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第6章　第1节　第2课时
课时跟踪　分层训练
学业考达标练
一、选择题
1．细胞的生长及增殖是生命的重要特征，下列相关叙述正确的是(　　)
A．细胞周期的大部分时间处于间期
B．细胞不能无限长大与表面积和体积无关
C．细胞分裂间期染色体的复制导致其数目加倍
D．无丝分裂是原核细胞唯一的增殖方式
【解析】　细胞周期的大部分时间处于分裂间期，大约占细胞周期90%～95%以上，A正确；细胞表面积和体积的关系限制了细胞的长大，B错误；有丝分裂后期，着丝粒分裂，染色体数目加倍，C错误；真核细胞的分裂方式有：有丝分裂、减数分裂和无丝分裂，D错误。故选A。
2．下图1表示细胞分裂的不同时期与每条染色体上DNA含量变化的关系，图2表示处于细胞有丝分裂某个时期的细胞图像。下列叙述错误的是(　　)
A．图1中AB段形成的原因是DNA分子的复制
B．图1中DE段可表示有丝分裂后期和末期
C．图2中细胞处于图1中的DE段
D．CD段是子细胞的形成导致的
【解析】　图1中AB段一条染色体的DNA分子由1个变成2个，这是由于DNA分子的复制，A正确；图1中DE段表示每条染色体含有1个DNA分子，可表示有丝分裂后期和末期，B正确；图2中细胞一条染色体上只有一个DNA分子，并且处于有丝分裂后期，处于图1中的DE段，C正确；CD段是着丝粒分裂导致的，处于有丝分裂后期，D错误。故选D。
3．在制作洋葱根尖细胞有丝分裂临时装片，正确的操作顺序是(　　)
A．解离→染色→漂洗→制片
B．解离→漂洗→染色→制片
C．染色→解离→漂洗→制片
D．漂洗→解离→染色→制片
【解析】　用洋葱根尖观察细胞有丝分裂时，制作临时装片的操作步骤是解离(用酒精和盐酸的混合液对根尖进行解离，使组织细胞分离)→漂洗(洗去解离液，便于着色)→染色(用碱性染料对染色体进行染色)→制片。B正确，A、C、D错误。故选B。
4．下列几种细胞在进行细胞分裂时，始终观察不到染色体的是(　　)
①大肠杆菌细胞　②果蝇的受精卵　③洋葱根尖分生区细胞　④蛙的红细胞　⑤酵母菌细胞　⑥人的造血干细胞
A．①④⑥ B.②③⑤
C.①④⑤ D.②④⑥
【解析】　大肠杆菌细胞为原核细胞，无染色体，因此在进行细胞分裂时，始终观察不到染色体，①正确；果蝇的受精卵细胞能进行有丝分裂，因此能观察到染色体变化，②错误；洋葱根尖分生区细胞能进行有丝分裂，因此能观察到染色体变化，③错误；蛙的红细胞进行无丝分裂，无丝分裂过程中始终不会出现染色体，④正确；酵母菌细胞一般进行出芽生殖，属于无性生殖，因此不能观察到染色体变化，⑤正确；人的造血干细胞进行的是有丝分裂，有丝分裂过程中可以观察到染色体，⑥错误；综上所述：C正确。故选C。
5．下图是某同学实验时拍摄的洋葱根尖分生区细胞分裂图，①～⑤表示不同的细胞分裂时期。下列叙述正确的是(　　)
A．①时期整个细胞的DNA与染色体数量之比大于1
B．②时期染色体的着丝粒都排列在细胞中央的细胞板上
C．④时期细胞内两组中心粒发出纺锤丝构成纺锤体
D．细胞周期中各时期的顺序是⑤→④→①→②→③
【解析】　①处于有丝分裂后期，着丝粒分裂，导致染色单体消失，此时期每条染色体含有1个DNA，但因细胞质中含有少量的DNA，所以整个细胞的DNA与染色体数量之比大于1，A正确；②处于有丝分裂中期，此时期染色体的着丝粒都排列在细胞中央的赤道板上，B错误；洋葱是高等植物，其细胞中没有中心体，纺锤体是由细胞两极发出的纺锤丝形成的，C错误；图中的①～⑤分别表示后期、中期、末期、前期和间期，因此细胞周期中各时期的顺序是⑤→④→②→①→③，D错误。故选A。
6．某植物根的分生区细胞不断分裂使根向远处生长，在分裂过程中不会出现的是(　　)
A．染色单体形成于分裂间期，消失于分裂后期
B．细胞分裂间期，DNA和中心体完成复制
C．细胞分裂后期染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数＝1∶0∶1
D．细胞分裂末期，高尔基体参与细胞壁的形成
【解析】　染色单体形成于分裂间期，消失于分裂后期，A正确；有根尖分生区的是高等植物，不含有中心体，B错误；有丝分裂后期染色体在纺锤体的牵引下正移向细胞的两极，这时染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数＝1∶0∶1，C正确；植物细胞有丝分裂末期，细胞中央出现细胞板，细胞板向四周延伸形成细胞壁，而细胞壁的形成与高尔基体有关，D正确。故选B。
