4.1 细胞的增殖(Word教参)-【正禾一本通】2025年高考生物高三一轮总复习高效讲义（人教版2019 单选版）

第1课时　细胞的增殖　 【课标要求】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。 考点1　细胞增殖与细胞周期 整合必备知识 1.细胞增殖 (1)概念：细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程。 (2)意义：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。 ①单细胞生物：通过细胞增殖而繁衍。 ②多细胞生物：从受精卵开始，要经过细胞增殖和分化逐渐发育为成体。生物体内不断地有细胞衰老、死亡，需要通过细胞增殖加以补充。 (3)过程：包括物质准备和细胞分裂两个相连续的过程。 [深挖教材]　 (必修1 P115“思维训练”)细胞越大，细胞的表面积与体积的比值越小，物质的运输速率越低。 2.细胞周期 (1)前提条件：连续分裂的细胞。 (2) (3)图示的含义 (4)分裂间期与分裂期的联系：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。 (5)特点：不同种类的细胞，细胞周期不一定相同，分裂间期与分裂期所占的比例也不一定相同。 (6)细胞周期的表示方法 方法名称 表示方法 用字母表示细胞周期 扇形图 A→B→C→D→E→A为一个细胞周期，其中A→E为分裂间期，DNA复制发生于图中S期，蛋白质合成主要发生在图中G1、G2期 直线图 (a＋b)或(c＋d)为一个细胞周期 坐标图 (a＋b＋c＋d＋e)为一个细胞周期 柱形图 B组细胞处于分裂间期，正在进行DNA复制，C组细胞多数处于分裂期，A组细胞数目最多，处于分裂间期，分裂间期时间最长 说明：①G1期：又称DNA合成前期，主要进行RNA和有关蛋白质(如DNA聚合酶等)的合成，为S期DNA的复制做准备。 ②S期：又称DNA合成期，主要进行DNA的复制。 ③G2期：又称DNA合成后期，发生的是有丝分裂所必需的一些蛋白质的合成。 【易错辨析】　//////////////////////////////// (1)同一生物的不同组织细胞都具有细胞周期。(×) 提示：只有连续分裂的细胞才具有细胞周期，有的细胞不再分裂，有的细胞不能连续分裂。 (2)原核生物主要进行二分裂，二分裂不是无丝分裂。(√) (3)细胞越小，其相对表面积也越小，这有利于提高物质交换效率。(×) 提示：细胞越小，其相对表面积越大。 提升关键能力 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，部分检验点如下图所示。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。请据图回答下列问题。 (1)与G1期细胞相比，G2期细胞中染色体及核DNA数量的变化是染色体数目不变，核DNA数目加倍。 (2)以下是能够实现动物细胞周期同步化的三种方法。 ①在细胞快速增殖的培养液中添加适量的DNA合成抑制剂，主要激活检验点2，处于G2、M、G1期的细胞不受影响而继续细胞周期的运转，最终细胞会停滞在细胞周期的S期，以达到细胞周期同步化的目的。 ②在细胞快速增殖期的培养液中添加适量的秋水仙素，抑制纺锤体形成，主要激活检验点4，使细胞停滞于分裂中期，即可实现细胞周期同步化。经处理的细胞染色体数目加倍，该物质起作用的时期是细胞分裂的前期。 ③培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在间期(填“间期”或“分裂期”)，以实现细胞周期同步化。 落实素养题组 1.(2024·河南开封模拟)科学家用32P标记蚕豆根尖细胞中的DNA，研究蚕豆根尖细胞分裂情况，得到蚕豆根尖分生区细胞连续分裂的时间数据如图所示。下列说法错误的是(　　) A.a→b表示有丝分裂的分裂期，b→c表示分裂间期 B.a→c表示一个细胞周期 C.实验中蚕豆根尖细胞分裂的一个细胞周期时间为19.3 h D.在b→c时期内，完成DNA的复制和有关蛋白质的合成 解析：选B。由图可知，0～2 h、19.3～21.3 h、38.6～40.6 h都表示有丝分裂的分裂期；2～19.3 h、21.3～38.6 h都表示分裂间期。其中2～21.3 h(即b→d)、21.3～40.6 h(即d→f)均表示一个细胞周期。