2024年高中生物新教材同步必修第一册 第6章 第1节　第1课时　细胞增殖、有丝分裂

第1节细胞的增殖第1课时细胞增殖、有丝分裂[学习目标]1.说明细胞增殖的方式。2.阐明细胞周期的概念及包括的阶段。3.描述植物细胞有丝分裂过程中各阶段的主要变化并阐明动、植物细胞有丝分裂的区别。4.阐明有丝分裂的重要意义。一、细胞增殖与细胞周期1．细胞增殖(1)概念：细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程。(2)过程：包括物质准备和细胞分裂两个相连续的过程。(3)意义：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。2．细胞周期(1)细胞周期的概念①前提条件：连续分裂的细胞。②时间：从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。③两个阶段：分裂间期(占细胞周期的90%～95%)和分裂期。(2)分裂间期①时间：从细胞一次分裂结束到下一次分裂之前。②主要物质变化：完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。判断正误(1)不同生物的细胞周期持续时间相同()(2)同种生物的不同细胞，分裂期时间一定相同()(3)细胞周期持续时间相同的不同细胞，其分裂间期占细胞周期的比例相同()答案(1)×(2)×(3)×解析(1)如蚕豆、小鼠和人的细胞，细胞周期所需的时间是不同的。(2)人的肝细胞和宫颈癌细胞属于同种生物的不同细胞，分裂期时间不相同。(3)不同细胞的分裂间期占细胞周期的比例一般不同。任务一：细胞周期模型解读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？提示b或d；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？提示bc段或de段。2.根据如图所示，细胞有丝分裂的一个细胞周期应如何表示？提示乙→甲→乙。3．下列细胞中有细胞周期的有哪些？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。不是所有细胞都有细胞周期(1)只有连续分裂的细胞才有细胞周期，例如受精卵、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)等。(2)以下细胞不具有细胞周期①分化程度高的细胞不再分裂，因此不具有细胞周期，如神经细胞。②有些细胞分裂结束后不再进行分裂，因此不具有细胞周期，如卵细胞。如图所示，甲细胞无细胞周期，而乙细胞进行连续的细胞分裂，具有细胞周期。拓展延伸分裂间期分为G1期、S期、G2期。G1期(DNA合成前期)的特点：G1期是从上次细胞增殖周期完成以后开始的。这一时期主要进行RNA、一些蛋白质和酶的生物合成，为复制作准备。细胞较快生长，体积随着细胞内物质的增多而增大。S期(DNA合成期)的特点：从G1期进入S期是细胞增殖的关键时刻。S期最主要的特征是DNA分子的复制，使DNA含量增加了一倍；另外还合成了一些组蛋白，供组成新的染色质。G2期(DNA合成后期)的特点：在G2期中，DNA的合成终止，但是还有RNA和蛋白质的合成，形成微管蛋白和细胞膜上的蛋白质，为细胞分裂期作准备。细胞结束G2期就进入分裂期，M期为分裂期，相关示意图如图所示：1．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阶段结束时核DNA含量增加一倍C．cd阶段完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成D．—个细胞周期可表示为cd＋de答案B解析de阶段为分裂间期，而遗传物质的平均分配发生在分裂期，A错误；bc阶段为分裂间期，此期间发生了DNA的复制，故结束时核DNA含量增加一倍，B正确；cd阶段为分裂期，cd阶段之前就完成了DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，C错误；一个细胞周期应该先是分裂间期，后是分裂期，应表示为bc＋cd或de＋ef，D错误。