7．如图表示某生物细胞分裂过程中细胞核内DNA分子含量变化的曲线。下列有关叙述正确的是(　　)
A．O～a段表示间期，染色体复制，DNA含量加倍
B．动物细胞中，只有在b～d段含有两组中心体
C．c～d段细胞核中染色体∶染色单体∶DNA为1∶2∶2
D．细菌与b～c段细胞相比主要区别是没有核膜和核仁
【解析】　O～a段表示间期，进行染色体复制(DNA的复制和蛋白质的合成)，DNA含量加倍，A正确；动物含有中心体，中心体在间期复制，在有丝分裂的前、中、后期的细胞中都含有2个中心体，即图中a～d段细胞中都含有2个中心体，B错误；c～d段表示有丝分裂后期，着丝粒分裂，染色单体消失，所以此时细胞核中染色体∶染色单体∶DNA为1∶0∶1，C错误；b～c段表示分裂中期，由于核膜、核仁在前期已经解体消失，故中期细胞中没有核膜和核仁，而细菌是原核生物，没有核膜、核仁，所以细菌与b～c段细胞均无核膜、核仁，D错误。故选A。
二、非选择题
8．洋葱是中学生物实验常用材料之一，某兴趣小组利用洋葱开展了一系列实验，请据图回答下列问题：
(1)用洋葱管状叶进行色素的提取和分离实验，先用液氮对管状叶进行处理再进行研磨，液氮处理的目的是_防止色素被降解__，研磨时加入CaCO3的作用是_防止色素被破坏__。如果色素提取的过程中的操作是规范的，用无水乙醇替代层析液进行色素的分离操作，结果4种色素带之间的间距很小，原因可能是_4种色素在无水乙醇中的溶解度低__。
(2)用洋葱鳞片叶外表皮细胞做质壁分离与复原实验时，步骤C的操作过程是_在盖玻片一侧滴加蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引，重复几次__，在进行D步骤后观察时，发现质壁分离不能复原，最可能的原因是_质壁分离时间过长，细胞失水过多而死亡__。若用乙二醇替代蔗糖，植物细胞先发生质壁分离后自动复原，原因是_乙二醇浓度大，导致细胞先失水发生质壁分离，后乙二醇进入细胞内，细胞发生质壁分离复原__。
(3)以下是几位同学利用洋葱根尖进行细胞有丝分裂实验操作的情况，请分析：甲同学从解离液中取出材料，立即染色，实验效果很差；乙同学将已染色的材料立即盖上盖玻片观察，看不清单个细胞；丙同学观察到的图像如F所示。①甲实验效果差的原因是_没有漂洗__。②乙看不清细胞的原因是_没有滴加清水并压片__。③丙操作上的错误可能是_取材部位不对__。
【解析】　(1)液氮可以在瞬间将叶片冷冻住，从而使得植物叶片内物质不被降解，故液氮处理的目的是防止色素被降解；提取和分离色素的实验中，研磨时加入CaCO3的作用是防止色素被破坏；如果色素提取的过程中的操作是规范的，用无水乙醇替代层析液进行色素的分离操作，由于4种色素在无水乙醇中的溶解度比层析液中的低，结果可能导致4种色素带之间的间距很小。(2)图中步骤C的操作过程是在盖玻片一侧滴加蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引，重复几次，使细胞浸泡在0.3 g/ml的蔗糖溶液中；步骤D的操作使细胞周围液体换成清水，若质壁分离时间过长，细胞可能因失水过多而死亡，则在进行步骤D后，观察不到质壁分离的复原；若用乙二醇替代蔗糖，植物细胞先发生质壁分离后自动复原，原因是乙二醇浓度大，导致细胞先失水发生质壁分离，后乙二醇进入细胞内，细胞发生质壁分离的自动复原。(3)①甲同学从解离液中取出材料后没有经过漂洗就立即染色，这样会影响染色，导致实验效果较差；②乙同学将已染色的材料立即盖上盖玻片观察，没有滴加清水，也没有压片，这会导致细胞彼此重叠，不易观察；③根尖分生区细胞的特点为：细胞呈正方形，排列紧密，丙同学观察到的视野中细胞排列疏松，且不是正方形，说明取材部位不对。
选择考提升练
一、选择题
1．在细胞有丝分裂过程中，DNA、染色体和染色单体三者数量比是2∶1∶2的时期是(　　)
A．前期和中期 B.中期和后期
C．后期和末期 D.间期和末期
【解析】　前期和中期，细胞中DNA、染色体和染色单体三者数量比都是2∶1∶2，A正确；后期细胞中不含染色单体，且染色体与DNA之比为1∶1，B错误；后期和末期细胞中都不含染色单体，且染色体与DNA之比为1∶1，C错误；末期细胞中不含染色单体，且染色体与DNA之比为1∶1，D错误。故选A。
