第一单元 第7讲细胞的增殖.docx
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第一单元第7讲细胞的增殖
第7讲细胞的增殖
走进高考第一关:
教材关
合作梳理知识体系
细胞增殖
细胞不能无限长大的原因
(1)细胞表面积①________的比限制了细胞体积不能无限长大
(2)②________与它控制的细胞质的比也限制了细胞体积不能无限增大
“细胞大小与物质
运输的关系”实验
(1)琼脂块的表面积与体积之比:
随琼脂块的增大而③________
(2)NaOH的扩散速度(深度):
随琼脂块的体积增大④________
(3)NaOH扩散的体积与整个琼脂块体积之比:
随琼脂块体积的增大而⑤________
细胞增殖
意义:
细胞分裂是生物⑥________________________________的基础
方式无丝分裂过程:
核先延长,接着整个细胞从中部缢裂为二,成为2个子细胞
特点:
分裂过程中,不出现⑦________与⑧________,核膜,核仁不消失
举例:
⑨________的红细胞
有丝分裂
分裂间期10________复制11________合成形成姐妹染色单体
分裂期前期12________出现(每个染色体含2个姐妹染色单体)
13____________________消失
14____________________形成
中期
染色体的着丝点排列在细胞15________上
染色体16________最清晰
后期17________分裂,染色体单体分开
细胞中染色体数目加倍
染色体平均移向细胞两极
末期
18________解旋,成为19________
20________消失
21________重新出现
形成2个子细胞
重要特征:
亲代细胞22________经过复制后,23________
分配到两个子细胞中
自我校对:
①体积②细胞核③减小④保持不变⑤减小⑥生长、发育、繁殖、遗传⑦染色体⑧纺锤体⑨蛙10DNA11蛋白质12染色体13核膜、核仁14纺锤体15赤道板16形态、数目17着丝点18染色体19染色质20纺锤体21核膜、核仁22染色体23平均
解读高考第二关:
考点关
考点1限制细胞长大的因素
1.限制细胞长大的因素
(1)受细胞表面积与体积比的限制。
因为细胞小,相对表面积大,有利于物质的迅速转运和交换;反之,相对表面积小,影响正常代谢。
(2)受细胞核所能控制范围的制约。
细胞核是细胞的控制中心,其中的DNA不会随细胞体积的扩大而增加。
2.相关实验——细胞大小与物质运输的关系
探究思考:
是不是细胞越小越好?
提示:
不是,因为细胞内有各种细胞器和100多种酶促反应都要占据一定的空间,所以并不是越小越好。
例析1下列有关细胞不能无限长大的原因中,不正确的是()
A.与细胞表面积和体积的比有关
B.细胞核的大小是有一定限度的
C.细胞体积过大不利于细胞内的物质交流
D.细胞内各种细胞器的数目和种类限制
解析:
细胞体积的大小受以下两个因素的制约:
(1)细胞体积越大,其相对表面积越小,细胞与外界的物质交换效率就越低,而且还会影响到细胞内部的物质交流。
(2)细胞核是细胞的控制中心,细胞核中的DNA一般不会随着细胞体积的扩大而增加,即细胞核控制的范围是有限的。
答案:
D
互动探究1真核细胞的直径一般在10~100μm之间,生物体细胞体积趋向于小的原因是(多选)()
A.受细胞所能容纳的物质制约
B.相对表面积小,有利于物质的迅速转运和交换
C.受细胞核所能控制范围的制约
D.相对表面积大,有利于物质的迅速转运和交换
答案:
CD
考点2细胞周期与有丝分裂
1.具有细胞周期的细胞的特点
只有连续分裂的细胞才有细胞周期,细胞分裂能力与细胞分化程度成反比,早期胚胎细胞具有较强的分裂能力,成熟的细胞一般不分裂,不具分裂能力。
减数分裂不具周期性。
2.过程图解
细胞周期
分裂间期①(G1+S+G2)
分裂期(M期)前期②中期③后期④末期⑤
图示中AC段为一个细胞周期,CE段也为一个细胞周期。
(1)分裂间期(由A
B或由C
D)
(2)分裂期(由B
C或由D
E)
①人为的分为前、中、后、末四个时期。
②细胞结构发生连续变化。
③染色体平均分配到两个子细胞中去。
特别提醒:
①间期时间大约占整个细胞周期总时间的90%~95%,因此在观察细胞有丝分裂装片时,绝大多数细胞处于间期。
分裂间期可划分为G1期、S期、G2期三个连续的阶段。
G1期合成RNA和蛋白质,为S期DNA复制做准备,所以在DNA变化的坐标曲线中,DNA斜线上升时先画出一段水平直线代表的就是G1期。
