2023版高三一轮总复习生物（浙科版）教案：必修1 第3单元 第8讲细胞周期与有丝分裂

第8讲细胞周期与有丝分裂细胞的增殖①细胞周期(a)；②动、植物细胞的有丝分裂(b)；③活动：观察细胞的有丝分裂(b)；④活动：制作并观察植物细胞有丝分裂的临时装片(b)；⑤细胞有丝分裂各时期简图的绘制(b)一、细胞周期1．概念：指连续分裂的细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的整个过程。2．组成：细胞周期包括分裂期(简称M期)和分裂间期。二、染色体在有丝分裂过程中呈现规律性变化(以植物细胞为例)1．时期图像特点分裂间期(1)G1期，主要是合成DNA复制所需的蛋白质，以及核糖体的增生(2)S期，发生DNA复制(3)G2期，合成M期所必需的一些蛋白质前期(1)染色体的出现，每个染色体由两条并列的姐妹染色单体组成，由一个着丝粒连接在一起(2)由纺锤丝组成的纺锤体(3)核膜、核仁开始解体中期(1)染色体继续凝聚变短，清晰地排列在纺锤体的中央(2)染色体的着丝粒也都排列在细胞中央的平面上(3)中期的染色体缩短到最小的程度，便于观察和研究后期(1)染色体的着丝粒分为两个，姐妹染色单体分离成两条独立的染色体，染色体的数目增加一倍(2)分离的染色体以相同的速率分别被纺锤丝拉向两极，原来的一套染色体变成了完全相同的两套染色体末期(1)染色体伸展，呈现染色质状态(2)核膜重新形成，核仁出现(3)细胞核内的染色体数目与分裂前相同2．胞质分裂(1)时期：一般在末期开始。(2)过程：先在两个新细胞间出现许多高尔基体分泌的囊泡聚集成一个细胞板，由此发展成为新的细胞壁。三、与植物细胞相比，动物细胞有丝分裂的主要差异1．第一，动物细胞的细胞质中有一个中心体。G2期时细胞中已有一对中心体。分裂前期，这一对中心体分开并移向细胞两极，由中心体发出的纺锤丝形成纺锤体。2．第二，动物细胞的胞质分裂不形成细胞板，而是细胞在两极之间的“赤道面”上向内凹陷，形成环沟，其渐渐加深，最后缢裂为两个子细胞。四、有丝分裂可保证细胞亲子代间遗传物质的稳定性1．特点：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。2．意义：由于染色体上有遗传物质DNA，染色体的复制实质上是DNA的复制，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。五、制作和观察根尖细胞有丝分裂临时装片1．实验原理盐酸能够破坏细胞间的果胶，使根尖细胞在后续的操作中彼此容易被分开。碱性染料可以使染色体着色，但盐酸会影响染色剂染色的效果。所以，要用清水把处理根尖的盐酸充分冲洗干净，再用染液将根尖染色并制成装片，这样就可以观察到细胞中染色体的形态。2．方法步骤(1)根尖的培养：取洋葱(或大蒜)，使其底部接触到水，待根生长到2～5cm长时就可以用于实验观察(2)制作临时装片①解离：从洋葱(或大蒜)的基部取下整条根，放在表面皿的中心后向根尖滴加2～3滴质量分数为10%的盐酸，室温下解离3～5min后，用镊子轻轻夹根尖，感觉根尖变得酥软，此时细胞彼此分离。②漂洗：左手用镊子夹住洋葱根，右手持滴管在小烧杯的上方将清水以每秒1滴的速度滴加在洋葱根尖上进行漂洗，持续1min。③染色：将漂洗后的洋葱根放在载玻片上，向根尖滴加1滴龙胆紫染液，使根尖浸没在染液中染色1～2min。④制片：染色结束后，将整条根置于载玻片上用吸水纸吸去多余染液，用剪刀把根尖尖端的2～3_mm剪下，并轻轻压扁，滴加3～4滴清水。