内容正文:
第6章 细胞的生命历程
高中生物必修1 分子与细胞
第6章 细胞的生命历程
第1节 细胞的增殖
第1课时 植物细胞的增殖
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第6章 细胞的生命历程
一、细胞增殖和细胞周期
1.细胞增殖
(1)概念:细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程。
(2)过程:包括物质准备和细胞分裂两个相连续的过程。
(3)意义: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。
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第6章 细胞的生命历程
2.细胞周期
(1)前提条件:连续分裂的细胞。
(2)时间:从一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成时为止。
(3)两个阶段:分裂间期和分裂期。分裂间期占整个细胞周期的90%~95%。
(4)分裂间期的主要变化: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。
(5)分裂期:开始进行细胞分裂。对于真核生物来说,有丝分裂是其进行细胞分裂的主要方式。
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第6章 细胞的生命历程
微思考1 从细胞水平分析,多细胞生物体生长的原因是什么?
提示:生物体的生长,既靠细胞生长增大细胞的体积,还要靠细胞分裂增加细胞的数量。
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第6章 细胞的生命历程
微判断1 基于对细胞增殖和细胞周期的认识,判断下列表述是否正确。
1.细胞在分裂之前,遗传物质一定要进行复制。( )
2.任何具有分裂能力的细胞都具有细胞周期。( )
3.洋葱表皮细胞的细胞周期比分生区细胞的长。( )
4.细胞分裂产生的子细胞都将进入下一个细胞周期的分裂间期状态。( )
√
×
×
×
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微训练1 在细胞分裂间期,不会发生( )
A.DNA分子数量加倍
B.蛋白质大量增加
C.染色体数目加倍
D.细胞体积由小变大
答案:C
解析:在细胞分裂间期,主要进行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。
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二、有丝分裂的基本过程(以高等植物细胞为例)
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微思考2 植物细胞有丝分裂过程中,染色体出现在哪个时期?消失在哪个时期?
提示:染色体出现在前期,消失在末期。
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第6章 细胞的生命历程
微判断2 基于有丝分裂各时期的特点,判断下列表述是否正确。
1.有丝分裂后期,由于纺锤丝的牵引,着丝粒分裂,染色体数目加倍。( )
2.高等植物有丝分裂前期,由细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体。( )
3.在有丝分裂前期,染色体的着丝粒排列在赤道板上。( )
×
√
×
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4.核膜、核仁、染色体和纺锤体在高等植物细胞有丝分裂过程中周期性地消失和重现。( )
5.在有丝分裂过程中,细胞内染色体的数目发生规律性变化。
( )
6.使用高倍镜可观察到赤道板和细胞板的时期分别是中期和末期。( )
√
√
×
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微训练2
在细胞增殖过程中,DNA分子复制、着丝粒分裂、姐妹染色单体消失依次发生在( )
A.间期、后期、后期 B.间期、后期、中期
C.间期、后期、末期 D.前期、中期、后期
答案:A
解析:在细胞增殖过程中,DNA分子复制发生在间期,着丝粒分裂发生在后期,姐妹染色单体消失发生在后期。
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第6章 细胞的生命历程
一 细胞周期的划分及表示方法
问题探究
资料1 分裂间期可以分为G1期(DNA合成前期)、S期(DNA合成期)、G2期(DNA合成后期)。
资料2 离体培养的胡萝卜根尖细胞的细胞周期见下表。
时期 G1期 S期 G2期 分裂期 合计
时间/h 1.3 2.7 2.9 0.6 7.5
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(1)S期是DNA合成期,由此能否推测G1期和G2期的细胞中的物质变化?
提示:能。分裂间期主要完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成,S期是DNA合成期,因此G1期和G2期主要进行有关蛋白质的合成。
(2)由表中数据可知,细胞分裂间期持续的时间远大于分裂期,请推测可能的原因。
提示:分裂间期为分裂期进行充分的物质准备(或完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成),需要的时间较长。
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(3)离体培养的胡萝卜根尖细胞的细胞周期是7.5 h,胡萝卜其他部位细胞的细胞周期也是7.5 h吗?
