6.1细胞的增殖（教学设计）高一生物（人教版2019必修1）

第6章细胞的生命历程

第1节细胞的增殖年级高一年级授课时间2课时课题第1节细胞的增殖教材分析本节课内容包括:细胞增殖的方式和意义；真核细胞细胞周期的概念和特点；植细胞的有丝分裂的过程。重点阐述了细胞增殖的主要方式——有丝分裂的基本过程、特点和意义。本节教学内容建议安排2课时。本节先从介绍细胞增殖的意义开始，引出细胞增殖的必要性，再介绍细胞增殖所具有的周期性，细胞周期分为分裂间期和分裂期，强调两个不同时期所用时间不同和作用不同，最后重点介绍了细胞周期中的分裂期，即有丝分裂过程中染色体的变化规律，阐明有丝分裂的重要意义。有丝分裂的过程、特点和意义是教学的重点。本节安排“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”的“探究·实践”，一方面可以让学生实际操作，观察真实的细胞有丝分裂，将认识建立在观察实证的基础上；另一方面也可以进一步训练制作临时装片和操作显微镜的技能。本节内容是在掌握前面细胞的结构和功能的基础上来深入学习细胞分裂的方式、过程等内容，为以后减数分裂的学习打下基础。并且也便于学生理解遗传的基本规律和生物变异，所以本节知识的学习起着承上启下的重要作用。教学目标1.简述细胞生长和增殖的周期性。2.概述细胞有丝分裂的过程，阐明细胞有丝分裂的重要意义。3.能制作植物根尖分生区组织细胞有丝分裂的临时装片，观察、描述有丝分裂各个时期的特点。教学重、难点(1)有丝分裂各个时期的特点。(2)有丝分裂的意义。(1)有丝分裂过程中染色体的行为变化及染色体和DNA的数量变化。(2)观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂。教学过程第1课时教学内容教师活动学生活动引入新课在万物萌生的春天里,土壤中的种子挣脱土壤的怀抱,在大地母亲的哺育下茁壮成长。短短的几天种子就成长为幼苗,然后成长为一株株高大的植物甚至是参天大树,播放视频《种子的成长》。 学生思考讨论： (1)种子在萌发生长的过程中，细胞发生了什么变化呢？(2)植物体的长大，是靠细胞数量的增多还是靠细胞体积的增大？生物体的生长，既靠细胞分裂增加细胞的数量，还要靠细胞生长增大细胞的体积。器官的大小主要取决于细胞的数量。观看视频，思考讨论有关问题。理解器官的大小主要取决于细胞的数量。一、细胞增殖与细胞周期【细胞增殖】播放视频，让学生认识到单细胞生物通过细胞增殖而繁衍。多细胞生物要经过细胞增殖和分化逐渐发育为成体。生物体内也不断地有细胞衰老、死亡，需要通过细胞增殖加以补充。结合视频阐述细胞增殖概念、意义、过程及增殖方式。(1)概念：细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程。(2)意义:细胞增殖是重要的生命活动,是生物生长、发育、繁殖、遗传的基础。(3)过程：细胞增殖包括物质准备和细胞分裂两个相连续的过程，“物质准备一分裂一物质准备一再分裂....”,可见细胞增殖具有周期性。(4)增殖方式：真核生物的分裂方式有有丝分裂、减数分裂、无丝分裂。原核细胞分裂方式是二分裂。有丝分裂是体细胞数目增加的方式，减数分裂是生殖细胞形成方式，蛙的红细胞是通过无丝分裂方式进行增殖。【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，为一个细胞周期。①连续分裂是前提，②一次分裂完成时是起点，③下一次分裂完成时是终点。（2）阶段一个细胞周期包括两个阶段:分裂间期和分裂期。引导学生思考用图中的字母及箭头表示：分裂间期（A→B）分裂期(B→A）细胞周期(A→A）【布置任务】任务一：指导学生对细胞周期模型进行分析解读。