《第一节-细胞的增殖》导学案.doc

《第一节 细胞的增殖》导学案

知识1
细胞增殖的方式
1.细胞增殖的方式
细胞分裂。
2．真核细胞增殖的方式
有丝分裂和减数分裂。
3．真核生物体细胞增殖的方式
有丝分裂。
4．真核生物生殖细胞增殖的方式
减数分裂。
知识2
细胞周期
1.细胞周期是指连续分裂的细胞，从上一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的整个过程。
2．每一个细胞周期包括一个分裂期和一个分裂间期。分裂间期是有丝分裂的准备阶段。
细胞周期错误！)
3．细胞的分裂包括两个过程：(1)细胞核的分裂，即有丝分裂；(2)细胞质的分裂，称为胞质分裂。

思考交流
1．所有细胞都有细胞周期吗？
【提示】　只有连续分裂的细胞才有细胞周期。

知识3
有丝分裂过程(以高等植物细胞
为例)

时期　　图像　　　　　　　变化特征

分裂
间期
　　　完成染色体复制(即完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成)。复制的结果，每条染色体都具有两条完全一样的染色单体

前期
　　　两失两现一散乱。核膜解体，形成小泡，核仁消失，染色体、纺锤体出现，染色体散乱排列

中期
　　　形定数晰易看见。染色体的着丝粒排列在细胞中央的一个平面上，染色体数目清晰

后期
　　　粒分数增均两极。染色体着丝粒一分为二，染色体数目增加一倍平均分到细胞的两极

末期　　两失两现细胞板。染色体、纺锤体消失，核膜、核仁重新出现，植物细胞中央出现细胞板

思考交流
2．植物细胞有丝分裂过程中DNA数目开始加倍的时期和染色体数目加倍的时期相同吗？
【提示】　不同。DNA数目开始加倍是间期；染色体数目加倍是后期。

知识3
动、植物细胞有丝分裂的不同

时期
植物细胞有丝分裂
动物细胞有丝分裂
间期

无中心体的复制

G2期已有一对中心体

前期

由纺锤丝组成纺锤体

中心体分开，其间有纺锤丝相连

末期

细胞板扩展为细胞壁，分割细胞质

从“赤道”向内凹陷，形成环沟，最后两个细胞分开

知识5
细胞有丝分裂的意义
将亲代细胞的染色体经过复制后，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，因而在生物的亲代细胞和子代细胞之间保证了遗传性状的稳定性。
正误判断
1．在植物有丝分裂过程中，用显微镜能观察到细胞中央有一平面和细胞板，在动物有丝分裂过程中只能观察到细胞中央的平面。(×)
【提示】　在植物有丝分裂与动物有丝分裂中，细胞中央的平面只是人为规定的一个虚拟的平面，实际在细胞中并不存在，也不可能观察到。
2．分裂间期的细胞最多，后期染色体最多。(√)
3．细胞周期的不同时期所经历时间的长短可用每一时期的细胞数与计数细胞总数的比值表示。(√)
4．细胞都可以进行有丝分裂。(×)
【提示】　原核细胞只进行二分裂。
5．植物细胞有丝分裂的间期，核糖体和线粒体活动旺盛。(√)
6．观察洋葱根尖细胞有丝分裂时，可以通过显微镜观察某细胞有丝分裂全过程。(×)
【提示】　显微镜下细胞经解离处理已死亡。

探究1
细胞周期的有关问题
【问题导思】　
①什么样的细胞才有细胞周期？
②细胞周期的表示方法有哪些？
1．前提条件
(1)只有连续分裂的细胞才有细胞周期，有些细胞分裂结束后不再进行分裂，它们就没有细胞周期。
(2)生物体有细胞周期的常见细胞有：受精卵、干细胞、分生区细胞、形成层细胞、生发层细胞、癌细胞(不正常分裂)。
(3)减数分裂形成的细胞和已分化的细胞没有细胞周期。
2．表示方法
(1)常规表示方法：

