41 细胞的有丝分裂学案

第四部分 细胞的生命历程 4-1 细胞的有丝分裂 【阅读教材,完成基础知识的归纳与整理】一、实验:探究细胞大小与物质运输的关系 1、实验原理: 酚酞遇_呈红色。 琼脂块大小模拟_。 物质扩散体积与总体积之比表示_。 物质运输速率和运输效率 运输速率:是一种物理现象。与细胞大小无关，而与细胞膜上载体蛋白的种类,数量和细胞能量的多少,温度,含氧量等诸多因素有关。 运输效率:是一种生物现象。由物质运输速率及细胞对物质交换的需求共同决定。 2、实验步骤 制备琼脂块：用塑料餐刀将含酚酞的琼脂块切成3块边长分别为3cm、2cm、1cm的正方体 浸泡：将3块琼脂块放在烧杯内，加入质量分数为0.1%的NaOH溶液，将琼脂块淹没，浸泡10min。用塑料勺不时翻动琼脂块。 切割：用塑料勺将琼脂块从NaOH溶液中取出。用纸巾把它们吸干，用塑料刀把琼脂块切成两半。 测量记录计算3、结果分析： 从琼脂块的颜色变化可知NaOH扩散的深度。 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。 NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随琼脂块的增大而减小，说明随体积的增大NaOH向琼脂块内扩散的效率下降。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物质交流的面积相对越小，所以物质运输的效率越低。5、注意事项 将琼脂块置于NaOH溶液是时，NaOH要没过琼脂块。 将琼脂块浸入NaOH溶液后，要用塑料勺不时翻动琼脂块。 塑料勺不要损伤琼脂块表面 用刀切割琼脂块时，每两次切割之间必须把刀擦干练习1：下列关于“探究细胞大小与物质的运输关系”的模拟实验的一些说法不正确的是（ ）A边长为 1cm、 2cm、3cm的含酚酞琼脂块是用来模拟不同大小的细胞B将琼脂块切成正方体的目的是便于计算NaOH的扩散的体积C琼脂块的表面积与体积之比随琼脂块增大而减小； D计算紫红色区域的体积与整个琼脂块的体积之比，能反映NaOH进入琼脂块的速率二、细胞不能无限生长的原因 1、受表面积与体积之比（相对表面积）的限制2、受细胞核与细胞质体积之比（核质比）的限制三、细胞通过分裂进行增殖1、方式： 2、细胞增殖的意义。 细胞增殖是重要的细胞生命活动,是生物体_、_、_和_的基础 区分精(卵)原细胞的增殖与精(卵)子的增殖方式 精(卵)原细胞的增殖方式_ 精(卵)子的增殖方式_ 四、有丝分裂 （一）细胞周期 1、概念：连续分裂的细胞，从_开始，到_时为止，为一个细胞周期。一个细胞周期包括_ 和 _两个阶段；其中_ 占细胞周期的大部分时间，因此在观察细胞有丝分裂图像时大部分细胞都处在该时期。 2、前提条件：连续分裂的细胞 特别提醒 减数分裂和无丝分裂，无细胞周期 精原细胞和卵原细胞有周期,但精子和卵细胞无周期 3、分裂产生的细胞存在三种状态： 继续分裂：分生区细胞、胚胎干细胞、造血干细胞等 暂不分裂：肝细胞、记忆细胞等 永不分裂：肌肉细胞、神经细胞、成熟的红细胞、卵细胞等高度分化的细胞 4、特点： 由分裂间期和分裂期组成 分裂间期所占比例远大于分裂期 分裂间期先于分裂期 不同细胞长短不同 5、表示方法： 扇形图 直线图 曲线图柱形图 练习1：如图所示，图甲为细胞周期的模式图，图乙为细胞的亚显微结构模式图。下列有关叙述正确的是()A一个完整的细胞周期可以用图甲的SX1234Y来表示B图乙中，结构9在图甲的1时期加倍且移向细胞两极C图乙中，结构10在图甲的4时期时与细胞壁的形成有关D图乙中，结构6中在图甲的1时期出现染色体，有利于核遗传物质的平均分配练习2：细胞增殖过程中DNA含量会发生变化。通过测定一定数量细胞的DNA含量，可分析其细胞周期。根据细胞DNA含量不同，将某种连续增殖的细胞株细胞分为三组，每组的细胞数如下图。从图中所示结果分析其细胞周期，不正确的是()A乙组细胞正在进行DNA复制B细胞分裂间期的时间比分裂期长C丙组中只有部分细胞的染色体数目加倍D将周期阻断在DNA复制前会导致甲组细胞数减少 练习3：图甲为细胞核及其周围部分结构示意图;图乙为有丝分裂过程中一个细胞核中DNA含量变化曲线。下列相关叙述正确的是 （ ） A图甲中结构的数目在图乙的ab区间加倍B图甲中的结构在图乙中的de区间开始消失C图乙中染色体与DNA数目之比为11的时期是在cd和hi区间D细菌不具有图甲所示结构,但细菌分裂过程中也会出现DNA复制 与细胞周期相关联的知识 联系基因突变：在细胞分裂间期，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。 