述,正确的是( C )
A.抑制DNA的合成,细胞将停留在分裂期
B.细胞周期包括前期、中期、后期、末期
C.细胞分裂间期为细胞分裂期进行物质准备
D.同一生物体的细胞,细胞周期的时间均相同
解析:抑制DNA的合成,细胞将停留在间期;细胞周期包括分裂间期和分裂期,分裂期又可分为前期、中期、后期、末期;细胞分裂间期为细胞分裂期进行物质准备;由于内外因素的影响,同一生物体的细胞,细胞周期的时间不一定相同。
3.
如图表示细胞有丝分裂的一个细胞周期,下列说法不正确的是( D )
A.乙→乙可表示一个细胞周期
B.甲→乙之间可分四个阶段
C.乙→甲之间完成能量与物质准备
D.甲→乙表示分裂期中的前期、中期、后期
解析:细胞周期是指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所经历的全过程,所以乙→乙可表示一个细胞周期;甲→乙表示分裂期,分裂期可分前期、中期、后期、末期四个阶段;乙→甲表示分裂间期,间期完成能量与物质准备。
新知探究三 有丝分裂
活动1:阅读教材P112～113,分析下列植物细胞的细胞分裂图,并回答问题。
(1)图①处于分裂间期,此时期为分裂期进行活跃的物质准备,完成DNA的复制和有关蛋白质的合成,同时细胞还有适度的生长。
(2)图②处于前期,判断的理由是染色体散乱排列。
(3)观察染色体最好的时期是⑤(填序号),该时期的染色体的形态和数目特点是形态比较稳定,数目比较清晰。
(4)图④中的染色体数目是其他细胞的两倍,染色体数目加倍的原因是着丝粒分裂。
(5)图中植物细胞分裂过程的正确顺序为①②⑤④③(填序号)。
问题(1):染色质和染色体是什么关系?姐妹染色单体是怎样形成的?
提示:染色体与染色质是同一物质在细胞不同时期的两种不同的存在状态。染色体复制后,一个着丝粒连接两个DNA分子,此时染色质丝螺旋缠绕,形成姐妹染色单体。
问题(2):间期染色体复制后,细胞中染色体数目是否加倍,判断的依据是什么?
提示:不加倍;着丝粒的数量不变,细胞中染色体计数依据着丝粒的数目。
问题(3):赤道板与细胞板的区别是什么?
提示:赤道板不是真实存在的结构,只是一个位置,而细胞板则是分裂末期在这个位置出现的细胞结构。
问题(4):每一个着丝粒上都会连接纺锤丝,意义是什么?
提示:为了保证中期着丝粒能够排列在赤道板上,并在后期着丝粒分裂后牵引着染色体向细胞两极移动。
问题(5):后期着丝粒的分裂是纺锤丝牵引引起的吗?
提示:不是。着丝粒是自动分裂的,与纺锤丝的牵引无关。
有丝分裂各时期的主要特点
(1) ①染色质丝螺旋缠绕,缩短变粗,成为 染色体②每条染色体包括两条并列的姐妹 染色单体,它们由一个共同的着丝粒 连接着③核仁解体、核膜消失,梭形的纺锤体形成④染色体散乱地分布在纺锤体的中央
(2) ①纺锤丝牵动着染色体运动,使每条染 色体的着丝粒排列在赤道板上②染色体的形态比较稳定,数目比较 清晰
(3) ①每个着丝粒分裂成两个,姐妹染色单 体分开,成为两条染色体,移向两极②细胞两极各有一套形态、数目完全 相同的染色体
(4) ①染色体变为染色质丝②纺锤丝消失③核仁、核膜再现④细胞板逐渐扩展,形成新的细胞壁
核DNA、染色体、染色单体三者之间的关系(如图)
①当有染色单体存在时,染色体∶染色单体∶核DNA=1∶2∶2。
②当无染色单体时,染色体∶核DNA=1∶1。
活动2:基于对细胞有丝分裂过程的学习,回答下列问题。
问题(6):以二倍体生物(染色体数为2n、核DNA含量为2c)为例,建立坐标系,以曲线的形式表示有丝分裂过程中染色体和核DNA的数量变化。
提示:
问题(7):根据问题(6)的坐标曲线,说明染色体、核DNA数量变化的原因是什么?
提示:DNA含量加倍的原因是DNA复制,染色体数目加倍的原因是着丝粒分裂;核DNA与染色体减半的原因都是细胞分裂为2个子细胞。
问题(8):根据问题(6)曲线中染色体、核DNA数量的前后变化,说明有丝分裂在生命活动中的重要意义。
提示:将亲代细胞的染色体经过复制(关键是DNA的复制)之后,精确地平均分配到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA,因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。
有丝分裂过程中的曲线模型及分析
①a→b,p→q的变化原因都是DNA分子复制。
②g→h,r→s的变化原因都是着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,形成子染色体。
③c→d,r→s的曲线变化很相似但时期不同。前者为细胞分裂为2个子细胞,后者为着丝粒分裂。
活动3:比较动植物细胞有丝分裂的区别。
动植物细胞有丝分裂的过程基本相同,如图是动物细胞有丝分裂过程图,结合图示,回答下列问题。
问题(9):与植物细胞有丝分裂相比,动物细胞有丝分裂的过程中,其染色体行为、染色体和核DNA数量的变化规律是否相同?
提示:相同。
问题(10):结合动植物细胞结构的不同点,思考动物细胞有丝分裂过程与植物细胞有什么不同?
提示:①纺锤体的形成:动物细胞有丝分裂的前期,在两组中心粒的周围,发出大量放射状的星射线形成纺锤体;植物细胞由两极发出纺锤丝形成纺锤体。
②子细胞形成方式:动物细胞有丝分裂末期细胞膜从细胞的中部向内凹陷,细胞缢裂成为两个子细胞;植物细胞有丝分裂末期在赤道板位置出现细胞板,向四周扩展形成新的细胞壁,最后形成两个子细胞。
问题(11):动物细胞有丝分裂过程中,中心粒的倍增发生在什么时期?
提示:间期。
问题(12):若观察到某细胞有丝分裂前期由中心体发出星射线,能否确定该细胞一定是动物细胞?为什么?
提示:不一定,也可能是低等植物细胞。
比较动植物细胞的细胞周期
项目
植物细胞有丝分裂
动物细胞有丝分裂
不
同
间期
无中心体的复制
发生中心体的复制
前期
细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体
由中心粒发出星射线,形成纺锤体
末期
细胞中部形成细胞板,扩展形成细胞壁,结果形成两个子细胞
细胞膜从中部向内凹陷,细胞质缢裂成两部分,一个细胞分裂成两个子细胞
相同点
(1)染色体变化规律相同
(2)分裂间期染色体(DNA)复制
(3)分裂期实现染色体精确地平均分配到两个细胞中
(1)“三看法”界定动植物细胞有丝分裂图像:
(2)细胞的无丝分裂
4.如图表示某人体细胞(部分染色体)及洋葱根尖细胞的有丝分裂模式图,据图分析下列叙述正确的是( B )
A.甲为人体细胞的分裂前期,此时染色体已缩小到最小程度
B.①在间期已经复制完成,前期时作用于②,从而影响染色体的移动
C.③④均为细胞膜,两种细胞的细胞质分裂方式不同
D.⑤由前期时核膜解体形成的小泡组成,最终聚集成细胞板
解析:细胞分裂中期时,染色体才缩短到最小程度;①中心体在间期已经复制完成,前期时作用于②染色体的着丝粒,从而影响染色体的移动;题图中③表示细胞膜,④表示细胞壁;⑤是由高尔基体形成的小泡组成,聚集成细胞板。
5.如图甲是某高等生物细胞进行有丝分裂的简图,据图回答下列问题。
(1)图甲是 (填“植物”或“动物”)细胞有丝分裂简图,其分裂顺序依次是 (用字母表示)。
(2)若图甲所示为一个细胞周期,还缺少处于 期的细胞简图。
(3)染色体数目加倍发生在图甲中[ ] 期。
(4)图甲A～D中,对应图乙中be段的是 。
(5)图甲A中染色体数为 条,染色单体数为 。
(6)观察染色体形态和数目的最佳时期是 。
解析:(1)图甲细胞不含中心体,出现了细胞板,属于高等植物细胞有丝分裂简图;由图甲可知,A处于后期,B处于前期,C处于中期,D处于末期,因此正常的分裂顺序为B、C、A、D。
(2)细胞周期包括分裂间期和分裂期,图甲所示细胞均处于分裂期,还缺少处于分裂间期的细胞简图。
(3)A有丝分裂后期,着丝粒分裂,染色体数目加倍。
(4)图乙中的be段表示有丝分裂前期、中期、后期和末期,对应图甲中的B、C、A、D。
(5)图甲A细胞中含有8条染色体,此时着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,因此不含染色单体。
(6)有丝分裂中期染色体形态和数目清晰,是观察染色体形态和数目的最佳时期。
答案:(1)植物 B、C、A、D (2)分裂间 (3)A 后 (4)B、C、A、D (5)8 0 (6)中期
新知探究四 细胞不能无限长大
活动:阅读教材P115“思维训练”,思考下列问题。
问题(1):通过计算,你发现细胞的表面积和体积的比值与细胞的大小有什么关系?
提示:细胞越大,表面积和体积的比值越小。
问题(2):“细胞”中物质扩散的体积与整个“细胞”体积的比值是否可以类比为物质运输的效率?
提示:可以。
问题(3):从物质运输的效率看,细胞为什么不能太大?
提示:细胞越大,需要与外界环境交流的物质越多;但是细胞体积越大,其相对表面积越小,细胞与周围环境之间物质交流的面积相对越小,所以物质运输的效率越低,无法满足细胞的物质需求,因此细胞不能太大。
细胞不能无限长大的两个主要原因
(1)物质运输效率的限制:细胞越大,相对表面积越小,物质运输效率越低。因此,当细胞达到一定的大小后就会分裂或停止生长。
(2)细胞核的控制范围有限:细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心,细胞核的控制范围是有限的,细胞核的控制范围是限制细胞不能无限长大的重要原因。
6.真核细胞的直径一般为10～100 μm,生物体细胞不能无限长大的原因是( B )
①受细胞所能容纳的物质制约
②相对表面积小,有利于物质的迅速转运和交换
③受细胞核所能控制的范围制约
④相对表面积大,有利于物质的迅速转运和交换
A.①② B.③④ C.①④ D.②③
解析:细胞体积越大,其相对表面积越小,细胞的物质运输效率就越低。另外,细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心,细胞核所能控制的范围是有限的,如果细胞太大,细胞核的“负担”就会过重。
新知探究五 观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
1.实验原理
(1)高等植物根尖、茎尖等分生区细胞能进行有丝分裂。
问题(1):分生区细胞有什么样的特点?