则a→b表示有丝分裂的分裂期，b→c表示分裂间期，A正确。分裂间期在前，分裂期在后，因此蚕豆根尖细胞的一个细胞周期不可以用a→c表示，B错误。图中2～21.3 h(即b→d)、21.3～40.6 h(即d→f)为蚕豆根尖细胞分裂的一个细胞周期，时间为19.3 h，C正确。b→c可表示分裂间期，在细胞分裂间期完成DNA的复制和有关蛋白质的合成，并且细胞有适度的生长，D正确。 2.细胞周期的调控关键在分裂间期。有2个起决定作用的控制点，从G1期进入S期和从G2期进入M期。这2个转变过程都是由一种称为成熟促进因子(MPF)的蛋白质复合体所触发的。组成MPF的是两种蛋白：cdc2激酶和细胞周期蛋白(cyclins)。cyclins有2种：S­cyclin和M­cyclin。其调控过程如图所示，下列说法错误的是(　　) A.M­cyclin与cdc2结合导致细胞进入有丝分裂过程 B.细胞周期循环往复的过程中需要核糖体不断地合成细胞周期蛋白 C.cdc2可以反复起作用，所以细胞周期过程中不需要重新合成 D.受精卵分裂时MPF转化的速度明显快于造血干细胞 解析：选C。据图分析，M­cyclin和cdc2结合成有活性的MPF触发细胞从G2期进入M期，MPF触发系列酶促反应，导致有丝分裂，所以进入有丝分裂过程，A正确；细胞周期循环往复的过程中不断地合成细胞周期蛋白，需要核糖体的参与，B正确；据题中信息可知，反复起作用的是cdc2激酶和细胞周期蛋白(S­cyclin和M­cyclin)结合成的MPF，cdc2单独存在时无活性，cdc2发挥作用后，会被分解，而cdc2蛋白的浓度在细胞周期过程中始终是稳定的，所以细胞周期过程中需要不断重新合成，C错误；从G1期进入S期和从G2期进入M期，这2个转变过程都是由MPF的蛋白质复合体所触发的，受精卵分裂速度快于造血干细胞，所以受精卵分裂时MPF转化的速度明显快于造血干细胞，D正确。 考点2　有丝分裂和无丝分裂 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 整合必备知识 1.动植物细胞有丝分裂过程 时期 分裂图像 特点 植物细胞 动物细胞 分裂间期 共同点 ①完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成； ②细胞有适度的生长 区别 植物：无中心粒的倍增(低等植物除外) 动物：完成中心粒的倍增 前期 共同点 ①染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体； ②核仁逐渐解体，核膜逐渐消失； ③纺锤体形成 区别 植物：细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体； 动物：中心粒发出星射线，形成纺锤体 中期 纺锤丝牵引着染色体运动，使每条染色体的着丝粒排列在赤道板上 后期 ①着丝粒分裂，姐妹染色单体分开； ②子染色体移向两极 末期 共同点 ①染色体变成染色质丝； ②纺锤体逐渐消失，出现新的核膜、核仁，形成两个新的细胞核 区别 植物：细胞板→细胞壁； 动物：细胞膜凹陷 [深化理解] 细胞周期过程中细胞器的作用时期及生理作用 细胞器 细胞类型 作用时期 生理作用 核糖体 动物、植物 主要是间期 有关蛋白质的合成 中心体 动物、 低等植物 前期 纺锤体的形成 高尔基体 植物 末期 细胞壁的形成 线粒体 动物、植物 整个时期 提供能量 2.细胞周期过程中相关变化 (1)细胞周期中相应物质的数目变化 物质 间期 前期 中期 后期 末期 染色体 2N 2N 2N 4N 4N→2N 染色单体 0→4N 4N 4N 0 0 核DNA 2N→4N 4N 4N 4N 4N→2N (2)细胞周期中核DNA、染色体、染色单体、每条染色体上DNA含量变化 ①图1、图4中表示DNA分子复制的时段分别为a→b、p→q。 ②图2、3、4中表示着丝粒分裂的时段分别为g→h、n→o、r→s。 ③c→d和r→s的变化相似，但时期不同，前者表示有丝分裂末期染色体平均分配，后者表示有丝分裂后期着丝粒分裂。 ④染色单体数在细胞周期中的起点为0，终点也为0。 (3)细胞周期中染色体、染色单体及核DNA三者之间的数量关系 ①当有染色单体存在时，染色体数∶染色单体数∶核DNA数＝1∶2∶2。 ②当无染色单体存在时，染色体数∶核DNA数＝1∶1。 (4)细胞周期中染色体数与核DNA数比值的变化曲线 图中BC(GH)段表示S期DNA的复制，染色单体形成，CD(HI)段表示含有姐妹染色单体的时期，即G2期、有丝分裂前期和中期，DE(IJ)段表示有丝分裂后期着丝粒分裂，染色单体消失。 (5)根据柱状图判断细胞分裂时期的规律(以二倍体生物为例) ①根据染色单体变化判断各时期 ②根据比例关系判断一个细胞中的各时期 3.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。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。 4.无丝分裂 (1)特点：分裂过程中不会出现染色体和纺锤丝的变化。 (2)过程 ①细胞核先延长，核的中部向内凹陷，缢裂成为两个细胞核； ②整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞。 (3)实例：蛙的红细胞的无丝分裂。 【易错辨析】　//////////////////////////////// (1)有丝分裂后期，着丝粒分裂导致染色单体的数目加倍。(×) 提示：有丝分裂后期，着丝粒分裂导致染色体的数目加倍。 (2)在一个细胞周期中，DNA的复制和中心粒的倍增可能发生在同一时期。(√) (3)动植物细胞有丝分裂中期都会出现的细胞结构是赤道板。(×) 提示：赤道板是人为规定的虚拟平面，不是细胞结构。 (4)除中心体之外的细胞器在子细胞中的分配是随机的。(√) 提升关键能力 下图甲为某高等植物根尖分生区细胞一个细胞周期中部分细胞的模式图，图乙表示细胞内染色体与核DNA数目比随细胞周期的变化关系。据图回答下列问题。 (1)用显微镜观察时，视野中看到数量最多的细胞是图甲中的②(填序号)，理由是间期时间长。 (2)图甲细胞在一个细胞周期中正确的排序为②④①③(填序号)，其中属于有丝分裂中期的是④(填序号)，判断依据是染色体的着丝粒整齐排列在赤道板上。图甲所示的时期与动物细胞有丝分裂过程存在显著差异的是图③(填“②”“③”或“②和③”)所示的时期。 (3)图乙中bc段完成DNA的复制，de段形成的原因是着丝粒分裂，姐妹染色单体分开。图④、图③分别处于图乙中的cd、ef段(填字母)。 (4)在电子显微镜下可观察到图甲中③在细胞板周围聚集着许多小囊泡，这些小囊泡属于高尔基体(填细胞器名称)，其中可能含有的物质是纤维素和果胶。该时期动物细胞有丝分裂的主要变化是细胞膜从细胞的中部向内凹陷，细胞缢裂为两个子细胞。 (5)绘制该高等植物根尖分生区细胞的一个细胞周期中染色体的数量变化曲线(注：在纵坐标上标注具体条数)。 提示： 落实素养题组 1.(2023·河北石家庄模拟)如图为高等植物细胞处于有丝分裂不同时期的模式图，图中1代表囊泡，2代表细胞壁，3代表纺锤丝。下列分析正确的是(　　) A.该细胞可能是植物根尖成熟区细胞 B.结构1中应该含有与结构2形成有关的糖类物质 C.图乙细胞中的结构2是通过结构1与赤道板融合而形成的 D.结构3的形成与中心体有关 解析：选B。植物根尖成熟区细胞不能分裂，A错误；1代表囊泡，2代表细胞壁，植物细胞壁的成分为纤维素和果胶，纤维素为多糖，结构1囊泡中应该含有与结构2细胞壁形成有关的糖类物质，B正确；赤道板是一个假想的位置，不是一个结构，图乙细胞中的结构2细胞壁是通过结构1囊泡与细胞板融合而形成的，C错误；高等植物细胞无中心体，D错误。 2.如图甲表示处于有丝分裂某时期的细胞图像，图乙表示该细胞在细胞周期不同时期每条染色体上DNA含量变化的情况，图丙表示某细胞分裂过程中可能的染色体数和核DNA分子数目。请据图判断下列说法错误的是(　　) A.图甲所示的细胞处于有丝分裂后期，发生了着丝粒分裂和染色单体数量的加倍 B.图甲所示的细胞中染色体与DNA数量关系对应图乙的DE段，对应图丙的A C.图乙中CD段的形成，是着丝粒分裂导致的 D.据图丙的信息可知，图丙中表示含有染色单体的时期是B、C 解析：选A。图甲所示的细胞处于有丝分裂后期，发生了着丝粒分裂和染色体数量的加倍，但核DNA分子数目不变，染色单体变成子染色体，A错误；图甲所示的细胞处于有丝分裂后期，对应图乙的DE段，对应图丙的A，B正确；图乙中CD段的形成是染色体着丝粒分裂导致的，C正确；含有染色单体时，染色体数∶核DNA分子数＝1∶2，结合图丙的信息可知，图丙中表示含有染色单体的时期是B、C，D正确。 