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第三单元
细胞的生命历程
概念2细胞的生存需要能量和营养物质,并通过分裂实现增殖
2.3细胞会经历生长、增殖、分化、衰老和死亡等生命进程。
概念3遗传信息控制生物性状,并代代相传
3.2有性生殖中基因的分离和重组导致双亲后代的基因组合有多种可能。
第①课时
细胞的增殖
1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。2观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂。
知识自主梳理
细胞增殖
概念细胞通过团细胞分裂增加细胞数量
的过程
是重要的细胞生命活动
意义
是生物体@生长、发育、繁殖和
细
遗传的基础
胞
殖
过程包括图物质准备和网细胞分裂两个相
连续的过程,细胞增殖具有圆周期性
无丝分裂
方式
真核细胞
丽有丝分裂(主要)
减数分裂
二细胞周期
1,模型
1
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条件回连续分裂的细胞
起点一
次分裂完成时
裂
终点
☑下一次分裂完成时
阶段
期
☒分裂间期和分裂期
不同生物的细胞周期
不一定相同:同种生
特点物不同细胞的细胞周
期不一定相同:分裂
间期在整个细胞周期
中所占时间长
分裂间期的物质变化:
G,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。
S期:又称DNA合成期,主要进行DNA的复制。
G,期:又称DNA合成后期,主要进行有丝分裂
所必需的一些蛋白质的合成。
特别提醒连续分裂的细胞才具有细胞周期。有一些细胞会暂时停止分裂,但仍能返回细胞
周期,如结缔组织中的成纤维细胞。有一些细胞会持续分裂,如造血干细胞。
2.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
supl(04)A→B→C一A为一个细胞周期
直线图
supl(O5)a十b或c十d为一个细胞周期
DNA
的含量1
4n
坐标图
supl(O6a十b十c十d十e为一个细胞周期
0
bde时期
B组细胞处于supl(O7)分裂间期,正在进行
柱形图
DNA复制,C组细胞处于stup1(O8)分裂期或
02c
细胞中DNA相对含量
间期,A组细胞为未进行DNA复制的细胞
三
有丝分裂前的间期
2
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分裂图像
特点
植物细胞
动物细胞
完成supI(OI)DNA分子的复
中
赳和sup1(02)有关蛋白质的合
细胞脑
成,同时细胞有适度的生长
四
有丝分裂
1.有丝分裂过程
分裂图像
时期
特点
植物细胞
动物细胞
①supl(O1)核仁、核膜消失
②染色质→supl(02)染色体
前期
植物:从细胞中的x0sp1(O3
③纺锤体形成
动物:1x(supl04
中期
染色体的sup1l(05着丝粒排列于赤道板上
①supl(OO着丝粒分裂,supl(O7)姐妹染色单体分开
后期
②子染色体supl(O8)平均移向两极,每一极各有一套
染色体
①supl(O9)核仁、核膜出现,形成两个细胞核
②染色体→supl(10)染色质丝
③趴sup1(11)纺锤丝消失
末期
④细胞质分裂
植物:x(sup1(12
s\upl(13
2.比较动、植物细胞的有丝分裂的异同
前期
末期
项目
形成sup1(14)纺锤体的方式不同
细胞质分裂方式不同
植物细
细胞supl(15)两极发出supl(16纺锤
细胞中央出现supl(17)细胞板,向四周
胞
丝形成纺锤体
扩展形成细胞壁,一个细胞形成两个子
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细胞