提示:分生区细胞呈正方形,排列整齐紧密,细胞较小,细胞核较大。
(2)各个细胞的分裂是独立进行的,在同一分生组织中可以看到处于不同分裂时期的细胞。
(3)在高倍显微镜下,可根据细胞内染色体的存在形态,判断该细胞处于有丝分裂的哪个时期。
(4)染色体容易被碱性染料(如甲紫溶液,旧称龙胆紫溶液)着色。
2.实验试剂
(1)解离液:由质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精按1∶1配制而成。
(2)甲紫溶液(或醋酸洋红液):使染色体着色。
(3)漂洗液:清水,洗去组织中的解离液。
3.实验步骤
(1)装片的制作:
(2)观察:先使用低倍镜找到根尖分生区的细胞,然后换上高倍镜,观察分生区的细胞,并找到有丝分裂各个时期的细胞。
问题(2):为什么要将解离过的洋葱根尖先漂洗后再染色?
提示:漂洗的目的是洗去根尖组织中的盐酸,有利于碱性染料着色,否则解离液中的盐酸会影响染色效果。
问题(3):能不能通过对一个细胞的有丝分裂持续观察,而观察到全部有丝分裂过程?为什么?如何才能找到细胞分裂各个时期的细胞?
提示:不能,解离结束后细胞已经死亡,观察到的是处于固定状态的死细胞。要移动装片,在不同的视野中寻找各个时期的细胞。
问题(4):在显微镜下观察到哪个时期的细胞数目最多?为什么?
提示:分裂间期的细胞数目最多,因为细胞周期中分裂间期历时最长。
实验操作的注意事项
解离
时间
太短
细胞间质未被完全溶解,压片时细胞不易分散
过长
导致细胞解离过度、根尖过于酥软,影响染色
漂洗
时间
适宜
洗去多余的盐酸,防止解离过度而影响染色
染色
时间
太短
染色体或染色质不能完全着色
过长
使其他部分也被染成深色,无法分辨染色体
压片
力度
过轻
细胞未分散开
过重
将组织压烂
关于实验的4点提醒
(1)根尖中只有分生区细胞才可以进行分裂,伸长区和成熟区细胞不能分裂。
(2)不能通过观察一个细胞而看到全部的有丝分裂过程,因为解离时细胞已死亡,可以寻找处于不同时期的细胞,连起来体现出细胞分裂的连续过程。
(3)细胞板是一个真实的结构,赤道板不是真实存在的结构,而是人为定义的位置。
(4)“解离→漂洗→染色→制片”的步骤顺序不能颠倒、不能缺失,否则不易观察到预期现象。
7.取生长健壮的小麦根尖,经过解离、漂洗、染色、制片过程,制成临时装片,放在显微镜下观察。欲观察到细胞有丝分裂的前、中、后、末几个时期,则( C )
A.应该选一个处于间期的细胞,持续观察它从间期到末期的全过程
B.如果在低倍镜下看不到细胞,可改用高倍物镜继续观察
C.如果在一个视野中不能看全各个时期,可移动装片从周围细胞中寻找
D.如果视野过暗,可以转动细准焦螺旋增加视野的亮度
解析:解离时细胞已被杀死,所以不能看到一个细胞的连续分裂过程;若要用高倍镜观察某一细胞,应先在低倍镜下找到并移至视野中央,再换高倍镜观察;由于处于分裂期的细胞数目少,在一个视野内有可能看不到各个时期的图像,所以需要移动装片从周围细胞中寻找其他时期的图像;视野的明暗需要调节显微镜的反光镜或光圈,如果视野过暗,可以换用凹面反光镜增加视野的亮度。
8.在“观察植物细胞的有丝分裂”实验中,三位实验人员制作洋葱根尖装片的操作步骤如表所示(“+”表示操作,“-”表示未操作):
实验
人员
操作
取材
解离
漂洗
染色
制片
甲
根尖1～3 mm处
-
+
+
+
乙
根尖1～3 mm处
+
-
+
+
丙
根尖5～7 mm处
+
+
+
+
则甲、乙、丙观察到的实验现象分别是( C )
A.细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚
B.细胞分散但看不到染色体、染色体着色清楚、细胞分散染色体清楚
C.细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞着色清楚但看不到染色体
D.染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚、细胞分散染色体清楚
解析:解离的目的是使细胞分散开,甲未解离,细胞相互重叠;漂洗的目的是洗去解离液,以免影响染色体着色,乙未漂洗,影响染色效果,染色体着色很浅不清楚;根尖5～7 mm 处为伸长区,伸长区细胞已失去分裂能力,染色体呈染色质丝状态,观察不到染色体。
[科学实验探究情境]
细胞周期可分为分裂间期和分裂期(M期),根据DNA合成情况,分裂间期又分为G1期、S期(DNA合成期)和G2期。为了保证细胞周期的正常运转,细胞自身存在着一系列监控系统(检验点),对细胞周期的过程是否发生异常加以检测,部分检验点如图所示。只有当相应的过程正常完成,细胞周期才能进入下一个阶段。
探究:(1)哪个检验点是检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极,从而决定胞质是否分裂的检验点?判断的依据是什么?
提示:检验点5。染色体到达细胞两极处于分裂后期;据图推测检验点5应为后期。
(2)细胞癌变与细胞周期调控异常有关。有些癌症采用放射性治疗效果较好,放疗前用药物使癌细胞同步化,治疗效果会更好。诱导细胞同步化的方法主要有两种:DNA合成阻断法、分裂中期阻断法。DNA合成阻断法可用药物特异性抑制DNA合成,主要激活哪个检验点?判断的依据是什么?
提示:检验点2。S期进行DNA合成,检验点2位于S期。
课堂小结
完善概念图
关键语句
1.只有连续分裂的细胞才有细胞周期,如根尖分生区细胞和皮肤生发层细胞。
2.有丝分裂各时期主要特点记忆口诀:间期复制又合成,前期膜仁消失现两体,中期形定数清赤道齐,后期粒裂数加均两极,末期两消两现重开始。
3.有丝分裂中DNA加倍在间期,染色体数目暂时加倍在后期。
4.无丝分裂过程没有出现纺锤丝和染色体的变化,但有DNA分子复制和核DNA的平均分配。
5.洋葱根尖细胞有丝分裂装片制作的流程为解离→漂洗→染色→制片。
6.甲紫溶液或醋酸洋红液的作用是使染色体着色,解离液的作用是使组织中的细胞相互分离开来。
随堂反馈
1.在细胞分裂间期,不会发生( C )
A.DNA数目加倍 B.蛋白质大量增加
C.染色体数目加倍 D.细胞形态由小长大
解析:在细胞分裂间期,主要进行DNA分子的复制和有关蛋白质的合成,同时细胞有适度的生长。每条染色体中都出现两条姐妹染色单体,但是染色体的数目发生改变是在分裂后期,由着丝粒分裂而导致的。
2.如图所示是一组动物活细胞有丝分裂图,下列有关说法正确的是( C )
A.b图细胞将出现细胞板,并缢裂成两个子细胞;c图细胞核中染色体数和核DNA数相等
B.上述细胞在细胞周期中出现的顺序是a→c→e→d→b
C.该生物与高等植物有丝分裂的区别在a、c和b时期,c时期核膜、核仁逐渐消失
D.d图细胞所处时期为观察染色体形态的最佳时期,此时的赤道板即初始的细胞壁,含纤维素和果胶
解析:根据图示,a表示间期,b表示末期,c表示前期,d表示中期,e表示后期。动物细胞有丝分裂过程不会出现细胞板,且前期细胞核中染色体数和核DNA数不相等,比例为1∶2;题述细胞在细胞周期中出现的顺序是a→c→d→e→b;动物与高等植物有丝分裂的主要区别在间期、前期和末期,即a、c和b时期,前期核膜、核仁消失;d图细胞处于有丝分裂中期,染色体形态稳定,数目清晰,是观察染色体的最佳时期,赤道板是一个位置,并不是真实存在的结构,也不是初始细胞壁。
3.依据细胞生理特点鉴别一个正在进行有丝分裂的细胞是植物细胞还是动物细胞,若仅利用光学显微镜,最可靠的方法是检查它的( C )
A.DNA自我复制的方式
B.是否出现星射线
C.细胞质分成两部分的方式
D.自身的蛋白质合成的方式
解析:DNA自我复制的方式都相同,且光学显微镜下无法观察到;有丝分裂前期,动物细胞出现星射线,植物细胞两极发出纺锤丝,但通过显微镜观察,无法区分;植物细胞有丝分裂过程中,在末期赤道板的位置形成细胞板,并向四周扩展形成新的细胞壁,将细胞分成两个子细胞,而动物细胞在分裂末期时,细胞膜从细胞中部向内凹陷,将细胞缢裂成两个子细胞;蛋白质合成的方式相同。
4.如图是在高倍显微镜下看到的植物细胞有丝分裂装片的视野,数字为细胞标号。下列分析正确的是( D )
A.DNA分子的复制发生在①所示的时期
B.高尔基体的活动明显增强是在②所示的时期
C.观察染色体的最佳时期是③所示的时期
D.④的染色体数与核DNA分子数之比为1∶1
解析:分析题图,①细胞中染色体的着丝粒都排列在赤道板上,处于分裂中期;②细胞中染色体散乱分布,处于分裂前期;③细胞处于分裂间期;④细胞中着丝粒分裂,处于分裂后期。DNA分子的复制发生在分裂间期,即③细胞所示的时期;在植物细胞中,高尔基体与细胞壁的形成有关,因此高尔基体的活动明显增强是在分裂末期;有丝分裂中期,细胞中染色体形态稳定、数目清晰,是观察染色体形态和数目的最佳时期,即①细胞所示的时期;④细胞处于分裂后期,此时细胞中染色体数与核DNA分子数之比为1∶1。
5.如图A是某生物细胞内的核DNA含量随时间变化的曲线,图B表示在上述细胞分裂过程中的某个时期染色体变化模式图,请分析并回答相关问题。
(1)一个完整的细胞周期从 开始到 结束。(用图A中字母表示)
(2)图A表示细胞的有丝分裂过程,d点开始表示细胞分裂进入 期,染色体变化的主要特点是
。
(3)细胞内核DNA含量加倍发生在 (用图中字母表示)段,纺锤体出现是在 (用图中字母表示)段,最易辨认染色体形态和数目的时期是 (用图中字母表示)段。