②不同生物细胞周期不同,但间期所用时间都比分裂期长。
③明确细胞周期的界限:
从一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成为止。
细胞周期先后顺序和历时长短:
分裂间期在前,为分裂期作准备,经历时间长,分裂期在后,经历时间短。
只有“连续分裂”的细胞,才具有细胞周期,例如神经细胞、表皮细胞,骨质细胞等不具有细胞周期。
例析2-1下表所列为不同细胞的细胞周期持续时间(h)。
据表分析可以得出的结论是()
A.分裂期和细胞周期均最短的是肿瘤细胞
B.分裂期占细胞周期时间比例最小的是十二指肠细胞
C.不同种类细胞的细胞周期持续时间不同
D.不同种类细胞的分裂都是同步进行的
解析:
从题干信息可知:
分裂期最短且占细胞周期时间最
小的是肿瘤细胞,细胞周期最短的是十二指肠细胞,据此可知,
不同种类的细胞的分裂不可能是同步的,但有一点是正确的,
那就是不同种类的细胞周期持续时间不同。
答案:
C
例析2-2(2009·天津理综,1)下列选项中,两类细胞的染色体数目均可呈周期性变化的是()
A.蛙的红细胞与淋巴细胞
B.小鼠骨髓瘤细胞与杂交瘤细胞
C.人的胚胎干细胞与成熟红细胞
D.牛的精细胞与精原细胞
解析:
细胞有丝分裂过程中染色体数目均可呈周期性变化,不分裂的细胞染色体数目不能呈周期性变化。
B选项中两类细胞均能进行细胞有丝分裂,故选B。
A选项中蛙的红细胞进行的是无丝分裂,无染色体出现,C选项中人的成熟红细胞,细胞核消失,不分裂,D选项中牛的精细胞不再分裂,所以A、C、D选项不符合题意。
答案:
B
互动探究2-1分裂期细胞的细胞质中含有一种
促进染色质凝集为染色体的物质。
将某种动物的分裂期细胞与G1期(DNA复制前期)细胞融合后,可能出现的情况是()
A.来自G1期细胞的染色质开始复制
B.融合细胞DNA含量是G1期细胞的2倍
C.来自G1期细胞的染色质开始凝集
D.融合后两细胞仍按各自的细胞周期运转
解析:
本题是一道阅读理解题,涉及细胞分裂的知识,与课本知识
关联不大,要注意把握题干中的关键的信息并解答题目。
关键信息之
一是“G1期(DNA复制前期)”,此时期的核DNA及染色质还都没有
进行复制。
关键信息之二是“分裂期细胞的细胞质中含有一种促进染
色质凝集为染色体的物质”,该物质只具有使染色质凝集螺旋化的作
用,而没有使染色质复制的作用。
关键信息之三是“将某种动物的分
裂期细胞与G1期细胞融合”,此融合成的细胞的核DNA为G1期细胞
的3倍。
由以上可知:
将两时期细胞融合后,G1期细胞中的染色质开
始凝集螺旋化,G1期细胞的DNA及染色质不会进行复制。
故选项C
正确。
答案:
C
互动探究2-2
科学家用32P标记的磷酸盐浸泡蚕豆幼苗,追踪放射性的去向以研究蚕豆根尖细胞分裂情况,得到根尖细胞连续分裂的时间(单位:
h)数据如图所示。
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复制有关蛋白质的合成
D.一个细胞周期(可表示为CD+DE)等于17.3h
解析:
本题主要考查细胞有丝分裂的特点、细胞周期的概念
和识图能力。
通过图中给出的信息可以看出该图包含了两
个细胞周期,BC+CD或DE+EF。
分裂间期主要完成
DNA分子复制和有关蛋白质的合成,在一个细胞周期中时
间较长。
分裂期主要完成细胞分裂,在一个细胞周期中时
间较短。
答案:
B
考点3染色体、染色单体与DNA的数量关系
1.染色体的组成和形态
如图所示,一个染色体包含一个着丝点②和一到两个臂①③(染色体的臂有长有短,着丝点的位置可位于染色体的不同部位)。
计算染色体的数目时,以染色体着丝点的数目为依据。
有一个着丝点,就有一条染色体。
所以图中复制前后(A、B)均为一条染色体。
染色体有两种形态,如上图中的A和B。
B是A复制后的一条染色体,它由一个着丝点连接着两条染色单体。
当染色体的着丝点分裂后,原来的一条染色体就成为两条染色体。
因为这两条染色体是由一条染色体复制而来,所以一般情况下,二者是完全相同的。
2.一条染色体上有一个DNA分子;复制后的一条染色体上有两个DNA分子,分别位于两条染色单体上。
所以若细胞中有染色单体,其DNA分子数就等于染色单体数;如果细胞中没有染色单体,其DNA分子数就等于染色体数。
3.有丝分裂中各个时期的变化总结:
(1)染色体形态变化规律:
(2)染色体行为变化规律:
复制
散乱分布于纺锤体中央
着丝点排列在赤道板上
着丝点分裂
移向两极。
(3)纺锤体的变化规律:
形成(前期)
解体、消失(末期)。
(4)核仁、核膜的变化规律:
解体、消失(前期)