细胞膜从细胞的supl(19)中部向内
动物细
两组中心粒分别移向细胞两极,其周围
supl(20)凹陷,一个细胞缢裂成两个子
胞
发出supl(I8)星射线形成纺锤体
细胞
特别提醒
1,着丝粒是自动分裂的,与纺锤丝的牵引无关,比如用秋水仙素抑制纺锤体的形成,没有纺
锤丝牵引,着丝粒仍分裂,导致细胞中染色体的数目加倍。
2.与有丝分裂有关的细胞器
名称
生物类型
作用时期
生理作用
核糖体
动物、植物
主要是间期
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
3.细胞有丝分裂的意义
(1)将亲代细胞的supI(21)染色体经过复制(关键是supl(22)DNA的复制)之后,精确地平均分
配到supl(23)两个子细胞中。
(2)由于染色体上有supl(24)遗传物质DNA,因而在细胞的亲代和子代之间保持了supl(25)
遗传的稳定性。
4.分析一个细胞周期中染色体、染色单体、DNA数量变化
(1)一个细胞周期中染色体、染色单体、DNA数量变化规律
时期
间期
前期
中期
后期
末期
项目
染色体
2n
2n
2n
2n-4n
4n-2n
DNA
2n·4n
4n
4n
4n
4n→2n
染色单体
0*4n
4n
4n
4n-0
0
①DNA数量加倍的时期是supl(26O分裂间期,其原因是supl(27)DNA复制
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②染色体数量加倍的时期是sup1(28)后期,其原因是supl(29)着丝粒分裂,染色单体分离。
(2)一个细胞周期中细胞内DNA、染色体、染色单体含量变化曲线分析
①曲线模型
,数量个)
4n
一染色体数目变化
2n
--DNA数目变化
0
染色单体数目变化
a bede时期
②曲线解读
项目
上升段的变化原因
下降段的变化原因
supl(3O)间期DNA复制,DNA数目
DNA
末期细胞一分为二,DNA数目减半
加倍
后期sup1(31)着丝粒分裂,染色体数
染色体
末期细胞一分为二,染色体数目减半
目加倍
sup1(32)▣期DNA复制,染色单体形
后期sup1(33)者丝粒分裂,染色单体
染色单体
成
消失
(③)一个细胞周期中细胞内DNA、染色体、染色单体含量变化柱形图分析
数
数
数
4n
(个2
丙
①染色单体会因着丝粒的分裂而消失,所以柱形图中表示的某结构如出现0,则其一定表示
染色单体,b为染色单体。
②根据有染色单体时,DNA和染色单体数量相同,没染色单体时,DNA和染色体数量相同,
则a为染色体,c为DNA。
5.无丝分裂
(1)过程:一般是supl(34)细胞核先延长,核的中部向内凹陷,袋裂成为两个细胞核:接若,
整个细
胞从中部supl(35)益裂成两部分,形成两个子细胞。
(2)特点:没有出现supl(36纺锤丝和染色体的变化。
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(3)实例:sup1(37)娃的红细胞的无丝分裂。
五运用模型解释细胞不能无限长大
1.原理
()不同大小模型模拟细胞大小。
(2)葡萄糖在不同大小模型中扩散速度相同。
2.变量分析
(1)自变量:“细胞”体积的大小。
(2)因变量:“细胞”中葡萄糖扩散的体积与“细胞”体积的比值(细胞物质交换效率)。
3.结果
(1)模型的表面积与体积之比(相对表面积)随体积的增大而sup1(O1)减小。
(2)葡萄糖扩散的体积与整个“细胞”体积之比随体积的增大而s'up1(O2)减小。
4.结论
supl(O3)表面积与体积的关系限制了细胞的长大:细胞体积越大,其相对表面积越supl(O4)
尘,细胞的物质运输效率就越s1upl(O5)低。
六实验:观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
1.实验原理
(I)高等植物根尖、芽尖等supl(O1)分生区细胞能进行有丝分裂。
