第4章 第1节 第1课时 细胞周期 细胞有丝分裂-【金版教程】2024-2025学年高中生物必修1创新导学案word（浙科版2019）

第一节　细胞通过分裂增殖 第一课时　细胞周期　细胞有丝分裂 学习目标 核心素养 1.理解细胞不能无限长大的原因。 2.概述细胞周期的概念。 3.概述细胞有丝分裂过程，区分各时期的细胞分裂图。 1.生命观念：运用结构与功能观，总结植物和动物细胞有丝分裂的异同；生物的生长依赖于细胞的分裂和生长。 2.科学思维：归纳总结有丝分裂各时期的特点，掌握有丝分裂过程。 知识点一　模拟探究细胞的大小与扩散作用的关系 1．细胞体积微小的原因：细胞需要相对较大的表面积，以保证营养物质和废物向细胞内外扩散。 2．模拟探究细胞的大小与扩散作用的关系 (1)目的 通过建构物理模型，推断细胞大小与物质扩散的关系，领悟细胞不能无限长大的原因。 (2)探究问题 细胞体积越小，物质进出细胞就越容易吗？ (3)实验原理 ①酚酞遇NaOH呈紫红色。 ②用琼脂块的大小模拟细胞的大小。 ③用NaOH扩散的深度表示物质扩散作用的速率。 (4)实验步骤 琼脂块的边长(cm) 表面积(cm2) 体积(cm3) 表面积与体积之比 NaOH扩散的深度(cm) 1 6 1 6 0.5 2 24 8 3 0.5 3 54 27 2 0.5 (5)实验结果 ①琼脂块的表面积与体积之比随着琼脂块的增大而减小。 ②NaOH扩散的深度即扩散的速率不会随着琼脂块的变化而变化。 (6)实验结论 物质扩散进出细胞的速率不会随细胞的体积变化而变化，所以细胞体积越小，物质进出细胞效率就越高。 [例1]　下列有关细胞不能无限长大的原因的叙述中，不正确的是(　) A．与细胞表面积和体积的关系有关 B．细胞核的大小是有一定限度的 C．细胞体积过大不利于细胞的物质运输 D．细胞内细胞器种类的限制 解题分析　细胞核是细胞的控制中心，细胞过大，细胞核的负担增加；细胞体积过大，相对表面积小，物质运输的效率低；D项不是限制细胞长大的原因。 答案　D [例2]　将边长分别为1 cm、2 cm、3 cm的含有酚酞的琼脂块浸入0.1%的NaOH溶液中(NaOH溶液遇酚酞呈紫红色)，3分钟后取出琼脂块用吸水纸吸干表面溶液，切开后测量紫红色层的厚度，计算出紫红色部分的体积占整个琼脂块体积的比值分别是a、b、c，下列对a、b、c的大小比较，说法正确的是(　) A．a＝b＝c B．a>b>c C．a<b<c D．不能确定 解题分析　紫红色部分的体积占整个琼脂块体积的比值可反映出物质交换的效率，琼脂块体积越小，物质交换效率越大，故a>b>c。 答案　B 知识点二　细胞的分裂经历细胞周期 1．细胞增殖：细胞数目的增多是靠细胞分裂来实现的。真核细胞的分裂方式主要包括有丝分裂和减数分裂。其中，有丝分裂是真核生物体细胞增殖的主要方式。 2．细胞的分裂经历细胞周期 (1)细胞周期概念：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，称为一个细胞周期。它包括分裂间期和分裂期(M期)。 (2)分裂间期 ①阶段 ②特点：是有丝分裂的准备阶段，进行DNA复制和有关蛋白质合成。 (3)细胞周期特点：①不同细胞的周期，时间长短各不相同；②细胞周期中，间期时间总是长于M期。 问题思考 1　什么样的细胞才具有细胞周期？哪些细胞不具有细胞周期？ 提示：只有连续分裂的细胞才具有细胞周期，如人体皮肤生发层细胞、造血干细胞等干细胞、癌细胞、植物根尖分生区细胞等。只分裂一次便不再分裂的细胞、减数分裂形成的细胞、高度分化的细胞都不具有细胞周期。 2　细胞分裂间期和分裂期前后顺序能否颠倒？谁的时间长？ 提示：分裂间期和分裂期前后顺序不能颠倒：一个细胞周期是分裂间期在前，分裂期在后；间期经历的时间长，分裂期经历的时间短。 