高中生物苏教版分子与细胞第5章细胞增殖分化衰老和凋亡 第5章第1节

第一节细胞增殖第1课时细胞周期与有丝分裂1．细胞周期。(难点)2．有丝分裂各时期的特点和物质变化。(重、难点)3．细胞表面积与体积的关系。细胞周期1．细胞大小与细胞生命活动(1)多细胞生物体体积的增大，是生长的结果，其中包括细胞数量的增多和细胞体积的增大。(2)细胞的物质运输效率(如营养吸收与废物排出)与其相对表面积密切相关。(3)如果细胞体积越来越大，其相对表面积会越来越小，那么细胞的物质运输效率将会降低。(4)细胞表面积与体积的关系是限制细胞不能无限长大的重要因素之一。(5)如果细胞体积过大，细胞核控制细胞各项生活活动的“负担”会太重，这也不利于细胞的生命活动。2．细胞增殖(1)方式：分裂。(2)特点：具有周期性，可用放射性同位素标记法研究。(3)意义：生物体生长、发育、生殖和遗传的基础。3．细胞周期(1)起止点：从一次细胞分裂结束开始，到下一次细胞分裂结束为止。(2)时期划分：分裂间期和分裂期。在一个细胞周期内，分裂间期大约占90%～95%，分裂期大约占5%～10%。eq\a\vs4\al([合作探讨])探讨eq\a\vs4\al(1)：一个受精卵细胞怎么才能形成多个细胞呢？细胞增殖有什么意义？提示：通过细胞增殖形成多个细胞。细胞增殖是重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。探讨eq\a\vs4\al(2)：一个细胞周期中为什么分裂间期占了绝大部时间？提示：分裂间期要完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。探讨eq\a\vs4\al(3)：试判断下列细胞有无细胞周期，并说明理由。①根尖分生区细胞②胚胎干细胞③皮肤生发层细胞④神经细胞⑤茎的形成层细胞提示：①②③⑤有细胞周期，它们都是连续分裂的细胞；④是高度分化的细胞，不分裂没有细胞周期。eq\a\vs4\al([归纳拓展])1．前提条件(1)只有连续分裂的细胞才有细胞周期，细胞分裂结束后不再进行分裂的细胞没有细胞周期。(2)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为一个细胞周期。方法三(2)柱形图表示法：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。3．细胞周期中几种细胞结构的变化(1)染色体形态变化：eq\a\vs4\al(染色质,（间期、末期）)eq\o(,\s\up14(高度螺旋化、缩短、变粗),\s\do14(解螺旋成为细丝状))eq\a\vs4\al(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)染色体行为的变化：复制→散乱分布于细胞中央→着丝点排列在赤道板上→着丝点一分为二→移向两极。(5)中心体的变化(动物和低等植物)在间期复制，前期逐渐移向两极。(6)植物细胞在末期出现细胞板。1．(2023·合肥高一期末)下图表示的4种植物细胞的细胞周期(按顺时针方向)，其中说法正确的是()A．图中的b→a→b表示细胞增殖过程的一个细胞周期B．甲图的b→a与丙图的b→a所用的时间可能一样长C．从a→b，由于DNA的复制使染色体数目增加一倍D．观察植物细胞有丝分裂的实验材料最好是选植物甲【解析】A项错误，细胞周期包括分裂间期和分裂期，分裂间期比分裂期时间长得多，如按顺时针方向，细胞周期应表示为a→b→a；扇形区域表示分裂间期与分裂期的时间比，不表示绝对时间，故B项正确；C项错误，间期DNA复制，染色体数目并不加倍，两条姐妹染色单体共用一个着丝点；观察有丝分裂最好选择丁图，因为丁分裂期相对较长，便于观察，故D项错误。【答案】B2.