盖上盖玻片，用拇指垂直快速下压，将根尖压散成雾状。(3)观察：在低倍镜下寻找到根尖分生区的近正方形细胞后，转换高倍镜辨认细胞中染色体的形态和位置，识别有丝分裂不同时期的细胞。考点1细胞周期1．细胞周期的表示方法方法名称表示方法说明扇形图A→A为一个细胞周期B→B不能表示一个细胞周期射线图a＋b或c＋d为一个细胞周期b＋c不能表示一个细胞周期曲线图a：间期的G1期b：间期的S期(DNA复制)c：间期的G2期d：分裂期的前期、中期、后期和末期柱形图A：间期的G1期和分裂期的末期结束后B：间期的S期(DNA复制)C：间期的G2期和分裂期的前期、中期、后期、末期2．细胞周期概念理解(1)并不是所有的细胞分裂都具有周期性。高度分化的体细胞和减数分裂产生的生殖细胞不具有细胞周期。(2)有丝分裂产生的子细胞有的仍可继续进行分裂，有的暂不分裂，也有的进行细胞分化。(3)细胞周期的长短由遗传物质决定，同时受环境因素的影响。(4)在观察有丝分裂时，应选择分裂期相对较长的材料，有利于观察到处于不同分裂时期的图像。(5)G1期完成了DNA复制所需蛋白质的合成和核糖体的增生，但场所不在细胞核，而在细胞质。(6)在有丝分裂前期核膜解体后形成的小泡并没有消失，在整个细胞周期中都可见。1．如图为细胞周期的不同表示方法，下列相关说法正确的是()甲乙丙A．甲图中的S期位于丙图中的e→f段B．一个完整的细胞周期是指乙图中的a＋b段或b＋c段C．用秋水仙素作用于丙图细胞可使细胞分裂停留在e→f段D．细胞中含有染色单体的时间段是M或b、d或e→f段C[甲图中的S期属于分裂间期，而丙图中的e→f段是分裂期，A错误；一个完整的细胞周期是指乙图中的a＋b段或c＋d段，B错误；秋水仙素能抑制纺锤体的形成，使丙图细胞分裂停留在e→f段，C正确；图中M或b、d或e→f段均表示分裂期，分裂期的后期和末期无染色单体，D错误。]2．细胞周期包括分裂间期(分为G1期、S期、G2期)和分裂期(M期)。DNA复制发生于S期，若抑制DNA复制则细胞不能分裂而停留在S期。为探究两种抗癌药物甲和乙的作用效果，用药物甲和乙单独处理体外培养的肝癌细胞，测定其细胞周期各阶段细胞所占比例及细胞凋亡率，结果如表所示。根据表中信息分析不正确的是()组别细胞周期细胞凋亡率(%)G1(%)S(%)G2＋M(%)对照组32.7122.0145.285.29药物甲34.1263.152.7318.14药物乙90.276.543.1931.86A．肝癌细胞的细胞周期中分裂间期时间长于分裂期B．推测药物甲的作用机理是阻断S期DNA的复制C．药物乙的作用机理必定是抑制G1期蛋白质的合成D．甲、乙两种药物联合使用可能会提高癌症治疗效果C[分析表中数据可知，肝癌细胞的细胞周期中分裂间期时间长于分裂期，A正确；结果显示，药物甲主要使肝癌细胞的细胞周期阻滞于S期，推测其作用机理是阻断S期DNA的复制，B正确；药物乙作用后，G1期的细胞增多，其作用机理可能是抑制G1期蛋白质的合成，C错误；由于不清楚甲、乙两种药物是否存在药理反应，联合使用甲、乙两种药物可能会提高癌症治疗效果，也可能效果不明显，D正确。]3．药物A能抑制多种癌细胞增殖，用不同浓度的药物A处理海拉细胞，得到结果如图。下列有关叙述正确的是()A．随药物A浓度增加，G1期细胞所占比例增加B．药物A可使海拉细胞停留在G2/M期C．药物A可抑制海拉细胞的DNA复制D．