学年高中生物第6章细胞的生命历程第1节细胞的增殖第1课时学案新人教版必修1.docx
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学年高中生物第6章细胞的生命历程第1节细胞的增殖第1课时学案新人教版必修1
第1节 细胞的增殖
第1课时 细胞周期和有丝分裂过程
[学习导航] 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.结合教材图6—1，阐明有丝分裂中细胞周期的概念和分段。
3.结合教材图6—2和6—3，掌握植物细胞有丝分裂中的过程，重点阐明各阶段的主要变化特征。
[重难点击] 1.细胞周期。
2.植物细胞有丝分裂的过程。
方式一 蓝鲸被认为是地球上曾经生存过的体型最大的动物，长可达33米，重达181吨，下图是蓝鲸和一艘轮船的对比。
如此巨大的生物，它的细胞大小和一般动物的细胞却没有明显的差别，只是细胞的数目要多得多，细胞数目的增加依赖于细胞的增殖。
方式二 老鼠和大象都是由一个细胞——受精卵发育而来的，它们之所以体形相差巨大，是因为构成它们身体的细胞数目不同，受精卵分裂形成很多细胞构成个体，依靠的是细胞的增殖。
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
酚酞遇NaOH呈紫红色；用琼脂块的大小模拟细胞的大小；用NaOH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、1cm的正方体
↓
浸泡：
将琼脂块同时放入质量分数为0.1%的NaOH溶液中，浸泡10min
↓
切割：
捞取、干燥，将琼脂块切成两半
↓
测量：
测量切面上NaOH扩散的深度
↓
计算、记录：
计算不同琼脂块的体积、表面积、NaOH扩散的体积和整个琼脂块体积的比值，记入相应的表格
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。
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
1
6
1
6
0.5
1
2
24
8
3
0.5
3
54
27
2
0.5
1.在相同时间内，NaOH在每一琼脂块内扩散的深度是否相同？
说明什么？
答案 基本相同。
说明NaOH在每一琼脂块内扩散的速率是相同的。
2.琼脂块的表面积和体积之比随着琼脂块的增大发生什么变化？
答案 逐渐减小。
3.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发生什么变化？
答案 逐渐减小。
4.由此可见，细胞体积与周围环境之间进行物质交流的效率之间是什么关系？
答案 细胞体积越大，与周围环境之间进行物质交流的效率就越低。
5.结合影响细胞不能无限长大的因素和细胞生长所需的条件，思考细胞是不是越小越好？
答案 不是。
组成细胞的结构（如核糖体等）和物质（如酶）必须占据一定的空间，细胞内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。
1.下列有关“细胞大小与物质运输的关系”实验的叙述中，不正确的是（ ）
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酞，NaOH和酚酞相遇，呈紫红色
答案 C
解析 物质运输效率可以通过在相同时间内，物质扩散进入细胞的体积与细胞的总体积之比来表示。
实验记录测量的结果是在相同时间内，NaOH在每一琼脂块内扩散的深度基本相同，说明NaOH在每一琼脂块内扩散的速率是相同的。
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.下列有关细胞不能无限长大的原因中，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）单细胞生物体通过细胞增殖而繁衍。
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。
（2）细胞以分裂的方式进行增殖。
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，有丝分裂具有周期性。
2.细胞周期
范围：
连续分裂的细胞
时间
阶段：
下表是几种细胞的细胞周期的持续时间，据表分析：
细胞类型
分裂间期
分裂期
细胞周期
蚕豆根尖分生区细胞