重建(末期)。
(5)染色体数量变化规律2N4N2N
(6)DNA含量变化规律2N
4N
2N
(7)DNA、染色单体、染色体等变化
(注:
正常体细胞核内染色体为2N)
从表可知,由于染色体或DNA复制,DNA数目开始加倍于间期;由于着丝点的分裂,染色体数目开始加倍于后期;有染色单体存在时,DNA数目等于染色单体数目,无染色单体时,DNA数目等于染色体数目;染色体数目永远和着丝点数目相同。
例析3图甲是某植物细胞有丝分裂的一个细胞周期中染色体(或DNA)曲线变化图,图乙是细胞有丝分裂各时期的模式图,请据图分析下列说法正确的是()
A.图甲中实线表示染色体在有丝分裂过程中的变化规律
B.图甲虚线cd段染色体发生的变化是:
着丝点分裂,姐妹染色单体分离成为染色体,并分别移向细胞两极
C.此生物体正常体细胞有12条染色体
D.图乙中C细胞染色体发生的变化是:
同源染色体分离,并分别移向细胞两极
解析:
该题考查有丝分裂中染色体数目、形态、行为的变化和DNA数目的变化,属于理解水平。
图甲实线表示细胞核中DNA的数目变化,虚线表示细胞核中染色体数目的变化。
图甲中cd段表示细胞有丝分裂后期,着丝点一分为二,姐妹染色单体分开成为子染色体,细胞中染色体数目加倍,染色体在纺锤体的牵引下到达细胞两极。
该生物体细胞中含有6条染色体。
图乙中c图是有丝分裂后期的图,应该是姐妹染色单体分开的时期。
答案:
B
互动探究3-1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株细胞分为三组,每组的细胞数如下图所示。
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减少
解析:
分析图像可以推知,DNA含量为2C,是分裂完成后每个子细胞内的DNA含量,DNA含量为2C~4C,说明此时细胞内正在进行DNA分子的复制,应属有丝分裂间期,DNA含量为4C,说明DNA分子的复制已完成,且细胞未分裂成两个子细胞。
含量为4C的细胞只有在处于分裂后期时染色体数目才加倍。
将周期阻断于DNA复制前,则细胞内的DNA含量为2C,所以甲组细胞数会增加,而乙、丙组细胞数会减少。
答案:
D
互动探究3-2如图表示某植物细胞在一个有丝分裂的细胞周期中DNA含量的变化,据图分析回答:
(1)a~b表示__________期,与它对应的分裂图像是________。
(2)b~c表示__________期,依次对应于分裂图________。
(3)c~d表示__________期,它对应的分裂图像是__________,该时期参与活动的细胞器为_____________________。
(4)d以后表示___________________。
(5)从一个细胞周期中DNA含量的变化规律分析,有丝分裂的重要特征是
_____________________________________。
(6)用虚线在坐标图中画出一个细胞周期中染色体变化的曲线。
解析:
本题考查植物细胞有丝分裂各时期DNA和染色体的规律性变化及识图、绘图能力。
解答该题要明确细胞有丝分裂各时期的DNA、染色体的规律性变化情况,并将细胞图和曲线图一一对应起来。
答案:
(1)分裂间③
(2)分裂前、中、后②、①、⑤
(3)分裂末④高尔基体和线粒体
(4)下一个细胞周期(或间期)
(5)亲、子代细胞核内DNA含量和染色体数保持不变
(6)
考点4动物细胞和植物细胞有丝分裂的异同
1.图像比较
2.动、植物细胞有丝分裂的异同点表格比较:
深化拓展:
关于动、植物细胞有丝分裂图像识别
(1)区分动、植物有丝分裂最可靠的方法——子细胞形成方式,即细胞板结构。
纺锤丝、星射线、中心体都不可靠。
(2)高等动物细胞和低等植物细胞有丝分裂时应画出中心体,高等植物一定不能画,画出就是错误图像。
(3)植物细胞有丝分裂图像若画出细胞膜凹陷则为错误图像。
(4)细胞分裂后期图像应注意三点:
①移向两极的染色体位置不能画反,正确的应为染色体臂朝向中央,着丝点靠近两极;②上下对应的两条子染色体大小、形状、颜色应该完全相同;③每一极同源染色体都应成对存在。
例析4依据生理特点,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,可行的方法是检查它的(多选)()
A.DNA的自我复制方式
B.是否有细胞壁
C.细胞质分成两部分的方式
D.是否有中心体参与
解析:
DNA自我复制和蛋白质合成是动、植物细胞有丝分裂共有的过程。
D项认识不够全面,因为在一些低等植物细胞里,也存在着中心体和星射线。
