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第12讲　细胞的增殖
人教(2019)生物高考复习
课标考情——知考向 核心素养——提考能 课标 要求 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 生命观念 理解细胞周期概念和有丝分裂过程，形成结构与功能相适应的观念
科学思维 比较归纳有丝分裂过程中物质或结构的变化规律，培养逻辑思维能力
科学探究 观察根尖细胞的有丝分裂，掌握实验操作技能
自 主 学 习 · 巩 固 基 础
[自主学习]
知识点一　细胞生长与细胞周期
1．细胞不能无限长大的原因
(1)____________________的关系限制了细胞的长大。
(2)_________的控制范围有限。
细胞表面积与体积　
细胞核　
2．细胞周期
【答案】(1)连续分裂　(3)下次分裂完成时　(4)分裂间期　分裂期
[自主检测]
1．思考判断
(1)细胞越小，相对表面积也越小，这有利于提高物质交换效率。 (　　)
(2)细胞周期分为前期、中期、后期、末期。 (　　)
(3)同一生物的不同组织细胞都具有细胞周期。 (　　)
(4)任何具有分裂能力的细胞都具有细胞周期。 (　　)
(5)洋葱的表皮细胞比分生区细胞的增殖周期长。 (　　)
(6)多细胞生物体的生长依赖于细胞的生长和细胞的增殖。 (　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√
2．深挖教材
(1)细胞分裂间期的特点是__________________________。
(2)细胞分裂期蛋白质合成的很少，原因是__________________。
(3)____________是一种特殊方式的有丝分裂，它与__________ __________的形成有关。
(4)所有细胞都有细胞周期吗？____________________________。
【答案】(1)提示：完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，为分裂期做准备；细胞有适度的生长，细胞体积增大
(2)提示：分裂期染色体中的DNA高度螺旋化，难以解旋，无法正常转录　
(3)提示：减数分裂　有性生殖细胞
(4)提示：①只有连续分裂的细胞才有细胞周期，如植物形成层细胞、根尖分生区细胞、动物皮肤生发层细胞；②高度分化的细胞，如神经细胞、表皮细胞等没有细胞周期；③发生减数分裂的细胞无细胞周期
[自主学习]
知识点二　细胞的有丝分裂与无丝分裂
1．有丝分裂过程——以高等植物细胞为例
【答案】蛋白质　染色体　核膜　纺锤丝　
【答案】着丝粒　赤道板　着丝粒　染色质　核膜和核仁
2．动物细胞与高等植物细胞有丝分裂的主要区别
【答案】纺锤丝　中心体　细胞壁　缢裂
3．意义
将亲代细胞的染色体经过________后精确地________分配到两个子细胞中，在细胞的亲子代间保持了________的稳定性。
4．无丝分裂
复制　
平均　
遗传　
【答案】细胞核　缢裂　纺锤丝　染色体　蛙的红细胞
[自主检测]
1．思考判断
(1)前期随着染色质逐渐螺旋化形成了染色单体。 (　　)
(2)有丝分裂后期，着丝粒分裂导致DNA的数目是染色单体数目的两倍。 (　　)
(3)在一个细胞周期中，DNA的复制和中心粒的倍增可能发生在同一时期。 (　　)
(4)有丝分裂后期和末期，核DNA分子数与染色体数相同。 (　　)
(5)人的正常体细胞的分裂次数是有限的。 (　　)
(6)细胞中染色体的数目始终等于DNA的数目。 (　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√　(6)×
2．热图导析：有丝分裂过程中相关曲线和图像
(1)PQ形成的原因是__________________，RS形成的原因是________________________。
(2)乙图是____________细胞____________前期，丙图是__________细胞____________后期。
(3)乙图位于甲图中的__________段，丙图位于甲图中的________________段。
【答案】(1)提示：DNA的复制　着丝粒分裂　(2)提示：植物　有丝分裂　动物　有丝分裂　(3)提示：QR　ST
重 难 探 究 · 素 养 达 标
