人教版高考生物必修1同步学案第6章 第1节 第1课时 细胞周期和有丝分裂过程.docx
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人教版高考生物必修1同步学案第6章第1节第1课时细胞周期和有丝分裂过程
第1课时 细胞周期和有丝分裂过程
一、细胞不能无限长大
1．多细胞生物生长的原因
（1）细胞生长增大细胞的体积。
（2）细胞分裂增加细胞的数量。
（3）不同动（植）物同类器官的大小主要取决于细胞数量的多少。
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体积长大。
二、细胞通过分裂进行增殖
1．过程：
包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。
3．意义：
是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
（1）单细胞生物体通过细胞增殖而繁衍。
（2）多细胞生物通过细胞增殖补充体内衰老死亡的细胞，通过细胞增殖和分化完成个体的生长发育。
三、有丝分裂
1．细胞周期
（1）研究对象：
连续分裂的细胞。
（2）时间：
从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。
（3）两个阶段：
分裂间期和分裂期，分裂间期约占整个细胞周期的90%～95%。
2．有丝分裂过程（以高等植物细胞为例）
图示
时期
主要变化
间期
①染色体（DNA）变化：
DNA复制和有关蛋白质合成
②细胞变化：
细胞适度生长
前期
①染色体变化：
染色质螺旋缠绕形成染色体
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染色体着丝点排列在赤道板上
②染色体形态稳定，数目清晰
后期
①染色体数目变化及原因：
染色体数目加倍；着丝点分裂，姐妹染色单体分开
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
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，并逐渐扩展为细胞壁
[共研探究]
细胞生长到一定体积时，就要进行细胞分裂，保证细胞体积微小。
请分析教材实验过程，找出细胞趋向于小的原因：
1．实验原理
（1）酚酞遇NaOH呈紫红色。
（2）用琼脂块的大小模拟细胞的大小。
（3）用NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比表示物质运输效率。
2．实验步骤
3．实验结果及分析
（1）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。
（2）请计算直径为20μm和30μm的球形细胞的表面积和体积之比（球体的体积公式V＝4πr3/3，表面积公式S＝4πr2），将计算结果填入下表：
细胞直径（μm）
表面积（μm2）
体积（μm3）
表面积/体积
20
1_256
4_187
0.30
30
2_826
14_130
0.20
4.实验结论
细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞与周围环境之间进行物质交流的面积相对越小，物质运输的效率越低。
5．实验总结
（1）该实验分别用什么来模拟细胞和物质？
提示：
琼脂块模拟细胞，NaOH模拟物质。
（2）确定“物质”扩散深度的依据为：
含酚酞的琼脂块
酚酞变为紫红色。
（3）实验中，如果担心NaOH对琼脂造成破坏而导致实验结果不同，我们可以改用红墨水，同时也不需要预先添加酚酞，其他的实验步骤不变。
（4）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，以此模拟细胞大小与物质运输效率之间的关系。
（5）细胞体积过大不利于其生长，那细胞体积越小越好吗？
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。
[总结升华]
限制细胞无限长大的因素
[对点演练]
1．填写下表，根据相关实验数据判断正误。
琼脂块大
小（边长）
表面积
（cm2）
体积
（cm3）
表面积/
体积
NaOH扩
散深度（cm）
NaOH扩散体积/
整个琼脂块体积
1cm
6
1
6
0.5
1
2cm
24
8
0.5
3cm
54
27
0.5
（1）琼脂块的表面积与体积之比随着琼脂块的增大而增大。
（ ）
（2）NaOH扩散的体积和整个琼脂块的体积之比随琼脂块的增大而减小。
（ ）