2．图中的甲、乙、丙表示动物细胞有丝分裂中的三个阶段。a是染色体数，b是染色单体数，c是DNA分子数，a、b、c的数量关系正确的是(　　)
A．甲、乙 B.甲、丙
C．乙、丙 D.甲、乙、丙
【解析】　染色单体数等于DNA数，染色单体数是染色体数的两倍，甲正确，乙错误。有丝分裂末期染色体数与DNA数相等，无染色单体，丙正确。故选B。
3．如图1和图2表示有丝分裂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(　　)
A．观察染色体形态和数目的最佳时期处于图1的C→D段
B．图1中D→E段的细胞染色体数目加倍，但核DNA含量不变
C．图2中a对应图1中的A→B段，c对应图1中的E→F段
D．有丝分裂过程不会出现图2中d所示的情况
【解析】　图1中的CD段包括有丝分裂G2期、前期和中期，中期是观察染色体形态和数目的最佳时期，A正确；图1中D→E段形成的原因是着丝粒分裂，此时细胞中染色体数目加倍，但核DNA含量不变，B正确；图2中a染色体数为4n，表示有丝分裂后期，对应图1中的E→F段，c时期染色体与核DNA的数量比a时期减少一半，对应图1中的A→B段或有丝分裂末期即E→F段，C错误；图2中d表示染色体∶DNA＝2∶1，有丝分裂过程中这种情况不存在，D正确。故选C。
4．如图是植物细胞有丝分裂过程中，一条染色体上的DNA含量随时间变化的曲线图。下列叙述正确的是(　　)
A．bc时期细胞中染色体数目加倍
B．cd时期，细胞中的着丝粒可能排列在细胞板上
C．可观察到处于ac时期的细胞比cf时期的细胞总和数目多
D．ef时期，每条染色体上只有一条染色单体
【解析】　本题考查有丝分裂过程中一条染色体上的DNA含量变化曲线。bc时期表示DNA复制，DNA数目加倍，染色体数目不变，A错误；细胞板出现在末期(ef时期)，cd时期表示DNA复制完成至着丝粒分裂，其中包括中期，在中期，细胞中的着丝粒排列在赤道板上，B错误；ac时期表示分裂间期，分裂间期时间比分裂期更长，细胞数目更多，因此处于ac时期的细胞比cf时期(分裂期)的细胞总和数目更多，C正确；ef时期，着丝粒已经分裂，没有染色单体，D错误。故选C。
5．在相同时间内，物质扩散进细胞的体积与细胞的总体积之比可以反映细胞的物质运输效率，则(　　)
A．细胞体积越大，其表面积也越大，物质的运输效率越高
B．细胞体积越大，其相对表面积越小，物质运输效率越高
C．细胞体积越小越好，细胞的物质的运输效率越高，则代谢一定更旺盛
D．细胞体积不是越小越好，细胞内要有充足的酶促反应空间
【解析】　物质的运输效率与相对表面积有关，细胞体积越大，其相对表面积越小，物质的运输效率越低，A、B错误；细胞体积越小，相对表面积越大，物质运输效率越高，但并不是越小越好，细胞小，其代谢也不一定更旺盛，C错误；细胞体积越小，其相对表面积越大，细胞的物质运输效率就越高，但是细胞体积不是越小越好，因为细胞内要有充足的酶促反应空间，还要有足够的空间容纳其他的细胞结构，D正确。故选D。
6．取生长健壮的洋葱根尖，制成临时装片，放在显微镜下观察，下列有关做法正确的是(　　)
A．装片制作的正确顺序是解离→染色→漂洗→制片
B．应该选一个处于间期的细胞，持续观察它从间期到末期的全过程
C．如果视野过暗，可以调节反光镜或增大光圈以增加视野的亮度
D．若想进一步观察低倍镜视野中右下方的细胞，换成高倍镜前应将装片朝左下方移动
【解析】　装片制作的正确顺序是解离→漂洗→染色→制片，A错误；在制片过程中，由于经过解离，细胞已经死亡，无法持续观察一个细胞分裂的全过程，B错误；利用显微镜观察时，如果视野过暗，需要调节反光镜或增大光圈以增加视野的亮度，C正确；低倍镜中的物象如果位于视野右下方，根据显微镜成像特点，实际的细胞应该位于装片的左上方，因此装片应该朝右下方移动，可以把物象移至视野中间，D错误。故选C。
7．如下图所示，液泡化的植物细胞有丝分裂时，细胞中形成细胞质丝，细胞核从细胞的边缘通过细胞质丝移动到细胞中央。在正常核分裂的同时，成膜粒(主要由细胞骨架构成)出现在某些细胞质丝中，后扩展形成成膜体，之后，来自高尔基体等的囊泡在细胞中部融合形成细胞板，并逐步形成新的细胞壁，进而完成细胞质分裂。下列说法错误的是(　　)
A．植物细胞中细胞质丝的出现和消失可能具有周期性
B．成膜体可能以轨道的形式介导了囊泡到达细胞中部
C．该实例体现了细胞骨架与细胞分裂密切相关
D．植物的根尖分生区细胞也能发生图中所示的过程