题后点击　细胞周期中的“加倍”问题 考点3　观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂[探究·实践] 整合必备知识 1.实验原理 2.实验步骤 [深化理解] 关于实验的三点提醒 (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)“解离→漂洗→染色→制片”的步骤顺序不能颠倒、不能缺失，否则不易观察到预期现象。 (3)细胞分裂时期与所观察细胞数目的关系及计算。 ①细胞周期中不同时期持续时间长短与处于该时期的细胞数呈正相关。 ②某时期持续时间(t)＝(处于该时期细胞数)/(观察细胞总数)×细胞周期(T)。 [深挖教材]　 (1)(必修1 P117“讨论”)处于分裂间期的细胞最多的原因：细胞周期的大部分时间处于分裂间期。 (2)(必修1 P117“讨论”)比较细胞周期中不同时期的时间长短的方法：某时期的细胞数占计数细胞总数的比例越大，该时期的时间越长。 【易错辨析】　//////////////////////////////// (1)根尖分生区细胞呈长方形，且排列紧密。(×) 提示：根尖分生区细胞呈正方形，排列紧密。 (2)解离液中起解离作用的是体积分数为95%的酒精。(×) 提示：解离液中体积分数为95%的酒精起固定作用，质量分数为15%的盐酸起解离作用。 (3)解离后应立即进行染色，然后漂洗。(×) 提示：解离后应先漂洗，再进行染色。 落实素养题组 1.(2024·浙江宁波模拟)在“制作并观察植物细胞有丝分裂的临时装片”活动中，观察到下图所示的不同细胞，其中①～③为箭头所指细胞。下列叙述正确的是(　　) A.用盐酸处理根尖可破坏细胞间的果胶使细胞容易分开 B.①细胞所处时期发生DNA复制及相关蛋白质的合成 C.③细胞中的染色体和核DNA数目是②细胞的2倍 D.继续观察③细胞可观察到囊泡聚集成细胞板的过程 解析：选A。盐酸使植物细胞之间的果胶质层松散，从而使根尖细胞彼此容易分开，A正确；①细胞处于有丝分裂前期，而DNA分子复制和有关蛋白质合成发生在间期，B错误；③细胞处于有丝分裂后期，此时细胞的着丝粒分裂，染色体数目加倍，是②细胞的2倍，但核DNA数目不变，与②细胞相同，C错误；由于解离时细胞已经死亡，故继续观察③细胞不能观察到囊泡聚集成细胞板的过程，D错误。 2.如图是关于“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验的部分操作，下列叙述正确的是(　　) A.剪取洋葱根尖2～3 cm，因为该区域属于分生区，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与复原，则实验现象明显 解析：选C。洋葱根尖2～3 mm的区域属于分生区，A错误；在②和③之间应增加清水漂洗这一环节，而在③和⑤之间的清水漂洗环节应删除，B错误；分生区的细胞呈正方形，排列紧密，细胞经解离已死亡，C正确；b区域的细胞属于分生区细胞，其液泡较小，渗透作用不明显，用于观察质壁分离与复原，实验现象不明显，D错误。 　　　　　　　　　　　　　　　　[高考真题·感悟试做]　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.(2023·湖北高考)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(　　) 学生 分裂间期 分裂期 总计 前期 中期 后期 末期 甲 5 6 3 2 6 22 乙 5 6 3 3 5 22 丙 5 6 3 2 6 22 丁 7 6 3 2 5 23 戊 7 7 3 2 6 25 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 解析：选C。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，丙、丁计数的差异可能是某些细胞所处时期易混淆，如末期和分裂间期，A正确；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，易区分，故五位同学记录的中期细胞数一致，B正确；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，其所处时间比分裂期长，五位同学记录的间期细胞数不多，是由于只统计了一个视野中的细胞，样本数量较少，不具有代表性，C错误；计数规则不同，会导致实验误差，戊统计的细胞数量较多，可能与该同学的细胞计数规则与其他同学不同有关，D正确。 