（3）细胞体积越大，其相对表面积越大，物质的运输效率就越高。
（ ）
（4）多细胞生物体的生长是细胞体积增大和细胞数目增多的结果。
（ ）
（5）细胞体积越大，其膜表面积越大，表面积与体积之比越大。
（ ）
（6）细胞表面积与体积的关系是限制细胞长大的唯一原因。
（ ）
答案：
3 7/8 2 19/27
（1）×
（2）√ （3）×
（4）√ （5）× （6）×
[共研探究]
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
（1）概念
①研究对象：
连续分裂的细胞。
②起止时间：
从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。
（2）阶段及其特点
①两个阶段：
包括分裂间期和分裂期。
其中分裂间期占的时间比例大。
②分裂间期完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，为分裂期做物质准备，同时细胞有适度的生长。
（3）分析教材P112表6－1，总结细胞周期的特点：
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不同生物的细胞周期持续时间不一定相同。
②同种生物的不同细胞细胞周期持续时间不一定相同。
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不一定相同。
（4）细胞周期的表示方法
Ⅰ.根据图甲、图乙，用字母表示下列各时期。
①间期
②分裂期
③一个细胞周期
Ⅱ.若图甲中的b＋c＝a＋b＝a＋d，（b＋c）或（a＋d）可以表示一个细胞周期吗？
请分析原因。
提示：
①（b＋c）不是一个细胞周期，因为细胞周期分为两个时段，先是分裂间期，后是分裂期，且分裂间期时间大于分裂期时间。
②（a＋d）不是一个细胞周期，因为一个细胞周期在时间上是连续的。
[总结升华]
1．对细胞周期的理解
（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。
如洋葱表皮细胞、成熟叶肉细胞、动物肌肉细胞、红细胞、神经细胞等。
（2）生物体有细胞周期的细胞有：
受精卵、早期胚胎细胞、干细胞、分生区细胞、形成层细胞、生发层细胞、癌细胞（不正常分裂的细胞）等。
（3）细胞周期必须是间期在前，分裂期在后，不能颠倒。
2．影响细胞周期的因素
（1）内部因素：
不同种类的细胞，细胞周期持续的时间不同。
间期与分裂期所占比例也不同。
（2）外部因素：
主要有温度、pH、射线、生理和病理状况等，这些因素通过影响酶的活性影响细胞周期。
因为DNA复制、有关蛋白质合成、能量供给等生理过程都需要酶的参与。
[对点演练]
2．下列材料中具有细胞周期的有________。
①根尖分生区细胞 ②根成熟区细胞 ③神经细胞
④精子或卵细胞 ⑤癌细胞 ⑥人的成熟红细胞 ⑦形成层细胞 ⑧叶肉细胞 ⑨洋葱表皮细胞 ⑩受精卵
解析：
分化程度低的细胞有细胞周期，高度分化的体细胞和生殖细胞均无细胞周期。
答案：
①⑤⑦⑩
3．如图中a→d表示连续分裂细胞的两个细胞周期，下列叙述不正确的是（ ）
A．a和b为一个细胞周期
B．c段结束DNA含量增加一倍
C．遗传物质平分一般发生在b、d段
D．b和c为一个细胞周期
解析：
选D 分析图示可知，a、c时期比b、d时期长，因此a、c代表分裂间期，完成遗传物质的复制；b、d代表分裂期，细胞一分为二，复制后的DNA平均分配到两个细胞中。
一个完整的细胞周期必须先是分裂间期，后是分裂期，所以图中a和b为一个细胞周期，c和d为一个细胞周期。
[共研探究]
下面是高等植物的分生组织进行有丝分裂模式图，结合间期和分裂期的变化，回答下列问题：
1．有丝分裂过程
（1）写出各图像所处的时期
a．间期，b.中期，c.后期，d.末期，e.前期。
（2）主要特征
2．染色质、染色体与染色单体的区别和联系
（1）图示解读：
如图，A、B呈染色质状态，C呈染色体状态，间期染色体复制，DNA分子加倍；染色体数不变，1条染色体含有2条染色单体。
1和2是一对姐妹染色单体，它们由一个共同的[3]着丝点连接着构成一条[4]染色体。
着丝点分裂后姐妹染色单体消失，一条染色体变为2条子染色体，细胞分裂末期染色体状态变为染色质状态。
（2）染色体数目根据着丝点数目计数，有几个着丝点就有几条染色体。
（3）着丝点分裂不是纺锤丝牵引所致。
但是移向两极的过程是纺锤丝牵引的结果。
（4）染色体与DNA的数量关系：
无染色单体时，染色体∶DNA＝1∶1；有染色单体存在时，染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2。