【解析】　由于细胞质丝出现在有丝分裂的过程中，有丝分裂具有细胞周期，因此细胞质丝的出现和消失具有周期性，A正确；构成细胞骨架的重要结构是微丝和微管，微管是一种管状结构，囊泡就是沿微管移动的，成膜粒(主要由细胞骨架构成)出现在某些细胞质丝中，后扩展形成成膜体，之后，来自高尔基体等的囊泡在细胞中部融合形成细胞板，由此推测成膜体可能以轨道的形式介导了囊泡到达细胞中部，B正确；细胞骨架在细胞分裂、细胞生长、细胞物质运输、细胞壁合成等许多生命活动中都具有非常重要的作用，该实例体现了细胞骨架与细胞分裂密切相关，C正确；该图为液泡化的植物细胞进行有丝分裂的示意图，根尖分生区细胞没有液泡，因此不能发生图中所示的过程，D错误。故选D。
二、非选择题
8．为了寻找更为理想的“观察植物细胞有丝分裂”的实验材料以及探究不同材料适宜的取材时间，科研人员进行了如下实验：
步骤1　选长势相同的50粒大蒜蒜瓣和50颗红葱，剔除大蒜蒜瓣和红葱的老根，置于装有适量清水的烧杯中，在20～25 ℃下培养，每2天更换一次清水。
步骤2　待大蒜和红葱的须根长出后，每24小时分别测量二者的须根长度，记录并处理数据。结果如图1。
步骤3　若干天后，在8∶00～16∶00时段内，每2小时取生长健壮的须根根尖制成临时装片。观察时随机选取30个视野，统计各视野中分裂期细胞数以及细胞总数，并计算细胞分裂指数(分裂期细胞数/细胞总数)。结果如图2。显微镜下观察根尖有丝分裂结果如图3。
分析并回答：
(1)绘制图1所依据的数据，应该是同一时间测量并计算得到须根长度的_平均值__。
(2)制作根尖临时装片的过程：制作根尖细胞有丝分裂装片时，剪取根尖，放入盐酸和酒精的混合液中_解离__3～5 min；将根尖放入清水中漂洗10 min；用_甲紫溶液(或醋酸洋红液)__对根尖染色3～5 min，压片后制成装片。图3细胞有丝分裂不同时期细胞图像的正确顺序是_B→A→C→D__。已知正常大蒜体细胞染色体数为16条，红葱体细胞染色体数为14条，C时期大蒜细胞的染色体条数是_32__条。
(3)显微镜观察发现处于_分裂间期__(时期)的细胞数量最多，原因是_间期持续的时间最长__。
(4)能否选定一个细胞持续观察它的整个分裂过程？_不能__(填“能”或“不能”)，原因是_制作装片时在解离步骤细胞已经死亡__。
(5)结合图1、图2分析，观察植物细胞有丝分裂最适宜的材料及取材时刻是_红葱、上午10：00左右__，理由是_相同天数，红葱的须根长度更长，上午10：00细胞分裂指数更高__。
【解析】　(1)实验中要对所得数据计算平均值，排除偶然因素的影响，确保实验结果的可靠性。(2)制作根尖细胞有丝分裂装片的流程为：解离、漂洗、染色、制片。剪取根尖，放入盐酸和酒精的混合液中解离3～5 min，目的是使得组织细胞分散开来；将根尖放入清水中漂洗10 min；用甲紫溶液(或醋酸洋红液)对根尖染色3～5min，压片后制成装片。图3细胞有丝分裂不同时期细胞图像的正确顺序是：B有丝分裂前期→A有丝分裂中期→C有丝分裂后期→D有丝分裂末期。正常大蒜体细胞染色体数为16条，C有丝分裂后期着丝粒断裂染色体加倍，故C时期大蒜细胞的染色体条数是32。(3)由于间期持续的时间最长，故在显微镜下观察发现处于间期的细胞数量最多。(4)制作装片时在解离步骤细胞已经死亡，所以不能选定一个细胞持续观察它的整个分裂过程。(5)结合图1、图2分析，相同天数，红葱的须根长度更长，上午10：00细胞分裂指数更高，所以在观察植物细胞有丝分裂最适宜的材料及取材时刻是红葱，上午10：00左右。
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第6章　细胞的生命历程
第1节　细胞的增殖
第2课时　观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
课标要求 核心素养
1.阐述有丝分裂过程中染色体的行为变化及染色体和DNA的数量变化。
2．制作装片并观察根尖分生组织细胞的有丝分裂过程。 1.科学思维：采用模型与建模的方法，说明细胞分裂中染色体和DNA数量变化规律。
2．科学探究：通过观察有丝分裂实验，掌握显微观察实验的基本操作方法，提高实践能力。
必备知识　自主梳理
?有丝分裂过程中染色体和核DNA的变化规律
1．计数染色体条数时，一般计数__________的数量。
2．用2n表示二倍体正常体细胞内染色体数目和核DNA数目，尝试完成下列表格：