2.(2023·浙江6月选考)为筛选观察有丝分裂的合适材料，某研究小组选用不同植物的根尖，制作并观察根尖细胞的临时装片。下列关于选材依据的叙述，不合理的是(　　) A.选用易获取且易大量生根的材料 B.选用染色体数目少易观察的材料 C.选用解离时间短分散性好的材料 D.选用分裂间期细胞占比高的材料 解析：选D。制作并观察根尖细胞的临时装片，应选用易获取且易大量生根的材料，A不符合题意；要对染色体行为进行观察，应选用染色体数目少易观察的材料，B不符合题意；观察植物根尖有丝分裂需要解离使植物细胞分离开来，因此应选用解离时间短分散性好的材料，C不符合题意；选用分裂期细胞占比高的材料有助于观察有丝分裂各个时期的染色体行为，D符合题意。 3.(2022·广东高考)用洋葱根尖制作临时装片以观察细胞有丝分裂，如图为光学显微镜下观察到的视野。下列实验操作正确的是(　　) A.根尖解离后立即用甲紫溶液染色，以防解离过度 B.根尖染色后置于载玻片上捣碎，加上盖玻片后镜检 C.找到分生区细胞后换高倍镜并使用细准焦螺旋调焦 D.向右下方移动装片可将分裂中期细胞移至视野中央 解析：选C。根尖解离后需要先漂洗，洗去解离液后再进行染色，A错误；将已经染色的根尖置于载玻片上，加一滴清水后，用镊子尖将根尖弄碎，盖上盖玻片，用拇指轻轻按压盖玻片，使细胞分散开来，再进行观察，B错误；在低倍镜下找到分生区细胞(呈正方形，排列紧密)后，再换用高倍镜进行观察，此时为使视野清晰，需要用细准焦螺旋进行调焦，C正确；分裂中期的染色体着丝粒整齐排列在赤道板上，据图可知，图示的分裂中期细胞位于左上方，故需要向左上方移动装片将分裂中期的细胞移至视野中央，D错误。 4.(2022·江苏高考)培养获得二倍体和四倍体洋葱根尖后，分别制作有丝分裂装片，镜检、观察。如图为二倍体根尖细胞的照片。下列相关叙述错误的是(　　) A.两种根尖都要用有分生区的区段进行制片 B.装片中单层细胞区比多层细胞区更易找到理想的分裂期细胞 C.在低倍镜下比高倍镜下能更快找到各种分裂期细胞 D.四倍体中期细胞中的染色体数与①的相等，是②的4倍、③的2倍 解析：选D。根尖分生区进行有丝分裂，所以观察有丝分裂两种根尖都要用有分生区的区段进行制片，A正确；多层细胞相互遮挡不容易观察细胞，所以装片中单层细胞区比多层细胞区更易找到理想的分裂期细胞，B正确；低倍镜下，细胞放大倍数小，观察到的细胞数目多，高倍镜下放大倍数大，观察到的细胞数目少，所以在低倍镜下比高倍镜下能更快找到各种分裂期细胞，C正确；四倍体中期细胞中的染色体数是4N，图中①处于二倍体根尖细胞有丝分裂后期，染色体数目加倍，染色体数目为4N，②处于二倍体根尖细胞有丝分裂间期，染色体数目为2N，③处于二倍体根尖细胞有丝分裂前期，染色体数目为2N，所以四倍体中期细胞中的染色体数与①的相等，是②的2倍、③的2倍，D错误。 5.(2022·浙江1月选考)某多细胞动物具有多种细胞周期蛋白(cyclin)和多种细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)，两者可组成多种有活性的CDK­cyclin复合体，细胞周期各阶段间的转换分别受特定的CDK­cyclin复合体调控。细胞周期如图所示，下列叙述错误的是(　　) A.同一生物个体中不同类型细胞的细胞周期时间长短有差异 B.细胞周期各阶段的有序转换受不同的CDK­cyclin复合体调控 C.抑制某种CDK­cyclin复合体的活性可使细胞周期停滞在特定阶段 D.一个细胞周期中，调控不同阶段的CDK­cyclin复合体会同步发生周期性变化 解析：选D。同一生物个体中不同类型细胞的细胞周期的持续时间一般不同，A正确；根据题意“细胞周期各阶段间的转换分别受特定的CDK­cyclin复合体调控”，可知细胞周期各阶段的有序转换受不同的CDK­cyclin复合体调控，B正确；由于细胞周期各阶段间的转换分别受特定的CDK­cyclin复合体调控，因此抑制某种CDK­cyclin复合体的活性可使对应阶段的转换受抑制，从而使细胞周期停滞在特定阶段，C正确；由于一个细胞周期中，不同阶段的变化不是同步的，因此调控不同阶段的CDK­cyclin复合体不会同步发生周期性变化，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$