6.1 细胞的增殖-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

第六章 细胞的生命历程 第1节 细胞增殖 S z L w h 学习目标 1.阐述细胞生长和增殖的周期性。 2.概述细胞有丝分裂的过程，阐明细胞有丝分裂的重要意义。 3.能制作植物根尖分生区组织细胞有丝分裂的临时装片，观察、描述有丝分裂各个时期的特点。 学习目标 问题探讨 象与鼠的个体大小相差十分悬殊。 讨论： 1.请推测象与鼠相应器官或组织的细胞大小是否也有很大差异。 象与鼠相应器官和组织的细胞在大小上无明显差异。 2.生物体的长大是靠细胞数量的增多，还是靠细胞体积的增大？ 生物体的生长，既靠细胞分裂增加细胞的数量，还要靠细胞生长增大细胞的体积。 问题探讨 总结生物体的生长： 多细胞生物体: (例如象和鼠) 单细胞生物体： (例如草履虫) 生物体生长 细胞生长增大细胞的体积 依靠细胞体积的增大 细胞分裂增加细胞的数量 一、细胞增殖 大肠杆菌 单细胞生物： 通过细胞增殖而繁衍，产生新个体。 多细胞生物: 受精卵 细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程。 细胞增殖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、细胞增殖的意义： 一、细胞增殖 2、细胞增殖的方式： 有丝分裂 无丝分裂 减数分裂 生殖细胞的增殖方式 体细胞数目增加的方式 真核细胞 原核细胞 注意！ 病毒的增殖方式是复制增殖 一、细胞增殖 细胞增殖包括_ _______和_______ _ 两个连续的过程。 物质准备 细胞分裂 … … 物质准备 再分裂 分裂一次 物质准备 分裂 分裂一次 物质准备 再分裂 分裂一次 物质准备—细胞分裂—物质准备—细胞分裂······ 3、细胞增殖的特点： 周期性 二、细胞周期 1、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。 连续分裂 暂停分裂 不再分裂 (有细胞周期) 发育中的受精卵、早期胚胎细胞、干细胞、根尖分生区细胞、茎的形成层细胞、皮肤生发层细胞、癌细胞等。 暂时不增殖，在适当的刺激下可重新进入细胞周期。如肝细胞、肾细胞、淋巴细胞等。 高度分化的细胞不再分裂，无细胞周期。如神经细胞 、红细胞等。 二、细胞周期 2、阶段： 分裂期 分裂间期 （90%~95） 为分裂期进行活跃的物质准备，DNA复制和有关蛋白质的合成，同时细胞适度生长。 完成遗传物质的均分。 二、细胞周期 2、阶段： G1： 的合成，为 做准备 分裂间期 S： 。 G2：DNA复制结束，为 做准备， 合成有关的 。 RNA和蛋白质 DNA复制 DNA复制 细胞分裂 RNA和蛋白质 DNA复制 间期 染色体 姐妹染色单体 二、细胞周期 3、不同细胞的细胞周期持续时间： 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_________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 细胞周期中，分裂间期所占的时间长，因此观察细胞所处时期时，大部分细胞都处于分裂间期 不一定相同 不一定相同 二、细胞周期 3、不同细胞的细胞周期持续时间： 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 (3)若要观察细胞的有丝分裂，应选择_________________细胞，理由是_______________________________________________________________。 小鼠十二指肠上皮 细胞周期中分裂期所占时间相对较长，容易观察到处于分裂期的细胞 二、细胞周期 4、细胞周期的表示方法： （1）扇形图 A→B→A(顺时针) 细胞周期： 分裂间期： 分裂期： A→B(顺时针) B→A(顺时针) 间期在前，分裂期在后，顺序不能颠倒 （2）线段图 a＋b或c＋d为一个细胞周期 4、细胞周期的表示方法： （3）坐标图 a、a～b处的细胞，以及b处部分细胞分别对应G1期、S期、G2期，均属于分裂间期。 G1、G2期均有蛋白质合成，G1期在前，G2期在后。　　 4、细胞周期的表示方法： （4）柱形图 ①分裂间期时间长，A组细胞数目最多，处于分裂间期 ②B组DNA含量的变化说明处于DNA的复制时期； ③C组DNA已经加倍说明处于分裂期(或G2)； 1. 