2019_2020学年高中生物6.1.1细胞周期和高等植物细胞的有丝分裂学案新人教版必修120190904144.doc

第1课时细胞周期和高等植物细胞的有丝分裂课前自主预习案一、细胞不能无限长大1“细胞大小与物质运输的关系”实验(1)实验结果：填表琼脂块的边长(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比16160.51224830.57/83542720.519/27 (2)实验结论：琼脂块的表面积与体积之比随着琼脂块的增大而减小。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减小。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细胞不能无限长大的限制因素二、细胞增殖与细胞周期1细胞的增殖(1)细胞以有丝分裂的方式进行增殖。(2)细胞增殖包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。(3)真核细胞的分裂有有丝分裂、无丝分裂和减数分裂三种方式。2细胞周期三、高等植物细胞的有丝分裂1分裂间期(以植物细胞为例)(1)主要变化(2)意义：为分裂期进行活跃的物质准备。2分裂期时期图像特征前期染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体核仁逐渐解体，核膜逐渐消失染色体散乱分布于纺锤体中央中期纺锤丝牵引染色体运动，使其着丝点排列在赤道板上染色体形态稳定，数目清晰，便于观察后期着丝点分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍子染色体在纺锤丝的牵引下移向细胞两极末期染色体变成染色质丝，纺锤丝消失核膜、核仁出现，形成两个新细胞核赤道板位置出现细胞板，逐渐扩展形成细胞壁判断下列有关叙述的正误(1)细胞体积增大，与外界物质交换效率提高()(2)在细胞周期中，分裂间期的持续时间通常比分裂期持续的时间短()(3)人体所有细胞的细胞周期持续时间相同()(4)要观察细胞内染色体的形态和数目，最好选择处于有丝分裂中期的细胞()(5)有丝分裂过程中，细胞内的染色体的数目发生规律性变化()答案：(1)(2)(3)(4)(5)课堂互动探究案【课程标准】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【素养达成】 1通过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。(科学思维) 2结合教材P112图61，理解有丝分裂细胞周期的概念和分段。(科学思维)3结合教材图62和63，掌握植物细胞有丝分裂的过程，概述各阶段的主要变化特征。(科学思维)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，如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。探究点一细胞不能无限长大【师问导学】“细胞大小与物质运输的关系”实验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16160.51224830.53542720.51.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。3NaOH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。【智涂笔记】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)细胞核所能控制的范围是有限的，细胞核中的DNA不会随着细胞体积的增大而增加。【师说核心】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3 cm、2 cm、1 cm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10 min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(3)实验结果在相同时间内，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。请计算直径为20 m和30 m的球形细胞的表面积和体积之比(球体的体积公式V4/3R3，表面积公式S4R2)，将计算结果填入下表：细胞直径(m)表面积(m2)体积(m3)表面积/体积201 2564 1870.30302 82614 1300.20(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，所以物质运输的效率越低。【检测反馈】1大多数高等动植物细胞的直径一般在2030 m之间，根据本实验细胞模型的探究，你认为对细胞如此微小的叙述，正确的分析是()A细胞越大，物质运输所需时间越长B细胞越小，物质运输所需时间越长C细胞越小，物质运输越快，越旺盛D细胞越小，遗传物质发挥作用越容易解析：随体积增大，物质交换和运输所需时间相应增加。细胞变小，物质运输所需时间相应减少；细胞核与细胞质之间的比值一般以1/3为宜，细胞太小，不利于细胞代谢。遗传物质的表达需要场所，细胞太小遗传物质不易发挥作用。答案：A2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。答案：D探究点二细胞周期【师问导学】1试判断下列细胞有无细胞周期，并说明理由。根尖分生区细胞胚胎干细胞皮肤生发层细胞神经细胞茎的形成层细胞答案：有细胞周期，它们都是连续分裂的细胞；是高度分化的细胞，不分裂，没有细胞周期。2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15.32.017.3小鼠十二指肠上皮细胞13.51.815.3人的肝细胞21122人的宫颈癌细胞20.51.522(1)这些细胞有什么共同特点？(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？