(4)图B表示的细胞分裂期相当于图A中 (用图中字母表示)段,该时期有 条染色单体,有 个DNA分子,分裂后形成的子细胞中含有 条染色体。
(5)从图A可以看出,经过有丝分裂产生的子细胞与母细胞具有相同数量的DNA分子,所以细胞的有丝分裂对于生物 有重要意义。
解析:(1)细胞周期是指能连续分裂的细胞,从一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成时为止,由图A可知从f点到k点是一个细胞周期。(2)由图A分析可知,ab段是分裂间期的一部分,bc段是前期,cd段是中期,de段是后期,后期染色体着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,成为子染色体,并在纺锤丝牵引下移向细胞两极。(3)核DNA含量加倍发生在分裂间期,即图A中的ab或fg段。纺锤体出现是在分裂前期即图A中的bc或gh段。最易辨认染色体形态和数目的是分裂中期,即图A中的cd或hi段。(4)图B着丝粒整齐排列在赤道板上,处于有丝分裂中期,对应图A中cd或hi段。根据图示,该时期细胞中有8条染色单体,8个DNA分子,分裂后形成的子细胞中有4条染色体。(5)细胞的有丝分裂保证了亲子代之间遗传的稳定。
答案:(1)f k (2)后 着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,染色体数目加倍,染色体在纺锤丝的牵引下移向两极 (3)ab或fg bc或gh cd或hi (4)cd或hi 8 8 4
(5)遗传(或保持遗传的稳定性)
选题测控导航表
知识点
题号
1.细胞增殖及细胞周期
2,6,10,13
2.有丝分裂过程
1,5,7,8,11,12
3.动植物细胞有丝分裂的区别
4
4.实验“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”
3
5.综合考查
9
1.在进行有丝分裂的一个细胞周期中,以下变化可能发生于同一时期的是( A )
A.核膜的消失和纺锤体的形成
B.染色单体形成和细胞板的出现
C.着丝粒的分裂和纺锤丝的消失
D.DNA分子的复制和染色体数目加倍
解析:核膜的消失和纺锤体的形成都发生在前期;染色单体形成于间期,细胞板的出现发生在高等植物细胞有丝分裂末期;着丝粒的分裂发生在后期,纺锤丝的消失在末期;DNA分子的复制发生在间期,染色体数目加倍在后期。
2.以下有关细胞大小和分裂的叙述,正确的是( D )
A.细胞体积越小,表面积也越小,物质运输效率越低
B.原核细胞只能通过无丝分裂增加数目
C.人的成熟红细胞可以进行有丝分裂,蛙的红细胞能进行无丝分裂
D.细胞不能无限长大的原因之一是细胞核中的DNA不会随着细胞体积的增大而增加,细胞核控制范围有限
解析:细胞体积越小,其相对表面积越大,物质运输效率越高;无丝分裂是真核生物的一种细胞分裂方式;人的成熟红细胞不能发生细胞分裂,蛙的红细胞能进行无丝分裂;细胞核中的DNA不会随着细胞体积的增大而增加,细胞核控制范围有限,这是细胞不能无限长大的原因之一。
3.下列关于“观察洋葱根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验的叙述,正确的是( C )
A.装片的制作流程是解离→染色→漂洗→制片
B.显微镜下观察到处于有丝分裂中期的细胞最多
C.通过观察细胞内染色体的存在状态判断细胞所处的时期
D.显微镜下观察到的分生区细胞呈长方形,细胞会继续分裂
解析:装片的制作流程是解离→漂洗→染色→制片;显微镜下观察到处于有丝分裂间期的细胞最多,因为细胞周期的间期时间最长;有丝分裂不同时期,细胞中染色体的形态存在一定差异,因此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;显微镜下观察到的分生区细胞呈正方形,由于解离时细胞已经死亡,细胞不能继续分裂。
4.动物细胞与高等植物细胞有丝分裂过程的差异可以体现在( B )
A.动物细胞由细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体
B.动物细胞中心粒在间期倍增,成为两组
C.高等植物细胞由中心体发出星射线形成纺锤体
D.高等植物细胞分裂末期,由赤道板直接形成新的细胞壁
解析:动物细胞由中心体发出星射线形成纺锤体;动物细胞中心粒在间期倍增,成为两组,在前期时移向细胞两极;高等植物细胞中不含中心体,由细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体;高等植物细胞分裂末期,由细胞板向四周延伸形成新的细胞壁,最终将细胞一分为二。
5.如图甲表示某动物细胞的有丝分裂图像,图乙、丙、丁分别是对该动物细胞有丝分裂不同时期染色体数、染色单体数和核DNA分子数的统计(图乙、丙、丁中的a、b、c表示的含义相同)。下列有关叙述中正确的是( C )
A.该动物的体细胞中都含有4条染色体
B.图乙中的a、b、c分别表示染色体、核DNA和染色单体
C.图丙可以最恰当地表示图甲所示时期的染色体、染色单体和核DNA的关系
D.图丁所示细胞正处于有丝分裂后期
解析:图甲所示细胞处于有丝分裂后期,有8条染色体,因此该二倍体动物体细胞中有4条染色体,但当其处于有丝分裂后期时,体细胞内有8条染色体;据题意和图示分析可知,图丙与图丁均不含b,说明b表示染色单体,图乙中a∶c是1∶2,说明a表示染色体,则c表示核DNA分子,因此图乙中的a、b、c分别表示染色体、染色单体和核DNA;图甲所示时期是有丝分裂后期,而图丙中的条形图可代表的时期是有丝分裂后期或末期,因此图丙可以最恰当地表示图甲所示时期的染色体、染色单体和核DNA的关系;图丁所示细胞a∶c=1∶1且a的数量没有加倍,故丁可表示间期或末期结束产生的子细胞。
6.下列有关细胞相对表面积、细胞与外界物质交换效率和细胞新陈代谢强度之间的关系的叙述中,正确的是( A )
A.细胞的相对表面积越大,物质交换效率越高,细胞新陈代谢越旺盛
B.细胞的相对表面积越大,物质交换效率越低,细胞新陈代谢越缓慢
C.细胞的相对表面积越小,物质交换效率越高,细胞新陈代谢越缓慢
D.细胞的相对表面积越小,物质交换效率越低,细胞新陈代谢越旺盛
解析:细胞的相对表面积越大,物质交换效率越高,细胞新陈代谢越
旺盛。
7.如图表示某种哺乳动物细胞分别在正常培养和药物处理培养时,所测得的细胞中DNA含量与细胞数的变化。推测该药物的作用可能是( A )
A.通过抑制纺锤体的形成抑制细胞分裂
B.通过促进DNA的复制促进细胞分裂
C.通过抑制DNA的复制抑制细胞分裂
D.通过促进着丝粒分裂促进细胞分裂
解析:由条形图可知,正常培养时DNA含量为2n的细胞数远多于4n的细胞,即处于分裂间期复制前的细胞多。药物处理后,DNA含量为4n的细胞数远多于2n的细胞,即DNA完成了复制而加倍,且细胞不分裂而保持DNA在4n,纺锤体不形成时细胞就不分裂,故推测该药物的作用是通过抑制纺锤体的形成,抑制细胞分裂。
8.如图是对连续分裂的某动物胚胎细胞在不同时期核DNA含量的测定结果,请据图回答下列问题。
(1)细胞体积不能无限增大的原因是 和 。
(2)图中fh段表示的时期是 ,该时期细胞内的主要代谢活动是 。
(3)图中表示染色体数目加倍的时期是 段或 段,若要观察该细胞的染色体数目和形态,最好选择 段或 段的细胞。
(4)动物细胞和植物细胞有丝分裂过程的不同主要表现在 和 。(填时期)
解析:(1)细胞体积不能无限增大的原因是细胞核的控制范围有限和物质运输效率的限制。
(2)据题图分析可知,图中fh段表示分裂间期,该时期细胞内主要完成DNA的复制和有关蛋白质的合成。
(3)染色体数目加倍的时期是有丝分裂后期,即对应图中的de段或jk段,有丝分裂中期染色体整齐排列在赤道板上,形态稳定、数目清晰,是观察该细胞的染色体数目和形态的最佳时期,故最好选择cd段或ij段的细胞。
(4)动物细胞和植物细胞有丝分裂过程的不同主要表现在前期纺锤体形成方式不同和末期细胞质分裂方式不同。
答案:(1)细胞核的控制范围有限 物质运输效率的限制
(2)分裂间期 完成DNA的复制和有关蛋白质的合成
(3)de jk cd ij (4)前期 末期
9.用不同浓度的药物X处理洋葱根尖分生区细胞若干天后,分别制片观察统计有丝分裂指数(%)(有丝分裂指数=分裂期细胞数/观察细胞总数×100%),结果如图所示,下列相关叙述正确的是( C )
A.药物X浓度为0时有丝分裂指数只有10%,是因为大多数细胞没有进入细胞周期
B.制作装片过程中使用解离液的主要目的是固定细胞的形态
C.高浓度的药物X抑制根尖分生区细胞有丝分裂
D.细胞分裂间期开始时与分裂结束时相比,物质运输效率相同
解析:药物X浓度为0时,有丝分裂指数只有10%,表明多数细胞处于分裂间期,少数细胞处于分裂期;制作装片过程中使用解离液的目的是使得组织细胞分散开来;据题图分析,高浓度的药物X使得细胞有丝分裂指数减小,说明高浓度的药物X抑制根尖分生区细胞有丝分裂;分裂间期开始,细胞适度生长,细胞内进行DNA的复制,与分裂间期相比,分裂结束时细胞体积减小,物质运输效率高。
10. 如图表示真核细胞一个细胞周期中染色体的行为变化。下列有关叙述正确的是( C )
A.姐妹染色单体的形成发生在c～d时期
B.植物细胞中,d～e时期细胞中央将出现细胞板
C.b～b可以表示一个完整的细胞周期
