1、第4单元 细胞的生命历程,第12讲 细胞的增殖,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.活动:探究细胞表面积与体积的关系。 3.活动:制作和观察根尖细胞有丝分裂简易装片,或观察其永久装片。,-4-,必备知识梳理,关键能力突破,1.细胞不能无限长大 (1)实验细胞大小与物质运输的关系 实验原理 a.用不同大小的琼脂块模拟不同大小的 。 b.用NaOH在琼脂块中扩散的体积与整个琼脂块的体积的比值模拟细胞的 。 实验结果和结论 a.在相同时间内,NaOH在每一琼脂块内扩散的深度 ,说明NaOH在每一琼脂块内扩散的速率 。 b.NaOH扩散的体积
2、与整个琼脂块的体积之比随着琼脂块的增大而 ,说明琼脂块的体积越大,物质运输的效率 。,细胞,物质运输的效率,基本相同,相同,减小,越低,-5-,必备知识梳理,关键能力突破,(2)细胞不能无限长大的原因 受 的制约:细胞体积越大,其相对表面积越小,细胞的物质运输的效率就越低。 受 的制约:细胞核中的DNA是有限的,其能够控制的细胞质的范围有限。,相对表面积,核质比,-6-,必备知识梳理,关键能力突破,2.细胞增殖 (1)概念:细胞以分裂的方式进行增殖,包括 和整个连续的过程。 (2)方式 真核生物:无丝分裂、 分裂和 分裂。 原核生物: 。 (3)意义:是生物体 的基础。,物质准备,细胞分裂,有
3、丝,减数,二分裂,生长、发育、繁殖、遗传,-7-,必备知识梳理,关键能力突破,3.细胞周期 (1)范围:连续进行 分裂的细胞才有细胞周期。 (2)概念:连续分裂的细胞,从一次分裂完成时开始,到 分裂完成时为止,为一个细胞周期。细胞周期包括分裂间期和分裂期,分裂间期完成 ,为分裂期进行物质准备,同时细胞有适度的生长。,有丝,下一次,DNA分子的复制和有关蛋白质的合成,-8-,必备知识梳理,关键能力突破,(3)细胞周期的表示方法,ABCA,a+b或c+d,a+b+c+d+e,-9-,必备知识梳理,关键能力突破,(4)细胞周期的特点:不同种类的细胞,其细胞周期不一定相同,分裂间期与分裂期所占比例也不
4、一定相同。,分裂间,分裂,-10-,必备知识梳理,关键能力突破,凝练核心素养 1.生命观念通过对细胞周期概念的分析,建立起细胞增殖是通过细胞周期实现的观念。 2.科学思维运用批判性思维的方法,思考和解决是不是细胞体积越小越好的问题。 3.科学探究通过模拟探究细胞表面积与体积之比与物质运输效率之间的关系,运用联想、迁移的方法,探讨细胞不能无限长大的原因。,-11-,必备知识梳理,关键能力突破,图甲丙是细胞周期的相关示意图,据图分析下列问题。(1)诱导细胞的基因突变可使用物理或化学方法,作用于图甲的 S 期或图丙的 b a 段。 (2)乙图中,一个完整的细胞周期是指 a+b或c+d 段,b+c段不
5、是 (填“是”或“不是”)一个细胞周期的时间。 (3)秋水仙素可作用于图丙细胞的 a b 段。,-12-,必备知识梳理,关键能力突破,考向1 分析细胞不能无限长大的原因 1.(2018江西红色七校联考)科学家通过模拟实验探究细胞大小与物质运输的关系。实验过程:将三个边长分别为1 cm、2 cm、3 cm含有酚酞的琼脂块,浸泡在NaOH溶液中10 min后取出,切成两半,每块NaOH扩散的深度如下图中阴影所示(琼脂块中数据表示未被扩散部分的长度)。下列关于该实验及相关推论的叙述,正确的是( ),-13-,必备知识梳理,关键能力突破,A.本实验自变量是不同大小的琼脂块,因变量是NaOH进入琼脂块“
6、细胞”的深度 B.本实验中,NaOH在边长1 cm的琼脂块内扩散的速率最大 C.通过本模拟实验可说明,细胞体积越小,其相对表面积越小,物质运输的效率就越高 D.本实验中,NaOH扩散进琼脂块的体积与琼脂块总体积之比可以反映细胞的物质运输效率,答案,解析,-14-,必备知识梳理,关键能力突破,模拟探究细胞表面积与体积关系 (1)琼脂块大小模拟细胞大小,NaOH溶液模拟被细胞吸收的物质。 (2)物质扩散体积与总体积之比表示物质运输的效率。 (3)在相同时间内,NaOH在每一琼脂块内扩散的深度基本相同,说明NaOH在每一琼脂块内“扩散的速率”是相同的。 (4)NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比