药物A抑制海拉细胞的最适浓度是50μg/mLB[由题图可知，随药物A浓度增加，G1期细胞所占比例减少，A错误；当药物A的浓度逐渐升高至150μg/mL时，G1期的海拉细胞数目逐渐减少，G2/M期的细胞数目逐渐增多；当药物A的浓度超过150μg/mL时，G2/M期的细胞数目开始减少，由此可知药物A可使海拉细胞停留在G2/M期，且最适浓度是150μg/mL左右，此时抑制癌细胞增殖作用最佳，B正确，D错误；DNA复制发生在S期，若药物A可抑制海拉细胞的DNA复制，则不应该出现G2/M期细胞百分比增加的情况，C错误。]考点2有丝分裂过程分析1．有丝分裂过程的变化规律(1)纺锤体变化：前期形成→末期消失。(2)核仁、核膜的变化：前期消失→末期重建。(3)中心体行为(动物细胞、低等植物细胞)：间期复制→前期移向两极→末期平均分配。(4)染色体行为变化2．有丝分裂过程中的数量变化(1)曲线图模型：二倍体生物体细胞有丝分裂过程中核DNA、染色体、染色单体、每条染色体上DNA含量变化曲线①a→b、l→m的变化原因均为DNA复制。②g→h、n→o的原因均是着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，形成染色体。③染色单体在细胞周期中起点和终点均为0。(2)柱状图模型：判断细胞分裂时期(以二倍体生物为例)甲乙丙①根据染色单体变化判断各时期染色单体eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(有→G2期、前期、中期甲图,无→后期、末期乙图、G1期丙图))②根据比例关系判断各时期核DNA∶染色体∶染色单体eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(4N∶2N∶4N→G2期、前期、中期甲图,4N∶4N∶0→后期、末期乙图,2N∶2N∶0→G1期丙图))3．与有丝分裂有关的细胞器及其作用细胞器所属细胞类型发挥作用时期生理作用核糖体动、植物细胞间期(主要)有关蛋白质的合成中心体动物细胞、低等植物细胞前期纺锤体的形成高尔基体植物细胞末期细胞壁的形成线粒体动、植物细胞整个细胞周期提供能量4．动植物细胞的识别方法(1)细胞为圆形；有中心体；细胞有环沟→动物细胞(2)细胞为方形；有细胞板；eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(无中心体→高等植物细胞,有中心体→低等植物细胞))有丝分裂的过程与特点1．(2021·杭州模拟)关于有丝分裂过程中染色体、DNA和染色单体的变化，下列说法正确的是()A．有丝分裂的全过程都能看到染色体B．在细胞周期中，染色单体数量随着染色体数量的增加而增加C．细胞分裂后期和末期，核DNA分子数与染色体数相同D．有丝分裂的全过程中，核DNA和染色单体的数量始终保持一致C[染色体在有丝分裂前期出现，在末期消失，因此有丝分裂的全过程不一定都能看到染色体，A错误；有丝分裂后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开变成染色体，此时染色体数量加倍，染色单体数量为0，B错误；细胞分裂后期和末期，每条染色体上均含有一个核DNA分子，所以核DNA分子数与染色体数相同，C正确；有丝分裂的全过程中，染色单体形成于分裂间期，消失于分裂后期，所以核DNA和染色单体的数量并不是始终保持一致的，D错误。]2．下图为动物细胞和植物细胞的有丝分裂示意图。下列说法正确的是()A．甲为分裂间期，乙为分裂末期，⑤聚集成为赤道面B．①由微管组成，在前期较晚时形成纺锤体作用于②C．甲产生的子细胞为生殖细胞D．