如图为真核生物的有丝分裂过程示意图，下列说法正确的是()【导学号：21210045】①甲→乙的过程表示分裂间期②乙→甲的过程表示分裂期③一个细胞周期是指甲→甲的全过程④一个细胞周期是指乙→乙的全过程A．①②③ B．①②④C．③ D．④【解析】一个细胞周期是指从一次细胞分裂结束开始，到下一次细胞分裂结束为止的过程，且间期比分裂期时间长，从图示箭头方向可以看出，乙→甲的过程为间期，甲→乙的过程为分裂期，乙→乙的过程为一个细胞周期。【答案】D有丝分裂1．发生范围：真核生物进行细胞分裂的主要方式。2．分裂间期：主要完成DNA的复制和有关蛋白质的合成。3.分裂期(动物细胞)图示时期主要变化↓前期①染色质由丝状缩短变粗，形成染色体②两个中心体分别移向细胞两极，并发出星状射线形成纺锤体③核膜解体、核仁消失↓中期在纺锤丝的牵引下，染色体的着丝点排列在赤道板上↓后期①每条染色体中的两条染色单体从着丝粒的连接处分开②两组均等的染色体，在纺锤丝的牵引下移向细胞两极↓末期①染色体变为染色质②核膜、核仁重现③在赤道板处细胞膜向内凹陷，细胞质一分为二4.有丝分裂的特点和意义(1)特点①在有丝分裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂一次。②有丝分裂产生的子代细胞具有与亲代细胞相同数目和形态的染色体。(2)意义：保证了子代与亲代细胞间遗传性状的稳定性。eq\a\vs4\al([合作探讨])探讨eq\a\vs4\al(1)：如何描述染色体和染色质之间的关系？观察染色体最好的时期是哪个时期？提示：二者是同一种物质在细胞分裂的不同时期的两种存在形式。中期。探讨eq\a\vs4\al(2)：染色单体形成于何时，消失于何时？什么时期存在染色单体？提示：染色单体形成于间期(染色体复制)，消失于后期(着丝点分裂)。前、中期存在染色单体。探讨eq\a\vs4\al(3)：染色体复制在什么时期？染色体数目加倍在什么时期？数目恢复在什么时期？DNA呢？提示：染色体复制在间期，数目加倍在后期，数目恢复在末期结束；DNA复制和数目加倍都是在间期，数目恢复在末期结束。eq\a\vs4\al([归纳拓展])1．确定某一图像分裂时期的依据(1)间期：染色质状态，核仁、核膜存在。(2)前期：染色体散乱排列。(3)中期：着丝点排列在赤道板上。(4)后期：着丝点分裂，染色体数目加倍。(5)末期：形成两个子细胞，核仁、核膜重现。2．有丝分裂过程细胞中DNA含量、染色体数、染色单体数的变化(生物体细胞中DNA含量为2C，染色体数为2N)DNA含量、染色单体数、染色体数含量变化项目间期前期中期后期末期DNA含量2C→4C4C4C4C4C→2C染色单体数0→4N4N4N4N→00染色体数2N2N2N2N→4N4N→2N1．植物细胞有丝分裂过程中图像外围的方框是细胞壁。2．新的细胞壁的形成与高尔基体有关，新细胞壁的形成是分裂完成的标志。3．赤道板不同于细胞板，赤道板是不存在的，因此在显微镜下是无法观察到的。而细胞板则是由高尔基体形成的，在末期会形成细胞壁。3．确定染色体、染色单体、DNA三者之间关系的方法每条染色体上的DNA分子数间期随DNA复制而加倍，后期随着丝点分裂而减半，同时姐妹染色单体消失，染色体加倍，此时细胞内染色体数目是前、中期的二倍达到最大值。(1)当有染色单体存在时，染色体：染色单体：DNA＝1∶2∶2(2)当无染色单体存在时，染色体∶DNA＝1∶1。4．在有丝分裂过程中，一个细胞内的DNA数目、染色体数目以及一条染色体含有的DNA数目的曲线分析。说明：(1)a→b，l→m的变化原因都是DNA分子复制。(2)f→g，n→o的变化原因都是着丝点分裂，姐妹染色单体分开，形成子染色体。(3)c→d，n→o的曲线变化很相似但所处时期不同。(4)c→d，h→i的变化原因都是一个亲代细胞分裂成两个子代细胞。(5)染色单体的数量起点为0，终点也为0。1．图示有丝分裂过程中一个细胞内DNA分子数量的变化，下列描述正确的是()【导学号：21210046】A．