3　不同生物的细胞周期持续时间相同吗？同种生物不同细胞的细胞周期持续时间相同吗？ 提示：都不一定相同。 [例3]　如图为细胞周期示意图，下列关于该细胞周期的叙述不正确的是(　) A．一个完整的细胞周期由A＋B组成 B．G1、G2时期合成的是作用相同的蛋白质 C．处于G2时期的细胞内DNA含量为体细胞的2倍 D．不同细胞B时期所需的时间长短不同 解题分析　图中A为分裂间期，B为分裂期，一个完整的细胞周期包括A、B两部分，A正确；G1期合成的蛋白质主要用于DNA的复制，G2期合成的蛋白质主要用于分裂期，B错误；细胞在S期完成DNA的复制，DNA的数目加倍，处于G2时期的细胞内DNA含量为体细胞的2倍，C正确；不同细胞的细胞周期时间长短一般不相同，D正确。 答案　B 题后归纳 细胞周期的常见表示方法 (1)扇形图：A→A表示一个细胞周期。A→B表示分裂间期，B→A表示分裂期。 (2)直线图：a＋b或者c＋d表示一个细胞周期。a、c表示分裂间期，b、d表示分裂期。 知识点三　染色体在有丝分裂过程中呈现规律性变化 1．高等植物细胞有丝分裂 (1)前期 ①染色体形成：是前期最明显的变化。染色体是由染色质丝经螺旋缠绕而形成的，染色体和染色质是同一物质在细胞不同分裂时期的不同形态。染色体有特定结构和数目，染色后在显微镜下清晰可见。此时每条染色体上各有两条姐妹染色单体，由一个着丝粒连接在一 起。姐妹染色单体的存在说明染色体的复制在S期已完成。 ②纺锤体形成：前期中较晚的时候出现了由微管蛋白形成的纺锤丝，纺锤丝组成纺锤体。 ③核膜、核仁开始解体：前期中较晚的时候。 (2)中期 ①染色体清晰的排列在纺锤体的中央，染色体的着丝粒都排列在赤道面。 ②是观察染色体的最佳时期。 ③可通过着丝粒的数目来确认染色体的数目。 (3)后期 染色体上着丝粒分开，染色体数目增加一倍，分离的染色体以相同的速率分别被纺锤丝拉向两极，原来的一套染色体变成了完全相同的两套染色体。 (4)末期 ①染色体变成染色质状态，纺锤体消失。 ②核膜重新形成和核仁出现。 ③细胞核内的染色体数目与分裂前相同。 (5)胞质分裂形成新的细胞壁：胞质分裂一般在末期开始，最终形成新的细胞壁。开始形成细胞壁时，先在两个新细胞间出现许多含有纤维素的囊泡，这些囊泡聚集成一个细胞板，由细胞板发展成为新的细胞壁，进而产生两个新细胞。 2．动物细胞有丝分裂 (1)与植物有丝分裂过程基本相同 (2)分裂末期胞质分裂具体模式 动物胞质分裂不形成细胞板，而是细胞在“赤道面”上向内凹陷，形成环沟，最后缢裂成两个子细胞。 3．动植物细胞细胞增殖过程比较 发生时期和内容 高等植物细胞 动物细胞 不同点 分裂间期 发生复制的结构不完全相同 DNA的复制和有关蛋白质的合成 除DNA的复制和有关蛋白质的合成外，还有中心粒的复制 前期 形成纺锤体的方式不同 细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体 中心体发出纺锤丝形成纺锤体 末期 形成子细胞的方式不同 细胞中央出现细胞板，向四周扩展形成细胞壁，一个细胞形成两个子细胞 细胞膜中部向内凹陷形成环沟，一个细胞缢裂成两个子细胞 相同点 分裂间期都进行染色体复制；分裂期都进行染色体的平均分配 4.有丝分裂的意义 将亲代细胞的染色体经过复制后，精确地平均分配到两个子细胞中，保证了亲子代细胞遗传性状的稳定性。 核心总结 细胞增殖的概念图解(高等植物细胞) 问题思考 1　染色单体形成于何时，消失于何时？什么时期存在染色单体？ 提示：染色单体形成于分裂间期(染色体复制)，消失于后期(着丝粒分裂)。G2、前、中期存在染色单体。 2　染色体复制在什么时期？