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第4单元 细胞的生命历程
第17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.实验：制作和观察根尖细胞有丝分裂简易装片，或观察其
永久装片。
一、细胞增殖与细胞周期
1.生物体生长的原因:
×
Glu
Glu
一.运用模型解释“细胞不能无限长大的原因”：
（教材115页）
24
8
96
64
384
512
比值=3mm-1
比值=1.5mm-1
比值=0.75mm-1
相对表面积
物质运输效率
7:8 ≈ 0.9
37:64 ≈ 0.58
169:512 ≈ 0.33
2、从物质运输的效率看，细胞为什么不能太大？
细胞体积越大，相对表面积越小，物质运输的效率越低
总结细胞不能无限长大原因
（1）表面积与体积的关系限制了细胞的长大
（2）核质比的制约
细胞体积越大,其相对表面积越 ,细胞的物质运输的效率就越
细胞核是细胞的控制中心，细胞核中的DNA不会随着细胞体积的扩大而增加。如果细胞太大，会造成细胞核的“负担”过重。
（3）与细胞里面的遗传物质的调控有关
（4）与细胞骨架的支撑作用有关
存储大量营养物质，为后期受精卵的发育做准备
判断题
（1）细胞越小，相对表面积也越小，这样有利于提高物质运输效率（ ）
（2）卵细胞体积大，与外界物质交换的效率高（ ）
×
×
小
低
物质运输的速率相同
2.细胞增殖:
生殖细胞
体细胞
病毒：复制增殖
3.细胞周期:
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
如：受精卵、根尖分生区细胞、茎的形成层、癌细胞等
特点：为分裂期进行物质准备，完成DNA的复制，有关蛋白质的合成，细胞适度的生长
细胞周期
分裂期
分裂间期
G1期：DNA合成前期；
S期：DNA合成期；
G2期：DNA合成后期
前期、中期、后期、末期（有丝分裂）
解旋酶，DNA聚合酶等
重点突破1
完成核遗传物质的均分
判断
细胞周期的影响因素
(1)内部因素:不同类型细胞的周期可能不同,各期持续时间也不同。
(2)外部因素:如温度、pH等会影响细胞周期的长短,因此,同一细胞的细胞周期是可变的。
由遗传物质决定
(3)在观察有丝分裂时，应选择分裂期占细胞周期比例较大（分裂期/细胞周期）的材料，有利于观察到处于不同分裂时期的图像。
0.1176
0.1156
A：DNA合成前期(G1期)
B：DNA合成期(S期)
C：DNA合成后期(G2期)及分裂期(M期)
DNA
重点突破2:细胞周期表示方法
G1
S
G2+M
G1
S
G2
重点突破2:细胞周期表示方法
考向一 考查对细胞增殖与细胞周期的理解
D
判断：洋葱表皮细胞比分生区细胞的增殖周期长（ ）
×
p95
C
p95-96
注意：染色体数 = 着丝粒数 DNA数=线条数
染色体复制后才有染色单体，着丝粒分裂后又无染色体单体
间期 前 中 后 末
染色体（质）数
DNA
染色单体
复制后
高度螺旋
着丝粒分裂
补充：染色质与染色体的关系
二、有丝分裂
1.过程及特点
如下图为某同学画的有丝分裂的过程图，请按细胞分裂的顺序排列
间期
前期
中期
后期
末期
动手模拟：
四、有丝分裂
1.过程及特点
间期 前期 中期 后期 末期
特点及 应用(核膜核仁、纺锤体、染色体行为、着丝粒)
①着丝粒分裂，染色体数目加倍
②染色体平分两组移向两极
①DNA复制，蛋白质的合成
②细胞体积增大
③应用：诱变育种、治疗癌症
①核膜消失、核仁解体
②纺锤体出现
③染色体出现，散乱排列
④应用：
①每条着丝粒排列在赤道板上
②染色体形态稳定，数目最清晰③应用：
观察染色体形态、数目最佳时期
①核膜核仁出现
②染色质出现
③纺锤体消失
多倍体育种
①加倍
②动植区别
③数量变化
有丝分裂过程中可“加倍”的结构
成分或结构 时期 原因
DNA
染色体
中心体
细胞核
着丝粒
注意　(1)着丝粒分裂不是纺锤丝牵引的结果，而是相关酶的作用。
(2)纺锤丝的缩短是酶促反应的过程，需要消耗能量。
间期
DNA复制
后期
着丝点分裂
间期
中心体复制
末期
新核膜已经形成，细胞质尚未分裂
后期
着丝粒分裂