2．如图是按顺时针方向表示的4种植物细胞的细胞周期，下列说法正确的是()A．图中的b→a→b表示细胞增殖过程的一个细胞周期B．图甲的b→a与图丙的b→a所用的时间可能一样长C．温度对植物a→b的生理活动没有影响D．细胞中核DNA的复制发生在b→a段答案B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。图中a表示分裂完成，所以一个细胞周期应是a→b→a，A错误；由于图示只是表示细胞周期分为分裂间期和分裂期，以及分裂间期与分裂期在一个细胞周期中所占时间的比例，并没有表示时间的长短，所以各图中分裂期可能用一样长的时间，B正确；温度影响细胞周期生理活动的进行，C错误；细胞中核DNA的复制发生在分裂间期，即图中的a→b段，D错误。二、有丝分裂1．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。2．有丝分裂各时期主要特点(以高等植物细胞为例)时期植物细胞示意图主要特点记忆歌诀分裂间期分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长复制合成体增大分裂期(有丝分裂)前期①染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体；②核仁逐渐解体，核膜逐渐消失；③从细胞的两极发出纺锤丝，形成一个梭形的纺锤体；④染色体散乱分布于纺锤体中央膜仁消失现两体中期纺锤丝牵引着染色体运动，使每条染色体的着丝粒排列在赤道板上形定数晰赤道齐后期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细胞的两极移动；②结果：染色体数目加倍，细胞的两极各有一套形态和数目完全相同的染色体粒裂数加均两极末期①染色体变成染色质丝，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赤道板的位置出现一个细胞板，细胞板逐渐扩展，形成新的细胞壁两消两现新壁建3．动、植物细胞有丝分裂的不同时期高等植物细胞有丝分裂动物细胞有丝分裂间期无中心粒的倍增(低等植物细胞除外)完成中心粒的倍增前期细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体两组中心粒分别移到细胞两极，并发出星射线形成纺锤体末期细胞板扩展为细胞壁，分割细胞质细胞膜从细胞的中部向内凹陷，缢裂细胞质4.有丝分裂的意义(1)将亲代细胞的染色体经过复制(关键是DNA的复制)之后，精确地平均分配到两个子细胞中。(2)由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。5．无丝分裂(1)过程：分裂时一般是细胞核先延长，核的中部向内凹陷，缢裂成为两个细胞核；接着，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，所以叫作无丝分裂。(3)实例：蛙的红细胞的无丝分裂等。拓展延伸无丝分裂在低等植物中普遍存在，在高等植物中也常见。高等植物营养丰富的部位，无丝分裂很普遍，如胚乳细胞(胚乳发育过程愈伤组织形成)、表皮细胞、根冠，总之薄壁细胞占大多数；人体大多数腺体都有部分细胞进行无丝分裂，主要见于高度分化的细胞，如肝细胞、肾小管上皮细胞、肾上腺皮质细胞等；蛙的红细胞、蚕的睾丸上皮细胞也可进行无丝分裂。判断正误(1)使用高倍镜可观察到洋葱根尖细胞的赤道板和细胞板的时期分别是中期和末期()(2)有丝分裂中期的染色体螺旋化程度最高，要观察细胞内染色体的形态和数目，常选择处于分裂中期的细胞()(3)有丝分裂后期，在纺锤丝的牵引下，每个着丝粒分裂成两个，染色体数目加倍()(4)无丝分裂过程中无DNA复制和纺锤丝出现()(5)正常体细胞内染色体的数目为2n，则DNA含量也是2n()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×解析(1)赤道板不是真实存在的结构，因此观察不到。