第6章 第1节 第1课时 细胞周期和高等植物细胞的有丝分裂.docx

第1节细胞的增殖第1课时细胞周期和高等植物细胞的有丝分裂学习目标1.探究细胞大小与物质运输的关系，理解细胞不能无限长大的原因。2.阐明有丝分裂中细胞周期的概念和分段。3.掌握植物细胞有丝分裂中的过程，概述各阶段的主要变化特征。一、细胞不能无限长大1 .细胞大小与物质运输关系的模拟实验(1)实验原理酚醐遇Nac)H呈紫红色;用琼脂块的大小模拟细胞的大小;用Nac)H扩散的体积与整个琼脂块的体积之比来表示物质运输效率。(2)实验步骤制备琼脂块：将琼脂块切成3块边长分别为3cm、2cm、Iem的正方体浸泡:将琼脂块同时放入质量分数为0.1%的Nac)H溶液中,浸泡IOmin切割：捞取、干燥，将琼脂块切成两半测量：测量切面上Nac)H扩散的深度计算、记录：计算不同琼脂块的体积、表面积、体积与相应表面积之比、Nae)H扩散的体积与整个琼脂块体积之比，记入相应的表格(3)实验结果和结论将上述实验结果进行计算得到下表，请据表分析:琼脂块的边长(Cm)表面积(Cm2)体积(cm3)表面积与体积之比NaOH扩散的深度(Cm)NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比16160.51224830.5783542720.51927在相同时间内，NaoH在每一琼脂块内扩散的深度基亚I回，说明NaoH在每一琼脂块内扩散的速率相同。NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随着琼脂块的增大而减小，说明琼脂块的体积越大，物质运输的效率越低。2 .限制细胞大小的主要原因(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。【特别提醒】细胞的体积并非越小越好，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(如各种细胞器)和物质(如酶、ATP)所需的空间决定的。【例11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ICm、2cm、3cm含有酚髓的琼脂块，浸泡在NaOH溶液中IOmin后取出，切成两半,每块NaOH溶液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)。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答案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；NaOH溶液在每块琼脂块中的扩散速率是相同的；细胞体积越大，相对表面积越小；细胞体积越小，物质运输效率越高，但细胞太小不利于细胞代谢的进行。【例2】下列有关细胞不能无限长大的原因的叙述，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.细胞体积过大不利于细胞内的物质交流D.细胞的体积与细胞核无关答案D解析细胞体积的大小受以下两方面因素的制约：一是细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞与外界的物质交换效率就越低，而且会影响到细胞内部的物质交流；二是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扩大而增加，即细胞核控制的范围是有限的。二、细胞周期1 .细胞通过分裂进行增殖(1)真核细胞的分裂方式有三种：有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。有丝分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式。(2)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)适用生物：真核生物。(2)前提条件：连续分裂的细胞。起止点起点：一次分裂完成时;止点：下一次分裂完成时。(4)两个阶段：分裂间期和分裂期。(5)细胞周期的不同表示方法方法名称表示方法说明扇形图分裂期末期A分裂间期末期乂后期&沿AfB-A(顺时针)为一个细胞周期中期标)直线图分裂间期分裂期IIabedIIIIIa+b或c+d为一个细胞周期【特别提醒】(1)只有能连续分裂的细胞才有细胞周期，如发育中的受精卵、根尖分生区细胞、茎的形成层细胞、皮肤生发层细胞、各种干细胞等；高度分化的细胞不再继续分裂，如神经细胞、精子和卵细胞等不具有细胞周期。(2)一个细胞周期中分裂间期为分裂期提供了物质基础，因此分裂间期在前，分裂期在后，分裂间期经历的时间长，分裂期经历的时间短。(3)细胞的种类不同，一个细胞周期经历的时间也不相同。【例3】下列关于细胞周期的叙述，正确的是()A.成熟的生殖细胞产生后立即进入下一个细胞周期B.机体内所有的体细胞均处于细胞周期中C.细胞种类不同，但细胞周期持续时间相同D.