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1、第第 1 节 细胞的增殖节 细胞的增殖 第第 1 课时 细胞周期和高等植物细胞的有丝 分裂 课时 细胞周期和高等植物细胞的有丝 分裂 学习目标核心素养 1 简述细胞生长和细胞周期。 (重难点) 2 模拟探究细胞大小与物质运输的关 系，探讨细胞不能无限长大的原因。 3概述高等植物细胞有丝分裂的过 程。(重点) 1通过学习细胞有丝分裂，形成结构与 功能相适应的生命观念。 2通过学习有丝分裂过程中染色体和 DNA 的变化，养成模型构建的科学思维 方法。 3 通过模拟探究细胞大小与物质运输的 关系的实验，提高实验实施及进行实验 结果交流的能力。 一、细胞不能无限长大 1实验：细胞大小与物质运输的关系。
2、 (1)实验现象 琼脂块的表面积和体积之比随着琼脂块的增大而减小。 NaOH 扩散的体积和整个琼脂块的体积之比随着琼脂块的增大而减小。 (2)实验结论：细胞体积越大，其相对表面积越小，物质运输的效率越低。 2细胞不能无限长大的原因 (1)细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。 (2)细胞核的控制能力制约细胞的长大。 二、细胞增殖 1意义：生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。 2增殖方式：以分裂的方式进行增殖。 3过程：包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。 4真核细胞的增殖方式：有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。 三、有丝分裂 1细胞周期 (1)前提条件：连续分裂的细胞。 (2)时间 起点：一次
3、分裂完成时 终点：下一次分裂完成时) (3)图示含义 (4)分裂间期与分裂期的联系：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。 2高等植物细胞的有丝分裂过程及各时期特点 时期图示主要变化特征 间期主要变化：DNA 的复制和有关蛋白质的合成 前期 染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体 细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体 核仁逐渐解体，核膜逐渐消失 染色体散乱分布于纺锤体中央 中期 纺锤丝牵引染色体运动， 使其着丝点排列在赤 道板上 染色体，形态比较稳定，数目比较清晰，便于 观察 后期 着丝点分裂， 姐妹染色单体分开， 染色体数目 加倍 子染色体在纺锤丝的牵引下
4、移向细胞两极 末期 染色体变成染色质，纺锤丝消失 核膜、核仁出现，形成两个新细胞核 赤道板位置出现细胞板逐渐拓展为细胞壁 1细胞越大，细胞的物质运输效率越高。( ) 2只要能分裂的细胞就一定具有细胞周期。( ) 3要观察细胞内染色体的形态和数目，最好选择处于有丝分裂后期的细胞。 ( ) 4有丝分裂间期的细胞内没有什么变化。( ) 5使用高倍镜可观察到赤道板和细胞板的时期分别是中期和末期。( ) 提示：1 细胞越大，相对表面积越小，物质运输的效率越低。 2 连续分裂的细胞才有细胞周期。 3 中期细胞染色体形态稳定，数目清晰。 4 间期细胞看不到变化，但正在进行紧张的物质准备。 5 赤道板不是一个
5、结构。 细胞不能无限长大 问题探究 1探讨“细胞大小与物质运输的关系”的实验中 (1)不同大小的琼脂块和 NaOH 分别模拟什么？ 提示 ： 不同大小的琼脂块是模拟的不同体积的细胞。NaOH 是模拟的细胞吸收 的物质。 (2)确定“物质”扩散的深度依据什么原理？ 提示：酚酞遇 NaOH 产生紫红色。 (3)用什么作为模拟细胞大小与物质运输效率之间的关系的指标？ 提示 ： 在相同时间内，NaOH 扩散的体积与琼脂块的总体积的比值，可以反映 NaOH 扩散的效率，由此模拟细胞大小与物质运输效率之间的关系。 (4)下列测量琼脂块变色深度的方法正确的是哪一组？(虚线表示测量位置) 提示：第组。 2结合
6、影响细胞不能无限长大的因素和细胞生长所需的条件，思考既然细胞 体积过大不利于其生长，那是不是细胞体积越小越好呢？分析其原因。 提示：不是。组成细胞的物质必须占据一定的空间，细胞内的各种生化反应 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。 归纳总结 限制细胞无限长大的因素 1探究细胞表面积与体积的关系的实验原理不包括( ) A酚酞遇到 NaOH 呈现紫红色反应 B以琼脂块的大小表示细胞大小 CNaOH 的扩散深度表示吸收速率 DNaOH 的扩散体积与整个琼脂块的体积比表示细胞吸收物质的速率 C 在相同时间内， NaOH 在不同体积的琼脂块中扩散的深度基本相同， 即扩 散速率相同，
