2021年高考生物一轮复习知识点讲解专题41细胞的增殖含解析

1专题4-1细胞的增殖【考情分析】1.细胞的生长和增殖的周期性(Ⅱ)。2.细胞的有丝分裂(Ⅱ)。3.细胞的无丝分裂(Ⅰ)。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。【重点知识梳理】知识点一细胞的生长和细胞周期1．细胞不能无限长大(1)实验——细胞大小与物质运输的关系①实验原理a．用不同大小的琼脂块模拟不同大小的细胞。b．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物质运输的效率。②实验结果和结论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相同。b．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，说明琼脂块的体积越大，物质运输的效率越低。(2)细胞不能无限长大的原因①受相对表面积的制约：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。②受核质比的制约：细胞核中的DNA是有限的，其能够控制的细胞质的范围有限。2．细胞增殖(1)概念：细胞以分裂的方式进行增殖，包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。(2)方式：真核生物：无丝分裂、有丝分裂和减数分裂；原核生物：二分裂。(3)意义：是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。23．细胞周期(1)范围：连续进行有丝分裂的细胞才有细胞周期。(2)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。细胞周期包括分裂间期和分裂期，分裂间期完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，为分裂期进行物质准备，同时细胞有适度的生长。(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A→B→C→A为一个细胞周期直线图a＋b或c＋d为一个细胞周期坐标图a＋b＋c＋d＋e为一个细胞周期柱形图B组细胞处于分裂间期，正在进行DNA复制，C组细胞多数处于分裂期，A组细胞为细胞分裂末期和未进行DNA复制的细胞(4)细胞周期的特点：不同种类的细胞的细胞周期不一定相同，分裂间期与分裂期所占比例也不一定相同。4．分裂间期各时期的特征G1期：又称DNA合成前期，主要进行RNA和有关蛋白质(如DNA聚合酶等)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，为分裂期做准备。5．细胞分裂后产生的子细胞有三种去向(1)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。(2)暂不分裂：暂时脱离细胞周期，但仍具有分裂能力，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。(3)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3细胞、洋葱鳞片叶表皮细胞、根尖成熟区细胞等。6．无丝分裂无丝分裂是真核细胞的增殖方式，分裂过程中不出现纺锤丝和染色体，但是也有DNA的复制和分配。知识点二细胞的有丝分裂1．有丝分裂过程间期：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)植物细胞从细胞的两极发出纺锤丝形成纺锤体由细胞板形成细胞壁，将细胞分隔成两部分动物细胞由中心体发出星射线形成纺锤体由细胞膜向内凹陷，将细胞缢裂成两部分3.与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用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蛋白质线粒体动物、植物整个细胞周期提供能量高尔基体植物末期与细胞壁(板)的形成有关中心体动物、低等植物前期与纺锤体的形成有关4.有丝分裂中细胞结构或物质的周期性变化(1)染色体行为变化①当有染色单体(间期的G2期、前期、中期)时，染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2。②当无染色单体(间期的G1期、后期、末期)时，染色体∶DNA＝1∶1。4(2)核DNA、染色体、染色单体的数目变化(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DNA2n→4n4n4n4n4n→2n染色体2n2n2n4n4n→2n染色单体0→4n4n4n005.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遗传性状的稳定性。知识点三观察根尖分生组织细胞的有丝分裂1．实验原理(1)高等植物的分生组织细胞有丝分裂较旺盛。(2)细胞核内的染色体(质)易被碱性染料(龙胆紫溶液或醋酸洋红液)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染色体的存在状态，判断处于不同分裂时期的细胞。2．实验步骤(1)洋葱根尖的培养：实验前3～4d，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，待根长至约5cm。(2)装片的制作取材：剪取根尖2～3_mm↓解离解离液：质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精混合液1∶1目的：使组织中的细胞相互分离开来时间：3～5min↓漂洗漂洗液：清水目的防止解离过度便于染色时间：约10min↓5染色染液：质量浓度为0.01g/mL或0.02g/mL的龙胆紫溶液或醋酸洋红液目的：使染色体着色，便于观察时间：3～5min↓制片用镊子尖将根尖弄碎，盖上盖玻片，复加一片载玻片，用拇指轻压(3)观察低倍镜观察：根据根尖特点找到分生区细胞，特点是细胞呈正方形，排列紧密↓高倍镜观察：先找分裂中期的细胞，再找前期、后期、末期细胞，最后观察分裂间期细胞(4)绘图：绘制植物细胞有丝分裂中期简图。