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6.1 细胞的增殖
第1课时 细胞增殖、细胞周期和细胞的有丝分裂 教案
一、教学目标
1.阐明细胞生长和增殖的周期性。
2.描述细胞有丝分裂的过程，阐明细胞有丝分裂的重要意义（重、难点）。
二、教学重难点
教学重点：1.细胞生长和增殖的周期性。
2.真核细胞有丝分裂过程。
教学难点：1.遗传物质的倍增和平均分配。
2.真核细胞有丝分裂过程中染色体行为和数目的变化及DNA数量的变化。
三、教学过程
【新课导入】
情境导入：
人在生命之初有几个细胞？
教师活动：我们知道生命开始于一个受精卵，但一个成年人大约由十的十四次方个细胞构成。一个受精卵怎么才能形成这么多的细胞呢？
学生活动：通过细胞分裂。
既靠细胞的体积的增大（细胞生长实现），也靠细胞的数量的增多（细胞分裂实现），主要靠细胞数量的增多。
问题探讨：
象与鼠的个体大小相差十分悬殊。
讨论：
1.请推测象与鼠相应器官或组织的细胞大小是否也有很大差异。
提示：象与鼠相应器官和组织的细胞在大小上无明显差异。
2.生物体的长大，是靠细胞数量的增多还是靠细胞体积的增大？
提示：生物体的长大，既靠细胞生长增大细胞的体积，也要靠细胞分裂增加细胞的数量。
多细胞生物体体积的增大，即生物体的生长，既靠细胞生长增大细胞的体积，还要靠细胞分裂增加细胞的数量。事实上，不同动（植）物同类器官或组织的细胞大小一般无明显差异，器官大小主要取决于细胞数量的多少。而细胞数量的增多，是通过细胞分裂来实现的。
目标1：细胞增殖与细胞周期
（一）细胞增殖
明确细胞增殖概念和意义，对下面理解细胞有丝分裂的过程打下基础。
1.概念：细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程。
2.意义：细胞增殖是重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
单细胞生物：通过细胞增殖来繁衍
多细胞生物：（1）经过细胞增殖和分化完成个体发育
（2）补充衰老、死亡的细胞
3.真核细胞分裂的方式：
细胞分裂不是简单地一个分为两个。试想一下，在受精卵发育为个体的过程中，如果细胞分裂只是简单地一分为二，细胞中的遗传物质不是越分越少吗 细胞分裂通过怎样的机制保证子细胞的遗传物质与亲代细胞的相同呢？原来，细胞在分裂之前，必须进行一定的物质准备，特别是遗传物质要进行复制。细胞增殖包括物质准备和细胞分裂两个相连续的过程，“物质准备一分裂一物质准备一再分裂......”可见细胞增殖具有周期性。
（二）细胞周期
明确细胞周期的概念。
1.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。
一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期。
活动1 不同细胞的细胞周期持续时间
教师活动：引导学生分析课本表6-1数据得出结论分裂间期的时间远长于分裂期；查找教材相关内容分析得出分裂间期进行DNA复制蛋白质合成，同时适度生长，理解分裂间期对分裂期的意义。通过图列形象简洁表示细胞周期与细胞间期、分裂期的关系。
学生活动：分析图表，得出结论，结合教材内容，理解分裂间期和分裂期以及分裂间期对分裂期的意义。
从表中可知，从细胞一次分裂结束到下一次分裂之前，是分裂间期。细胞周期的大部分时间处于分裂间期，占细胞周期的90%~95%。
提问：你能从上表得出什么结论？
结论：（1）细胞的种类不同，细胞周期时间不同；
（2）分裂间期时间长，分裂期时间短。
2.分裂间期进行的物质准备：分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长。
① DNA分子复制，有关蛋白质的合成
② 细胞进行适度的生长
3.分裂间期（90%—95%）
分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长。分裂间期结束后，开始进行有丝分裂。