项目 间期 前期 中期 后期 末期
染色体数目 ________ 2n _______ 4n _________
核DNA数目 _________ ________ 4n ________ 4n→2n
染色单体数目 0→4n ________ 4n 0 ______
着丝粒
2n
2n
4n→2n
2n→4n
4n
4n
4n
0
?运用模型解释细胞不能无限长大
1．细胞不能无限长大的原因很多。细胞的大小影响__________________，可以作为一种解释。
2．细胞的__________和________的比值可以称为相对表面积。
3．物质在细胞中的扩散速率是__________。
物质运输的效率
表面积
体积
一定的
?观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
1．实验原理
(1)各个细胞的分裂是____________的，在同一个分生组织中可以看到处于________________的细胞。
(2)依据细胞内__________的行为变化，判断这些细胞各处于有丝分裂的哪个时期。
(3)染色体容易被________染料(如甲紫溶液)着色。
独立进行
不同分裂时期
染色体
碱性
2．实验步骤
视野中处于哪个时期的细胞数目最多？为什么？
提示：分裂间期，因为间期时间长。
(1)正常体细胞内染色体的数目为2n，则DNA含量也是2n。(　 　)
(2)有丝分裂后期和末期，核DNA分子数与染色体数相同。(　 　)
(3)细胞体积越大，表面积与体积之比越大，物质运输效率越高。(　 　)
(4)细胞不能无限生长的原因之一是细胞核对细胞质控制能力的限制。(　 　)
(5)在显微镜下观察根尖细胞时，发现处于分裂期的细胞数目最多。(　 　)
×
√
×
√
×
(6)持续观察处于分裂中期的细胞，能够观察到该细胞中着丝粒的分裂过程。(　 　)
(7)统计一个视野中不同时期的细胞数目能够估算各个时期持续的相对时间。(　 　)
×
×
【解析】　(1)正常体细胞内染色体的数目为2n，则细胞核内DNA含量是2n，但是细胞质中也有少量DNA。(3)细胞体积越大，表面积与体积之比越小，物质运输效率越低。(5)因为分裂间期的时间长，所以处于分裂间期的细胞数目最多。(6)细胞在解离时已经被杀死，视野中看到的是一个固定的时期，无法观察动态过程。(7)一个视野不能看全各分裂期的细胞并且观察细胞数量太少。应该移动装片，多观察几个视野。
合作探究　能力提升
●情境解读
图表情境：假设某生物体细胞核内染色体数目为2N，*表示染色质。
任务一：分析细胞周期中染色体、核DNA分子数目变化
相关变化 分裂间期 分裂期
前期 中期 后期 末期
染色体数目 2N* 2N 2N 2N→4N 4N→2N*
核DNA分子数目 2N→4N 4N 4N 4N 4N→2N
变化原因 A — — B C
●问题探究
1．结合上表，在下面的坐标系中画出细胞中染色体数目和核DNA分子数目的变化曲线。
提示：
2．表中变化的原因A、B、C分别是什么？
提示：A：间期完成了DNA的复制，核DNA分子数目加倍。B：后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为两条染色体，染色体数目加倍。C：末期染色体和核DNA被平均分配到两个子细胞中，都减半。
3．分析每条染色体上DNA数目，并在坐标系中画出变化曲线。
提示：
●典例剖析
如图是细胞中某两种物质的含量在有丝分裂过程中的变化情况。下列叙述不正确的是(　　)
A．图中的虚线所代表的物质有两种不同的存在状态
B．图中的bc段会发生着丝粒分裂
C．叶肉细胞中会出现如图所示变化，而细菌细胞中不会出现
D．ab段有蛋白质和DNA的合成
【解析】　图中虚线表示染色体含量的变化，染色体和染色质是同种物质在细胞不同时期的两种存在形式，A正确；图中bc段着丝粒分裂，染色体数目加倍，B正确；细菌细胞中没有染色体，其DNA裸露，细菌的分裂方式是二分裂；叶肉细胞是成熟植物细胞，高度分化的细胞失去了分裂能力，C错误；ab段包含分裂间期，分裂间期除发生DNA复制外，还有蛋白质的合成，D正确。故选C。
1．在洋葱根尖细胞分裂过程中，当染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数＝1∶2∶2时，该细胞可能会发生(　　)
A．中心体周围发出星射线形成纺锤体