7、无法表示细胞的物质吸收速率。在本实验中，细胞的物质吸收速率 是用 NaOH 扩散的体积与琼脂块总体积的比值来表示的，同时，该比值也反映出 了细胞相对表面积与体积的关系。 2将一块 3 cm3 cm6 cm 的含酚酞的琼脂块切成三块边长分别为 1 cm、2 cm、3 cm 的正方体。将 3 块琼脂块放在装有 NaOH 的烧杯内，淹没浸泡 10 分钟。 下列说法正确的是( ) A随琼脂块增大，NaOH 扩散速率增大 B随琼脂块增大，琼脂块的表面积与体积之比增大 C随琼脂块的增大，琼脂块中变红的体积增大 D随琼脂块增大，琼脂块中变红的体积所占的比例增大 C 在相同时间内，物质扩散进细胞的体积与细胞的
8、总体积之比可以反映细 胞的物质运输效率。细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输效率就 越低。随琼脂块增大，NaOH 扩散速率不变，A 错误；随琼脂块增大，琼脂块的表 面积与体积之比变小，B 错误 ； 在一定时间内，随琼脂块增大，琼脂块中变红的体 积所占的比例变小， D 错误 ； 随琼脂块的增大， 琼脂块中变红的体积增大， C 正确。 细胞周期 问题探究 1试判断下列细胞有无细胞周期，并说明理由。 根尖分生区细胞 胚胎干细胞 皮肤生发层细胞 神经细胞 茎 的形成层细胞 提示 ： 有细胞周期，它们都是连续分裂的细胞 ； 是高度分化的细胞， 不分裂没有细胞周期。 2.如图所示为细胞分裂的一个
9、细胞周期，请用甲、乙表示出一个细胞周期、分 裂间期和分裂期。 提示：细胞周期：乙乙；分裂间期乙甲；分裂期：甲乙。 归纳总结 1具有细胞周期的前提条件 (1)只有连续分裂的细胞才有细胞周期，有些细胞分裂结束后不再进行分裂， 它们就没有周期性。如下图甲细胞就无细胞周期，而乙细胞进行连续的细胞分裂， 具有细胞周期。 (2)生物体有细胞周期的细胞有：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)。 2细胞周期的表示方法 方法名称表示方法说明 扇形图 从 A 点B 点A 点(顺时针)， 表示一 个细胞周期 线段图 BC 是一个完整的细胞周期， 虽然 A B 所持续时间长度和
10、BC 是一样 的，但因为细胞周期的起点是分裂间 期，所以 AB 不能表示一个完整的 细胞周期 坐标图abcde 为一个细胞周期 1由细胞形态判断，下列细胞中最可能具有细胞周期的是( ) B 由图可知，A 是精子、C 是肌细胞、D 是神经细胞，均是已分化的细胞， 丧失了分裂能力。而 B 所示的细胞从形态上看，仍处于原始状态，没有分化，可 连续分裂，具有细胞周期。 2下图中能够表示一个完整细胞周期的是( ) ab bc 甲乙 乙乙 A B C D B 根据细胞周期中间期和分裂期持续的时间分析，a 和 c 为间期，b 和 d 为 分裂期，故 ab(或 cd)为一个细胞周期。乙甲为间期，甲乙为分裂期，
11、而 一个细胞周期是从一次分裂结束时开始，到下一次分裂结束时为止的一段时间， 即乙乙。 高等植物细胞的有丝分裂 问题探究 1请分析在有丝分裂过程中下列细胞结构主要有哪些变化？ (1)染色体；(2)纺锤体；(3)核膜和核仁。 提示：(1)染色体：复制散乱分布于纺锤体中央着丝点排列在赤道板上 着丝点分裂移向细胞两极平均分配到两个子细胞中。(2)纺锤体：形成(前期) 解体消失(末期)；(3)核膜和核仁：解体消失(前期)重建(末期)。 2有丝分裂过程中，细胞内 DNA 分子数和染色体数加倍分别发生在什么时 期？染色单体形成于何时，消失于何时？哪些时期存在染色单体？ 提示：细胞内 DNA 分子数加倍在间期
12、，染色体数加倍在后期。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。 3细胞板与赤道板的区别是什么？ 提示：赤道板不同于细胞板，赤道板不是存在的具体结构，因此在显微镜下 是无法观察到的，它指的是细胞中央假想的一个平面。而细胞板则是植物细胞在 末期由高尔基体形成的结构，最终形成细胞壁。 归纳总结 1染色体、染色单体、DNA 的数量关系 (1)染色体数着丝点数，即根据着丝点数计算染色体数。 (2)当染色单体存在时，染色体染色单体DNA122。 (3)当无染色单体存在时，染色体DNA11。 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
13、 胞中 DNA 含量为 2C，染色体数为 2N) (1)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2C4C4C4C4C4C2C 染色单体数04N4N4N4N00 染色体数2N2N2N2N4N4N2N (2)根据上表中数据可以作出 DNA 含量、染色体数目、每条染色体上 DNA 含量变化曲线 说明： ab，lm 的变化原因都是 DNA 分子复制。 fg， no 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。 cd，no 的曲线变化很相似但所处时期不同。 cd，hi 的变化原因都是一个亲代细胞分裂成两个子代细胞。 染色单体的数量起点为 0，终