细胞周期及相关结构和物质变化
1．细胞周期的不同表示方法
[深度讲解]
　有关细胞周期的三个知识点
(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，它们就没有周期性。
(2)生物体中有细胞周期的细胞：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)。
(3)分裂后产生的子细胞有三种去路：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、叶肉细胞、洋葱鳞片叶表皮细胞、根尖成熟区细胞。
2．分裂间期的物质变化
根据物质合成的特点，可将分裂间期划分为G1期(DNA合成前期)、S期(DNA合成期)和G2期(DNA合成后期)三个时期。分裂期也称为M期。
(1)G1期：DNA复制所需蛋白质的合成和核糖体的增生。
(2)S期：完成DNA复制——每条染色体上1个DNA复制为2个DNA，且两个DNA位于2条染色单体上，2条染色单体由1个着丝粒连在一起，即：
(3)G2期：合成有丝分裂所必需的一些蛋白质。
(一)细胞周期的判断及表示方法(素养目标：生命观念)
1．如图为动物细胞的细胞周期模式图，下列相关描述正确的是 (　　)
[考向预测]
A．细胞②→细胞⑥经历了一个细胞周期
B．显微镜观察时视野中细胞③数量最多
C．细胞②染色体的形成有利于后续遗传物质的均分
D．细胞④→细胞⑤细胞染色体数加倍
【答案】C　
【解析】细胞⑥→细胞⑥经历了一个细胞周期；间期占了细胞周期的90%～95%，细胞①处于间期，故显微镜观察时视野中细胞①数量最多；细胞②处于分裂前期，前期染色质缩短变粗成为染色体，染色体的形成有利于后续遗传物质的均分；细胞③(处于中期)→细胞④(处于后期)着丝粒分裂，细胞染色体数加倍。
2．下列有关细胞周期的四个示意图的分析中，说法不正确的是 (　　)
【答案】C　
选项 生理过程 甲 乙 丙 丁
A DNA复制发生在 a、c B→A ② S
B 着丝粒分裂发生在 b、d A→B ③ M
C 有丝分裂中期包含 b、d A→B ① M
D 核膜重现发生在 b、d A→B ③ M
【解析】DNA复制发生在细胞分裂间期，从所在时间长短上看，间期所占时间长，对应甲、乙两图中“线长”的那段(甲图的a、c段，在乙图的B→A段)；从含量变化上看，逐渐加倍的情况是DNA复制的情况，对应丙图的②和丁图的S期，A正确。着丝粒分裂发生在有丝分裂后期，核膜重现发生在末期，它们与有丝分裂中期均发生在分裂期，均对应甲图的b、d段，乙图的A→B段；从含量上看，有丝分裂后期细胞中DNA相对含量为体细胞中的2倍，故均对应丙图中的③和丁图中的M，故B、D正确，C错误。
与细胞周期相联系的知识
(1)基因突变：在细胞分裂间期，DNA复制时易受到内外因素的干扰而发生差错，即发生基因突变。
(2)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。
(3)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。
(4)DNA复制与细胞分裂：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1次产生的2个子细胞都含标记，若多次分裂产生的细胞中，只有2个细胞含标记。
有丝分裂中相关结构或物质变化的分析
1．形态、行为变化
[深度讲解]
2．有丝分裂过程中核DNA、染色体、染色单体数目的变化规律(以二倍体生物为例)
项目 分裂间期 分裂期 前期 中期 后期 末期
着丝粒 2n 2n 2n 4n 2n
染色体 2n 2n 2n 4n 2n
染色单体 0→4n 4n 4n 0 0
核DNA分子 2n→4n 4n 4n 4n 2n
3．有丝分裂过程中的“加倍”
成分或结构 时期 原　因
DNA 间期 DNA复制
染色体 后期 着丝粒分裂
中心体 间期 中心体复制
细胞核 末期 新核膜已经形成，细胞质尚未分裂
4．细胞核DNA、染色体、染色单体、每条染色体上DNA含量变化曲线

(1)a→b、l→m、p→q变化原因都是DNA分子复制。
(2)g→h、n→o、r→s变化原因都是着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，形成子染色体。
(3)c→d、r→s的变化很相似，但时期不同。