③④均为细胞膜，两种细胞的胞质分裂方式相同B[甲为分裂前期，乙为分裂末期，⑤聚集成为细胞板，A错误；①为中心体，由两个中心粒组成，中心粒由微管组成，在前期较晚时形成纺锤体作用于②，B正确；甲产生的子细胞不一定为生殖细胞，C错误；③为细胞膜，④为细胞壁，动物细胞和植物细胞的胞质分裂方式不同，D错误。]有丝分裂图像及染色体、核DNA等数量变化分析3．如图甲、乙分别表示某种生物细胞有丝分裂过程中某一时期的模式图，图丙表示有丝分裂中不同时期核DNA分子数的变化，图丁表示有丝分裂中不同时期染色体和核DNA的数量关系。下列有关叙述不正确的是()图甲图乙图丙图丁A．图甲所示细胞中共有4条染色体、8个DNA分子；图乙所示细胞中共有0条姐妹染色单体B．处于图丙中BC段的是图甲所示细胞，完成图丙中CD段变化的细胞分裂时期是后期C．有丝分裂过程中不会出现图丁中d所示的情况D．图丁中a可对应有丝分裂后期或末期，b可对应有丝分裂前期或中期B[图丙中的BC段表示有丝分裂的G2期、前期、中期、后期和末期，因此可对应图甲和图乙所示细胞，图丙中CD段变化的细胞分裂时期是末期结束时。]4．如图甲表示细胞有丝分裂的不同时期与每条染色体上DNA含量变化的关系，图乙表示处于细胞有丝分裂某个时期的细胞图像，下列说法正确的是()图甲图乙A．图甲中CD段形成的原因是细胞分裂B．图甲中DE段包含有丝分裂末期，染色体平均分到两个子细胞中C．图乙细胞处于图甲中的BC段D．图乙细胞含8条染色体、8个核DNA分子、16条染色单体B[CD段形成的原因是着丝点分裂，A错误；DE段着丝粒已分裂，一条染色体上含有一个DNA分子，是有丝分裂后期、末期，B正确；图乙细胞处于有丝分裂后期，对应甲图中的DE段，C错误；图乙中含有8条染色体、8个核DNA分子，没有染色单体，D错误。]考点3制作并观察植物细胞有丝分裂的临时装片1．实验注意事项(1)解离后一定要漂洗，目的是洗去多余的盐酸，防止解离过度和影响染色。(2)解离时间过短，细胞在压片时不易分散开；染色时间过长，会使整个细胞都被染色。(3)压片时，要尽可能使细胞分散开，材料在盖玻片下分散，呈云雾状。(4)观察时应先找到呈正方形的分生区细胞，在一个视野中，往往不容易找到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，以观察有丝分裂各个时期的图像。换高倍镜时要先把低倍镜下观察到的物像移至视野中央。2．实验结果分析(1)在显微镜下观察到间期的细胞数目最多，因为间期历时最长。(2)在显微镜下不能观察到有丝分裂的动态变化，因为显微镜下观察到的都是死细胞。(3)有一位同学做观察植物根尖细胞有丝分裂实验时，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图中细胞多处于未分裂状态，表明细胞分裂不旺盛，可能是取材时间不合适；②图中部分细胞呈长方形，可能取自伸长区细胞，应该取分生区细胞，即取材位置不合适；③可能没有找到合适的观察视野。教材基础实验1．下列关于“观察洋葱根尖细胞有丝分裂永久装片”的实验，叙述正确的是()A．应在高倍镜下扫视整个洋葱根尖以找到分生区细胞B．光学显微镜下某些细胞中染色体呈线状或棒状C．通过解离、漂洗、染色和制片等步骤制作永久装片D．画出4个细胞简图就可完整呈现一个细胞周期的变化B[应先在低倍镜下找到分生区细胞，再转换高倍镜进行观察，A错误；光学显微镜下，处于有丝分裂前期、中期、后期的细胞中染色体呈线状或棒状，B正确；通过解离、漂洗、染色和制片等步骤可制作临时装片，C错误；一个细胞周期包括分裂间期和分裂期，至少需要画出5个细胞简图才能基本呈现，D错误。]