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浙科版 (2019)第一节 细胞通过分裂增殖公开课ppt课件
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这是一份浙科版 (2019)第一节 细胞通过分裂增殖公开课ppt课件，共55页。PPT课件主要包含了素养导学，内容梳理，随堂检测，概念突破，某些致癌因子，原癌基因和抑癌基因，细胞周期，无线增殖，粘连蛋白，蛋白质等内容，欢迎下载使用。
1.细胞的分裂经历细胞周期(1)细胞体积与细胞分裂的关系①为了保证细胞进行正常生命活动,细胞 不能太大。当一些 . 时,可从一个细胞分裂成两个细胞。②真核细胞常见分裂方式: (体细胞增殖的主要方式)和 (产生有性生殖细胞)。(2)细胞周期①含义:连续分裂的细胞从 到下一次分裂结束所经历的整个过程。
②组成:细胞周期包括 (简称M期)和 (包括S期、G1期和G2期)。a.G1期主要是合成 。b.S期发生 。c.G2期合成 。③特点:分裂间期的时间总是 。
DNA复制所需的蛋白质
M期所必需的一些蛋白质
2.染色体在有丝分裂过程中呈现规律性变化(以高等植物细胞为例)
3.有丝分裂可保证细胞亲子代间遗传物质的稳定性将亲代细胞的 经过复制后,精确地 中。由于染色体上有遗传物质DNA,染色体的复制实质上是DNA的复制,因而在生物的亲代细胞和子代细胞之间保证了 。
4.癌细胞可以无限制地分裂
概念一 细胞的分裂经历细胞周期[概念情境] 下表数据为科研人员实验测得体外培养的三种细胞的细胞周期持续时间(单位:小时)。
请思考以下问题。(1)细胞周期的时长与分裂间期和分裂期的时长具有怎样的关系?提示:细胞周期时长等于分裂间期和分裂期的时长之和。(2)不同类型细胞的细胞周期持续时间是否相同?不同细胞的细胞周期有没有共性?提示:不同细胞的细胞周期持续时间不同,如蛙单倍体胚细胞细胞周期持续时间较长,小鼠十二指肠细胞细胞周期持续时间较短。不论何种类型细胞,分裂间期和分裂期的时间相差很大;分裂间期占的时间较长,分裂期占的时间较短。(3)表中三种类型的细胞体积都相对较小,对于细胞而言有什么意义?提示:细胞体积小,表面积与体积之比就较大(即相对表面积较大),有利于细胞进行物质交换。
突破点1 模拟探究细胞的大小与扩散作用的关系
[典例1] 科学家通过模拟实验探究细胞大小与物质运输的关系,结果如图所示。网格部分表示NaOH扩散的区域,空白部分表示琼脂块未被NaOH扩散的区域。下列叙述正确的是( )A.浸泡时用勺子翻动琼脂块,若挖动其表面对实验结果亦无影响B.NaOH在边长1 cm的琼脂块内扩散的速率最大C.本实验可说明,细胞体积越小,其相对表面积越小,物质运输的效率就越高D.NaOH扩散进琼脂块的体积与琼脂块总体积之比可以反映细胞的物质运输效率
解析:用勺子挖动琼脂块表面可能会导致琼脂块表面破损,这会影响NaOH扩散的体积,从而影响实验结果;NaOH在不同的琼脂块中扩散的速率是相同的;本实验可说明,细胞体积越小,其相对表面积越大,物质运输的效率就越高;NaOH扩散进琼脂块的体积与琼脂块总体积之比可以反映细胞的物质运输效率。
探究细胞表面积与体积关系的实验操作与分析
突破点2 细胞周期的概念
[典例2] 如图为细胞周期示意图,下列关于细胞周期各个时期的变化叙述正确的是( )A.a→b是G2期,细胞内DNA已经复制完成B.b→c是分裂期,是一个细胞周期的开始阶段C.c→d是G1期,细胞内无蛋白质合成D.d→a是S期,细胞进行DNA复制和核糖体增生
解析:由题图可知,a→b是G2期,细胞内DNA已经复制完成;b→c是分裂期,细胞周期是先分裂间期后分裂期;c→d是G1期,细胞内有蛋白质合成;d→a是S期,细胞内发生的变化是DNA复制,而核糖体增生发生在G1期,为蛋白质合成做准备。
[概念误区] 有关细胞周期的理解(1)并不是所有的细胞分裂都具有周期性。高度分化的体细胞和减数分裂产生的生殖细胞不具有细胞周期。(2)有丝分裂产生的子细胞有的可继续进行分裂,有的暂不分裂,也有的进行细胞分化。(3)细胞周期的长短由遗传物质决定,同时受环境因素的影响。(4)在观察有丝分裂时,应选择分裂期相对较长的细胞,有利于观察到处于不同分裂时期的图像。(5)G1期完成DNA复制所需蛋白质的合成和核糖体的增生,但场所不在细胞核,在细胞质。
突破点3 细胞周期的表述方式