染色体数目加倍在什么时期？数目恢复在什么时期？DNA呢？ 提示：染色体复制在间期，数目加倍在后期，细胞中染色体数目恢复在末期结束；DNA复制和数目加倍都是在间期，细胞中DNA数目恢复在末期结束。 3　后期着丝粒的分裂是纺锤丝牵引引起的吗？ 提示：着丝粒是自动分裂的，与纺锤丝的牵引无关。 4　赤道面和细胞板在显微镜下能看见吗？ 提示：赤道面是一个虚拟的结构，显微镜下看不见；细胞板是一个真实存在的结构，显微镜下可见。 5　有丝分裂过程中出现中心体的细胞就是动物细胞吗？ 提示：不一定。低等植物细胞也有中心体。 [例4]　在一个细胞周期中，最可能发生在同一时期的是(　) A．染色体复制和中心粒复制 B．着丝粒的分裂和细胞质的分裂 C．细胞板的出现和纺锤体的出现 D．染色体数加倍和染色单体形成 解题分析　染色体复制和中心粒复制都发生在分裂间期，A正确；着丝粒的分裂发生在后期，细胞质的分裂发生在末期，B错误；细胞板出现在末期，纺锤体出现在前期，C错误；染色体数加倍发生在后期，(姐妹)染色单体形成在间期，D错误。 答案　A [例5]　如图是一组动物细胞一个细胞周期过程中的示意图，有关叙述正确的是(　) A．a图细胞核内可发生DNA的复制和有关蛋白质的合成 B．b图细胞将出现细胞板，并缢裂成两个子细胞 C．该生物与高等植物有丝分裂的区别主要在c和d两时期 D．e图细胞中分离的染色体分别被纺锤丝拉向两极 解题分析　a图表示细胞分裂间期，分裂间期细胞核内主要发生DNA的复制，而有关蛋白质的合成发生在细胞中的核糖体上，A错误；动物细胞有丝分裂过程中不会出现细胞板，B错误；该生物与高等植物有丝分裂的区别主要在a、c和b三个时期，即间期、前期和末期，C错误；有丝分裂后期时细胞中分离的染色体分别被纺锤丝拉向两极，D正确。 答案　D [例6]　如图是植物细胞一个周期的示意图。请按图回答下列问题。 (1)写出图中1～6的时期名称：1____、2____、3____、4____、5____、6____。 (2)DNA加倍的时期是图____，染色体复制的时期是图____。 (3)图6有染色体____条，染色单体____条，DNA分子____个。 (4)正确的分裂顺序图号应是______。 答案　(1)间期　后期　末期　中期　前期　末期 (2)1　1　(3)12　0　12 (4)1、5、4、2、6、3 技法提升 “三看法”界定动植物细胞细胞周期的图像 课堂小结 笔记空间　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．动植物细胞细胞周期的相同点是(　) A．前期纺锤体的形成方式 B．末期细胞质的分裂方式 C．间期结束时染色体数目加倍 D．染色体加倍后平均分配 答案　D 解析　动植物细胞细胞质分裂方式不同，纺锤体形成方式不同，间期结束时染色体数目没有加倍，但动植物细胞染色体加倍后都平均分配到子细胞中，D正确。 2．下图表示一个细胞周期中染色体变化的不同情况，在整个细胞周期中，染色体变化的顺序应该是(　) A．①④⑤②③ B．②③①④⑤ C．①⑤④③② D．⑤④③②① 答案　C 解析　图中①为细胞的分裂间期，②为末期，③为后期，④为中期，⑤为前期，故染色体变化顺序为①⑤④③②，C正确。 3．图1中，a＋b表示一个细胞周期，c＋d表示另一个细胞周期。图2中，按箭头方向，表示细胞周期。下列说法中不正确的是(　) A．图1中的a、c段细胞进行DNA复制 B．图1中的b、d段为细胞周期中的分裂期 C．图2中B→A是一个细胞周期 D．根据在细胞周期中阻断DNA复制的原理，可以控制细胞的增殖 答案　C 解析　图1中a、c两段均表示分裂间期，b、d两段均表示分裂期，A、B正确；图2中B→A表示分裂间期，A→B表示分裂期，B→A→B表示一个细胞周期，C错误。 