15.3
2.0
17.3
小鼠十二指肠上皮细胞
13.5
1.8
15.3
人的肝细胞
21
1
22
人的宫颈癌细胞
20.5
1.5
22
1.这些细胞有什么共同特点？
答案 都能进行连续分裂。
2.不同生物的细胞周期持续时间相同吗？
同种生物不同细胞的细胞周期持续时间相同吗？
答案 都不一定相同。
3.细胞周期持续时间相同的细胞，分裂间期和分裂期的比例相同吗？
答案 不一定相同。
4.下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？
答案 a或c。
因为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？
答案 ab段或cd段。
知识整合 能进行连续分裂的细胞有细胞周期，不同生物的细胞周期持续时间不一定相同，同种生物不同细胞的细胞周期持续时间也不一定相同；细胞周期中分裂间期所占的比例明显长于分裂期。
3.如图表示细胞有丝分裂一个细胞周期所用的时间，下列说法正确的是（ ）
①所有分裂的细胞都具有细胞周期
②乙→甲的过程表示分裂期
③一个细胞周期是指甲→甲的全过程
④一个细胞周期是指乙→乙的全过程
A.①②④B.④C.③D.①②③
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所经历的时间。
一个细胞周期可分为两个阶段：
分裂间期和分裂期。
一个细胞周期内分裂间期时间远远大于分裂期。
根据细胞周期中分裂间期和分裂期持续的时间分析，乙→甲为间期，甲→乙为分裂期，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。
4.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。
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。
易错警示 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，有些细胞分裂结束后不再进行分裂，它们就没有细胞周期。
（2）生物体内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）等。
（3）减数分裂形成的精细胞和卵细胞、已高度分化的细胞没有细胞周期。
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%）
2.分裂期
时期 图像 变化特征
（1）前期
（2）中期
（3）后期
（4）末期
下列是某植物细胞有丝分裂的简图，据图回答：
1.图中的方形框代表的结构和D图的中部结构分别是什么？
组成成分相同吗？
答案 方框代表细胞壁，D图的中部结构代表细胞板，细胞板扩展最终形成新的细胞壁，因此二者的成分相同。
2.A图中有几条染色体？
B图中染色体、染色单体、DNA的数目分别为多少？
答案 A图中有8条染色体。
B图中染色体、染色单体、DNA的数目分别为4、8、8。
3.其中含有染色单体的是哪些？
答案 B图和C图。
4.图中有丝分裂的正确顺序是怎样的？
（用图中字母和箭头表示）
答案 B→C→A→D
5.与高等植物细胞有丝分裂有关的细胞器主要有哪些？
各有什么作用？
答案
细胞器
功能
线粒体
供能（DNA复制、蛋白质合成、染色体分开）
高尔基体
形成细胞板
核糖体
合成蛋白质
知识整合 高等植物的有丝分裂中DNA加倍发生在间期，染色体加倍发生在后期着丝点分裂之后，染色单体形成于间期，可见于前期和中期，消失于后期。
5.下图为同一植物细胞处在有丝分裂两个不同时期的模式图，下列表述错误的是（ ）
A.a结构主要由纤维素和果胶组成
B.b表示细胞膜，c表示细胞核
C.d结构的形成需要高尔基体的参与
D.e的蛋白质成分是在间期合成的
答案 B
解析 由题图可知，a为植物细胞的最外层结构，是主要由纤维素和果胶组成的细胞壁；细胞膜与细胞壁在生活
状态下是紧贴在一起的，故b表示核膜，c表示核仁；细胞板逐渐形成细胞壁，此过程与高尔基体密切相关。
6.下列关于细胞有丝分裂的叙述，正确的是（ ）
A.赤道板是细胞有丝分裂过程中出现的一种结构
B.有丝分裂间期DNA复制的过程需要能量
C.在有丝分裂中期，可观察到染色体和赤道板
D.在细胞周期中，分裂间期持续的时间通常比分裂期的短
答案 B