D.细胞中的核DNA含量加倍是在e～a时期,细胞中染色体数目加倍是在b～c时期
解析:姐妹染色单体的形成发生在b～c时期;植物细胞分裂末期,即a～b时期,细胞中央出现细胞板;一个细胞周期是指从一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成时为止,b～b可以表示一个完整的细胞周期;细胞中的核DNA含量加倍是在b～c时期,细胞中染色体数目加倍是在e～a时期。
11.图甲为某动物一个正在分裂的体细胞,请结合图乙分析下列各项,正确的是( C )
A.图甲细胞中含有染色单体8个
B.图甲所示分裂时期处于图乙中的BC段
C.图乙中C→D段的原因与着丝粒的分裂有关
D.图乙中B→C段各时期细胞内染色体数目不同
解析:图甲细胞中着丝粒已分裂,不含染色单体;图甲所示分裂时期处于图乙中的D点以后;图乙中CD段形成的原因是着丝粒分裂;体细胞进行的是有丝分裂,则图乙中B→C段表示有丝分裂前期和中期,这两个时期细胞内染色体数目相同。
12.如图1和图2表示有丝分裂不同时期染色体和核DNA的数量关系,下列有关叙述错误的是( C )
A.观察染色体形态和数目的最佳时期处于图1的CD段
B.图1中DE段细胞染色体数目加倍，但核DNA含量不变
C.图2中a对应图1中的AB段,c对应图1中的EF段
D.有丝分裂过程中不会出现图2中d所示的情况
解析:图1中的CD段包括有丝分裂G2期、前期和中期,中期是观察染色体形态和数目的最佳时期;图1中DE段形成的原因是着丝粒分裂,此时细胞中染色体数目加倍,但核DNA含量不变;图2中a表示有丝分裂后期、末期,对应图1中的EF段,c时期染色体与核DNA的量比a时期减少一半,对应图1中的AB段;图2中的d时期染色体数目∶核DNA含量=2∶1,有丝分裂过程中不存在这种情况。
13.细胞周期的有序调控如同自动洗衣机设定的程序。在细胞周期中有一系列检验点对细胞增殖进行严密监控,确保细胞增殖严格有序进行。在细胞质中细胞周期蛋白浓度呈周期性变化,周期蛋白浓度越高,激酶活性越高,细胞周期蛋白与激酶结合形成复合物后,激酶被激活帮助细胞通过这些检验点。如周期蛋白1与激酶1结合形成复合物MPF后,激酶1促进细胞由G2期进入M期,周期蛋白2与激酶2结合形成复合物SPF后,激酶2促进细胞由G1期进入S期。如图显示了上述调控过程中MPF和周期蛋白的活性浓度变化规律。
注:M表示分裂期,G1表示DNA合成前期,S表示DNA合成期,G2表示DNA合成后期。
请回答下列问题。
(1)周期蛋白1的增加除了能够促进细胞内发生“染色质螺旋化”的变化外,还可能促进细胞内发生的变化有 、
、 。
(2)图中的周期蛋白为 (填“周期蛋白1”或“周期蛋白2”),若使更多细胞阻滞在G2/M检验点,根据题干信息,可采取的措施是 。
(3)若将G2和M期细胞融合,则G2细胞进入M期的时间 (填“提前”“延后”或“不变”),原因是 。
解析:(1)由题意可知,周期蛋白1与激酶1结合形成复合物MPF后,激酶1促进细胞由G2期进入M期,M期的分裂前期细胞中发生的主要变化是染色质螺旋化、核膜消失、纺锤体形成、核仁解体。
(2)由题图可知,周期蛋白活性的浓度增加时,细胞由G2期进入M期,结合题干信息“周期蛋白1与激酶1结合形成复合物MPF后,激酶1促进细胞由G2期进入M期”可推知,题图中周期蛋白为周期蛋白1。根据上述信息,若要使更多细胞阻滞在G2/M检验点,可抑制周期蛋白1的表达或降低激酶1的活性,均会阻止细胞由G2期进入M期。
(3)由于M期细胞内存在周期蛋白1与激酶1结合的复合物MPF,所以若将G2和M期细胞融合,复合物MPF进入融合细胞,促进融合细胞由G2期进入M期,所以若将G2和M期细胞融合,则G2细胞进入M期的时间将提前。
答案:(1)核膜消失 纺锤体形成 核仁解体
(2)周期蛋白1 抑制细胞内周期蛋白1的表达或降低激酶1活性
(3)提前 M期细胞内存在周期蛋白1与激酶1结合的复合物MPF,G2和M期细胞融合后,M期细胞内的MPF进入融合细胞,促进融合细胞由G2期进入M期
教师备用
1.下面是关于观察洋葱根尖细胞有丝分裂实验的部分操作示意图,有关评价合理的是( C )
A.剪取洋葱根尖2～3 mm,因为该区域属于根毛区,细胞有丝分裂旺盛
B.该实验步骤中唯一错误的是在②和③之间缺少用清水漂洗这一
环节
C.在观察的图像中,b区域属于分生区的细胞,细胞已死亡
D.若用图中b区域的细胞观察质壁分离和复原,实验现象明显
解析:洋葱根尖2～3 mm的区域属于分生区;实验过程中在②和③之间应增加清水漂洗这一环节,而③和⑤之间的清水漂洗环节应删除;分生区的细胞呈正方形,细胞经解离已死亡;b区域的细胞属于分生区细胞,无中央大液泡,用来观察质壁分离和复原时,实验现象不明显。
2.为了探究从植物中提取的可可碱是否可以作为除草剂,某科研小组以杂草——鬼针草为实验材料开展研究,结果如表。
可可碱浓度
(mmol·L-1)
根尖细胞有丝分裂
种子发
芽率(%)
有丝分裂
指数(%)
分裂期细胞占比(%)
前期和中期
后期和末期
0
3.73
3.04
0.69
81.5
0.1
2.90
2.16
0.74
68.1
0.5
2.10
1.72
0.38
18.6
1.0
1.96
1.72
0.24
2.3
注:有丝分裂指数=分裂期细胞数/观察细胞的总数×100%。
(1)完成观察根尖细胞有丝分裂的实验时,剪取根尖2～3 mm 是为了便于找到 区的细胞,制片流程为 →漂洗→染色→制片。
(2)实验结果显示,与对照组相比,当可可碱浓度达到1.0 mmol·L-1时,在分裂期的细胞中,后期和末期的细胞数目相对 ,产生这种结果的原因可能是可可碱抑制 的牵引作用,导致染色体无法移向细胞两极。
(3)可可碱 (填“能”或“不能”)作为除草剂抑制杂草生长,理由是 。
解析:(1)选取根尖2～3 mm是为了便于找到分生区细胞,因为分生区细胞分裂旺盛,易观察到分裂过程,制作根尖分生区组织细胞有丝分裂装片的流程为解离→漂洗→染色→制片。
(2)由题表可知,当可可碱浓度达到1.0 mmol·L-1时,处于后期和末期的细胞所占比例明显低于其他浓度,说明处于这两个时期的细胞数目相对较少,产生这种结果的原因可能是可可碱能够抑制纺锤丝(体)的牵引作用,导致染色体无法移向细胞两极。
(3)可可碱能作为除草剂,因为随着可可碱浓度的升高,种子发芽率明显降低(若答可可碱不能作为除草剂,则原因为不知道可可碱对农作物的影响)。
答案:(1)分生 解离 (2)减少 纺锤丝(体) (3)能(不能) 随着可可碱浓度的升高,种子发芽率明显降低(不知可可碱对农作物的
影响)
新课程标准内容
学科核心素养
1.描述细胞通过不同的方式进行分裂、其中有丝分裂保证了遗传信息在亲代和子代细胞中的一致性。
2.说明在个体发育过程中,细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化,形成了复杂的多细胞生物体。
3.描述在正常情况下,细胞衰老和死亡是一种自然的生理过程。
1.生命观念:本章主要形成生命的系统观和信息观。基于对细胞通过有丝分裂维持染色体数目稳定的理解,认同生命过程的精致和奇妙是通过信息进行调节和控制的,阐释生命过程,形成生命的信息观;细胞通过精确的细胞分裂,细胞数目增多进而构成组织、器官、系统、个体,构建生命的系统观。
2.科学思维:本章的思维方法主要有归纳与概括、模型与建模、批判性思维和创造性思维等。通过构建细胞分裂过程中染色体数量、核DNA含量变化等曲线模型,训练科学思维。
3.科学探究:本章科学探究的方法主要是观察法。通过使用显微镜观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂过程,并能运用其他适宜材料设计实验进行观察,提高科学探究能力。
4.社会责任:关注我国已经步入老龄化社会的现状,关爱老年人。关注细胞的增殖、分化、衰老和凋亡的研究,阐明这些研究成果对于增进人类健康的重要意义。基于对细胞分化形成的不同组织细胞之间的分工合作、细胞凋亡对于个体有积极意义的理解,类比阐释个人和集体、个人和社会的关系,认同人类的生存与延续,需要合作与奉献。
第1节 细胞的增殖
1.通过对细胞周期的学习,认识到细胞生命活动的周期性,培养学生的生命观念。
2.通过分析有丝分裂各时期的特点,掌握有丝分裂过程。构建染色体和核DNA数量变化模型,培养学生的科学思维。
3.通过比较动植物细胞的有丝分裂过程,阐明动植物有丝分裂的异同,培养学生的科学思维。
4.通过制作装片并观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂过程,培养学生的科学探究精神。
新知探究一 细胞增殖
资料1:新生儿体重一般只有3～4 kg,成人体重一般有50～70 kg。
问题(1):在人体生长发育过程中,身高体重增长的主要原因是什么?
提示:在人体生长发育过程中,身高体重的增长既靠细胞生长增大细胞的体积,也靠细胞分裂增加细胞的数量,但主要是通过分裂增加细胞数量实现的。
问题(2):生物体在发育过程中,不断有细胞衰老、死亡,需要通过细胞增殖进行补充,细胞增殖在生命活动中有何意义?
提示:细胞增殖是重要的细胞生命活动,是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
资料2:人体发育的起点是受精卵,成年人体细胞数量可达1014个,这些细胞都是受精卵分裂而来的。
问题(3):正常情况下,人体细胞中的遗传物质是否会减少?为什么?
