细胞的生命历程教案.docx

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细胞的生命历程教案

【考纲要求】

知识内容

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）细胞的分化

（5）细胞的全能性

（6）细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系

（7）癌细胞的主要特征及防治

（8）观察细胞的有丝分裂

（9）模拟探究细胞表面积与体积的关系

Ⅰ

Ⅰ

Ⅱ

Ⅱ

Ⅱ

Ⅱ

Ⅱ

知识点1细胞增殖

（一）细胞周期

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。

2.具有细胞周期的前提条件

①连续分裂的细胞；②具有分裂能力的细胞。

3.细胞周期的两个阶段

间期：

经历时间长，约占90％～95％

分裂期：

经历时间短，约占5％～10％

（二）有丝分裂和减数分裂过程中细胞内染色体和DNA的数目变化规律

（三）减数分裂与有性生殖

减数分裂是生物有性生殖中必须进行的一种细胞分裂方式

（4）无丝分裂

例如蛙的红细胞，分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化。

（五） 有关细胞分裂的疑难问题点拨　[易混点]

（1）并非所有细胞都具有细胞周期。

只有连续分裂的细胞才有细胞周期，高度分化的细胞、进行减数分裂的性原细胞都没有细胞周期。

（2）细胞板是真实存在的结构，而赤道板（面）并非真实存在。

（3）着丝点（粒）分裂不是纺锤丝牵拉的结果。

（4）同源染色体的大小并非完全相同，如性染色体X和Y。

（5）细胞分裂与变异类型的关系：

分裂方式

变异类型

无丝分裂

基因突变

有丝分裂

基因突变、染色体变异

减数分裂

基因突变、基因重组、染色体变异

【典型例题】

例1、【2011、上海、17】右图为同一植物细胞处在有丝分裂两个不同时期的模式图，下列表述错误的是

A．a结构主要由纤维素和果胶组成

B．b表示细胞膜，c表示细胞核

C．d结构的形成需要高尔基体的参与

D．e的蛋白质成分是在G2期合成的

解析：

本题考查细胞的结构及细胞分裂知识。

右图一个细胞处于间期，另一个细胞处于末期。

图中a结构是植物的细胞壁，主要由纤维素和果胶组成。

b表示细胞核的核膜，c表示细胞核的核仁，B错。

d结构是分裂末期形成的细胞板，细胞板形成新的细胞壁，需要高尔基体的参与。

e是纺锤丝，化学成分是蛋白质，蛋白质的合成在分裂间期的G2期合成的。

答案：

B

例2、【2011、天津、4】玉米花药培养的单倍体幼苗，经秋水仙素处理后形成倍体植株，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变化

B.c-d过程中细胞内发生了染色体数加倍

C.c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:

a-b过程是玉米单倍体幼苗有丝分裂的分裂期，DNA复制完成，细胞不会发生基因变化，A对；秋水仙素抑制分裂前期纺锤体的形成，使分裂无法完成，导致染色体加倍（c-d过程），B对；c点后，因不同染色体组中形态、大小一致的染色体是一条染色体复制的结果，因此细胞内不同染色体组的基因组成相同，C对；f-g过程为经秋水仙素处理后形成的倍体植株的有丝分裂的分裂期，不会出现同源染色体分离，染色体数减半的现象，D错。

答案D

知识点2：

细胞分化、衰老与癌变、凋亡

（一）细胞分化

1.细胞分化的遗传基础：

细胞内含有种类繁多的基因，同种生物不同细胞含有几乎相同的基因，受各种因子的调控与影响，同种生物不同的细胞在不同时间激活并表达不同的基因，即选择性表达。

2.细胞分化时期：

生物体的整个生命进程都发生着不同程度的细胞分化，但以胚胎时期达最大限度。

3.细胞分化即基因的表达主要受生物体细胞内调控机制的制约，同时也受环境条件的影响。

4.分化结果：

在细胞分裂的基础上，通过基因的选择性表达，形成不同细胞、组织等，从而促进个体发育。

细胞分裂和细胞分化共同完成个体发育，但细胞分化是个体发育的主要过程。

（二）细胞衰老

衰老细胞的特征

（1）细胞内水分减少，结果使细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢的速率减慢。

（2）细胞内多种酶的活性降低。

（3）细胞内的色素（主要是脂褐素）逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递，影响细胞正常的生理功能。