细胞分裂间期为细胞分裂期提供物质基础答案D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所经历的全过程。只有连续分裂的细胞才有细胞周期，已分化的细胞无细胞周期。不同物种、不同组织的细胞周期所经历的时间不同。生殖细胞成熟后，必须经过受精作用成为受精卵后方可进行有丝分裂。细胞分裂间期为分裂期打好了物质基础。【例4】如图所示，图甲中a+b表示一个细胞周期，c+d表示另一个细胞周期。图乙中，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，不正确的是()A.图甲中的a、图乙中的B-A,细胞正在进行DNA复制B.图甲中的b、图乙中的AfB,是会出现染色体数目加倍的时期C.图乙中的细胞周期可以是从A到B再到AD.图乙中的细胞周期可以是从B到A再到B答案C解析图甲中的a和图乙中的B-A都表示分裂间期，间期要进行DNA的复制，A正确；图甲中的b和图乙中的AfB都表示分裂期，分裂期的后期染色体数目会加倍，B正确；一个细胞周期中，间期在先，分裂期在后，图乙中从A到B表示分裂期，细胞周期应是从B到A再到B,C错误、D正确。三、高等植物细胞有丝分裂的过程1 .分裂间期(约占细胞周期的90%95%)S'(1)完成DNA分子的复制和有关蛋白质的<合成，细胞适度生长,(2)复制的结果，每条染色体都含有两条、姐妹染色单体,DNA数目力口倍2 .分裂期时期图像变化特征府外,染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体前期H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地分布于纺锤体中央r纺锤丝牵引着染色体运动,使其着(2)中期丝点排列在赤道板上染色体形态稳定,数目清晰,便于、观察r着丝点分裂,姐妹染色单体分开,(3)后期(4)末期染色体数目加倍子染色体在纺锤丝的牵引下移向、细胞两极染色体变成染色质丝，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,逐渐扩展I为新的细胞壁【归纳总结】染色体、染色单体、DNA之间的数量关系染色体经过复制后，形成的两条染色单体由一个着丝点连接，仍为一条染色体。两条染色单体完全相同，称为姐妹染色单体。染色体的数目是根据着丝点的数目来计数的，有几个着丝点就有几条染色体。(3)有染色单体存在时，染色体数：染色单体数：核DNA分子数=1：2：2；无染色单体存在时，染色体数：核DNA分子数=1：1。(4)染色质(间期、末期)%；黑篝/染色体(前期、中期、后期)【例51细胞有丝分裂过程中，DNA分子的复制、着丝点的分裂、纺锤体的形成及消失依次发生在()A.间期、前期、中期、间期B.前期、中期、后期、末期C.间期、后期、前期、后期D.间期、后期、前期、末期答案D解析有丝分裂过程中，DNA分子的复制发生在间期，着丝点的分裂发生在后期，纺锤体的形成发生在前期，纺锤体的消失发生在末期，D项正确。【例6】(2019衡水质检)下图是某细胞进行增殖过程中可观察到的几个时期，用LP表示，下列叙述正确的()L期有8条染色体P期紧接在L期之后P期与M期细胞内核DNA数相等P期有8条染色单体A.B.C.D.答案D解析染色体数与着丝点数一致，L期有4条染色体；P期着丝点分裂，不存在染色单体。1 .下列叙述，正确的打“，错误的打“义”。(1)细胞越大，细胞的物质运输效率越高()(2)任何细胞都有细胞周期()(3)连续分裂的细胞，计算细胞周期开始的时间应从细胞核开始形成时()(4)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()(5)有丝分裂过程中，细胞内染色体的数目发生规律性变化()(6)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()答案(I)X(2)×(3)×(4)×(5)(6)×2 .将边长分别为1cm、2cm、3Cm的含有酚Si的琼脂块浸入0.1%的NaOH溶液中(NaOH溶液遇酚酥呈紫红色)，10分钟后取出琼脂块用吸水纸吸干表面溶液，切开后测量紫红色层的厚度，计算出紫红色部分的体积占整个琼脂块体积的比值分别是a、b、c,下列对a、b、c的大小比较，说法正确的是()A.a=b=cB.a>b>cC.a<b<cD.不能确定答案B解析紫红色部分的体积占整个琼脂块体积的比值可反映出物质交换的效率，琼脂块体积越小，物质交换效率越高，故a>b>c03.下列关于细胞周期的叙述中，不正确的是()A.不是生物体的所有细胞都有细胞周期B.在细胞周期中，分裂间期一般比分裂期时间长C.利用药物抑制DNA合成，细胞将停留在分裂间期D.细胞周期可分为前、中、后、末四个时期答案D解析只有连续进行有丝分裂的细胞才具有细胞周期，A正确；在细胞周期中，分裂间期时间长于分裂期，B正确；因为在分裂间期要进行DNA的复制，所以如果利用药物抑制了DNA的复制，则间期不能完成，细胞将停留在分裂间期，C正确；前、中、后、末指的是分裂期的四个时期，一个细胞周期除了分裂期外还包括分裂间期，D错误。4.