方法一为扇形图，一个完整细胞周期为：A―→A，应为顺时针。
方法二为直线图，图中a＋b为一个细胞周期，c＋d也为一个细胞周期。
方法三为曲线图，a＋b＋c＋d＋e＋f为一个细胞周期。
(2)柱形图表示法：

　　　柱形图1　　　　　　　柱形图2
说明：B的DNA含量在2C～4C之间，此时正处于DNA复制时期。
C的细胞中DNA已经加倍，说明此时细胞正处于DNA复制完成期和分裂期。
名师点拨

识图析图

1．上图中细胞周期的起点应为末期结束B点，终点也是该点。
2．在整个细胞周期中，间期所占的时间远比分裂期长，所以观察有丝分裂实验中，视野内间期的细胞数目多。

3．细胞周期中几种细胞结构的变化
(1)染色体形态变化：
　染色质
(间期、末期)　染色体
(前期、中期、后期)
(2)纺锤体的变化：形成(前期)―→解体消失(末期)。
(3)核膜、核仁的变化：解体消失(前期)―→重建(末期)。
(4)染色体行为变化：复制―→散乱分布于纺锤体中央―→着丝粒排列在细胞中央的一个平面上―→着丝粒一分为二―→移向两极。
名师点拨

1．不是所有的细胞都具有周期性。例如，神经细胞、叶肉细胞等就不具有周期性。
2．同一种细胞，外界条件不同，细胞周期的长短也不同。

例1　(2012·杭州检测)连续分裂的细胞，相邻的两个细胞周期可表示为下图，下列叙述正确的是(　　)

①a＋b为一个细胞周期
②c、d两段都要消耗ATP
③b段的主要变化是DNA的复制及有关蛋白质的合成
④d段主要完成遗传物质的平均分配
⑤若该细胞为动物细胞，则在b段最初时期在“赤道”上形成一个环沟
A．①②④　　　　　　　　　B．③④⑤
C．②④⑤ D．①③⑤
【审题导析】　本题主要考查细胞周期的相关知识，分析时建议从以下几个方面入手：
(1)理解细胞周期的含义及分析。
(2)知道细胞周期中各阶段的物质结构变化。
【精讲精析】　细胞周期包括分裂间期和分裂期，分裂间期要长于分裂期，所以a、c为分裂间期，b、d为分裂期。在有丝分裂的整个过程中都要消耗ATP，而在a、c段会完成DNA复制和有关蛋白质的合成，分裂期主要完成遗传物质的平均分配，而动物细胞进行胞质分裂时发生于b段的末期，在“赤道”上形成环沟。
【答案】　A
借题发挥

从上述图示a与b的长短比例分析，观察细胞的有丝分裂，选什么样的材料更为合适？选择a时期长的还是b时期长的
【提示】　选择分裂期时间较长，且分裂期与分裂间期比值较大的材料。这样的材料中处于分裂期的细胞数目多，易观察到分裂期的细胞。

变式训练
1．如图为根尖细胞连续分裂的细胞周期不同阶段的时间(单位：h)数据。下列叙述正确的是(　　)

A．DE阶段发生遗传物质的平均分配
B．BC阶段结束时DNA含量增加一倍
C．CD阶段完成与DNA复制有关的蛋白质的合成
D．一个细胞周期(可表示为CD＋DE)等于17.3 h
【解析】　根据细胞周期的概念，分裂间期长于分裂期，所以BC段、DE段是分裂间期，AB段、CD段、EF段是分裂期。DNA含量增加与有关蛋白质的合成应该在分裂间期完成，遗传物质的平均分配在分裂期完成。CD＋DE虽然在时间上等同于一个细胞周期(19.3 h)，但生物学意义上的细胞周期一定要从一次细胞分裂结束开始，所以D选项错误。
【答案】　B
探究2
有丝分裂过程中核物质数目的变化
【问题导思】　
①有丝分裂过程中，染色体、DNA的数目变化有什么规律？
②染色单体数目变化与染色体数目变化相同吗？
1．染色体数目的变化：2N―→4N―→2N(如图)

2．核内DNA数目的变化：2N―→4N―→2N(如图)