归纳总结：
1.判断一个完整的细胞周期的方法
（1）“先长后短”：一个细胞周期一定要先经过一个长的分裂间期，再经过一个短的分裂期。
（2）“终点到终点”：从完成时开始，到完成时结束，为一个细胞周期。
（3）“先复制后分裂”：一个细胞周期一定要先完成DNA的复制，才能完成细胞的分裂。
2.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、芽生长点细胞等。
（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，如肝脏细胞等。
（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、叶肉细胞、洋葱鳞片叶表皮细胞、根尖成熟区细胞等。
3.影响细胞周期的因素
（1）内部因素：不同种类的细胞，细胞周期持续的时间不同，间期和分裂期所占的比例也不同。
（2）外部因素：温度、pH、射线、生理和病理状况等通过影响酶的活性影响细胞周期。
在分裂间期结束之后，细胞就进入分裂期，开始进行细胞分裂。对于真核生物来说，有丝分裂是其进行细胞分裂的主要方式，分裂结束后，形成的子细胞又可以进入分裂间期。
目标2：有丝分裂
教师活动：认识细胞核、染色体（变化最大的结构），复习细胞核、染色体结构，用图加以解释新概念——染色单体。
学生活动：跟随教师复习，理解染色单体概念。
注意：染色质和染色体是同种物质在细胞不同时期的两种存在状态。
（为下面有丝分裂的过程理解打下理论基础，染色单体是较多学生会混乱的概念，在此强调。）
细胞进入分裂期后，在分裂间期复。制成的DNA如何平均分配到两个子细胞中呢？在真核细胞内，这主要是通过有丝分裂来完成的。有丝分裂是一个连续的过程，人们根据染色体的行为，把它分为四个时期：前期、中期、后期、末期。
活动2 分析核DNA在有丝分裂中如何均分到两个子细胞中
问题1.请就有丝分裂过程中染色质（染色体）的行为进行正确排序，并说明理由。
提示：A→D→B→C。
染色质要先进行复制，然后高度螺旋化，缩短变粗，以利于平均分配。
问题2.根据染色质（体）模型，填写下表图示结构中染色体、核DNA、染色单体的数量关系。
提出问题，做出假设
问题1.复制好的染色体发生什么行为变化才能够精确均分到细胞两极？
假设1：染色体均排列在细胞中央的一个平面上，随后姐妹染色单体分开移向细胞的两极。
问题2.姐妹染色单体如何分开？
假设2：着丝粒分裂。
问题3.子染色体如何移动？
假设3：细胞中会有牵引染色体的结构出现。
问题4.细胞核的其他结构会发生什么变化，以配合染色体运动？
（注：细胞核的直径仅为10μm左右，而染色体的长度有0.5-30μm.）
假设2：细胞核解体，即核膜消失，核仁解体。
寻找证据，验证假设
下图展示的是科研人员对分裂期细胞的各部分进行荧光染色后的结果，染色质被染成蓝色，微管蛋白染成绿色，红色表示细胞质。我们对比这两幅图，细胞有什么变化？
对比这两幅图，染色质缩短变粗，螺旋化变为染色体；核膜消失；绿色的微管蛋白在细胞的一极形成丝状物质，之后这些丝状物质也出现在另外一极。而且，这些微管蛋白还伸向了染色体所在的位置。
提问：染色质高度螺旋化成染色体后，它的位置发生了什么变化？
① 染色体的着丝粒排在赤道板上
② 姐妹染色单体分开， 分别移向细胞的两极
寻根溯源
（1）左图所示为一条染色体，姐妹染色单体由黏连蛋白复合体黏在一起。子染色体如何分开？姐妹染色单体的分开是被纺锤丝拉开的吗？
分离酶把黏连蛋白降解后，黏连蛋白复合体分裂，姐妹染色单体得以分开。
（2）图片所示这条纺锤丝的一侧在细胞的一极，另一侧连在着丝粒上。请据图分析子染色体如何向细胞的一极移动？
纺锤丝由微管蛋白组成，从图中可以看出，微管蛋白从纺锤丝的一端开始解聚。导致纺锤丝越来越短，染色体距离细胞的一极的距离也越来越近，实现了这条染色体向细胞的一极移动。
（3）a、b、c三幅图展示了纺锤丝和姐妹染色单体的连接方式，哪一种连接方式是正确的，能保证子染色体移向细胞的两极？