[典例3] 图1表示细胞进行有丝分裂的一个细胞周期所用的时间,图2表示连续分裂的细胞相邻的两个细胞周期图,图3表示细胞增殖过程中核DNA含量的变化,下列叙述中正确的是( )A.图2中a、b或c、d两段都要消耗ATPB.图3中g组细胞全部处于图2中的b段或d段C.图1中的乙→甲称为分裂期D.温度不影响图2中b段或d段的进行速率
解析:分析图示可知,图2中a和c表示分裂间期,b和d表示分裂期,无论是分裂间期还是分裂期都会消耗ATP;根据题图分析可知,图3中g组表示的时期有G2期、前期、中期、后期和末期,其中G2期不属于图2中的b段或d段;图1中的乙→甲称为分裂间期;图2中b段或d段表示分裂期,其进行速率受温度的影响。
概念二 染色体在有丝分裂过程中呈现规律性变化[概念情境] 某同学制作了洋葱根尖细胞有丝分裂的临时装片,并对其进行了观察,各时期的显微照片如下图所示。
请据图思考以下问题。(1)制作洋葱根尖细胞有丝分裂的临时装片,基本操作流程是什么?提示:解离→漂洗→染色→制片。(2)图示中①～⑤的显微照片分别表示什么时期?请你按有丝分裂的顺序将其进行正确排序。提示:①～⑤分别表示间期、中期、后期、前期、末期。排列顺序为①→④→②→③→⑤。(3)观察细胞中染色体形态和数目的最佳时期是图中哪个时期?该时期的主要特征是什么?提示:观察细胞中染色体形态和数目的最佳时期是图中②时期(中期),该时期的主要特征是染色体的着丝粒整齐排列在赤道面上。
(4)在有丝分裂过程中,DNA加倍和染色体加倍是否发生在同一时期?请用图中的序号表示两个加倍的时期。提示:否。DNA在间期(S期)加倍,即图示中①;染色体在后期加倍,即图示中③。
突破点1 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
[典例1] 下列关于“制作和观察植物细胞有丝分裂的临时装片”实验的叙述,错误的是( )A.清水漂洗的目的是洗去多余的解离液,以利于染色B.在高倍物镜和低倍物镜下均能观察到处于分裂期的细胞C.盐酸将细胞之间的果胶质松散,有利于后期制片时将根尖压成单层细胞D.低倍物镜下找到目标细胞,再换用高倍物镜后不能观察到目标细胞的原因只是视野变暗
解析:清水漂洗的目的是洗去多余的解离液,以利于染色;观察洋葱根尖细胞有丝分裂的临时装片,通常在低倍物镜下找到观察对象后,再转换高倍物镜观察,识别有丝分裂不同时期的细胞,因此在高倍物镜和低倍物镜下均能观察到处于分裂期的细胞;用质量分数为10%的盐酸解离,是因为盐酸能使细胞之间的果胶质松散,有利于后期制片时将根尖压成单层细胞;低倍物镜下找到目标细胞,再换用高倍物镜后不能观察到目标细胞的原因是①换用高倍物镜前,没有将观察目标移至视野中央,换用高倍物镜后,观察目标在视野范围以外;②换用高倍物镜后,视野太暗,没有将视野调亮,看不到观察的细胞;③没有调节好细准焦螺旋。
制作并观察植物细胞有丝分裂临时装片的实验操作与实验易错
(2)实验易错①“解离”之后,细胞已经被杀死,无法观察细胞有丝分裂的动态变化过程。②“漂洗”的目的是洗去解离液——盐酸,以便于龙胆紫染液或醋酸洋红染液等碱性染料对染色体(质)进行着色。③“染色”的目的是对染色体(质)结构进行着色,便于观察。④细胞有丝分裂过程中,可以看到细胞壁、纺锤体、染色体等结构,但无法观察到不存在的结构——赤道面。⑤只有具备分裂能力的细胞才可作为取材部位,高度分化的细胞部位不能作为观察对象。
突破点2 有丝分裂过程中染色体的行为变化
[典例2] 如图是同一高等植物细胞分裂不同时期的图像,据图分析可做出的正确判断是( )A.该种生物的叶肉细胞中共含有6个DNA分子B.若按分裂的先后顺序排列,应为①→④→③→②,共同构成一个完整的细胞周期C.下一细胞周期开始于图②时期的结束D.图①时期细胞中的中心体移向两极
解析:该种生物的叶肉细胞的细胞核中共含有6个DNA分子,此外在线粒体和叶绿体中也含有少量DNA;根据分析可知,题图所示细胞分裂的先后顺序为①→④→③→②,但还缺少分裂间期,因此不能构成一个完整的细胞周期;细胞周期是指连续分裂的细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的整个过程,因此下一细胞周期开始于图②时期的结束;该细胞为高等植物细胞,不含中心体。
有丝分裂过程图示及相关分析(以动物和高等植物细胞为例)
突破点3 动、植物细胞有丝分裂异同
[典例3] 如图为动物和高等植物细胞的有丝分裂图,据图分析错误的是( )A.甲细胞在分裂前期时,一对①分开,其间有纺锤丝相连B.乙细胞在分裂前期时,无①出现,但仍有纺锤丝C.甲细胞在分裂末期时,③向内凹陷,形成环沟D.乙细胞在分裂末期时,⑤聚集发展成新的细胞膜
