高考生物一轮复习第4单元细胞的生命历程第12讲细胞的增殖课件

第12讲 细胞的增殖 第四单元 细胞的生命历程 考纲要求 1.细胞的生长和增殖的周期性()。 2.细胞的有丝分裂()。 3.细胞的无丝分裂()。 4.实验： (1)观察细胞的有丝分裂。 (2)模拟探究细胞表面积与体积的关系。 考点一 细胞的生长和细胞周期 考点三 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 考点二 细胞的有丝分裂和无丝分裂 内容索引 重温高考 演练模拟 知识网络 答题语句 课时作业 考点一 细胞的生长和细胞周期 1.多细胞生物生长的原因(从细胞的角度分析) (1)通过 增大细胞的体积。 (2)通过 增加细胞的数量。 2.细胞不能无限长大 (1)实验细胞大小与物质运输的关系 实验原理 a.酚酞遇NaOH呈紫红色。 b.用不同大小的琼脂块模拟不同大小的 。 梳理知识要点 细胞生长 细胞分裂 细胞 c.用NaOH在琼脂块中扩散的体积与整个琼脂块的体积的比值模拟细胞的 。 实验步骤：阅读教材，了解实验步骤与实验材料 实验结果：依据下表信息，进一步完善补充： 物质运输的效率 琼脂块的 边长/cm 表面积 /cm2 体积 /cm3 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) 3 0.1 2 1 实验结论 a.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 的。 b.琼脂块的表面积与体积之比(相对表面积)随着琼脂块的增大而 。 c.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 。 (2)细胞不能无限长大的原因 受 的制约：细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物 质运输的效率就越低。 受 的制约：细胞核中的DNA是有限的，其能够控制的细胞质的 范围有限。 相同 减小 减小 相对表面积 核质比 3.细胞增殖 (1)细胞增殖包括 和 整个连续的过程。 (2)方式 物质准备细胞分裂 细 胞 分 裂 的 方 式 分裂 无丝分裂 分裂 分裂 产生体细胞 产生体细胞 产生生殖细胞 用于繁殖 真核细胞 原核细胞 有丝 减数 二 (3)意义：是生物体 的基础。 生长、发育、繁殖、遗传 4.细胞周期 (1)概念：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，为一个细胞周期。 (2)适用范围：进行 分裂的细胞才有细胞周期； 分裂的细胞 才有细胞周期。 有丝连续 知识拓展 细胞分裂后产生的子细胞有三种去向 持续分裂：始终处于细胞周期中。如部分造血干细胞、卵裂期细胞、 癌细胞、根尖分生区细胞、茎形成层细胞、芽生长点细胞。 暂不分裂：暂时脱离细胞周期，仍具有分裂能力，在一定条件下可回 到细胞周期中。如肝脏细胞、T细胞、B细胞、记忆细胞。 永不分裂：永远脱离细胞周期，处于分化状态直到死亡。如肌纤维细 胞、神经细胞、浆细胞，叶肉细胞、洋葱鳞片叶表皮细胞、根尖成熟区 细胞。 (3)细胞周期的表示方法 方法名称表示方法用字母表示细胞周期 扇形图 为一个细胞周期 直线图 为一个细胞周期 ABCA ab或cd 坐标图 为一个细胞周期 柱形图 B组细胞处于 期，正在进行 DNA复制，C组细胞多数处于_ 期，A组细胞为细胞分裂末期和未 进行DNA复制的细胞 abcde 分裂间 分裂 (4)细胞周期的特点：不同类的细胞，其细胞周期不一定不同，分裂间期 与分裂期所占比例也不一定相同；细胞周期的大部分时间处于分裂间期 ，其为分裂期进行活跃的物质准备，完成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。 特别提醒 间期又分为G1期、S期、G2期。 G1期：又称DNA合成前期，主要进行RNA和有关蛋白质的合成，为S期 DNA的复制做准备。 S期：又称DNA合成期，主要进行DNA的复制。 G2期：又称DNA合成后期，主要进行RNA和蛋白质的合成，特别是微管 蛋白的合成，为分裂期作准备。 1.判断常考语句，澄清易混易错 (1)细胞越小，相对表面积也越小，这有利于提高物质交换效率( ) (2)琼脂块越小，NaOH扩散到琼脂块的速度越快( ) (3)能分裂的细胞均有细胞周期( ) (4)洋葱的表皮细胞比分生区细胞的增殖周期长( ) (5)进行减数分裂的精原细胞不具有细胞周期( ) (6)间期的G2期的染色体含量是G1期的2倍( ) 诊诊断与思考 2.分析命题热图，明确答题要点 (1)间期和M期的阶段如何划分？ 提示 提示 间期可以分为G1、S和G2期三个阶段；分裂期(M期)可以分为前、中、 后、末期四个阶段。 (2)一个细胞周期的开始点和结束点在哪里？ 开始点和结束点均位于G1期和末期的交界处，从此位置按图中箭头顺 时针转一圈即为一个细胞周期。 命题点一 细胞周期的判断与表示方法 1.细胞周期可分为间期和分裂期(M期)，间期又分为G1期、S期和G2期。 