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分子数目答案B解析染色体数目一定等于着丝点数目，A不符合题意；染色体数目与染色单体数目之比可能为1：O或1：2,二者一定不相等，B符合题意；有染色单体时DNA分子数目与染色单体数目相等，C不符合题意；没有染色单体时，染色体数目等于DNA分子数目，D不符合题意。5.如图是一个植物细胞有丝分裂的示意图，请据图回答下列问题：(1)此细胞处于有丝分裂的期。(2)该细胞此时有染色体条。(3)此细胞分裂结束以后，子细胞内的染色体有条。(4)和两条染色体是经过期形成的。(5)此时期继续发展，将在位置出现,逐渐扩展形成,最终分裂为两个子细胞。答案(1)后(2)8(3)4(4)间染色体复制(5)赤道板细胞板细胞壁对点训练题组一细胞不能无限长大和细胞周期1 .下列有关“细胞大小与物质运输的关系”实验的叙述不正确的一项是()A.该实验的目的是：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B.实验记录测量的结果是每一块琼脂小块上NaOH扩散的深度C.通过模拟实验可以看出，细胞体积越大，其相对表面积越大，细胞的物质运输效率就越高D.实验所用的琼脂小块内含有酚麟，NaOH和酚献相遇，呈紫红色答案C解析细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输效率就越低。2 .真核细胞的直径一般在10100m之间，下列有关生物体细胞不能无限长大的原因的叙述，不正确的是（）A.体积越大，物质运输的效率较低B.相对表面积小，有利于物质的迅速转运C.受细胞核所能控制范围的制约D.相对表面积大，有利于物质的转运和交换答案B解析相对表面积小，不利于物质运输。3.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B.多细胞生物通过细胞增殖发育为成体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整个连续的过程答案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；多细胞生物从受精卵开始，要经过细胞的增殖和分化逐渐发育为成体，B错误；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，C正确；细胞增殖包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程，D正确。4 .下表所列为不同细胞的细胞周期持续时间（三）。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13.51.815.3肿瘤细胞18.00.518.5成纤维细胞19.30.720.0A.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答案C解析细胞周期包括细胞分裂间期和分裂期，由表中信息可以得出：不同种类细胞的细胞周期持续时间不同，其他选项均与表中内容不符。5 .下列关于细胞周期的叙述中，错误的是（）A.只有连续进行分裂的细胞才具有细胞周期B.细胞周期中间期时间较长C.细胞间期要完成DNA的复制和蛋白质的合成D.同一生物个体的不同细胞，细胞周期长短都相同答案D解析不同细胞的细胞周期长短一般不同。6 .（2019长沙高一检测）科学家用含KN的硝酸盐作为标记物浸泡蚕豆幼苗，追踪蚕豆根尖细胞的分裂情况，得到蚕豆根尖分生区细胞连续分裂的数据如下，则下列叙述正确的是（）A.一个细胞周期可以用019.3h、19.338.6h来表示B.蚕豆根尖细胞的DNA分子复制时期有02h、19.321.3h、38.640.6hC.蚕豆根尖细胞分裂的一个细胞周期为19.3hD.高尔基体、线粒体、叶绿体在蚕豆根尖细胞分裂过程中活动旺盛答案C解析细胞周期包括分裂间期和分裂期，间期经历时间长，分裂期经历时间短。从图中可以看出，221.3h21.340.6h各为一个细胞周期，一个细胞周期需要的时间是19.3h,故A错误，C正确；在细胞分裂过程中，间期要进行DNA分子的复制，即219.3h、21.338.6h,B错误；蚕豆根尖细胞中无叶绿体，D错误。题组二高等植物细胞有丝分裂的过程7 .在有丝分裂过程中，细胞内的DNA含量相同，而染色体数目肯定不同的两个时期是（）A.间期和前期B.前期和中期C.中期和后期D.后期和末期答案C解析有丝分裂后期，着丝点分裂使染色体数目加倍，而此时细胞中DNA已在间期完成复制且细胞没有分裂，所以中期和后期细胞内DNA数目相同，染色体数目不同，C项正确。8 .下面关于细胞有丝分裂的说法中，正确的是（）A.分裂间期没有蛋白质的合成B.分裂的结果是随机地将染色体平均分配到子细胞中C.分裂形成的子细胞都不再分裂D.