三维设计高中生物必修① 第五单元 第1讲 细胞的增殖

第五单元细胞的生命历程知识内容考纲要求1细胞的生长和增殖的周期性A2细胞的无丝分裂A3细胞的有丝分裂B4细胞的分化B知识内容考纲要求5细胞的全能性B6细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系A7癌细胞的主要特征及恶性肿瘤的防治B8观察细胞的有丝分裂b本单元主要呈现了细胞的生命历程及相关生理的知识，体现了生命活动的基本规律，在本单元复习中，注意以下方面：1．图文转换：既要把模式图、示意图、照片中各种信息读出并用语言表达出来，又要把生命活动(如分裂期中各时期或全过程中染色体的变化)的规律模型化，深化对知识的理解。2．知识系统：本单元知识既建立于细胞结构的基础之上，又成为细胞生命活动的各种规律及应用的基础，将这些相关知识系统起来，更利于认识生命活动的基本规律和本质。例：细胞增殖——生物生长和发育、遗传、细胞结构；细胞全能性——细胞工程、基因工程；细胞癌变——动物细胞培养等。3．加强与实践的结合，强化知识的迁移应用和理解如癌变、衰老与人体健康；癌变与现代居室装修、吸烟、电离辐射；细胞增殖和全能性与作物快速繁殖、脱毒植物的培育等。1.限制因素(1)S(表面积)/V(体积)细胞越大，S/V越小，物质交换与运输效率越低；细胞越小，S/V越大，物质运输效率越高，代谢越快。(2)核质比细胞质中的生理、生化过程都受到细胞核中遗传信息的指导和控制。因此，当细胞质的体积过大时，细胞核对这样大范围的细胞质的调控作用就会相对地减弱，以致造成核、质的不平衡。2．实验证据：细胞大小与物质运输的关系(1)实验原理①酚酞遇NaOH呈紫红色。②琼脂块大小模拟细胞大小。③物质扩散体积与总体积之比表示物质运输效率。(2)实验流程制备琼脂块：3块含酚酞的边长分别为3cm、2cm、1cm的正方体浸泡：质量分数为0.1%的NaOH溶液，10min切割：捞取、干燥，平分两半测量―→记录―→计算―→结果讨论：①从琼脂块的颜色变化可知NaOH扩散的深度。②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。③NaOH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。(3)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。1．细胞为什么不能无限制地长大而要进行分裂呢？科学家认为：细胞要通过它的表面不断地和周围环境或邻近的细胞进行物质交换，这样，它就必须有足够的表面积。当细胞的体积由于生长而逐步增大时，细胞表面积和体积的比例就会变得越来越小，导致表面积相对变小，这就会引起细胞的分裂，以恢复其原来的表面积与体积的适宜比例。有人设计一个实验来验证上述理论的正确性(提供的仪器、材料有变形虫若干、锋利的刀片、显微镜等)。步骤：Ⅰ.取大小相等、活性相当的同种变形虫9只，分成A、B、C三组，每组三只。Ⅱ.处理方法与实验现象处理方法现象A组人工培养，不作任何处理变形虫体积增大到一定程度后，分裂增殖B组人工培养，当体积增大到一定程度时，一次性切取一部分细胞质切取细胞质后，三只均不分裂，但增长到一定体积后，三只均又分裂C组(1)A组的作用____________________________________。(2)C组的处理方法应该是______________________________________________________________________________。运用已有的知识请你对C组的现象进行预测：_____________________________________________________________。(3)你的结论是________________________________________________________________________________________。解析：此实验的假设是“细胞长到一定大小时才分裂”。三个对象组中A组为空白对照，B、C为相互对照。