下表为体外培养的某种细胞的细胞周期各阶段时间(单位：小时)，若在细 胞的培养液中加入过量的DNA合成抑制剂，则下列说法正确的是答案 解析 探究命题方向 细胞周期G1SG2M合计 时长(h)1073.51.522 A.M期细胞至少需要11.5小时后才能到达G1期和S期的交界处 B.G2期细胞至少需要11.5小时后才能到达G1期和S期的交界处 C.所有细胞都被抑制在G1期和S期的交界处都需要15小时后 D.所有细胞都被抑制在G1期和S期的交界处都需要22小时后 由表中信息可知，M期细胞至少需要10小时后才能到达G1期和S期的交 界处，A项错误； G2期细胞到达G1期和S期的交界处至少需要的时间为1.51011.5小时 ，B项正确； 由于DNA的合成在S期，当在培养液中加入过量的DNA合成抑制剂时， DNA合成被抑制，即S期的细胞被抑制，若使所有细胞都停留在G1、S期 交界处，则刚完成DNA复制的细胞需要经过G2、M和G1期，共需要15小 时，但并不是所有的细胞都需要15小时，故C、D项错误。 命题点一 细胞周期的判断与表示方法 2.下列据图描述细胞周期的相关说法正确的是答案解析 A.甲图中的S期位于丙图中的ab段 B.一个完整的细胞周期是指乙的ab段或bc段 C.用秋水仙素作用于丙细胞可使细胞分裂停留在ab段 D.细胞中含有染色单体的时间段是M或b、d或ab段 甲图中的S期属于间期，而丙图中的ab段是分裂期； 一个完整的细胞周期是指乙的ab段或cd段； 秋水仙素能抑制纺锤体的形成，使细胞分裂停留在ab段； 图中M或b、d或ab段均表示分裂期，分裂期的后期和末期无染色单 体，间期的G2期已形成染色单体。 规规律方法 (1)“先长后短”：一个细胞周期一定要先经过一个长的间期，再经过 一个短的分裂期。 (2)“终点到终点”：从完成时开始，到完成时结束，为一个细胞周期 。 (3)“先复制后分裂”：一个细胞周期一定要先完成DNA的复制，才能 完成细胞的分裂。 判断一个完整的细胞周期的方法 命题点二 细胞周期各时期变化特点的分析 3.在一个细胞周期中，以下变化可能发生于同一时期的是 A.DNA分子的复制和染色体数目加倍 B.染色单体形成和细胞板的出现 C.着丝点的分裂和同源染色体的分离 D.核膜的消失和纺锤体的形成 答案解析 DNA的复制发生在细胞分裂间期，染色体数目加倍发生在分裂后期，A错 误。 染色单体形成在间期，细胞板出现在末期，B错误。 着丝点分裂在减后期，同源染色体分离在减后期，有丝分裂中不发生 同源染色体的分离，C错误。 核膜消失和纺锤体形成都在前期，D正确。 命题点二 细胞周期各时期变化特点的分析 4.下面为细胞周期示意图，其中S期内解旋酶和DNA聚合酶的活性较高， 处于G0期的细胞属于暂不分裂的细胞。下列相关叙述错误的是 A.图示细胞的细胞周期为24 h B.S期应为染色体复制及加倍的时期 C.记忆B细胞所处时期应为G0期 D.M期是染色单体出现和消失的时期 答案解析 一个细胞周期的总时长为分裂期用时与间期用时之和； 染色体加倍发生在有丝分裂后期，属于M期； 记忆B细胞受特定抗原刺激后会迅速增殖和分化，可见记忆B细胞属于 暂不分裂的细胞，即处于G0期的细胞； 染色单体出现在有丝分裂前期，消失在有丝分裂后期，这两个时期均 属于M期。 前挂后连连 (1)联系基因突变：在细胞分裂间期的S期，DNA复制时容易受到内外因 素的干扰而发生差错，即发生基因突变。 (2)联系染色体变异：在细胞分裂期的前期，秋水仙素或低温都可抑制纺 锤体的形成，出现多倍体细胞。 (3)联系细胞癌变：用药物作用于癌细胞，在分裂间期，DNA分子不能 复制，可抑制癌细胞的无限增殖。 (4)联系免疫：在淋巴因子的作用下，被抗原刺激后的B细胞将进入细胞 周期迅速分裂，使细胞周期缩短。 与细胞周期相联系的知识 细胞的有丝分裂和无丝分裂 考点二 1.有丝分裂过程以高等植物细胞为例(连线) 梳理知识要点 巧记 间期：生长复制合成蛋；前期：膜仁消失两体现；中期： 着丝点排在赤道板；后期：单体分开向两极；末期：两消两现一 重建(重建指植物细胞重建细胞壁)。 2.动植物细胞有丝分裂的主要区别 项目 纺锤体的形成方式不同 (前期) 细胞分裂方式不同(末期) 植物 细胞 从细胞两极发出_ 形成纺锤体 由 形成细胞壁，将细胞 分隔成两部分 动物 细胞 由中心体发出 形 成纺锤体 由 向内凹陷，将细胞缢 裂成两部分 纺锤丝细胞板 星射线细胞膜 名称生物类型作用时期生理作用 核糖体动物、植物主要是间期合成相关_ 线粒体动物、植物整个细胞周期提供能量 高尔基体植物 期 与细胞壁 (板)的形成有关 中心体动物、低等植物 期与纺锤体的形成有关 3.与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用 蛋白质 末 前 4.有丝分裂的意义 亲代细胞的染色体经过复制后，精确地平均分配到两个子细胞中，保持了 细胞的亲子代之间 的稳定性。 5.无丝分裂 遗传性状 无 丝 分 裂 过程 特点 实例 延长 没有出现 和 的变化 蛙的红细胞的无丝分裂 核中部向内凹进 整个细胞从中部缢裂 为两个子细胞 细胞核 纺锤丝染色体 特别提醒 (1)无丝分裂是真核生物快速形成体细胞的方式，但不精确 。 (2)分裂过程核膜不解体，无纺锤丝的形成，但有遗传物质的复制。 (3)原核细胞的分裂也没有纺锤丝的形成，但不能叫无丝分裂，而是二 分裂。 1.判断常考语句，澄清易混易错 (1)间期细胞核的主要变化是DNA的复制和有关蛋白质的合成( ) (2)前期随着染色质逐渐螺旋化形成了染色单体( ) (3)DNA的复制和中心粒的倍增可能发生在同一时期( ) (4)有丝分裂后期，着丝点分裂导致DNA的数目是染色单体数目的两倍 ( ) (5)动植物细胞有丝分裂的不同体现在前期和后期( ) (6)大肠杆菌和人的红细胞均不能进行无丝分裂( ) 诊诊断与思考 2.分析命题热图，明确答题要点 下图是有丝分裂过程中相关曲线和图像 (1)PQ形成的原因是 ，RS形成的原因是 。 (2)乙图是 细胞 前期，丙图是 细胞 后期。 (3)乙图位于甲图中的 段，丙图位于甲图中的 段。 DNA的复制着丝点的分裂 植物有丝分裂动物有丝分裂 QR ST 突破重点难点 1.有丝分裂过程中细胞结构的变化 (1)纺锤体的变化：前期形成末期解体。 (2)核膜、核仁的变化：前期解体末期重建。 (3)中心体的变化：间期复制前期移向两极末期平分到两个子细胞。 (4)染色体的变化： 2.有丝分裂过程中可“加倍”的结构 成分或结构时期原因 DNA间期DNA复制 染色体后期着丝点分裂 中心体间期中心体复制 细胞核末期新核膜已经形成，细胞质尚未分裂 着丝点后期着丝点分裂 注意 (1)着丝点分裂不是纺锤丝牵引的结果，而是相关酶的作用。 比如，秋水仙素抑制纺锤体的形成，在没有纺锤丝牵引的情况下， 染色体的着丝点也可自然分裂，从而导致染色体加倍。 (2)纺锤丝的缩短是酶促反应的过程，需要消耗能量。 3.核DNA、染色体、染色单体、着丝点的数目变化(以二倍体生物为例) 时期 项目 分裂间期 分裂期 前期中期后期末期 核DNA2n4n4n4n4n4n2n 染色体2n2n2n4n4n2n 染色单体04n4n4n00 着丝点2n2n2n4n2n 4.细胞中核DNA、染色体、染色单体含量变化曲线 (1)曲线模型 (2)模型解读 ab、lm变化的原因都是DNA分子复制。 gh、no变化的原因都是着丝点分裂。 cd形成的原因是核膜的形成。 染色单体的变化规律是：0核DNA数0(核DNA未复制时为0，复 制后与核DNA一样多，着丝点分裂后又降为0)。 5.有丝分裂中染色体数与核DNA数比值的变化曲线 (1)图1中ef段表示S期，fg段表示含有姐妹染色单体的时期，即有丝分裂 G2期、前期和中期，hi段表示有丝分裂的后期和末期。 (2)图1中，在有染色单体时，染色体与核DNA数目之比为12；不存在染 色单体的时期，染色体与核DNA数目之比为11。 (3)图2中BC段表示间期的S期，CD段表示有丝分裂的G2期、前期和中期 ，EF段为有丝分裂的后期和末期。 6.根据柱状图判断细胞分裂时期的规律(以二倍体生物为例) (1)根据染色单体变化判断各时期 染色单体 有前期、中期(甲图) 无后期(乙图)、末期(丙图) (2)根据比例关系判断各时期 DNA染色体染色单体 4n2n4n前期、中期(甲图) 4n4n0后期(乙图) 2n2n0末期(丙图) 命题点一 识别有丝分裂的细胞图像 1.如图表示真核细胞一个细胞周期中染色体的变化， 下列有关叙述正确的是 A.同一个体所有细胞的细胞周期持续时间相同 B.细胞中的DNA含量加倍是在ea时期 C.植物细胞中，de时期囊泡的活动加强 D.动植物细胞有丝分裂过程的不同之处主要发生在ab时期和cd时期 答案解析 探究命题方向 同一个体内，不同细胞的细胞周期持续时间不一定相同，A错误； 细胞中的DNA含量加倍发生在分裂间期，即bc时期，B错误； 植物细胞有丝分裂末期，高尔基体的活动加强，促进细胞壁的合成， 即ab时期，C错误； 动、植物细胞有丝分裂过程的不同之处发生在前期和末期，即cd时 期和ab时期，D正确。 命题点一 识别有丝分裂的细胞图像 2.下图是同一细胞不同分裂时期的图像，据图分析可作出的判断是答案 解析 A.图表示一个完整的细胞周期 B.若按分裂的先后顺序排列，应为 C.该种生物的叶肉细胞中共含有6个DNA分子 D.图过程发生了基因重组 根据图中染色体的形态特征可以判断出：表示有丝分裂的前期， 表示有丝分裂的末期，表示有丝分裂的后期，表示有丝分裂 的中期。这四个时期构成了有丝分裂的分裂期，其分裂顺序为 ；一个完整的细胞周期包括分裂间期和分裂期；有 丝分裂过程中不发生基因重组；叶绿体和线粒体中含有DNA，故叶 肉细胞中的DNA分子数大于6。 命题点一 识别有丝分裂的细胞图像 3.下图是某动物细胞有丝分裂模式图，有关叙述不正确的是答案解析 A.上述细胞有丝分裂的顺序是甲、丁、乙、丙 B.显微镜下观察到最多的细胞处于甲时期 C.开始出现染色体的时期是丁；染色体开始转变成染色质形态的时期是 丙 D.若某药物可抑制纺锤体形成，则它极可能是作用于丙图 图中甲为间期，乙为后期，丙为末期，丁为前期，故图中细胞有丝 分裂顺序为甲、丁、乙、丙，A正确； 细胞周期中，间期历时最长，显微镜下观察连续分裂的动物组织细 胞处于间期的细胞数目最多，B正确； 细胞有丝分裂中，染色体出现在前期，消失转变为染色质在末期，C 正确； 纺锤体的形成是在前期，D错误。 