解析:甲细胞为动物细胞,①为中心体,②为着丝粒,③为细胞膜。动物细胞有丝分裂前期,一对中心体移向两极,其间有纺锤丝相连;乙细胞为高等植物细胞,细胞中不存在中心体,细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体;动物细胞在分裂末期时,细胞在赤道面上向内凹陷,形成环沟;高等植物细胞在分裂末期时,⑤聚集发展成新的细胞壁。
动、植物细胞有丝分裂的异同
突破点4 基于柱形图或曲线图考查有丝分裂过程中物质含量变化
[典例4] 图1是一个细胞周期内每条染色体中的DNA含量变化曲线图,图2是根据细胞核DNA含量不同,将大量某种连续增殖的细胞分为三组,统计每组的细胞数而绘制的柱形图。下列叙述正确的是( )A.图1中ef段的染色体数是cd段的一半B.图2丙组细胞中只有部分细胞的染色体数目加倍C.图2中乙组细胞所处时期相当于图1中的ab段D.观察有丝分裂过程中染色体的最佳时期是图2的甲组细胞
解析:图1中ef段包括后期和末期,其中后期染色体数目是cd段的2倍,末期染色体数目与cd段相同;图2丙组细胞包括G2期、前期、中期和后期的细胞,其中只有后期细胞中染色体数目加倍;图2中乙组细胞所处时期(S期)相当于图1中的bc段;观察有丝分裂过程中染色体的最佳时期是中期,包含在图2的丙组细胞中。
有丝分裂过程中物质含量变化
细胞有丝分裂过程中核DNA、染色体、染色单体、每条染色体上DNA含量变化曲线
①a→b、m→n的变化原因均为DNA复制。②g→h、p→q的变化原因均是着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,形成染色体。③染色单体数在细胞周期中起点和终点均为0。
概念三 有丝分裂可保证细胞亲子代间遗传物质的稳定性[概念情境] 如图表示有丝分裂过程中染色体数目变化曲线。
请思考下面问题。一个细胞周期可用图中的什么序号表示?在该周期内染色体的数目变化体现了有丝分裂的什么特征?提示:一个细胞周期可用图中的①～⑤表示。一个细胞周期中染色体数目前后不变,说明经过有丝分裂,能够保证细胞亲子代间遗传物质的稳定性。
突破点 有丝分裂的意义
[典例] 有丝分裂的重要意义是保证了( )A.细胞的变化过程受细胞核内的DNA控制B.一个细胞的变异将发生在新的细胞中C.生物的亲代细胞和子代细胞之间遗传性状的稳定性D.新产生的细胞能充分生长发育
解析:细胞有丝分裂的重要意义是将亲代细胞的染色体经过复制后,精确地平分到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA,因而在生物的亲代细胞和子代细胞之间保证了遗传性状的稳定性。
[概念误区] 有丝分裂实现染色体与核遗传物质的平均分配,但不能实现细胞中所有遗传物质的平均分配。
概念四 癌细胞可以无限制地分裂[概念情境] 白血病简称血癌,据报道,近年来儿童白血病患者人数有增加的趋势。某儿童医院的一份调查报告显示,到该医院就诊的儿童白血病患者中,多数家庭曾进行过豪华装修。家庭装修过程中使用的装修材料中含有的苯、甲醛等有害物质是使儿童患病的直接因素。请思考以下问题。(1)致癌因子的类型除上述所示种类外,还包括哪些?造血干细胞癌变的根本原因是什么?提示:致癌因子的类型除上述所示种类外,还包括物理致癌因子、生物致癌因子。造血干细胞癌变的根本原因是原癌基因及抑癌基因发生改变。
(2)细胞癌变之后,发生的最显著的变化有哪些?提示:①粘连蛋白缺失或减少,使癌细胞易于从肿瘤上脱落;②癌细胞具有无限增殖能力。(3)治疗恶性肿瘤的途径之一是用药物影响癌细胞的细胞周期。试根据有丝分裂的特点,推测如何使用药物将癌细胞阻断在细胞周期的间期或分裂期。提示:用药物抑制染色体的复制(或DNA复制),可将癌细胞的细胞周期阻断在分裂间期;而用药物抑制纺锤体的形成,可以影响染色体被拉向两极,从而将细胞周期阻断在分裂期。
突破点 癌细胞的特征
[典例] 下列关于癌细胞的叙述,错误的是( )A.癌细胞内部发生过变异B.癌细胞细胞表面成分发生改变C.癌细胞的分裂次数是有限的D.粘连蛋白的缺失促使癌细胞能够转移
解析:癌细胞形成的根本原因是细胞内的原癌基因和抑癌基因发生改变,可见,癌细胞内部发生过可遗传变异;癌细胞的细胞表面粘连蛋白很少或缺失,使癌细胞容易在组织间转移;癌细胞在适宜条件下能无限增殖,其分裂次数是无限的。