a～c时期染色体数目加倍B．b～c时期进行DNA分子的复制C．b～e表示一个细胞周期D．c～d表示分裂期【解析】b～c时期DNA分子数量从2C增加到4C，进行了DNA分子的复制，B正确；a～c时期为间期，染色体数目不加倍，A错误；a～f表示一个细胞周期，C错误；c～d表示分裂期的某一时期，D错误。【答案】B2．在细胞周期的各阶段中，一个细胞中的染色体和DNA分子数量比不可能是下列中的()【解析】此题考查染色体与DNA的数量关系。有丝分裂的细胞周期中，染色体与DNA的数量比变化为1∶1→1∶2→1∶1，没有染色体数是DNA数2倍的情况。【答案】A3．(2023·江苏高考改编)右图为动物有丝细胞分裂中某时期示意图，下列相关叙述正确的是()A．甲在分裂前期倍增并移向细胞两极B．乙和丙在组成成分上差异很大C．该时期细胞中染色体数与体细胞染色体数不同D．该时期通过核孔进入细胞核的物质减少【解析】A项，图示为动物细胞分裂的中期。甲为中心体，在分裂间期倍增，在分裂前期移向细胞两极。B项，乙为染色体，主要由DNA和蛋白质组成；丙为纺锤丝，主要由蛋白质组成，可见两者在组成成分上差异很大。C项，该图为有丝分裂中期，细胞中染色体数与体细胞染色体数相同。D项，该时期核膜已经解体，无细胞核，故不存在物质通过核孔进入细胞核的情况。【答案】B1．连续分裂的细胞，计算细胞周期开始的时间应从什么时期开始()A．子细胞形成时 B．细胞核开始形成时C．染色体出现时 D．染色体消失时【解析】细胞周期是指连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。可见细胞周期的起点应从上一次分裂完成时开始，即子细胞形成时开始。【答案】A2．要观察植物细胞的细胞板结构，所选择的细胞应处于有丝分裂的()A．前期 B．中期C．后期 D．末期【解析】细胞板只存在于植物细胞有丝分裂的末期。【答案】D3．在细胞有丝分裂过程中，细胞核内各组成成分之间的数量关系一定不相等的是()A．染色体数目与着丝点数目B．染色体数目与染色单体数目C．DNA分子数目与染色单体数目D．染色体数目与DNA分子数目【解析】在有丝分裂后期时，由于着丝点分裂，姐妹染色单体变为子染色体，细胞中无染色单体，即染色体数目不等于染色单体数目。前、中期中，染色单体数目为染色体数的2倍。所以染色体数目与染色单体数目一定不相等。【答案】B4．如图为连续分裂细胞的两个细胞周期，下列叙述不正确的是()A．a和b为一个细胞周期B．c段结束DNA含量增加一倍C．遗传物质平分一般发生在d段D．b和c为一个细胞周期【解析】从时间上看，间期明显长于分裂期，所以可以判断a、c代表分裂间期，b、d代表分裂期，由于分裂间期为分裂期提供了物质准备，所以必须分裂间期a、c在前，分裂期b、d在后。【答案】D5．在一个细胞周期(间、前、中、后、末期)中，下列现象最可能发生在同一时期的是()A．DNA复制和有关蛋白质的合成B．染色体数目加倍和染色单体形成C．细胞板的出现和纺锤体的形成D．着丝点的分裂和细胞质分裂【解析】A项，DNA复制和有关蛋白质的合成发生在间期；B项，染色体数目加倍在后期，染色单体形成在间期；C项，细胞板出现在末期，纺锤体形成在前期；D项，着丝点分裂在后期，细胞质分裂主要在末期。【答案】A课堂小结：网络构建eq\x(\a\al(细,胞,分,裂))核心回扣1.细胞表面积与体积比及核质比限制了细胞的长大。2.只有连续分裂的细胞才有细胞周期。3.有丝分裂各分裂时期的主要特点：(1)间期：DNA复制和有关蛋白质的合成。(2)前期：核膜、核仁消失，出现纺锤体和染色体。(3)中期：染色体的形态稳定，数目清晰，着丝点排列在赤道板上。(4)后期：着丝点分裂，染色体数目加倍，并平均移向两极。(5)末期：纺锤体消失，染色体变成染色质，核膜、核仁重新出现。学业分层测评(十七)细胞周期与有丝分裂(建议用时：45分钟)[学业达标]1．