（4）细胞呼吸速率减慢，细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深。

（5）细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低。

（三）细胞的癌变特征与机理

1.癌细胞的主要特征

（1）适宜条件下，无限增殖（将癌细胞和正常细胞比较）

（2）癌细胞的形态结构发生了变化

例如，体外培养中的正常的成纤维细胞呈扁平梭形，转化成癌细胞后变成球形。

 （3）癌细胞的表面发生了变化

由于细胞膜上糖蛋白等物质减少，细胞间的黏着性显著降低，导致癌细胞容易在体内到处游走分散，进行分裂、繁殖，形成肿块。

 2.癌变的机理

（1）原癌基因与抑癌基因

原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程；抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。

癌症就是一系列原癌基因与抑癌基因的突变逐渐积累的结果。

（2）抑癌基因和原癌基因共同对细胞的生长和分化起着调节作用。

对原癌基因和抑癌基因的研究，将使人类有可能真正从根本上治疗癌症。

（四）细胞凋亡

1.概念

2.细胞凋亡的几种类型：

①在个体发育中，细胞的编程性死亡。

②成熟个体中，细胞的自然更新、被病原体感染细胞的清除。

（五）细胞凋亡和坏死的区别：

细胞的凋亡、坏死与癌变的比较

项目

细胞凋亡

细胞坏死

细胞癌变

与基因的关系

是基因控制的

不受基因控制

受基因突变控制

细胞膜的变化

内陷

破裂

糖蛋白减少

形态变化

细胞变圆，与周围细胞脱离

细胞外形不规则变化

呈球形

影响因素

基因决定的程序性死亡

环境等不利因素的影响

致癌因子

对机体的影响

有利

有害

有害

（六）细胞分裂、分化、衰老、凋亡和癌变的关系　

（1）细胞的分裂、分化、衰老和凋亡是细胞的正常生命历程，而癌变则是细胞畸形分化的结果。

（2）生物的个体发育从细胞角度分析是细胞分裂、分化的结果；从分子水平分析则是基因选择性表达的结果。

（3）有丝分裂、细胞分化不改变细胞的遗传物质；而减数分裂发生基因重组，癌变是基因突变，都会导致遗传物质发生改变。

（4）细胞衰老而导致的细胞自然更新是细胞凋亡的一个方面，除此之外，被病原体感染的细胞的清除，也是通过细胞凋亡完成的。

（5）判断细胞凋亡和细胞坏死的主要依据是细胞的死亡对机体是否有利，若细胞的死亡对机体是有利的，则为细胞凋亡，反之则为细胞坏死。

（七）有关疑难问题分析　[易混点]

（1）并非所有干细胞的分裂都要发生细胞分化。

干细胞分裂增加细胞数目。

一部分细胞发生细胞分化，成为具有特定功能的组织细胞；还有一部分继续保持分裂能力，用于干细胞本身的自我更新，如造血干细胞分裂后，一部分细胞分化为具有各种功能的细胞，另一部分增殖为造血干细胞。

（2）具有细胞全能性不等同于实现细胞全能性。

一般来说，活细胞都具有全能性，但只有发育成完整个体后才实现了细胞的全能性。

一般细胞分化程度越高，细胞全能性越难表达，但有例外，如配子的分化程度虽然较高，但全能性却较易表达。

细胞的全能性大小受精卵>生殖细胞>体细胞。

【典型例题】

例1、（2012全国卷新课标版）同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白，组成这两种蛋白质的各种氨基酸含量相同，但排列顺序不同，其原因是参与这两种蛋白质合成的（）

