第11讲 细胞的增殖-【大鹏生物】2025年高考生物一轮复习讲义

第11讲　细胞的增殖 一、细胞的生长和细胞周期 知识回顾 1．生物体生长的原因 一是细胞的生长；二是细胞的分裂。 2．细胞不能无限长大 (1)模拟实验——细胞大小与物质运输的关系 (2)细胞不能无限长大的原因 ①受相对表面积的制约：细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输的效率就越低。 ②受核质比的制约：细胞核中的DNA是有限的，其能够控制的细胞质的范围有限。 3．细胞增殖 (1)概念：细胞以分裂的方式进行增殖，包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。 (2)方式：真核细胞：无丝分裂、有丝分裂和减数分裂；原核细胞：二分裂。 (3)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。 4．细胞周期 (1)条件：连续进行有丝分裂的细胞才有细胞周期。 (2)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。 (3)特点：一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期，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。 易错判断 (1)细胞越小，相对表面积也越大，这样有利于提高物质运输速率(　　) (2)同一生物体不同器官的大小主要取决于细胞数量的多少(　　) (3)任何具有分裂能力的细胞都具有细胞周期(　　) (4)洋葱的表皮细胞比分生区细胞的增殖周期长(　　) (5)原核生物主要进行二分裂，二分裂不是无丝分裂(　　) (6)减数分裂没有细胞周期，高度分化的成熟细胞一般也没有细胞周期(　　) 重点剖析 据表分析下列问题： 细胞类型 分裂间期 分裂期 细胞周期 蚕豆根尖分生区细胞 15.3 2.0 17.3 小鼠十二指肠上皮细胞 13.5 1.8 15.3 人的肝细胞 21 1 22 人的宫颈癌细胞 20.5 1.5 22 (1)不同生物细胞的细胞周期持续时间_____________ (填“相同”“不同”或“不一定相同”，下同)，同种生物的不同细胞的细胞周期持续时间____________。 (2)显微镜下观察某植物组织的有丝分裂时，大部分细胞处于分裂间期，是因为？ (3)若要观察细胞的有丝分裂，应选择___________________细胞，理由是? 重点剖析 1．细胞周期的表示方法 方法名称 表示方法 用字母表示 扇形图 A→B→C→A为一个细胞周期 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S期，C组细胞处于分裂期和G2期，A组细胞为细胞分裂结束形成的子细胞和未进行DNA复制的细胞 2.分裂间期的物质变化 (1)G1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。 (2)S期：又称DNA合成期，主要进行DNA的复制。 (3)G2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。 3．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、T细胞、B细胞、记忆细胞等。 (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、浆细胞、叶肉细胞、洋葱鳞片叶表皮细胞、根尖成熟区细胞等。 考向预测 考向一　细胞的分裂方式和周期性的分析 A．①过程中无纺锤体和染色体出现，不发生DNA复制 B．蛙的红细胞能通过①方式增殖，人的红细胞能通过②方式增殖 C．②过程有利于维持亲子代细胞遗传物质的稳定性 D．③过程中也具有细胞周期，精原细胞以②或③的方式增殖 2．如图是关于细胞周期的示意图(G0期是具有分裂能力的细胞反复分裂数次之后处于停止分裂状态的时期，M期为分裂期，G1期主要进行RNA和有关蛋白质的合成，S期主要进行DNA的复制，G2期为有丝分裂的准备期，还有一些RNA和有关蛋白质的合成)。下列叙述错误的是(　　) A．一个完整的细胞周期为G1期→S期→G2期→M期 B．相同抗原再次入侵时会将处于G0期的记忆细胞激活 C．S期DNA复制后染色体数目加倍，为M期的进行提供所需物质 D．处于G1期的细胞数量远多于处于(M＋G2)期的细胞数量 考向二　细胞周期的相关拓展 3．利用一定方法使细胞群体处于细胞周期的同一阶段，称为细胞周期同步化。以下是能够实现动物细胞周期同步化的三种方法。回答下列问题： (1)DNA合成阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的DNA合成可逆抑制剂，处于______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________期，以达到细胞周期同步化的目的。 (2)秋水仙素阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的秋水仙素，秋水仙素能够抑制____________，使细胞周期被阻断，即可实现细胞周期同步化。经秋水仙素处理的细胞_____(填“会”或“不会”)被阻断在间期。 (3)血清饥饿法：培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在间期，以实现细胞周期同步化。分裂间期的特点是_________________________________________(答出1点即可)。 二、细胞的有丝分裂 知识回顾 2．动物细胞和植物细胞有丝分裂的主要区别 3．与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用 细胞器 生物类型 作用时期 生理作用 核糖体 动物、植物 主要是分裂间期 合成相关蛋白质 线粒体 动物、植物 整个细胞周期 提供能量 高尔基体 植物 末期 与细胞壁(板) 的形成有关 中心体 动物、低等植物 前期 与纺锤体的形成有关 4.有丝分裂中细胞结构或物质的周期性变化 (1)染色体行为变化 ①当有染色单体(分裂间期的G2期、前期、中期)时，染色体数∶染色单体数∶核DNA数＝1∶2∶2。 ②当无染色单体(分裂间期的G1期、后期、末期)时，染色体数∶核DNA数＝1∶1。 (2)核DNA、染色体、染色单体的数目变化(以二倍体生物为例) 时期 项目 分裂间期 分裂期 前期 中期 后期 末期 核DNA 2n→4n 4n 4n 4n 4n→2n 染色体 2n 2n 2n 4n 4n→2n 染色单体 0→4n 4n 4n 0 0 5.有丝分裂的意义 将亲代细胞的染色体经过复制(实质为DNA的复制)之后，精确地平均分配到两个子细胞中，保持了细胞的亲代和子代之间遗传性状的稳定性。 易错判断 (1)间期细胞核中的主要变化是DNA分子的复制和有关蛋白质的合成(　　) (2)有丝分裂后期，着丝点分裂导致染色单体的数目加倍(　　) (3)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(　　) (4)有丝分裂中染色体数目加倍和核DNA数目加倍发生在同一时期(　　) (5)赤道板不是真实存在的细胞结构，观察不到；细胞板是由高尔基体形成的细胞结构，可以观察到(　　) (6)除中心体之外的细胞器在子细胞中的分配是随机的(　　) 重点剖析 1．有丝分裂的相关曲线 (1)染色体、染色单体、核DNA的变化曲线 项目 上升段的变化原因 下降段的变化原因 核DNA 间期(S期)DNA复制，DNA数目加倍 末期细胞一分为二，DNA数目减半 染色体 后期着丝点分裂，染色体数目加倍 末期细胞一分为二，染色体数目减半 染色单体 间期(S期)DNA复制，染色单体形成 后期着丝点分裂，姐妹染色单体分开，染色单体消失 (2)染色体数与核DNA数关系曲线 解读：图中ef(BC)段表示S期DNA的复制，染色单体形成， fg(CD)段表示含有姐妹染色单体的时期，即有丝分裂G2期、前期和中期，gh(DE)段表示有丝分裂后期着丝点分裂，染色单体消失。 2．根据柱状图判断细胞有丝分裂时期的规律(以二倍体生物为例) (1)根据染色单体变化判断各时期 染色单体 (2)根据比例关系判断各时期 核DNA∶染色体∶染色单体= 考向预测 考向一　有丝分裂的过程和图像分析 4．下列关于细胞有丝分裂过程中染色体和核DNA数量变化的叙述，错误的是(　　) A．染色体复制完成后核DNA数量是之前的两倍 B．核DNA的复制和数量加倍都发生在细胞分裂间期 C．着丝点分裂将导致染色体和核DNA数量成倍增加 D．处于分裂中期和分裂末期的细胞染色体数量不同 5．如图所示某动物细胞的有丝分裂过程图。下列相关叙述正确的是(　　) A．图中从时期1到8可表示一个完整的细胞周期 B．图中时期2的染色体空间结构最稳定 C．图中时期3同源染色体两两配对并形成四分体 D．图中时期6、7体现了细胞膜的流动性 6．如图为高等植物细胞(2n)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．图甲细胞中的着丝点断裂导致DNA数目加倍 B．图乙细胞中的2是通过1与赤道板融合而形成的 C．若加入DNA合成抑制剂，将会阻止图丙细胞的继续分裂 D．若用秋水仙素抑制3的形成，则图甲细胞中的着丝点不能正常分裂 考向二　有丝分裂的曲线和柱状图分析 7．如图甲、乙为某生物的体细胞有丝分裂染色体行为变化示意图，图1和图2为核DNA数量变化图。下列有关叙述错误的是(　　) A．甲图对应图1中曲线的CD段，对应图2中曲线的FG段 B．乙图为细胞分裂后期图，这一时期两曲线有不同的变化 C．甲图所示变化在光学显微镜下难以观察到 D．