3．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（不是实际结构），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真实的结构，细胞板由细胞的中央向四周扩展形成新的细胞壁，将细胞一分为二。
细胞板的形成与高尔基体有关。
（3）二者中，能在显微镜下观察到的是细胞板。
4．参与有丝分裂的细胞器及其生理作用
细胞器名称
作用时期
生理作用
核糖体
整个时期，主要是间期
合成各种蛋白质
中心体
前期
形成纺锤体
高尔基体
末期
形成细胞壁
线粒体
整个时期
提供能量
[总结升华]
1．有丝分裂过程中几种变化
（1）间期：
DNA复制→DNA数目加倍；染色体复制→染色单体形成。
（2）后期：
着丝点分裂→染色体数目加倍，染色单体消失。
2．有丝分裂过程中的相关数量关系
（1）染色体∶染色单体∶DNA＝1∶0∶1的时期——后期、末期。
（2）染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2的时期——前期、中期。
（3）染色体∶DNA由1∶1→1∶2的时期——间期。
【易错易混】
（1）观察染色体最好的时期是中期。
（2）染色单体形成于间期，出现于前期，消失于后期。
（3）赤道板与细胞板的区别：
赤道板不是细胞结构，是一假想平面，在光学显微镜下看不到；细胞板是一真实结构，光学显微镜下能看到，出现在植物细胞有丝分裂的末期。
[对点演练]
4．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，染色体变化的顺序是（ ）
A．①④⑤③② B．②③①④⑤
C．①⑤④③②D．⑤④③②①
解析：
选C 细胞分裂间期，DNA分子复制后每条染色体上含有两个DNA分子，呈染色质状态，如图①所示；在前期变成染色体，如图⑤所示；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；在分裂的后期，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；在分裂的末期，只存在含有一个DNA分子的染色体，如图②所示。
1．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。
结合图示分析其细胞周期，不正确的是（ ）
A．图1中的a、图2中B→A，细胞正在进行DNA复制
B．图1中的b、图2中A→B，会出现染色体数目加倍的时期
C．图2中细胞周期可以是从A到B再到A
D．图2中细胞周期可以是从B到A再到B
解析：
选C 细胞周期的起点是上次分裂完成时，图1中的a、c段和图2中的由B到A都是分裂间期，可以进行DNA的复制；而图1中的b、d段和图2中的由A到B是指分裂期，后期时会出现染色体数目加倍的现象；图2中的细胞周期应是由B到A再到B。
2．下列有关细胞体积小的叙述，正确的是（ ）
A．细胞体积小，有利于进行细胞分裂
B．细胞体积小，有利于扩散和转移
C．细胞体积小，有利于高效地进行物质交换和信息交流
D．细胞体积小，有利于细胞膜上分子的流动
解析：
选C 细胞体积小，相对表面积大，有利于高效地进行物质交换和信息交流。
3．下列关于植物细胞有丝分裂过程的叙述，不正确的是（ ）
A．在分裂间期，每个染色体复制，DNA含量加倍
B．在分裂后期，着丝点分裂，染色体数目加倍，DNA含量也加倍
C．在分裂中期，染色体的形态和数目最清晰
D．在分裂末期，细胞内复制后的染色体平均分配进入两个子细胞
解析：
选B 在分裂后期，着丝点分裂，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，由纺锤丝牵引着分别向细胞两极移动，该时期染色体数目加倍，但DNA含量未变。
4．如图是一个植物细胞有丝分裂的示意图，据图回答问题：
（1）此细胞处于有丝分裂的________期。
（2）该细胞此时有________条染色体，________条染色单体，________个DNA分子。
（3）此细胞分裂结束以后，子细胞内的染色体有________条，________个DNA分子。
（4）此时期继续发展，将在赤道板位置出现________，逐渐扩展形成________，最终分裂为两个子细胞。
解析：
题图为分裂后期图，其特征是：
①着丝点一分为二，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，并分别向两极移动；②染色单体消失，染色体数目加倍。
答案：
（1）后
（2）8 0 8 （3）4 4 （4）细胞板 新的细胞壁
【基础题组】