在高等动物Z细胞的细胞周期中,各时期经历时间依次是G1期8 h、S期6 h、G2期5 h、M期1 h。HU(羟基脲)是一种DNA合成抑制剂,对S期以外的细胞无影响,但可以阻止细胞进入S期而停留在G1/S交界(看作G1期细胞)。科学家利用Z细胞和HU做了如下实验,每组设置多个重复样品。①A组:培养液+Z细胞+HU(用生理盐水配制)B组:培养液+Z细胞+生理盐水②培养14 h后,检测统计A、B两组各时期细胞数所占百分比(第一次检测)。③将A组中的HU全部洗脱,更换新鲜培养液培养10 h,再向A组中加入HU。④培养14 h后,检测统计A、B两组各时期细胞数所占百分比(第二次检测)。
请回答下列问题。(1)A组培养液中加入DNA合成抑制剂,处于 期的细胞立刻被抑制。(2)S期的启动需要一种蛋白质分子作为启动信号,这种蛋白质在S期之前合成并存在于S期全过程中。若将S期和G1期细胞融合,则G1期细胞进入S期的时间将 (填“不变”“提前”或“延后”)。
解析:(1)DNA复制的时期是分裂间期的S期,所以向A组培养液中加入DNA合成抑制剂,处于S期的细胞立刻被抑制。(2)将S期和G1期细胞融合后,G1期的细胞中含有作为启动S期信号的蛋白质,使G1期的细胞比正常培养下提前进入S期。
(3)①设计一张表格,并将A、B两组第一次检测统计的预测结果填入表中。
解析:(3)①A组培养液中加入了HU,而HU能抑制DNA合成,阻止细胞进入S期而停留在G1/S交界(看作G1期细胞),因此培养14 h后,S期细胞占细胞周期的比例为30%,其余细胞均处于G1期,即比例为70%。B组培养液中没有加入HU,细胞正常分裂,因此培养14 h后,G1期40%、S期30%、G2期25%、M期5%。②将A组中的HU全部洗脱,更换新鲜培养液培养10 h,再向A组中加入HU,培养14 h后,则A组中30%处于S期的细胞也均进入G1期,因此A组的第二次检测统计结果是细胞都处于G1期(或细胞都处于G1/S交界)。
②A组的第二次检测统计结果是 。
细胞都处于G1期(或细胞都处于G1/S交界)
1.下列关于高等动物细胞的细胞周期的叙述,错误的是( )A.分裂间期进行DNA复制B.前期开始出现染色体和纺锤体C.中期是观察染色体形态的最佳时期D.末期进行着丝粒的分裂
解析:着丝粒分裂发生在后期。
2.下列关于“制作和观察植物细胞有丝分裂的临时装片”活动的叙述,正确的是( )A.若改用紫色的洋葱外表皮细胞作实验材料则无须用龙胆紫染色B.用水漂洗可洗去多余的染料,以避免染色过度影响观察C.显微镜下观察中期细胞可对细胞中的染色体进行计数D.实验中应保持细胞的活性以便能观察到各个时期的细胞
解析:洋葱外表皮细胞不分裂,不可作为该活动的材料;漂洗的目的是洗去解离液,便于染色;中期是观察染色体的最佳时期,显微镜下可看到细胞中的染色体,便于计数;解离过的细胞已死亡。
3.如图为细胞周期中细胞核的某一变化,此过程发生在( )A.末期,核仁、核膜正在重新形成B.间期,染色质已复制,正在螺旋化形成染色体C.前期,核膜逐渐解体D.中期,染色体螺旋程度最高
解析:图示核膜逐渐解体,出现染色体且有染色单体,应该处于有丝分裂前期。
4.(2019·浙江4月学考)在“制作和观察植物细胞有丝分裂的临时装片”活动中,观察到不同分裂时期的细胞如图所示:
下列叙述错误的是( )A.装片制作过程中需用清水漂洗已解离的根尖便于染色B.观察过程中先用低倍镜找到分生区细胞再换用高倍镜C.图甲细胞所处时期发生DNA复制及相关蛋白质的合成D.图丙细胞中的染色体数目比图乙细胞中的增加了一倍
解析:装片制作过程中需用清水漂洗已解离的根尖,洗去解离液,防止解离过度,便于染色。观察过程中先用低倍镜找到分生区细胞再换用高倍镜。图甲细胞处于有丝分裂的前期,染色质丝螺旋缠绕并逐渐缩短变粗,形成染色体,核膜解体,核仁消失;间期完成DNA复制和有关蛋白质合成。图丙细胞处于有丝分裂后期,着丝粒一分为二,姐妹染色单体分开,染色体数目加倍;图乙细胞处于有丝分裂中期,染色体清晰地排列在赤道面上,染色体数目不变,图丙细胞中的染色体数目比图乙细胞中的增加了一倍。
5.通过对缺少某种蛋白的癌细胞进行研究,发现染色体在一些关键位置处于展开状态,使一系列基因被激活,癌细胞因此能够持续分裂。下列相关叙述正确的是( )A.癌细胞基因表达调控与染色体状态无关B.抑制该蛋白合成的药物有助于攻克癌症C.在正常细胞中该蛋白基因处于关闭状态D.正常细胞内控制该蛋白合成相关的基因突变可能导致正常细胞分裂失控
解析:癌细胞染色体在一些关键位置处于展开状态,因此癌细胞基因表达调控可能与染色体解螺旋有关;据题意可知,癌细胞缺少某种蛋白,在癌细胞中该蛋白基因可能处于关闭状态,故抑制该蛋白合成的药物有助于细胞癌变,提高该蛋白合成的药物有助于攻克癌症;据题意可知,癌细胞缺少某种蛋白,在癌细胞中该蛋白基因处于关闭状态,而在正常细胞中该蛋白基因处于开启状态;据题意可知,癌细胞是激活了一系列基因,使癌细胞“永生”,因此癌细胞的无限增殖与正常细胞内控制该蛋白合成相关的基因突变有关。