(3)着丝粒在有丝分裂后期自行分裂，不需要纺锤丝的牵引。(4)无丝分裂过程中无纺锤丝出现，但也要进行DNA复制。(5)正常体细胞内染色体的数目为2n，则细胞核内DNA含量是2n，但是细胞质中也有少量DNA。任务二：探究有丝分裂过程中细胞结构的相关变化1．请就细胞增殖过程中染色质(染色体)的行为进行正确排序，并说明理由。提示A→D→B→C→A。染色质要先进行复制，然后高度螺旋化，缩短变粗，以利于平均分配。2．根据染色质(体)模型，填写下表图示结构中染色体、核DNA、染色单体的数量关系。项目染色体1112核DNA1222染色单体02203.提出问题，作出假设(1)复制好的染色体发生什么行为变化才能够精确均分到细胞两极？提示染色体均排列在细胞中央的一个平面上，随后姐妹染色单体分开移向细胞的两极。(2)姐妹染色单体如何分开？提示着丝粒分裂。(3)子染色体如何移动？提示细胞中会有牵引染色体的结构出现。(4)细胞核的其他结构会发生什么变化，以配合染色体运动？(注：细胞核的直径仅为10μm左右，而染色体的长度有0.5～30μm。)提示细胞核解体，即核膜消失，核仁解体。4．寻找证据，验证假设(1)如图展示的是科研人员对分裂期细胞的各部分进行荧光染色后的结果，染色质被染成蓝色，微管蛋白被染成绿色，红色表示细胞质。我们对比这两幅图，细胞有什么变化？提示对比这两幅图，染色质缩短变粗，螺旋化变为染色体；核膜消失；绿色的微管蛋白在细胞的一极形成丝状物质，之后这些丝状物质也出现在另外一极。而且，这些微管蛋白还伸向了染色体所在的位置。(2)据图分析，染色质高度螺旋化成染色体后，它的位置发生了什么变化？提示染色体的着丝粒排在赤道板上，姐妹染色单体分开，分别移向细胞的两极。5．寻根溯源(1)如图所示为一条染色体，姐妹染色单体由黏连蛋白复合体黏在一起。子染色体如何分开？姐妹染色单体的分开是被纺锤丝拉开的吗？提示分离酶把黏连蛋白降解后，黏连蛋白复合体分解，姐妹染色单体得以分开。不是被纺锤丝拉开的。(2)如图所示这条纺锤丝的一侧在细胞的一极，另一侧连在着丝粒上。请据图分析子染色体如何向细胞的一极移动？提示纺锤丝由微管蛋白组成，从图中可以看出，微管蛋白从纺锤丝的两端开始解聚。导致纺锤丝越来越短，染色体距离细胞的一极的距离也越来越近，实现了这条染色体向细胞的一极移动。(3)a、b、c三幅图展示了纺锤丝和姐妹染色单体的连接方式，哪一种连接方式是正确的，能保证子染色体移向细胞的两极？提示图c。高等植物细胞增殖的概念图解3．(2023·天津红桥区高一期末)如图为动物和植物细胞的有丝分裂图，据图分析，下列叙述正确的是()A．甲为动物细胞分裂前期，乙为植物细胞分裂后期B．①在前期形成纺锤体，作用于②影响染色体的移动C．③④均为细胞膜，两种细胞的细胞质分裂方式相同D．⑤聚集成为植物细胞的赤道板，需要高尔基体参与答案B解析甲为动物细胞有丝分裂前期，乙为植物细胞有丝分裂末期，A错误；③为细胞膜，④为细胞壁，两种细胞的细胞质分裂方式不相同，C错误；⑤聚集成为植物细胞的细胞壁，需要高尔基体参与，D错误。4．如图为高等植物细胞有丝分裂过程各时期，有关叙述正确的是()A．图示植物细胞分裂期出现的先后顺序是②③④⑤B．图③中，M的形成与中心体、高尔基体的活动密切相关C．图④过程，导致细胞染色体、核DNA数量均发生了加倍D．图⑤时期，是显微镜下观察染色体的最佳时期答案D解析图中①表示前期，②表示后期，③表示末期，④表示分裂间期，⑤表示中期，故图示植物细胞分裂期出现的先后顺序是①⑤②③，A错误；图③中，M表示细胞板，其形成与高尔基体的活动密切相关，B错误；④表示分裂间期，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，使核DNA数量加倍，染色体数目不变，C错误。题组一细胞增殖与细胞周期1．下列有关细胞增殖的说法，不正确的是()A．单细胞生物通过细胞增殖增加个体数目B．多细胞生物通过细胞增殖增大细胞体积C．细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础D．细胞增殖包括物质准备和细胞分裂两个连续的过程答案B解析细胞通过分裂进行增殖，单细胞生物通过细胞增殖而繁殖，A正确；多细胞生物既靠细胞生长增大细胞的体积，还要靠细胞分裂增加细胞的数量，B错误。