1.如图表示细胞连续分裂的过程：(1)其中表示分裂间期的是哪一段?为什么?表示分裂间期的是b段或d段，因为分裂间期所占的时间比例大。(2)能表示一个完整的细胞周期的是哪一段?bc段或de段2.据表分析下列问题：不同细胞的细胞周期持续时间/h①不同生物细胞的细胞周期持续时间(填“相同”“不同”或“不一定相同”，下同)，同种生物的不同细胞的细胞周期持续时间____________。不一定相同不一定相同②显微镜下观察某植物组织的有丝分裂时，大部分细胞处于分裂间期，是因为______________。分裂间期所占细胞周期90%95%③若要观察细胞的有丝分裂，应选择____细胞，理由是_____。小鼠十二指肠上皮细胞周期中分裂期所占时间相对较长，容易观察到处于分裂期的细胞（3）分裂间期——物质准备特点:主要完成DNA分子复制和有关蛋白质的合成(即染色体的复制)；细胞适度生长。结合图片分析染色质形态、行为的变化（指明在光学显微镜下看不见变化）说明染色体的数量=着丝粒的数量引导学生注意:染色体的复制(分裂间期)≠染色体加倍(后期)【核心归纳】不是所有细胞都有细胞周期。可连续分裂细胞:受精卵、造血干细胞、生发层细胞、分生区细胞、形成层细胞、癌细胞等。暂时不分裂细胞:肝细胞、肾细胞、记忆细胞等。不再分裂细胞:精子、卵细胞、高度分化体细胞(红细胞、神经细胞等)。观看视频、阅读教材相关内容。初步建立细胞周期的概念意义、过程及增殖方式。说出细胞周期的概念及分裂间期和分裂期的划分。对细胞周期模型进行分析讨论，理解分裂间期和分裂期的划分。分析表中的数据，得出相应结论。讨论分裂间期的作用，理解分裂间期的意义在于为分裂期进行物质准备。习题巩固1.如图1中，ab表示一个细胞周期，cd表示另一个细胞周期。图2中，按箭头方向，表示细胞周期。从图中所示结果分析其细胞周期，下列叙述不正确的是A.图1中的a、图2中B→A，细胞正在进行DNA分子的复制B.图1中的a、图2中B→A，细胞正在进行有关蛋白质的合成，同时有适度的生长C.图2中，细胞周期可以是从B到A再到BD.图1中一个细胞周期也可以表示为b＋c【答案】D【解析】A、图1中的a、图2中B→A代表分裂间期，此时细胞正在进行DNA分子的复制，A正确；B、图1中的a、图2中B→A代表分裂间期，此时细胞正在进行有关蛋白质的合成，同时有适度的生长，B正确；C、图2中，细胞周期可以是从B到A再到B，C正确；D、图1中一个细胞周期可以表示为a＋c或c＋d，D错误。故选D。2.(2023·广东惠州高一期中)细胞周期包括分裂间期和分裂期(M期)。已知氨基蝶呤是一种DNA合成抑制剂。下列相关分析正确的是A.细胞周期持续时间长短的差异主要体现在M期时长的不同B.造血干细胞分裂、分化形成的人成熟红细胞仍具有细胞周期C.同一生物个体中不同类型细胞的细胞周期有差异D.加入氨基蝶呤，已经处于M期的细胞将不会再分裂【答案】C【解析】A、细胞周期中间期所占时间最长，故细胞周期持续时间长短的差异主要体现在分裂间期时长的不同，A错误;B、人体成熟的红细胞高度分化,不能分裂，没有细胞周期，B错误;C、在同一种生物体内的不同细胞，细胞周期持续时间差别很大，C正确;D、氨基蝶呤是一种DNA合成抑制剂，DNA复制在分裂间期进行，已经处于M期的细胞不受影响，可以继续完成细胞周期，D错误。故选C。二、植物细胞的有丝分裂有丝分裂是一个连续的过程，人们根据染色体的行为，把它分为四个时期：前期、中期、后期、末期。【布置任务】任务二：学生阅读教材P112113，以2条染色体为例画出每个时期的模式图及简要写出每个时期的特点。展示细胞有丝分裂每个时期显微照片和模式图，了解模式图是对前、中、后、末4个阶段的典型特征的概括，引导学生概括有丝分裂各个时期染色体的变化的主要特点，理解有丝分裂是一个连续变化的过程。