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(共51张PPT)
第四单元　细胞的生命历程
第14讲　细胞的增殖
课标
要求 1.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。
2.活动:制作和观察根尖细胞有丝分裂临时装片,或观察其永久装片。
考情
分析 1.细胞增殖和细胞周期
2.有丝分裂的过程
3.观察洋葱根尖分生区组织细胞的有丝分裂
考点一
细胞增殖和细胞周期
1.细胞增殖
必备知识·梳理
落实概念·夯实基础
细胞分裂
物质准备
细胞分裂
无丝分裂
2.细胞周期
连续分裂
下一次
分裂完成
提醒　①细胞周期必须是分裂间期在前,分裂期在后,不能颠倒。②细胞周期的大部分时间处于分裂间期。③G1期与G2期的区别是G1期合成的RNA和有关蛋白质大多是与DNA复制有关的,如解旋酶、DNA聚合酶等;而G2期合成的RNA和有关蛋白质大多是与分裂期有关的,如微管蛋白,以形成纺锤丝等结构。
【情境·思维·深析】
细胞周期可分为分裂间期和分裂期(M期),根据DNA合成情况,分裂间期又分为G1期、S期和G2期。为了保证细胞周期的正常运转,细胞自身存在着一系列监控系统(检验点),对细胞周期的过程是否发生异常加以检测,部分检验点如图所示。只有当相应的过程正常完成,细胞周期才能进入下一个阶段运行。为研究某一时期细胞的代谢、增殖或凋亡,常采取一些方法使细胞群体处于细胞周期的同一时期,这就是细胞同步化技术。
(1)与G1期细胞相比,G2期细胞中染色体及核DNA数量的变化是
。
(2)图中检验点1、2和3的作用在于检验DNA分子是否 (填序号:①损伤和修复、②完成复制);检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极,从而决定胞质是否分裂的检验点是 。
染色体数
不变,核DNA数加倍
①②
检验点5
(3)在处于快速生长的细胞培养基中加入过量的胸腺嘧啶核苷(TdR),能可逆地抑制DNA合成,而不影响其他时期细胞的生长。TdR双阻断法可使细胞周期同步化,若G1、S、G2、M期依次为10 h、7 h、3 h、1 h,经过一次阻断,S期细胞立刻被抑制,其余细胞最终停留在G1/S交界处;洗去TdR可恢复正常的细胞周期,若要使所有的细胞均停留在G1/S交界处,第二次阻断应该在第一次洗去TdR之后 h内进行。
7～14
考向1　结合细胞周期与调控,考查科学思维
1.(2025·黑龙江哈尔滨模拟)成熟促进因子(MPF)是一种能催化蛋白质磷酸化的酶,它能使细胞从分裂间期进入分裂期。下列有关叙述错误的是(　　)
A.在细胞周期中,MPF的浓度会出现周期性变化和波动
B.MPF的合成与染色质的复制都发生在分裂间期
C.若抑制MPF的活性,细胞将停留在分裂期无法完成分裂
D.MPF通过磷酸化靶蛋白改变其空间结构以实现功能调控
C
核心考向·突破
把握方向·训练到位
【解析】 因为MPF能促使细胞从分裂间期进入分裂期,若抑制MPF的活性,细胞将停留在分裂间期,无法进入分裂期。
2.(2023·重庆卷,14)药物甲常用于肿瘤治疗,但对正常细胞有一定的毒副作用。某小组利用试剂K(可将细胞阻滞在细胞周期某时期)研究了药物甲的毒性与细胞周期的关系,实验流程和结果如图所示。下列推测正确的是(　　)
C
注:G1:DNA合成前期;S:DNA合成期;G2:分裂准备期;M期:分裂期
A.试剂K可以将细胞阻滞在G1期
B.试剂K对细胞周期的阻滞作用不可逆
C.药物甲主要作用于G2+M期,Ⅱ组的凋亡率应最低
D.在机体内,药物甲对浆细胞的毒性强于造血干细胞
【解析】 与Ⅰ组相比,Ⅱ组添加了试剂K,由表格数据可以看出Ⅱ组的细胞主要停滞在S期;由Ⅲ组数据可以看出,去除试剂K后,处于S期的细胞可以进入G2+M期,导致处于G2+M期的细胞数目增多,进而推出试剂K对细胞周期的阻滞作用可逆;与Ⅰ组相比,Ⅲ组处于G2+M期的细胞数目多,细胞凋亡率也高,进而推出药物甲主要作用于G2+M期,Ⅱ组处于G2+M期细胞数目最少,所以Ⅱ组的凋亡率应最低;浆细胞为高度分化的细胞,不再进行细胞分裂,造血干细胞可以连续分裂,具有细胞周期,所以药物甲对造血干细胞的毒性强于浆细胞。