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
线粒体 动物、植物 整个细胞周期 提供能量
高尔 基体 植物 期 与细胞壁(板)
的形成有关
中心体 动物、低等植物 期 与纺锤体的
形成有关
与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用
蛋白质
末
前
注意：①中心体经过复制后，均等分配到两个子细胞中
②线粒体等细胞器随机分配到两个子细胞中
观察动物有丝分裂动画过程，找出动植物有丝分裂的异同点
2.动物细胞与植物细胞在有丝分裂不同时期的图像区别：
植物 细胞 从细胞两极发出 形成纺锤体 由 形成细胞壁，将细胞分隔成两部分
动物 细胞 由中心粒发出 形成纺锤体 由 向内凹陷，将细胞缢裂成两部分
纺锤丝
细胞膜
细胞板
星射线
注意：动物细胞、低等植物细胞分裂间期还要进行中心粒的复制
二、有丝分裂
3.意义：
将亲代细胞的染色体经过复制（关键是DNA复制）之后，精确的平均分配到两个自细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性
判断：亲代细胞的遗传物质平均分配到两个子细胞（）
×
间期 前期 中期 后期 末期
四、有丝分裂
染色体数
DNA数
姐妹染色单体数
染色体组数
同源染色体数
2N
2N
2N
4N
2N
2N→4N
4N
4N
4N
2N
0→4N
4N
4N
0
0
2
2
2
4
2
4.数量变化及曲线分析
每条染色体上DNA
5.应用数学模型分析染色体(DNA)数目变化:
(1)细胞周期中核DNA、染色体数目变化:
①图中表示DNA分子复制的时段为a→b。
②图中表示着丝粒分裂的时段为g→h。
(2)细胞周期中染色单体数目变化:
①图中i→m表示DNA复制,n→o表示着丝粒分裂
②染色单体数在细胞周期中的起点为0,终点也为0
(3)每条染色体上DNA含量变化:
①图中表示DNA分子复制的时段为p→q。
②图中表示着丝粒分裂的时段为r→s。
前中G2
后期、末期
G1
1．(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条染色体的着丝点排列在赤道板上，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
D
C
图1
图2
考点三观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
1.实验原理：
分生
碱
染色体
分生区细胞的特点：细胞呈正方形,排列紧密，具有很强的分裂能力。
2.实验步骤
2～3
相互分离开
解离液
0.01 g/mL
使染色体着色，便于观察
使细胞分散开来，有利于观察
分生区
不同时期
动物细胞培养，与解离液起相似作用的物质是胰蛋白酶
（三）观察
①低倍镜观察：根据根尖_________细胞特点找到细胞。
②高倍镜观察：先找______细胞，再找_______________细胞，最后找间期细胞。
（四）绘图：
分生区
中期
前、后、末期
（特点：细胞呈正方形，排列紧密，有的细胞正在分裂）
不能看到某个细胞连续分裂的过程，因细胞在解离时已被杀死
特别提醒
1．在制片时两次用到载玻片，一次是放置根尖；另一次是在盖玻片上加一片载玻片，然后用拇指轻轻按压，目的是使细胞均匀分散，避免压碎盖玻片。
2．解离过程中细胞已经死亡，观察到的只是一个固定时期。如果要找到各个分裂时期的细胞，要不断移动装片，在不同的视野中寻找。
3．处于分裂间期的细胞最多，因为分裂间期在整个细胞周期中所占时间最长。
统计多个视野的细胞，不能只统计一个视野细胞
///////
重点 · 疑难突破
目录
3 .实验：观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
酒精在生物学教材实验中的“同材异用”
取材部位 实验名称 取材原因
叶 鳞片叶 植物细胞的质壁分离与复原 表皮细胞含大液泡
管状叶 绿叶中色素的提取和分离 色素含量多
根 观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂 分生区细胞分裂能力强，且洋葱染色体数目少，易于观察