解析 赤道板并不是细胞中的一种结构，而是一个假想的平面，A错误；DNA复制过程中需要消耗ATP，B正确；赤道板只是一个位置，不是结构，C错误；在细胞周期中，分裂间期持续的时间通常比分裂期的长，D错误。
易混辨析 赤道板和细胞板
（1）赤道板是与纺锤体的中轴相垂直的一个平面，类似于地球上赤道的位置。
（2）细胞板是植物细胞分裂末期在细胞中央形成的结构，细胞板由细胞的中央向四周扩展形成新的细胞壁。
细胞板的形成和高尔基体有关，能在显微镜下观察到。
1.真核细胞的直径一般在10～100μm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。
2.下列有关体细胞有丝分裂的叙述，错误的是（ ）
A.细胞周期中，间期时间较短，分裂期时间较长
B.分裂完成后两个正常子细胞的DNA序列相同
C.分裂中期，着丝点排列在赤道板上
D.间期发生DNA分子复制和有关蛋白质的合成
答案 A
解析 细胞周期中，间期所经历的时长，大约占细胞周期的90%～95%，分裂期大约占细胞周期的5%～10%。
3.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（ ）
①染色质丝缩短变粗成染色体
②染色体变细伸长成染色质丝
③组成染色体的DNA复制
④染色体排列在赤道板上
⑤着丝点分裂，染色体移向两极
A.③①④⑤②B.③④①⑤②
C.①③④⑤②D.①④③⑤②
答案 A
解析 ①发生于前期，②发生于末期，③发生于间期，④发生于中期，⑤发生于后期。
4.如图为某学生绘制的高等植物细胞有丝分裂过程中染色体行为的简图，其中不正确的是（ ）
答案 C
解析 高等植物细胞有丝分裂过程中由两极发出纺锤丝形成纺锤体，纺锤丝牵引着染色体的着丝点，中期排列在赤道板上，后期着丝点一分为二，在纺锤丝牵引下移向两极，所以着丝点是受力点，向两极移动时位置应在前，而染色体的两条臂应在后。
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）①和⑤两条染色体是经过________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
课时作业
[学考达标]
1.人体小块擦伤的皮肤能重新长好，主要是由于细胞能进行（ ）
A.无丝分裂
B.减数分裂
C.有丝分裂
D.有丝分裂和减数分裂
答案 C
解析 擦伤的皮肤能重新长好，主要是由于皮肤生发层细胞能进行有丝分裂，能补充损伤的细胞。
2.下列有关“细胞大小与物质运输关系的模拟实验”的叙述中，正确的是（ ）
A.NaOH在大小不同的琼脂块中扩散的速度不同
B.本实验用NaOH扩散的深度模拟物质运输效率
C.琼脂块体积越小，相对表面积也越小
D.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
答案 D
解析 NaOH扩散的速度与琼脂块大小无关；本实验用NaOH扩散的体积与琼脂块总体积的比值来模拟物质运输效率；琼脂块越小，相对表面积越大。
3.图1中，ab表示一个细胞周期，cd表示另一个细胞周期。
图2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1中a、图2中B→A的时期细胞正在进行DNA复制
B.图1中b、图2中A→B的时期会出现染色体数目加倍
C.图1中b＋c是一个细胞周期
D.图2中B→A→B是一个细胞周期
答案 C
4.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。
5.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选项正确。
6.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 题图中显示是染色体形态，且存在染色单体，又因为核膜正在发生变化，故应为前期。
[高考提能]
7.在细胞有丝分裂过程中，姐妹染色单体形成和分开的时期依次是（ ）
A.中期和末期B.前期和中期
C.间期和后期D.后期和末期
答案 C
解析 间期染色体复制形成姐妹染色单体，后期着丝点分裂，染色单体消失。
8.经测定发现，某植物细胞的染色体数和核DNA分子数之比为1∶2。
下列判断不正确的是（ ）
A.该植物细胞是不再进行分裂的细胞
B.该植物细胞正在进行分裂
C.该植物细胞中存在染色单体
D.该时期的细胞可能没有核膜
答案 A