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1.细胞的分裂经历细胞周期(1)细胞体积与细胞分裂的关系①为了保证细胞进行正常生命活动,细胞 不能太大。当一些 . 时,可从一个细胞分裂成两个细胞。②真核细胞常见分裂方式: (体细胞增殖的主要方式)和 (产生有性生殖细胞)。(2)细胞周期①含义:连续分裂的细胞从 到下一次分裂结束所经历的整个过程。
②组成:细胞周期包括 (简称M期)和 (包括S期、G1期和G2期)。a.G1期主要是合成 。b.S期发生 。c.G2期合成 。③特点:分裂间期的时间总是 。
DNA复制所需的蛋白质
M期所必需的一些蛋白质
2.染色体在有丝分裂过程中呈现规律性变化(以高等植物细胞为例)
3.有丝分裂可保证细胞亲子代间遗传物质的稳定性将亲代细胞的 经过复制后,精确地 中。由于染色体上有遗传物质DNA,染色体的复制实质上是DNA的复制,因而在生物的亲代细胞和子代细胞之间保证了 。
4.癌细胞可以无限制地分裂
概念一 细胞的分裂经历细胞周期[概念情境] 下表数据为科研人员实验测得体外培养的三种细胞的细胞周期持续时间(单位:小时)。
请思考以下问题。(1)细胞周期的时长与分裂间期和分裂期的时长具有怎样的关系?提示:细胞周期时长等于分裂间期和分裂期的时长之和。(2)不同类型细胞的细胞周期持续时间是否相同?不同细胞的细胞周期有没有共性?提示:不同细胞的细胞周期持续时间不同,如蛙单倍体胚细胞细胞周期持续时间较长,小鼠十二指肠细胞细胞周期持续时间较短。不论何种类型细胞,分裂间期和分裂期的时间相差很大;分裂间期占的时间较长,分裂期占的时间较短。(3)表中三种类型的细胞体积都相对较小,对于细胞而言有什么意义?提示:细胞体积小,表面积与体积之比就较大(即相对表面积较大),有利于细胞进行物质交换。
突破点1 模拟探究细胞的大小与扩散作用的关系
[典例1] 科学家通过模拟实验探究细胞大小与物质运输的关系,结果如图所示。网格部分表示NaOH扩散的区域,空白部分表示琼脂块未被NaOH扩散的区域。下列叙述正确的是( )A.浸泡时用勺子翻动琼脂块,若挖动其表面对实验结果亦无影响B.NaOH在边长1 cm的琼脂块内扩散的速率最大C.本实验可说明,细胞体积越小,其相对表面积越小,物质运输的效率就越高D.NaOH扩散进琼脂块的体积与琼脂块总体积之比可以反映细胞的物质运输效率
解析:用勺子挖动琼脂块表面可能会导致琼脂块表面破损,这会影响NaOH扩散的体积,从而影响实验结果;NaOH在不同的琼脂块中扩散的速率是相同的;本实验可说明,细胞体积越小,其相对表面积越大,物质运输的效率就越高;NaOH扩散进琼脂块的体积与琼脂块总体积之比可以反映细胞的物质运输效率。
探究细胞表面积与体积关系的实验操作与分析
突破点2 细胞周期的概念
[典例2] 如图为细胞周期示意图,下列关于细胞周期各个时期的变化叙述正确的是( )A.a→b是G2期,细胞内DNA已经复制完成B.b→c是分裂期,是一个细胞周期的开始阶段C.c→d是G1期,细胞内无蛋白质合成D.d→a是S期,细胞进行DNA复制和核糖体增生
解析:由题图可知,a→b是G2期,细胞内DNA已经复制完成;b→c是分裂期,细胞周期是先分裂间期后分裂期;c→d是G1期,细胞内有蛋白质合成;d→a是S期,细胞内发生的变化是DNA复制,而核糖体增生发生在G1期,为蛋白质合成做准备。
[概念误区] 有关细胞周期的理解(1)并不是所有的细胞分裂都具有周期性。高度分化的体细胞和减数分裂产生的生殖细胞不具有细胞周期。(2)有丝分裂产生的子细胞有的可继续进行分裂,有的暂不分裂,也有的进行细胞分化。(3)细胞周期的长短由遗传物质决定,同时受环境因素的影响。(4)在观察有丝分裂时,应选择分裂期相对较长的细胞,有利于观察到处于不同分裂时期的图像。(5)G1期完成DNA复制所需蛋白质的合成和核糖体的增生,但场所不在细胞核,在细胞质。
突破点3 细胞周期的表述方式
[典例3] 图1表示细胞进行有丝分裂的一个细胞周期所用的时间,图2表示连续分裂的细胞相邻的两个细胞周期图,图3表示细胞增殖过程中核DNA含量的变化,下列叙述中正确的是( )A.图2中a、b或c、d两段都要消耗ATPB.图3中g组细胞全部处于图2中的b段或d段C.图1中的乙→甲称为分裂期D.温度不影响图2中b段或d段的进行速率