联系染色体变异：在细胞分裂前期，秋水仙素或低温都可抑制纺锤体的形成，出现多倍体细胞。 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。 联系DNA复制：DNA复制为半保留复制，若1个DNA分子的两条链都被标记，则分裂一次产生的子细胞都含标记，若多次分裂产生的细胞中，只有2个细胞含标记。（二）有丝分裂过程 判断上述细胞是_(植物/动物)细胞 各细胞处于何时期？各细胞的主要特点？ 按时间顺序正确排序：_有丝分裂各时期特点时期植物细胞示意图动物细胞示意图（以植物细胞为例）主要特点分裂间期完成组成染色体的_ _的复制和有关_ _的合成。复制使每个染色体都形成两个完全一样的_ _。复制的结果是_ _加倍,_ _ 数不变,出现染色单体。分裂期前期 _ _高度螺旋化缩短变粗成为_ _； _ 解体，_ _消失； 胞两极发出许多纺锤丝，形成_ _ _； 色体散乱分布在_ _中央。中期染色体的着丝点排列在_ _ _上，染色体形态稳定，数目清晰。赤道板并非真实存在后期个着丝点分裂为二，每个染色体的两个_ _分开，成为两个子染色体；染色体数暂时加倍。_ _收缩牵引染色体向两极移动，使细胞两极各有一套染色体，这两套染色体的数目和形态完全相同。着丝点先分裂，之后纺锤丝牵拉秋水仙素、低温影响纺锤体的形成，引起细胞中染色体数目加倍末期组染色体分别到达两极后，又变成细长盘曲的_ _；_ _消失。_ _、_ _重新出现；赤道板位置上出现_ _逐渐扩展成 ，一个细胞分裂成两个子细胞。细胞板是真实存在的结构，与高尔基体有关 特别提醒 1、后期着丝点分裂不是纺锤丝牵引的结果 有丝分裂后期染色体着丝点一分为二，其原因是受生物体内遗传物质控制的一种生理活动，不是由纺锤丝牵引所致。 用秋水仙素破坏纺锤体的形成，无纺锤丝牵引着丝点，复制后的染色体的着丝点照样分裂，使细胞中染色体数目加倍，这就说明着丝点分裂不是纺锤丝牵引所致。 2、在有丝分裂过程中，各个时期始终都有同源染色体存在，但它们既不配对，也不分开。 3、赤道板与细胞板的区别 赤道板不是细胞结构，是一假想的平面，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。 4、在有丝分裂过程中，细胞质中的遗传物质不是均等分配，而是随机地、不均等地分配到两个子细胞中。（三）脱氧核苷酸、脱氧核苷酸链、DNA、基因、染色质、染色体、染色单体、姐妹染色单体、非姐妹染色单体 复制之前：1条染色体上=1个着丝点=1个DNA分子=0条染色单体=2条脱氧核苷酸链=N个基因 复制之后：1条染色体上=1个着丝点=2个DNA分子=2条染色单体=4条脱氧核苷酸=2N个基因 （四）与有丝分裂有关的细胞器 （五）有丝分裂过程中几种细胞结构的变化 1、纺锤体变化：形成（前期）解体（末期） 2、核仁、核膜变化：解体消失（前期）重建（末期） 3、中心体变化规律(动物细胞、低等植物细胞): 复制(间期)移向两极并形成纺锤体(前期)平均分到子细胞(末期) 4、染色体形态变化： 染色质在间期高度螺旋化、缩短、变粗而成染色体（前期、中期、后期） 染色体在末期解螺旋成为细丝状的染色质。 5、染色体行为变化：6、DNA、染色体、染色单体、每条染色体上的DNA数量变化：（六）有丝分裂的意义(教材P113,最后一段) 细胞有丝分裂的重要意义是将亲代细胞的_ 经过复制，精确的_到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了_的稳定性。可见，细胞的有丝分裂对于生物的遗传有重要意义。 练习1：观察风信子根尖细胞的永久装片时，可在视野中找到图中的几种形态的细胞，其细胞内a、b、c的数量关系符合直方图所示的是（a是染色体数，b是染色单体数，c是DNA分子数） （ ） A、 B、 C、 D、 练习2：将洋葱根尖细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基上培养，让其完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续培养子细胞至分裂中期，其染色体的放射性标记分布情况是 ( ) A有半数的染色体中只有一条染色单体被标记 B每条染色体的两条染色单体都被标记 C每条染色体的两条染色单体都不被标记 D每条染色体中都只有一条染色单体被标记 练习3：下图为某种植物根尖细胞分裂过程中染色质与染色体规律性变化的模式图。