提示:不会减少。因为细胞在分裂之前,遗传物质已经进行了复制。
问题(4):细胞增殖有何特点?
提示:细胞增殖包括物质准备和细胞分裂两个连续的过程,“物质准备—分裂—物质准备—再分裂……”可见细胞增殖具有周期性。
细胞的增殖
(1)不同生物细胞大小差异不大,细胞的大小和个体的大小不成正比。
(2)不同动植物同类器官或组织的细胞大小一般无明显差异,器官大小主要取决于细胞数量的多少。
(3)细胞在分裂之前要进行一定的物质准备,遗传物质要进行复制。
(4)细胞增殖包括物质准备和细胞分裂两个连续的过程,具有周期性。
1.下列与细胞分裂有关的叙述,错误的是( B )
A.细胞在分裂之前会进行遗传物质的复制
B.不同动物同类器官或组织的细胞大小一般有明显差异
C.细胞增殖是多细胞生物发育的基础
D.生物体内细胞不断衰老、死亡,需要通过细胞增殖加以补充
解析:不同动物同类器官或组织的细胞大小一般无明显差异。
新知探究二 细胞周期
活动1:分析表格,回答下列问题。
细胞类型
分裂间期
分裂期
细胞周期
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
问题(1):分析该表数据可以得出哪些结论?
提示:细胞种类不同,细胞周期的长短一般不同;细胞周期的大部分时间处于分裂间期。
问题(2):由表中数据可知,细胞分裂间期持续的时间远大于分裂期,请推测可能的原因是什么?
提示:分裂间期为分裂期进行充分的物质准备(或完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成)需要的时间较长。
问题(3):是不是所有的细胞都有细胞周期?举例说明。
提示:不是,如人体内的皮肤表皮细胞、神经细胞、红细胞等高度分化的细胞不进行细胞分裂,没有细胞周期。
活动2:下图表示具有连续分裂能力的细胞周期,完成下列填空。
问题(4):上一次细胞分裂的结束点是a点还是b点?下一次细胞分裂的开始点是a点还是b点?
提示:b点;b点。
问题(5):若“→”表示时间顺序,请用“→”将a和b连接成一个完整的细胞周期。
提示:b→a→b。
(1)细胞周期的两种常用表示方法
①扇形图
细胞周期:A→A(或A→B→A);分裂间期:A→B;分裂期:B→A。
②直线图
(a+b)或(c+d)各为一个完整的细胞周期。尽管(b+c)在时间上与(a+b)相同,但起、止点不符合要求,因此不能表示一个细胞周期。
(2)细胞周期的特点:
①细胞周期的大部分时间处于分裂间期,间期主要完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。
②细胞周期任何一个阶段受阻,都将导致整个细胞周期无法完成。
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。
(2)外部因素:主要有温度、pH、射线等,这些因素主要是通过影响酶的活性来影响细胞周期。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。
2.下列关于细胞周期的叙述,正确的是( C )
A.抑制DNA的合成,细胞将停留在分裂期
B.细胞周期包括前期、中期、后期、末期
C.细胞分裂间期为细胞分裂期进行物质准备
D.同一生物体的细胞,细胞周期的时间均相同
解析:抑制DNA的合成,细胞将停留在间期;细胞周期包括分裂间期和分裂期,分裂期又可分为前期、中期、后期、末期;细胞分裂间期为细胞分裂期进行物质准备;由于内外因素的影响,同一生物体的细胞,细胞周期的时间不一定相同。
3.
如图表示细胞有丝分裂的一个细胞周期,下列说法不正确的是( D )
A.乙→乙可表示一个细胞周期
B.甲→乙之间可分四个阶段
C.乙→甲之间完成能量与物质准备
D.甲→乙表示分裂期中的前期、中期、后期
解析:细胞周期是指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所经历的全过程,所以乙→乙可表示一个细胞周期;甲→乙表示分裂期,分裂期可分前期、中期、后期、末期四个阶段;乙→甲表示分裂间期,间期完成能量与物质准备。
新知探究三 有丝分裂
活动1:阅读教材P112～113,分析下列植物细胞的细胞分裂图,并回答问题。
(1)图①处于分裂间期,此时期为分裂期进行活跃的物质准备,完成DNA的复制和有关蛋白质的合成,同时细胞还有适度的生长。
(2)图②处于前期,判断的理由是染色体散乱排列。
(3)观察染色体最好的时期是⑤(填序号),该时期的染色体的形态和数目特点是形态比较稳定,数目比较清晰。
(4)图④中的染色体数目是其他细胞的两倍,染色体数目加倍的原因是着丝粒分裂。
(5)图中植物细胞分裂过程的正确顺序为①②⑤④③(填序号)。
问题(1):染色质和染色体是什么关系?姐妹染色单体是怎样形成的?
提示:染色体与染色质是同一物质在细胞不同时期的两种不同的存在状态。染色体复制后,一个着丝粒连接两个DNA分子,此时染色质丝螺旋缠绕,形成姐妹染色单体。
问题(2):间期染色体复制后,细胞中染色体数目是否加倍,判断的依据是什么?
提示:不加倍;着丝粒的数量不变,细胞中染色体计数依据着丝粒的数目。
问题(3):赤道板与细胞板的区别是什么?
提示:赤道板不是真实存在的结构,只是一个位置,而细胞板则是分裂末期在这个位置出现的细胞结构。
问题(4):每一个着丝粒上都会连接纺锤丝,意义是什么?
提示:为了保证中期着丝粒能够排列在赤道板上,并在后期着丝粒分裂后牵引着染色体向细胞两极移动。
问题(5):后期着丝粒的分裂是纺锤丝牵引引起的吗?
提示:不是。着丝粒是自动分裂的,与纺锤丝的牵引无关。
有丝分裂各时期的主要特点
(1) ①染色质丝螺旋缠绕,缩短变粗,成为 染色体②每条染色体包括两条并列的姐妹 染色单体,它们由一个共同的着丝粒 连接着③核仁解体、核膜消失,梭形的纺锤体形成④染色体散乱地分布在纺锤体的中央
(2) ①纺锤丝牵动着染色体运动,使每条染 色体的着丝粒排列在赤道板上②染色体的形态比较稳定,数目比较 清晰
(3) ①每个着丝粒分裂成两个,姐妹染色单 体分开,成为两条染色体,移向两极②细胞两极各有一套形态、数目完全 相同的染色体
(4) ①染色体变为染色质丝②纺锤丝消失③核仁、核膜再现④细胞板逐渐扩展,形成新的细胞壁
核DNA、染色体、染色单体三者之间的关系(如图)
①当有染色单体存在时,染色体∶染色单体∶核DNA=1∶2∶2。
②当无染色单体时,染色体∶核DNA=1∶1。
活动2:基于对细胞有丝分裂过程的学习,回答下列问题。
问题(6):以二倍体生物(染色体数为2n、核DNA含量为2c)为例,建立坐标系,以曲线的形式表示有丝分裂过程中染色体和核DNA的数量变化。
提示:
问题(7):根据问题(6)的坐标曲线,说明染色体、核DNA数量变化的原因是什么?
提示:DNA含量加倍的原因是DNA复制,染色体数目加倍的原因是着丝粒分裂;核DNA与染色体减半的原因都是细胞分裂为2个子细胞。
问题(8):根据问题(6)曲线中染色体、核DNA数量的前后变化,说明有丝分裂在生命活动中的重要意义。
提示:将亲代细胞的染色体经过复制(关键是DNA的复制)之后,精确地平均分配到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA,因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。
有丝分裂过程中的曲线模型及分析
①a→b,p→q的变化原因都是DNA分子复制。
②g→h,r→s的变化原因都是着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,形成子染色体。
③c→d,r→s的曲线变化很相似但时期不同。前者为细胞分裂为2个子细胞,后者为着丝粒分裂。
活动3:比较动植物细胞有丝分裂的区别。
动植物细胞有丝分裂的过程基本相同,如图是动物细胞有丝分裂过程图,结合图示,回答下列问题。
问题(9):与植物细胞有丝分裂相比,动物细胞有丝分裂的过程中,其染色体行为、染色体和核DNA数量的变化规律是否相同?
提示:相同。
问题(10):结合动植物细胞结构的不同点,思考动物细胞有丝分裂过程与植物细胞有什么不同?
提示:①纺锤体的形成:动物细胞有丝分裂的前期,在两组中心粒的周围,发出大量放射状的星射线形成纺锤体;植物细胞由两极发出纺锤丝形成纺锤体。
②子细胞形成方式:动物细胞有丝分裂末期细胞膜从细胞的中部向内凹陷,细胞缢裂成为两个子细胞;植物细胞有丝分裂末期在赤道板位置出现细胞板,向四周扩展形成新的细胞壁,最后形成两个子细胞。
问题(11):动物细胞有丝分裂过程中,中心粒的倍增发生在什么时期?
提示:间期。
问题(12):若观察到某细胞有丝分裂前期由中心体发出星射线,能否确定该细胞一定是动物细胞?为什么?