B.染色单体彼此分离并移向细胞的两极
C．染色质丝正在高度螺旋化形成染色体
D.着丝粒全部排列在细胞的细胞板上
【解析】　本题考查细胞有丝分裂的特点及数据分析。洋葱属于高等植物，其细胞内没有中心体，其纺锤体的形成是细胞两极发出纺锤丝形成的，A错误；在细胞有丝分裂过程中，当染色体、染色单体和核DNA分子三者数量之比为1∶2∶2时，说明细胞中的染色体经过了复制过程，此时应该处于有丝分裂的前、中期，染色单体彼此分离并移向细胞的两极发生在有丝分裂后期，与题意不符，B错误，C正确；有丝分裂中期，着丝粒排列在赤道板上，而细胞板是有丝分裂末期才出现的，D错误。故选C。
●归纳提升
1．染色体、染色单体、核DNA分子三者之间的关系
图示
说明 ①染色单体是染色体经过复制后仍连接在同一个着丝粒的两条姐妹染色单体；当着丝粒分裂后，两条姐妹染色单体就分开成为独立的染色体。
②染色体数目是根据着丝粒数目来计数的，有几个着丝粒就有几条染色体。
③无染色单体时，染色体∶核DNA＝1∶1；有染色单体存在时，染色体∶染色单体∶核DNA＝1∶2∶2。
2.有丝分裂过程中染色体的变化
3.有丝分裂中染色体、核DNA、染色单体数量变化的模型
(1)常见有丝分裂中染色体、核DNA、染色单体数量变化的曲线模型
曲线解读：
项目 上升段的变化原因 下降段的变化原因
核DNA 间期(S期)DNA复制，DNA数量加倍 末期细胞一分为二，DNA数量减半
染色体 后期着丝粒分裂，染色体数量加倍 末期细胞一分为二，染色体数量减半
染色单体 间期(S期)DNA复制，染色单体形成 后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色单体消失
(2)有丝分裂过程中相关的曲线图与柱形图
●情境解读
实验情境：“细胞大小与物质运输的关系”实验中，根据实验结果进行计算得到下表，请据表分析：
任务二：运用模型解释细胞大小与物质运输效率的关系
细胞模型的边长/mm 表面积/mm2 体积/mm3 表面积/体积 葡萄糖扩散的深度/mm 物质扩散的体积/整个细胞体积
2 24 8 3 0.5 0.875
4 96 64 1.5 0.5 0.58
8 384 512 0.75 0.5 0.33
●问题探究
1．在相同时间内，NaOH在每个“细胞”内扩散的深度是否相同？说明什么？
提示：基本相同。说明NaOH在每个“细胞”内扩散的速率是相同的。
2．“细胞”的表面积和体积之比随着“细胞”的增大发生什么变化？
提示：逐渐减小。
3．NaOH扩散的体积和整个“细胞”的体积之比随着“细胞”的增大发生什么变化？
提示：逐渐减小。
4．由此可见，细胞体积与物质运输效率之间是什么关系？
提示：细胞体积越大，物质运输效率就越低。
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？
提示：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，所以细胞不是越小越好。
●典例剖析
大多数高等动植物细胞的直径一般在20～30 μm之间，根据实验细胞模型的探究，你认为对如此微小细胞的叙述，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，代谢越旺盛
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；细胞越小，物质运输越快，但不是代谢越旺盛；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。A正确，B、C、D错误。故选A。
2．多细胞生物的生长，除了依靠细胞数目的增多，还依靠细胞体积的增大。下列关于细胞体积的说法正确的是(　　)
A．不同生物细胞体积大小相差很大
B．细胞体积越大相对表面积越大，物质运输效率越低
C．细胞不能无限长大的原因之一是细胞核能控制的范围是有限的
D．细胞越小越有利于与外界的物质交换，因此细胞越小越好
【解析】　由于细胞不能无限长大，因此不同生物细胞体积大小相差不大，A错误；细胞体积越大，相对表面积越小，物质运输效率越低，B错误；细胞不能无限长大与细胞核所控制的范围有一定限度有关，C正确；细胞的表面积与体积之比制约着细胞的物质运输效率，但细胞还需要一定的空间进行各种生命活动，因此并不是细胞体积越小越好，D错误。故选C。
●归纳提升