(4)染色单体数在细胞周期中的起点为0，终点也为0。
　有关有丝分裂过程的易错点
(1)DNA分子数目的加倍在间期；染色体数目的加倍在后期；染色单体产生于间期，出现于前期，消失于后期。
(2)细胞分裂过程中，与细胞核内染色体的“复制和均分”不同，细胞质内细胞器在子细胞中的分配不是平均的。各种细胞器的增生，都是在间期完成的。
(一)有丝分裂各时期特点及细胞分裂图(素养目标：生命观念)
1．(2021年河南百校联盟高三联考)下图为动物和植物细胞的有丝分裂图，据图分析，正确的是 (　　)
[考向预测]
A．甲为分裂间期、乙为分裂末期，⑤聚集成为赤道板
B．①由微管组成，在前期较晚时形成纺锤体作用于②
C．甲细胞中无同源染色体，甲产生的子细胞为生殖细胞
D．③、④均为细胞膜，两种细胞的胞质分裂方式相同
【答案】B　
【解析】甲为分裂前期，乙为分裂末期，⑤聚集成为细胞板；①为中心体，是由微管组成，在前期较晚时形成纺锤体作用于②着丝粒；甲细胞中无同源染色体，但其产生的子细胞不一定为生殖细胞，甲也可能是雄蜂体细胞的有丝分裂；③为细胞膜，④为细胞壁，两种细胞的胞质分裂方式不同。
动植物细胞的识别技巧
图像画成方形或图像中有细胞板结构，无中心粒结构，一般可判断为高等植物细胞；图像画成圆形或有中心粒结构，无细胞板结构，通过缢裂方式平分细胞，一般可判断为动物细胞。
(二)有丝分裂过程中染色体、核DNA分子的数量变化(素养目标：科学思维)
2．(2021年甘肃兰州月考)图甲表示一个细胞周期，图乙表示某时期细胞中染色体数、染色单体数与核DNA分子数的相对含量，图丙表示每条染色体中DNA含量的变化曲线。
下列叙述中正确的是 (　　)
A．图甲中a→b段的细胞处于图丙中的f～g段
B．具有图乙所示物质相对含量特点的细胞，仅处于图甲中的a→b段
C．图乙中c、d、e依次代表染色体、核DNA、染色单体
D．图甲中b→a段和图丙中的O～f段的主要特征基本相同
【答案】D　
【解析】图甲a→b段表示分裂期，图丙中f～g段染色体有2条染色单体，而图甲a→b的后期、末期细胞中没有染色单体，A错误；图乙代表的细胞中含有染色单体，具有图乙所示物质相对含量特点的细胞可处于图甲中a→b段及DNA复制之后的间期(G2期)，B错误；图乙中d代表染色体，c或e代表染色单体或核DNA，C错误；图甲中b→a段和图丙中的O～f段都表示分裂间期，因此这两段的主要特征基本相同(DNA的复制和有关蛋白质的合成)，D正确。
　根据柱形图判断细胞分裂时期
实 验 平 台 · 专 讲 专 练
制作和观察根尖细胞有丝分裂简易装片
1．实验原理
(1)高等植物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(如甲紫溶液)染成深色。
(3)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。
[实验理论]
2．实验步骤
实验操作步骤及分析。
1．实验成功的关键及注意事项
[方法透析]
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(如茎尖、根尖的分生区)
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
操作注 意事项 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，不能看到染色体的动态变化
细胞数目 间期的细胞数目最多，原因是间期历时最长

2．高中生物实验中洋葱的“一材多用”
(1)叶片——叶绿体中色素的提取和分离实验。
(2)鳞片叶外表皮——观察植物细胞的质壁分离和复原实验。
(3)根尖——观察根尖分生组织细胞的有丝分裂和低温诱导植物染色体数目的变化实验。
(一)实验原理和操作步骤
1．下列是关于观察洋葱根尖细胞有丝分裂实验的部分操作示意图，有关评价合理的是 (　　)
[诊断小练]
A．剪取洋葱根尖2～3 mm，因为该区域属于根毛区，细胞有丝分裂旺盛
B．该实验步骤中唯一错误的是在②和③之间缺少用清水漂洗这一环节
C．在观察的图像中，b区域属于分生区的细胞，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
【答案】C　
【解析】洋葱根尖2～3 mm的区域属于分生区。实验过程中在②和③之间应增加清水漂洗这一环节，而③和⑤之间的④清水漂洗环节应删除。分生区的细胞呈正方形，细胞经解离已死亡。b区域的细胞属于分生区细胞，其液泡较小，渗透作用不明显，用来观察质壁分离和复原时，实验现象不明显。