7、随琼脂块的增大而减小。 (5)实验结论: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换的面积相对越小,所以物质运输的效率越低。,-15-,必备知识梳理,关键能力突破,考点2 细胞的有丝分裂过程 2.(2018湖南常德高三一模)细胞分裂间期依次划分为G1、S和G2期,研究者将处于不同时期的细胞进行融合,实验结果如下图所示。其中灰色的部分是细胞核,黑点代表中心体。下列推断不合理的是( )A.引发中心体复制的物质持续存在到G2期 B.中心体和DNA复制可能同时进行 C.S期细胞中存在使G1期细胞核进入S期的物质 D.中心体的复制始于G1期,在G2期复制完毕,答案,解析,-16-,必备知识
8、梳理,关键能力突破,1.判断一个完整的细胞周期的方法 (1)细胞周期以上一次细胞分裂完成进入分裂间期为起点,而不能以分裂期开始为起点。 (2)分裂间期的时间远远长于分裂期。 (3)DNA含量加倍的时间在细胞分裂间期,染色体数目加倍的时间在分裂期。 2.与细胞周期有关的三个重要知识点 (1)基因突变:在细胞分裂间期,DNA复制容易受到内外因素的干扰而发生差错,即发生基因突变。 (2)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。 (3)细胞癌变:药物一般作用于癌细胞的分裂间期,使其DNA分子不能复制,可抑制癌细胞的无限增殖。,-17-,必备知识梳理,关键能力突破
9、有丝分裂过程中相关结构或物质的变化 1.有丝分裂过程以高等植物细胞为例,-18-,必备知识梳理,关键能力突破,2.动物细胞与高等植物细胞有丝分裂的主要区别3.细胞有丝分裂的意义 将亲代细胞的染色体经过复制之后,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 遗传性状 的稳定性。,-19-,必备知识梳理,关键能力突破,4.有丝分裂过程中相关结构的周期性变化规律 (1)有丝分裂过程中染色体的变化规律,-20-,必备知识梳理,关键能力突破,(2)有丝分裂过程中核DNA、染色体、染色单体数目的变化规律(以二倍体生物为例),-21-,必备知识梳理,关键
10、能力突破,5.无丝分裂的过程和实例,-22-,必备知识梳理,关键能力突破,凝练核心素养 1.生命观念通过分析细胞有丝分裂的过程及意义,建立起结构与功能相适应的观念。 2.科学思维运用模型与建模的方法,建构有丝分裂过程中染色体和DNA的行为及数量的变化模型,培养逻辑思维能力。,-23-,必备知识梳理,关键能力突破,(生命观念、科学思维)有丝分裂染色体、DNA数量变化曲线,-24-,必备知识梳理,关键能力突破,问题设计 (1)图1中表示有丝分裂中 数量变化曲线,表示 数量变化曲线,其中ab段变化的原因是 ,ef段数量变化的原因是 。 (2)图2表示有丝分裂过程中每条染色体上DNA含量变化曲线,图中
11、ef段表示 ,fg段表示含有姐妹染色单体的时期,即有丝分裂的 ,hi段表示有丝分裂的 。 (3)图3是图2的变式,在有染色单体时,染色体与核DNA数目之比为 ,不存在染色单体的时期,染色体数与核DNA数目之比为 。图中BC段表示S期,CD段表示有丝分裂G2期、 ,EF段为有丝分裂的 。,-25-,必备知识梳理,关键能力突破,(4)图2和图3还可表示减数分裂过程中每条染色体上DNA含量变化曲线图,其中fg(CD)段表示减数第一次分裂和 。 (5)请在下图中画出有丝分裂间期染色体数量变化曲线。,-26-,必备知识梳理,关键能力突破,答案 (1)核DNA 染色体 DNA复制 着丝点分裂,姐妹染色单体