下列细胞中有细胞周期的有哪些？ ①根尖分生区细胞　②胚胎干细胞　③皮肤生发层细胞　④神经细胞　⑤茎的形成层细胞 ⑥肝细胞 ⑦卵细胞 连续分裂（有细胞周期） 不能分裂（无细胞周期） 暂停分裂（进入G0期） ①②③⑤ ④⑦ ⑥ 当堂检测 三、有丝分裂 （一）相关概念 1、染色质与染色体 DNA 蛋白质 染色质 染色体 2、染色体、染色单体与DNA之间的关系 一条染色体 两条姐妹染色单体 一条染色体 染色体复制 染色体的臂 着丝粒 染色体数 染色单体数 DNA数 1 0 1 1 2 2 2 0 2 着丝粒分裂 染色体数以 着丝粒数为标准 两条染色体 复制后的DNA是如何平均分配到两个子细胞中的呢？ 在真核生物主要通过有丝分裂来完成。 （二）有丝分裂的过程 分裂间期不属于有丝分裂 前期 中期 后期 末期 子细胞 间期 有丝分裂 （二）有丝分裂的过程（以含有4条染色体的高等植物为例） 2、分裂期——前期 纺锤丝 着丝粒 染色体 ① 染色质→染色体（散乱分布）； ②核仁解体、核膜消失 ； ③细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体 。 染色体数： DNA数: 染色单体数: 4 8 8 膜仁消失现两体 （二）有丝分裂的过程（以含有4条染色体的高等植物为例） 3、分裂期——中期 染色体 赤道板 ① 着丝粒排列在细胞中央的一个平面——赤道板上(实际不存在)； ② 染色体形态固定，数目清晰，是观察染色体的最佳时期。 染色体数： DNA数: 染色单体数: 4 8 8 形定数晰赤道齐 （二）有丝分裂的过程（以含有4条染色体的高等植物为例） 4、分裂期——后期 子染色体 ① 着丝粒分裂成两个，姐妹染色单体分开； ② 染色单体消失，染色体数目加倍； ③ 染色体平均分配到细胞两极。 染色体数： DNA数: 染色单体数: 8 8 0 粒裂数增均两极 （二）有丝分裂的过程（以含有4条染色体的高等植物为例） 5、分裂期——末期 细胞板 核膜 核仁 染色质 ①染色体变成染色质丝，纺锤体消失。 ②出现新的核膜、核仁。 ③赤道板位置出现细胞板，细胞板逐渐扩展，形成新的细胞壁。 染色体数： DNA数: 染色单体数: 8~4 8~4 0 两消两现新壁建 （二）有丝分裂的过程（以含有4条染色体的高等植物为例） 6、形成两个子细胞 细胞板 核膜 ①一个细胞分裂成两个子细胞； ②每个子细胞的染色体数目与亲代细胞相等。 ③分裂后形成的子细胞若继续分裂，进入下一个细胞周期的分裂间期。 （二）有丝分裂的过程（以含有4条染色体的高等植物为例） 膜仁消失现两体 形定数晰赤道齐 粒裂数增均两极 两消两现建新壁 前期 中期 后期 末期 间期 复制合成适度长 DNA加倍 出现染色单体 染色体加倍 染色单体消失 染色体减半 DNA减半 （三）动物细胞的有丝分裂 （1）分裂间期：中心粒复制倍增 （2）前期：中心粒发出星射线形成纺锤体 （3）末期：细胞膜从细胞中部凹陷，缢裂成两部分 中心粒在间期倍增，成为两组 前期中心粒发出星射线形成纺锤体 末期细胞膜从细胞中部向内凹陷，细胞缢裂成两个子细胞 （三）动物细胞的有丝分裂 （四）与细胞有丝分裂相关的细胞器及其生理作用 细胞器名称 所在细胞类型 作用时期 生理作用 核糖体 中心体 高尔基体 线粒体 动植物细胞 间期（主要） 与相关蛋白质的合成有关 动物、某些低等植物细胞 前期 与纺锤体的形成有关 植物细胞 动植物细胞 末期 整个细胞周期 与细胞壁的形成有关 提供能量 1.纺锤体的变化 前期形成→末期解体 2.核膜、核仁的变化 前期解体→末期重建 3.中心体的变化 间期复制→前期移向两极→末期平分到两个子细胞 成分或结构 时期 原因 DNA 间期 染色体 后期 中心体 间期 细胞核 末期 4.有丝分裂过程中的“加倍” DNA复制 着丝粒分裂 中心体复制 新核膜已经形成，细胞质尚未分裂 （五）小结 32 （六）有丝分裂的意义 复制 子代细胞 亲代细胞 分裂 染色体 平均分配 将亲代细胞的染色体进行复制（关键是DNA的复制）之后，精确的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遗传物质的稳定性。 1.菠菜根的分生区细胞不断分裂使根向远处生长，在细胞分裂过程中，以下说法错误的是(　 ) A.细胞分裂末期高尔基体参与细胞壁的形成 B.细胞分裂前期核膜和核仁逐渐消失 C.