6.1 细胞的增殖（第二课时）-2024-2025学年高一生物上学期同步授课课件（2019人教版必修1）

第6章 细胞的生命历程 第1节 细胞的增殖（第二课时） 课 型： 授课人： likezhisheng 问题探讨 【学习目标】 1.总结有丝分裂过程中染色体、DNA数目的变化规律。 2.用数学模型表示有丝分裂过程中染色体、DNA的数目变化规律。 3.比较有丝分裂和无丝分裂的异同。 4.制作植物根尖分生区组织细胞装片并观察细胞有丝分裂的过程。 likezhisheng 一、有丝分裂 一个细胞周期中细胞内染色体、核DNA分子等数目的变化 时期 染色体 形态变化 染色体 行为变化 染色体(2N)数目变化 染色单体 数目变化　 核DNA(2C)数目变化 间期 复制 2N 0→4N 2C→4C 前期 散乱分布于纺锤体中央 2N 4N 4C 中期 着丝粒排列在赤道板上 2N 4N 4C 后期 着丝粒分裂，移向两极 2N→4N 4N→0 4C 末期 平均分配到两个子细胞中 4N→2N 0 4C→2C 一、动物细胞无丝分裂 1.过程 核分裂 ①细胞核延长 ②细胞核中部向内凹陷 ③缢裂成两个细胞核 ④细胞中部向内凹陷 ⑤缢裂成两个细胞 质分裂 2.特点：没有出现纺锤丝和染色体的变化 3.实例：蛙的红细胞 4.无丝分裂也进行DNA的复制 likezhisheng 一、动物细胞无丝分裂 无丝分裂在低等植物中普遍存在，在高等植物中也常见。高等植物营养丰富的部位，无丝分裂很普遍，如胚乳细胞(胚乳发育过程愈伤组织形成)、表皮细胞、根冠，总之薄壁细胞占大多数； 人体大多数腺体都有部分细胞进行无丝分裂，主要见于高度分化的细胞，如肝细胞、肾小管上皮细胞、肾上腺皮质细胞等； 蛙的红细胞、蚕的睾丸上皮细胞也可进行无丝分裂。 likezhisheng 二、染色体、染色单体、DNA之间的数量变化曲线 间期 0 4N 2N 1）细胞核内DNA变化规律 前期 中期 后期 末期 c d b a e d-e：细胞分裂形成两个子细胞，核DNA分子数量减半。 G1 S G2 子细胞 2n→4n→2n a-b ：DNA复制 likezhisheng 间期 0 4N 2N 2）染色体数目变化规律 前期 中期 后期 f g h i j 末期 子细胞 i-j:细胞分裂，染色体均分进入两个子细胞中 2n→4n→2n 变化原因？ 变化 原因？ g-h: 着丝粒分裂 二、染色体、染色单体、DNA之间的数量变化曲线 likezhisheng 间期 0 4N 2N 3）染色单体数目变化规律 前期 中期 后期 末期 k o n m n-o:着丝粒分裂，染色单体消失。 后期、末期单体为0 子细胞 0→4n→0 变化原因？ 变化原因？ K-m：间期染色体复制形成染色单体，一条染色体上有两条染色单体 二、染色体、染色单体、DNA之间的数量变化曲线 likezhisheng 间期 0 2 1 4) 每条染色体上DNA含量 前期 中期 后期 末期 r s q p t p-q：DNA复制 q-r：G2期、前期、中期,有姐妹染色单体 r-s：着丝粒分裂,染色体数加倍 每条染色体DNA含量（DNA数/染色体数） 二、染色体、染色单体、DNA之间的数量变化曲线 likezhisheng 染色体 核DNA G1 前 中 后 末 G2 S 1/2 1 ab：间期DNA复制，一条染色体上有2条DNA分子。 cd：后期着丝点分裂，一条染色体上有1条DNA分子。 a b c d e 5）染色体/核DNA 二、染色体、染色单体、DNA之间的数量变化曲线 likezhisheng 间期 0 4N 2N 前期 中期 后期 末期 染色体 染色单体 DNA 二、染色体、染色单体、DNA之间的数量变化曲线 likezhisheng 项目 上升段的变化原因 下降段的变化原因 核DNA 分裂间期DNA复制， DNA数目加倍 分裂末期结束时细胞一分为二，核DNA数目减半 染色体 分裂后期着丝粒分裂， 染色体数目加倍 分裂末期结束时细胞一分为二，染色体数目减半 染色单体 分裂间期DNA复制， 染色单体形成 分裂后期姐妹染色单体分开，染色单体消失 1．曲线模型 2．曲线解读 二、染色体、染色单体、DNA之间的数量变化曲线 likezhisheng 1．曲线模型 图中ef(BC)段表示分裂间期DNA分子的复制，染色单体形成，fg(CD)段表示含有姐妹染色单体的时期，即G2期、前期和中期，gh(DE)段表示有丝分裂后期着丝粒分裂，染色单体分开成为染色体。 2．曲线解读 (1)当有染色单体(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(后期、末期)时，染色体数∶核DNA数＝1∶1。 二、染色体、染色单体、DNA之间的数量变化曲线 likezhisheng 3．填写下表图示结构中染色体、核DNA、染色单体的数量关系。 项目         染色体 ____ ____ ____ ____ 核DNA ____ ____ ____ ____ 染色单体 ____ ____ ____ ____ 1 1 1 2 1 2 2 2 0 2 2 0 4.