A．tRNA种类不同B．mRNA碱基序列不同

C．核糖体成分不同D．同一密码子所决定的氨基酸不同

【解析】本题以细胞的成分为切入点，综合考查蛋白质的组成、结构、转录、翻译等过程，但比较基础，考生容易得分。

在两种蛋白质合成过程中，tRNA种类、核糖体成分、同一密码子所决定的氨基酸均相同。

答案：

B

例2.（2012全国卷新课标版）下列关于细胞癌变的叙述，错误的是（）

A．癌细胞在条件适宜时可以无限增殖

B．癌变前后，细胞的形态结构有明显差别

C．病毒癌基因可整合到宿主基因组诱发癌变

D．原癌基因的主要功能是阻止细胞发生异常增殖

【解析】本题主要考查细胞癌变的知识。

原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程；而抑癌基因才是阻止细胞不正常的增殖。

答案：

D

例3.（2012安徽卷）脊椎动物有胚胎发育中产生了过量的运动神经元，它们竞争肌细胞所分泌的神经生长因子，只有接受了足够量神经生长因子的神经元才能生存，并与靶细胞建立连接，其他的则发生凋亡。

下列叙述正确的是

A．脊椎动物细胞凋亡仅发生在胚胎发育时期

B．一个存活的神经元只与一个靶细胞建立连接

C．神经元凋亡是不受环境影响的细胞编程性死亡

D．神经元凋亡是由基因控制的，自动的细胞死亡

【答案】D

【命题透析】本题以神经元的发生及功能考查细胞的生命历程。

旨在考察学生对细胞凋亡这一基本生物学概念的理解，同时考察了神经元与靶细胞的联系。

【思路点拨】细胞凋亡指由基因决定的细胞自动结束生命的过程。

生物体生长发育的各个阶段都存在细胞凋亡，A项错误。

从题干可知神经元的凋亡受“神经生长因子”这一环境因素的影响，所以C项错误，神经元的末梢可连接效应器的靶细胞，显然不是一个靶细胞，B项错误。

D项符合细胞凋亡的概念，正确。

例4.（2012山东卷）细胞衰老和凋亡对维持个体的正常生长和发育及生命活动具有重要意义。

下列叙述错误的是

A．细胞普遍衰老会导致个体衰老

B．效应T细胞可诱导靶细胞发生凋亡

C．细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡

D．衰老细胞内染色质固缩影响DNA复制和转录

答案：

C

解析：

本题考查衰老细胞的特征和细胞凋亡的基础知识。

在生物个体的生长发育的各个时期，都存在细胞的衰老和凋亡现象。

总体上看，当组成生物体的大多数细胞处于衰老状态时，才导致该生物个体的衰老，故选项A正确；衰老细胞表现出代谢减慢、酶活性降低、细胞核体积增大、染色质固缩等多方面的特征，其中染色质固缩将影响DNA的复制和转录，故选项D正确。

细胞凋亡是在基因的调控下的编程性死亡，它不同于由各种不利因素而引起的细胞坏死，故选项C错误；效应T细胞识别并诱导裂解靶细胞，该过程多为细胞的凋亡，少数情况属于细胞的坏死，故选项B正确。