下面以高等植物细胞为例，了解有丝分裂的基本过程（图6-2）。
（一）植物细胞有丝分裂的过程
教师活动：利用多媒体展示每个时期有丝分裂的图像，指导学生使用手中的材料模拟有丝分裂的过程，并总结每个时期的特点。播放视频加深学生理解记忆有丝分裂过程，让学生思考、讨论并回答问题，考察知识点的记忆，用口诀记忆加深印象。
学生活动：分析图像，带着教师提出问题认真自学，并积极回答问题，做相关笔记，总结每个时期的特点。
分裂期分为四个时期：前期、中期、后期、末期
1.前期
染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体。每条染色体包括两条并列的姐妹染色单体，这两条染色单体由一个共同的着丝粒连接着。核仁逐渐解体，核膜逐渐消失。从细胞的两极发出纺锤丝，形成一个梭形的纺锤体。
分点总结：①出现染色体和纺锤体
②核膜消失、核仁解体
前期分裂特点记忆口诀：膜仁消失显两体
2.中期
每条染色体的着丝粒两侧，都有纺锤丝附着在上面，纺锤丝牵引着染色体运动，使每条染色体的着丝粒排列在细胞中央的一个平面上。这个平面与纺锤体的中轴相垂直，类似于地球上赤道的位置，称为赤道板。
分点总结：①所有染色体的着丝粒都排列在赤道板上
②染色体的形态和数目最清晰
（赤道板不存在）
中期分裂特点记忆口诀：形定数晰赤道齐
3.后期
每个着丝粒分裂成两个，姐妹染色单体分开，成为两条染色体，由纺锤丝牵引着分别向细胞的两极移动，结果是细胞的两极各有一套染色体。这两套染色体的形态和数目完全相同，每一套染色体与分裂前亲代细胞中的染色体的形态和数目也相同。
分点总结：①每个着丝粒一分为二，姐妹染色单体分开，成为两条染色体。
②纺锤丝牵引相同的子染色体分别移向细胞两极
后期分裂特点记忆口诀：粒裂数增均两极
4.末期
当这两套染色体分别到达细胞的两极以后，每条染色体逐渐变成细长而盘曲的染色质丝。同时，纺锤丝逐渐消失，出现了新的核膜和核仁形成两个新的细胞核。这时候，在赤道板的位置出现一个细胞板，细胞板逐渐扩展，形成新的细胞壁。
分点总结：①染色体变成染色质，纺锤体消失
②核膜、核仁重现
③赤道板位置出现细胞板，细胞板逐渐扩展，形成新的细胞壁。
（细胞板真实存在。高尔基体与细胞壁的形成有关。）
末期分裂特点记忆口诀：两消两现建新壁
5.子细胞
一个细胞分裂成为两个子细胞，每个子细胞中含有的染色体数目与亲代细胞的相等。分裂后形成的子细胞若继续分裂，就进入下一个细胞周期的分裂间期状态。
有丝分裂的结果：
一个细胞分裂成为两个子细胞，每个子细胞中含有的染色体数目与亲代细胞的相等。
子细胞若继续分裂，则进入下一个细胞周期的分裂间期。
（二）动物细胞有丝分裂的过程
教师活动：展示动物细胞有丝分裂过程及视频，引导学生根据图像描述染色质、纺锤体、核膜、核仁的形态结构，说出各个时期的特点。
学生活动：根据视频和图像，描述染色质、纺锤体、核膜、核仁的形态结构，说出各个时期的特点。
活动3 请根据图像描述染色质、纺锤体、核膜、核仁的形态结构是如何变化的？
活动4 比较动植物细胞有丝分裂过程的不同点
（三）动、植物细胞有丝分裂的不同
教师活动：引导学生列表对比动植物细胞有丝分裂异同。
学生活动：小组讨论，观察动物细胞有丝分裂示意图，完成比较表格，
（四）有丝分裂的意义
将亲代细胞的染色体经过复制（关键是DNA的复制）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遗传的稳定性。
课堂小结：
四、板书设计
6.1 细胞的增殖
第1课时 细胞增殖、细胞周期和细胞的有丝分裂
一、细胞增殖与细胞周期
（一）细胞增殖
1.概念
2.意义
3.真核细胞分裂的方式
（二）细胞周期
1.概念
2.分裂间期进行的物质准备
3.分裂间期
二、有丝分裂
1.植物细胞有丝分裂：前期、中期、后期、末期
2.动物细胞有丝分裂：前期、中期、后期、末期
3.动、植物细胞有丝分裂的不同
4.有丝分裂的意义

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