(二)实验结果分析
2．在“观察植物细胞有丝分裂”实验中，三位实验人员制作洋葱根尖装片的操作步骤(“＋”表示操作，“－”表示未操作)如下表所示：
实验人员 操作 取材 解离 漂洗 染色 制片
甲 根尖2～3 mm处 － ＋ ＋ ＋
乙 根尖2～3 mm处 ＋ － ＋ ＋
丙 根尖5～7 mm处 ＋ ＋ ＋ ＋
则甲、乙、丙观察到的实验现象分别是 (　　)
A．细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚
B．细胞分散但看不到染色体、染色体着色清楚、细胞分散染色体清楚
C．细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞着色清楚但看不到染色体
D．染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚、细胞分散染色体清楚
【答案】C　
【解析】解离的目的是使细胞分散开，甲未解离，细胞相互重叠；漂洗的目的是洗去解离液，便于染色，乙未漂洗，影响染色效果，染色体着色很浅不清楚；根尖5～7 mm处为伸长区，伸长区细胞已失去分裂能力，染色体呈染色质状态，观察不到染色体。
典 题 演 练 · 破 解 高 考
1．(2021年全国乙卷)果蝇体细胞含有8条染色体。下列关于果蝇体细胞有丝分裂的叙述，错误的是 (　　)
A．在间期，DNA进行半保留复制，形成16个DNA分子
B．在前期，每条染色体由2条染色单体组成，含2个DNA分子
C．在中期，8条染色体的着丝粒排列在赤道板上，易于观察染色体
D．在后期，成对的同源染色体分开，细胞中有16条染色体
【答案】D　
【解析】在有丝分裂前的间期，DNA进行半保留复制，数目由8个变为16个，A正确。在有丝分裂前期，染色质高度螺旋化形成染色体。此时染色体已经完成复制，每条染色体包括2条姐妹染色单体，含2个DNA分子，B正确。在有丝分裂中期，染色体已经完成复制，但数量不变，仍为8条。此时着丝粒排列在赤道板上，染色体的形态比较稳定，数目比较清晰，是观察染色体的最佳时期，C正确。在有丝分裂后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目由8条变为16条。同源染色体一般在减数第一次分裂后期分开，有丝分裂不涉及同源染色体的变化，D错误。
命题探源
考查有丝分裂或减数分裂的题目，往往和DNA的复制结合起来进行考查，需要理清其中DNA、染色体和染色单体之间的数量关系。
2．(2021年海南卷)真核细胞有丝分裂过程中核膜解体和重构过程如图所示。下列有关叙述错误的是 (　　)
A．Ⅰ时期，核膜解体后形成的小泡可参与新核膜重构
B．Ⅰ→Ⅱ过程中，核膜围绕染色体重新组装
C．Ⅲ时期，核膜组装完毕，可进入下一个细胞周期
D．组装完毕后的核膜允许蛋白质等物质自由进出核孔
【答案】D　
【解析】真核细胞有丝分裂前期会发生核膜解体，即图中的Ⅰ时期，核膜解体后形成的小泡可参与新核膜重构，A正确；根据图形可知，在Ⅰ→Ⅱ过程中，核膜围绕染色体的变化重新组装，B正确；真核细胞有丝分裂末期核膜会重新合成，即对应图中的Ⅲ时期，重新合成的核膜为下一次细胞分裂做准备，C正确；核膜上的核孔可以允许蛋白质等大分子物质进出细胞核，但核孔具有选择性，大分子物质不能自由进出核孔，D错误。
3．(2020年浙江卷)高等动物胚胎干细胞分裂过程中，发生在同一时期的是 (　　)
A．核糖体的增生和环沟的形成
B．染色体的出现和纺锤体的出现
C．染色单体的形成和着丝粒的分裂
D．中心体的复制和染色体组数的加倍
【答案】B　
【解析】在胚胎干细胞分裂间期的G1期核糖体增生，环沟是在胞质分裂的时期形成的，A不符合题意；当间期的细胞进入分裂期的前期时，最明显的变化是细胞核内染色体出现，前期较晚的时候出现了由丝状纤维组成的纺锤体，染色体和纺锤体都出现在有丝分裂分裂期的前期，B符合题意；在有丝分裂前的间期，染色体复制，一条染色体含有两条姐妹染色单体，在有丝分裂的后期染色体的着丝粒分裂成两个，姐妹染色单体分开成为两条子染色体，C不符合题意；中心体在有丝分裂前的间期复制，染色体组数加倍的时期是有丝分裂的后期，D不符合题意。

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