学年高中生物第5章第1节第1课时细胞周期与有丝分裂教案苏教版必修1.docx
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学年高中生物第5章第1节第1课时细胞周期与有丝分裂教案苏教版必修1
第1课时 细胞周期与有丝分裂
学习目标
核心素养
描述细胞通过不同的方式进行分裂，其中有丝分裂保证了遗传信息在亲代和子代细胞中的一致性。
1.依据教材方案，实施模拟探究“细胞的表面积与体积的关系”的实验，并交流实验结果，阐明细胞分裂与生物生长的关系。
2.结合有丝分裂模型，描述细胞增殖的主要特征，建构有丝分裂过程中染色体、DNA、染色单体的数目变化坐标图。
一、细胞周期
1．细胞大小与细胞生命活动
（1）多细胞生物体体积的增大，是生长的结果，其中包括细胞数量的增多和细胞体积的增大。
（2）细胞的物质运输（如营养吸收与废物排出）效率与其相对表面积密切相关。
（3）如果细胞体积越来越大，其相对表面积会越来越小，那么细胞的物质运输效率将会降低。
（4）细胞表面积与体积的关系是限制细胞不能无限长大的重要因素之一。
（5）如果细胞体积过大，细胞核控制细胞各项生命活动的“负担”会太重，这也不利于细胞的生命活动。
2．细胞增殖
（1）方式：
分裂。
（2）特点：
具有周期性，可用放射性同位素标记法研究。
（3）意义：
细胞增殖是生物体生长、发育、生殖和遗传的基础。
3．细胞周期
（1）起止点：
从一次细胞分裂结束开始，到下一次细胞分裂结束为止。
（2）时期划分：
分裂间期和分裂期。
在一个细胞周期内，分裂间期大约占90%～95%，分裂期大约占5%～10%。
二、有丝分裂
1．发生范围：
真核生物进行细胞分裂的主要方式。
2．分裂间期：
主要完成DNA的复制和有关蛋白质的合成。
3．分裂期（动物细胞）
图示
时期
主要变化
前期
①染色质由丝状缩短变粗，形成染色体
②两个中心体分别移向细胞两极，并发出星状射线形成纺锤体
③核膜解体、核仁消失
中期
在纺锤丝的牵引下，染色体着丝点排列在赤道板上
后期
①每条染色体中的两条姐妹染色单体从着丝点的连接处分开
②两组数目均等的染色体，在纺锤丝的牵引下移向细胞两极
末期
①染色体变为染色质
②核膜、核仁重现
③在赤道板处，细胞膜向内凹陷，细胞质一分为二
4.有丝分裂的特点和意义
（1）特点
①在有丝分裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂一次。
②有丝分裂产生的子代细胞具有与亲代细胞相同数目和形态的染色体。
（2）意义：
保证了子代与亲代细胞间遗传性状的稳定性。
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．细胞周期是从上次分裂结束开始，到下次细胞分裂结束为止的过程，其大部分时间处于分裂期。
（ ）
3．在分裂间期，可完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，因而可实现染色体数目加倍。
（ ）
4．染色单体的形成在前期，动物细胞的中心粒在前期倍增。
（ ）
5．动物细胞有丝分裂的纺锤体是由中心粒发出的纺锤丝形成的。
（ ）
6．动物细胞细胞质的分开是由细胞膜向内凹陷把细胞缢裂成两部分。
（ ）
[答案] 1.× 提示：
琼脂块的表面积与体积之比随着琼脂块的增大而减小。
2．× 提示：
细胞周期大部分时间处于分裂间期。
3．× 提示：
染色体数目加倍发生在分裂后期。
4．× 提示：
染色单体随染色体的复制而形成，形成于间期。
5．× 提示：
动物细胞的纺锤体是由中心体发出的星状射线形成的。
6．√
细胞周期
[问题探究]
不同细胞的细胞周期持续时间（t/h）
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，细胞周期是否相同？
同一生物的不同组织的细胞，细胞周期是否相同？
提示：
不一定相同；不一定相同。
（2）在细胞周期中分裂间期是静止的间歇期吗？