方法技巧 “三看法”界定动植物细胞有丝分裂图像 命题点二 利用曲线图分析有丝分裂相关数目的变化 4.如图为与有丝分裂相关的坐标曲线。下列相关说法不正确的是 A.若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量， 则cd过程细胞中DNA含量不变 B.若纵坐标表示一个细胞中DNA的含量， 则e点时一条染色体中DNA的含量与a点相同 C.若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量，则ac过程染色体数目不变 D.若纵坐标表示一个细胞中DNA的含量，则ac过程染色体数目不变 解析 答案 若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量，则ab表示DNA复制，cd表 示着丝点分裂，染色体数目加倍，但细胞中DNA含量不变； 若纵坐标表示一个细胞中DNA的含量，则ab表示DNA复制，cd表示 细胞分裂成两个子细胞的过程，着丝点分裂发生在bc段，因此D项中 ac过程中包含有丝分裂后期染色体数目加倍的时期。 命题点二 利用曲线图分析有丝分裂相关数目的变化 5.如图甲表示某高等植物细胞有丝分裂的相关图像，图乙表示细胞内染 色体与核DNA数目比的变化关系，下列相关叙述正确的是答案 A.图甲中的中心体的活动很活跃，图乙ab段核糖体的活动很活跃 B.图甲中的处于图乙中的ef段，属于分裂后期 C.图甲中的处于图乙中的cd段，细胞中染色体DNA染色单体 122 D.着丝点分裂发生在de段，是图甲中的所示时期解析 图甲中的是前期，是末期。高等植物细胞没有中心体，ab段可表示 分裂间期中蛋白质的合成时期，该时期核糖体活动活跃；ef段包含后期 和末期；cd段为DNA复制后，但着丝点还未分开，包含G2期、前期、 中期，所以染色体DNA染色单体122；de段染色体与核DNA 数目比由0.5变为1，是因为发生了着丝点分裂，是后期的开始。 命题点三 利用柱形图辨识有丝分裂的过程 6.处于有丝分裂过程中的动物细胞，细胞内的染色体数(a)、染色单体数 (b)、DNA分子数(c)可表示为如图所示的关系，此时细胞内可能发生着 A.纺锤体形成 B.着丝点分裂 C.细胞板形成 D.出现新的核膜 解析 答案 纺锤体形成于有丝分裂前期，此时染色体数(a)染色单体数(b)DNA 分子数(c)122，A正确； 着丝点分裂处于有丝分裂后期，每条染色体上含有1个DNA，没有染色 单体，B错误； 细胞板出现在植物细胞中，题中为动物细胞，C错误； 新的核膜出现于有丝分裂末期，此时每条染色体上含1个DNA，没有染 色单体，D错误。 命题点三 利用柱形图辨识有丝分裂的过程 7.如图甲表示某二倍体动物细胞有丝分裂图像，图乙、丙、丁分别是对该 动物细胞有丝分裂不同时期染色体数、染色单体数和DNA分子数的统计( 图乙、丙、丁中的a、b、c表示的含义相同)。下列有关叙述中正确的是 答案 A.该动物的体细胞中都含有4条染色体 B.图乙中的a、b、c分别表示染色体、DNA和染色单体 C.图丙可以最恰当地表示图甲所示时期的染色体、DNA和染色单体的 关系 D.图丁所示细胞正处于有丝分裂后期 解析 根据题意可知，图甲表示某二倍体动物细胞的有丝分裂图像，从图甲可以看出 该细胞处于有丝分裂后期，细胞中有8条染色体，据此可以推断该动物体细胞 中一般含有4条染色体，但不能说明该动物的体细胞中都含有4条染色体，如图 甲细胞就有8条染色体。 根据有丝分裂不同时期染色体、染色单体和DNA分子的数量关系以及染色单体 数可出现“0”，可以判断图乙中的a、b、c分别表示染色体、染色单体和DNA 。 图丙中染色单体数为0，但染色体数与DNA分子数都加倍，据此可判断图丙表 示的是处于有丝分裂后期的细胞，故图丙可以最恰当地表示图甲所示时期的染 色体、DNA和染色单体的关系。 图丁所示细胞中没有染色单体，染色体与DNA数目相等，可以判断该细胞处于 有丝分裂末期。 方法技巧 迅速识别柱形图中的染色体、染色单体和DNA (1)先看染色单体：染色单体可能是0，而染色体和DNA不可能是0。 (2)再看DNA和染色体：DNA可能是染色体的2倍，而染色体不可能是 DNA的2倍。 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 考点三 1.实验原理 (1)高等植物的 组织细胞有丝分裂较旺盛。 (2)细胞核内的染色体(质)易被 性染料(龙胆紫溶液或酸酸洋红液)染成 深色。 (3)由于各个细胞的分裂是独立进行的，在同一分生组织中可以通过高倍 显微镜观察细胞内 的存在状态，判断处于不同分裂时期的细胞。 解读实验流程 分生 碱 染色体 2.