2．(2021·浙江6月选考)“制作并观察植物细胞有丝分裂的临时装片”实验中，观察到的一个视野如图所示。下列属于箭头所指细胞分裂期的上一时期的特点是()A．出现染色体，核膜开始解体B．着丝粒分裂，姐妹染色单体分离C．染色体凝聚，着丝粒排列在赤道面上D．纺锤体消失，细胞板扩展形成新的细胞壁C[箭头所指的细胞处于有丝分裂后期，上一时期为有丝分裂中期，有丝分裂中期细胞染色体的着丝粒排列在赤道面上。]实验拓展3．为获得玉米多倍体植株，采用以下技术路线。据图回答：(1)可用________对图中发芽的种子进行诱导处理。(2)筛选鉴定多倍体时，剪取幼苗根尖固定后，经过解离、漂洗、染色、制片，观察________区的细胞。若装片中的细胞均多层重叠，原因是___________________________________________________________________。统计细胞周期各时期的细胞数和细胞中染色体数。下表分别为幼苗Ⅰ中的甲株和幼苗Ⅱ中的乙株的统计结果。幼苗计数项目细胞周期间期前期中期后期末期甲株细胞数x1x2x3x4x5细胞中染色体数//y2y/乙株细胞中染色体数//2y4y可以利用表中数值________和________________，比较甲株细胞周期中的分裂间期与分裂期的时间长短。(3)依表结果，绘出形成乙株的过程中，诱导处理使染色体数加倍的细胞周期及下一个细胞周期的染色体数变化曲线。[解析](1)目前，人工诱导多倍体常用而且最有效的方法是用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗。(2)可通过观察幼苗根尖临时装片中的分生区细胞筛选鉴定多倍体。解离、压片有利于细胞分散，若根尖解离不充分或压片不充分，将导致装片中的细胞多层重叠。因处于不同时期的细胞数与计数细胞总数的比值可反映该时期在细胞周期中所占的时间比，故可以通过对比分裂间期细胞数(x1)与分裂期细胞数(x2＋x3＋x4＋x5)来比较分裂间期与分裂期的时间长短。(3)题目要求画出诱导染色体数加倍的细胞周期及下一个细胞周期的染色体变化曲线。注意第一个细胞周期结束时，细胞中染色体数为正常体细胞的二倍。详见答案。[答案](1)秋水仙素(或低温)(2)分生解离不充分或压片不充分x1x2＋x3＋x4＋x5(3)1．(2021·浙江1月选考)下列关于植物细胞有丝分裂的叙述，正确的是()A．前期，核DNA已完成复制且染色体数目加倍B．后期，染色体的着丝粒分布在一个平面上C．末期，含有细胞壁物质的囊泡聚集成细胞板D．亲代细胞的遗传物质平均分配到两个子细胞C[由于分裂间期时进行DNA的复制，在分裂前期核DNA已完成复制，但由于着丝粒未分裂，染色体数目未加倍，A错误；在有丝分裂中期，染色体的着丝粒分布在细胞中央的一个平面上，后期着丝粒分裂，分离的染色体被纺锤丝拉向两极，B错误；在有丝分裂末期，细胞质开始分裂，含有细胞壁物质的囊泡聚集成细胞板，之后发展成为新的细胞壁，C正确；在有丝分裂中，亲代细胞的细胞核内的染色体经复制后平均分配到两个子细胞中，但细胞质中的遗传物质不一定平均分配到两个子细胞中，D错误。]2．(2020·浙江7月选考)高等动物胚胎干细胞分裂过程中，发生在同一时期的是()A．核糖体的增生和环沟的形成B．染色体的出现和纺锤体的出现C．染色单体的形成和着丝粒的分裂D．中心体的复制和染色体组数的加倍B[高等动物胚胎干细胞进行的是有丝分裂。细胞周期中，核糖体增生发生在G1期，