(②)在高倍显微镜下观察各时期细胞内sup1(O2)染色体的存在状态判断这些细胞处于有丝分
裂的哪个时期。
(3)染色体容易被sup1(O3)碱性染料(如甲紫溶液)着色。
(4)盐酸和酒精混合液能使组织中的细胞sup1(04)分离开。
2.实验步骤
(1)洋葱根尖的培养:实验前3~4d培养,待根长约5©m时,取生长健壮的根尖制成装片观
察。
(2)装片的制作
解离取材:取根尖x(s\upl(O5)supl(06)15%的盐酸和体积分数为xsup1(07)八sup1(08)时间:
3~5min
漂洗漂洗液:清水avs4 alcol(防止x(s\upl(O9)洗去解离液,便于染色)时间:约l0min
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染色染液:质量浓度为0.01g/mL或0.02g/mL的x(supl(10)supl(11)时间:35min
制片:用镊子取出根尖放在载玻片上,加一滴清水,并用镊子尖将根尖弄碎,盖上sup1(12)
盖較片,用拇指轻压
(3)观察
①低倍镜观察:根据根尖supl(13)分生区细胞特点找到细胞。
②高倍镜观察:先找sup1(14)中期细胞,再找sup1(15)前、后、末期细胞,最后找分裂间期
细胞。
(4)绘图:绘制植物细胞有丝分裂中期简图。
注:每一时期的时间=细胞周期×此时期的细胞数占计数细胞总数的比例。
特别提醒各操作步骤时间或力度要严格控制的原因分析
太短
细胞间质未被完全溶解,压片时细胞不易分散
解离时间
过长
导致细胞解离过度、根尖过于酥软,影响染色
太短
染色体或染色质不能完全着色
染色时间
过长
使其他部分也被染成深色,无法分辨染色体
过轻
细胞未分散开
压片力度
过重
将组织压烂
易错判断)
1.分生区细胞、造血干细胞、神经细胞不都具有细胞周期,但是化学成分一直在更新。(√)
2.细胞有丝分裂形成的子细胞去向可能是继续分裂、暂不分裂或永不分裂。(√)
3.在植物细胞有丝分裂过程中,可以观察到赤道板和细胞板的形成。(×)
4.DNA的复制和中心粒的倍增发生在不同时期。(X)
5.有丝分裂过程中,细胞中DNA的含量通过复制加倍,通过细胞分裂减半。(√)
6.在一个细胞周期中,细胞中染色体数目和核DNA数目不同时增加,但同时减半。(√)
7.分裂间期细胞中进行DNA复制导致核DNA、染色体、染色单体含量都加倍。(×)
8。观察洋葱根尖分生区有丝分裂时,应剪取根尖分生区组织,然后解离、染色、漂洗、制片
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,最后在显微镜下观察。(×)
9.蛙的红细胞通过无丝分裂进行增殖。(√)
10.细胞周期是从一次分裂完成时开始到下一次分裂完成时为止。(√)
11.有丝分裂后期着丝粒在纺锤丝的牵拉下发生断裂,姐妹染色单体彼此分开。(×)
12.染色单体存在于有丝分裂的前、中期,在后期和末期细胞中没有染色单体。(√)
13.植物细胞有丝分裂的末期高尔基体参与新的细胞壁的形成过程。(√)
14.观察细胞有丝分裂的材料可以用大蒜的根尖和洋葱的鳞片叶外表皮细胞。(×)
15.观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂实验中漂洗的目的是用酒精洗去浮色,便于观察。
(×)
16.观察时找到合适的细胞后,就能够观察到该细胞进行完整的有丝分裂的过程。(×)
经典考题训练
考向一围绕细胞周期,考查生命观念、科学思维能力和解决问题的能力
[例1](2023重庆,14)药物甲常用于肿瘤治疗,但对正常细胞有一定毒副作用,某小组利用
试剂K(可将细胞阻滞在细胞周期某时期)研究药物甲毒性与细胞周期关系,实验流程和结果
如图所示,下列推测正确的是(
I组:培养液培
每组
养24h
G,50.0448.0712.10
取一半
同
Ⅱ组:培养液培
36.8849.0420.96