4．下列关于植物细胞有丝分裂的叙述，错误的是(　) A．前期的每个染色体包括两个姐妹染色单体 B．中期染色体的着丝粒一分为二并排列于纺锤体的中轴上 C．后期分离的染色体以相同的速率移向细胞两极 D．末期囊泡聚集成的细胞板，发展形成新的细胞壁 答案　B 5．下面为某高等植物细胞进行有丝分裂的简图，据图回答问题。 (1)按细胞分裂的先后顺序排列依次是____(用字母表示)；就一个完整的细胞周期来说，图中还缺少处于____期的细胞简图。 (2)图示的细胞分裂结束后，子细胞内含有____条染色体；图A表示细胞分裂的____期，由于着丝粒的分裂，两条____分离开来，成为两条染色体。 (3)图C表示细胞分裂的____期，此时染色体的特点是________________________。 (4)细胞中央出现细胞板的图示是____。细胞板由细胞的中央向四周扩展，逐渐形成____，细胞板的基本组成成分是____。 答案　(1)B→C→A→D　分裂间 (2)4　后　染色单体 (3)中　染色体缩短到最小程度，便于观察、研究，着丝粒排列在赤道面上 (4)D　细胞壁　纤维素 知识点一　模拟探究细胞的大小与扩散作用的关系 1．模拟探究细胞表面积与细胞体积关系的实验中，实验原理不包括(　) A．酚酞遇到NaOH呈现紫红色反应 B．以琼脂块的大小表示细胞大小 C．NaOH的扩散深度表示物质运输效率 D．NaOH扩散的体积与琼脂块总体积比可表示细胞吸收物质的效率 答案　C 解析　实验中测量不同大小的琼脂块上NaOH扩散的深度相同，所以NaOH的扩散深度不能表示物质运输效率，C错误。 知识点二　细胞的分裂经历细胞周期 2．如图(h表示小时)是甲、乙两种细胞的细胞周期示意图，下列关于这两种细胞的叙述，正确的是(　) A．c→c为一个细胞周期 B．S期的长度不同 C．甲细胞分裂较慢 D．分裂期所占比例不同 答案　D 解析　分析题图：图示是甲、乙两种细胞的细胞周期示意图，其中甲细胞的分裂间期长达11＋7＋3＝21 h，分裂期长1 h，S期长7 h；乙细胞的分裂间期长达37＋7＋3＝47 h，分裂期长1 h，S期长7 h。 3．一般情况下，下列有细胞周期的细胞是(　) ①根毛细胞　②叶肉细胞　③表皮生发层细胞 ④根尖分生区细胞　⑤神经细胞　⑥茎的形成层细胞　⑦口腔上皮细胞　⑧洋葱表皮细胞 A．①②③ B．③④⑥ C．④⑤⑦ D．⑥⑦⑧ 答案　B 解析　能连续分裂的细胞才具有细胞周期，根毛细胞是不能再进行分裂的细胞，叶肉细胞也不能再进行分裂，表皮生发层细胞和根尖分生区细胞能进行连续分裂，神经细胞是高度分化的细胞不能进行分裂，茎的形成层细胞能进行连续分裂，口腔上皮细胞一般也不再分裂，洋葱表皮细胞一般也不分裂，B正确。 4．G0期是细胞分裂完成数次后暂时停止分裂所处的时期，但在适当刺激下可重新进入细胞周期。下列叙述正确的是(　) A．核糖体增生主要发生在G0期 B．造血干细胞是处于G0期的细胞 C．G0期细胞的染色体数目与S期相同 D．DNA复制和蛋白质合成主要发生在G0期 答案　C 解析　核糖体增生发生在细胞分裂间期的G1期，A错误；G0期是细胞分裂完成数次后暂时停止分裂所处的时期，此时细胞染色体条数为2n，与S期染色体数目相同，C正确；DNA复制发生在S期，而蛋白质的合成在G1和G2期，D错误。 知识点三　染色体在有丝分裂过程中呈现规律性变化 5．属于动物细胞有丝分裂与植物细胞有丝分裂区别的是(　) A．分裂前期出现纺锤体 B．分裂末期细胞中央出现环沟 C．分裂过程中核膜、核仁的变化 D．