适用于新高考新教材浙江专版2025届高考生物一轮总复习第3单元细胞的生命历程第9讲细胞周期与有丝分裂课件浙科版

第9讲细胞周期与有丝分裂思维导图建体系复习目标考情分析简述细胞的生长与增殖(科学思维)细胞周期与有丝分裂是高考命题的热点内容,通常以细胞分裂图或柱形图为切入点,结合减数分裂、DNA复制、基因突变、染色体畸变进行考查。也可通过实验考查有丝分裂各时期特点,难度较大。如2024年浙江1月选考T4通过洋葱根尖细胞有丝分裂示意图考查植物细胞有丝分裂过程;2023年6月选考T10考查有丝分裂相关实验,T17通过示意图考查中期特点,涉及遗传与变异知识活动“模拟探究细胞的大小与扩散作用的关系”(科学探究)分析细胞的有丝分裂并概述其过程(生命观念、科学探究、科学思维)活动“制作和观察根尖细胞有丝分裂临时装片,或观察其永久装片”(科学探究)考点一模拟探究细胞的大小与扩散作用的关系制作和观察根尖细胞有丝分裂临时装片,或观察其永久装片落实主干基础1.模拟探究细胞的大小与扩散作用的关系

特别提醒NaOH与琼脂块接触时,琼脂块中的酚酞变红色,因此根据琼脂块是否变成红色就可知道NaOH是否已扩散进入琼脂块和扩散的距离。根据NaOH在琼脂块中的扩散距离相同可知,NaOH在琼脂块中的扩散速度是相同的。2.制作和观察根尖细胞有丝分裂临时装片,或观察其永久装片

特别提醒(1)在观察细胞的有丝分裂时,应选择分裂期占细胞周期比例大的材料,有利于观察到处于不同分裂时期的图像。(2)解离使细胞死亡,故不能观察细胞有丝分裂的动态变化过程。(3)实验中需用清水进行漂洗,洗去解离液,便于进行染色。(4)漂洗和染色的顺序不能互换,漂洗的目的是洗去根尖组织细胞中的盐酸,有利于碱性染料着色。若二者顺序颠倒,解离液中的盐酸会影响染色效果。(5)实验中使细胞分散开的操作措施有用镊子压扁根尖、解离、用手指按压盖玻片,再覆盖上滤纸,用橡皮或笔端轻轻敲击盖玻片等。[练一练]1.判断下列说法正误。(1)多细胞生物体是由许多大体积的细胞构成的。(

)提示

细胞越大,物质运输的效率越低,所以多细胞生物体是由许多细胞构成的。(2)细胞体积越小越好。(

)提示

细胞体积的最小限度,是由完成细胞功能所必需的基本结构(如核糖体)和物质(如酶)所需要的空间决定的。××(3)琼脂块浸泡在0.1%的NaOH溶液中需不停地翻动。(

)(4)“制作和观察植物细胞有丝分裂的临时装片”实验中,装片制作的步骤是解离→漂洗→染色→制片。(

)(5)“制作和观察植物细胞有丝分裂的临时装片”实验中,用碱性染料染色体现了细胞膜的选择透过性。(

)提示

经解离处理后细胞已死亡,所以碱性染料可自由进出细胞,不能体现细胞膜的选择透过性。√√×2.结合必修1第116页“活动”思考:取材时只能剪2~3mm,而不能过长。解离时间控制在3~5min,也不是越长越好,这是为什么?提示

若剪得过长会包括伸长区,伸长区的细胞不能进行细胞分裂,增加了寻找、观察细胞的难度。解离时间过长会使根尖过分酥软且染色体成分被破坏;解离时间过短使根尖细胞解离不充分,不能相互分离。3.长句训练。(1)体型较大的生物体由许多细胞构成,而不是由一个或几个大的细胞构成。其主要原因是

,从而有利于生物体生命活动的进行。

提示

细胞越小,表面积和体积的比值越大,物质通过细胞膜进入细胞的效率越高,有利于细胞吸收营养物质和排出代谢废物(2)解离和染色时间要严格控制的原因是:①若解离时间太短,则

;时间过长,则

。②若染色时间太短,则

;若染色时间过长,则

。

压片时细胞不易分散开

细胞解离过度、过于酥软,无法取出根尖进行染色和制片

染色体(质)不能完全着色

细胞核等其他部分充满染色剂,无法分辨染色体突破命题视角考向一

模拟探究细胞的大小与扩散作用的关系[典例1]科学家通过模拟实验探究细胞大小与物质运输效率的关系。实验过程:将三个边长分别为1cm、2cm、3cm的含酚酞的琼脂块,浸泡在0.1%的NaOH溶液中,3min后取出,切成两半,每块琼脂块中NaOH扩散的深度如图中阴影所示(琼脂块中数据表示未被扩散部分的长度)。下列关于该实验及相关推论的叙述,正确的是(