1．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．细胞核的控制范围是有一定限度的
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
解析：
选D 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。
2．植物细胞有丝分裂末期两个新细胞的形成方式如图所示，产生图中囊泡的结构及囊泡中可能含有的物质分别是（ ）
A．内质网；蛋白质、磷脂
B．高尔基体；蛋白质、磷脂
C．内质网；纤维素、果胶
D．高尔基体；纤维素、果胶
解析：
选D 高尔基体与植物细胞壁的形成有关。
细胞壁开始形成时先在两个新细胞间出现许多囊泡，其中含有形成细胞壁的物质——纤维素、果胶。
3．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．染色体数目加倍和染色单体形成
C．细胞板的出现和纺锤体的出现
D．DNA分子复制和中心粒复制
解析：
选D 在一个完整的细胞周期中，着丝点的分裂发生在后期，细胞质的分裂发生在末期；染色体数目加倍发生在后期，染色单体形成在间期；细胞板出现在末期，纺锤体出现在前期；DNA分子复制和中心粒复制都发生在间期。
4．洋葱根尖分生区细胞在分裂过程中不会出现的是（ ）
A．在细胞分裂间期，核糖体合成蛋白质功能增强
B．在细胞分裂前期，细胞两极产生纺锤丝形成纺锤体
C．在细胞分裂中期，细胞内ATP的含量明显减少
D．在细胞分裂末期，高尔基体为细胞壁形成合成多糖
解析：
选C 植物细胞有丝分裂间期进行DNA的复制和有关蛋白质的合成；前期，细胞两极产生纺锤丝形成纺锤体；中期能量的消耗并不比其他时期少，所以ATP的含量不会明显减少。
5．如图为有关细胞增殖的概念图，下列说法正确的是（ ）
A．①过程中无纺锤丝和染色体的出现，人的红细胞以此种方式增殖
B．②过程中保持了遗传性状在亲子代之间的稳定性
C．进行②过程时，染色体和核DNA在各个时期的数量变化规律完全相同
D．③过程大约占细胞周期的5%，主要完成DNA的复制和有关蛋白质的合成
解析：
选B ①过程为无丝分裂，无纺锤丝和染色体的出现，蛙的红细胞以此种方式增殖，而人的红细胞不能进行自我增殖，只能由造血干细胞通过有丝分裂产生；过程②为有丝分裂，进行②过程时，核DNA在分裂间期加倍，而染色体在分裂后期加倍，两者的数量变化规律是不完全相同的；③为分裂间期，大约占细胞周期的90%～95%。
6．下列是关于细胞分裂过程中细胞内变化的叙述，能正确表示一个细胞周期内分裂过程的顺序是（ ）
①两个相同DNA分子完全分开 ②出现放射状排列的细丝 ③中心体发生倍增 ④着丝点排列在一个平面上
A．②→③→①→④ B．②→④→③→①
C．③→②→④→①D．②→③→④→①
解析：
选C ①过程发生在分裂后期，②过程发生在分裂前期，③过程发生在分裂间期，④过程发生在分裂中期。
7．下列关于染色体和DNA分子关系的叙述，正确的是（ ）
A．DNA分子数目加倍时，染色体数目也加倍
B．染色体数目减半时，DNA分子数目不变
C．染色体数目加倍时，DNA分子数目也加倍
D．染色体复制时，DNA分子也复制
解析：
选D DNA分子加倍发生在有丝分裂间期，此时染色体数目没有加倍；染色体减半发生在有丝分裂末期，此时DNA分子数目也随之减半；染色体数目加倍发生在有丝分裂后期，此时DNA分子数目没有发生改变；染色体的复制实质是DNA分子的复制。
8．在某植物细胞增殖的一个细胞周期中，纺锤体形成时，一个细胞中的染色体数为N，核DNA含量为m；则当该细胞中染色单体消失时，此细胞中的染色体数和核DNA含量分别是（ ）
A．2N和mB．N/2和m/2
C．2N和m/2D．N和m
解析：
选A 细胞有丝分裂前期纺锤体形成；染色单体消失说明细胞已进入后期，此时细胞中染色体数因着丝点分裂而加倍，为2N，但核DNA含量仍为m。
【能力题组】
9．下列关于细胞增殖的表述，正确的是（ ）
①细胞有丝分裂后期，细胞的两极均含相同的染色体 ②细胞增殖过程中，染色体数目加倍时，DNA分子数目也加倍
③细胞增殖过程中，有DNA的复制，无蛋白质的合成
④在不同方式的细胞增殖过程中，都有DNA分子复制
A．①③B．①④
C．②④D．②③
解析：
选B 细胞有丝分裂后期，移向两极的染色体是由姐妹染色单体分离而来的，是完全相同的；细胞中染色体加倍是在后期，DNA分子加倍是在间期；细胞增殖过程中，既有DNA的复制，也有蛋白质的合成。
10．如图是对某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，下列解释不正确的是（ ）