低温诱导植物染色体数目的变化 材料易得，诱导染色体变异率较高
4.高中生物实验中洋葱的“一材多用”
1．下面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(　　)
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
C
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
甲紫
【感悟高考】
1.(2023·湖北选择考)在观察洋葱根尖细胞有丝分裂的实验中,某同学制作的装片效果非常好,他将其中的某个视野放大拍照,发给5位同学观察细胞并计数,结果如下表(单位:个)。关于表中记录结果的分析,下列叙述错误的是 (　　)
A.丙、丁计数的差异是由于有丝分裂是一个连续过程,某些细胞所处时期易混淆
B.五位同学记录的中期细胞数一致,原因是中期染色体排列在细胞中央,易区分
C.五位同学记录的间期细胞数不多,原因是取用的材料处于旺盛的分裂阶段
D.戊统计的细胞数量较多,可能是该同学的细胞计数规则与其他同学不同
C
判断：向右下方移动装片可将分裂中期细胞移至视野中央（ ）
×
B
细胞周期的各个阶段需要被
精确地调控，确保细胞分裂不会出错。
细胞周期调控主要是确保周期中每一时期发生的事件有序、全部完成并与外界环境因素相联系。
细胞周期的调控
细胞周期调控主要受周期蛋白调控（信息题）
重点突破3
B.第一次加入TdR，处于S期的细胞立即被抑制停在S期，培养时间≥ ，其它细胞都将停到G1/S交界处
细胞周期同步化——DNA合成双阻断法
（用DNA合成抑制剂胸苷（TdR）使细胞周期同步化） ：
培养时间大于S：保证G1/S交界处的细胞经过S期，进入G2期
小于G2+M+G1：避免S期细胞再次进入S期
C.将TdR洗脱，解除抑制，更换新鲜培养液，被抑制的细胞沿细胞周期运行，两次处理的间隔培养时间大于 ，小于 ，所有细胞都在G1/S交界之前.
D.第二次加入TdR并继续培养,至少培养G2+M+G1时间，让所有的细胞被抑制在G1/S交界处
G2+M+G1
S
G2+M+G1
A.处于对数生长期的细胞
还是没有同步
让第一次处理后停留在G1/S交界处及S期的细胞均不再处于S期
D
有后期和末期的细胞
秋水仙素处理后不能形成纺锤体，也就无法通过相应检查点，姐妹染色单体无法分离。
秋水仙素处理并不影响前期染色体形态向中期染色体形态变化（即螺旋化加粗变短不受影响），因此处理一段时候后，细胞中的染色体都处于中期形态（注意这里抑制在中期是从染色体形态来说的，而不是染色体位置）。
如果秋水仙素处理时，细胞刚刚通过了纺锤体检查点，姐妹染色单体分离导致染色体数目加倍。而纺锤体微管由于秋水仙素的作用发生解聚，加倍后的染色体不能移向两极而留在了细胞中央。这样的染色体数目加倍的细胞在细胞周期这条环形高速公路上继续前行（只是染色体都留在了一个细胞中），直至再次被抑制在下一次分裂的中期。
也就是说被抑制在中期的细胞按照染色体数目可以分为两种类型（非整倍体不计）：未加倍的和加倍一次的。当秋水仙素除去之后，纺锤体重建，有丝分裂继续进行，最终就会产生两种细胞：染色体数目未加倍的（为主）和染色体数目加倍一次的（很少）。
细胞周期同步化——秋水仙素中期阻断法
秋水仙素作用于前期，抑制纺锤体形成，但同步化在中期
2
纺锤体
4
分裂一次产生的子细胞都含有标记，而分裂多次产生的细胞中，只有2个细胞含标记
3.（2025年贵港三模）某种 PLK 激酶是调控细胞分裂的关键蛋白，参与姐妹染色单体的分离。用该PLK 激酶的抑制3剂(V 蛋白)处理果蝇(2n=8)细胞后，发现染色体的着丝粒排列在赤道板上，姐妹染色单体无法分离。假设V蛋白在细胞内能成功发挥作用，下列有关V蛋白处理细胞后的说法错误的是（ ）
A.若细胞中含有同源染色体，说明细胞停滞在有丝分裂中期
B.精原细胞经V 蛋白处理后会停滞在减数分裂Ⅰ中期
C.若细胞中含8个核DNA分子，说明细胞停滞在减数分裂Ⅱ中期
D.V蛋白能抑制细胞分裂，可制成靶向药物用于治疗癌症
B

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