实验步骤 过程图像步骤说明 根尖培养 实验前34 d，将洋葱放在瓶内装满清 水的广口瓶上，底部接触清水，置于温 暖处，常换水，待根长约 cm时取用5 装 片 制 作 取材剪取根尖 mm(时间：上午10时下午2时) 解离 解离液：质量分数为15%的 和体积 分数为95%的 按11体积比混合； 时间：35 min； 目的：使组织中的细胞相互分离开来 23 盐酸 酒精 装 片 制 作 漂洗 漂洗液：清水； 时间：约10 min； 目的：洗去解离液，防止解离过度 染色 染色液：0.01 g/mL或0.02 g/mL的龙胆 紫溶液或醋酸洋红液； 时间：35 min； 目的：使染色体(或染色质)着色 装 片 制 作 制片 压片：用镊子将处理过的根尖放在载玻 片上，加一滴清水，并用镊子尖把根尖弄 碎，盖上盖玻片，在盖玻片上再加一片 ，然后用拇指轻轻地按压载玻片； 目的：使细胞分散开，利于观察 载玻片 观察 先用低倍镜观察：找到分生区细胞 (正方形、排列紧密)； 后用高倍镜观察：找出各时期细胞， 观察特点并记录各时期的细胞 _ 绘图 中期细胞绘图要点：植物细胞形态近正 方形，着丝点排列在赤道板上；有染色 单体、纺锤体；无核膜、核仁和中心体 数目 点拨实验关键 1.实验成功的关键及注意事项 实验 材料 的选择 类型 选取分裂期占细胞周期比例相对较大 的材料 部分 选取分裂旺盛的部位(如根尖、茎尖的 分生区) 时间必须在分裂旺盛的时间 操作 注意 事项 解离 时间 太短细胞间质未被完全溶解，压片时细胞不易分散 过长导致细胞解离过度、根尖酥软，影响染色 漂洗 时间 适宜洗去多余的盐酸，防止解离过度而影响染色 染色 时间 太短染色体或染色质不能完全着色 过长使其他部分也被染成深色，无法分辨染色体 压片 时间 过轻细胞未分散开 过重将组织压烂 显微镜 观察 细胞状态 显微镜观察的都是死细胞，不能看到 动态变化 细胞数目 间期的细胞数目最多，原因是间期历 时最长 2.高中生物实验中洋葱的“一材多用” (1)叶片绿叶中色素的提取和分离实验。 (2)鳞片叶外表皮观察植物细胞的质壁分离和复原实验。 (3)鳞片叶内表皮观察DNA和RNA在细胞中的分布实验。 (4)根尖观察根尖分生组织细胞的有丝分裂和低温诱导植物染色体 数目的变化实验。 问题探究 (1)取材时为什么只能剪取根尖23 mm，而不能过长？ 若剪得过长会包括伸长区，伸长区无细胞分裂，增加了寻找分裂细胞的 难度。 (2)解离和染色时间要严格控制的原因是什么？ 若解离时间太短，则压片时细胞不易分散开；时间过长，则细胞分离 过度、过于酥软，无法取出根尖进行染色和制片。 若染色时间太短，则染色体不能完全着色；若染色时间过长，则使细 胞核等其他部位充满染色剂，无法分辨染色体。 提示 提示 (3)压片时的操作要领是什么？ 在盖玻片上再加一片载玻片，然后用拇指轻轻按压，目的是使细胞均匀 分散开，避免压碎盖玻片和产生滑动，使根尖形态匀称。压片结束后要 把上面的载玻片去掉再观察。 (4)为什么不能对细胞有丝分裂过程进行连续观察？如何才能找到细胞分 裂各个时期的细胞？ 解离过程中细胞已经死亡，观察到的只是一个固定时期。 如果要找到各个分裂时期的细胞，要不断的移动装片，在不同的视野 中寻找。 提示 提示 命题点一 植物细胞有丝分裂实验的操作方法 1.下图是关于观察洋葱有丝分裂实验的部分操作，下列评价合理的是答案 探究命题方向 A.剪取洋葱根尖23 mm，因为该区域属于根毛区，细胞有丝分裂旺盛 B.该实验步骤中唯一错误的是在和之间缺少用清水漂洗这一环节 C.在观察的图像中，b属于分生区的细胞，细胞已死亡 D.若用图中b区域的细胞观察质壁分离和复原，实验现象明显解析 根尖23 mm的区域属于分生区，A错误。 在和之间应增加清水漂洗这一环节，而在和之间的清水漂洗环 节应删除，B错误。 分生区的细胞呈正方形，细胞经解离已死亡，C正确。 b区域的细胞属于分生区细胞，其液泡较小，渗透作用不明显，D错误 。 命题点一 植物细胞有丝分裂实验的操作方法 2.在“观察植物细胞的有丝分裂”实验中，三位实验人员制作洋葱根尖 装片的操作步骤如下表所示(“”表示操作，“”表示未操作)： 实验人员操作 取材解离漂洗染色制片 甲根尖13 mm处 乙根尖13 mm处 丙根尖57 mm处 则甲、乙、丙观察到的实验现象分别是 A.细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚 B.细胞分散但看不到染色体、染色体着色清楚、细胞分散染色体清楚 C.细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞着色清楚但看不到染色体 D.染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚、细胞分散染色体清楚 答案解析 解离的目的是使细胞分散开，甲未解离，细胞相互重叠； 漂洗的目的是洗去解离液，便于染色，乙未漂洗，影响染色效果，染色 体着色很浅不清楚； 根尖57 mm处为伸长区，伸长区细胞已失去分裂能力，染色体呈染色 质状态，故观察不到染色体。 特别别提醒 “观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验的4点提醒 (1)根尖中只有分生区细胞才可以进行分裂，伸长区和成熟区不能分裂。 (2)不能观察一个细胞的连续分裂过程，因为解离时细胞已死亡，可以寻 找处于不同时期的细胞，连起来体会出细胞分裂的连续过程。 (3)细胞板是个真实结构，而赤道板是人为定义的面，看不到此“结构” 。 (4)“解离漂洗染色制片”的步骤顺序不能颠倒、不能缺失，否则 不易观察到预期现象。 命题点二 植物细胞有丝分裂实验的注意事项及相关计算 3.