14、点也为 0。 易错提醒：有丝分裂曲线分析的四点提醒 (1)DNA、染色体同时减半，但不是同时加倍。 (2)染色单体形成于间期，出现于前期，消失于后期。(3)每条染色体上 DNA 含量是 1 或 2， 而不是 2N 或 4N； 减半时期是分裂后期开始时， 而不是末期结束时。 (4)细胞中染色体、DNA 含量减半时期是末期结束时。 1在一个细胞周期中，最可能发生在同一时期的是( ) A着丝点的分裂和细胞质的分裂 B染色体复制和中心粒复制 C细胞板的出现和纺锤体的出现 D染色体数加倍和染色单体形成 B 着丝点的分裂在有丝分裂的后期，细胞质的分裂在有丝分裂的末期，A 错误；染色体复制和中心粒复制均发生
15、在间期，B 正确；细胞板的出现在有丝分裂 的末期，纺锤体的出现在有丝分裂的前期，C 错误 ； 染色体数加倍在有丝分裂的后 期，染色单体形成在间期，D 错误。 2如图是对植物细胞有丝分裂时染色体(a)数、染色单体(b)数和 DNA 分子(c) 数的统计图。下列解释肯定不正确的是( ) A可以用于表示细胞分裂的前期 B染色体螺旋化程度最高可在时 C间期用表示最恰当 D可表示细胞分裂完成 C 的细胞中每条染色体含两个 DNA，两个染色单体，可代表染色体复制 后的间期， 前期和中期。 的细胞中无染色单体， 染色体数和 DNA 分子数都为 4n， 可代表有丝分裂后期。的细胞中无染色单体，染色体数和 DN
16、A 分子数都为 2n， 可代表细胞分裂完成。 技法总结：有丝分裂过程中的“加倍” 成分或结构时期原因 DNA间期DNA 复制 染色体后期着丝点分裂 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 课堂小结 知识网络构建核心语句背诵 1限制细胞不能无限长大的原因： (1)细胞表面积与体积比；(2)细胞核 与细胞质的相对比值。 2细胞体积越大，相对表面积越 小，物质运输效率就越低。 3只有连续分裂的细胞才有细胞 周期，如根尖分生区细胞和皮肤生 发层细胞。 4有丝分裂各时期主要特点记忆 口诀：间期复制又合成，前期膜仁 消失现两体，中期形定数清赤道 齐，后期点裂数加均两极，末期两 消两
17、现重开始。 5有丝分裂间期，DNA 复制而加 倍，后期着丝点分裂使染色体数目 暂时加倍。 6与高等植物细胞有丝分裂有关 的细胞器有核糖体、高尔基体、线 粒体等。 1下列有关细胞不能无限长大的原因的叙述中，不正确的是( ) A与细胞表面积和体积的比例有关 B细胞核的大小是有一定限度的 C细胞的体积与细胞核无关 D细胞体积过大不利于细胞内外物质交换 C 细胞体积的大小受以下两个因素的影响：(1)细胞体积越大，其相对表面 积越小，细胞与外界物质的交换效率就越低，而且还会影响细胞内部的物质交换； (2)细胞核是细胞的控制中心， 细胞核中的 DNA 一般不会随着细胞体积的增大而增 加，即细胞核的控制范围
18、是有限的。 2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 A 计算细胞周期应从上一次细胞分裂完成到下一次细胞分裂完成。 3下列关于细胞有丝分裂过程的叙述，正确的是( ) A前期：染色体复制 B中期：染色体与 DNA 数目相等 C后期：染色体数目加倍 D末期：始终看不到核膜、核仁 C 染色体复制在间期，A 错误；中期染色体数DNA 数12，B 错误； 核膜、核仁末期重现，D 错误；后期着丝点分裂、染色体数加倍，C 正确。 4下列物质或结构变化示意图中，哪个不可能发生在有丝分裂过程中( ) D A 表示染色体数目的变
19、化；B 表示 DNA 分子数的变化；C 表示前期和中 期每条染色体含有两个 DNA 分子 ； D 项染色单体数不可能是 DNA 分子数的一半。 5图为具有 6 条染色体的某生物细胞进行有丝分裂过程的几个阶段，据图分 析回答下列问题： 甲 乙 丙 丁 (1)根据丙图的特有变化特征，可以判断该图示表示动物细胞还是植物细胞的 有丝分裂？_。判断的依据是_。 (2)在细胞有丝分裂的过程中，有些结构会出现周期性的消失和重现，在乙图 中消失的结构是_，出现的结构是_。 (3)上图中，DNA 分子数与染色体数相同的是_；染色单体数和 DNA 数目相等的细胞是图中的_。 (4)上述细胞有丝分裂的先后顺序是_(用标号表示)。 (5)作为一个完整的细胞周期，该图中缺少了细胞周期的_期，该期细胞 内的主要变化特点是_。 (6)分裂产生的子细胞之所以与原来的母细胞具有相同的特征，是因为 _。 答案 (1)植物细胞 细胞中出现了细胞板，无中心体 (2)核膜、核仁 染色体和纺锤体 (3)丙、丁 甲、乙 (4)乙甲丁丙 (5)间 进行 DNA 的复制和有关蛋白质的合成 (6)间期染色体复制后平均分配到两个子细胞中