细胞分裂间期中心体的两个中心粒各自产生一个新中心粒 D.细胞分裂中期染色体形态较稳定、数目较清晰 C ☞高等植物包括苔藓植物、蕨类植物和种子植物， 形态上有根、茎、叶的分化。 当堂检测 由于高尔基体与细胞壁的形成有关，所以在菠菜细胞分裂末期，高尔基体参与细胞壁的形成，A正确； 在细胞分裂前期，染色质变成染色体，细胞由两极发出纺锤丝形成纺锤体，核膜和核仁逐渐消失，B正确； 菠菜属于高等植物，其细胞内不含中心体，C错误； 在细胞分裂中期，染色体排列在赤道板上，形态较稳定、数目较清晰，D正确。 34 2.如图为动物细胞有丝分裂过程中星射线对染色体附着的连续过程示意图，下列分析错误的是(　 ) A.中心体倍增发生在有丝分裂前的间期 B.图1发生在分裂前期，中心体发出星射线 C.图2发生在分裂后期， 染色单体在星射线牵引 下移动 D.图1～3过程保证了 姐妹染色单体分开后 移向细胞两极 C 当堂检测 有丝分裂前的间期主要发生核DNA分子复制和有关蛋白质合成，此时期也会发生中心体复制，A正确； 图1中中心体发出星射线形成纺锤体，发生在有丝分裂前期，B正确； 图2中的染色体上有2条姐妹染色单体，而有丝分裂后期着丝粒分裂，细胞中不存在姐妹染色单体，C错误； 在中心体所发出星射线的牵引作用下，保证了图1～3过程姐妹染色单体分开后移向细胞两极，实现了染色体的平均分配，D正确。 35 3.(江西 2024·3，2分)某植物中，T基因的突变会导致细胞有丝分裂后期纺锤体伸长的时间和长度都明显减少，从而影响细胞的增殖。下列推测错误的是( ) A.T基因突变的细胞在分裂期可形成一个梭形纺锤体 B.T基因突变导致染色体着丝粒无法在赤道板上排列 C.T基因突变的细胞在分裂后期染色体数能正常加倍 D.T基因突变影响纺锤丝牵引染色体向细胞两极移动 B 当堂检测 纺锤体的形成是在前期，T基因的突变影响的是后期纺锤体伸长的时间和长度，因此T基因突变的细胞在分裂期可形成一个梭形纺锤体，A 正确;染色体着丝粒排列在赤道板上是中期的特点，T基因的突变影响的是后期纺锤体伸长的时间和长度，因此T基因突变染色体着丝粒可以在赤道板上排列，B错误;着丝粒是自动分裂的，不需要依靠纺锤丝的牵拉，因此T基因突变的细胞在分裂后期染色体数能正常加倍，C正确:T基因的突变会导致细胞有丝分裂后期纺锤体伸长的时间和长度都明显减少，进而影响纺锤丝牵引染色体向细胞两极移动D 正确。 36 4.某同学总结出有丝分裂各时期的染色体行为变化如图。 ①A-B是____期的变化。存在C状态染色体的时期有____期和____期。 ②A有___条染色体、___个DNA分子、无染色单体。B有___条染色体、___个DNA分子、___条染色单体。 ③C中的3是________，1、2的关系是__________________，1、2每条染色单体上各有___个DNA分子，1和2组成的4有___条染色体。 间 前 中 1 1 1 2 2 着丝粒 互为姐妹染色单体 1 1 当堂检测 （七）有丝分裂过程中细胞内核DNA、染色体、染色单体的变化 假定某生物体中一个体细胞核的染色体数和DNA的含量为2N 间期 前期 中期 后期 末期 核DNA 染色体 染色单体 2N 4N 2N 4N 0 2N 2N 4N 4N 4N 4N 4N 0 0 4N 2N 4N 2N 4N 4N 2N （七）有丝分裂过程中细胞内核DNA、染色体、染色单体的变化 1.核DNA G1 前 中 后 末 2N 4N G2 S a b c d e ab：间期DNA复制 cd：末期细胞一分为二，核DNA减半 2.染色体 G1 前 中 后 末 2N 4N G2 S bc：后期着丝粒分裂 de：末期细胞一分为二，染色体平均分配到两个子细胞中，染色体数目减半 a b c d e f （七）有丝分裂过程中细胞内核DNA、染色体、染色单体的变化 3.染色单体 G1 前 中 后 末 2N 4N G2 S 染色单体在______形成，在_____消失 间期 后期 bc：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 de：后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，染色单体消失 a b c d e f （七）有丝分裂过程中细胞内核DNA、染色体、染色单体的变化 （七）有丝分裂过程中细胞内核DNA、染色体、染色单体的变化 G1 前 中 后 末 G2 S 1 2 ab：间期DNA复制，形成姐妹染色单体，一条染色体上有2条DNA分子。 