2．如图为细胞周期的示意图，下列叙述正确的是()A．图中甲→乙→甲的过程是一个细胞周期B．图中乙→甲→乙的过程是一个细胞周期C．机体内所有的体细胞都处于细胞周期中D．抑制DNA的合成，细胞将停留在甲→乙时期答案B解析细胞周期应先是分裂间期，后是分裂期，图中乙→甲为分裂间期，甲→乙为分裂期，故乙→甲→乙是一个细胞周期，A错误，B正确；机体内连续分裂的细胞具有细胞周期，C错误；抑制DNA的合成，细胞将停留在分裂间期，乙→甲为分裂间期，D错误。3．下列关于细胞周期的叙述，正确的是()A．细胞发生分裂后立即进入下一个细胞周期B．分裂期的时间长于分裂间期C．细胞周期由前期、中期、后期、末期组成D．细胞种类不同，细胞周期持续时间可能相同答案D解析有的细胞分裂后不再分裂，即不再进入下一个细胞周期，A错误；分裂间期的时间一般远远长于分裂期，B错误；细胞周期由分裂间期和分裂期(分为前期、中期、后期、末期)组成，C错误。4．下列细胞中，具有细胞周期的是()A．精细胞 B．干细胞C．洋葱表皮细胞 D．口腔上皮细胞答案B解析精细胞、洋葱表皮细胞和口腔上皮细胞均是高度分化的细胞，已失去分裂能力，不再进行分裂，不具有细胞周期，干细胞可连续分裂，具有细胞周期，B正确。题组二有丝分裂5．如图①～⑤表示一个细胞周期中某染色体变化的不同情况。在整个细胞周期中，染色体变化的顺序是()A．①④⑤③② B．②③①④⑤C．①⑤④③② D．⑤④③②①答案C解析①所示染色体的螺旋化程度不高，因此应处于细胞周期中的分裂间期，④和⑤分别处于中期和前期，③处于后期，②处于末期。6．用光学显微镜的高倍镜观察植物细胞有丝分裂中期图像，清晰可见的细胞结构是()A．纺锤体、染色质 B．染色体、赤道板C．染色体、细胞壁 D．纺锤体、核仁答案C解析在光学显微镜下观察植物细胞有丝分裂中期图像，可观察到染色体、纺锤体、细胞壁，A错误，C正确；赤道板是一个假想的平面，实际上并不存在，所以有丝分裂中期以及任何其他时期都不可能看到赤道板，B错误；在有丝分裂的前期核膜、核仁就逐渐解体消失了，所以不可能在有丝分裂中期看到核仁，D错误。7．在一个细胞周期中，会发生在同一时期的是()A．着丝粒的分裂和染色体数目的加倍B．染色体数目的加倍和核DNA数目的加倍C．细胞板的出现和纺锤丝的出现D．纺锤丝的出现和核DNA数目的加倍答案A解析着丝粒的分裂和染色体数目的加倍均发生于分裂后期，A符合题意；染色体数目在分裂后期加倍，而核DNA数目在分裂间期加倍，B不符合题意；细胞板在分裂末期出现，而纺锤丝在分裂前期出现，C不符合题意；纺锤丝的出现在分裂前期，核DNA数目的加倍发生在分裂间期，D不符合题意。8．(2023·甘肃金昌高一期末)下列有关无丝分裂的叙述，正确的是()A．分裂过程中核膜不会消失B．不会出现纺锤丝，但会出现星射线C．细胞核缢裂为两个核时，细胞也一分为二D．只有蛙的红细胞能进行无丝分裂答案A解析能进行无丝分裂的细胞，多见于某些原生生物，如纤毛虫等，再有蛙的红细胞、鸡胚的血细胞、蚕睾丸上皮细胞、某些植物胚乳中的胚乳细胞，人体内主要见于高度分化的细胞，如肝细胞、肾小管上皮细胞、肾上腺皮质细胞等，D错误。9．如图为细胞周期中部分细胞核的变化示意图，此过程()A．发生在细胞分裂末期，核膜再度形成B．发生在细胞周期的分裂间期，染色质复制C．发生在细胞分裂前期，核膜逐渐消失D．发生在细胞分裂中期，染色体缩短变粗答案C解析出现了染色体(非染色质形态)，核膜正在解体，是细胞分裂前期而不是分裂末期的特点。10．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．DNA分子是否复制B．是否出现星射线C．细胞质分成两部分的方式D．自身的蛋白质合成的方式答案C解析动、植物细胞有丝分裂过程中都有DNA分子的复制，A错误；动物细胞和低等植物细胞有丝分裂出现星射线，高等植物细胞是细胞两极发出纺锤丝，B错误；动物细胞和植物细胞自身的蛋白质合成的方式相同，D错误。11．高等植物细胞有丝分裂过程中，下列事件与染色体均分无关的是()A．细胞板向四周扩展形成新的细胞壁，从而将一个细胞分成两个子细胞B．