提示:不一定,也可能是低等植物细胞。
比较动植物细胞的细胞周期
项目
植物细胞有丝分裂
动物细胞有丝分裂
不
同
间期
无中心体的复制
发生中心体的复制
前期
细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体
由中心粒发出星射线,形成纺锤体
末期
细胞中部形成细胞板,扩展形成细胞壁,结果形成两个子细胞
细胞膜从中部向内凹陷,细胞质缢裂成两部分,一个细胞分裂成两个子细胞
相同点
(1)染色体变化规律相同
(2)分裂间期染色体(DNA)复制
(3)分裂期实现染色体精确地平均分配到两个细胞中
(1)“三看法”界定动植物细胞有丝分裂图像:
(2)细胞的无丝分裂
4.如图表示某人体细胞(部分染色体)及洋葱根尖细胞的有丝分裂模式图,据图分析下列叙述正确的是( B )
A.甲为人体细胞的分裂前期,此时染色体已缩小到最小程度
B.①在间期已经复制完成,前期时作用于②,从而影响染色体的移动
C.③④均为细胞膜,两种细胞的细胞质分裂方式不同
D.⑤由前期时核膜解体形成的小泡组成,最终聚集成细胞板
解析:细胞分裂中期时,染色体才缩短到最小程度;①中心体在间期已经复制完成,前期时作用于②染色体的着丝粒,从而影响染色体的移动;题图中③表示细胞膜,④表示细胞壁;⑤是由高尔基体形成的小泡组成,聚集成细胞板。
5.如图甲是某高等生物细胞进行有丝分裂的简图,据图回答下列问题。
(1)图甲是 (填“植物”或“动物”)细胞有丝分裂简图,其分裂顺序依次是 (用字母表示)。
(2)若图甲所示为一个细胞周期,还缺少处于 期的细胞简图。
(3)染色体数目加倍发生在图甲中[ ] 期。
(4)图甲A～D中,对应图乙中be段的是 。
(5)图甲A中染色体数为 条,染色单体数为 。
(6)观察染色体形态和数目的最佳时期是 。
解析:(1)图甲细胞不含中心体,出现了细胞板,属于高等植物细胞有丝分裂简图;由图甲可知,A处于后期,B处于前期,C处于中期,D处于末期,因此正常的分裂顺序为B、C、A、D。
(2)细胞周期包括分裂间期和分裂期,图甲所示细胞均处于分裂期,还缺少处于分裂间期的细胞简图。
(3)A有丝分裂后期,着丝粒分裂,染色体数目加倍。
(4)图乙中的be段表示有丝分裂前期、中期、后期和末期,对应图甲中的B、C、A、D。
(5)图甲A细胞中含有8条染色体,此时着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,因此不含染色单体。
(6)有丝分裂中期染色体形态和数目清晰,是观察染色体形态和数目的最佳时期。
答案:(1)植物 B、C、A、D (2)分裂间 (3)A 后 (4)B、C、A、D (5)8 0 (6)中期
新知探究四 细胞不能无限长大
活动:阅读教材P115“思维训练”,思考下列问题。
问题(1):通过计算,你发现细胞的表面积和体积的比值与细胞的大小有什么关系?
提示:细胞越大,表面积和体积的比值越小。
问题(2):“细胞”中物质扩散的体积与整个“细胞”体积的比值是否可以类比为物质运输的效率?
提示:可以。
问题(3):从物质运输的效率看,细胞为什么不能太大?
提示:细胞越大,需要与外界环境交流的物质越多;但是细胞体积越大,其相对表面积越小,细胞与周围环境之间物质交流的面积相对越小,所以物质运输的效率越低,无法满足细胞的物质需求,因此细胞不能太大。
细胞不能无限长大的两个主要原因
(1)物质运输效率的限制:细胞越大,相对表面积越小,物质运输效率越低。因此,当细胞达到一定的大小后就会分裂或停止生长。
(2)细胞核的控制范围有限:细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心,细胞核的控制范围是有限的,细胞核的控制范围是限制细胞不能无限长大的重要原因。
6.真核细胞的直径一般为10～100 μm,生物体细胞不能无限长大的原因是( B )
①受细胞所能容纳的物质制约
②相对表面积小,有利于物质的迅速转运和交换
③受细胞核所能控制的范围制约
④相对表面积大,有利于物质的迅速转运和交换
A.①② B.③④ C.①④ D.②③
解析:细胞体积越大,其相对表面积越小,细胞的物质运输效率就越低。另外,细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心,细胞核所能控制的范围是有限的,如果细胞太大,细胞核的“负担”就会过重。
新知探究五 观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
1.实验原理
(1)高等植物根尖、茎尖等分生区细胞能进行有丝分裂。
问题(1):分生区细胞有什么样的特点?
提示:分生区细胞呈正方形,排列整齐紧密,细胞较小,细胞核较大。
(2)各个细胞的分裂是独立进行的,在同一分生组织中可以看到处于不同分裂时期的细胞。
(3)在高倍显微镜下,可根据细胞内染色体的存在形态,判断该细胞处于有丝分裂的哪个时期。
(4)染色体容易被碱性染料(如甲紫溶液,旧称龙胆紫溶液)着色。
2.实验试剂
(1)解离液:由质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精按1∶1配制而成。
(2)甲紫溶液(或醋酸洋红液):使染色体着色。
(3)漂洗液:清水,洗去组织中的解离液。
3.实验步骤
(1)装片的制作:
(2)观察:先使用低倍镜找到根尖分生区的细胞,然后换上高倍镜,观察分生区的细胞,并找到有丝分裂各个时期的细胞。
问题(2):为什么要将解离过的洋葱根尖先漂洗后再染色?
提示:漂洗的目的是洗去根尖组织中的盐酸,有利于碱性染料着色,否则解离液中的盐酸会影响染色效果。
问题(3):能不能通过对一个细胞的有丝分裂持续观察,而观察到全部有丝分裂过程?为什么?如何才能找到细胞分裂各个时期的细胞?
提示:不能,解离结束后细胞已经死亡,观察到的是处于固定状态的死细胞。要移动装片,在不同的视野中寻找各个时期的细胞。
问题(4):在显微镜下观察到哪个时期的细胞数目最多?为什么?
提示:分裂间期的细胞数目最多,因为细胞周期中分裂间期历时最长。
实验操作的注意事项
解离
时间
太短
细胞间质未被完全溶解,压片时细胞不易分散
过长
导致细胞解离过度、根尖过于酥软,影响染色
漂洗
时间
适宜
洗去多余的盐酸,防止解离过度而影响染色
染色
时间
太短
染色体或染色质不能完全着色
过长
使其他部分也被染成深色,无法分辨染色体
压片
力度
过轻
细胞未分散开
过重
将组织压烂
关于实验的4点提醒
(1)根尖中只有分生区细胞才可以进行分裂,伸长区和成熟区细胞不能分裂。
(2)不能通过观察一个细胞而看到全部的有丝分裂过程,因为解离时细胞已死亡,可以寻找处于不同时期的细胞,连起来体现出细胞分裂的连续过程。
(3)细胞板是一个真实的结构,赤道板不是真实存在的结构,而是人为定义的位置。
(4)“解离→漂洗→染色→制片”的步骤顺序不能颠倒、不能缺失,否则不易观察到预期现象。
7.取生长健壮的小麦根尖,经过解离、漂洗、染色、制片过程,制成临时装片,放在显微镜下观察。欲观察到细胞有丝分裂的前、中、后、末几个时期,则( C )
A.应该选一个处于间期的细胞,持续观察它从间期到末期的全过程
B.如果在低倍镜下看不到细胞,可改用高倍物镜继续观察
C.如果在一个视野中不能看全各个时期,可移动装片从周围细胞中寻找
D.如果视野过暗,可以转动细准焦螺旋增加视野的亮度
解析:解离时细胞已被杀死,所以不能看到一个细胞的连续分裂过程;若要用高倍镜观察某一细胞,应先在低倍镜下找到并移至视野中央,再换高倍镜观察;由于处于分裂期的细胞数目少,在一个视野内有可能看不到各个时期的图像,所以需要移动装片从周围细胞中寻找其他时期的图像;视野的明暗需要调节显微镜的反光镜或光圈,如果视野过暗,可以换用凹面反光镜增加视野的亮度。
8.在“观察植物细胞的有丝分裂”实验中,三位实验人员制作洋葱根尖装片的操作步骤如表所示(“+”表示操作,“-”表示未操作):
实验
人员
操作
取材
解离
漂洗
染色
制片
甲
根尖1～3 mm处
-
+
+
+
乙
根尖1～3 mm处
+
-
+
+
丙
根尖5～7 mm处
+
+
+
+
则甲、乙、丙观察到的实验现象分别是( C )
A.细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚
B.细胞分散但看不到染色体、染色体着色清楚、细胞分散染色体清楚
C.细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞着色清楚但看不到染色体
D.染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚、细胞分散染色体清楚
解析:解离的目的是使细胞分散开,甲未解离,细胞相互重叠;漂洗的目的是洗去解离液,以免影响染色体着色,乙未漂洗,影响染色效果,染色体着色很浅不清楚;根尖5～7 mm 处为伸长区,伸长区细胞已失去分裂能力,染色体呈染色质丝状态,观察不到染色体。
[科学实验探究情境]
细胞周期可分为分裂间期和分裂期(M期),根据DNA合成情况,分裂间期又分为G1期、S期(DNA合成期)和G2期。为了保证细胞周期的正常运转,细胞自身存在着一系列监控系统(检验点),对细胞周期的过程是否发生异常加以检测,部分检验点如图所示。只有当相应的过程正常完成,细胞周期才能进入下一个阶段。
探究:(1)哪个检验点是检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极,从而决定胞质是否分裂的检验点?判断的依据是什么?
提示:检验点5。染色体到达细胞两极处于分裂后期;据图推测检验点5应为后期。
(2)细胞癌变与细胞周期调控异常有关。有些癌症采用放射性治疗效果较好,放疗前用药物使癌细胞同步化,治疗效果会更好。诱导细胞同步化的方法主要有两种:DNA合成阻断法、分裂中期阻断法。DNA合成阻断法可用药物特异性抑制DNA合成,主要激活哪个检验点?判断的依据是什么?