考点二
细胞的有丝分裂和无丝分裂
1.动植物细胞有丝分裂各时期的特点
必备知识·梳理
落实概念·夯实基础
时期 植物细胞 动物细胞 主要特点
前期 ①出现 ;
②核仁逐渐解体,核膜逐渐消失;
③形成
染色体
纺锤体
中期 染色体的着丝粒排列在
上
后期 ①着丝粒一分为二;
②纺锤丝牵引染色体移向细胞的两极;
③染色体数目
赤道板
加倍
末期 ①染色体逐渐变成细长而盘曲的染色质丝;
②纺锤丝逐渐消失;
③ 重新出现
核膜、核仁
提醒　赤道板是一个假想的结构,类似于地球赤道,是一个位置;而细胞板出现在植物细胞有丝分裂末期,向四周扩展形成新的细胞壁,细胞板是真实存在的结构。
2.动植物细胞有丝分裂的主要区别
纺锤丝
中心粒
细胞板
细胞膜
提醒　①中心粒在间期倍增,在前期两组中心粒分别移向细胞两极,在末期随着细胞分裂进入两个子细胞。②除了动物,低等植物中也有中心体,故不能通过有无中心体或纺锤体的形成方式鉴别动植物细胞,可以通过有无细胞壁或末期是否会形成细胞板(细胞质的分裂方式)进行鉴别。
3.细胞周期中染色体、染色单体和核DNA的关系
(1)当有染色单体(分裂前期、中期)时,染色体∶染色单体∶核DNA=
。
(2)无染色单体( )时,染色体∶核DNA= 。
1∶2∶2
后期、末期
1∶1
4.核DNA含量、染色体数、染色单体数的变化(以二倍体生物为例)
(1)核DNA含量、染色单体数、染色体数变化规律。
项目 核DNA含量 染色单体数 染色体数
间期 0→4n 2n
前期 4n 4n 2n
中期 4n 4n 2n
后期
末期 4n→2n 0 4n→2n
2n→4n
4n
0
4n
(2)核DNA含量、染色体数、染色单体数、每条染色体上DNA含量变化曲线。
①a→b、l→m、p→q变化原因都是 。
②g→h、n→o、r→s变化原因都是 ,染色体数目加倍。
③c→d、i→j变化原因都是 。
DNA分子复制
着丝粒分裂,姐妹染色单体分开
一个亲代细胞分裂成两个子代细胞
5.有丝分裂的意义
将亲代细胞的 经过复制之后,精确地平均分配到两个子细胞中,在细胞的亲代和子代之间保持了 的稳定性。
6.无丝分裂
染色体
遗传
纺锤丝
染色体
蛙的红细胞
提醒　原核细胞以二分裂方式增殖,二分裂不属于无丝分裂,也不属于有丝分裂。无丝分裂也是真核细胞的分裂方式之一,也有DNA的复制。
(必修1 P115思维训练)细胞越大,细胞的表面积与体积的比值 ,物质的运输效率越 。
细读教材
越小
小
考向2　结合有丝分裂过程及特点,考查科学思维
3.(2025·安徽蚌埠一模)细胞周期包括分裂间期和分裂期,分裂间期又包括一个DNA合成前期(G1期)、DNA合成期(S期)和DNA合成后期(G2期)。离开细胞周期暂时不再分裂的细胞称为G0期细胞。下列说法正确的是(　　)
A.人体骨髓内的造血干细胞属于G0期细胞
B.在细胞分裂前期,中心体复制一次,并发出星射线,形成可被显微镜观察到的纺锤体
C.在植物细胞有丝分裂后期,高尔基体和内质网会破碎成小泡,形成细胞板
D.人体体细胞在有丝分裂后期,染色体数目加倍,此时细胞内有四条21号染色体
核心考向·突破
把握方向·训练到位
D
【解析】 人体骨髓内的造血干细胞具有分裂能力,不属于G0期细胞;中心体的复制发生在分裂间期,而非分裂前期;高尔基体形成小泡,形成细胞壁,是在有丝分裂末期;人体体细胞含有2条21号染色体,在有丝分裂后期,着丝粒分裂,染色体加倍,因此会有四条21号染色体。
4.(2025·湖北武汉模拟)有丝分裂过程中染色体的移动离不开纺锤体的牵引,纺锤体由微管构成。微管由蛋白质连接成纤维状,分为动粒微管、极微管和星体微管,如下图所示。其中星体微管与细胞膜相连,会发生长度变化。下列叙述正确的是(　　)
A.该图可代表高等植物细胞有丝分裂的模式图