春天植物产生幼叶时要进行旺盛的细胞分裂，其细胞分裂的方式和DNA复制的情况是()A．无丝分裂；DNA不复制B．无丝分裂；DNA在细胞质中复制C．有丝分裂；DNA不复制D．有丝分裂；DNA主要在细胞核中复制【解析】线粒体和叶绿体中也含有DNA，细胞分裂时也要进行DNA的复制。【答案】D2．真核细胞的直径一般为10～100μm，下列关于细胞不能无限长大的原因的叙述，错误的是()A．细胞体积过大，不利于细胞内的物质交流B．相对表面积大，有利于物质的转运和交换C．受细胞核所能控制的范围制约D．受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含量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】D3．下表所列为不同细胞的周期持续时间(h)。据表分析可以得出的结论是()细胞分裂间期分裂期细胞周期十二指肠细胞肿瘤细胞成纤维细胞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】细胞周期包括细胞分裂间期和细胞分裂期，由表中信息可以得出：不同种类细胞的周期持续时间不同，其他选项均与表中内容不符。【答案】C4．细胞进行有丝分裂时，染色体发生有规律的变化，这些变化的正确顺序是()①染色质缩短变粗成染色体②染色体变细伸长成染色质③组成染色体的DNA复制④染色体排列在赤道板上⑤着丝点分裂，染色体移向两极A．③①④⑤② B．③④①⑤②C．①③④⑤② D．①④③⑤②【解析】考查有丝分裂中染色体的变化。①发生于前期，②发生于末期，③发生于间期，④发生于中期，⑤发生于后期。【答案】A5．在动物细胞有丝分裂中期，若从一极观察可见染色体的排列情况是图中的()ABCD【解析】从平面角度分析，中期时染色体排列于细胞中央，是最容易观察的。但现在从细胞的一极观察，排列在细胞中央的染色体应当是一个平面投影，占满了整个细胞中央，首先排除了A。B、C图像，因为它们有明显的染色体配对行为，不是有丝分裂的特征。【答案】D6．如图为细胞周期中部分细胞核的变化示意图，此过程()A．发生在细胞分裂期的末期，核膜再度合成B．发生在细胞周期的分裂间期，染色质复制C．发生在细胞分裂期的前期，核膜逐渐解体D．发生在细胞分裂期的中期，染色体螺旋变粗【解析】本题考查细胞有丝分裂前期的特点。前期时核膜、核仁逐渐消失，纺锤体和染色体逐渐出现；由图像可知核膜正逐渐消失，染色体已完成复制，正是前期的图像。【答案】C7．下图表示一个细胞有丝分裂过程中染色体变化的不同情况，在整个细胞周期中，染色体变化的顺序应该是()A．①④⑤③② B．②③①④⑤C．①⑤④③② D．⑤④③②①【解析】细胞分裂的间期DNA分子复制后每条染色体上含有两个DNA分子，但在间期呈染色质状态，如图①所示；在前期变成染色体，如图⑤所示；在中期由于纺锤丝的牵引，着丝点排列在赤道板上，如图④所示；在分裂的后期着丝点分开，形成两条子染色体，分别移向细胞的两极，如图③所示；在分裂的末期时只存在含有一个DNA分子的染色体，如图②所示。【答案】C8．图1表示细胞分裂的不同时期与每条染色体上DNA含量变化的关系，图2表示处于细胞有丝分裂某个时期的细胞图像。下列说法中错误的是()【导学号：21210047】图1图2A．图1中AB段形成的原因是DNA分子复制B．图1中DE段可表示有丝分裂后期和末期C．图2中细胞处于图1中的DE段D．图2中细胞含8条染色体、8个DNA分子、8条染色单体【解析】注意纵坐标为每条染色体上的DNA含量。图1中AB段对应细胞分裂间期的DNA复制期；有丝分裂后期染色单体分开成为染色体，染色体上的DNA含量减半，图1中DE段可表示有丝分裂后期和末期；图2中细胞处于分裂期后期，与图1中的DE段对应；图2中细胞已经没有染色单体。【答案】D9．如图是某种生物细胞有丝分裂过程中某一时期的图像，下列叙述不正确的是()A．