提示:不是。只有连续分裂的细胞才有细胞周期,胡萝卜其他部位的细胞不一定具有细胞周期,即使具有细胞周期,不同类型的细胞,其细胞周期一般也不同。
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(4)资料2 中胡萝卜根尖细胞的细胞周期可用下图表示,上一次细胞分裂的结束点是A点还是B点?下一次细胞分裂的开始点是A点还是B点? 若用“→”表示时间顺序,请用“→”将A和B连接成一个完整的细胞周期。
提示:B点;B点。B→A→B。
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归纳总结
1.概念理解
(1)条件:只有连续分裂的细胞才有细胞周期。
(2)分类举例:
①具有细胞周期的细胞:根尖分生区细胞、茎的形成层细胞、发育中的受精卵、生发层细胞、各种干细胞等。
②不具有细胞周期的细胞:高度分化的细胞,如神经细胞、表皮细胞等。
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(3)组成及顺序:
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2.表示方法
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3.细胞周期的特点
(1)细胞周期的大部分时间处于分裂间期,间期主要完成 DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。
(2)细胞周期任何一个阶段受阻,都将导致整个细胞周期无法完成。
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典例剖析
【例1】 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。
图1
图2
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第6章 细胞的生命历程
下列有关细胞周期的叙述,错误的是( )
A.图1中的a、图2中B→A,细胞内会进行DNA分子的复制
B.图1中的b、图2中A→B,细胞内会出现染色体
C.图2中细胞周期可表示为A→B→A
D.图2中A→B,会出现染色体的着丝粒排列在赤道板上的时期
答案:C
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第6章 细胞的生命历程
解析:图1中的a、c段和图2中的B→A表示分裂间期,可以进行DNA分子的复制;图1中的b、d段和图2中的A→B表示分裂期,染色质高度螺旋,缩短变粗,成为染色体,且中期时,染色体的着丝粒排列在赤道板上;图2中的细胞周期应表示为B→A→B。
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第6章 细胞的生命历程
学以致用
1.科学家用32P标记的磷酸盐浸泡蚕豆幼苗,追踪放射性的去向以研究蚕豆根尖细胞分裂情况,得到根尖细胞连续分裂的时间(单位:h)数据如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.DE段发生遗传物质的平均分配
B.BC段结束时DNA含量增加一倍
C.CD段完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成
D.一个细胞周期(可表示为CD+DE)等于17.3 h
答案:B
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第6章 细胞的生命历程
解析:据题图可知,AB段、CD段、EF段都表示分裂期;BC段、DE段都表示分裂间期。分裂期发生遗传物质的平均分配,A项错误。BC段为分裂间期,完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成,间期结束时DNA含量增加一倍,B项正确。CD段为分裂期,DNA分子的复制和有关蛋白质的合成发生在分裂间期,C项错误。细胞周期从分裂间期开始,结束于分裂期,故“BC+CD”“DE+EF”都可表示一个细胞周期,“CD+DE”不能表示一个细胞周期,D项错误。
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第6章 细胞的生命历程
二 有丝分裂过程中染色体、DNA的数目变化及模型
问题探究
下面是某植物细胞有丝分裂过程中某些时期的简图。
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第6章 细胞的生命历程
(1)图中的方形框代表的结构和图B的中部结构分别是什么?它们的组成成分相同吗?
提示:方形框代表细胞壁,图B的中部结构代表细胞板,细胞板由细胞的中央向四周扩展,最终形成新的细胞壁,因此二者的成分相同。
(2)间期染色体复制后,细胞中染色体数目是否加倍,判断的依据是什么?
提示:不加倍。细胞中染色体计数的依据是着丝粒的数目。
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(3)赤道板与细胞板是不是同一结构?如果不是,两者有何区别?
提示:不是同一结构。赤道板不是真实存在的结构,只是一个位置,而细胞板则是分裂末期在赤道板的位置出现的细胞结构。
(4)两极发出的纺锤丝会与着丝粒相连,这种机制对细胞分裂来说有什么意义?