前期特点：膜仁消失现两体1.染色质丝螺旋缠绕，成为染色体。每条染色体包括2条姐妹染色单体。2.核仁逐渐解体、核膜逐渐消失。3.两极发出纺锤丝，形成纺锤体。中期特点：形定数清赤道齐结合图示阐明染色体和染色质之间的关系。1.每条染色体的着丝粒两侧都有纺锤丝附着在上面。2.纺锤丝牵引使每条染色体的着丝粒排列在细胞中央的一个平面上（称为赤道板）。后期特点：粒裂数增均两极1.每个着丝粒分裂成两个，姐妹染色单体分开，成为两条染色体，由纺锤丝牵引着分别向两极移动。2．两极各有一套染色体，这两套染色体的形态和数目完全相同。末期特点：两体消失膜仁现1.两套染色体到过两极后，逐渐变成染色质丝，纺锤丝逐渐消失。2.出现新的核膜、核仁，形成两个新的细胞核。3.赤道板的位置出现细胞板，扩展形成新的细胞壁。数:染色体和DNA数目减半【图形情境】任务三、引导学生分析有丝分裂各时期的特征如图一所示是植物细胞有丝分裂过程示意图。1.核膜、核仁有怎样的周期性变化?核膜、核仁在每次细胞分裂的前期消失,末期重新出现。2.纺锤体有怎样的周期性变化?纺锤体在每次细胞分裂的前期形成，末期消失。3.某同学根据图一总结出有丝分裂各时期的染色体行为变化如图二:①A～B是___期的变化。存在C状态染色体的时期有___期和____期。前中间②A有___条染色体、___个DNA分子、无染色单体。B有___条染色体、___个DNA分子、___条染色单体。1112③C中的3是________,1、2的关系是__________________,1、2每条染色单体上各有___个DNA分子,1和2组成的4有___条染色体。着丝粒互为姐妹染色单体11【图表情境】任务四、引导学生根据图表分析细胞周期中染色体、核DNA分子数目的变化假设某生物体细胞核内染色体数目为2N,*表示染色质。1.请将表1中的数据填写完整。2.结合表1,请学生在下面的坐标系中画出染色体数目和核DNA分子数目的变化曲线。3.学生思考讨论表1中变化的原因A、B、C分别是什么?A:间期完成了DNA的复制,核DNA分子数目加倍。B:后期着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为两条染色体,染色体数目加倍。C:末期染色体和核DNA被平均分配到两个子细胞中,都减半。4.分析每条染色体上DNA数目,填写表2中数据,并在坐标系中画出变化曲线。阅读教材，画出以2条染色体为例的细胞每个时期的模式图及简要概述染色体的变化的主要特点。总结有丝分裂各时期的特征，染色体行为变化。提炼有丝分裂中染色体和DNA的变化规律。并用数据及曲线表示它们的关系。习题巩固3.如图为某高等植物细胞有丝分裂不同时期的图像，下列相关叙述错误的是A.图②①④③不能表示一个完整的细胞周期B.图④所示细胞中有12条染色体、12个核DNA分子C.在高倍显微镜下观察处于图①所示时期的细胞，能看到的结构是染色体、赤道板D.该细胞经四次有丝分裂之后形成的每个子细胞中各有6条染色体【答案】C【解析】A、一个完整的细胞周期包括分裂间期和分裂期,图中没有分裂间期，A正确;B、图④所示细胞处于有丝分裂后期，姐妹染色单体分开成为两条染色体,所以图④所示细胞中有12条染色体、12个核DNA分子,B正确;C、赤道板不是真实存在的结构,显微镜下看不到此结构，C错误;D、分析题图可知，该植物体细胞中含有6条染色体，有丝分裂形成的子细胞中染色体数与亲代细胞的相同，都是6条,D正确。故选C。4.(2023·重庆万州高一期末)如图为某种生物细胞有丝分裂过程中某一时期的模式图。下列叙述正确的是A.该细胞有8条染色体、16个核DNA分子B.中心体发出的星射线由微管组成C.下一个时期细胞中会出现细胞板D.