)A.浸泡时,在翻动琼脂块的同时用勺子挖动其表面对实验结果无影响B.NaOH溶液在边长为3cm的琼脂块内扩散的速率最大C.细胞体积越大,相对表面积越大D.细胞体积越小,物质运输效率越高,但细胞也不是越小越好D解析

浸泡时不能用勺子挖动琼脂块表面,这样会影响实验结果,A项错误;NaOH溶液在每块琼脂块中的扩散速率是相同的,B项错误;细胞体积越大,相对表面积越小,C项错误;细胞体积越小,相对表面积越大,物质运输效率越高,但细胞也不是越小越好,细胞太小不利于细胞代谢的进行,D项正确。总结归纳细胞越小,表面积和体积的比值越大,物质通过细胞膜进入细胞的效率越高,有利于细胞吸收营养物质和排出代谢废物,从而有利于生物体生命活动的进行。所以大的生物体由许多细胞构成,而不是由一个或几个大的细胞构成。[对点练]

1.在模拟探究细胞大小与扩散作用的关系活动中,将含有酚酞的、体积大小不同的两块琼脂块在NaOH溶液中浸泡相同时间,与大琼脂块相比,小琼脂块(

)A.变色的体积相等 B.变色的比例更大C.变色的颜色更浅

D.变色的深度更深B解析

酚酞在大、小琼脂块中的扩散速率是相同的,所以变色的深度相同,但是因大、小琼脂块的边长不相等,所以变色的体积是不相等的,A项错误;体积越大的琼脂块变色的比例越小,B项正确;含有酚酞的、体积大小不同的两块琼脂块在NaOH溶液中浸泡变色的颜色、深度相同,C、D两项错误。2.在探究“细胞大小与物质运输关系”的实验中,用NaOH溶液浸泡不同边长的、含酚酞的琼脂立方块一定时间后,取出立方块切成两半,其剖面如图所示,其中x为NaOH扩散的深度,y为立方块的边长,阴影代表红色,下列说法错误的是(

)A.NaOH有腐蚀性,操作中应戴上手套B.不同大小的琼脂块中x值不同C.y值越大,被染红的体积越大D.y值越大,被染红的体积占总体积的比例越小B解析

NaOH有腐蚀性,操作中应戴上手套,A项正确;NaOH在每一琼脂块内扩散的速率是相同的,所以不同大小的琼脂块中x值相同,B项错误;y为立方块的边长,由于不同的琼脂块中x是相同的,所以y值越大,被染红的体积越大,C项正确;y值越大,被染红的体积占总体积的比例越小,D项正确。考向二

制作和观察根尖细胞有丝分裂临时装片,或观察其永久装片[典例2](2023浙江6月选考)为筛选观察有丝分裂的合适材料,某研究小组选用不同植物的根尖,制作并观察根尖细胞的临时装片。下列关于选材依据的叙述,不合理的是(

)A.选用易获取且易大量生根的材料B.选用染色体数目少易观察的材料C.选用解离时间短分散性好的材料D.选用分裂间期细胞占比高的材料D解析

易大量生根的材料,其根尖分生区的细胞分裂能力较强,A项合理。选用染色体数目少易观察的材料有利于观察有丝分裂每一个时期的染色体数目变化,B项合理。选用解离时间短分散性好的材料有利于细胞的分散,便于观察,C项合理。分裂间期细胞占比高,则处于分裂期的细胞占比低,不利于观察细胞的有丝分裂,D项不合理。易错提示(1)对取材原理不清楚,误以为根尖任何部位都可作为观察对象,实际上只有分生区才可以。另外,只有具备分裂能力的细胞才可作为取材部位,高度分化的细胞部位不能作为观察对象。(2)细胞有丝分裂过程中,可以看到细胞壁、纺锤体、染色体等结构,但无法观察到不存在的结构——赤道面。[对点练]

3.(2023浙江湖州质检)制作植物根尖细胞有丝分裂的临时装片后,观察到如图所示的三个细胞。下列叙述正确的是(

)A.装片制作时需用酸性染料龙胆紫染色B.在甲细胞中可看到完整的染色体组型C.与甲细胞相比,乙细胞的DNA与染色体加倍D.丙细胞所处的时期可观察到由许多囊泡聚集形成的细胞板D解析