分析：①染色体数＝_________数，即根据着丝粒数计算染色体数； ②当染色单体存在时，染色体数∶染色单体数∶DNA数＝ _______ ； ③当无染色单体存在时，染色体数∶DNA数＝_____ 。 着丝粒 1:2:2 1:1 二、染色体、染色单体、DNA之间的数量变化曲线 likezhisheng ①根据染色单体变化判断各时期 ②根据比例关系判断各时期 柱状图分析 二、染色体、染色单体、DNA之间的数量变化曲线 likezhisheng 2N 4N 2N 4N 2N 4N 数学模型构建：柱状图(二倍体生物2N为例) c:DNA b:姐妹染色单体 a:染色体 G2期， 前期和中期 后期和末期 或 末期结束，以及G1 likezhisheng 思维训练 细胞不能无限长大的原因有很多，细胞的大小影响物质运输的 效率，可作为一种解释。 细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大； 表面积=______mm2 体积=______mm3 表面积/体积=______ 表面积=______mm2 体积=______mm3 表面积/体积=______ 表面积=______mm2 体积=______mm3 表面积/体积=______ 24 8 3 2mm 2mm 2mm 4mm 4mm 4mm 8mm 8mm 8mm 96 64 1.5 384 512 0.75 细胞通过其表面与外界进行物质交换，但是细胞大小不同，不能直接比较表面积，要比较单位体积下的表面积，即相对表面积。 扩散效率= 葡萄糖扩散的体积 整个琼脂块的体积 细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞与周围环境之间物质交换的面积相对越小，细胞的物质运输的效率就越低。 物质在细胞中的扩散速率是一定的，假定某种物质如葡萄糖通过“细胞膜”后，向内扩散的深度为0.5mm。 细胞的边长/mm 表面积/mm2 体积/mm3 比值 （表面积/体积） 物质扩散的深度/mm 物质扩散的体积/ 整个“细胞”体积 8 4 2 384 512 0.75 96 64 1.5 24 8 3 0.5 0.5 0.5 0.330 0.578 0.875 细胞的表面积与体积之比随着细胞的增大而______； 物质扩散的体积与整个“细胞”的体积之比随着细胞的增大而______。 减小 减小 结论： 物质在细胞中的扩散速率是一定的，假定某种物质如葡萄糖通过“细胞膜”后，向内扩散的深度为0.5mm。 2.细胞是越小越好吗? 不是，细胞中有众多必需物质和细胞器，细胞太小，就没有足够的空间，细胞就不能进行相应的生命活动，发挥出相应的生理功能。 1.细胞为什么不能太大的原因? ①细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输的效率越低。 就越不能满足细胞代谢的需要，所以运输效率或相对表面积反过来限制了细胞的无限长大。（从物质运输效率看） ②细胞的核质比例限制了细胞的长大。细胞核是遗传和代谢的控制中心，细胞核所控制的细胞质范围有一定的限度。 likezhisheng 三、观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 探究·实践 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 1 实验原理 (1)高等植物根尖、芽尖等___________能进行有丝分裂。 (2)由于各个细胞的分裂是独立进行的，因此在同一分生组织中可以看到处于不同分裂时期的细胞。 (3)在高倍显微镜下，根据细胞内_______的存在状态，就可以判断这些细胞分别处于有丝分裂的哪个时期。 (4)染色体容易被_________(如甲紫溶液)着色。 分生区细胞 染色体 碱性染料 likezhisheng 根冠 分生区 （无液泡） 伸长区 （正方形、紧密） （有液泡） 成熟区/根毛区 （有液泡） （长条形） 类型：选取细胞周期短、分裂期占细胞周期比例相对较大的材料。 部位：选取分裂旺盛的部位，如：根尖、芽尖的分生区。 时间：选取分裂旺盛的时间，如：上午10：00至下午2：00，此时洋葱根尖分生区细胞处于有丝分裂的分裂期的数目较多。 三、观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 likezhisheng 2 实验步骤 实验前5-6天，可以在家里取洋葱或大蒜鳞茎，清洗底部，放在装满清水的容器上，在温暖的地方培养，注意换水。待根生长至2-5cm时，可剪取生长健壮的根尖（乳白色部分是分生区）。 目的是增加水中的氧气，防止根进行无氧呼吸造成酒精中毒，出现烂根现象。 取材→解离→漂洗→染色→制片→观察 三、观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 likezhisheng 第二步：制作装片 —— 剪取洋葱根尖 取材 —— 解离液：质量分数为15%的盐酸+体积分数为95%的 ，以1∶1的比例混合 目的：使组织中的细胞 . 