提示:检验点2。S期进行DNA合成,检验点2位于S期。
课堂小结
完善概念图
关键语句
1.只有连续分裂的细胞才有细胞周期,如根尖分生区细胞和皮肤生发层细胞。
2.有丝分裂各时期主要特点记忆口诀:间期复制又合成,前期膜仁消失现两体,中期形定数清赤道齐,后期粒裂数加均两极,末期两消两现重开始。
3.有丝分裂中DNA加倍在间期,染色体数目暂时加倍在后期。
4.无丝分裂过程没有出现纺锤丝和染色体的变化,但有DNA分子复制和核DNA的平均分配。
5.洋葱根尖细胞有丝分裂装片制作的流程为解离→漂洗→染色→制片。
6.甲紫溶液或醋酸洋红液的作用是使染色体着色,解离液的作用是使组织中的细胞相互分离开来。
随堂反馈
1.在细胞分裂间期,不会发生( C )
A.DNA数目加倍 B.蛋白质大量增加
C.染色体数目加倍 D.细胞形态由小长大
解析:在细胞分裂间期,主要进行DNA分子的复制和有关蛋白质的合成,同时细胞有适度的生长。每条染色体中都出现两条姐妹染色单体,但是染色体的数目发生改变是在分裂后期,由着丝粒分裂而导致的。
2.如图所示是一组动物活细胞有丝分裂图,下列有关说法正确的是( C )
A.b图细胞将出现细胞板,并缢裂成两个子细胞;c图细胞核中染色体数和核DNA数相等
B.上述细胞在细胞周期中出现的顺序是a→c→e→d→b
C.该生物与高等植物有丝分裂的区别在a、c和b时期,c时期核膜、核仁逐渐消失
D.d图细胞所处时期为观察染色体形态的最佳时期,此时的赤道板即初始的细胞壁,含纤维素和果胶
解析:根据图示,a表示间期,b表示末期,c表示前期,d表示中期,e表示后期。动物细胞有丝分裂过程不会出现细胞板,且前期细胞核中染色体数和核DNA数不相等,比例为1∶2;题述细胞在细胞周期中出现的顺序是a→c→d→e→b;动物与高等植物有丝分裂的主要区别在间期、前期和末期,即a、c和b时期,前期核膜、核仁消失;d图细胞处于有丝分裂中期,染色体形态稳定,数目清晰,是观察染色体的最佳时期,赤道板是一个位置,并不是真实存在的结构,也不是初始细胞壁。
3.依据细胞生理特点鉴别一个正在进行有丝分裂的细胞是植物细胞还是动物细胞,若仅利用光学显微镜,最可靠的方法是检查它的( C )
A.DNA自我复制的方式
B.是否出现星射线
C.细胞质分成两部分的方式
D.自身的蛋白质合成的方式
解析:DNA自我复制的方式都相同,且光学显微镜下无法观察到;有丝分裂前期,动物细胞出现星射线,植物细胞两极发出纺锤丝,但通过显微镜观察,无法区分;植物细胞有丝分裂过程中,在末期赤道板的位置形成细胞板,并向四周扩展形成新的细胞壁,将细胞分成两个子细胞,而动物细胞在分裂末期时,细胞膜从细胞中部向内凹陷,将细胞缢裂成两个子细胞;蛋白质合成的方式相同。
4.如图是在高倍显微镜下看到的植物细胞有丝分裂装片的视野,数字为细胞标号。下列分析正确的是( D )
A.DNA分子的复制发生在①所示的时期
B.高尔基体的活动明显增强是在②所示的时期
C.观察染色体的最佳时期是③所示的时期
D.④的染色体数与核DNA分子数之比为1∶1
解析:分析题图,①细胞中染色体的着丝粒都排列在赤道板上,处于分裂中期;②细胞中染色体散乱分布,处于分裂前期;③细胞处于分裂间期;④细胞中着丝粒分裂,处于分裂后期。DNA分子的复制发生在分裂间期,即③细胞所示的时期;在植物细胞中,高尔基体与细胞壁的形成有关,因此高尔基体的活动明显增强是在分裂末期;有丝分裂中期,细胞中染色体形态稳定、数目清晰,是观察染色体形态和数目的最佳时期,即①细胞所示的时期;④细胞处于分裂后期,此时细胞中染色体数与核DNA分子数之比为1∶1。
5.如图A是某生物细胞内的核DNA含量随时间变化的曲线,图B表示在上述细胞分裂过程中的某个时期染色体变化模式图,请分析并回答相关问题。
(1)一个完整的细胞周期从 开始到 结束。(用图A中字母表示)
(2)图A表示细胞的有丝分裂过程,d点开始表示细胞分裂进入 期,染色体变化的主要特点是
。
(3)细胞内核DNA含量加倍发生在 (用图中字母表示)段,纺锤体出现是在 (用图中字母表示)段,最易辨认染色体形态和数目的时期是 (用图中字母表示)段。
(4)图B表示的细胞分裂期相当于图A中 (用图中字母表示)段,该时期有 条染色单体,有 个DNA分子,分裂后形成的子细胞中含有 条染色体。
(5)从图A可以看出,经过有丝分裂产生的子细胞与母细胞具有相同数量的DNA分子,所以细胞的有丝分裂对于生物 有重要意义。
解析:(1)细胞周期是指能连续分裂的细胞,从一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成时为止,由图A可知从f点到k点是一个细胞周期。(2)由图A分析可知,ab段是分裂间期的一部分,bc段是前期,cd段是中期,de段是后期,后期染色体着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,成为子染色体,并在纺锤丝牵引下移向细胞两极。(3)核DNA含量加倍发生在分裂间期,即图A中的ab或fg段。纺锤体出现是在分裂前期即图A中的bc或gh段。最易辨认染色体形态和数目的是分裂中期,即图A中的cd或hi段。(4)图B着丝粒整齐排列在赤道板上,处于有丝分裂中期,对应图A中cd或hi段。根据图示,该时期细胞中有8条染色单体,8个DNA分子,分裂后形成的子细胞中有4条染色体。(5)细胞的有丝分裂保证了亲子代之间遗传的稳定。
答案:(1)f k (2)后 着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,染色体数目加倍,染色体在纺锤丝的牵引下移向两极 (3)ab或fg bc或gh cd或hi (4)cd或hi 8 8 4
(5)遗传(或保持遗传的稳定性)
选题测控导航表
知识点
题号
1.细胞增殖及细胞周期
2,6,10,13
2.有丝分裂过程
1,5,7,8,11,12
3.动植物细胞有丝分裂的区别
4
4.实验“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”
3
5.综合考查
9
1.在进行有丝分裂的一个细胞周期中,以下变化可能发生于同一时期的是( A )
A.核膜的消失和纺锤体的形成
B.染色单体形成和细胞板的出现
C.着丝粒的分裂和纺锤丝的消失
D.DNA分子的复制和染色体数目加倍
解析:核膜的消失和纺锤体的形成都发生在前期;染色单体形成于间期,细胞板的出现发生在高等植物细胞有丝分裂末期;着丝粒的分裂发生在后期,纺锤丝的消失在末期;DNA分子的复制发生在间期,染色体数目加倍在后期。
2.以下有关细胞大小和分裂的叙述,正确的是( D )
A.细胞体积越小,表面积也越小,物质运输效率越低
B.原核细胞只能通过无丝分裂增加数目
C.人的成熟红细胞可以进行有丝分裂,蛙的红细胞能进行无丝分裂
D.细胞不能无限长大的原因之一是细胞核中的DNA不会随着细胞体积的增大而增加,细胞核控制范围有限
解析:细胞体积越小,其相对表面积越大,物质运输效率越高;无丝分裂是真核生物的一种细胞分裂方式;人的成熟红细胞不能发生细胞分裂,蛙的红细胞能进行无丝分裂;细胞核中的DNA不会随着细胞体积的增大而增加,细胞核控制范围有限,这是细胞不能无限长大的原因之一。
3.下列关于“观察洋葱根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验的叙述,正确的是( C )
A.装片的制作流程是解离→染色→漂洗→制片
B.显微镜下观察到处于有丝分裂中期的细胞最多
C.通过观察细胞内染色体的存在状态判断细胞所处的时期
D.显微镜下观察到的分生区细胞呈长方形,细胞会继续分裂
解析:装片的制作流程是解离→漂洗→染色→制片;显微镜下观察到处于有丝分裂间期的细胞最多,因为细胞周期的间期时间最长;有丝分裂不同时期,细胞中染色体的形态存在一定差异,因此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;显微镜下观察到的分生区细胞呈正方形,由于解离时细胞已经死亡,细胞不能继续分裂。
4.动物细胞与高等植物细胞有丝分裂过程的差异可以体现在( B )
A.动物细胞由细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体
B.动物细胞中心粒在间期倍增,成为两组
C.高等植物细胞由中心体发出星射线形成纺锤体
D.高等植物细胞分裂末期,由赤道板直接形成新的细胞壁
解析:动物细胞由中心体发出星射线形成纺锤体;动物细胞中心粒在间期倍增,成为两组,在前期时移向细胞两极;高等植物细胞中不含中心体,由细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体;高等植物细胞分裂末期,由细胞板向四周延伸形成新的细胞壁,最终将细胞一分为二。
5.如图甲表示某动物细胞的有丝分裂图像,图乙、丙、丁分别是对该动物细胞有丝分裂不同时期染色体数、染色单体数和核DNA分子数的统计(图乙、丙、丁中的a、b、c表示的含义相同)。下列有关叙述中正确的是( C )
A.该动物的体细胞中都含有4条染色体
B.图乙中的a、b、c分别表示染色体、核DNA和染色单体
C.图丙可以最恰当地表示图甲所示时期的染色体、染色单体和核DNA的关系
D.图丁所示细胞正处于有丝分裂后期
解析:图甲所示细胞处于有丝分裂后期,有8条染色体,因此该二倍体动物体细胞中有4条染色体,但当其处于有丝分裂后期时,体细胞内有8条染色体;据题意和图示分析可知,图丙与图丁均不含b,说明b表示染色单体,图乙中a∶c是1∶2,说明a表示染色体,则c表示核DNA分子,因此图乙中的a、b、c分别表示染色体、染色单体和核DNA;图甲所示时期是有丝分裂后期,而图丙中的条形图可代表的时期是有丝分裂后期或末期,因此图丙可以最恰当地表示图甲所示时期的染色体、染色单体和核DNA的关系;图丁所示细胞a∶c=1∶1且a的数量没有加倍,故丁可表示间期或末期结束产生的子细胞。
6.下列有关细胞相对表面积、细胞与外界物质交换效率和细胞新陈代谢强度之间的关系的叙述中,正确的是( A )
A.细胞的相对表面积越大,物质交换效率越高,细胞新陈代谢越旺盛