其中自变量是细胞体积的变化，因变量是分裂情况。答案：(1)对照作用(2)在变形虫长大到一定程度时，用刀片切去一部分细胞质，再长到一定程度时，再切去一部分细胞质，依次类推，每次按上述方法处理三只变形虫始终不分裂增殖(3)变形虫只有长大到一定体积后才分裂1.存在条件：连续分裂的细胞有细胞周期；已分化成熟的细胞及进行减数分裂的细胞无此周期。2．起、止点从一次分裂完成开始→下一次分裂完成结束。3．图解(1)一个细胞周期＝分裂间期＋分裂期。(2)分裂间期＞分裂期。(3)表示方法：①常规表示法(扇形图、直线图、曲线图)a．扇形图b．直线图c．曲线图②柱形图表示法B组DNA含量在2C到4C之间，说明细胞正处于DNA复制时期；C组细胞中DNA已经加倍说明细胞处在分裂期。2．如图中a→d表示连续分裂的两个细胞周期。下列叙述不正确的是()A．a和b为一个细胞周期B．c段结束时，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.解析：细胞周期指从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，包括分裂间期和分裂期两个阶段。分裂间期进行DNA的复制(DNA含量加倍)和有关蛋白质的合成，时间较长，所以判断a和c代表分裂间期，b和d代表分裂期。b和c的时间之和虽为一个细胞周期的时间，但它们分别属于两个细胞周期，不是一个完整的细胞周期。答案：D1.分裂间期细胞(占细胞周期的90%～95%)主要变化：染色体复制(DNA复制，有关蛋白质合成)。(1)DNA合成前期(G1期)：此期为DNA复制作准备。细胞较快地生长，体积随着细胞内物质的增多而增大。(2)DNA合成期(S期)：此期特点是DNA复制，使DNA含量增加一倍；另外还合成一些蛋白质，供组成新的染色质所利用。(3)DNA合成后期(G2期)：此期特点是DNA合成终止，此期还合成一些蛋白质，形成微管蛋白和细胞膜上的蛋白质，为细胞分裂期作准备。2．分裂期(人为分为前、中、后、末四个时期)：(1)细胞结构连续变化①染色体形态变化②纺锤体的变化：形成(前期)―→解体消失(末期)。③核仁、核膜的变化：解体消失(前期)―→重建(末期)。④染色体行为变化复制―→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―→移向两极(见下图)。⑤中心粒的变化(动物、低等植物细胞)中心粒在间期倍增，在分裂期逐渐移向两极。⑥末期出现细胞板(植物)细胞板的形成与高尔基体的活动有关。(2)染色体平均分配到两个子细胞中。3．有丝分裂过程中变化规律(1)规律核内DNA染色单体着丝点染色体(质)数目位置形态间期2N→4N0→4N2N2N核内四周散乱分布↓赤道板集结↓移向两极染色质↓染色体↓染色质前期4N4N2N2N中期4N4N2N2N后期4N04N4N末期2N02N2N[注]正常体细胞核内染色体数为2N。(2)模型：以上关系在坐标图中表示如下：(3)染色体、染色单体、DNA的数量关系(4)染色体结构与变化①染色体计数以着丝点数目为依据。②染色体着丝点的位置及染色体的形态、大小是判断同源染色体的依据。③细胞分裂间期染色体复制，形成了染色单体，此时的两条染色单体由一个着丝点相连，称为一条染色体，此时，染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2。④具有两条染色单体的染色体，着丝点分裂后染色单体消失，成为两条子染色体，此时，染色体∶染色单体∶DNA＝1∶0∶1。4．高等动、植物细胞有丝分裂的比较不同点相同点间期：中心体倍增前期：纺锤体形成方式末期：细胞分配方式间期分裂期植物细胞无染色体完成复制染色体平均分配动物细胞有5.与有丝分裂有关的细胞器细胞器功能作用时间核糖体合成组成染色体的蛋白质和细胞内的其他蛋白质间期高尔基体合成多糖类物质，参与植物细胞细胞板的形成，进而形成细胞壁末期中心体发出星射线，组成纺锤体(动物细胞和低等植物细胞)前期线粒体为间期DNA的复制和有关蛋白质的合成、分裂期纺锤丝收缩、细胞壁的形成等提供能量全程①动植物细胞有丝分裂过程差异的成因细胞结构的差异是造成上述不同的原因。