观察组织细胞有丝分裂时，可用同一细胞来观察甲、乙两种时期 8．如图为与有丝分裂相关的坐标曲线。下列相关说法不正确的是(　　) A．若纵坐标表示一条染色体中DNA的数量，则c→d过程细胞中核DNA数量不变 B．若纵坐标表示一个细胞中核DNA的数量，则e点时一条染色体中DNA的数量与a点相同 C．若纵坐标表示一条染色体中DNA的数量，则a→c过程染色体数目不变 D．若纵坐标表示一个细胞中核DNA的数量，则a→c过程染色体数目不变 9．如图1和图2表示有丝分裂不同时期染色体和核DNA的数量关系，下列有关叙述不正确的是(　　) A．观察染色体形态和数目的最佳时期处于图1的CD段 B．图1中DE段的细胞染色体数目加倍，但核DNA数量不变 C．图2中a对应图1中的AB段，c对应图1中的EF段 D．有丝分裂过程不会出现图2中d所示的情况 三、观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 实验内容 1．实验原理 (1)高等植物的分生组织细胞有丝分裂较旺盛。 (2)细胞核内的染色体(质)易被碱性染料(龙胆紫溶液或醋酸洋红液)染成深色。 (3)由于各个细胞的分裂是独立进行的，在同一分生组织中可以通过高倍显微镜观察细胞内染色体的存在状态，判断处于不同分裂时期的细胞。 2．实验步骤 (1)洋葱根尖的培养：实验前3～4 d，将洋葱放在瓶内装满清水的广口瓶上，让洋葱底部接触到瓶内的水面，置于温暖处培养，待根长至约5 cm。 (2)装片的制作 解离 漂洗 染色 制片 (3)观察 低倍镜观察：根据根尖特点找到分生区细胞：细胞呈正方形，排列紧密 高倍镜观察：先找分裂中期的细胞，再找前期、后期、末期的细胞，最后观察分裂间期的细胞 (4)绘图：绘出植物细胞有丝分裂中期简图。 实验要点 解离时间 太短 细胞间质未被完全溶解，压片时细胞不易分散 过长 导致细胞解离过度、根尖过于酥软，影响染色 漂洗时间 适宜 洗去多余的盐酸，防止解离过度而影响染色 染色时间 太短 染色体或染色质不能完全着色 过长 使其他部分也被染成深色，无法分辨染色体 压片力度 过轻 细胞未分散开 过重 将组织压烂 2.关于实验的3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)不能观察一个细胞的连续分裂过程，因为解离时细胞已死亡，可以寻找处于不同时期的细胞，连起来体现出细胞分裂的连续过程。 (3)“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)＝×细胞周期(T)。 考向预测 考向一　实验的基本原理和过程分析 10．若要观察植物细胞有丝分裂中期的染色体。适宜的材料和染液组合是(　　) A．大蒜根尖细胞，龙胆紫溶液 B．玉米根尖细胞，台盼蓝染液 C．菠菜叶肉细胞，碘液 D．番茄果肉细胞，吡罗红染色剂 11．如图是关于“观察根尖分生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 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，实验现象明显 考向二　实验的拓展和应用 12．在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中，三位实验人员制作洋葱根尖装片的操作步骤如表所示(注：“＋”表示操作，“－”表示未操作)。 实验人员 操作 取材 解离 漂洗 染色 制片 甲 根尖2～3 mm处 － ＋ ＋ ＋ 乙 根尖2～3 mm处 ＋ － ＋ ＋ 丙 根尖5～7 mm处 ＋ ＋ ＋ ＋ 则甲、乙、丙观察到的实验现象分别是(　　) A．细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚 B．细胞分散但看不到染色体、染色体着色清楚、细胞分散染色体清楚 C．细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞着色清楚但看不到染色体 D．染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚、细胞分散染色体清楚 13．如图是紫色洋葱植株示意图，它可以是很多实验的材料，下列实验与图中材料标号组合恰当的是(　　) 实验 A B C D 检测生物组织中的还原糖 ① ③ ④ ② 绿叶中色素的提取和分离 ③ ② ⑤ ④ 观察DNA和RNA在细胞中的分布 ④ ① ② ③ 观察细胞的质壁分离与复原 ② ② ③ ① 观察细胞的有丝分裂 ① ③ ① ⑤ 课堂演练 一、选择题 1．科学家通过模拟实验探究细胞大小与物质运输的关系。实验过程：将三个边长分别为1 cm、2 cm、3 cm含有酚酞的琼脂块，浸泡在NaOH溶液10 min后取出，切成两半，每块NaOH扩散的深度如图中阴影所示(琼脂块中数据表示未被扩散部分的长度)。下列关于该实验及相关推论的叙述正确的是(　　) A．