苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第一节 细胞增殖第1课时学案

第一节　细胞增殖

第1课时　细胞增殖和有丝分裂

一、生物体的生长主要是细胞增殖的结果

1．多细胞生物体积增大原因

(1)细胞数量增多。

(2)细胞体积增大。

2．细胞的直径是细胞的重要特征

(1)各类细胞的直径有一定的规律。

(2)一般而言，多数动物和植物细胞的直径为20～30 um。

3．细胞体积

(1)合适的细胞体积能保证细胞与周围环境进行正常的物质和信息交换，保证细胞内物质运输和信息传递的正常进行。

(2)当细胞体积增加过大时，细胞的相对表面积就变小，细胞与周围环境的物质和信息交换的效率也可能会降低，这会影响细胞核对细胞的控制，不利于细胞生命活动的进行。

(3)生物体的细胞不能无限长大，受多种因素的限制。

二、细胞增殖

1．意义

细胞增殖是生物体生长、发育、生殖和遗传的基础。

2．方式

细胞以分裂的方式进行增殖。真核细胞的分裂方式包括有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。

3．细胞周期(以进行有丝分裂的细胞为例)

(1)概念：连续分裂的细胞，从一次细胞分裂结束开始，经过物质准备，直到下一次细胞分裂结束为止的过程，称为一个细胞周期。

(2)阶段划分

①分裂间期：完成物质准备，主要包括DNA的复制和有关蛋白质的合成。

②分裂期：染色体平均分配，完成细胞的分裂。

三、有丝分裂(以动物细胞为例)

1．分裂间期

(1)变化：在完成DNA复制和有关蛋白质合成的同时，细胞适度生长。

(2)细胞核中的染色质呈丝状。

(3)中心体常在细胞分裂间期进行复制。

2．动物细胞在有丝分裂过程中，出现规律性变化的结构有染色体、纺锤体、核膜和核仁等。

着丝粒、着丝点示意图

(1)染色体

①着丝粒和着丝点是染色体结构(如图)的重要组成部分，它们的结构成分联系紧密，功能方面密切相关，构成了高度有序的整合结构。

②着丝粒连接两条姐妹染色单体。

③在电镜下，着丝点为圆盘状结构，其外侧主要与纺锤体微管相连，内侧与着丝粒相互交织。

(2)纺锤体

①组成：主要由微管及其结合蛋白组成。

②纺锤体装配开始的标志：动物细胞分裂前期星状射线的形成和两个中心体向两极的运动。

③作用：组成纺锤体的微管与染色体的着丝点连接，在纺锤体微管的作用下，染色体移动到细胞相应的位置上。

3．分裂期是一个连续的过程，人们为了研究方便，一般将其分为前期、中期、后期和末期。

4．在动物细胞分裂的一定时期，胞质也开始分裂。

(1)起止点：胞质分裂一般始于细胞分裂的后期，止于细胞分裂的末期。

(2)方式：在胞质分裂的过程中，动物细胞的细胞质膜常表现为在赤道面位置处向内凹陷，将细胞质一分为二。

(3)结果：一个亲代细胞缢裂成两个体积基本相等的子代细胞。

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．琼脂块的表面积与体积之比随着琼脂块的增大而增大。 (　　)

2．细胞周期是从上次分裂结束开始，到下次细胞分裂结束为止的过程，其大部分时间处于分裂期。              (　　)

3．只要能分裂的细胞就一定具有细胞周期。 (　　)

4．要观察细胞内染色体的形态和数目，最好选择处于有丝分裂后期的细胞。              (　　)

5．在分裂间期，可完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，因而可实现染色体数目加倍。              (　　)

6．染色单体的形成在前期，动物细胞的中心粒在前期倍增。 (　　)

7．动物细胞有丝分裂的纺锤体是由中心粒发出的纺锤丝形成的。 (　　)

8．动物细胞细胞质的分开是由细胞质膜向内凹陷把细胞缢裂成两部分。(　　)

提示：1.×　琼脂块的表面积与体积之比随着琼脂块的增大而减小。

2．×　细胞周期大部分时间处于分裂间期。

3．×　连续分裂的细胞才有细胞周期。

4．×　中期细胞染色体形态稳定，数目清晰。

5．×　染色体数目加倍发生在分裂后期。

6．×　染色单体随染色体的复制而形成，形成于间期。

7．×　动物细胞的纺锤体是由中心体发出的星射线形成的。

8．√

　细胞周期

1．具有细胞周期的前提条件

(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。如下图甲细胞就无细胞周期，而乙细胞进行连续的细胞分裂，具有细胞周期。