该细胞含有8条姐妹染色单体【答案】B【解析】A、该细胞有8条染色体,8条核DNA,A错误;B、中心体发出的纺锤丝由微管组成，能牵引着丝粒的运动，B正确;C、该细胞是动物细胞，下一个时期即末期，细胞中不会出现细胞板，C错误;D、该细胞含有0条姐妹染色单体，D错误。故选B。课堂小结板书设计第1节细胞的增殖一、细胞增殖与细胞周期(1)概念(2)意义(3)过程(4)增殖方式：有丝分裂、减数分裂、无丝分裂、二分裂(1)概念：(2)阶段：分裂间期和分裂期二、植物细胞的有丝分裂分裂期:前期、中期、后期、末期教学过程第2课时教学内容教师活动学生活动引入新课【情境回顾】结合图片引导学生复习植物细胞有丝分裂每个时期的主要特点。从而引入动物细胞有丝分裂的学习。回顾植物细胞有丝分裂每个时期的主要特点。一、动物细胞有丝分裂与无丝分裂播放动物细胞有丝分裂过程视频。引导学生概括出动物细胞有丝分裂过程中染色体的行为特点。DNA平均分配。【布置任务】任务一:阅读课本P114,列表比较动物细胞有丝分裂与植物细胞有丝分裂的异同点。【拓展延伸】引导学生结合之前的知识点，分析与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用。中心体：复制在间期，移动在前期【思考分析】引导学生思考有丝分裂的意义。亲代细胞的染色体经过复制(关键是DNA复制)后,精确地平均分配到两个子细胞中去。由于染色体上有遗传物质DNA,因而在生物的亲代与子代之间保持了遗传性状的稳定性。可见细胞的有丝分裂对于生物的遗传有重要意义。【拓展延伸】癌细胞：细胞中遗传物质发生变化，变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。起因：受到致癌因子的作用。正常细胞的分裂是在机体的精确调控之下进行的，在人的一生中，体细胞一般能够分裂50—60次。【阅读概述】指导学生阅读教材P115，简要概括真核细胞无丝分裂过程、特点等。（二）真核细胞无丝分裂1.过程细胞核先延长，核的中部向内凹陷，缢裂成两个细胞核整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞2.特点：在分裂过程中，没有出现纺锤丝和染色体的变化，但有DNA的复制。3.实例：蛙的红细胞的分裂观看动物细胞有丝分裂过程视频，概括动物细胞有丝分裂过程中染色体的行为特点。阅读课本对比动物、植物细胞有丝分裂的异同点。分析归纳与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用。评价有丝分裂的意义。阅读教材，了解无丝分裂。习题巩固1.依据细胞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，最可靠的方法是检查它的A.染色体的数目变化B.是否出现星射线C.细胞质分成两部分的方式D.自身蛋白质合成的方式【答案】C【解析】A、动、植物细胞有丝分裂过程中染色体的数目变化相同,A错误;B、低等植物细胞和动物细胞有丝分裂过程中都有中心体参与，都会出现星射线,B错误;C、植物细胞有丝分裂过程中,在末期时细胞中央形成细胞板，并向四周扩展形成新的细胞壁，将细胞分成两个子细胞;动物细胞在分裂末期时，细胞膜从细胞中部向内凹陷，将细胞缢裂成两个子细胞,C正确;D、动、植物细胞自身蛋白质合成的方式相同,D错误。故选C。2.蛙的红细胞无丝分裂过程和其他细胞的有丝分裂相比，下列叙述正确的是 A.没有DNA和染色体的复制B.分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化C.分裂过程中细胞核缢裂成两个细胞核，因此子细胞中染色体减少一半D.