下列关于“观察植物细胞的有丝分裂”实验的叙述正确的是 A.本实验可用苏丹红代替龙胆紫溶液为染色体染色 B.观察到分裂中期的细胞核内染色体整齐地排列在赤道板上 C.该实验的操作过程为取材解离漂洗染色制片观察 D.质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精混合液主要起固定作用 答案 解析 观察植物细胞的有丝分裂实验中使用的染液为醋酸洋红液或龙胆紫溶 液，故A错误； 分裂中期，核膜核仁已经消失，视野中观察不到细胞核，故B错误； 质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精混合液主要起解离作用 ，故D错误。 命题点二 植物细胞有丝分裂实验的注意事项及相关计算 4.下图表示洋葱根尖细胞的细胞周期。某同学检查了洋葱根尖6 000个处 于有丝分裂中的细胞，其中有692个处于前期，105个处于中期，35个处 于后期，168个处于末期。据此判断下列有关叙述错误的是 A.分裂期中各时期相对持续时间是前期末期 中期后期 B.细胞周期中分裂期各时期时间总和要比分裂 间期短 C.分裂期中前期持续的时间最短 D.分裂中期持续的时间约为0.21 h 答案解析 由题干可知处于各时期细胞数目的关系是：前期末期中期后期 ，所以，各个时期的时间关系为：前期末期中期后期。 依据公式“某时期在细胞周期中的时间(该时期细胞数目/细胞总数) 细胞周期”，分裂中期持续时间为：105/6 000120.21 (h)。 知识网络 答题语句 构建知识网络 1.显微观察时细胞数目最多的时期为间期的原因：间期在细胞周期中占时最长。 2.细胞分裂间期的主要变化是：DNA分子的复制和有关蛋白质的合成；细胞分裂 间期细胞核内的主要变化是：DNA分子的复制。 3.细胞分裂的前期，染色体散乱地分布于纺锤体的中央。 4.选择中期观察和计数染色体的原因是：染色体已高度螺旋化，形态稳定，数目 清晰。 5.用药液使组织细胞中的细胞相互分离开的步骤是：解离。 6.分生区细胞的特点是：细胞呈正方形，排列紧密。 7.某时期细胞在细胞周期中所占比例的表示方法是：该时期细胞数目与观察细胞 总数的比值。 必背答题语句 重温高考 演练模拟 1.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，则有丝分裂前期每个染色体仍含有2条 染色单体，子细胞染色体数目与母细胞的相同 D.减数第一次分裂前期同源染色体配对，每个染色体含有4条染色单体， 子细胞染色体数目为母细胞的一半 答案解析 123456 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，每条染色体上仍含有2条染色单体，有丝 分裂结束后子细胞中染色体数目和母细胞中相同，C正确； 减数第一次分裂前期的特点是有联会现象，同时形成四分体，一个四分 体中有2条染色体，每条染色体上含有2条染色单体，D错误。 123465 2.(2015安徽，3)如图是某同学在观察洋葱根尖细胞有丝分裂时拍摄的显 微照片。下列叙述正确的是 A.甲细胞中每条染色体的着丝点排列在细胞板上 B.乙细胞中染色体被平均分配，移向细胞两极 C.甲和乙细胞中的染色体数目相等，DNA含量相同 D.统计图中处于分裂期的细胞数可计算细胞周期长短 答案解析 123465 根据图示可知：甲细胞处于有丝分裂中期，乙细胞处于有丝分裂后期。 甲细胞的每条染色体的着丝点排列在赤道板上而不是细胞板上，A错误 ； 乙细胞中的染色体被平均分配，移向细胞的两极，B正确； 乙细胞中的染色体是甲细胞中的2倍，DNA含量相同，C错误； 细胞周期包括分裂间期和分裂期，统计图中处于分裂期的细胞数不可计 算细胞周期的长短，只可计算分裂期所用时间在细胞周期中的比例，D 错误。 123465 3.(2016宁波十校联考)下列关于高等植物有丝分裂的叙述，正确的是 A.前期出现了纤维素组成的纺锤体 B.中期染色体上的有关基因表达合成后期所需的蛋白质 C.后期纺锤丝牵拉着丝点使之断裂 D.末期形成细胞板的过程涉及囊泡膜的融合 答案 解析 123465 纺锤体的主要成分是蛋白质，A错误； 中期染色体处于高度螺旋化状态，此时核基因不能表达，分裂期所需 蛋白质在间期合成，B错误； 分裂期染色体的运动是纺锤丝牵拉的结果，但着丝点的分裂，是相关 酶作用的结果，C错误； 高等植物细胞有丝分裂末期形成细胞板涉及来自高尔基体的囊泡膜的 融合，D正确。 123465 4.(2017南昌调研)以下有关细胞大小和分裂的叙述，正确的是 A.细胞体积越小，表面积也越小，物质运输效率越低 B.原核细胞只能通过无丝分裂增加数目 C.人的成熟红细胞可以进行有丝分裂，蛙的红细胞能进行无丝分裂 D.细胞不能无限长大的原因之一是细胞核中的DNA不会随着细胞体积 的扩大而增加 答案 解析 123465 细胞体积越小，表面积也越小，但相对表面积越大，物质运输效率越高 ，A项错误。 原核细胞可通过二分裂增加数目，无丝分裂是真核细胞的分裂方式，B 项错误。 人的成熟红细胞在分化过程中会失去细胞核，不能再进行分裂，C项错 误。 