高中生物必修1611 细胞周期和有丝分裂的过程学案.docx
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高中生物必修1611细胞周期和有丝分裂的过程学案
第1节 细胞的增殖
第1课时 细胞周期和有丝分裂的过程
学习目标引导
核心素养对接
关键术语
1.简述细胞的生长和增殖的周期性。
2.概述细胞的有丝分裂过程。
3.模拟探究细胞表面积与体积的关系。
1.生命观念——通过细胞周期的学习，认识到生物活动的周期性。
2.科学思维——分析与综合：
对比分析有丝分裂各时期的特点，掌握有丝分裂过程。
构建染色体和DNA数量变化模型。
3.科学探究——通过模拟探究细胞表面积与体积的关系，掌握模拟实验的基本思路和方法。
细胞周期
有丝分裂
|预知概念|
一、细胞大小与物质运输的关系
1.多细胞生物生长的原因
―→个体生长
2.决定器官大小的原因
器官大小主要决定于细胞数量的多少。
3.模拟探究细胞大小与物质运输的关系
实验步骤
操作提示
制备琼脂块
切取边长分别为3cm、2cm、1cm的含酚酞的琼脂块正方体
浸泡
在质量分数为0.1%的NaOH溶液中浸泡10min
切割
捞取、吸干液体并将琼脂块切成两半
测量、记录、计算
测量、记录每块琼脂块上NaOH的扩散深度，并根据测量结果进行计算
4.细胞不能无限长大的限制因素
—
二、细胞增殖与细胞周期
1.细胞的增殖
（1）细胞以分裂的方式进行增殖。
（2）细胞增殖包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。
（3）真核细胞的分裂有有丝分裂、无丝分裂和减数分裂三种方式。
2.细胞周期
三、高等植物细胞的有丝分裂
根据细胞分裂图像判断细胞分裂时期，并补充细胞分裂特点：
分裂图像
时期
分裂特点
间期
①完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成；
②细胞适度生长
前期
①染色体变化：
染色质形成染色体；
②细胞变化：
a.细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体；b.核膜消失、核仁解体
中期
①染色体的着丝点排列在赤道板上；
②染色体形态比较稳定，数目比较清晰
后期
①染色体数目变化：
着丝点分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍
②染色体运动：
在纺锤丝牵引下移向两极
末期
①染色体变化：
染色体变成染色质丝
②细胞结构变化：
a.核膜、核仁重新出现；b.赤道板位置出现细胞板，并逐渐扩展形成细胞壁
|过程评价|
1.细胞体积增大，与外界物质交换效率提高（×）
2.在细胞周期中，分裂间期的持续时间通常比分裂期持续的时间短（×）
3.人体所有细胞的细胞周期持续时间相同（×）
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中期的细胞（√）
5.有丝分裂过程中，细胞内的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（×）
|联想·质疑|
★科学解释：
生物体大小与细胞大小不成正比，生物体的大小主要体现在细胞数量多少上。
★相同时间内，最小体积的琼脂块被全部染色，而较大体积的琼脂块没有被全部染色。
说明细胞越大，物质运输效率越低；细胞越小，物质运输效率越高。
所有细胞都有细胞周期吗？
提示：
只有连续分裂的细胞才具有细胞周期。
★间期DNA分子的复制使得DNA数目加倍：
后期着丝点的分裂使得染色体数目加倍。
染色单体形成于何时？
消失于何时？
哪个时期存在染色单体？
提示：
染色单体形成于间期，消失于后期，从DNA复制完成到着丝点分裂前，存在染色单体。
科学探究1 “细胞大小与物质运输的关系”实验
填写下表相关内容，得出实验结论
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扩散体积与整个琼脂块体积之比
1
6
1
6
0.5
1
2
24
8
3
0.5
7/8
3
54
27
2
0.5
19/27
实验结论：
①琼脂块的表面积与体积之比随着琼脂块的增大而减小。
②NaOH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。
③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。
【探究应用】
1.下列关于“细胞大小与物质运输的关系”实验的叙述，错误的是（ ）
A.实验的材料和试剂可用没有活性的马铃薯小方块和蓝墨水替代
B.NaOH在体积不同的琼脂块内扩散的速率相同
C.琼脂块的表面积与体积之比随着琼脂块的增大而增大
D.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
解析 在“细胞大小与物质运输的关系”实验中，可以用蓝墨水代表进入细胞的物质，没有活性的马铃薯小方块代表细胞，A正确；NaOH在体积不同的琼脂块内扩散的速率相同，B正确；琼脂块的表面积与体积之比随着琼脂块的增大而减小，C错误；由于NaOH在琼脂块中的扩散速度是一定的，因此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，D正确。
答案 C