提示：
不是，分裂间期为分裂期进行物质的准备，没有间期的物质准备，分裂期无法进行。
[讲解归纳]
1．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，细胞分裂结束后不再进行分裂的细胞没有细胞周期。
（2）有细胞周期的常见细胞有受精卵、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）。
（3）减数分裂形成的细胞和已分化的细胞没有细胞周期。
2．研究方法
科学家采用放射性同位素标记法，用32P标记蚕豆根尖细胞中的DNA并观察细胞有丝分裂的过程。
3．细胞周期的组成及表示方法
一个细胞周期分为两个阶段，第一个阶段是分裂间期，第二个阶段是分裂期。
（1）分裂间期：
占整个细胞周期的90%～95%，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。
（2）分裂期：
占整个细胞周期的5%～10%，完成细胞的分裂。
（3）细胞周期的表示方法
方法名称
表示方法
说明
扇形图
A→B→A（顺时针）为一个细胞周期
直线图
a＋b或c＋d为一个细胞周期
特别提醒：
（1）细胞周期中，分裂间期经历的时间要长于分裂期，且分裂间期在前，分裂期在后。
因此扇形图中，B→A→B（逆时针）不是一个细胞周期；直线图中，b＋c也不是一个细胞周期。
（2）影响细胞周期长短的因素
①不同种类的细胞，其细胞周期长短不同。
②细胞周期的长短由遗传因素决定，同时受环境因素的影响，如温度通过影响酶的活性，进而影响细胞周期。
4．分裂间期染色体的变化
（1）染色体
①主要成分：
DNA和蛋白质。
②结构
染色体臂
③遗传学中计数染色体数目的依据：
着丝点的个数。
④由于该图中染色质丝1和2由一个共同的着丝点连接着，应该计为一条染色体。
遗传学上将1和2这样并列连接在同一条染色体上的染色质丝，称为染色单体。
由于1和2是经复制形成的，因此1和2互称为姐妹染色单体。
（2）染色体变化
①图示及说明
1条染色体 1条染色体
1个DNA分子2个DNA分子
没有染色单体2条染色单体
②染色体复制的结果
a．DNA数目加倍。
b．染色体数目不变。
c．形成染色单体。
1．下图表示4种植物细胞的细胞周期（按顺时针方向），其中说法正确的是（ ）
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．从a→b，由于DNA的复制使染色体数目增加一倍
D．观察植物细胞有丝分裂的实验材料最好是选植物甲
B [细胞周期包括分裂间期和分裂期，分裂间期比分裂期时间长得多，如按顺时针方向，细胞周期应表示为a→b→a，A项错误；扇形区域表示分裂间期与分裂期的时间比，不表示绝对时间，B项正确；间期DNA复制，染色体数目并不加倍，两条姐妹染色单体共用一个着丝点，C项错误；观察有丝分裂最好选择丁图，因为丁分裂期相对较长，便于观察，D项错误。
]
2．下表是实验测得的四种植物分生组织的细胞周期，下列叙述正确的是（ ）
植物
细胞周期的时间/h
a时期
b时期
合计
植物1
10.6
0.4
11
植物2
18
0.5
18.5
植物3
16.5
2
18.5
植物4
10.4
2.3
12.7
A.a时期属于细胞周期的分裂期
B．不同植物具有不同的细胞周期
C．最好选用植物1观察有丝分裂过程，因其细胞周期最短
D．四种植物细胞周期的时间都是固定不变的
B [由于细胞周期中分裂间期所占时间比分裂期长，故a时期为分裂间期；不同植物具有不同的细胞周期；观察有丝分裂时，应选分裂期在细胞周期中所占比例大的材料来观察，表格中所列植物中植物4最适合观察有丝分裂；细胞周期的时间受温度、营养条件等因素的影响，并不是固定不变的。
]
动物细胞的有丝分裂
[讲解归纳]
1．确定某一图像分裂时期的依据
（1）间期：
染色质状态，核仁、核膜存在。
（2）前期：
染色体散乱排列。
（3）中期：
着丝点排列在赤道板上。
（4）后期：