解析 染色体数和核DNA分子数之比为1∶2，此时每条染色体上有2个DNA分子，说明DNA分子已复制，形成了染色单体，细胞正在进行分裂，在前期核膜逐渐消失。
9.在低等植物细胞有丝分裂过程中，没有参与活动的细胞器有（ ）
A.高尔基体和核糖体
B.高尔基体和中心体
C.叶绿体和液泡
D.中心体和核糖体
答案 C
解析 低等植物细胞有丝分裂过程中有中心体的复制与分配，核糖体参与合成有丝分裂所需蛋白质，高尔基体参与细胞壁的形成，叶绿体和液泡没有参与有丝分裂。
10.下图表示一个细胞有丝分裂过程中染色体变化的不同情况，在整个细胞周期中，染色体变化的顺序应该是（ ）
A.①④⑤③②B.②③①④⑤
C.①⑤④③②D.⑤④③②①
答案 C
解析 细胞分裂的间期DNA分子复制后每条染色体上含有两个DNA分子，但在间期呈染色质状态，如图①所示；在前期变成染色体，如图⑤所示；在中期由于纺锤丝的牵引，着丝点排列在赤道板上，如图④所示；在后期着丝点分开，形成两条子染色体，分别移向细胞的两极，如图③所示；在末期时只存在含有一个DNA分子的染色体，如图②所示。
11.下图为细胞周期的示意图，请据图回答：
（1）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
（1）A、B A 细胞核中染色体
（2）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（G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。
12.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_____________________________________________________。
（2）图D中1结构称为________________，其向四周扩展会形成________________。
（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。
13.如图所示为有丝分裂过程中染色体运动的情况，曲线A表示染色体的着丝点与纺锤丝的相应极之间的平均距离，曲线B表示分离的染色体间的距离。
请据图回答下列问题：
（1）细胞分裂的后期开始于第______分钟，理由是___________________________________。
（2）曲线B的形成是由于________的收缩，使得______________________________移动的结果。
（3）第20min细胞分裂进入____________期，其标志是___________________________。
答案
（1）10 着丝点分裂后，着丝点与纺锤丝的相应极的距离越来越近
（2）纺锤丝 分离的染色体
（3）末 两套染色体分别到达细胞两极
[真题体验]
14.（2016·海南，6改编）下列与细胞周期有关的叙述，正确的是（ ）
A.所有细胞都具有细胞周期
B.在植物细胞的细胞周期中纺锤丝出现在分裂间期
C.细胞周期中染色质DNA比染色体DNA更容易复制
D.肝细胞的细胞周期中染色体存在的时间比染色质的长
答案 C
解析 只有连续分裂的细胞才具有细胞周期，A项错误；纺锤丝出现在有丝分裂前期，B项错误；DNA复制需要解螺旋，染色体高度螺旋化，难以解旋，C项正确；染色体存在于分裂期，分裂期的时间远小于分裂间期。
15.（2015·浙江，2改编）下列有关细胞周期和细胞分裂的叙述，正确的是（ ）
A.不同生物的细胞大小和数目不同，但细胞周期长短相同
B.同一生物各种组织的细胞周期长短相同，但G1、S、G2和M期长短不同
C.若在G2期加入DNA合成抑制剂，则有丝分裂前期每条染色体仍含有2条染色单体，子细胞染色体数目与母细胞的相同
D.赤道板和细胞板是同一种结构
答案 C
解析 不同生物的细胞大小和数目一般是不同的，它们的细胞周期长短一般也不相同，A错误；同一生物体内的各种组织的细胞周期长短往往不同，G1、S、G2和M期的长短也不相同，比如干细胞分裂速度快，细胞周期要短些，B错误；G2期的特点是合成分裂期所需要的蛋白质，时间是在S期之后，所以在这个时期加入DNA合成抑制剂后，每条染色体上仍存在2条染色单体，有丝分裂结束后子代细胞中染色体数目和母细胞中相同，C正确；赤道板不是真实存在的结构，细胞板是真实的结构，D错误。
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