动物细胞中心体发出星射线形成纺锤体，植物细胞中的高尔基体在其分裂末期能合成并分泌纤维素，从而在赤道板处形成细胞板，进而形成细胞壁。②赤道板与细胞板赤道板只表示一个空间位置，不是具体的结构；细胞板是由于高尔基体分泌纤维素形成的一种结构，在显微镜下可以看见，是植物细胞所特有的、区别于动物细胞的标志。.......3．(2010·宿迁模拟)关于豌豆细胞有丝分裂过程中相关细胞器作用的叙述，正确的是()A．在间期，核糖体上合成DNA聚合酶B．在前期，由中心粒发出星射线形成纺锤体C．在中期，线粒体为DNA的复制提供能量D．在末期，高尔基体与赤道板形成有关解析：DNA聚合酶是蛋白质，其合成场所是核糖体。中心粒存在于动物细胞或低等植物细胞；DNA在间期复制；高尔基体与细胞板形成有关，赤道板只是一个假想平面。答案：A下列选项中，两类细胞的染色体数目均可呈周期性变化的是()A．蛙的红细胞与淋巴细胞B．小鼠骨髓瘤细胞与杂交瘤细胞C．人的胚胎干细胞与成熟红细胞D．牛的精细胞与精原细胞[解析]细胞的染色体数目呈周期性变化必须发生在有丝分裂中，小鼠骨髓瘤细胞能无限增殖，杂交瘤细胞是浆细胞与骨髓瘤细胞融合形成的，即具有浆细胞产生单一抗体的特性又具有瘤细胞无限增殖特性。而A选项中蛙红细胞是无丝分裂，C选项中成熟的红细胞高度分化，不分裂，D中精细胞是减数分裂产生的，不再继续分裂。[答案]B(1)动植物细胞的识别①细胞为方形；无中心粒；有细胞板―→高等植物细胞；②细胞为方形；有中心粒；有细胞板―→低等植物细胞；③细胞为圆形；有中心粒；细胞膜缢裂―→动物细胞。(2)植物细胞有丝分裂的记忆口诀①有丝分裂分五段，间前中后末相连，间期首先作准备，染体复制在其间，膜仁消失现两体，赤道板上排整齐，均分牵引到两极，两消两现新壁建。②前：两失两现一散乱。中：着丝点一平面，数目形态清晰见。后：着丝点一分二，数目加倍两移开。末：两现两失一重建。有关真核细胞分裂的叙述，正确的是(多选)()A．无丝分裂过程核膜不消失B．动物细胞仅以有丝分裂方式进行增殖C．动物细胞有丝分裂末期不形成细胞板D．无丝分裂仅出现于高等生物的衰老细胞[解析]动物细胞既有有丝分裂，又有无丝分裂和减数分裂；无丝分裂也是一般细胞的一种分裂方式，故BD都错。[答案]AC下图为某生物细胞分裂模式图，据图回答。(1)图甲中含有同源染色体的区段是________。(2)图乙为细胞________分裂________期图像。该时期的主要特征是____________________________________________。(3)若2号染色体的遗传信息来自父方，那么与之遗传信息完全相同的染色体为________________号，其遗传信息完全相同的原因是___________________________________________________________。(4)图乙对应于图甲中的________段，图丙对应于图甲中的________段。(5)请在图甲中画出细胞中染色体数目的变化曲线。[解析](1)首先注意图甲的纵坐标是核DNA的数目，根据分裂前后数目的变化，可以判断该曲线为有丝分裂过程中核DNA数目变化曲线。图中的a～c为有丝分裂间期，c～d为有丝分裂前期，d～e为有丝分裂中期，e～f为有丝分裂后期，在有丝分裂的整个过程中都有同源染色体。(2)图乙表示着丝点分裂，细胞的每一极都含有同源染色体，所以为有丝分裂后期。(3)因为2号和6号是复制后的染色体着丝点分裂形成的，所以2号和6号完全一样。(4)图丙中染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2，所以该细胞处于有丝分裂前期和有丝分裂中期。[答案](1)a～h(2)有丝后染色体的着丝点分裂，染色单体分开成为染色体，并在纺锤丝的牵引下向细胞两极移动(3)6它们是由同一条染色体复制后分离形成的(4)e～fc～e(5)见图(1)细胞分裂图像的识别：①先判断是动物细胞还是植物细胞；②对应各期特点，分析图像中染色体或