B.细胞的相对表面积越大,物质交换效率越低,细胞新陈代谢越缓慢
C.细胞的相对表面积越小,物质交换效率越高,细胞新陈代谢越缓慢
D.细胞的相对表面积越小,物质交换效率越低,细胞新陈代谢越旺盛
解析:细胞的相对表面积越大,物质交换效率越高,细胞新陈代谢越
旺盛。
7.如图表示某种哺乳动物细胞分别在正常培养和药物处理培养时,所测得的细胞中DNA含量与细胞数的变化。推测该药物的作用可能是( A )
A.通过抑制纺锤体的形成抑制细胞分裂
B.通过促进DNA的复制促进细胞分裂
C.通过抑制DNA的复制抑制细胞分裂
D.通过促进着丝粒分裂促进细胞分裂
解析:由条形图可知,正常培养时DNA含量为2n的细胞数远多于4n的细胞,即处于分裂间期复制前的细胞多。药物处理后,DNA含量为4n的细胞数远多于2n的细胞,即DNA完成了复制而加倍,且细胞不分裂而保持DNA在4n,纺锤体不形成时细胞就不分裂,故推测该药物的作用是通过抑制纺锤体的形成,抑制细胞分裂。
8.如图是对连续分裂的某动物胚胎细胞在不同时期核DNA含量的测定结果,请据图回答下列问题。
(1)细胞体积不能无限增大的原因是 和 。
(2)图中fh段表示的时期是 ,该时期细胞内的主要代谢活动是 。
(3)图中表示染色体数目加倍的时期是 段或 段,若要观察该细胞的染色体数目和形态,最好选择 段或 段的细胞。
(4)动物细胞和植物细胞有丝分裂过程的不同主要表现在 和 。(填时期)
解析:(1)细胞体积不能无限增大的原因是细胞核的控制范围有限和物质运输效率的限制。
(2)据题图分析可知,图中fh段表示分裂间期,该时期细胞内主要完成DNA的复制和有关蛋白质的合成。
(3)染色体数目加倍的时期是有丝分裂后期,即对应图中的de段或jk段,有丝分裂中期染色体整齐排列在赤道板上,形态稳定、数目清晰,是观察该细胞的染色体数目和形态的最佳时期,故最好选择cd段或ij段的细胞。
(4)动物细胞和植物细胞有丝分裂过程的不同主要表现在前期纺锤体形成方式不同和末期细胞质分裂方式不同。
答案:(1)细胞核的控制范围有限 物质运输效率的限制
(2)分裂间期 完成DNA的复制和有关蛋白质的合成
(3)de jk cd ij (4)前期 末期
9.用不同浓度的药物X处理洋葱根尖分生区细胞若干天后,分别制片观察统计有丝分裂指数(%)(有丝分裂指数=分裂期细胞数/观察细胞总数×100%),结果如图所示,下列相关叙述正确的是( C )
A.药物X浓度为0时有丝分裂指数只有10%,是因为大多数细胞没有进入细胞周期
B.制作装片过程中使用解离液的主要目的是固定细胞的形态
C.高浓度的药物X抑制根尖分生区细胞有丝分裂
D.细胞分裂间期开始时与分裂结束时相比,物质运输效率相同
解析:药物X浓度为0时,有丝分裂指数只有10%,表明多数细胞处于分裂间期,少数细胞处于分裂期;制作装片过程中使用解离液的目的是使得组织细胞分散开来;据题图分析,高浓度的药物X使得细胞有丝分裂指数减小,说明高浓度的药物X抑制根尖分生区细胞有丝分裂;分裂间期开始,细胞适度生长,细胞内进行DNA的复制,与分裂间期相比,分裂结束时细胞体积减小,物质运输效率高。
10. 如图表示真核细胞一个细胞周期中染色体的行为变化。下列有关叙述正确的是( C )
A.姐妹染色单体的形成发生在c～d时期
B.植物细胞中,d～e时期细胞中央将出现细胞板
C.b～b可以表示一个完整的细胞周期
D.细胞中的核DNA含量加倍是在e～a时期,细胞中染色体数目加倍是在b～c时期
解析:姐妹染色单体的形成发生在b～c时期;植物细胞分裂末期,即a～b时期,细胞中央出现细胞板;一个细胞周期是指从一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成时为止,b～b可以表示一个完整的细胞周期;细胞中的核DNA含量加倍是在b～c时期,细胞中染色体数目加倍是在e～a时期。
11.图甲为某动物一个正在分裂的体细胞,请结合图乙分析下列各项,正确的是( C )
A.图甲细胞中含有染色单体8个
B.图甲所示分裂时期处于图乙中的BC段
C.图乙中C→D段的原因与着丝粒的分裂有关
D.图乙中B→C段各时期细胞内染色体数目不同
解析:图甲细胞中着丝粒已分裂,不含染色单体;图甲所示分裂时期处于图乙中的D点以后;图乙中CD段形成的原因是着丝粒分裂;体细胞进行的是有丝分裂,则图乙中B→C段表示有丝分裂前期和中期,这两个时期细胞内染色体数目相同。
12.如图1和图2表示有丝分裂不同时期染色体和核DNA的数量关系,下列有关叙述错误的是( C )
A.观察染色体形态和数目的最佳时期处于图1的CD段
B.图1中DE段细胞染色体数目加倍，但核DNA含量不变
C.图2中a对应图1中的AB段,c对应图1中的EF段
D.有丝分裂过程中不会出现图2中d所示的情况
解析:图1中的CD段包括有丝分裂G2期、前期和中期,中期是观察染色体形态和数目的最佳时期;图1中DE段形成的原因是着丝粒分裂,此时细胞中染色体数目加倍,但核DNA含量不变;图2中a表示有丝分裂后期、末期,对应图1中的EF段,c时期染色体与核DNA的量比a时期减少一半,对应图1中的AB段;图2中的d时期染色体数目∶核DNA含量=2∶1,有丝分裂过程中不存在这种情况。
13.细胞周期的有序调控如同自动洗衣机设定的程序。在细胞周期中有一系列检验点对细胞增殖进行严密监控,确保细胞增殖严格有序进行。在细胞质中细胞周期蛋白浓度呈周期性变化,周期蛋白浓度越高,激酶活性越高,细胞周期蛋白与激酶结合形成复合物后,激酶被激活帮助细胞通过这些检验点。如周期蛋白1与激酶1结合形成复合物MPF后,激酶1促进细胞由G2期进入M期,周期蛋白2与激酶2结合形成复合物SPF后,激酶2促进细胞由G1期进入S期。如图显示了上述调控过程中MPF和周期蛋白的活性浓度变化规律。
注:M表示分裂期,G1表示DNA合成前期,S表示DNA合成期,G2表示DNA合成后期。
请回答下列问题。
(1)周期蛋白1的增加除了能够促进细胞内发生“染色质螺旋化”的变化外,还可能促进细胞内发生的变化有 、
、 。
(2)图中的周期蛋白为 (填“周期蛋白1”或“周期蛋白2”),若使更多细胞阻滞在G2/M检验点,根据题干信息,可采取的措施是 。
(3)若将G2和M期细胞融合,则G2细胞进入M期的时间 (填“提前”“延后”或“不变”),原因是 。
解析:(1)由题意可知,周期蛋白1与激酶1结合形成复合物MPF后,激酶1促进细胞由G2期进入M期,M期的分裂前期细胞中发生的主要变化是染色质螺旋化、核膜消失、纺锤体形成、核仁解体。
(2)由题图可知,周期蛋白活性的浓度增加时,细胞由G2期进入M期,结合题干信息“周期蛋白1与激酶1结合形成复合物MPF后,激酶1促进细胞由G2期进入M期”可推知,题图中周期蛋白为周期蛋白1。根据上述信息,若要使更多细胞阻滞在G2/M检验点,可抑制周期蛋白1的表达或降低激酶1的活性,均会阻止细胞由G2期进入M期。
(3)由于M期细胞内存在周期蛋白1与激酶1结合的复合物MPF,所以若将G2和M期细胞融合,复合物MPF进入融合细胞,促进融合细胞由G2期进入M期,所以若将G2和M期细胞融合,则G2细胞进入M期的时间将提前。
答案:(1)核膜消失 纺锤体形成 核仁解体
(2)周期蛋白1 抑制细胞内周期蛋白1的表达或降低激酶1活性
(3)提前 M期细胞内存在周期蛋白1与激酶1结合的复合物MPF,G2和M期细胞融合后,M期细胞内的MPF进入融合细胞,促进融合细胞由G2期进入M期
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1.下面是关于观察洋葱根尖细胞有丝分裂实验的部分操作示意图,有关评价合理的是( C )
A.剪取洋葱根尖2～3 mm,因为该区域属于根毛区,细胞有丝分裂旺盛
B.该实验步骤中唯一错误的是在②和③之间缺少用清水漂洗这一
环节
C.在观察的图像中,b区域属于分生区的细胞,细胞已死亡
D.若用图中b区域的细胞观察质壁分离和复原,实验现象明显
解析:洋葱根尖2～3 mm的区域属于分生区;实验过程中在②和③之间应增加清水漂洗这一环节,而③和⑤之间的清水漂洗环节应删除;分生区的细胞呈正方形,细胞经解离已死亡;b区域的细胞属于分生区细胞,无中央大液泡,用来观察质壁分离和复原时,实验现象不明显。
2.为了探究从植物中提取的可可碱是否可以作为除草剂,某科研小组以杂草——鬼针草为实验材料开展研究,结果如表。
可可碱浓度
(mmol·L-1)
根尖细胞有丝分裂
种子发
芽率(%)
有丝分裂
指数(%)
分裂期细胞占比(%)
前期和中期
后期和末期
0
3.73
3.04
0.69
81.5
0.1
2.90
2.16
0.74
68.1
0.5
2.10
1.72
0.38
18.6
1.0
1.96
1.72
0.24
2.3
注:有丝分裂指数=分裂期细胞数/观察细胞的总数×100%。
(1)完成观察根尖细胞有丝分裂的实验时,剪取根尖2～3 mm 是为了便于找到 区的细胞,制片流程为 →漂洗→染色→制片。
(2)实验结果显示,与对照组相比,当可可碱浓度达到1.0 mmol·L-1时,在分裂期的细胞中,后期和末期的细胞数目相对 ,产生这种结果的原因可能是可可碱抑制 的牵引作用,导致染色体无法移向细胞两极。
(3)可可碱 (填“能”或“不能”)作为除草剂抑制杂草生长,理由是 。
解析:(1)选取根尖2～3 mm是为了便于找到分生区细胞,因为分生区细胞分裂旺盛,易观察到分裂过程,制作根尖分生区组织细胞有丝分裂装片的流程为解离→漂洗→染色→制片。
(2)由题表可知,当可可碱浓度达到1.0 mmol·L-1时,处于后期和末期的细胞所占比例明显低于其他浓度,说明处于这两个时期的细胞数目相对较少,产生这种结果的原因可能是可可碱能够抑制纺锤丝(体)的牵引作用,导致染色体无法移向细胞两极。
(3)可可碱能作为除草剂,因为随着可可碱浓度的升高,种子发芽率明显降低(若答可可碱不能作为除草剂,则原因为不知道可可碱对农作物的影响)。
答案:(1)分生 解离 (2)减少 纺锤丝(体) (3)能(不能) 随着可可碱浓度的升高,种子发芽率明显降低(不知可可碱对农作物的
影响)
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