1．运用模型解释细胞的大小影响物质运输的效率
(1)物质扩散体积/总体积＝物质运输效率。
(2)单位时间内扩散深度代表物质扩散的速率。相对表面积会影响运输效率，但对扩散速率没有影响。
(3)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换的面积相对越小，所以物质运输的效率越低。
2．细胞不能无限长大的主要原因
(1)细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。
(2)细胞核所控制的细胞质范围有一定的限度限制了细胞的长大。
●情境解读
实验情境：如图是有关观察根尖细胞有丝分裂实验的主要操作步骤。
任务三：观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
●问题探究
1．步骤甲、乙、丙、丁的名称分别是什么？
提示：解离、漂洗、染色、制片。
2．装片中细胞相互重叠，会导致观察效果不理想，请思考实验中有哪些操作可以保证细胞相互分散开来？
提示：(1)解离时盐酸可破坏细胞壁的果胶层，使组织细胞相互分离开来。(2)制片时用镊子尖把根尖弄碎。(3)压片可使细胞尽可能呈单层铺展。
3．在实验过程中，为什么不能通过一个细胞连续观察各时期的特点？如何才能找到细胞分裂各个时期的细胞？
提示：(1)解离过程中细胞已经死亡，不再进行细胞分裂，观察到的只能是一个固定时期。(2)如果要找到各个分裂时期的细胞，要不断地移动装片，在不同的视野中寻找。
4．在你的观察结果中，处于哪一时期的细胞最多？为什么？
提示：处于分裂间期的细胞最多。因为细胞周期的大部分时间处于分裂间期。
5．如何比较细胞周期中不同时期的时间长短？
提示：某时期的细胞数占计数细胞总数的比例越大，该时期的时间越长。
●典例剖析
某同学用洋葱进行“观察根尖分生区组织细胞有丝分裂”实验，下列做法正确的是(　　)
A．某细胞正发生着姐妹染色单体分离移向两极的过程
B．绝大多数的细胞中能观察到染色体
C．若在一个视野中不能看到各个时期的细胞，需要移动装片从长方形细胞中寻找
D．洋葱根尖装片的制作过程包括取材、解离、漂洗、染色和制片等
【解析】　解离过程中细胞已经死亡，故不能观察到某细胞正发生着姐妹染色单体分离移向两极的过程，A错误；由于分裂期的细胞数少于分裂间期的细胞数，而染色体出现在分裂期，因此绝大多数的细胞中不能观察到染色体，B错误；若在一个视野中不能看到各个时期的细胞，需要移动装片，但不能从长方形细胞中寻找，该区域属于伸长区的细胞，细胞不分裂，C错误；洋葱根尖装片的制作过程包括取材、解离、漂洗、染色和制片等，D正确。故选D。
3．如图所示细胞是某同学观察植物根尖细胞有丝分裂过程中，获得的某一时期细胞显微照片，以下操作和结论正确的是(　　)
A．盐酸和酒精混合液主要起固定作用
B．持续观察视野中的该细胞将分裂成两个子细胞
C．视野中大多数细胞处于分裂期
D．依据染色体状态可作为判断该细胞处于后期
【解析】　15%的盐酸和95%的酒精组成的解离液，用于解离洋葱根尖，使组织细胞分散开，A错误；由于制作装片时，经过解离后细胞已经死亡，故不能观察到视野中细胞分裂成两个子细胞过程，B错误；分裂间期的时间远大于分裂期，视野中大多数细胞处于分裂间期，C错误；由于不同分裂时期染色体的形态不同，故细胞内染色体的存在状态可作为判断有丝分裂各时期的依据，依据染色体状态可作为判断该细胞处于后期，D正确。故选D。
●归纳提升
1．材料补充：根尖各部分的结构与特点
部位 形态 作用 特点
成熟区
(根毛区) 具有中央大液泡 是根吸收水分和无机盐的主要部位 根毛是成熟区表皮细胞向外突出的一部分
伸长区 伸长区下部细胞较小，越靠近成熟区的细胞越大 是根部向前推进的主要区域 生长最快的部分是伸长区
部位 形态 作用 特点
分生区 细胞呈正方体，个体小、排列紧密、细胞壁薄、细胞核较大 可以不断地进行细胞分裂，增加根尖细胞的数目 没有中央大液泡
根冠 由多层松散排列的薄壁细胞组成，细胞排列较不规则 最前端的帽状结构，属于保护组织，罩在分生区的外面 外层细胞常黏液化
2.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
部位 选取分裂旺盛的部位(如根尖、芽尖的分生区)
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、根尖过分软化影响染色