B.极微管蛋白是由中心体合成并组装形成
C.着丝粒在动粒微管的牵引下会发生分裂
D.推测星体微管在细胞分裂后期长度缩短
D
【解析】 高等植物细胞中没有中心体,所以该图不能代表高等植物细胞有丝分裂的模式图;极微管蛋白是由核糖体合成的;着丝粒的分裂与动粒微管的牵引无关;星体微管参与构成纺锤体,有丝分裂后期,着丝粒一分为二,子染色体在图示中动粒微管的牵引下,移向细胞两极,所以推测星体微管在细胞分裂后期长度缩短。
考向3　结合细胞周期中相关物质的行为、数目的变化,考查科学思维
5.(2025·浙江1月选考,12)某哺乳动物的体细胞核DNA含量为2C,对其体外培养细胞的核DNA含量进行检测,结果如图所示,其中甲、乙、丙表示不同核DNA含量的细胞及其占细胞总数的百分比。下列叙述错误的是(　　)
A.甲中细胞具有核膜和核仁
B.乙中细胞进行核DNA复制
C.丙中部分细胞的染色体着丝粒排列在细胞中央的平面上
D.若培养液中加入秋水仙素,丙占细胞总数的百分比会减小
D
【解析】 甲中细胞的核DNA含量为2C,说明还没有进行核DNA复制,因此应该是处于分裂间期的G1期,核膜和核仁在前期才消失;乙中细胞的核DNA含量为2C~4C,在进行核DNA的复制;丙中细胞的核DNA含量为4C,说明核DNA完成复制,部分细胞可能处于有丝分裂中期,着丝粒排列在细胞中央的平面上;秋水仙素会抑制细胞分裂时纺锤体的形成,使细胞染色体数目加倍,核DNA含量为4C的细胞数量会增加,丙占细胞总数的百分比会增加。
考点三
活动:观察根尖分生区组织
细胞的有丝分裂
1.实验原理
实验基础·整合
落实基础·训练到位
碱性
2.方法步骤
使组织中的细胞相互分离开
洗去药液,防止解离过度
使细胞分散开来,有利于观察
提醒　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。
【判断正误】
(1)(2025·湖南卷,2)观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂,可用“醋酸洋红液”替代“甲紫溶液”。(　　)
√
(2)(2025·黑吉辽内蒙古卷,11)将染色后的洋葱根尖置于载玻片上,滴清水并盖上盖玻片即可观察染色体。(　　)
×
【提示】 观察染色体需经过压片处理:染色后,将根尖置于载玻片,加清水,用镊子尖把根尖弄碎,盖上盖玻片后用拇指轻压盖玻片,使细胞分离成单层,否则细胞重叠,染色体无法清晰观察到。
(3)(2024·北京卷,14)观察根尖细胞有丝分裂时,所有细胞均为长方形且处于未分裂状态,是由取材不当引起的。(　　)
√
(4)(2023·江苏卷,9)制作根尖有丝分裂装片时,解离、漂洗、按压盖玻片都能更好地将细胞分散开。(　　)
×
【提示】 制作根尖有丝分裂装片时,解离、按压盖玻片能更好地将细胞分散开,漂洗是为了洗去药液,防止解离过度。
考向4　结合观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂,考查科学探究
6.(2025·贵州凯里模拟)关于“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验,以下叙述正确的是(　　)
A.处于分裂间期的细胞,染色体在复制完成前无法被染色剂染上颜色
B.用于本实验的洋葱可用葱、蒜代替,甲紫溶液可用醋酸洋红液代替
C.处于有丝分裂中期的细胞,赤道板的形成与高尔基体和核糖体有关
D.在显微镜下,可以看到一个细胞连续分裂的过程
核心考向·突破
把握方向·训练到位
B
【解析】 染色质和染色体是同一物质的两种状态,处于分裂间期的细胞,在复制完成前能被染色剂染上颜色;赤道板是一个虚拟的平面,并不是具体的物质结构;解离后,细胞已经死亡,所以不可能看到一个细胞连续分裂的过程。
7.(2025·湖北武汉二模)用洋葱(2n=16)根尖制作临时装片以观察细胞有丝分裂,图中①~③为光学显微镜下拍摄的照片。下列有关实验结果分析的叙述,正确的是(　　)