下列相关分析正确的是( ) A过程发生在有丝分裂间期，此时细胞内核膜解体、核仁消失 B低温处理导致过程中染色单体不分开使染色体数目加倍 C过程处于有丝分裂后期，细胞中的染色体组数增加一倍 D过程中DNA解旋酶可使染色体解旋变为细丝状的染色质 五、实验：观察植物细胞的有丝分裂（一）实验原理1植物的分生组织细胞有丝分裂较为旺盛。2有丝分裂各个时期细胞内染色体行为变化不同，根据各个时期内染色体的变化情况，识别该细胞处于有丝分裂的哪个时期。3细胞核内的染色体(质)易被碱性染料着色。 （二）实验流程1洋葱根尖的培养：实验前34 d，将洋葱放在装满水的广口瓶上，底部接触水，把装置放在温暖的地方，经常换水，以防烂根，待根长到5 cm时，取生长健壮的根尖制成临时装片观察。取材时，剪取根尖应为23 mm，过长会包括伸长区，无细胞分裂； 2装片的制作：解离漂洗-染色制片3观察： 先低倍镜观察，找到分生区细胞(正方形、排列紧密) 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数目 特别提醒 （1)培养根尖时，为何要经常换水？ 答：增加水中的氧气，防止根进行无氧呼吸造成根的腐烂。 （2)为何每条根只能用根尖？取根尖的最佳时间是何时？为何？ 答：因为根尖分生区的细胞能进行有丝分裂；上午10时到下午2时；因为此时细胞分裂活跃。 （3 )解离和压片的目的分别是什么？压片时为何要再加一块载玻片？ 答：解离是为了使细胞相互分离开来，压片是为了使细胞相互分散开来；再加一块载玻片是为了受力均匀，防止盖玻片被压破。 （4）解离过程中盐酸的作用是什么？丙酮可代替吗？ 答：分解和溶解细胞间质；不能，而硝酸可代替。 （5）为何要漂洗？ 答：洗去盐酸便于染色。 （6)为何要找分生区？分生区的特点是什么？能用高倍物镜找分生区吗？为什么？ 答：因为在根尖只有分生区的细胞能够进行细胞分裂；分生区的特点是：细胞呈正方形，排列紧密，有的细胞处于分裂状态；不能用高倍镜找分生区，因为高倍镜所观察的实际范围很小，难以发现分生区。（7)若所观察的细胞各部分全是紫色，其原因是什么？ 答：染液浓度过大或染色时间过长。（8)分生区细胞中，什么时期的细胞最多？为什么？ 答：间期；因为在细胞周期中，间期时间最长。 （9）所观察的细胞能从中期变化到后期吗？为什么？ 答：不能，因为所观察的细胞都是停留在某一时期的死细胞。 （10）观察洋葱表皮细胞能否看到染色体？为什么？ 答：不能，因为洋葱表皮细胞一般不分裂。 （11）若观察时不能看到染色体，其原因是什么？ 答：没有找到分生区细胞；没有找到处于分裂期的细胞；染液过稀；染色时间过短。 练习1：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染液为染色体染色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%的盐酸和质量分数为95%的酒精混合液主要起固定作用 练习2：(多选)如图所示是关于观察洋葱有丝分裂的实验的部分操作，下列评价合理的( ) A剪取洋葱根尖23 mm，因为该区域属于根尖分生区，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，实验现象明显练习3：下列关于“观察洋葱根尖分生组织细胞有丝分裂”的叙述，错误的是 ( ) A. 解离和压片都有利于根尖分生区细胞分散 B. 先用低倍镜找到分生区细胞，再换用高倍镜观察 C. 显微镜下绝大多数细胞中能观察到染色体 D. 探究有丝分裂日周期性可为实验取材时机提供依据练习4：(2019全国课标，29)回答下列问题。(1)在观察大蒜根尖细胞有丝分裂的实验中，常用盐酸酒精混合液处理根尖，用龙胆紫溶液染色。实验中，盐酸酒精混合液的作用是_；龙胆紫溶液属于_性染料，能够使细胞中的_着色。(2)用光学显微镜观察细胞，可以看到细胞核，细胞核的功能可概括为：_。六、无丝分裂 1、特点：在分裂过程中，没有染色体和纺锤体等结构的出现（但有DNA的复制）2、过程：蛙的红细胞的分裂过程中，细胞核先延长，核的中部向内凹进，缢裂成为两个细胞核；接着整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞。3、举例：草履虫、蛙的红细胞等。【判断】 (1)盐酸解离根尖的同时也为龙胆紫染色创造酸性环境 () (2)显微镜下绝大多数细胞中能观察到染色体(2019江苏高考) ( ) (3)蛙受精卵发育过程中均能发生DNA的半保留复制(2019四川高考改编) ( ) (4)无丝分裂