操作注意事项 漂洗时间 适宜 洗去多余的解离液，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 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
3.实验异常现象的原因分析
课堂达标　巩固训练
1．真核细胞的直径一般在10～100微米之间。生物细胞体积趋向于小的原因正确的是(　　)
A．受细胞所能容纳的物质制约
B．相对表面积小，有利于物质的迅速转运和交换
C．细胞的大小与细胞核无关
D．相对面积大，有利于物质的迅速转运和交换
【解析】　细胞体积趋向于小的原因与细胞所能容纳的物质无关，A错误；细胞体积趋向于小，相对表面积变大，有利于物质的迅速转运和交换，B错误；细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，而细胞核对细胞质的控制范围有限，因此要求细胞不能无限制的长大，C错误；细胞的体积越小其相对表面积越大，因而物质的运输和交换能力越强，D正确。故选D。
2．如图表示用显微镜观察植物细胞有丝分裂的部分操作过程，下列叙述错误的是(　　)
A．显微镜放大的是长度或宽度，不是面积或体积
B．利用图①视野中的图像，要看清处于分裂期的细胞，应将装片适当向左移动
C．图②表示将显微镜镜头由甲转换成乙，视野中观察到的细胞数目减少
D．图②中显微镜镜头由甲转换成乙的过程中，为了方便操作，可以将镜筒升高
【解析】　显微镜的放大倍数等于物镜的放大倍数和目镜放大倍数的乘积，这里放大的是长度或宽度，而不是面积或体积，A正确；要利用图①视野中的图象，看清处于分裂期的细胞，应用高倍镜进行观察，在转换到高倍镜之前需要将分生区细胞移到视野的中央，而视野中分生区细胞位于视野的左侧，由于显微镜下观察到的是倒像，因此要将其移到视野的中央时还应向左移动装片，B正确；图②表示将显微镜镜头由甲转换成乙，即由低倍镜转换成高倍镜，视野中观察到的细胞数目应减少，C正确；在低倍镜换用高倍镜的过程中不再调节粗准焦螺旋，即图②中显微镜镜头由甲转换成乙的过程中，不需要将镜筒升高，D错误。故选D。
3．图甲是细胞分裂图像，图乙是植物细胞有丝分裂一个细胞周期中核内染色体数及DNA含量变化曲线图。回答下列问题：
(1)图甲所示细胞处于有丝分裂的_____期，那么该细胞此时有_____条染色体。推测图中细胞的上一时期内含有的染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数为_____________，图甲细胞下一时期在细胞的赤道板位置出现细胞板，会形成新的_________。
(2)图乙中，AB段细胞内发生的主要变化是_________________ ________________；CD段表示细胞内染色体的主要特点是_________ ____________________________________________________；染色单体数和DNA数目相等的细胞处于图中的_______段。
(3)动物经过有丝分裂产生的子细胞与亲代细胞具有相同数量的染色体，所以，细胞有丝分裂对于生物_____________________有重要意义。
后
8
1∶2∶2
细胞壁
DNA的复制和有关蛋白质的合成
染色体的着丝粒排列在赤道板上，形态稳定，数目清晰，便于观察
BD
保持遗传性状的稳定
【解析】　(1)图甲中着丝粒分裂，染色体平均分向两极，为有丝分裂后期；此时细胞中的染色体数目＝着丝粒数目，故细胞中含有8条染色体；该细胞上一时期的细胞处于有丝分裂中期，染色体数目为4条，每条染色体含有2条姐妹染色单体，故染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数为1∶2∶2；该细胞为植物细胞，有丝分裂末期将在赤道板的位置出现细胞板，然后逐渐扩展形成细胞壁。(2)AB段表示间期，此时细胞内的主要变化是DNA分子的复制和有关蛋白质的合成；CD段表示中期，此时染色体的变化特点是染色体的着丝粒排列在赤道板上，形态稳定，数目清晰，便于观察；染色单体和DNA数目相等的时期是前期和中期，对应图中的BD段。(3)细胞经过有丝分裂可以得到与亲代完全一样的两个子细胞，意义是可以保持遗传性状的稳定。
课时小结

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