提示:可以保证中期着丝粒能够排列在赤道板上,并在后期着丝粒分裂后牵引着染色体向细胞两极移动。
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(5)图A中有几条染色体?图A的上一时期中染色体、染色单体、DNA分子的数目分别为多少?
提示:图A中有8条染色体。图A的上一时期是中期,染色体、染色单体、DNA分子的数目分别为4条、8条、8个。
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(6)请根据图示信息,在下面两个坐标系中分别画出有丝分裂过程中染色体和核DNA数目的变化曲线。
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第6章 细胞的生命历程
提示:
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第6章 细胞的生命历程
归纳总结
1.染色体、染色单体、DNA分子三者之间的关系
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说
明 ①染色体经过复制后仍连接在同一个着丝粒上,称为姐妹染色单体。当着丝粒分裂后,姐妹染色单体分开成为两条独立的染色体
②染色体数目是根据着丝粒数目来计数的,有几个着丝粒就有几条染色体
③无染色单体时,染色体数∶DNA分子数=1∶1;有染色单体时,染色体数∶染色单体数∶DNA分子数=1∶2∶2
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2.一个细胞周期中染色体、染色单体、DNA分子等的变化
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第6章 细胞的生命历程
3.DNA、染色体数目变化的原因分析
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4.细胞中核DNA、染色体、染色单体、每条染色体上DNA数目变化曲线
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第6章 细胞的生命历程
(1)A→B、L→M、Q→R的变化原因都是DNA分子复制。
(2)G→H、N→P、S→T的变化原因都是着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,成为两条染色体。
(3)C→D、S→T的变化很相似,但时期不同。
(4)染色单体数在细胞周期中的起点为0,终点也为0。
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第6章 细胞的生命历程
5.一条染色体上DNA数目的变化(单位:个)
分裂间期 分裂期 子细胞
前期 中期 后期 末期
1→2 2 2 2→1 1 1
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第6章 细胞的生命历程
典例剖析
【例2】 下图为某生物一个体细胞分裂模式图。请据图回答下列问题。
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第6章 细胞的生命历程
(1)图乙中含有的染色体数是 条。
(2)图乙为细胞有丝分裂的 期图像。该时期的主要特征是 。若②染色体的遗传信息来自父方,那么与之遗传信息完全相同的染色体为 (填序号),二者遗传信息完全相同的原因是 。
(3)图乙对应于图甲中的 段,图丙对应于图甲中的
段。
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答案:(1)8
(2)后 染色体的着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,染色体在纺锤丝的牵引下移向细胞两极 ⑥ 它们是由同一条染色体复制、分离后形成的
(3)EF CE
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解析:图乙是有丝分裂后期的图像。该时期着丝粒分裂后,染色体在纺锤丝的牵引下移向细胞两极,染色体数目加倍,共有8条。由于两条姐妹染色单体上的两个DNA分子是由同一个DNA分子复制而来的,所以两者的遗传信息是一样的。图乙处于有丝分裂后期,对应图甲的EF段,而图丙可以表示DNA复制结束到着丝粒分裂之前的一段,即CE段。
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学以致用
2.下图是植物细胞一个细胞周期中核内染色体及DNA数目变化的曲线图,下列分析错误的是( )
A.实线表示DNA数目变化
B.虚线表示染色体数目变化
C.AB段进行DNA分子的复制
D.B点开始进行着丝粒分裂
答案:D
解析:B'点开始进行着丝粒分裂。
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1.下列关于细胞周期的叙述,正确的是( )