解析:分析图示可知,图2中a和c表示分裂间期,b和d表示分裂期,无论是分裂间期还是分裂期都会消耗ATP;根据题图分析可知,图3中g组表示的时期有G2期、前期、中期、后期和末期,其中G2期不属于图2中的b段或d段;图1中的乙→甲称为分裂间期;图2中b段或d段表示分裂期,其进行速率受温度的影响。
概念二 染色体在有丝分裂过程中呈现规律性变化[概念情境] 某同学制作了洋葱根尖细胞有丝分裂的临时装片,并对其进行了观察,各时期的显微照片如下图所示。
请据图思考以下问题。(1)制作洋葱根尖细胞有丝分裂的临时装片,基本操作流程是什么?提示:解离→漂洗→染色→制片。(2)图示中①～⑤的显微照片分别表示什么时期?请你按有丝分裂的顺序将其进行正确排序。提示:①～⑤分别表示间期、中期、后期、前期、末期。排列顺序为①→④→②→③→⑤。(3)观察细胞中染色体形态和数目的最佳时期是图中哪个时期?该时期的主要特征是什么?提示:观察细胞中染色体形态和数目的最佳时期是图中②时期(中期),该时期的主要特征是染色体的着丝粒整齐排列在赤道面上。
(4)在有丝分裂过程中,DNA加倍和染色体加倍是否发生在同一时期?请用图中的序号表示两个加倍的时期。提示:否。DNA在间期(S期)加倍,即图示中①;染色体在后期加倍,即图示中③。
突破点1 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
[典例1] 下列关于“制作和观察植物细胞有丝分裂的临时装片”实验的叙述,错误的是( )A.清水漂洗的目的是洗去多余的解离液,以利于染色B.在高倍物镜和低倍物镜下均能观察到处于分裂期的细胞C.盐酸将细胞之间的果胶质松散,有利于后期制片时将根尖压成单层细胞D.低倍物镜下找到目标细胞,再换用高倍物镜后不能观察到目标细胞的原因只是视野变暗
解析:清水漂洗的目的是洗去多余的解离液,以利于染色;观察洋葱根尖细胞有丝分裂的临时装片,通常在低倍物镜下找到观察对象后,再转换高倍物镜观察,识别有丝分裂不同时期的细胞,因此在高倍物镜和低倍物镜下均能观察到处于分裂期的细胞;用质量分数为10%的盐酸解离,是因为盐酸能使细胞之间的果胶质松散,有利于后期制片时将根尖压成单层细胞;低倍物镜下找到目标细胞,再换用高倍物镜后不能观察到目标细胞的原因是①换用高倍物镜前,没有将观察目标移至视野中央,换用高倍物镜后,观察目标在视野范围以外;②换用高倍物镜后,视野太暗,没有将视野调亮,看不到观察的细胞;③没有调节好细准焦螺旋。
制作并观察植物细胞有丝分裂临时装片的实验操作与实验易错
(2)实验易错①“解离”之后,细胞已经被杀死,无法观察细胞有丝分裂的动态变化过程。②“漂洗”的目的是洗去解离液——盐酸,以便于龙胆紫染液或醋酸洋红染液等碱性染料对染色体(质)进行着色。③“染色”的目的是对染色体(质)结构进行着色,便于观察。④细胞有丝分裂过程中,可以看到细胞壁、纺锤体、染色体等结构,但无法观察到不存在的结构——赤道面。⑤只有具备分裂能力的细胞才可作为取材部位,高度分化的细胞部位不能作为观察对象。
突破点2 有丝分裂过程中染色体的行为变化
[典例2] 如图是同一高等植物细胞分裂不同时期的图像,据图分析可做出的正确判断是( )A.该种生物的叶肉细胞中共含有6个DNA分子B.若按分裂的先后顺序排列,应为①→④→③→②,共同构成一个完整的细胞周期C.下一细胞周期开始于图②时期的结束D.图①时期细胞中的中心体移向两极
解析:该种生物的叶肉细胞的细胞核中共含有6个DNA分子,此外在线粒体和叶绿体中也含有少量DNA;根据分析可知,题图所示细胞分裂的先后顺序为①→④→③→②,但还缺少分裂间期,因此不能构成一个完整的细胞周期;细胞周期是指连续分裂的细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的整个过程,因此下一细胞周期开始于图②时期的结束;该细胞为高等植物细胞,不含中心体。
有丝分裂过程图示及相关分析(以动物和高等植物细胞为例)
突破点3 动、植物细胞有丝分裂异同
[典例3] 如图为动物和高等植物细胞的有丝分裂图,据图分析错误的是( )A.甲细胞在分裂前期时,一对①分开,其间有纺锤丝相连B.乙细胞在分裂前期时,无①出现,但仍有纺锤丝C.甲细胞在分裂末期时,③向内凹陷,形成环沟D.乙细胞在分裂末期时,⑤聚集发展成新的细胞膜
解析:甲细胞为动物细胞,①为中心体,②为着丝粒,③为细胞膜。动物细胞有丝分裂前期,一对中心体移向两极,其间有纺锤丝相连;乙细胞为高等植物细胞,细胞中不存在中心体,细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体;动物细胞在分裂末期时,细胞在赤道面上向内凹陷,形成环沟;高等植物细胞在分裂末期时,⑤聚集发展成新的细胞壁。