(2)生物体有细胞周期的细胞有：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)。

2．细胞周期的表示方法

细胞分裂间期的划分

G1期：又称DNA合成前期，主要进行RNA和有关蛋白质的合成，为S期DNA的复制做准备。

S期：又称DNA合成期，主要进行DNA的复制。

G2期：又称DNA合成后期，主要进行RNA和蛋白质的合成，特别是微管蛋白的合成，为分裂期做准备。

1．科学家用32P标记的磷酸盐浸泡蚕豆幼苗，追踪放射性的去向以研究蚕豆根尖细胞分裂情况，得到根尖细胞连续分裂的时间(单位：h)数据如下图所示。相关叙述正确的是(　　)

A．de阶段发生遗传物质的平均分配

B．bc阶段结束时DNA含量增加一倍

C．cd阶段完成与DNA复制有关的蛋白质的合成

D．一个细胞周期(可表示为cd＋de)等于17.3 h

B　[图示ab、cd、ef为细胞分裂期，主要完成遗传物质的平均分配；bc、de为细胞分裂间期，主要完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，结果是DNA分子加倍。一个细胞周期包括分裂期和分裂间期，为de＋ef(或bc＋cd)等于17.3 h。]

2．(多选)下列关于细胞周期的叙述，错误的是(　　)

A．机体内的体细胞都处于细胞周期中

B．在间期DNA分子复制但染色体数目未加倍

C．抑制DNA的合成，细胞将停留在分裂期

D．细胞周期中的大部分细胞都处于分裂期

ACD　[机体内只有连续分裂的细胞才有细胞周期，并不是所有的细胞都处于细胞周期中，比如已经高度分化的细胞一般不能进行有丝分裂，A错误；分裂间期进行DNA复制，核DNA数目加倍，但染色体数目不变，B正确；细胞分裂间期进行DNA复制，抑制DNA的合成，细胞将停留在分裂间期，C错误；分裂间期大约占细胞周期的90%～95%，故细胞周期中的大部分细胞都处于分裂间期，D错误。]

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，到下一个完成时结束，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。

　动物细胞的有丝分裂

1．确定某一图像分裂时期的依据

(1)间期：染色质状态，核仁、核膜存在。

(2)前期：染色体散乱排列。

(3)中期：着丝粒排列在赤道面上。

(4)后期：着丝粒分裂，染色体数目加倍。

(5)末期：形成两个子细胞，核仁、核膜重现。

2．有丝分裂过程细胞中DNA含量、染色体数、染色单体数的变化(生物体细胞中DNA含量为2C，染色体数为2N)

3.确定染色体、染色单体、DNA三者之间关系的方法

每条染色体上的DNA分子数，间期随DNA复制而加倍，后期随着丝粒分裂而减半，同时姐妹染色单体消失，染色体加倍，此时细胞内染色体数目是前、中期的两倍，达到最大值。

(1)当有染色单体存在时，染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2。

(2)当无染色单体存在时，染色体∶DNA＝1∶1。

4．在有丝分裂过程中，一个细胞内的DNA数目、染色体数目以及一条染色体含有的DNA数目的曲线分析。

说明：

(1)a→b，l→m的变化原因都是DNA分子复制。

(2)f→g，n→o的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，n→o的曲线变化很相似但所处时期不同。

(4)c→d，h→i的变化原因都是一个亲代细胞分裂成两个子代细胞。

(5)染色单体的数量起点为0，终点也为0。

5．DNA含量、染色体数、染色单体数的柱形图

(1)根据染色单体变化判断各时期：

染色单体

(2)根据比例关系判断各时期：

深化探究：1.请分析在有丝分裂过程中下列细胞结构主要有哪些变化。

(1)染色体；(2)纺锤体；(3)核膜和核仁。

提示：(1)染色体：复制→散乱分布于纺锤体中央→着丝粒排列在赤道面上→着丝粒分裂→移向细胞两极→平均分配到两个子细胞中；(2)纺锤体：形成(前期)→解体消失(末期)；(3)核膜和核仁：解体消失(前期)→重建(末期)。

2．有丝分裂过程中，细胞内DNA分子数量和染色体数量加倍分别发生在什么时期？染色单体形成于何时，消失于何时？哪些时期出现染色单体？

提示：细胞内DNA分子数量加倍在间期，染色体数量加倍在后期。染色单体形成于间期(染色体复制)，消失于后期(着丝粒分裂)。前、中期出现染色单体。

1．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。下列说法中错误的是(　　)

A．图1中AB段形成的原因是DNA分子复制

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．图2中细胞含8条染色体、8个DNA分子、8条染色单体

D　[图1中AB段对应细胞分裂间期的DNA复制期；有丝分裂后期染色单体分开成为染色体，染色体上的DNA含量减半，图1中DE段可表示有丝分裂后期和末期；图2中细胞处于有丝分裂后期，与图1中的DE段对应；图2细胞中已经没有染色单体。]

2．下图表示有丝分裂过程中一个细胞核中染色体数目的变化曲线。下列说法正确的是(　　)