2.“在探究细胞大小与物质运输的关系（琼脂块模拟细胞）”的实验过程中，测量结果及计算结果如下面表格所示。
根据表格分析下列说法正确的是（ ）
琼脂块的边长/cm
比值（表面积/体积）
NaOH扩散的深度/cm
比值（NaOH扩散的体积/整个琼脂块的体积）
1
6
X
a
2
3
Y
b
3
2
Z
c
A.X＝Y＝ZB.X＞Y＞Z
C.a＝b＝cD.a＜b＜c
解析 在相同时间内，NaOH扩散的深度相等，而比值（NaOH扩散的体积/整个琼脂块的体积）随着琼脂块体积的增大而减小。
答案 A
科学探究2 细胞周期及其表示方法
根据细胞周期表示示意图，回答有关问题：
（1）图甲中 可表示一个细胞周期；图乙中 表示间期， 表示分裂期。
（2）细胞周期的间期发生的变化主要有哪些？
_________________________________________________________________
（3）是不是只要能进行有丝分裂的细胞都具有细胞周期？
_________________________________________________________________
下列细胞中具有细胞周期的是_________________________________。
①胚胎干细胞 ②成熟红细胞 ③精子、卵细胞 ④皮肤生发层细胞
（4）据下表分析：
细胞
分裂间期
分裂期
细胞周期
十二指肠细胞
13.5
1.8
15.3
肿瘤细胞
18.0
0.5
18.5
成纤维细胞
19.3
0.7
20.0
若用上述三种细胞观察细胞的有丝分裂，应选择十二指肠细胞。
原因是________________________________________________________________
________________________________________________________________。
提示
（1）A＋B或C＋D a bcde
（2）完成DNA的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞适度生长
（3）不是，只有能连续分裂的细胞才具有细胞周期 ①④
（4）细胞周期中分裂期所占细胞周期的比例相对较长。
【探究应用】
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）数据如下图所示。
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DNA含量增加一倍
C.CD阶段完成与DNA复制有关的蛋白质的合成
D.一个细胞周期（可表示为CD＋DE）等于17.3h
解析 图示AB、CD、EF为细胞分裂期，主要完成遗传物质的平均分配；BC、DE为细胞分裂间期，主要完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，结果是DNA含量加倍。
一个细胞周期包括分裂间期和分裂期，可表示为DE＋EF（或BC＋CD），等于17.3h。
答案 B
2.下图是按顺时针方向表示的4种植物细胞的细胞周期，其中描述正确的是（ ）
A.图中的b→a→b表示细胞增殖过程的一个细胞周期
B.甲图的b→a与丙图的b→a所用的时间可能一样长
C.乙图中的b→a比丁图中的b→a所用的时间短
D.从a→b，由于DNA的复制使染色体数目增加一倍
解析 一个细胞周期是从一次分裂完成开始，即从a开始，到下一次分裂完成结束，即经b到a点。
根据分裂期所经历的时间＝细胞周期时间×分裂期占细胞周期时间比例，由题中四图可知，甲图分裂期所占比例最小，丁图分裂期所占比例最大，但由于四种细胞周期长短不知，分裂期所经历的时间有可能相同。
a→b为细胞分裂间期，完成DNA的复制，DNA的含量增加一倍，但是由于着丝点没有分裂，染色体数目并没有增加。
答案 B
【一题多变】
（1）如果某种药物能抑制DNA的复制，则这种药物能抑制癌细胞的有丝分裂，为什么？
提示 如果不能完成DNA的复制，则细胞不能进入分裂期。
（2）一个细胞周期包括间期和分裂期，根据两个时期的长短分析，正在进行有丝分裂的组织细胞中，处于哪个时期的细胞最多？
为什么？
提示 间期，因为间期时间远远长于分裂期。
（1）细胞周期的划分：
细胞周期是一个连续变化的过程，只是人为地将细胞周期分为间期和分裂期，分裂期又分为前期、中期、后期和末期。
各个阶段都是人为划分的，没有严格的界限。
（2）具有细胞周期的条件：
进行有丝分裂、能连续分裂的细胞才具有细胞周期。
生殖细胞、高度分化的细胞、微生物细胞等不具有细胞周期。
（3）细胞周期的长短：
不同生物或同一生物不同组织，其细胞周期长短不同。
科学探究3 植物细胞的有丝分裂过程
1.植物细胞有丝分裂图像识别
（1）图像①处于 期，判断的理由是_________________________
________________________________________________________________。
（2）观察染色体最好的时期是 （填数字），该时期的染色体形态和数目的特点是_____________________________________________________。
（3）图像③中的染色体数目是其他细胞的二倍，染色体数目加倍的原因是什么？