动、植物细胞有丝分裂的异同
突破点4 基于柱形图或曲线图考查有丝分裂过程中物质含量变化
[典例4] 图1是一个细胞周期内每条染色体中的DNA含量变化曲线图,图2是根据细胞核DNA含量不同,将大量某种连续增殖的细胞分为三组,统计每组的细胞数而绘制的柱形图。下列叙述正确的是( )A.图1中ef段的染色体数是cd段的一半B.图2丙组细胞中只有部分细胞的染色体数目加倍C.图2中乙组细胞所处时期相当于图1中的ab段D.观察有丝分裂过程中染色体的最佳时期是图2的甲组细胞
解析:图1中ef段包括后期和末期,其中后期染色体数目是cd段的2倍,末期染色体数目与cd段相同;图2丙组细胞包括G2期、前期、中期和后期的细胞,其中只有后期细胞中染色体数目加倍;图2中乙组细胞所处时期(S期)相当于图1中的bc段;观察有丝分裂过程中染色体的最佳时期是中期,包含在图2的丙组细胞中。
有丝分裂过程中物质含量变化
细胞有丝分裂过程中核DNA、染色体、染色单体、每条染色体上DNA含量变化曲线
①a→b、m→n的变化原因均为DNA复制。②g→h、p→q的变化原因均是着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,形成染色体。③染色单体数在细胞周期中起点和终点均为0。
概念三 有丝分裂可保证细胞亲子代间遗传物质的稳定性[概念情境] 如图表示有丝分裂过程中染色体数目变化曲线。
请思考下面问题。一个细胞周期可用图中的什么序号表示?在该周期内染色体的数目变化体现了有丝分裂的什么特征?提示:一个细胞周期可用图中的①～⑤表示。一个细胞周期中染色体数目前后不变,说明经过有丝分裂,能够保证细胞亲子代间遗传物质的稳定性。
突破点 有丝分裂的意义
[典例] 有丝分裂的重要意义是保证了( )A.细胞的变化过程受细胞核内的DNA控制B.一个细胞的变异将发生在新的细胞中C.生物的亲代细胞和子代细胞之间遗传性状的稳定性D.新产生的细胞能充分生长发育
解析:细胞有丝分裂的重要意义是将亲代细胞的染色体经过复制后,精确地平分到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA,因而在生物的亲代细胞和子代细胞之间保证了遗传性状的稳定性。
[概念误区] 有丝分裂实现染色体与核遗传物质的平均分配,但不能实现细胞中所有遗传物质的平均分配。
概念四 癌细胞可以无限制地分裂[概念情境] 白血病简称血癌,据报道,近年来儿童白血病患者人数有增加的趋势。某儿童医院的一份调查报告显示,到该医院就诊的儿童白血病患者中,多数家庭曾进行过豪华装修。家庭装修过程中使用的装修材料中含有的苯、甲醛等有害物质是使儿童患病的直接因素。请思考以下问题。(1)致癌因子的类型除上述所示种类外,还包括哪些?造血干细胞癌变的根本原因是什么?提示:致癌因子的类型除上述所示种类外,还包括物理致癌因子、生物致癌因子。造血干细胞癌变的根本原因是原癌基因及抑癌基因发生改变。
(2)细胞癌变之后,发生的最显著的变化有哪些?提示:①粘连蛋白缺失或减少,使癌细胞易于从肿瘤上脱落;②癌细胞具有无限增殖能力。(3)治疗恶性肿瘤的途径之一是用药物影响癌细胞的细胞周期。试根据有丝分裂的特点,推测如何使用药物将癌细胞阻断在细胞周期的间期或分裂期。提示:用药物抑制染色体的复制(或DNA复制),可将癌细胞的细胞周期阻断在分裂间期;而用药物抑制纺锤体的形成,可以影响染色体被拉向两极,从而将细胞周期阻断在分裂期。
突破点 癌细胞的特征
[典例] 下列关于癌细胞的叙述,错误的是( )A.癌细胞内部发生过变异B.癌细胞细胞表面成分发生改变C.癌细胞的分裂次数是有限的D.粘连蛋白的缺失促使癌细胞能够转移
解析:癌细胞形成的根本原因是细胞内的原癌基因和抑癌基因发生改变,可见,癌细胞内部发生过可遗传变异;癌细胞的细胞表面粘连蛋白很少或缺失,使癌细胞容易在组织间转移;癌细胞在适宜条件下能无限增殖,其分裂次数是无限的。
在高等动物Z细胞的细胞周期中,各时期经历时间依次是G1期8 h、S期6 h、G2期5 h、M期1 h。HU(羟基脲)是一种DNA合成抑制剂,对S期以外的细胞无影响,但可以阻止细胞进入S期而停留在G1/S交界(看作G1期细胞)。科学家利用Z细胞和HU做了如下实验,每组设置多个重复样品。①A组:培养液+Z细胞+HU(用生理盐水配制)B组:培养液+Z细胞+生理盐水②培养14 h后,检测统计A、B两组各时期细胞数所占百分比(第一次检测)。③将A组中的HU全部洗脱,更换新鲜培养液培养10 h,再向A组中加入HU。④培养14 h后,检测统计A、B两组各时期细胞数所占百分比(第二次检测)。