12、分开 (2)分裂间期 前期和中期 后期和末期 (3)12 11 前期和中期 后期和末期 (4)减数第二次分裂的前期和中期 (5),-27-,必备知识梳理,关键能力突破,考向1 有丝分裂各时期的特点及细胞图像的识别 1.(2018湖南长沙长郡中学月考)如图是细胞有丝分裂模式图或部分结构图,有关叙述不正确的是( )A.上述细胞有丝分裂的顺序是甲丁乙丙 B.显微镜下观察到最多的细胞处于甲时期 C.开始出现染色体的时期是丁;染色体开始转变成染色质形态的时期是丙 D.丁一定是动物细胞有丝分裂前期,答案,解析,-28-,必备知识梳理,关键能力突破,1.根据染色体变化识别细胞分裂时期(1)染色质变为染色体,
13、染色体散乱分布前期,如图1。 (2)着丝点排列在赤道板上中期,如图2。 (3)着丝点分裂,染色体数目增加一倍后期,如图3。 (4)染色体变成染色质末期,如图4。,-29-,必备知识梳理,关键能力突破,2.“三看法”界定动物细胞和高等植物细胞有丝分裂图像,-30-,必备知识梳理,关键能力突破,考向2 有丝分裂过程中染色体、DNA等数量变化 2.(2018江西南昌四校联考)下图甲、乙为某生物的体细胞有丝分裂染色体行为变化示意图,曲线为DNA含量变化图。下列叙述中错误的是( ),A.图甲对应曲线中的CD段,对应曲线的FG段 B.图乙为细胞分裂后期图,这一时期两曲线有不同的变化 C.图甲所示变化在光学
14、显微镜下难以观察到 D.观察组织细胞有丝分裂时,可用同一细胞来观察甲、乙两种时期,答案,解析,-31-,必备知识梳理,关键能力突破,有丝分裂中核DNA含量变化的两种曲线变式,-32-,必备知识梳理,关键能力突破,(1)图乙表示有丝分裂过程中每条染色体上DNA含量变化曲线,图中ef段处于间期,fg段表示含有姐妹染色单体的时期,即有丝分裂的G2期、前期和中期,hi段表示有丝分裂的后期和末期。 (2)图丙是图乙的变式,在有染色单体时,染色体与核DNA数目之比为12,不存在染色单体的时期,染色体与核DNA数目之比为11。图丙中BC段处于S期,CD段表示有丝分裂G2期、前期和中期,EF段为有丝分裂的后期
15、和末期。,-33-,必备知识梳理,关键能力突破,观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 1.实验原理 (1)高等植物的分生组织细胞 有丝分裂 较旺盛。 (2)细胞核内的染色体(质)易被 碱性染料 (龙胆紫溶液)染成深色。 (3)由于各个细胞的分裂是 独立 进行的,在同一分生组织中可以通过 高倍显微镜 观察细胞内 染色体 的存在状态,判断这些细胞各处于有丝分裂的哪个时期。,-34-,必备知识梳理,关键能力突破,2.实验步骤,-35-,必备知识梳理,关键能力突破,凝练核心素养 1.科学思维运用间接转化的方法,将得到的每一时期的细胞数与计数细胞总数的比值,转化为比较细胞周期不同时期的时间长短,培养学生的想象
16、力。 2.科学探究通过使用高倍显微镜观察根尖分生组织细胞的有丝分裂实验,掌握临时装片的制作方法。,-36-,必备知识梳理,关键能力突破,(科学探究)(2018湖南新化一中月考)下图所示是关于观察洋葱根尖分生组织细胞有丝分裂实验的部分操作,下列评价合理的是( ),-37-,必备知识梳理,关键能力突破,A.剪取洋葱根尖23 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和之间缺少用清水漂洗这一环节 C.在观察的图像中,b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,答案,解析,-38-,必备知识梳理,关键能力突破,(2018福
17、建闽侯八中月考)在“观察植物细胞有丝分裂”实验中,三位实验人员制作洋葱根尖装片的操作步骤(“+”表示操作,“-”表示未操作)如下表所示:,-39-,必备知识梳理,关键能力突破,甲、乙、丙观察到的实验现象分别是( ) A.细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞分散且染色体清楚 B.细胞分散但看不到染色体、染色体着色清楚、细胞分散且染色体清楚 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、细胞分散且染色体清楚,答案,解析,-40-,必备知识梳理,关键能力突破,观察细胞的有丝分裂实验的关键点 (1)实验材料的选择 类型:选取分裂期占细胞周