时间：3～5 min程度： . 解离 —— 漂洗液：清水；时间：约10 min 目的：洗去药液，防止 . 2～3 mm 酒精 相互分离开来,同时将细胞杀死并固定 根尖软化 解离过度 漂洗 过长会有伸长区，无细胞分裂 过长使根尖过分酥软，影响染色； 过短会使根尖细胞解离不充分，不能相互分离。 漂洗是为洗去多余的盐酸，因此要保证足够的时间；不漂洗也会影响染色。 三、观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 likezhisheng 24 制片 —— 染色液：0.01 g/mL或0.02 g/mL的 溶液(或醋酸洋红液) 时间：3～5 min 目的：使 着色 染色 甲紫 染色体 ①载玻片中央滴一滴清水 ②镊子把根尖弄碎，盖上盖玻片 ③并用手指轻轻按压。 使细胞分散开，便于观察。 方法： 目的： 请思考实验中有哪些操作可以保证细胞相互分散开来？ (1)解离时盐酸可破坏细胞壁的果胶层，使组织细胞相互分离； (2)制片时用镊子尖把根尖弄碎； (3)压片 三、观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 likezhisheng 第三步：显微观察 先低倍镜： 根据细胞特点找到分生区细胞 (细胞呈 ，排列紧密) 后高倍镜： 先找出分裂 期细胞， 再找 期细胞 正方形 中 前、后、末 ①不能观察到某个细胞的连续变化,因为通过解离将细胞杀死，细胞停留在不同分裂时期，因此要不断移动装片，寻找不同时期的细胞分裂图像。 ②观察到的不同时期细胞数目的多少反映出各时期经历时间的长短。 处于间期的细胞数目最多。 分裂间期 分裂期 三、观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 likezhisheng 前期 中期 后期 末期 间期 观察结果 三、观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 likezhisheng 注意事项 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开 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 三、观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 likezhisheng 1.无丝分裂过程中无DNA复制和纺锤丝出现。(　　) 2.蛙的红细胞的细胞增殖方式是有丝分裂，哺乳动物成熟红细胞的分裂方式是无丝分裂(　　) 3.动物细胞有丝分裂过程中细胞板在末期形成(　　) 4.制作细胞的有丝分裂装片时，洋葱根尖解离后直接用龙胆紫溶液染色（ ） 5.解离和压片都有利于根尖分生区细胞分散（ ） 6.要观察植物细胞的细胞板结构，应选取处于有丝分裂后期的细胞（ ） 7.漂洗是为了洗去细胞内部的盐酸，因此要保证足够的时间，否则会影响对染色体（质）的染色（ ） 8.一个细胞中染色体连续的动态变化是观察的主要内容。( ) × × × × √ × √ × 判断题 likezhisheng 易错提示 易错提醒： 1.染色体复制的时期是间期(与DNA复制是同一过程)， 加倍的时期是后期； 染色体加倍的原因是着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，形成两条子染色体。 2.DNA复制的时期是间期，加倍的时期是间期； 3.中心体复制的时期是间期，分离的时期是前期(一个中心体位置不变，另一个中心体移向细胞另一极)； 4.姐妹染色单体出现的时期是间期，消失的时期是后期； 姐妹染色单体出现的原因是染色体复制，消失的原因是着丝粒分裂。 likezhisheng 课堂检测 1.如图表示细胞周期中每条染色体上的DNA含量变化曲线，回答问题 (1)ef段变化的原因是_______________________，此时处于细胞周期的___________期； (2)gh段变化的原因是_______________________，此时处于细胞周期的___期； (3)姐妹染色单体出现于图中的_______点处，消失于图中的________点处。 DNA分子复制 间期(S期) 着丝粒分裂 后 e h likezhisheng 2.如图①～⑤为大蒜根尖细胞有丝分裂不同时期的图像。下列相关叙述，正确的是（ ） A.制片流程：解离→染色→漂洗→制片 B.分裂过程的先后顺序为①③④⑤，构成细胞周期 C.④的细胞中央会形成细胞板，最终扩展为细胞壁 D.⑤中染色体形态清晰，是观察染色体的最佳时期 C ①表示分裂中期，②表示分裂间期，③表示分裂前期，④表示分裂末期，⑤表示分裂后期，故分裂过程的先后顺序为②③①⑤④ 课堂小结 下节提示：细胞的分化 本课结束 likezhisheng 问题探讨 $$