所以最可靠的是根据有丝分裂过程中是否形成细胞板,将细胞质分割为二作为鉴别依据;同时,植物细胞有细胞壁,动物细胞无细胞壁。
答案:
BC
互动探究4菠菜根的分生区细胞不断分裂使根向远处生长,在分裂过程中不会出现的是
()
A.细胞分裂间期,中心体的两个中心粒各自产生一个新的中心粒
B.细胞分裂中期,染色体形态较固定、数目较清晰
C.细胞分裂前期,核膜和核仁逐渐消失
D.细胞分裂末期,高尔基体参与细胞壁的形成
解析:
考查植物细胞有丝分裂的变化。
中心体存在于动物和低等植物细胞中,菠菜属于高等植物,细胞中不存在中心体。
答案:
A
考点5实验:
观察根尖分生组织的有丝分裂
1.实验原理解读
(1)植物的分生区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,识别细胞处于有丝分裂的哪个时期。
(3)细胞核内的染色体(质)易被碱性染料着色。
2.实验过程分析
特别提醒:
1.实验成功的关键
(1)剪取生长旺盛、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,此时分生区细胞分裂旺盛。
(2)解离充分,细胞才能分散,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,否则显微镜下一片紫色,无法观察。
(4)压片时用力必须恰当,过重会将组织压烂,过轻则细胞
未分散,二者都将影响观察。
2.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,3~5min即可。
(3)加盖玻片时,注意防止产生气泡。
(4)用显微镜观察装片时,要遵循“先低后高”的原则。
(5)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。
换高倍物镜时,要先把低倍物镜下的物像移到视野中央。
例析5在完成了观察洋葱根尖分生区细
胞有丝分裂实验后,教师给学生提供了2份资料。
资料一:
一份“实验报告”的部分内容
(一)解离:
剪取洋葱根尖5cm,放入盛有质量分数为15%的
盐酸和体积分数为95%的酒精混合液(体积比为11)的玻
璃皿中,在室温下解离3~5min。
(二)染色:
把根尖放在盛有0.01g/mL龙胆紫溶液的玻璃
皿中染色3~5min。
(三)漂洗:
将根尖放入盛有清水的玻璃皿中漂洗约10min。
(四)制片:
将根尖放在载玻片上,加一滴清水,并用镊子把
根尖弄碎,盖上载玻片,用拇指轻轻按压载玻片……
资料二:
全班20个实验小组的实验数据汇总表(注:
各小组
(1)请改正“资料一”中的3处错误______________________________________________________________。
(2)若已知洋葱根尖分生区细胞的细胞周期为12.0h,请根
据“资料二”,在答题卡上的饼状图中表示出间期、前期、
中期以及后期和末期所占的时间(单位:
h,精确到小数
点后一位)。
(3)有些因素会影响细胞周期各时期的长短,实验过程中也
会产生一些误差。
因而对整个实验结果可能产生影响的有________。
①取材时间②根尖培养温度③解离时间长短④载
玻片厚度⑤计数的细胞是否属于分生区细胞⑥细胞
周期各时期区分是否准确
解析:
该题综合考查观察根尖分生组织细胞的有丝分裂实验。
第
(1)小题考查装片制作的过程,制作流程为解离漂洗染色制片。
第
(2)小题考查细胞周期不同时期的时间长短的计算。
以间期为例,细胞的总数为1000个,其中间期880个,一个细胞周期12h,间期所占的时间为12h×880/1000=10.6h。
第(3)小题考查影响细胞周期各时期长短的原因。
答案:
(1)将“5cm”改成“2~3mm”;实验操作步骤应改为“先漂洗后染色”;将“盖上载玻片”改成“盖上盖玻片后,再加一片载玻片”
(2)见图
(3)①②③⑤⑥
互动探究5以下是几位同学在做观察植物细胞有丝分裂实验时的操作情况:
甲同学截取5cm左右的根尖后按规范操作,结果在一个视野中未能找到分生区细胞,他耐心等待后,最终还未能观察到。
乙同学截取2~3mm根尖解离后立即染色,结果实验效果很差。
丙同学将已染色的实验材料,立即放在载玻片上观察,也看不清细胞。
丁同学在制作装片时,用质量分数为15%的盐酸在10℃下解离5min,然后按正确要求操作,结果在观察时,发现根尖细胞没有分开,分析并回答下列问题:
(1)甲操作上的错误是________,耐心等待还是未能观察到分裂期细胞的原因是______________________,要想找到分生区的细胞,应如何操作?