18、期比例相对较大的材料。 部位:应选分裂旺盛的部位(如根尖的分生区)。 时间:必须在分裂旺盛的时间取材。 本实验一般选择生长旺盛、带有分生区的洋葱根尖,且一般在上午10时至下午2时进行实验,此时洋葱根尖分生区细胞处于分裂期的较多。,-41-,必备知识梳理,关键能力突破,(2)应该严格按照操作步骤进行:取材解离漂洗染色制片。 (3)在解离过程中细胞已被盐酸杀死(龙胆紫溶液或醋酸洋红液使染色体着色,表明细胞已丧失生物活性,生物膜已不具有选择透过性),因此,显微镜下观察到的都是死细胞,不能看到细胞分裂的动态变化。若视野中找不到处于某一时期的细胞,可通过移动装片从邻近的区域中寻找。,-42-,1,2,3
19、4,1.下列关于细胞周期的叙述,正确的是( ) A.机体内所有的体细胞都处于细胞周期中 B.受抗原刺激后的淋巴细胞细胞周期变长 C.细胞种类不同,细胞周期持续时间不同 D.成熟的生殖细胞产生后立即进入下一个细胞周期,答案,解析,-43-,1,2,3,4,2.图甲表示某二倍体动物细胞有丝分裂图像,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( )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
20、核DNA和染色单体的关系 D.图丁所示细胞正处于有丝分裂后期,答案,解析,-44-,1,2,3,4,3.真核细胞中的细胞周期蛋白A可促进DNA的复制。细胞中某种特异性siRNA(一种双链RNA)可以导致细胞周期蛋白A的mRNA降解。下列分析错误的是( ) A.细胞周期蛋白A可能需进入细胞核发挥作用 B.这种特异性siRNA内一定含有氢键 C.细胞周期蛋白A的合成会受此种siRNA影响 D.此种siRNA会使细胞分裂速度加快,答案,解析,-45-,1,2,3,4,4.为了研究从植物中提取的可可碱是否可以作为除草剂,某科研小组开展了可可碱对鬼针草根尖细胞有丝分裂和种子萌发影响的实验探究,结果如下
21、表。请回答下列问题。,注 有丝分裂指数=(分裂期细胞数/观察细胞的总数)100%。,-46-,1,2,3,4,(1)本实验需要制作根尖细胞有丝分裂装片,制片过程中根尖解离需要用到的试剂是 。下图为显微镜下观察到的部分细胞图像,箭头所指的细胞处于分裂期的 期。 (2)实验结果显示,与对照组相比,当可可碱浓度达到1.0 mmolL-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 ,导致染色体无法移向细胞两极。 (3)实验结果表明,随着可可碱浓度的升高,种子发芽率 。为探究可可碱影响种子发芽率的可能原因,某同学提出假设:可可碱会降低种子中赤霉素的水平。现欲通过实验检验上
22、述假设,请写出实验设计的基本思路: 。,-47-,1,2,3,4,答案 (1)解离液(或盐酸和酒精) 中 (2)减少 可可碱能够抑制纺锤体的形成 (3)降低 以不同浓度的可可碱处理鬼针草种子,一段时间后测定各组种子中赤霉素的含量,分析可可碱浓度与赤霉素含量的关系,-48-,1,2,3,4,解析 (1)在制作植物根尖细胞有丝分裂装片的过程中,解离液是体积分数为95%的酒精和质量分数为15%的盐酸的混合液(11)。图中箭头所指细胞的染色体都集中在赤道板上,可知该细胞处于有丝分裂中期。(2)由表格中数据可知,与对照组相比,可可碱浓度为1.0 mmolL-1时,在分裂期的细胞中,后期和末期的细胞所占百分比小,原因可能是可可碱抑制了纺锤体的形成,从而导致染色体无法移向细胞两极。(3)由表格中数据可知,随着可可碱浓度的升高,种子发芽率逐渐降低。赤霉素可解除种子的休眠,与种子的发芽有关。要探究可可碱是否降低了种子中赤霉素的含量,从而影响了发芽率,可用等量的鬼针草种子设置不同实验组,这些实验组分别用不同浓度的可可碱(自变量)溶液处理,一段时间后测定各组种子中赤霉素的含量,从而分析可可碱浓度与赤霉素含量的关系。为了使实验更严谨,还应设置空白对照组。,