装片制作时需用碱性染料龙胆紫染色,A项错误;在显微镜下观察处于分裂中期的细胞,可观察到染色体的形态和数目,而染色体组型是观察后再经过排列后形成的,不是可以直接看到的,B项错误;与甲细胞相比,乙细胞的染色体加倍,DNA是相同的,C项错误;丙是植物细胞有丝分裂末期图像,该时期可观察到由许多囊泡聚集形成的细胞板,D项正确。4.(2022浙江杭州二中模拟)下列关于“制作和观察根尖细胞有丝分裂临时装片”实验的叙述,正确的是(

)A.需依次对细胞进行解离、染色、漂洗、制片,再用光学显微镜观察B.视野中处于分裂间期的细胞与处于中期的细胞染色体数目相同C.同一视野中两次观察到后期的时间间隔即为细胞周期的长度D.视野中多个分裂中期细胞的细胞质中的遗传物质含量都相同B解析

需依次对细胞进行解离、漂洗、染色、制片,再用光学显微镜观察,A项错误;处于分裂间期的细胞和处于中期的细胞染色体数目相同,都与体细胞相同,B项正确;经过解离,细胞已经死亡,同一视野中两次观察到后期的时间间隔与细胞周期的长度无关,C项错误;细胞质中的结构与成分是随机分配给两个子细胞的,因此多个分裂中期细胞的细胞质中的遗传物质含量不一定相同,D项错误。考点二细胞周期与有丝分裂落实主干基础时期图像主要特点染色体(质)数目核内DNA数目分裂间期

G1期:主要是合成DNA复制所需的蛋白质,以及核糖体的增生S期:DNA复制G2期:合成M期所必需的一些蛋白质2N4a前期

a.细胞核内出现染色体b.出现了由丝状纤维组成的纺锤体c.核膜、核仁开始解体2N4a时期图像主要特点染色体(质)数目核内DNA数目中期

a.染色体的着丝粒都排列在赤道面上b.染色体缩短到最小的程度,便于观察和研究2N4a后期

a.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b.染色体数目加倍,DNA数目不变c.两套相同的染色体被纺锤丝拉向两极4N4a时期图像主要特点染色体(质)数目核内DNA数目末期

a.染色体伸展,呈现染色质状态b.核膜重新形成,核仁出现c.细胞核内的染色体数目与分裂前相同每个新核内染色体数为2N每个新核内DNA数为2a时期图像主要特点染色体(质)数目核内DNA数目胞质分裂

a.两个新细胞间出现许多由高尔基体分泌的囊泡b.囊泡聚集成一个细胞板c.由细胞板发展成为新的细胞壁,进而产生两个新细胞随细胞分裂,每个子细胞内染色体数为2N每个新子细胞的核内DNA数为2a特别提醒动植物细胞有丝分裂的不同点[练一练]1.判断下列说法正误。(1)同一生物体各组织细胞周期时间长短相同,但G1、S、G2和M期的时间长短不同。(

)提示

同一生物体的一些组织细胞无细胞周期,而具有细胞周期的组织细胞的细胞周期时间长短也不一定相同。(2)在细胞有丝分裂前的间期,染色体呈高度解螺旋的染色质丝的形态,从结构与功能相适宜的角度分析,其意义在于便于DNA分子解开双螺旋,为DNA的复制和转录提供模板。(

)×√(3)用同位素标记碱基进行示踪检测小鼠杂交瘤细胞是否处于细胞周期的S期,放射性同位素最适合标记在胞嘧啶上。(

)提示

用同位素标记碱基进行示踪检测小鼠杂交瘤细胞是否处于细胞周期的S期,放射性同位素最适合标记在胸腺嘧啶上。(4)G2期的细胞中每条染色体含2条并列的染色单体,导致染色体数目加倍。(

)提示

G2期的细胞已完成染色体的复制,此时细胞中每条染色体含2条并列的染色单体,但这2条染色单体由着丝粒连在一起,为1条染色体,染色体数目并没有加倍。××(5)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,原因是细胞周期中间期历时长,分裂期历时短。(

)(6)动、植物细胞在有丝分裂后期,每一个着丝粒分裂成两个,染色体数目加倍,不含染色单体。(

)(7)在有丝分裂过程中,各个时期始终都有同源染色体存在,但它们既不配对,也不分开。(

)(8)在动物细胞有丝分裂前的间期,核DNA含量和染色体组数都加倍。(

)提示

在动物细胞有丝分裂前的间期,核DNA含量加倍,因着丝粒未分裂,染色体组数不变。√√√×2.结合必修1第118页图4-3、第119页图4-5思考:有丝分裂中各时期染色体行为是怎样的?请绘图说明。提示