例5.（2012四川卷）蛙的受精卵发育成原肠胚的过程中，下列行为在细胞中不能发生的是

A.基因的选择性表达B.DNA的半保留复制

C.同源染色体的分离D.姐妹染色单体的分开

【答案】C

【解析】受精卵发育的过程中细胞进行有丝分裂，因而有DNA的半保留复制和姐妹染色单体的分开。

而同源染色体的分离是出现在减数分裂。

而任何活细胞都要合成生命的必需物质，基因会表达，且在到原肠胚的过程中已经出现分化，故A正确。

例6.（2012江苏卷）研究表明细胞癌变是细胞从已分化转变到未分化状态的过程，下列叙述正确的是

A．癌细胞具有和正常分化细胞相近的细胞类型

B．癌细胞的分裂能力与分化程度成正相关

C．诱导癌细胞的正常分化是癌症治疗的一种策略

D．癌细胞类似于胚胎细胞都脱离了细胞的正常分化

答案：

C

解析：

癌细胞形态结构发生显著改变与正常分化细胞不同，A错；分化程度越低细胞分裂能力越强，所以癌细胞的分裂能力与分化程度成负相关，B错；诱导癌细胞的正常分化，使之失去癌细胞的特性，C正确；癌细胞不能正常完成细胞分化，而胚胎细胞能完成细胞的正常分化，D错。

知识点3.观察有丝分裂的实验过程

 实验注意事项

（1）选取生长旺盛、带有分生区的根尖，同时注意剪取的时

间，一般在上午10点至下午2点左右，因为此时分生区细胞分裂旺盛。

（2）解离可以使细胞死亡，使组织中的细胞相互分离开，这是实验成功的必备条件。

如果解离不充分，会因细胞重叠而影响观察果。

（3）解离后一定要漂洗，目的是洗去多余的盐酸，防止解离

过度，更防止对染色结果造成影响，因为龙胆紫是一种碱性染料。

（4）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。

（5）压片时用力必须适度，过重会将组织压烂，过轻则细胞未分散，二者都将影响观察。

例1.（2012山东卷）某小组进行观察洋葱根尖分生组织细胞有丝分裂的实验，下列关于该实验的叙述正确的是

A．盐酸和酒精混合液主要起固定作用

B．碱性染料吡罗红（派洛宁）可用于染色体染色

C．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

D．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

解析：

本题考查“观察植物细胞有丝分裂的实验”及有丝分裂各时期的主要变化。

在“植物细胞有丝分裂的实验”中，用盐酸和酒精混合液对根尖细胞进行解离，解离时，盐酸与酒精混合液使植物细胞死亡，细胞的代谢停止，细胞板的扩展停止，故选项A、C错误。

在观察DNA、RNA在细胞中的分布时，常用甲基绿-吡罗红染液使DNA、RNA着色为绿色、红色；在观察细胞分裂实验时，常用碱性染料醋酸洋红或龙胆紫对染色质、染色体进行染色，故选项B错误；

有丝分裂不同分裂时期的细胞中，染色体的存在状态不同，可作为判断有丝分裂各时期的依据，故选项D正确。

答案：

D

例2．（2012江苏卷）下列关于“观察洋葱根尖分生组织细胞有丝分裂”的叙述，错误的是

A．解离和压片都有利于根尖分生区细胞分散

B．先用低倍镜找到分生区细胞，再换用高倍镜观察

C．显微镜下绝大多数细胞中能观察到染色体

D．探究有丝分裂日周期性可为实验取材时机提供依据

【解析】解离是用药液使组织中的细胞相互分离开，压片使细胞分散开，A正确；低倍镜视野宽，便于找到分生区，而高倍镜更容易看清染色体，B正确；由于细胞分裂间期时间长，观察到的细胞大多为间期，这时观察到的是细长丝状的染色质，C错误；观察细胞的有丝分裂，主要是观察分裂期，由于分裂期时间短，只有了解有丝分裂日周期性猜便于在分裂期观察，D正确