细胞核是细胞的控制中心，细胞核中的DNA不会随着细胞体积的扩大 而增加，这是细胞不能无限长大的原因之一，D项正确。 123465 5.下列关于动物细胞有丝分裂的叙述，正确的是 A.分裂间期有DNA和中心体的复制 B.分裂间期DNA含量和染色体组数都加倍 C.纺锤体形成于分裂前期，消失于分裂后期 D.染色单体形成于分裂前期，消失于分裂后期 动物细胞有丝分裂间期进行DNA的复制和相关蛋白质的合成，另外， 动物细胞的有丝分裂有中心体的参与，在分裂间期，一个中心体复制 为两个中心体，A正确； 染色体复制并没有使染色体加倍，而是形成染色单体，B、D错误； 纺锤体形成于分裂前期，消失于分裂末期，C错误。 答案解析 123465 6.(2015北京，3)流式细胞仪可根据细胞中DNA含量的不同对细胞分别计数 。研究者用某抗癌药物处理体外培养的癌细胞，24小时后用流式细胞仪检 测，结果如图。对检测结果的分析不正确的是答案 123465 A.b峰中细胞的DNA含量是a峰中的2倍 B.a峰和b峰之间的细胞正进行DNA复制 C.处于分裂期的细胞均被计数在a峰中 D.此抗癌药物抑制了癌细胞DNA的复制 解析 123465 由图可知，在b峰中细胞的DNA相对含量为80，而a峰中细胞的DNA相对 含量为40，A正确； 在a峰与b峰之间细胞内的DNA含量在逐渐加倍，所以正进行着DNA分子 的复制，B正确； 通过实验组和对照组中b峰细胞的数量可以看出，实验组中进行DNA复 制的癌细胞数量明显减少，则说明该药物对癌细胞DNA复制有抑制作用 ，D正确； 处于分裂期的细胞大部分位于b峰中，C错误。 123465 课时作业 1.将一块3 cm3 cm6 cm的含酚酞的琼脂块切成三块边长分别为1 cm、 2 cm、3 cm的正方体。将3块琼脂块放在装有NaOH的烧杯内，淹没浸泡10 分钟。下列说法正确的是 A.随琼脂块的增大，NaOH扩散速率增大 B.随琼脂块的增大，琼脂块的表面积与体积之比增大 C.随琼脂块的增大，琼脂块中变红的体积增大 D.随琼脂块的增大，琼脂块中变红的体积所占的比例增大 答案解析 12345678910111213 随琼脂块的增大，NaOH扩散速率不变，琼脂块变红深度不变； 随琼脂块的增大，表面积与体积之比变小； 随琼脂块的增大，由于变红深度不变，体积大的琼脂块表面积大，变 红体积大； 随琼脂块的增大，琼脂块中变红的体积所占的比例降低。 12345678910111213 2.下列关于细胞周期的叙述，正确的是 A.机体内所有的体细胞都处于细胞周期中 B.受抗原刺激后的淋巴细胞细胞周期变长 C.细胞种类不同，细胞周期持续时间不同 D.成熟的生殖细胞产生后立即进入下一个细胞周期 答案解析 只有连续进行有丝分裂的细胞才具有细胞周期，已经分化的细胞无细胞 周期； 受抗原刺激后的淋巴细胞分裂增殖，细胞周期变短； 细胞种类不同，细胞周期持续时间不同； 成熟的生殖细胞不再分裂，无细胞周期。 12345678910111213 3.用不同浓度的药物X处理大蒜根尖分生区细胞3 d、5 d后，分别制片观 察有丝分裂指数有丝分裂指数(%)分裂期细胞数/观察细胞数100% 如下图所示，相关叙述错误的是答案 12345678910111213 A.药物X浓度为0时有丝分裂指数只有10% ，表明多数细胞处于分裂间期 B.制作装片过程中使用解离液的目的是固定细胞的形态 C.高浓度的药物X严重抑制了根尖分生区细胞有丝分裂指数 D.随着处理时间的延长，根尖细胞有丝分裂指数呈下降趋势 有丝分裂指数是10%的含义是处于分裂期的细胞占10%，说明90%左右 的细胞处于分裂间期，故A项正确； 解离液的作用是使细胞相互分离开，B项错误。 解析 12345678910111213 4.下列关于细胞增殖的叙述，正确的是 A.分裂间期染色体复制，其数目加倍 B.细胞分裂间期开始时与结束时相比，物质运输效率相同 C.细胞周期中染色质与染色体形态的转化有利于精准地均分核DNA D.分生区处于分裂期的细胞数目较少，是由于大多数细胞没有进入细胞 周期 答案解析 12345678910111213 分裂间期DNA复制，DNA数目加倍，每条染色体上有2条染色单体，2 条染色单体由同一个着丝点连接，A错误； 细胞分裂间期开始时与结束时相比，物质运输效率不同，B错误； 所观察的分生区处于分裂期的细胞数目较少，是因为分裂期相对于间 期所用时间较短，D错误。 12345678910111213 5.PCNA是一类只存在于增殖细胞的阶段性表达的蛋白质，其浓度在细胞 周期中呈周期性变化(如图所示)，检测其在细胞中的表达，可作为评价细 胞增殖状态的一个指标。下列推断错误的是 A.PCNA主要在细胞核内发挥作用 B.PCNA可能影响染色体的平均分配 C.PCNA可能与DNA分子的复制有关 D.癌细胞中PCNA含量可能较正常细胞中高 答案解析 12345678910111213 图中PCNA在S期即DNA复制期含量最高，其后降低，故可能与DNA 复制有关，在细胞核中发挥作用。癌细胞无限增殖，有DNA复制， 故癌细胞中PCNA含量可能较正常细胞中高。 12345678910111213 6.如图是动物细胞有丝分裂不同时期染色体数目(a)、核DNA分子数目(b)的 柱形图，下列叙述正确的是 A.