细胞测
种
养8h再换
量细胞
细
成(试剂K+
周期
M
13.082.8966.94
胞
培养液)培
养16h
每组另
Ⅲ组:(试剂K+
一半细揭80
培养液培
胞,用亡
60
养16h,去
药物甲
4
除试剂K
处理测
200
再用培养
量细胞
IΠⅢ
液培养8h
调亡率
组组组
注:G1:DNA合成前期:S:DNA合成期:G2:分裂准各期:M:分裂期。
A,试剂K可以将细胞阻滞在G1期
B,试剂K对细胞周期阻滞作用不可逆
C.药物甲主要作用于G2+M期,Ⅱ组调亡率应最低
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D.在机体内,药物甲对浆细胞的毒性强于造血干细胞
答案:C
解析:根据表中I、Ⅱ组数据可知,Ⅱ组S期细胞比例明显增多,故试剂K可以将细胞阻滞
在S期,A错误,根据表中Ⅱ、Ⅲ组数据可知,去除试剂K后,S期细胞比例大幅下降,G2
十M期细胞数目大幅增多,说明试剂K对细胞周期阻滞作用是可逆的,B错误:用药物甲处
理前,「组细胞主要处于G1和S期,用药物甲处理后细胞凋亡率较低,用药物甲处理前Ⅲ
组细胞主要处于G2十M期,用药物甲处理后,细胞调亡率较高,说明药物甲主要作用于G2
十M期,促进细胞调亡,Ⅱ组处于G2十M期细胞数目最少,凋亡率应最低,C正确;浆细胞
己经高度分化,不再分裂,受药物甲的影响较小,造血干细胞分裂旺盛,受药物甲的影响较
大,D错误。
[例2】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:
(I)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)。
答案:(1)分裂间(或答:S)
(2)纺锤体形成不会
(3)完成DNA复制和有关蛋白质的合成
解析:(I)DNA合成可逆抑制剂能抑制DNA的复制,DNA复制发生在细胞分裂的闻期,因
此,加入DNA合成可逆抑制剂会使细胞停滞在细胞周期的间期(或S期,而处于分裂期的细
胞不受影响。
(2)秋水仙素能抑制细胞分裂前期纺锤体的形成,使染色体数目加倍,不会将细胞分裂阻断在
间期。
(3)细胞在分裂间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
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细胞有适度的生长。
考向二围绕有丝分裂的过程及特点,考查分析判断能力
[例3](多选)2021·全国乙卷改编)果蝇体细胞含有8条染色体。下列关于果蝇体细胞有丝分
裂的叙述,正确的是()
A.在间期,DNA进行半保留复制,形成16个DNA分子
B.在前期,每条染色体由2条染色单体组成,含2个DNA分子
C.在中期,8条染色体的着丝粒排列在赤道板上,易于观察染色体
D.在后期,成对的同源染色体分开,细胞中有16条染色体
答案:ABC
解析:有丝分裂后期,着丝粒分裂,染色体数目加倍,染色单体变为子染色体移向细胞的两
极,并不是成对的同源染色体分开。
考向三结合有丝分裂的图像或曲线,考查科学思维能力
[例4]如图为某动物细胞(21=6有丝分裂过程示意图。下列叙述错误的是()
丙
戊
A.甲图细胞正在发生染色质高度螺旋化成为染色体过程
B,乙图染色体数和染色体DNA数和丙图细胞的相等
C.丁图细胞内有12条染色体,12个DNA分子,无姐妹染色单体
D.戊图细胞的质膜从细胞中部向内凹路,将细胞益裂成两部分
答案:A
解析:甲图细胞处于分裂间期,而染色质高度螺旋化成为染色体过程发生在前期,A错误:
乙图细胞处于前期,丙图细胞处于中期,这两个时期细胞中的染色体数相等,染色体DNA
数也相等,B正确:戊图细胞处于末期,此时细胞的质膜从细胞中部向内凹陷,将细胞缢裂
成两部分,D正确。
[例5](多选)图1和图2表示有丝分裂不同时期染色体和细胞中DNA的数量关系,下列有
关叙述不正确的是()
10