答案：

C

习题

1．（2010·山东烟台模拟）下面是某同学根据观察小白鼠睾丸组织切片绘出的直方图，其中能表示一个细胞中的染色体与核DNA分子数量关系的有（　　）

A．①②　　　　　　　　B．②③

C．①②③D．②③④

2．（2010·湖北黄冈模拟）下图表示某生物细胞有丝分裂过程中细胞核内DNA含量变化的曲线。

下列有关叙述正确的是（　　）

A．O～A段表示染色体复制，含量加倍

B．O～A段细胞与B～C段细胞相比主要区别是没有核膜和核仁

C．C～D段细胞核中染色体：

染色单体：

DNA为1：

2：

2

D．B～D段的团藻细胞中含有两组中心粒

3．（2011·江苏高考）关于人体细胞分化、衰老、凋亡和癌变的叙述，正确的（　　）

A．细胞分化导致基因选择性表达，细胞种类增多

B．细胞衰老表现为酶活性降低，细胞核体积减小

C．细胞凋亡受基因控制，不利于个体生长发育

D．细胞癌变导致细胞黏着性降低，易分散转移

4．（2011·山东高考）下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是（　　）

A．玉米种子萌发长成新植株

B．小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞

C．小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株

D．胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株

5.（2011·全国卷）下列能说明某细胞已经发生分化的是（　　）

A．进行ATP的合成　　　B．进行mRNA的合成

C．存在血红蛋白D．存在纤维蛋白原基因

6.　（2011·山东高考）下列有关细胞癌变的叙述，正确的是（　　）

A．基因突变导致的各种细胞癌变均可遗传

B．石棉和黄曲霉毒素是不同类型的致癌因子

C．人体的免疫系统对癌变细胞具有清除作用

D．癌变细胞内酶活性降低导致细胞代谢减缓

7.下图为人体某个细胞所经历的各个生长发育阶段示意图，图中①～⑥为各个时期的细胞，a～c表示细胞所进行的生理过程。

据图分析，下列叙述不正确的是

A.与①相比，②的表面积与体积的比值增大，与外界环境进行物质交换的能力也增强

B.⑤与⑥细胞内的核基因相同，但基因表达功能不相同

C.细胞的衰老和死亡不一定会导致人体的衰老和死亡

D.a、b表示细胞分裂，c表示细胞分化

8（2011年江苏卷28．）洋葱（2n=16）为二倍体植物。

为比较不同处理方法对洋葱根尖细胞分裂指数（即视野内分裂期细胞数占细胞总数的百分比）的影响，某研究性学习小组进行了相关实验，实验步骤如下：

①将洋葱的老根去除，经水培生根后取出。

②将洋葱分组同时转入质量分数为0.01%、0.1%秋水仙素溶液中，分别培养24h、36h、

48h；秋水仙素处理停止后再转入清水中分别培养0h、12h、24h、36h。

③剪取根尖，用Carnoy固定液（用3份无水乙醇、1份冰乙酸混匀）固定8h，然后将根尖浸泡在1mol/L盐酸溶液中5~8min。

④将根尖取出，放入盛有清水的培养皿中漂洗。

⑤用石炭酸一品红试剂染色。

⑥制片、镜检；计数、拍照。

实验结果：

不同方法处理后的细胞分裂指数（%）如下表。

秋水仙素溶液处理

清水培养时间（h）

质量分数（%）

时间（h）

0

12

24

36

0.0l

24

10.71

13.68

14.19

14.46

36

9.94

11.99

13.59

13.62

48

7.98

10.06

12.22

11.97

0.1

24

7.74

9.09

11.07

10.86

36

6.12

7.87

9.98

9.81

48

5.97

6.68

7.98

8.56

请分析上述实验，回答有关问题：

（1）步骤③中“将根尖浸泡在1mol/L盐酸溶液中”的作用是________________。

（2）步骤⑥为了获得相应的观察视野，镜检时正确的操作方法是_______________________________。

（3）根据所学知识推测，石炭酸一品红试剂是一种______性染料。

（4）为了统计数据更加科学，计数时应采取的方法是________________________________。

（5）根据上表结果可以得出如下初步结论：

①质量分数为_________秋水仙素溶液诱导后的细胞分裂指数较高；

②本实验的各种处理中，提高细胞分裂指数的最佳方法是________________________________。

（6）右面为一位同学在步骤⑥所拍摄的显微照片，形成细胞a的最可能的原因是________________________________。

答案及解析

1.[答案]　C[解析]　小白鼠睾丸组织切片中的细胞既可进行有丝分裂，又可进行减数分裂。

但不管进行哪一种分裂，都不可能出现④的情况，因为染色体和DNA的关系要么是11，要么是12。

2.[答案]　D[解析]　染色体复制后，本身量并没有变，只不过是DNA含量加倍；OA段处于有丝分裂的间期，此时细胞的核膜和核仁仍存在；CD段有一段时期没有染色单体。