着丝点分裂，染色体数目加倍。
（5）末期：
形成两个子细胞，核仁、核膜重现。
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（生物体细胞中DNA含量为2C，染色体数为2N）
项目
间期
前期
中期
后期
末期
DNA含量
2C→4C
4C
4C
4C
4C→2C
染色单体数
0→4N
4N
4N
4N→0
0
染色体数
2N
2N
2N
2N→4N
4N→2N
3.确定染色体、染色单体、DNA三者之间关系的方法
每条染色体上的DNA分子数间期随DNA复制而加倍，后期随着丝点分裂而减半，同时姐妹染色单体消失，染色体加倍，此时细胞内染色体数目是前、中期的二倍达到最大值。
（1）当有染色单体存在时，染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2。
（2）当无染色单体存在时，染色体∶DNA＝1∶1。
4．在有丝分裂过程中，一个细胞内的DNA数目、染色体数目以及一条染色体含有的DNA数目的曲线分析。
说明：
（1）a→b，l→m的变化原因都是DNA分子复制。
（2）f→g，n→o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。
（3）c→d，n→o的曲线变化很相似但所处时期不同。
（4）c→d，h→i的变化原因都是一个亲代细胞分裂成两个子代细胞。
（5）染色单体的数量起点为0，终点也为0。
5．DNA含量、染色体数、染色单体数的柱形图
A B C
（1）由图中可知b是时有时无的，所以它表示的应该是染色单体的数量，当b存在时和它数目相同的c表示的是DNA分子的数量，则a表示的是染色体的数量。
（2）①图A中DNA分子数是染色体数的两倍，所以它表示的是DNA分子复制之后的结果，应是有丝分裂间期中DNA复制之后的时期，或者是细胞分裂期的前期、中期。
②图B中由于DNA分子和染色体数量是相等的，并且是正常体细胞中含量的两倍，且不存在染色单体，对应的是有丝分裂的后期和有丝分裂的末期。
③图C中不含有染色单体，并且DNA分子数和染色体数都和正常体细胞中相等，所以它可以表示有丝分裂的末期和间期中DNA分子复制之前的时期。
特别提醒：
（1）有丝分裂后期染色体数目是最多的。
（2）染色体数目的加倍是由于着丝点分开，发生在有丝分裂后期，而DNA分子数目的加倍是由于DNA的复制，发生在有丝分裂间期。
（3）染色单体形成于间期，出现于前期，消失于后期。
（4）每条染色体DNA含量是1或2，而不是2N或4N；减半的时期是分裂后期开始时，而不是末期结束时。
（5）细胞中染色体、DNA含量减半的时期是末期结束时，而细胞核中染色体、DNA含量减半的时期是后期结束时。
1．如图表示某生物细胞有丝分裂过程中细胞内核DNA含量变化的曲线，下列有关叙述正确的是（ ）
A．O～A段表示染色体复制，其含量加倍
B．细菌与B～C段细胞相比主要区别是没有核膜和核仁
C．C～D段细胞核中染色体数∶染色单体数∶DNA分子数的比为1∶2∶2
D．B～D段的团藻细胞中含有两组中心粒
D [图中O～A段表示DNA复制，含量加倍，但染色体数目不变；B～C段为有丝分裂中期，核膜和核仁消失；C～D段为后期，染色体数∶染色单体数∶DNA分子数为4∶0∶4（或1∶0∶1）；团藻细胞属于低等植物细胞，在分裂间期中心体复制。
]
（1）E点曲线下降的原因是_____________________。
（2）O～A段________（填“有”或“无”）核糖体的活动，原因是此时期________________。
提示：
（1）细胞一分为二，DNA进入到两个细胞中
（2）有 要进行蛋白质的合成
方法规律：
染色体和DNA含量变化曲线的判断方法
（1）依据：
曲线中存在“斜线”的为DNA含量变化曲线，不存在“斜线”的为染色体数量变化曲线。
（2）解读：
①在分裂间期，DNA分子复制是一个逐渐进行的过程，其分子数由1渐变为2，曲线中呈现“斜线”的走势；