3．实验操作的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、根尖过于酥软，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力度过轻细胞未分散开过重将组织压烂4.关于实验的注意事项(1)根尖中只有分生区细胞才可以进行分裂，伸长区和成熟区细胞不能分裂。(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，连起来体现出细胞分裂的连续过程。(3)细胞板是一个真实的结构，赤道板不是真实存在的结构，而是人为定义的平面。(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。4．细胞分裂时期与所观察细胞数目的关系及计算(1)细胞周期中不同时期持续时间长短与处于该时期的细胞数呈正相关。(2)某时期持续时间(t)＝―――――――→处于该时期细胞数观察细胞总数×细胞周期(T)。【典型题分析】6高频考点一细胞的生长和细胞周期【例1】(2020·广东六校联考)如图为高等植物细胞(2n)处于有丝分裂不同时期的模式图，图中1代表囊泡，2代表细胞壁，3代表纺锤丝。下列分析正确的是()图甲图乙图丙A．图甲细胞中的着丝点断裂导致DNA数目加倍B．图乙细胞中的结构2是通过结构1与赤道板融合而形成的C．若加入DNA合成抑制剂，将会阻止图丙细胞的继续分裂D．若用秋水仙素抑制结构3的形成，则图甲细胞中的着丝点不能正常断裂【答案】C【解析】DNA数目加倍原因是DNA复制，着丝点分裂导致染色体数目加倍，A错误；结构2是细胞板，是由结构1融合而形成的，赤道板不是真实的结构，B错误；若加入DNA合成抑制剂，将使细胞停留在间期，图丙细胞不能继续分裂，C正确；着丝点分裂与纺锤体无关，D错误。【变式探究】(2020·湖南长郡中学模拟)细胞分裂间期依次划分为G1、S和G2期，研究者将处于不同时期的细胞进行融合，实验结果如下图所示。其中灰色的部分是细胞核，黑点代表中心体。下列推断不合理的是()A．引发中心体复制的物质持续存在到G2期B．中心体和DNA复制可能同时进行C．S期细胞中存在使G1期细胞核进入S期的物质D．中心体的复制始于G1期，在G2期复制完毕【答案】D7【解析】据图可知，G1期的细胞含有1个中心体，S期和G2期的细胞含有两个中心体，G1期的细胞和G2期的细胞融合，G1期细胞可以完成中心体的复制，推测引发中心体复制的物质持续存在到G2期，A正确；G1期和S期的细胞融合，G1期细胞可以发育到S期，同时完成中心体的复制，B正确；根据B项推测S期细胞中存在使G1期细胞核进入S期的物质，C正确；中心体在S期即复制完毕，D错误。【拓展提高】与细胞周期相联系的知识(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的分裂间期，使其DNA分子不能复制，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。【变式探究】(2020·河北衡水中学模拟)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)，用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曲线，如图所示。已知蚕豆有丝分裂周期为20h。下列对结果的分析不正确的是()A．b点时，细胞正在大量合成RNAB．d点时，细胞中DNA含量达到最大值C．c～e阶段，细胞最容易发生基因突变D．蚕豆有丝分裂周期中分裂期时间不超过6h【答案】B【解析】d点时利用核苷酸(15N­TdR)的速率最大，但d点到e点，15N­TdR仍然被利用，说明该阶段仍合成DNA，e点时细胞中DNA含量最高。高频考点二细胞的有丝分裂【例2】(2020•湖北武汉二中质检)如图为动物和植物细胞的有丝分裂示意图，据图分析，下列叙述正确的是()8A．图甲表示动物细胞分裂前期，图乙表示植物细胞分裂后期B．⑤聚集成为赤道板，需要高尔基体参与C．甲细胞在细胞分裂间期进行①的复制D．甲细胞在分裂前期由①发出星射线，乙细胞在分裂前期也会发生这一过程【答案】C【解析】根据细胞壁的有无和星射线可以判断图甲细胞为动物细胞，图乙细胞为植物细胞，根据图甲细胞中有清楚的染色体，且中心体向两极移动，发出星射线，判断图甲细胞处于分裂前期，根据图乙细胞中细胞板的形成判断其处于分裂末期，A错误；⑤聚集成为细胞板，而非赤道板，B错误；中心体的复制发生在分裂间期，C正确；植物细胞的纺锤体是由细胞两极发出的纺锤丝形成的，D错误。【方法技巧】“三看法”界定动物和高等植物细胞有丝分裂图像【变式探究】(2020·江苏徐州一中模拟)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c→d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a→c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a→c过程染色体数目不变9【答案】D【解析】若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量，则c→d过程为有丝分裂后期，着丝点分裂，染色体数目加倍，但该过程细胞中DNA含量不变，A正确；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，B正确；若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量，则a→c过程中着丝点没有分裂，所以染色体数目不变，C正确；若纵坐标表示一个细胞中DNA的含量，则a→c过程包括有丝分裂后期，其中有丝分裂后期时染色体数目加倍，D错误。高频考点三观察根尖分生组织细胞的有丝分裂【例3】2.（2020·山东卷）在细胞分裂过程中，末端缺失的染色体因失去端粒而不稳定，其姐妹染色单体可能会连接在一起，着丝点分裂后向两极移动时出现“染色体桥”结构，如下图所示。若某细胞进行有丝分裂时，出现“染色体桥”并在两着丝点间任一位置发生断裂，形成的两条子染色