3.长句训练。(1)某种药物能诱导胃癌细胞中p53蛋白的表达,使细胞周期阻滞在间期和分裂期之间。p53蛋白的功能可能是

。

(2)处于正常细胞周期中的体细胞,在细胞周期的循环中严格受到检验点的调控。检验点包括G1/S期检验点、S期内检验点、G2/M期检验点、S/M期检验点,M中~后期检验点。其中M中~后期检验点对应的事件最可能是

。

抑制与分裂有关蛋白质的合成纺锤体是否连在着丝粒上突破命题视角考向一

细胞周期[典例1](2023浙江精诚联盟一模)已知处于细胞周期各个时期的细胞数量与时长成正比。一个处于培养状态下的胡萝卜根尖细胞株,细胞周期各阶段的时长如下表,下列叙述错误的是(

)A.处在各个时期的细胞都可以进行蛋白质的合成B.用含DNA合成抑制剂的培养液培养4.8h后,所有细胞都停止分裂活动C.用含DNA合成抑制剂的培养液培养4.8h后去除抑制剂,各细胞的分裂进程将“同步”D.胡萝卜各组织细胞的细胞周期的时间长短不一定相同周期G1SG2M合计时间/h1.32.72.90.67.5C解析

细胞周期的各个阶段均需要蛋白质的参与,故处在各个时期的细胞都可以进行蛋白质的合成,A项正确;加入DNA合成抑制剂后,S期的细胞停止分裂,G1的细胞1.3

h后都无法进入S期,G2+M+G1=4.8(h),所以4.8

h后,所有细胞都停止分裂,B项正确;用含DNA合成抑制剂的培养液培养4.8

h后,大部分细胞都停滞于G1期,S期细胞停滞于S期,去除DNA合成抑制剂后,各细胞的进程不同步,C项错误;不同细胞的细胞周期时间一般不相同,D项正确。总结归纳(1)细胞周期概念的理解(2)利用DNA合成抑制剂实现细胞周期的同步化①假设一个细胞周期时长=G1+S+G2+M=10+7+3.5+1.5=22(h)。②向细胞的培养液中加入过量的DNA合成抑制剂,处于S期的细胞立刻被抑制。③再培养G2+M+G1=3.5+1.5+10=15(h),则处于G2、M、G1期的细胞都将被抑制在G1/S期交界处。④除去抑制剂,更换新鲜培养液,细胞将继续沿细胞周期运行,运行时间既要保证处于G1/S期交界处的细胞经过S期(7

h)进入G2期,又要保证处于S期的细胞不能再次进入S期,即运行时间应控制在7~15

h。⑤再加入DNA合成抑制剂,则可实现全部细胞都被阻断在G1/S期交界处,实现细胞周期同步化。[对点练]

1.(2022浙江1月选考)某多细胞动物具有多种细胞周期蛋白(cyclin)和多种细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK),两者可组成多种有活性的CDK-cyclin复合体,细胞周期各阶段间的转换分别受特定的CDK-cyclin复合体调控。细胞周期如图所示,下列叙述错误的是(

)A.同一生物个体中不同类型细胞的细胞周期时间长短有差异B.细胞周期各阶段的有序转换受不同的CDK-cyclin复合体调控C.抑制某种CDK-cyclin复合体的活性可使细胞周期停滞在特定阶段D.一个细胞周期中,调控不同阶段的CDK-cyclin复合体会同步发生周期性变化D解析

同一生物个体中不同类型细胞的细胞周期时间长短有差异,A项正确;细胞周期各阶段间的转换分别受特定的CDK-cyclin复合体调控,B项正确;抑制某种CDK-cyclin复合体的活性可影响阶段转换,使细胞周期停滞在特定阶段,C项正确;在一个细胞周期中,调控不同阶段的CDK-cyclin复合体不会同步发生周期性变化,D项错误。2.(2022浙江杭州二中模拟)利用一定方法使细胞群体处于细胞周期的同一阶段,称为细胞周期同步化。如图是动物细胞周期同步化的方法之一,下列说法正确的是(

)A.阻断Ⅰ需在培养液中添加毒性较强的DNA复制抑制剂,不可逆地抑制DNA复制B.解除阻断时应更换正常的新鲜培养液,培养的时间应控制在大于S即可C.阻断Ⅱ处理与阻断Ⅰ相同,经过处理后,所有细胞都停留在S期D.营养限制性培养也能够实现动物细胞周期同步化D解析