有丝分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式答案D解析有丝分裂的间期主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成；有丝分裂的结果是同一条染色体复制后经着丝点分裂形成的两条染色体平均分配到两个子细胞中，形成染色体组成和母细胞一样的两个子细胞；有丝分裂形成的大多数细胞会再持续进行有丝分裂；有丝分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式。9 .（2019盐城高一检测）某同学在光学显微镜下观察洋葱根尖有丝分裂并绘制出下图。据此推测高尔基体的活动明显增强的时期是（）答案D解析高尔基体在末期活动明显增强，以形成细胞壁。10 .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，核膜逐渐消失D.发生在细胞分裂期的中期，染色体螺旋变粗答案C解析出现了染色体，核膜正在解体，是前期的特点。11 .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（）染色质缩短变粗成染色体染色体变细伸长成染色质组成染色体的DNA复制染色体排列在赤道板上着丝点分裂，染色体移向两极A.B.C.D.答案A解析发生于前期，发生于末期，发生于间期，发生于中期，发生于后期。12 .如图是高等植物同一细胞不同分裂时期的图像，据图分析，下列判断正确的是（）A.图表示一个完整的细胞周期B.图中染色体和DNA数相等的有C.该细胞图中有中心体、线粒体和高尔基体参与活动D.该细胞图中无染色单体答案B解析图示仅为植物细胞有丝分裂期，不包括分裂间期，不能表示一个完整的细胞周期，A错误；细胞图中不含染色单体，染色体数与DNA数之比为1：1,B正确；该细胞图中无中心体参与活动，有线粒体和高尔基体参与，C错误；细胞图中一个着丝点连接两个DNA分子，有染色单体的存在，D错误。综合强化13 .下图为细胞周期的示意图，请据图回答：一个细胞周期包括（用字母回答）两个阶段，其中极为关键的准备阶段是（用字母回答）。B时期最明显的变化是的变化。（2）在细胞周期中，出现形态和数目完全相同的两套染色体的原因是答案（I）A,BA细胞核中染色体（2）间期染色体的复制和后期着丝点的分裂解析（1）一个细胞周期包括分裂期和分裂间期，极为关键的准备阶段是分裂间期，主要进行DNA的复制和蛋白质的合成，比分裂期时间长。由图可知，A>B,A为分裂间期，B为分裂期，分裂期最明显的变化是细胞核中染色体的变化。(2)在二倍体生物的一个体细胞中，当细胞分裂至后期时，由于着丝点的分裂，细胞出现两套形态和数目完全相同的染色体。14 .如图是某植物细胞有丝分裂的一个细胞周期中部分时期的示意图，分析并回答下列问题：(1)只考虑一个细胞周期，该图示缺少处于期的示意图。而该时期细胞主要是进行活跃的物质准备，即进行o(2)图D中1结构称为,其向四周扩展会形成o(3)DNA,染色体和染色单体三者之比为2：1：2的图示是(用字母表示)。答案(1)间DNA分子的复制和有关蛋白质的合成(2)细胞板细胞壁(3)B、C解析图A中着丝点分开，染色体数目加倍，为有丝分裂后期图像；图B中染色体散乱地分布在纺锤体中央，为有丝分裂前期图像；图C中染色体的着丝点排列在赤道板上，为有丝分裂中期图像；图D中分开的子染色体移动到细胞的两极，核膜出现，出现了细胞板，为有丝分裂末期图像。(1)一个完整的细胞周期包括分裂间期和分裂期，分裂间期主要完成DNA分子的复制及有关蛋白质的合成。(2)分裂末期在细胞赤道板的位置出现细胞板并扩展形成细胞壁。(3)DNA、染色体和染色单体三者的比值分别是：图A为1：1：0,图B为2：1：2,图C为2：1：2,图D为1：1：0。15 .生物体内的细胞代谢效率与物质扩散的速率有关。同种物质虽然在细胞中扩散的速度基本相同，但细胞大小不同，扩散发生的快慢会有差异。有人设计了一个实验，用于研究这一问题。实验步骤：用塑料餐刀将含酚麟的琼脂块切成三块边长分别为3cm、2cm、ICm的正方体；将以上三块琼脂块样品浸入质量分数为0.1%的NaOH溶液中，处理IOmin;取出琼脂块样品，吸干浮液后,分别将每一样品切成两半,观察切面,测量每一切面上NaOH扩散的深度，记录结果并分析。(1)请你为此研究拟定一个课题名称：(2)该研究中所用的细胞模型是在样品中加酚献是为了检测NaOH在琼脂块中的扩散深度，原因是(3)计算出样品相关数据如下表:琼脂块样品边长表面积c11?体积cm3表面积与体积之比1号样品(3cm)54272：12号样品(2cm)2483：13号样品(1cm)616：1通过分析上表,得出的结论是O（4）通常情况下，细胞边长小于0cm。根据上述实验，可以对细胞大小与物质扩散速率之间的关系作出合理解释:答案（1）研究细胞大小与物质扩散速率的关系（2）不同大小的含酚酥的琼脂块酚献遇NaOH呈紫红色（3）琼脂块边长越大，其表面积与体积之比越小（4）通常情况下，细胞的边长小于0.1cm,此时表面积与体积之比相对较大，物质扩散的速率快，细胞代谢效率高解析该实验的研究目的是探究细胞大小（或细胞表面积和体积之比）与物质扩散速率的关系。由表中数据可以看出，细胞体积越大，其表面积与体积之比越小，物质扩散速率越慢；反之，细胞体积越小，物质扩散速率越快。故通常情况下细胞体积倾向于较小。