无丝分裂只发生在原核生物的细胞分裂中，有丝分裂只发生在真核生物中【答案】B【解析】A、无丝分裂有DNA和染色体的复制，A错误;B、无丝分裂过程中没有出现纺锤体和染色体的变化，B正确;C、分裂过程中细胞核缢裂成两个细胞核,子细胞中染色体与亲代相同，C错误;D、无丝分裂是真核细胞的增殖方式之一,D错误。故选:B。二、运用模型解释细胞不能无限长大【展示模型】运用模型引导学生分析细胞大小和物质运输效率之间的关系，解释细胞不能无限长大的原因。通过一系统的问题探讨使学生认同细胞可以通过增殖来保证物质运输的效率。1.目的要求：通过探究细胞大小，即细胞的表面积与体积之比，与物质运输效率之间的关系，探讨细胞不能无限长大的原因。2.原理：和酚酞相遇成紫红色。在每一块琼脂块中扩散的速率相同。c.扩散速率用扩散的体积/整个琼脂快的体积。3.材料用具：三个正方体琼脂块，（边长2cm、4cm和8cm。)(琼脂块的体积充当细胞的大小)①制备琼脂块：切取3块边长分别为8cm、4cm、2cm的含酚酞的琼脂块正方体↓②浸泡：质量分数为0.1%的NaOH溶液，将琼脂块淹没，浸泡10分钟↓③切割：捞取、干燥并均分琼脂块(注意：每两次操作之间必须把刀擦干)↓④测量、记录、计算，得出结果【问题探讨】计算每个细胞模型的表面积与体积，并求出表面积与体积之比。①结论：细胞的表面积与体积之比随着细胞的增大而减小；物质同样扩散深度，扩散部分体积占比多少？②细胞大小与物质运输的效率有什么关系?细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输效率越低。③从物质运输的效率看，细胞为什么不能太大？细胞越大，与周围环境之间进行物质交换的效率就越低。除此之外还有什么原因呢？细胞的核质比例限制了细胞的长大。④细胞是越小越好吗？并说明理由。不是；组成细胞的结构(如核糖体等)和物质(如酶等)必须占据一定的空间，细胞内各种生化反应的进行也需要一定的空间，这些因素决定了细胞的体积不能太小。尝试运用模型解释细胞不能无限长大的原因。分析讨论问题，得出结论。习题巩固3.下列有关细胞相对表面积、细胞对外的物质运输效率和细胞新陈代谢强度之间关系的叙述，正确的是A.细胞的相对表面积越大，物质运输效率越高，细胞新陈代谢越旺盛B.细胞的相对表面积越大，物质运输效率越低，细胞新陈代谢越缓慢C.细胞的相对表面积越小，物质运输效率越高，细胞新陈代谢越缓慢D.细胞的相对表面积越小，物质运输效率越低，细胞新陈代谢越旺盛【答案】A【解析】细胞的相对表面积越大,物质运输效率越高,细胞新陈代谢越旺盛;细胞的相对表面积越小，物质运输效率越低，细胞新陈代谢越缓慢。三、观察根尖分生区组织细胞有丝分裂实验材料选取引导学生思考讨论可以用哪些材料观察细胞的有丝分裂过程，选择这些材料的原因是什么？动物受精卵及早期胚胎、植物茎尖、植物根尖。这些材料都是具有较强的分裂能力。实验原理①在高等植物体内,有丝分裂常见于根尖、尖等分生区细胞,适宜条件下有丝分裂旺盛,易观察到处于不同分裂时期的细胞。②有丝分裂的不同时期,细胞中染色体的行为不同。③细胞核内的染色体(质)易被碱性染料甲紫溶液染成深色。材料用具洋葱、质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精溶液、甲紫溶液或醋酸洋红液实验步骤第一步：洋葱根尖的培养第二步：装片的制作（解离—漂洗—染色—制片）第三步：有丝分裂的观察引导学生对结果进行分析：1、从图中找出处于分裂间期，前期、中期、后期、末期的细胞。2、什么时期的细胞数量最多?为什么?间期细胞最多,因为在一个细胞周期中,间期所占时间最长。3、能观察到某个细胞的连续变化么?为什么?不能。细胞已经在解离时被杀死。思考讨论用哪些