添加毒性较强的DNA复制抑制剂,会不可逆地抑制DNA复制,导致解除抑制后的DNA也无法正常复制,A项错误;为了防止之前加的阻断物质对细胞周期的影响,解除阻断时应更换正常的新鲜培养液,培养的时间应保证有一个细胞周期的时间,否则会停留在不确定的时期,B项错误;阻断Ⅱ处理与阻断Ⅰ处理不同,细胞停留时期不同,C项错误;培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在间期,故培养液中用缺乏血清的培养液培养也能够实现动物细胞周期同步化,D项正确。考向二

有丝分裂[典例2](2023浙江北斗新盟联考)为了更好地理解有丝分裂过程,某同学绘制了如下相关模型图,下列叙述正确的是(

)A.图①代表的是前期,此时最重要的变化是染色体的出现B.由于图②时期纺锤丝的牵拉,核DNA最终被平均分配到两个子细胞中C.图②相较图①染色体组数加倍,染色单体数不变D.图③可表示洋葱外表皮细胞有丝分裂末期图①②③B解析

图①代表的是减数第一次分裂前期,有丝分裂过程中不会出现四分体,A项错误;在纺锤丝的牵引下,核DNA最终被平均分配到两个子细胞中,保持遗传物质的稳定,B项正确;图②相较图①染色体组数加倍,无染色单体,C项错误;洋葱外表皮细胞高度分化,不会发生细胞分裂,D项错误。总结归纳(1)动植物细胞有丝分裂图像判断技巧(2)有丝分裂过程中相关成分或结构“加倍”的时期及原因分析

成分或结构时期原因DNA有丝分裂前的间期DNA复制染色体后期着丝粒分裂中心体间期中心体复制细胞核末期新核膜已经形成,细胞质尚未分裂(3)与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用

细胞器名称细胞类型作用时期生理作用核糖体动物、植物细胞有丝分裂前的间期(主要)与相关蛋白质的合成有关中心体动物、某些低等植物细胞前期与纺锤体的形成有关高尔基体植物细胞末期与细胞壁的形成有关线粒体动物、植物细胞整个细胞周期提供能量[对点练]

3.(2023浙江稽阳联谊学校联考)下列有关洋葱根尖细胞有丝分裂的叙述,正确的是(

)A.盐酸解离的主要目的是杀死细胞B.纺锤丝的成分是蛋白质,其形成与中心体有关C.有丝分裂末期,遗传物质不都平均分配进入两个子细胞D.有丝分裂中期,细胞中央出现了一个与纺锤体中轴垂直的赤道面C解析

盐酸解离可以杀死细胞,但主要目的是使组织细胞相互分离开,A项错误;洋葱根尖细胞是高等植物细胞,无中心体,B项错误;细胞质DNA不能保证平均分配,C项正确;赤道面是假想的平面,不是真实存在的,D项错误。4.(2022浙南名校联盟第一次联考)在高等植物细胞有丝分裂过程中,发生在同一时期的行为是(

)A.DNA的复制和中心体的加倍B.细胞膜内陷和胞质分裂C.染色体出现和核膜解体D.染色单体加倍和着丝粒断裂C解析

高等植物细胞中不存在中心体,A项错误;植物细胞分裂过程中不存在细胞膜内陷,B项错误;染色体出现和核膜解体都发生于有丝分裂前期,C项正确;着丝粒断裂后染色单体消失,D项错误。考向三

有丝分裂相关数量变化分析[典例3]洋葱根尖分生区细胞的有丝分裂过程中,甲、乙、丙表示不同阶段的细胞中染色体组数和每条染色体上的DNA分子数,如图所示。下列叙述正确的是(

)A.甲→乙细胞内最重要的变化是核糖体增生B.甲→乙→丙过程代表一个完整的细胞周期C.乙阶段有些细胞中发生染色体螺旋变粗D.乙→丙阶段细胞不会发生染色体的着丝粒一分为二C解析

分析题图可知,图中甲对应的时期为G1期;图中乙对应G2期、前期、中期;图中丙对应后期、末期。对比图中甲、乙可以看出,明显的变化是每条染色体上的DNA分子的数量加倍,甲→乙过程细胞内最重要的变化是进行了DNA复制,A项错误;一个完整的细胞周期对应的是甲→乙→丙→甲这个过程,B项错误;图中乙可表示G2期、有丝分裂的前期或中期,有丝分裂前期染色质高度螺旋化形成染色体,故乙阶段的有些细胞中发生染色体螺旋变粗,C项正确;图中丙对应的时期可为后期、末期,有丝分裂后期发生着丝粒分裂,即乙→丙阶段细胞会发生着丝粒分裂,D项错误。总结归纳(1)核DNA分子、染色体、染色单体的数目变化(以二倍体生物为例)项目分裂间期分裂期前期中期后期末期核DNA分子2n→4n4n4n4n4n→2n染色体(质)2n2n2n4