该生物为某种动物B．该生物的一个体细胞中含有8条染色体C．该细胞处于有丝分裂的后期D．该细胞中含有8条染色体【解析】从图可以看出，细胞没有细胞壁两极有中心体，细胞膜正在从中央向内凹陷，将细胞缢裂成两部分，该生物为某种动物；着丝粒已经分裂，正在移向细胞的两极，并且移向细胞的每套染色体中含有同源染色体，所以该细胞处于有丝分裂的后期，染色体加倍后的数目为8条，所以体细胞中含有4条染色体。【答案】B10．下图为正在分裂的动物细胞示意图。请据图回答问题：(1)左上图中A表示________，此期细胞最大特点是完成________；B表示________，此期细胞核明显发生________的有规律变化。右上图中细胞正处于有丝分裂________期。(2)右上图中DNA分子与染色体数目之比为________。(3)右上图中C是________，其功能是____________________________________________________________________。(4)多细胞生物体以此方式增加________的数量。细胞在分裂后，可能出现的细胞周期以外的三种生活状态是_______________________________________________。【答案】(1)有丝分裂间期DNA复制和有关蛋白质的合成分裂期染色体前(2)2∶1(3)中心粒与动物细胞的有丝分裂有关(发出星状射线形成纺缍体)(4)体细胞继续增殖、暂不增殖、永不增殖[能力提升]11.处于有丝分裂过程中的动物细胞，细胞内的染色体数A、染色单体数B、DNA分子数C可表示为如图所示的关系，此细胞内可能发生着()A．中心粒移向两极B．着丝点分裂C．细胞膜向内陷D．DNA分子进行复制【解析】本题考查细胞染色体、DNA、染色单体的数量关系。由图像可知，细胞含有染色单体，已完成了DNA和染色体的复制，所以此细胞只能处于有丝分裂的前期或中期，前期中心粒移向两极，中期着丝点整齐的排列在赤道板上，故只有A选项符合题意。【答案】A12．(2023·杭州七校联考)如下图所示正常情况下某生物体一个细胞进行分裂时的数个时刻，下列叙述不正确的是()甲乙丙丁戊A．该细胞分裂的正确顺序为：乙→丙→甲→丁→戊B．甲、丙所在分裂期细胞中有8个染色单体，其余各期细胞中无染色单体C．该细胞连续分裂10次后，产生的每个子细胞的染色体数目为4条D．图示表示的是动物细胞的有丝分裂过程【解析】根据图像分析可知，甲为中期、乙为间期、丙为前期、丁为后期、戊为末期，则A正确。有丝分裂过程中有染色单体的时期为分裂期的前期、中期。乙图中中心体已复制完成，每条染色体上含有两个染色单体，故B错。有丝分裂形成的子细胞染色体数目不变，故C正确。图中有中心体而无细胞壁，所以为动物有丝分裂，D正确。【答案】B13．(2023·黄冈高一检测)下图表示某生物细胞有丝分裂过程中一个细胞内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，数量加倍B．细菌与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∶2D．B～D段的动物细胞中含有两组中心粒【解析】图中纵坐标代表DNA数目的变化规律，根据图示可以判断出O～A段表示间期，染色体复制，DNA分子数加倍，染色体不加倍，A错误；A～B段代表前期，核膜、核仁消失，B～C段代表中期，细胞中无核膜、核仁，细菌属于原核生物，无核膜，B错误；C～D段代表后期，着丝点断裂，染色单体消失，C错误；动物细胞有丝分裂前期、中期、后期含有两组中心粒。【答案】D14．下图是动物细胞有丝分裂一个细胞周期中核内染色体数及DNA数量变化的曲线图。请根据图回答下列问题：(1)图中实线ABCD表示________数量变化，虚线abcd表示________数目变化。(2)图中ab表示________复制后，________未分离，____