请回答下列问题。(1)A组培养液中加入DNA合成抑制剂,处于 期的细胞立刻被抑制。(2)S期的启动需要一种蛋白质分子作为启动信号,这种蛋白质在S期之前合成并存在于S期全过程中。若将S期和G1期细胞融合,则G1期细胞进入S期的时间将 (填“不变”“提前”或“延后”)。
解析:(1)DNA复制的时期是分裂间期的S期,所以向A组培养液中加入DNA合成抑制剂,处于S期的细胞立刻被抑制。(2)将S期和G1期细胞融合后,G1期的细胞中含有作为启动S期信号的蛋白质,使G1期的细胞比正常培养下提前进入S期。
(3)①设计一张表格,并将A、B两组第一次检测统计的预测结果填入表中。
解析:(3)①A组培养液中加入了HU,而HU能抑制DNA合成,阻止细胞进入S期而停留在G1/S交界(看作G1期细胞),因此培养14 h后,S期细胞占细胞周期的比例为30%,其余细胞均处于G1期,即比例为70%。B组培养液中没有加入HU,细胞正常分裂,因此培养14 h后,G1期40%、S期30%、G2期25%、M期5%。②将A组中的HU全部洗脱,更换新鲜培养液培养10 h,再向A组中加入HU,培养14 h后,则A组中30%处于S期的细胞也均进入G1期,因此A组的第二次检测统计结果是细胞都处于G1期(或细胞都处于G1/S交界)。
②A组的第二次检测统计结果是 。
细胞都处于G1期(或细胞都处于G1/S交界)
1.下列关于高等动物细胞的细胞周期的叙述,错误的是( )A.分裂间期进行DNA复制B.前期开始出现染色体和纺锤体C.中期是观察染色体形态的最佳时期D.末期进行着丝粒的分裂
解析:着丝粒分裂发生在后期。
2.下列关于“制作和观察植物细胞有丝分裂的临时装片”活动的叙述,正确的是( )A.若改用紫色的洋葱外表皮细胞作实验材料则无须用龙胆紫染色B.用水漂洗可洗去多余的染料,以避免染色过度影响观察C.显微镜下观察中期细胞可对细胞中的染色体进行计数D.实验中应保持细胞的活性以便能观察到各个时期的细胞
解析:洋葱外表皮细胞不分裂,不可作为该活动的材料;漂洗的目的是洗去解离液,便于染色;中期是观察染色体的最佳时期,显微镜下可看到细胞中的染色体,便于计数;解离过的细胞已死亡。
3.如图为细胞周期中细胞核的某一变化,此过程发生在( )A.末期,核仁、核膜正在重新形成B.间期,染色质已复制,正在螺旋化形成染色体C.前期,核膜逐渐解体D.中期,染色体螺旋程度最高
解析:图示核膜逐渐解体,出现染色体且有染色单体,应该处于有丝分裂前期。
4.(2019·浙江4月学考)在“制作和观察植物细胞有丝分裂的临时装片”活动中,观察到不同分裂时期的细胞如图所示:
下列叙述错误的是( )A.装片制作过程中需用清水漂洗已解离的根尖便于染色B.观察过程中先用低倍镜找到分生区细胞再换用高倍镜C.图甲细胞所处时期发生DNA复制及相关蛋白质的合成D.图丙细胞中的染色体数目比图乙细胞中的增加了一倍
解析:装片制作过程中需用清水漂洗已解离的根尖,洗去解离液,防止解离过度,便于染色。观察过程中先用低倍镜找到分生区细胞再换用高倍镜。图甲细胞处于有丝分裂的前期,染色质丝螺旋缠绕并逐渐缩短变粗,形成染色体,核膜解体,核仁消失;间期完成DNA复制和有关蛋白质合成。图丙细胞处于有丝分裂后期,着丝粒一分为二,姐妹染色单体分开,染色体数目加倍;图乙细胞处于有丝分裂中期,染色体清晰地排列在赤道面上,染色体数目不变,图丙细胞中的染色体数目比图乙细胞中的增加了一倍。
5.通过对缺少某种蛋白的癌细胞进行研究,发现染色体在一些关键位置处于展开状态,使一系列基因被激活,癌细胞因此能够持续分裂。下列相关叙述正确的是( )A.癌细胞基因表达调控与染色体状态无关B.抑制该蛋白合成的药物有助于攻克癌症C.在正常细胞中该蛋白基因处于关闭状态D.正常细胞内控制该蛋白合成相关的基因突变可能导致正常细胞分裂失控
解析:癌细胞染色体在一些关键位置处于展开状态,因此癌细胞基因表达调控可能与染色体解螺旋有关;据题意可知,癌细胞缺少某种蛋白,在癌细胞中该蛋白基因可能处于关闭状态,故抑制该蛋白合成的药物有助于细胞癌变,提高该蛋白合成的药物有助于攻克癌症;据题意可知,癌细胞缺少某种蛋白,在癌细胞中该蛋白基因处于关闭状态,而在正常细胞中该蛋白基因处于开启状态;据题意可知,癌细胞是激活了一系列基因,使癌细胞“永生”,因此癌细胞的无限增殖与正常细胞内控制该蛋白合成相关的基因突变有关。
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