A．OA段始终没有染色单体

B．BE段每条染色体上有2个DNA分子

C．高等动物细胞中，BE段染色体解螺旋为染色质

D．有丝分裂过程中染色体数目在间期加倍

C　[OA段是有丝分裂的间期、前期和中期，间期形成染色单体，前期染色单体出现，所以OA段是有染色单体的，A错误；BE段是有丝分裂的后期和末期，后期着丝粒一分为二，姐妹染色单体分开，每条染色体上有1个DNA分子，B错误；高等动物细胞中，BE段包括后期和末期，末期染色体解螺旋为染色质，C正确；有丝分裂过程中染色体数目在后期加倍，DNA在间期加倍，D错误。]

染色体和DNA含量变化曲线的判断方法

(1)依据：曲线中存在“斜线”的为DNA含量变化曲线，不存在“斜线”的为染色体数量变化曲线。

(2)解读：

①在分裂间期，DNA分子复制是一个逐渐进行的过程，其分子数由1渐变为2，曲线中呈现“斜线”的走势；

②分裂后期染色体数目随着丝粒分裂而加倍，而着丝粒的分裂是一个骤变的过程，曲线上不呈现“斜线”变化走势。

[课堂小结]

1．下列有关细胞周期的叙述中，错误的是(　　)

A．不是生物体的所有细胞都处于细胞周期中

B．在细胞周期中，一般分裂间期比分裂期时间长

C．利用药物抑制DNA合成，细胞将停留在分裂间期

D．细胞周期可分为前、中、后、末四个时期

D　[细胞周期是针对进行有丝分裂的细胞而言的，不是所有的细胞都能进行有丝分裂，即使进行有丝分裂但不能连续分裂也无细胞周期，A正确；细胞周期中间期时间长于分裂期，B正确；DNA复制发生在细胞分裂的间期，所以抑制DNA的合成可使细胞停留在分裂间期，C正确；细胞周期分为间期、分裂期，分裂期分为前、中、后、末期，D错误。]

2．如图中能够表示一个完整细胞周期的是(　　)

①a＋b　②b＋c　③甲→乙　④乙→乙

A．①③ B．①④

C．②③ D．②④

B　[根据细胞周期中间期和分裂期持续的时间分析，a和c为间期，b和d为分裂期，故a＋b(或c＋d)为一个细胞周期。乙→甲为间期，甲→乙为分裂期，而一个细胞周期是从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止的一段时间，即乙→乙。]

3．如图为细胞分裂的某一时期，下列相关叙述中，不正确的是(　　)

A．细胞中的中心体⑨与纺锤体的形成有关

B．④是一条染色体，包含两条染色单体①和③，两条染色单体由一个着丝粒②相连

C．细胞中有4条染色体，8条染色单体

D．在后期，细胞中有8条染色体，8条染色单体

D　[细胞分裂后期，着丝粒分裂，染色体数目加倍，染色单体消失，该细胞在后期有染色体8条，染色单体0条。]

4．(多选)有关下图的说法，正确的是(　　)

A．a→b表示间期DNA的复制

B．c→d表示姐妹染色单体分离

C．若图示为一个细胞周期，则b→c表示分裂期的前期、中期、后期

D．de段表示分裂期的后期、末期

ABD　[a→b表示每条染色体上的DNA含量加倍，即间期DNA的复制，A项正确；c→d表示每条染色体上的DNA含量由加倍恢复到分裂前水平，染色体不含姐妹染色单体，可表示后期着丝粒一分为二，姐妹染色单体分离，B项正确；若图示为一个完整的细胞周期，则b→c的染色体含姐妹染色单体，可表示分裂期的前期、中期，C项错误；de段每条染色体上的DNA含量恢复到复制前水平，染色体不含姐妹染色单体，表示分裂期的后期、末期，D项正确。]

5．根据下图回答问题：

(1)甲、乙两图表示________细胞进行________分裂的过程。甲图表示细胞分裂的________期，乙图表示细胞分裂的________期。

(2)甲图细胞中有染色体________条，姐妹染色单体________条，DNA分子________个；乙图细胞中有染色体________条，姐妹染色单体________条，DNA分子________个。

[解析]　在细胞分裂的间期完成了染色体的复制，结果是每条染色体上包含了两条姐妹染色单体；到分裂的后期，由于着丝粒的分裂，两条姐妹染色单体分开，成为两条染色体。可以说，在间期姐妹染色单体因染色体的复制而产生，在后期随着姐妹染色单体分离而消失。着丝粒的数目和染色体的数目是一致的，即一个着丝粒对应着一条染色体。一般来说，一条染色体含有一个DNA分子，但在细胞分裂过程中则发生变化，一条姐妹染色单体中含有一个DNA分子，一条染色体复制后，包含两条姐妹染色单体，此时的一条染色体含有两个DNA分子。

[答案]　(1)动物　有丝　中　后

(2)6　12　12　12　0　12