________________________________________________________________
_______________________________________________________________
（4）图像②中要形成新的细胞壁，与该过程直接相关的细胞器是 。
提示
（1）前 染色体散乱排列
（2）④ 形态比较稳定，数目比较清晰
（3）着丝点的分裂
（4）高尔基体
2.有丝分裂中染色体、染色单体和DNA的关系
（1）根据染色体形态变化过程，写出甲、乙、丙、丁四幅图中染色体、染色单体、核DNA的含量：
物质或结构
甲
乙
丙
丁
染色体
染色单体
DNA
（2）核DNA数目和染色体数目比值为2∶1的时期有 。
（3）核DNA数目和染色体数目比值为1∶1的时期有 。
提示
（1）1 1 1 2 0 2 2 0 1 2 2 2
（2）间期DNA复制之后及前期、中期
（3）间期DNA复制前及后期、末期
【探究应用】
下面为某高等植物细胞进行有丝分裂的简图，据图回答下列问题：
（1）按细胞分裂的先后顺序排列依次是 （用字母和箭头表示）；就一个完整的细胞周期来说，图中还缺少处于 期的细胞简图。
（2）图示的细胞分裂结束后，子细胞内含有 条染色体；图A表示细胞分裂的 期，由于着丝点的分裂，两条 分离开来，成为两条染色体。
（3）图C表示细胞分裂的 期，此时染色体的特点是_______________________________________________________________。
（4）着丝点数与核DNA分子数之比为1∶1的图示是 ；着丝点数与染色单体数之比为1∶2的图示是 。
（5）细胞中央出现细胞板的图示是 。
细胞板由细胞的中央向四周扩展，逐渐形成 。
答案
（1）B→C→A→D 间
（2）4 后 姐妹染色单体
（3）中 染色体形态稳定、数目清晰，着丝点排列在赤道板上 （4）A、D B、C （5）D 细胞壁
【一题多变】
（1）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，它指的是细胞中央假想的一个平面，因此在显微镜下是无法观察到的。
而细胞板则是植物细胞在分裂末期形成的结构，最终形成细胞壁，在显微镜下可观察到。
（2）染色体数与着丝点数目始终相等吗？
提示 相等。
有丝分裂中的相关变化及数量关系
（1）有丝分裂中染色体、纺锤体、核膜、核仁均出现周期性变化。
（2）有丝分裂过程中DNA、染色体、染色单体的变化
①间期：
DNA复制→DNA加倍；染色体复制→染色单体形成。
②后期：
着丝点分裂→染色单体消失、染色体数目加倍。
（3）有丝分裂过程中的三个数量关系。
①染色体∶染色单体∶核DNA＝1∶0∶1的时期有：
间期（复制前）、后期、末期。
②染色体∶染色单体∶核DNA＝1∶2∶2的时期有：
间期（复制后）、前期、中期。
③染色体∶染色单体∶核DNA由1∶0∶1→1∶2∶2的时期是：
间期。
1.下列有关细胞相对表面积、细胞与外界物质交换效率和细胞新陈代谢强度之间的关系的叙述中，正确的是（ ）
A.细胞的相对表面积越大，物质交换效率越高，细胞新陈代谢越旺盛
B.细胞的相对表面积越大，物质交换效率越低，细胞新陈代谢越缓慢
C.细胞的相对表面积越小，物质交换效率越高，细胞新陈代谢越缓慢
D.细胞的相对表面积越小，物质交换效率越低，细胞新陈代谢越旺盛
解析 细胞相对表面积、细胞与外界物质交换效率和细胞新陈代谢强度之间的关系为：
细胞的相对表面积越大，物质交换效率越高，细胞新陈代谢越旺盛，A正确。
答案 A
2.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都处于细胞周期中
C.抑制DNA的复制，细胞将停留在分裂期
D.细胞分裂间期为细胞分裂期提供物质基础
解析 细胞分裂间期，主要进行DNA复制和有关蛋白质的合成，为细胞分裂期提供物质基础；成熟生殖细胞产生后不再进行细胞分裂；并非机体内所有细胞都处于细胞周期中，只有进行连续分裂的细胞才具有细胞周期；若抑制DNA复制，细胞停留在分裂间期。
答案 D
3.在细胞分裂间期，不会发生（ ）
A.DNA数目加倍B.蛋白质大量增加
C.染色体数目加倍D.细胞形态由小长大
解析 在细胞分裂间期，主要进行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。
每条染色体中都出现两条姐妹染色单体，但是染色体的数目发生改变是在分裂后期，由着丝点分裂而导致的。
答案 C
4.细胞有丝分裂过程中，DNA复制、着丝点分裂、姐妹染色单体形成及消失依次发生在（ ）
A.间期、后期、间期、后期
B.间期、后期、中期、后期
C.间期、后期、末期、后期
D.前期、中期、后期、末期
解析 细胞有丝分裂过程中，DNA复制发生于间期，着丝点分裂发生于后期，姐妹染色单体形成于间期，而消失于后期。
答案 A
5.如图表示细胞的分裂过程，请据图回答问题：
（[ ]内填字母）
（1）图示的分裂方式是 ，一个细胞周期应包括[ ]和[ ]。
（2）占细胞周期约5%～10%的是[ ]。
（3）细胞的不断增殖必须通过 （用箭头和字母表示）的过程。
解析
（1）由图可知，该分裂方式为有丝分裂，一个细胞周期由分裂间期A和分裂期B构成。
（2）在细胞周期中，分裂间期占的时间比例大，分裂期占的时间比例小。
（3）细胞的不断增殖必须通过A→B→A过程，即有丝分裂过程。
答案
（1）有丝分裂 A B
（2）B （3）A→B→A
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