3．染色单体数目变化规律：0―→4N―→0(如图)

由以上图示可知，染色体、DNA、染色单体的数目变化规律如下：
(1)染色体数目在有丝分裂后期加倍，末期恢复。
(2)DNA数目在有丝分裂间期加倍，末期恢复。
(3)染色单体在有丝分裂间期出现，后期消失。
可见染色体、DNA、染色单体的数目变化不完全同步。
4．染色体、染色单体、DNA分子三者之间的关系(如图所示)

名师点拨

1．染色体与染色单体：染色体经过复制后连接在同一个着丝粒上有两条染色单体；当着丝粒分裂后，染色单体分开成为独立的染色体。
2．染色体与着丝粒：染色体数目是根据着丝粒数目来计数的，有几个着丝粒就有几条染色体。
3．染色体与DNA：无染色单体时，染色体∶DNA＝1∶1；有染色单体存在时，染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2。

例2　(2013·湖州高一期末)如图为细胞分裂过程中染色体数目变化曲线和细胞分裂某一时期的结构图。请据图回答下列问题：

(1)图A表示细胞的有丝分裂过程，cd段表示细胞分裂进入________期，此时期染色体变化的主要特点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
de段表示细胞分裂进入__________期，此时期染色体变化的主要特点是________________________________________________________________________。
(2)从图A可以看出，经有丝分裂产生的子细胞与母细胞具有相同数量的________，所以细胞有丝分裂对于生物保持____________________有重要意义。
(3)图B表示的细胞处于________期，此时细胞中的染色体条数为________，每条染色体含________条染色单体，共含________个DNA分子。
【审题导析】　(1)准确识别题目中A图，明确各区段代表的时期。
(2)联想有丝分裂各时期的染色体特征，判断B图所代表的时期。
(3)回忆有丝分裂各时期染色体变化的特征及数量。
【精讲精析】　(1)有丝分裂过程中，在后期，染色体数目随着丝粒分裂而加倍，并在纺锤丝的牵引下移向细胞两极。de段细胞分裂进入末期，此时染色体逐渐变为染色质状态。
(2)从图A中可以看出，有丝分裂不改变染色体的数目，即分裂前后染色体数目不发生改变。因此对于生物体保持遗传性状的稳定性有重要意义。
(3)图B细胞着丝粒整齐排列在细胞中央的一个平面上，处于有丝分裂中期，此时细胞中有4个着丝粒，即含有4条染色体，每条染色体含有2条染色单体、2个DNA分子。
【答案】　(1)后　着丝粒分裂，染色单体分开，变为染色体，并在纺锤丝的牵引下移向细胞两极　末　变为染色质状态
(2)染色体　遗传性状的稳定性
(3)有丝分裂中　4　2　8
变式训练

2．(2013·浙江高一联考)细胞增殖过程中DNA含量会发生变化。通过测定一定数量细胞的DNA含量，可分析其细胞周期。根据细胞DNA含量不同，将某种连续增殖的细胞分为三组，每组的细胞数如右图所示。从图中所示结果分析其细胞周期，不正确的是(　　)
A．乙组细胞正在进行DNA复制
B．细胞分裂间期的时间比分裂期长
C．丙组中只有部分细胞的染色体数目加倍
D．将周期阻断在DNA复制前会导致甲组细胞数目减少
【解析】　乙组的DNA含量变化为2C～4C，可知乙组细胞正在进行DNA复制。DNA复制前有一个较长的准备时间，DNA含量为2C，即甲组所示。这样甲和乙两组均为细胞分裂间期，其数量远远大于丙组的分裂期的细胞。丙组的细胞可以包括前、中、后三个时期的细胞，只有后期的染色体数目是加倍的。将周期阻断在DNA复制前，乙组细胞数目将减少，甲组细胞数目增加。
【答案】　D
探究3
动植物细胞有丝分裂的异同
【问题导思】　
①动植物细胞的有丝分裂有哪些不同？
②参与细胞分裂的细胞器有哪些？
1．动、植物细胞有丝分裂比较及图形识别