时期染色体还未复制，核DNA已完成了复制 B.时期核膜、核仁重建，细胞中部出现细胞板 C.表示着丝点分裂，染色体数目加倍，但核DNA分子数目不变 D.表示同源染色体相互分离，染色体和核DNA分子数目也随之减半 答案解析 12345678910111213 图可表示有丝分裂G2期、前期和中期，图可表示有丝分裂后期， 图可表示有丝分裂末期。有丝分裂的前期和中期，DNA已复制， 染色体也完成了复制，但染色体数目不变。动物细胞分裂过程中不形 成细胞板。有丝分裂过程中不会发生同源染色体分离现象。表 示由中期到后期，着丝点分裂，染色体数目加倍，但核DNA分子数 目不变。 12345678910111213 7.如图是细胞有丝分裂过程中每条染色体上的DNA含量变化图解，下列 叙述正确的是 A.在ab段主要进行蛋白质的合成，细胞生长速度快 B.出现cd段变化的原因是细胞质分裂 C.该细胞中，在bc段始终有染色单体存在 D.若该细胞是植物细胞，则cd段高尔基体和内质网 活动非常活跃 答案解析 12345678910111213 ab段主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成，A项错误； 出现cd段的原因是着丝点分裂，姐妹染色单体成为子染色体，每条染色 体上只含有1个DNA分子，B项错误； bc段每条染色体上始终有2个DNA分子，说明每条染色体始终有2条姐妹 染色单体，C项正确； 若该细胞是植物细胞，cd段为有丝分裂后期，而不是末期，末期时高尔 基体活动才开始活跃，D项错误。 12345678910111213 8.下列关于“观察洋葱根尖分生组织细胞有丝分裂”实验的叙述，正确的 是 解离的目的是使组织细胞彼此分离开来 制片之前要通过漂洗洗去染料，便于显微镜下观察 压片是为了将根尖细胞分散开，使之不相互重叠影响观察 视野中处于分裂期的细胞数最多 A. B. C. D. 答案解析 12345678910111213 观察根尖分生组织细胞有丝分裂的实验步骤为解离、漂洗、染色、制 片； 解离的目的是使组织细胞分散开； 漂洗的目的是为了洗去解离液，防止解离过度； 压片的目的是使细胞分散开，便于观察。一个细胞周期中，分裂间期 占的时间最长，故视野中处于分裂间期的细胞数最多。 12345678910111213 9.科学家在研究蚕豆根尖分生区细胞的有丝分裂周期时，分别用放射性同位 素15N标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸(15NTdR) 、32P标记尿嘧啶核糖核苷酸 (32PUdR) ，把两种核苷酸被细胞利用的速率绘成如下图1所示的曲线。已知 蚕豆根尖细胞有丝分裂周期为20 h。培养20 h后，根据细胞中的DNA相对含 量不同，将细胞分为三组，每组的细胞数如下图2所示。下列对结果的分析 ，不正确的是 答案 12345678910111213 A.图1中处于ac段的细胞属于图2中的甲组细胞，此时RNA聚合酶活性高 B.图2中乙组细胞处于图1中ce段，此阶段细胞最容易发生基因突变 C.图2丙组细胞中只有部分细胞的细胞膜从中部向内凹陷 D.蚕豆根尖细胞有丝分裂周期中，分裂期时间不超过6 h 解析 12345678910111213 图1中ac段细胞利用32PUdR的速率较快，说明细胞在进行RNA的合成， 细胞中RNA聚合酶活性高；此时细胞处于G1期，细胞中DNA含量为2c， 属于图2中的甲组细胞。图1中ce段细胞利用15NTdR 的速率较快，说明细 胞正在进行DNA复制，此阶段细胞最容易发生基因突变；此时细胞处于 S期，细胞中DNA含量为2c4c，属于图2中的乙组细胞。图2丙组细胞中 DNA含量为4c，即DNA含量已加倍，说明细胞可能处于G2期、前期、中 期及后期；由于蚕豆根尖细胞是植物细胞，故不存在细胞膜从中部向内凹 陷的现象。由图1可知分裂间期时间大于14 h，而整个细胞周期为20 h，所 以分裂期时间不超过6 h。 12345678910111213 10.下图1、图2分别表示某种生物细胞有丝分裂过程中某一时期的模式图 ，图3表示有丝分裂中不同时期核DNA分子数的变化，图4表示有丝分裂 中不同时期染色体和核DNA的数量关系。下列有关叙述不正确的是答案 12345678910111213 A.图1所示细胞中共有4条染色体，8个DNA分子；图2所示细胞中共有0条 姐妹染色单体 B.处于图3中bc段的是图1所示细胞，完成图3中cd段变化的细胞分裂时期 是后期 C.有丝分裂过程中不会出现如图4中d所示的情况 D.图4中a可表示有丝分裂后期，b可对应有丝分裂前期或中期 解析 图3中的bc段表示有丝分裂G2期、前期、中期、后期和部分末期，因此 包含图1和图2； 完成图3中cd段变化的细胞分裂时期是末期。 12345678910111213 11.下面图1和图2分别表示某一生物体内细胞有丝分裂过程中某一时期的图 像与有丝分裂过程中每条染色体上DNA数目变化的图解，其中字母表示时 间点，OF时间段表示一个完整的细胞周期。请据图回答问题： 答案解析(1)图1所示的细胞变化发生在图2中的_时期(填字母)。DE 12345678910111213 图1表