染色质丝高度螺旋为染色体C．核膜的周期性消失与重建D．染色体被牵引着移向细胞两极答案A12．(2023·江苏徐州高一统考期末)如图为动物细胞有丝分裂过程模式图。下列相关叙述正确的是()A．显微镜观察时视野中处在①时期的细胞最多B．染色单体消失于⑤时期C．②时期发生中心体的倍增D．⑤时期细胞中央赤道板的位置出现细胞板答案A解析细胞周期中分裂间期占了细胞周期的90%～95%，细胞①处于分裂间期，故显微镜观察时视野中处在①分裂间期的细胞数量最多，A正确；染色单体形成于分裂间期，消失于图中有丝分裂后期，即④时期，B错误；②时期处于有丝分裂前期，中心体的倍增发生在分裂间期，C错误；图示为动物细胞有丝分裂过程，在有丝分裂末期，即⑤时期细胞中央赤道板的位置不会出现细胞板，D错误。13．动粒是位于姐妹染色单体着丝粒两侧的多蛋白结构(如图所示)，负责将着丝粒与纺锤体连接在一起。研究发现，纤冠层主要是由围绕在动粒外层的促使染色体分离的马达蛋白组成，与纺锤丝微管连接，支配染色体的运动和分离。下列相关叙述错误的是()A．纤冠层缺失，可导致核DNA无法平均分配B．纺锤丝变短，导致着丝粒分裂，姐妹染色单体分开C．正常情况下，姐妹染色单体上含有相同的DNAD．着丝粒丢失会影响染色体与纺锤丝的连接答案B解析依据题意可知，纤冠层支配染色体的运动和分离，若动粒外层的纤冠层缺失，可导致核DNA无法平均分配，A正确；着丝粒分裂与纺锤丝没有关系，B错误；姐妹染色单体是一条染色体经过复制而来的，因此在正常情况下，图中所示的姐妹染色单体含有相同的DNA，C正确；动粒可将着丝粒与纺锤丝连接在一起，着丝粒丢失影响染色体与纺锤丝的连接，D正确。14．如图表示某高等植物细胞有丝分裂某时期的图示。请据图回答下列问题：(1)图A表示细胞分裂的__________期，判断的依据是_________________________________；图B表示细胞分裂的____________________________________________________期，判断的依据是________________________________________________________________________。(2)图B时期细胞中染色体数目为________，核DNA分子数目为__________，染色单体数目为________。该细胞有丝分裂的结果是形成________个子细胞，每个子细胞中染色体数目是________，与图A细胞中染色体数目________(填“相等”或“不相等”)。(3)图B时期的下一个时期最显著的特点是_______________________________________________________，与此结构的形成直接有关的细胞器是__________________。(4)图A时期中染色体、核DNA与染色单体之间的数目关系比是________。与图A时期相同比例的时期是________，该时期的特点有____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，请画出该时期的简图。答案(1)前核膜消失，核仁解体，染色体、纺锤体形成且染色体散乱分布后着丝粒分裂，纺锤丝牵引染色体移向细胞两极(2)1212026相等(3)出现细胞板高尔基体(4)1∶2∶2中期纺锤丝牵引染色体的着丝粒整齐地排列在赤道板上，染色体形态较稳定，数目较清晰如图所示解析由题图可判断出：图A为细胞分裂的前期，图B为细胞分裂的后期，图B内共有12条染色体，12个核DNA分子，无染色单体，该细胞的下一个时期为分裂末期，末期最显著的特点是在细胞的中央出现细胞板，细胞板向四周扩展形成新的细胞壁，细胞壁的形成主要有高尔基体参与；在前期，染色体、核DNA与染色单体间的数目比为1∶2∶2，在中期，三者的比例也是1∶2∶2，中期细胞的主要特点是染色体清晰可见，且纺锤丝牵引着染色体运动，使染色体的着丝粒排列在赤道板上，此时期是观察染色体形态、数目的最佳时期。15．细胞周期是靠细胞内部精确的调控实现的。细胞周期可分为分裂间期和分裂期(M期)，根据DNA合成情况，分裂间期又分为G1期、S期(DNA合成)和G