A．①可以用于表示细胞分裂的前期
B．在①时染色体螺旋化程度最高
C．间期用②表示最恰当
D．③可表示细胞分裂完成
解析：
选C 图①中染色体（a）、染色单体（b）和DNA（c）数目的比值为1∶2∶2，可表示有丝分裂前期或中期，中期染色体螺旋化程度最高。
图②与图①相比，染色体加倍，染色单体为零，表示有丝分裂后期。
图③与图②相比，染色体和DNA数恢复为正常值，可表示细胞分裂完成。
11.如图表示某动物体细胞（含4条染色体）有丝分裂的细胞周期，下列叙述正确的是（ ）
A．完成e时期的子细胞变化方向最终有两种可能，一种如图所示，另一种将分化成某种组织
B．c、d、e存在核膜、核仁
C．不同物种的细胞周期的长短主要受温度影响
D．从b到b是一个完整的细胞周期
解析：
选A 由图可知，a、b、c、d、e分别表示细胞分裂间期、前期、中期、后期和末期。
在细胞分裂间期、前期、中期染色体数目不变，都为4条；核膜、核仁在前期消失。
不同物种的细胞周期的长短主要由遗传物质决定。
一个完整的细胞周期是从上一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，即从f到f。
12．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
解析：
选A 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分子已进行了复制，形成了染色单体，细胞正在进行分裂。
在前期核膜逐渐消失。
13．下图表示某植物细胞有丝分裂某时期的图示。
请据图回答下列问题：
（1）图A表示细胞分裂的__________期，判断的依据是____________________________；图B表示细胞分裂的________期，判断的依据是_________________________。
（2）B时期细胞中染色体数目为________，DNA分子数目为________，染色单体数目为________，该细胞有丝分裂的结果是形成________个子细胞，每个子细胞中染色体数目是________，与A细胞中染色体数目________（填“相等”或“不相等”）。
（3）B时期的下一个时期最显著的特点是__________，与此结构的形成直接有关的细胞器是________________________________________________________________________。
（4）A时期中染色体、DNA与染色单体之间的数目关系比是________________。
与A时期具有相同比例的时期是________，该时期的特点有__________________，请把该时期的简易图在C中画出来。
解析：
图A为有丝分裂前期，含有6条染色体，12条染色单体，染色体∶DNA∶染色单体＝1∶2∶2，除此之外，中期染色体、DNA与染色单体数之比也是1∶2∶2；图B是有丝分裂后期，染色体数为12。
答案：
（1）前 核膜、核仁消失，染色体、纺锤体形成且染色体散乱分布 后 着丝点分裂，纺锤丝牵引着丝点移向两极
（2）12 12 0 2 6 相等 （3）出现细胞板 高尔基体 （4）1∶2∶2 中期 纺锤丝牵引着丝点整齐排列在赤道板上，染色体形态较稳定，数目较清晰 如图所示
14．下图是具有四条染色体的植物细胞有丝分裂图，请据图分析回答下列问题：
（1）C图所示细胞处于细胞分裂的________期，判断理由：
①从染色体分析：
___________________________________________________。
②从细胞结构分析：
____________________________________________，
核膜尚未消失。
（2）细胞中DNA分子数与染色体数相同的是图______，这些细胞在染色体结构上的共同特点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）染色体数目加倍发生在图________中，其加倍机制是________________________________________________________________________。
（4）若组成染色体的蛋白质中含有放射性元素，则A、B、C、D四图代表的细胞放射性强度相同吗？
________。
解析：
在识别细胞分裂时期图像时，要从图像中提取两类主要信息：
一是细胞结构变化信息，二是染色体形态、数目等信息。
染色体的主要成分之一是蛋白质，染色体显示的放射
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