(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？(4)如图表示细胞连续分裂的过程： 其中表示分裂间期的是哪一段？为什么？能表示一个完整的细胞周期的是哪一段？答案：(1)都能进行连续分裂。(2)都不一定相同。(3)不一定相同。(4)a或c。因为间期所占的时间比例大。ab段或cd段。【智涂笔记】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。【师说核心】1概念理解(1)条件：只有连续分裂的细胞才有细胞周期。(2)分类举例：具有细胞周期的细胞：根尖分生区细胞、茎的形成层细胞、发育中的受精卵、生发层细胞、各种干细胞等。不具有细胞周期的细胞：高度分化的细胞，如神经细胞、表皮细胞等。(3)组成及顺序：2表示方法(1)扇形图：从A点B点A点(顺时针)，表示一个细胞周期。(2)线段法：BC是一个完整的细胞周期，虽然AB所持续时间长度和BC是一样的，但因为细胞周期的起点是分裂间期，所以AB不能表示一个完整的细胞周期。【检测反馈】1科学家用32P标记的磷酸盐浸泡蚕豆幼苗，追踪放射性的去向以研究蚕豆根尖细胞分裂情况，得到根尖细胞连续分裂的时间(单位：h)数据如图所示。下列叙述正确的是()ADE阶段发生遗传物质的平均分配BBC阶段结束时DNA含量增加一倍CCD阶段完成与DNA复制有关的蛋白质的合成D一个细胞周期(可表示为CDDE)等于17.3 h解析：图示AB、CD、EF为细胞分裂期，主要完成遗传物质的平均分配；BC、DE为细胞分裂间期，主要完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，结果是DNA含量加倍。一个细胞周期包括分裂期和分裂间期，且分裂间期为起点，则一个细胞周期表示为DEEF(或BCCD)，等于17.3 h。答案：B2如图是按顺时针方向表示的4种植物细胞的细胞周期，其中描述正确的是()A图中的bab表示细胞增殖过程的一个细胞周期B甲图的ba与丙图的ba所用的时间可能一样长C乙图中的ba比丁图中的ba所用的时间短D从ab，由于DNA的复制使染色体数目增加一倍解析：一个细胞周期是从一次分裂完成开始，到下一次分裂完成结束，即从a开始经b再到a点。根据分裂期所经历的时间细胞周期时间分裂期占细胞周期的时间比例，结合题图可知，甲图分裂期所占比例最小，丁图分裂期所占比例最大，但由于四种植物细胞的细胞周期持续时间不知，分裂期所经历的时间可能相同。ab为细胞分裂间期，完成DNA的复制，DNA的含量增加一倍，但是由于着丝点没有分裂，染色体数目并没有增加。答案：B探究点三植物细胞的有丝分裂【师问导学】一、下面是高等植物的分生组织进行有丝分裂的过程示意图，结合该图进行分析：1分裂间期与前期(1)间期主要变化：DNA的复制和有关蛋白质的合成。(2)前期主要变化：出现纺锤体，染色质高度螺旋化形成染色体，核仁解体，核膜消失。(3)概念辨析染色质、染色体与染色单体如图，A、B呈染色质状态，C呈染色体状态，其中1和2是一对姐妹染色单体，他们由一个共同的3着丝点连接着构成一条4染色体。2中期、后期与末期(1)中期主要变化：着丝点排列在赤道板上，染色体形态比较稳定，数目清晰可数，便于观察。(2)后期主要变化：着丝点分裂，姐妹染色单体分离形成染色体，移向细胞两极(平均分配到两极)，染色体数目加倍。(3)末期主要变化：染色体变成染色质丝，纺锤丝消失，核膜和核仁出现，出现细胞板并向四周扩展，形成新的细胞壁。二、思考并回答下列问题：1在有丝分裂过程中，下列细胞结构主要有哪些变化？染色体；纺锤体；核膜和核仁。答案：染色体：复制散乱分布于纺锤体中央着丝点排列在赤道板上着丝点分裂移向细胞两极平均分配到两个子细胞中；纺锤体：形成(前期)消失(末期)；核膜和核仁：核仁解体、核膜消失(前期)重建(末期)。2若植物细胞染色体数、DNA数都为2n，请分析在细胞分裂过程中，染色体和DNA数量变化过程。答案：染色体：2n4n2n。DNA：2n4n2n。3染色单体形成于何时，消失于何时？什么时期存在染色单体？答案：染色单体形成于间期(染色体复制)，消失于后期(着丝点分裂)。前、中期存在染色单体。4染色体数与着丝点数目始终相等吗？答案：相等。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【智涂笔记】(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。【师说核心】1染色体、染色单体、DNA分子三者之间的关系图示说明染色单体是染色体经过复制后仍连接在同一个着丝点的两条姐妹染色单体；当着丝点分裂后，两条姐妹染色单体就分开成为独立的染色体。染色体数目是根据着丝点数目来计数的，有几个着丝点就有几条染色体。无染色单体时，染色体：DNA1：1；有染色单体存在时，染色体：染色单体：DNA1：2：2。2有丝分裂过程中染色体、DNA分子等的变化项目时期染色体形态变化染色体行为变化间期复制前期散乱分布于纺锤体中央中期着丝点排列在赤道板上后期着丝点分裂并移向两极末期平均分配到两个子细胞中去项目时期染色体(2N)数目变化染色单体数目变化DNA(2C)数目变化间期2N04N2C4C前期2N4N4C中期2N4N4C后期2N4N4N04C末期4N2N04C2C3.核DNA、染色体数量变化曲线曲线解读(1)ab的变化原因是DNA分子复制。(2)fg的变化原因是着丝点分裂，姐妹染色单体分开，形成子染色体。(3)cd，hi的变化原因都是一个亲代细胞分裂成两个子细胞。【检测反馈】1下列关于植物细胞有丝分裂过程的叙述中，不正确的是()A在有丝分裂间期，染色体复制，DNA含量加倍B在有丝分裂后期，着丝点分裂，染色体数目加倍，DNA含量也加倍C在有丝分裂中期，染色体的形态和数目最清晰D在有丝分裂末期，复制后的染色体平均分配进入两个子细胞解析：在有丝分裂后期，着丝点分裂，染色体数目加倍，但是DNA含量不发生变化。答案：B2如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 BC D解析：细胞分裂间期，DNA分子复制后每条染色体上含有