本实验自变量是不同大小的琼脂块，因变量是NaOH进入琼脂块“细胞”的深度 B．NaOH在边长1 cm的琼脂块内扩散的速率最大 C．通过本模拟实验可说明，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 2．在有丝分裂的一个细胞周期中，最可能发生在同一时期的是(　　) A．染色体数加倍和核DNA分子数加倍 B．DNA复制和中心体的复制 C．着丝点的分裂和细胞质的分裂 D．细胞板的出现和纺锤体的出现 3．下列关于细胞有丝分裂的描述，错误的是(　　) A．植物细胞进入分裂前期时，最明显的变化是细胞核内出现染色体 B．植物细胞在分裂中期，各染色体的着丝点都排列在赤道板上 C．动物细胞在分裂后期，分离的染色体被纺锤丝牵引移向细胞两极 D．动物细胞在分裂末期，在两个新细胞间的赤道板上会出现许多囊泡 4．在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中，观察到不同分裂时期的细胞如图所示，下列叙述不正确的是(　　) 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 5．下图是某生物体细胞有丝分裂的不同分裂时期的图像，下列对图像的描述正确的是(　　) A．该生物可能是低等植物 B．甲、乙、丙图细胞内染色体、染色单体与DNA分子数比例都为1∶2∶2 C．甲图细胞进行中心体复制，发出星射线，形成了纺锤体 D．甲、乙、丙图细胞分别处于有丝分裂的前期、后期和中期 6．图1是一个细胞周期内每条染色体上的DNA含量的变化曲线图，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 7．下列是一组动物活细胞细胞周期各时期示意图，有关说法正确的是(　　) A．b图细胞将出现细胞板，并缢裂成两个子细胞；c图细胞核中染色体数和DNA数相等 B．该生物与高等植物细胞有丝分裂的区别主要在c和e两个时期 C．d图细胞中染色体∶核DNA数＝1∶1 D．上述细胞在细胞周期中出现的顺序是a→c→d→e→b 8．下列关于细胞有丝分裂各时期的叙述，正确的是(　　) A．有核膜和核仁的时期，细胞内的DNA聚合酶较为活跃，而RNA聚合酶不活跃 B．染色体螺旋化程度达到最高的时期，细胞内不一定有同源染色体，但一定有染色单体 C．着丝点数目加倍的时期，细胞内的全部染色体数与全部DNA数之比为1∶1 D．蛋白质合成较旺盛的时期，纺锤体可由中心粒发出的星射线或者细胞两极发出的纺锤丝形成 9．如图表示动物细胞分裂各阶段染色体数与核DNA数的比例关系(用实线表示)和细胞质中mRNA含量的变化(用虚线表示)。下列分析错误的是(　　) A．a阶段可能在进行DNA聚合酶的合成 B．b阶段可发生于减数第二次分裂过程中 C．b段末形成的姐妹染色单体所含基因可能会有所差异 D．de段二者比例的变化是着丝点分裂所导致 二、非选择题 10．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。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_______________________________。 (2)细胞有丝分裂的重要意义在于通过____________________________，保持亲子代细胞之间的遗传稳定性。图中检验点1、2和3的作用在于检验DNA分子是否_____(填序号：①损伤和修复、②完成复制)；检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极，从而决定胞质是否分裂的检验点是_________。 (3)细胞癌变与细胞周期调控异常有关，癌细胞的主要特征是______________。有些癌症采用放射性治疗效果较好，放疗前用药物使癌细胞同步化，治疗效果会更好。诱导细胞同步化的方法主要有两种：DNA合成阻断法、分裂中期阻断法。前者可用药物特异性抑制DNA合成，主要激活检验点__，将癌细胞阻滞在S期；后者可用秋水仙碱抑制_______的形成，主要激活检验点__，使癌细胞停滞于中期。 11．如图甲中a、b、c、d表示某植物根尖的不同区域，图乙是用高倍显微镜观察到的该植物组织切片有丝分裂的模式图。请回答下列问题： (1)观察根尖有丝分裂时应选择__ (填图甲中字母)区细胞，请按细胞有丝分裂过程排列图乙中细胞A、B、C、D：______________(用字母和箭头表示)。 (2)细胞是独立分裂的，但不能选定一个细胞持续观察它的整个分裂过程，原因是? (3)观察细胞质壁分离时可选择___(填图甲中字母)区细胞，③和④过程中细胞核遗传物质______(填“会”或“不会”)发生改变。 (4)动植物细胞有丝分裂的区别主要反映在图乙中的 ______(填字母)。 (5)某同学通过多次实验汇总得到各时期的细胞数记录如下，数值最大的字母是____，理由是？ 学科网（北京）股份有限公司 $$