②分裂后期染色体数目随着丝点分裂而加倍，而着丝点的分裂是一个骤变的过程，曲线上不呈现“斜线”变化走势。
2．图1表示细胞分裂的不同时期与每条染色体上DNA含量变化的关系，图2表示处于细胞有丝分裂某个时期的细胞图像。
下列说法中错误的是（ ）
A．图1中AB段形成的原因是DNA分子复制
B．图1中DE段可表示有丝分裂后期和末期
C．图2中细胞处于图1中的DE段
D．图2中细胞含8条染色体、8个DNA分子、8条染色单体
D [图1中AB段对应细胞分裂间期的DNA复制期；有丝分裂后期染色单体分开成为染色体，染色体上的DNA含量减半，图1中DE段可表示有丝分裂后期和末期；图2中细胞处于有丝分裂后期，与图1中的DE段对应；图2细胞中已经没有染色单体。
]
[课堂小结]
知识网络构建
核心语句归纳
1.细胞表面积与体积比及核质比限制了细胞的长大。
2.只有连续分裂的细胞才有细胞周期。
3.有丝分裂各分裂时期的主要特点：
（1）间期：
DNA的复制和有关蛋白质的合成。
（2）前期：
核膜、核仁消失，出现纺锤体和染色体。
（3）中期：
染色体的形态稳定，数目清晰，着丝点排列在赤道板上。
（4）后期：
着丝点分裂，染色体数目加倍，并平均移向两极。
（5）末期：
纺锤体消失，染色体变成染色质，核膜、核仁重新出现。
1．如图为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d段
D．b和c为一个细胞周期
D [从时间上看，分裂间期明显长于分裂期，所以可以判断a、c代表分裂间期，b、d代表分裂期，由于分裂间期为分裂期提供了物质准备，所以必须分裂间期a、c在前，分裂期b、d在后。
]
2．如图为细胞分裂的某一时期，下列有关此图的叙述中，不正确的是（ ）
A．细胞中的中心体⑨与纺锤体的形成有关
B．④是一条染色体，包含两条染色单体①和③，两条染色单体由一个着丝点②相连
C．细胞中有4条染色体，8条染色单体
D．在后期，细胞中有8条染色体，8条染色单体
D [细胞分裂后期，着丝点分裂，染色体数目加倍，染色单体消失，该细胞在后期有染色体8条，染色单体0条。
]
3．图示有丝分裂过程中一个细胞内DNA分子数量的变化，下列描述正确的是（ ）
A．a～c时期染色体数目加倍
B．b～c时期进行DNA分子的复制
C．b～e表示一个细胞周期
D．c～d表示分裂期
B [b～c时期DNA分子数量从2C增加到4C，进行了DNA分子的复制，B正确；a～c时期为间期，染色体数目不加倍，A错误；a～f表示一个细胞周期，C错误；c～d表示分裂期的某一时期，D错误。
]
4．下图为正在分裂的动物细胞示意图。
请据图回答问题：
（1）左上图中A表示____________，此时期细胞的最大特点是完成____________________；B表示________，此时期细胞核明显发生________的有规律变化。
右上图中细胞正处于有丝分裂________期。
（2）右上图中DNA分子与染色体数目之比为________。
（3）右上图中C是________，其功能是______________。
（4）多细胞生物体以此方式增加________的数量。
细胞在分裂后，可能出现的细胞周期以外的三种生活状态是_______________。
[答案]
（1）有丝分裂间期 DNA的复制和有关蛋白质的合成 分裂期 染色体 前
（2）2∶1
（3）中心粒 与动物细胞的有丝分裂有关（发出星状射线形成纺锤体）
（4）体细胞 继续增殖、暂不增殖、永不增殖
[教材课上思考答案]（教师用书独具）
积极思维（P92）
1．琼脂块的相对表面积（表面积与体积之比）随着琼脂块体积的增大而减小。
2．细胞的物质运输效率与其相对表面积密切相关。
如果细胞体积越来越大，其相对表面积会越来越小，那么细胞的物质运输效率将会降低。
[教材课后习题答案]（教师用书独具）
评价指南（P97）
一、单项选择题
1．B 2.B
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