3.解析：

由于基因选择性表达导致细胞分化，细胞的种类增加；衰老的细胞中大多数酶的活性降低，细胞核体积增大，细胞的体积变小；细胞凋亡属正常的生命现象，受基因控制，对机体是有积极意义的；癌细胞膜表面糖蛋白减少，细胞之间的黏着性降低，使癌细胞容易分散转移。

答案：

D

4.解析：

玉米种子萌发长成新植株不能体现细胞全能性。

小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞，并没有发育成个体，所以不能体现细胞全能性。

小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株体现的是植物生殖细胞的全能性。

答案：

D

5.[解析]　细胞分化的实质是基因的选择性表达，分化后的细胞能产生某些独特的蛋白质，血红蛋白只有在红细胞中才能产生，因此存在血红蛋白的细胞一定发生了细胞分化。

未分化的细胞也能合成ATP和mRNA。

任何细胞都存在该生物体的全套遗传信息，因此，存在纤维蛋白原基因的细胞不一定发生了分化。

[答案]　C

6.[解析]　本题考查细胞癌变的相关知识，意在考查对细胞癌变的原因、癌细胞的清除、癌细胞的特点等的理解。

人体的免疫系统可以通过细胞免疫将癌变细胞清除；体细胞发生的癌变一般不能遗传；石棉和黄曲霉毒素都属于化学致癌因子；癌变细胞能迅速生长、分裂，并无限增殖，所以癌变细胞内酶活性较强，细胞代谢旺盛。

[答案]　C

7.【答案】A

【解析】细胞越大，表面积与体积的比值越小，与外界进行物质交换的能力越小，A错；分化细胞与发育成该细胞的受精卵的遗传物质相同，但因基因表达的差异，导致不同的分化细胞形态结构和功能产生差异，B对；个体发育过程中有细胞的衰老和死亡，细胞死亡不一定引起个体衰老和死亡，C对；a表示分裂间期，b表示分裂，c过程的结果表明细胞的形态发生了改变，说明发生了细胞分化，D对。

8.【解析】

（1）步骤③的处理，实质是对根尖进行“解离”——使根尖细胞相互分离开来（是分离，而不是分散）。

（2）要求是为“获得相应的观察视野”，措施是在“镜检时”——而不是其他环节——进行“正确的操作”，也就是如何摆弄显微镜，找到理想的观察对象，应该回答：

先在低倍镜下观察，缓慢移动装片，发现理想视野后换用高倍镜。

（3）碱性染料

（4）围绕“计数时”如如何处理，可使获得的数据更科学——更准确、更小误差，那就在“每组装片观察多个视野”了，可取这些数据的平均值作为结果。

（5）读表中数据，分析归纳对应的结论：

①在相同秋水仙素处理时间和相同清水培养时间下，比较两种浓度的秋水仙素溶液的处理效果，指数较高的是0.01%；②先在图表中找到最高的细胞分裂指数——14.46%，尔后查找对应的处理方法：

0.01%秋水仙素溶液诱导24h，再在清水中培养36h。

（6）此细胞中的染色体数未加倍，那就是秋水仙素没能发挥作用啦—秋水仙素处理发生在上一个细胞周期纺锤体形成之后。

是的，这中间当是有一个时间差。

答案：

（1）使组织中细胞相互分离开来

（2）先在低倍镜下观察，缓慢移动装片，发现理想视野后换用高倍镜

（3）碱

（4）每组装片观察多个视野

（5）①．0.01%   ②．0.01%秋水仙素溶液诱导24h，再在清水中培养36h

（6）秋水仙素处理发生在上一个细胞周期纺锤体形成之后