分裂过程中染色体、染色质的转变 答案　B 解析　动物细胞和植物细胞有丝分裂前期都会出现纺锤体，A不符合题意；动物细胞有丝分裂末期细胞中央出现环沟，把细胞质缢裂为两部分，形成两个子细胞，而植物细胞有丝分裂末期细胞中央不出现环沟，而是出现细胞板，扩展形成新细胞壁，并把细胞分为两个，B符合题意；动物细胞和植物细胞有丝分裂过程中核膜、核仁的变化规律相同，C不符合题意；动物细胞和植物细胞有丝分裂过程中染色体、染色质的转变规律相同，D不符合题意。 6．如图是同一细胞不同分裂时期的图像，据图分析可做出的判断是(　) A．若按分裂的先后顺序排列，应为①→④→③→② B．图①中中心体发出的纺锤丝形成了纺锤体，此时共有6条染色体 C．图③中着丝粒分裂后，染色体数目加倍，染色单体数目也加倍 D．图④中，着丝粒整齐地排列在细胞板上 答案　A 解析　由图可知，此为高等植物细胞分裂期图像，高等植物细胞分裂前期由两极发出纺锤丝形成纺锤体，B错误；着丝粒分裂后，染色体数目加倍，染色单体消失，C错误；图④为有丝分裂中期，着丝粒整齐排列在赤道面上，细胞板是末期才形成的，D错误。 7．右图为细胞周期中部分细胞核的变化示意图，此过程(　) A．发生在细胞分裂期的末期，核膜再度合成 B．发生在细胞周期的分裂间期，染色质复制 C．发生在细胞分裂期的前期，核膜逐渐消失 D．发生在细胞分裂期的中期，染色体螺旋变粗 答案　C 解析　该细胞核膜正在逐渐消失或正在逐渐形成，应该属于前期或末期，又因为有染色单体的存在，其只能属于前期，C正确。 8．下列关于细胞增殖的叙述错误的是(　) A．分裂间期DNA含量加倍的原因是DNA复制 B．前期出现染色体的原因是染色质螺旋化 C．中期染色体的着丝粒整齐地排列在赤道面上，便于观察 D．后期染色体数目加倍的原因是染色体被纺锤丝拉向两极 答案　D 9．关于细胞增殖中相关细胞器的说法，错误的是(　) A．核糖体是蛋白质的合成场所，主要在分裂间期发挥作用 B．在植物细胞中，高尔基体主要在末期发挥作用 C．线粒体是提供能量的主要场所 D．中心体只与动物细胞的有丝分裂有关 答案　D 10．下列是植物细胞有丝分裂的简图，据图回答： (1)图中的方形框代表细胞的____(结构)。D图的中部结构是____。 (2)A图中染色体数目为____条。 (3)B图代表的时期是____，该时期最主要的变化是____________________。 (4)着丝粒一分为二的时期是____，观察染色体最好的时期是____。(填字母) 答案　(1)细胞壁　细胞板　(2)8 (3)前期　染色体出现，核膜和核仁逐渐消失，纺锤体形成 (4)A　C 解析　A图染色体正分别移向两极，为后期；B图核仁解体，核膜尚未消失，为前期；C图染色体排列在赤道面上，为中期；D图出现细胞板，为末期。 (1)植物细胞的结构模式图中，方框代表的是植物细胞的细胞壁。D是末期的细胞，中部的结构是细胞板。 11．图1表示细胞分裂过程中染色体(质)形态的周期性变化，其中a、b、c、d、e代表染色体相应的状态，图2表示有丝分裂过程中某一时期的图像，其中数字代表相应结构。请回答： (1)图1中b→c状态的变化发生在分裂间期的____期，该时期细胞中的____数目完成了加倍。 (2)图2所代表的时期是____，该细胞中含有____条染色体，其中的①表示由____(填物质)形成的纺锤丝。 (3)图2中②表示____，该结构的复制发生在图1中的____(用字母和箭头表示)过程中。图1 a～e中，染色体数∶核DNA数为1∶1的有____。 (4)研究发现在染色体发生这种周期性变化的同时，细胞内会伴随着某些蛋白质的周期性合成和降解，如SPF蛋白在b→c过程中含量升高，请推测SPF蛋白质很可能与______有关。 答案　(1)S　核DNA (2)后期　8　微管蛋白 (3)中心体　b→c　a和b (4)DNA复制 学科网（北京）股份有限公司 $$