图形

植物细胞
动物细胞

细胞壁有无：植物细胞有细胞壁，通常呈方形，动物细胞无细胞壁通常形状不固定

分裂前期有无中心体的参与：动物细胞有中心体，动物细胞有丝分裂的纺锤体由中心体发出的纺锤丝组成。高等植物细胞无中心体，植物细胞的纺锤体是由两极发出的纺锤丝形成的。

分裂末期细胞膜是否内陷：动物细胞从中部内陷缢裂成两个细胞。植物细胞从中部出现细胞板，发展或新的细胞壁。

2.与细胞分裂有直接关系的细胞器
(1)线粒体：为间期DNA复制、蛋白质合成及分裂期纺锤丝牵引染色体运动等提供能量。
(2)核糖体：间期组成染色质的有关蛋白质的合成场所。
(3)中心体：动物细胞和低等植物细胞在分裂前期，由中心体发出星状射线，形成纺锤体。
(4)高尔基体：植物细胞分裂末期，在细胞中央的一个平面位置上有许多高尔基体聚集，形成细胞板扩展形成细胞壁。由于高等植物细胞壁的主要成分是纤维素(多糖)，因此，高尔基体与纤维素的形成有关。
例3　 (2010·海南高考)有关动物细胞有丝分裂的叙述，正确的是(　　)
A．细胞板在细胞有丝分裂末期形成
B．间期能观察到纺锤体和中心体
C．在分裂末期，细胞膜内陷形成两个子细胞
D．在分裂中期，两个中心体复制形成两组中心体
【审题导析】　解题应从动物细胞有丝分裂的各时期特点来分析。
【精讲精析】　高等植物细胞有丝分裂末期形成细胞板。此题背景为动物细胞，故A项错。在动物细胞有丝分裂前期能观察到纺锤体和中心体，所以B项错。C项描述的现象是典型的动物细胞分裂末期的现象，正确。两个中心体复制形成两组中心体发生在分裂间期，故D项错。
【答案】　C
变式训练
3．下列是一组动物活细胞有丝分裂图，有关说法正确的是(　　)

A．b图细胞将出现细胞板，并缢裂成两个子细胞
B. c图细胞核中染色体数和DNA数相等
C. d图细胞中染色体数、染色单体数、着丝粒数与DNA数之比为1∶2∶1∶1
D. 上述细胞在细胞周期中出现的顺序是a→c→d→e→b
【解析】　上述分裂图像为动物细胞的不同时期分裂图，故分裂过程中不会出现细胞板，根据不同分裂时期染色体行为特点及核膜、核仁出现及消失的特点可判断a为间期，b为末期，c为前期，d为中期，e为后期。c图中DNA已复制，DNA数为染色体数的2倍，则d图中的四者数量比应为1∶2∶1∶2。
【答案】　D
实验探究
制作并观察植物细胞有
丝分裂的临时装片
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)细胞核内的染色体易被碱性染料(如龙胆紫)染成深色。
2．实验流程
(1)洋葱根尖的培养
↓
(2)装片的制作
取材—取根尖2～3 mm
　↓
解离—用解离液浸泡10～15 min到根尖酥软
　↓
漂洗—用镊子取出放入清水中漂洗约10 min
　↓
染色—用龙胆紫溶液(或醋酸洋红液)进行染色
　↓
制片—用手指轻压载玻片，再覆盖上滤纸，
然后用橡皮或笔端轻轻敲击盖玻片
　↓
(3)观察
(4)绘图
名师点拨

1．由于间期持续的时间比分裂期持续的时间要长，又因为观察到的图像是细胞瞬间死亡的状态，故某一时刻处于间期的细胞数目最多。
2．由于细胞已被解离液杀死并固定，所以实验中不能观察到一个细胞有丝分裂的连续过程，只能观察到细胞被解离液杀死的那一时刻的分裂状态。即一个细胞完整的连续分裂过程是由不同细胞的不同时期的图像分析得出的。