A.①结果表明洋葱分裂期时间较长
B.②细胞重叠是漂洗时间过短导致
C.①中的M细胞有16条染色体,32条染色单体
D.③可能是分生区细胞都处于间期
C
【解析】 分裂间期比分裂期时间长;细胞重叠可能是解离时间过短或制片时没有按压盖玻片,导致组织细胞没有相互分散开来,而不是漂洗时间过短;①中的M细胞处于有丝分裂中期,有16条染色体,32条染色单体;分生区细胞呈正方形,排列紧密,③是伸长区细胞,不分裂。
演练真题·感悟高考
1.(2025·云南卷,4)研究发现,细胞蛇是一种无膜细胞器,其在果蝇三龄幼虫大脑干细胞中数量较多而神经细胞中几乎没有;在人类肝癌细胞中数量比正常组织中多。据此推测细胞蛇可能参与的生命活动是(　　)
A.细胞增殖 B.细胞分化
C.细胞凋亡 D.细胞衰老
A
【解析】 由题可知,细胞蛇在具有较强分裂增殖能力的果蝇三龄幼虫大脑干细胞和异常增殖的人类肝癌细胞中数量较多,所以推测细胞蛇可能参与细胞增殖。
2.(2024·浙江1月选考,4)观察洋葱根尖细胞有丝分裂装片时,某同学在显微镜下找到①~④不同时期的细胞,如图。关于这些细胞所处时期及主要特征的叙述,正确的是(　　)
A.细胞①处于间期,细胞核内主要进行 DNA 复制和蛋白质合成
B.细胞②处于中期,染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数=1∶2∶2
C.细胞③处于后期,同源染色体分离并向细胞两极移动
D.细胞④处于末期,细胞膜向内凹陷将细胞一分为二
B
【解析】 ①处于间期,细胞主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成,并且细胞有适度地生长,但蛋白质的合成不在细胞核,而在核糖体;②处于中期,染色体已在间期完成复制,因此染色体数目没有改变,但一条染色体上有两条染色单体,一条染色体上有两个核DNA,染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数=1∶2∶2;③处于后期,姐妹染色单体分开后成为两条染色体,这两条染色体向细胞两极移动,有丝分裂不会出现同源染色体分离的情况;④处于末期,图中为植物细胞,植物细胞末期的特点之一是高尔基体分泌的囊泡聚集成一个细胞板,由细胞板发展成为新的细胞壁,动物细胞末期特点是细胞膜向内凹陷将细胞一分为二。
3.(2023·河北卷,2)关于动物细胞有丝分裂的叙述,错误的是(　　)
A.精原细胞能通过有丝分裂产生子细胞
B.DNA在分裂间期边解旋边复制
C.细胞DNA总量在分裂后期减半
D.核仁在分裂末期染色体解螺旋时重新形成
C
【解析】 精原细胞能通过有丝分裂产生新的精原细胞;DNA分子的复制过程发生在分裂间期,DNA复制的特点表现为边解旋边复制;有丝分裂后期细胞DNA仍存在一个细胞中,所以细胞DNA总量在分裂后期不会减半;在有丝分裂末期,核膜、核仁重新出现,即核仁在分裂末期随着染色体解螺旋时重新形成。
4.(2023·辽宁卷,11)下图为眼虫在适宜条件下增殖的示意图(仅显示部分染色体)。下列叙述正确的是(　　)
A.②时期,细胞核的变化与高等动物细胞相同
B.③时期,染色体的着丝粒排列在赤道板上
C.④时期,非同源染色体自由组合
D.⑤时期,细胞质的分裂方式与高等植物细胞相同
B
【解析】 ②时期细胞已经完成了DNA的复制,相当于高等动物的有丝分裂前期,但题图中还能观察到核膜,高等动物有丝分裂前期核仁、核膜消失;由题图可知,③时期,染色体的着丝粒排列在赤道板上;④时期,着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,分别移向两极,图示类似有丝分裂过程,没有非同源染色体的自由组合;⑤时期,细胞质的分裂方式与动物细胞相同,都是细胞膜从细胞中部向内凹陷,最后把细胞缢裂成两部分。

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