__________________________________。
(2)乙同学操作上的错误是________,看不清细胞的原因是_______________________。
(3)丙同学操作上的错误是__________________。
(4)丁同学在操作中细胞没有分开,最可能的原因是
___________________________________________________________________。
解析:
甲的取材太长,根尖结构中只有根尖分生区细胞处于旺盛的分裂状态,应取2~3mm为宜,且在解离时已杀死细胞,细胞已死亡,不可能再分裂。
乙同学没有漂洗就染色,残留在根尖细胞中的盐酸会和碱性染色液反应,影响染色效果。
丙同学没有压片,细胞重叠,透光性差,看不清细胞。
丁同学解离的温度或时间不够,应在室温下解离3~5min,若在10℃时解离,解离时间应适当延长,另外,解离剂应为质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精11等体积混合而成。
答案:
(1)截取根尖太长所取细胞大部分为伸长区细胞,细胞已死亡转换视野,在其他视野中寻找
(2)没有经过漂洗盐酸和碱性染液反应,染色效果差
(3)没有经过压片,细胞重叠
(4)解离液配制不对,解离温度或解离时间不够
笑对高考第三关:
技巧关
实验题中的补充完善类题型
补充完善型试题常见的考试形式:
一、添加实验假设;
二、完善实验步骤;三、总结实验结论;四、补充添加对照实验。
解答补充完善型实验设计题时,要深刻理解实验原理对实
验设计的重要作用。
每一个生物实验材料的选择、实验装置的
确定、实验步骤和实验方法的安排都不是随意的、盲目的,而必
须以实验原理作为依据。
实验现象和实验结果、结论的预期也
是依据实验原理而作出的。
可见实验原理是实验设计的依据。
典例具核细胞的体积越小,表面积与体积之比越大,
细胞与环境之间进行物质交换的效率越高。
含酚酞的琼脂遇
到NaOH会呈现紫红色,通过测量NaOH向琼脂块内扩散的
深度计算出NaOH扩散的体积,再根据表面积与体积的比值,
来分析得出结论。
请你用琼脂块模拟细胞来设计实验,验证该
结论。
(1)提供的材料和试剂:
塑料餐刀,防护手套,毫米尺,塑料
勺,烧杯,吸水纸,边长分别为8cm的含酚酞的琼脂正方块,质
量分数为0.1%的NaOH溶液。
(2)方法步骤:
①用塑料刀将含酚酞的琼脂切成边长分别为1cm、2cm、
3cm的立方块。
②_____________________________________________,浸泡10分钟。
③戴上防护手套,用塑料勺将琼脂块取出,用吸水纸将溶
液吸干。
④______________________________________________。
⑤将测量及计算结果填入表格
(3)应根据什么测量出NaOH的扩散深度?
____________________________________。
预测a、b、c大小的关系为________________________________。
①分析和结论:
分析____________________________________。
结论_______________________________________。
②生物体器官的大小取决于细胞的_____________________。
通过以上实验可以说明,细胞的体积________________________,
因为______________________________。
思维导析:
本题的实验是一种模拟实验,自变量是琼脂块的大
小(代表真核细胞的体积大小),因变量是NaOH扩散的深度,
一般情况下琼脂块越小,其表面积与体积的比越大,物质扩散
的效率越高。
答案:
(2)②将3个琼脂块放在烧杯中,加入NaOH溶液,
将琼脂块淹没,用塑料勺不时翻动琼脂块④用塑料刀将琼脂
块切成两半,观察并测量NaOH扩散的深度,作记录
(3)测量琼脂块上紫红色层的厚度a>b>c
①琼脂块的体积越小,相对的表面积越大,物质交换越快,
反之越慢细胞越小,与环境进行物质交换的效率越高
②体积和数量不能无限增大
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- 第一单元 第7讲 细胞的增殖 第一 单元 细胞 增殖