cd：后期着丝点分裂，染色单体消失，一条染色体上有 1条DNA分子。 a b c d e 4.每条染色体上DNA的含量 （七）有丝分裂过程中细胞内核DNA、染色体、染色单体的变化 5.染色体与核DNA之比 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 例4.(2023·福建泉州调研)如图是细胞中某两种物质的含量在有丝分裂相关过程中的变化情况。下列叙述不正确的是(　　) A.图中的虚线所代表的物质有两种不同的表现形式 B.图中B～C段会发生着丝粒分裂 C.叶肉细胞中会出现如图所示变化，而细菌细胞中不会出现 D.A～B段细胞中有蛋白质和RNA的合成 C 当堂检测 甲 2N 4N O 乙 2N 4N O 丙 2N 4N O 数量（个） 数量（个） 数量（个） 染色体 核DNA 染色单体 1.先看染色单体：染色单体可能是0，而染色体和DNA不可能是0。 2.再看DNA和染色体：DNA可能是染色体的2倍， 而染色体不可能是DNA的2倍。 （八）根据柱状图判断有丝分裂时期 3.根据染色单体变化判断各时期 甲 2N 4N O 乙 2N 4N O 丙 2N 4N O 数量（个） 数量（个） 数量（个） G2、前、中 后、末 G1、子细胞 染色单体 有 G2期、前期、中期 无 后期、末期、G1期 （八）根据柱状图判断有丝分裂时期 例5：(2021·福建莆田十中模拟)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含量不变 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 C 当堂检测 例6.(2023·洛阳市统考)下图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含量不变 C.图2中的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 C 当堂检测 四.无丝分裂 2.特点 1.过程 ①细胞核先延长，核的中部向内凹进，缢裂成两个细胞核 ②整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞 分裂过程中，没有出现纺锤丝和染色体的变化，但有DNA的复制。 3.实例： 蛙的红细胞的分裂 五.观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂 根冠 分生区 （无液泡） 伸长区 （正方形、排列紧密） （有液泡） （有液泡） （长条形） 成熟区 五.观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂 (一)、实验原理 （1）在高等植物体内，有丝分裂常见于根尖、芽尖等________细胞； （2）各个细胞的分裂是_____进行的，因此在同一分生组织中可以看到________________的细胞； （3）通过在_____倍镜下观察各个时期细胞内染色体的_________，就可以判断这些细胞分别处于有丝分裂的那个时期； （4）染色体容易被___性染料（如 旧称 ，或者 ）着色； 分生区 独立 不同分裂时期 高 存在状态 碱 甲紫溶液 龙胆紫溶液 醋酸洋红液 (二)、材料用具 1、解离液:由质量分数15%HCl和体积分数95%酒精按1:1配制而成。 2、甲紫溶液(或醋酸洋红液或改良的苯酚品红溶液):使染色体着色。 3、漂洗液:清水，洗去组织中的解离液。 五.观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂 (三)、实验步骤 1、洋葱根尖的培养 实验前3～4天，将洋葱放在装满清水的广口瓶上，底部接触水，把装置放在温暖的地方培养，待根长约_____时，取生长健壮的根尖制成临时装片观察 5 cm 2、 装片的制作 ①目的： （1）取材 （2）解离 剪取洋葱根尖2~3mm。 过长包括伸长区，无细胞分裂。 上午10时或下午14时。 将剪取的洋葱根尖立即放入盛有解离液的玻璃皿中，在室温下解离3～5min。 使组织中的细胞相互分离开来。 ②时间太短： ③时间太长： 细胞间质未被溶解，细胞不易分离 解离过度，过于酥软且染色体成分会被破坏。 2、 装片的制作 （3）漂洗 待根尖软化后，用镊子取出，放入盛有清水的玻璃皿中漂洗10min。 ①目的： 洗去解离液，防止解离过度，影响染色。 （4）染色 ②时间太短： 染色体不能完全着色。 ③时间太长： 其他部位被染色，无法辨识。 把根尖放入盛有质量浓度为0.01g/mL或0.02g/mL的甲紫溶液（或醋酸洋红液）的玻璃皿中染色3~5min。 ①目的： 使染色体着色。 2、 装片的制作 （5）制片 用镊子将根尖取出，放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子尖把根尖弄碎，盖上盖玻片。然后，用拇指轻轻地按压盖玻片。 ①目的： 使细胞分散开来，有利于观察。 3、 观察 先在低倍显微镜下找到 细胞(特点: ),将其移至视野中央,然后换上高倍显微镜,先找分裂___期的细胞,然后再找___期、___期、___期细胞。最后观察 的细胞。 【思考】 能否将视野固定在一个细胞中观察其连续的变化过程? 提示:将视野固定在一个细胞观察不到动态分裂过程，因为细胞解离后已被杀死，所以要通过移动装片寻找不同时期的细胞分裂图像。 分生区 细胞呈正方形,排列紧密 中 分裂间期 前 后 末 (三)、实验步骤 （四）、实验现象 间期 前期 中期 后期 末期 （五）、实验结果分析 1.处于 期的细胞数目最多，原因是 。 不同时期细胞数目多少反映了 。 某时期的时间=洋葱细胞周期总时长 x 。 分裂间 间期时间最长 该时期时间的长短 某一时期的细胞数占计数细胞总数的比例 2.不能观察到连续分裂的过程，要通过移动装片寻找不同时期的细胞图像。原因是： 解离后细胞已经死亡，观察到的都是死细胞。 3.在同一视野中，可以看到处于不同分裂时期的细胞图像，说明 4.中期形态稳定，数目清晰，适于染色体的观察和计数。 各个细胞的分裂不是同步的。 （六）、实验注意事项 实验材料选择 类型 选取分裂期占细胞周期比例相对较大的材料 部分 选取分裂旺盛的部位(如根尖、茎尖的分生区) 时间 必须在分裂旺盛的时间 操作注意事项 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 过长 导致细胞解离过度、根尖酥软，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 （六）、实验注意事项 操作注意事项 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 时间 过轻 细胞未分散开 过重 将组织压烂 显微镜观察 细胞状态 显微镜观察的都是死细胞，不能看到动态变化 细胞数目 间期的细胞数目最多，原因是间期历时最长 （七）、实验异常现象分析 视野中细胞 重叠严重 染色体几乎 未被染色 观察不到 分裂期细胞 实验异常现象分析 解离不充分， 没有压片 染色时间不够， 漂洗不充分 视野选择不合适， 取材位置、时间不合适 取材部位 实验名称 取材原因 叶 鳞片叶 植物细胞的吸水与失水 外表皮细胞含紫色大液泡 使用高倍显微镜观察几种细胞 细胞较大，外表皮细胞有大液泡，内表皮细胞有明显的细胞核 叶 管状叶 绿叶中色素的提取和分离 色素含量多 观察叶绿体和细胞质的流动 观察细胞质的流动，可用细胞质基质中的叶绿体运动作为标志 根 观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂 材料易得，且分生区细胞分裂能力强，染色体数目少，易于观察 高中生物实验中洋葱的“一材多用” 例1、（2022·湖南·高考真题）洋葱根尖细胞染色体数为8对，细胞周期约12小时。观察洋葱根尖细胞有丝分裂，拍摄照片如图所示。下列分析正确的是（　　） A．a为分裂后期细胞，同源染色体 发生分离B．b为分裂中期细胞，含染色体16条，核DNA分子32个C．根据图中中期细胞数的比例，可计算出洋葱根尖细胞分裂中期时长D．根尖培养过程中用DNA合成抑制剂处理，分裂间期细胞所占比例降低 B 当堂检测 例2、（2022·广东·高考真题）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．根尖解离后立即用龙胆紫溶液染色，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 C 当堂检测 小结 Lavf57.25.100 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.79 $$