3．实验成功的关键
(1)剪取生长旺盛，带有分生区的根尖，一般剪取2～3 mm，保证所取部位是分生区；同时注意剪取的时间：一般在上午10点至下午2点左右，此时分生区细胞分裂旺盛。
(2)充分解离是实验成功的必备条件。解离时间要以根尖是否酥软为标准；用10%盐酸目的之一是溶解细胞之间的中胶层使组织中的细胞分离开，使得组织酥软。时间过长，会使染色体成分遭到破坏；解离时间过短，会使解离不充分。只有解离充分，在制片时才能使细胞分散开来，细胞才不会重叠。
(3)染色时，染色液的浓度和染色时间必须掌握好，应注意染色不能过深，否则镜下一片紫色，无法观察。
(4)压片时用力必须恰当。
4．实验注意事项
(1)解离完一定要漂洗，目的是洗去多余的盐酸，防止解离过度和影响染色。
(2)将染色质(染色体)染色，时间不要太长，1～2 min即可。
(3)加盖玻片时，注意防止产生气泡。
(4)用显微镜观察时，要遵循“先低后高”的原则。
(5)在观察装片时，装片的移动方向与物像的移动方向相反。
(6)观察时应先找到呈正方形的分生区细胞，在一个视野里，往往不容易找全有丝分裂过程中各个时期的细胞图像，因此，观察时要注意边观察边移动装片，观察有丝分裂各个时期；换高倍镜时，要先把低倍镜下的物像移到视野中央。
例4　(2013·丽水检测)用高倍显微镜观察洋葱根尖细胞的有丝分裂。下列描述正确的是(　　)
A．处于分裂间期和中期的细胞数目大致相等
B．视野中不同细胞的染色体数目可能不相等
C．观察处于分裂中期的细胞，可清晰看到“赤道”和染色体
D．细胞是独立分裂的，因此可选一个细胞持续观察它的整个分裂过程
【审题导析】　解题应从以下几个方面去分析：
(1)有丝分裂的各时期染色体数目的变化规律。
(2)有丝分裂的各时期长短与视野中细胞数目成正相关。
(3)制作植物细胞有丝分裂临时装片时的各种处理结果。
【精讲精析】　在有丝分裂过程中，分裂间期通常占据了很长的时间，因此在视野中看到的间期的细胞数目也是最多的；有丝分裂后期着丝粒分裂，染色体数目加倍，所以即使是同一视野中看到的细胞中染色体数目也可能不相等；“赤道”只是人为规定的一个虚拟的平面，实际在细胞中并不存在，当然也不可能观察到；在进行该实验时，细胞被处理后都已经死亡，停留在某个固定的时期不再发生变化。
【答案】　B
变式训练
4．有1位同学做根尖有丝分裂实验，在显微镜中观察到的图像如图所示。造成这种情况的原因可能是(　　)

①取材位置不合适
②取材时间不合适
③制片时压片力量不合适
④解离时间不合适
⑤视野选择不合适
A．②③　　　　　　　　　　B．②⑤
C．①②⑤ D．①③④
【解析】　由题图观察，细胞多处于未分裂状态，故可能取材时间不合适，细胞分裂不旺盛；且视野中有一些细胞为长方形，可能取自伸长区细胞，为取材位置不合适，应取分生区细胞；也有可能是视野选择不当，没有找到合适的视野；由图可知细胞均已分散开，故不可能为③④所述原因。
【答案】　C本 课 知 识 小 结

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细胞周期分裂
间期G1期：有关蛋白质的合成G2期：一些蛋白质合成S期：DNA复制分裂期前期：膜仁消失现两体后期：粒裂数加均两极中期：形定数晰赤道齐末期：两消两现重开始
结 论 语 句
1．真核生物体细胞增殖的方式是有丝分裂，有丝分裂具有周期性，一个细胞周期包括分裂间期和分裂期。
2．分裂间期完成DNA复制和有关蛋白质的合成。
3．分裂期口诀：前期：膜、仁消失现两体
中期：形定数晰赤道齐
后期：粒裂数加均两极
末期：两消两现重开始
4．动、植物细胞有丝分裂的区别是：前期纺锤体的形成不同，末期胞质的分裂方式不同。