A.成熟的生殖细胞产生后立即进入下一个细胞周期
B.机体内所有的体细胞均处于细胞周期中
C.细胞种类不同,但细胞周期持续时间相同
D.细胞分裂间期为细胞分裂期提供物质基础
答案:D
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第6章 细胞的生命历程
解析:只有连续分裂的细胞才有细胞周期,成熟的生殖细胞不再进行分裂,无细胞周期,A、B两项错误。不同物种、不同组织细胞的细胞周期持续时间不同,C项错误。细胞分裂间期进行DNA分子的复制和有关蛋白质的合成,为分裂期提供物质基础,D项正确。
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2.在一个细胞周期中,染色体数目倍增、染色单体形成、染色体在细胞核中最早显现、染色体形态和数目最为清晰的时期依次为( )
①间期 ②前期 ③中期 ④后期 ⑤末期
A.①②③④ B.④①②③
C.②③①④ D.⑤③④②
答案:B
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第6章 细胞的生命历程
解析:后期着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,成为2条染色体,染色体数目倍增;间期染色体复制,1条染色体含有2条姐妹染色单体;染色质丝在前期螺旋化为染色体;中期染色体的着丝粒排列在赤道板上,形态和数目最为清晰。
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3.在细胞的有丝分裂过程中,当染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数=1∶2∶2时,该细胞还可能会发生( )
A.着丝粒分裂,姐妹染色单体分开
B.着丝粒整齐排列在细胞板上
C.核膜、核仁重建
D.形成纺锤体
答案:D
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第6章 细胞的生命历程
解析:着丝粒分裂、姐妹染色单体分开发生在有丝分裂后期,此时细胞中的染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数=1∶0∶1;细胞板出现在植物细胞分裂末期,此时细胞中不含染色单体;核膜、核仁重建发生在有丝分裂末期,此时细胞中不含染色单体;纺锤体是在有丝分裂前期形成的,此时细胞中染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数=1∶2∶2。
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第6章 细胞的生命历程
4.下图表示一个植物细胞有丝分裂的某时期,请据图回答问题。
(1)上图所示细胞有 条染色单体,
个DNA分子。
(2)此细胞分裂结束以后,子细胞内有
条染色体、 个DNA分子。
(3)此时期继续发展,将在赤道板位置出现
,逐渐扩展形成 ,
最终分裂为两个子细胞。
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答案:(1)0 8
(2)4 4
(3)细胞板 新的细胞壁
解析:题图表示植物细胞有丝分裂后期,其特征是着丝粒一分为二,姐妹染色单体分开,成为两条染色体,并分别向两极移动;染色单体消失,染色体数目加倍。
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第6章 细胞的生命历程
图示
时期
主要变化
前期
①染色体的变化:染色质形成染色体,每条染色体包含两条并列的姐妹染色单体,这两条染色单体由一个共同的着丝粒连接着
②细胞的变化:a.从细胞的两极发出纺锤丝,形成纺锤体;b.核仁逐渐解体,核膜逐渐消失
图示
时期
主要变化
中期
染色体的着丝粒排列在赤道板上
后期
①染色体数目的变化及原因:染色体数目加倍;着丝粒分裂,姐妹染色单体分开
②染色体的运动:在纺锤丝的牵引下移向细胞两极
图示
时期
主要变化
末期
①染色体的变化:染色体变成染色质
②细胞结构的变化:a.核膜、核仁重新出现;
b.在赤道板的位置出现细胞板,并逐渐扩展为细胞壁
细胞周期
表示方法
直线图
扇形图
图形
分裂间期
a或c
a或A→B
分裂期
b或d
b+c+d+e或B→A
一个细胞周期
a+b或c+d
a+b+c+d+e或A→B→A
图
示
时期
染色体形
态变化
染色体行为变化
染色体数目变化
染色单体数目变化
核DNA
数目变化
间期
复制
2n
0→4n
2n→
4n
前期
散乱分布于纺锤体中央
2n
4n
4n
时期
染色体形
态变化
染色体行为变化
染色体数目变化
染色单体数目变化
核DNA
数目变化
中期
着丝粒排列在赤道板上
2n
4n
4n
后期
着丝粒分裂,染色体移向两极
2n→4n
4n→0
4n
末期
平均分配到两个子细胞中去
4n→2n
0
4n→2n
项目
加倍
减半
时期
原因
时期
原因
DNA
间期
DNA复制
末期
平均分配到两个子细胞中
染色体
后期
着丝粒分裂
$