第6章--细胞的生命历程(教案)

-1-第6章细胞的生命历程第1节细胞的增殖【课标定位】1.掌握探究细胞大小与物质运输关系的方法，理解细胞不能无限长大的原因。2.掌握细胞有丝分裂的过程、特征和意义，尤其是DNA和染色体的规律性变化。3.理解动物细胞与植物细胞有丝分裂过程的异同。【教材回归】多细胞生物体体积的增大即生物体的生长，既要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。事实上，不同动（植）物同类器官或组织的细胞大小一般不存在明显的差异，器官大小主要决定于细胞数量的多少。一、细胞不能无限长大（一）细胞大小与物质运输的关系（实验）1.实验原理（1）当NaOH与琼脂块中含有的酚酞相遇时，酚酞将变为紫红色。（2）用琼脂块的大小模拟细胞的大小，NaOH扩散的体积/整个琼脂块的体积可以表示物质运输的效率。2.方法步骤3.实验数据的处理琼脂块的边长/cm表面积/cm2体积/cm3比值（表面积/体积）NaOH扩散的深度/cm比值（NaOH扩散的体积/整个琼脂块的体积）3542720.519/27224830.57/816160.514.实验结论琼脂块的表面积与体积之比随着琼脂块的增大而减小；NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随着琼脂块的增大而减小，即细胞越大与外界的物质交换效率越低。（二）细胞不能无限长大的原因1.细胞的相对表面积制约着细胞的长大通过上述模拟实验可以看出，细胞的体积越大，其相对表面积（细胞的表面积与细胞体积之比）就越小，细胞的物质运输效率就越低，从而限制了细胞不能无限长大。2.细胞核的控制能力制约着细胞的长大细胞核是细胞的控制中心。一般地说，细胞核中的DNA分子是不会随着细胞体积的扩大而增加的。如果细胞太大，细胞核的“负担”就会过重，从而限制了细胞不能无限长大。制备琼脂块：用塑料餐刀将含有酚酞的琼脂块（NaOH与酚酞相遇，将呈现紫红色）切成三块边长分别为3cm、2cm、1cm的正方体浸泡：将3块琼脂块放在烧杯内，加入NaOH溶液，将琼脂块淹没，浸泡10min。用塑料勺不时翻动琼脂块。注意：不要用勺子将琼脂块切开或挖动其表面切割：戴上手套，用塑料勺将琼脂块从NaOH溶液中取出来。用纸巾把它们吸干，用塑料刀把琼脂块切成两半测量：观察切面，测量每一块上NaOH扩散的深度，记录测量结果。每两次操作之间必须把刀擦干绵阳外国语学校高中生物备课组-2-二、细胞通过分裂进行增殖（一）细胞增殖的意义细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。（二）细胞增殖的方式细胞以分裂的方式进行增殖。真核细胞的分裂方式有三种：有丝分裂（真核细胞分裂的主要方式）、无丝分裂和减数分裂。原核细胞以二分裂方式增殖。病毒以复制方式增殖。（三）细胞增殖的过程细胞在分裂前必须进行一定的物质准备，因此细胞增殖包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。三、有丝分裂（一）细胞周期1.概念细胞进行有丝分裂具有周期性。即连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。2.组成一个细胞周期包括分裂间期（细胞从一次分裂结束到下一次分裂开始）和分裂期（细胞从一次分裂开始到本次分裂结束）两个阶段，分裂期又可人为地分为前期、中期、后期和末期四个连续的时期。（二）有丝分裂过程时期主要特点图示分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备，完成DNA的复制和有关蛋白质的合成——完成染色体的复制，同时细胞有适度的生长。复制结果：①核DNA数量增加一倍；②每条染色体复制出由同一个着丝点连接着的两条姐妹染色单体，因而染色体数量未发生变化分裂期（以高等植物细胞为例）前期①核仁逐渐解体，核膜逐渐消失。②从细胞两极发出纺锤丝形成一个梭形的纺锤体。③染色质丝螺旋缠绕、缩短变粗成为染色体（每条染色体由一个共同的着丝点连接着两条并列的姐妹染色单体），并散乱地分布在纺锤体的中央中期①每条染色体的着丝点的两侧都有纺锤丝附着在上面。②纺锤丝牵引着染色体运动，使每条染色体的着丝点排列在细胞中央的一个面——赤道板上。③染色体的形态比较固定，数目比较清晰，因此该时期是观察染色体形态和数目的最佳时期后期①每条染色体的着丝点分裂成两个，姐妹染色单体彼此分开各自成为一条子染色体，使染色体数目加倍。②纺锤丝牵引着分开的子染色体分别移向细胞的两极，使细胞的两极各有一套与亲代细胞中染色体的形态和数目完全相同的染色体末期①当两套染色体分别到达细胞两极后，每条染色体逐渐变成细长而盘曲的染色质丝。②纺锤丝逐渐消失，出现新的核膜和核仁。③核膜把染色体包围起来形成两个新的细胞核。④在赤道板位置出现细胞板，并由细胞中央向四周扩展逐渐形成新的细胞壁，最后将一个细胞分裂成为两个子细胞——体细胞（大多数进入下一个细胞周期的分裂间期状态）高考生物第一轮复习资料（教案）§1-6《细胞的生命历程》-3-特别提示：分裂期的主要变化：复制的染色体平均分配到两个子细胞中去。（三）有丝分裂的重要意义将亲代细胞中的染色体经过复制（实质为DNA分子的复制）之后，精确地平均分配到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代与子代之间保持了遗传性状的稳定性。可见，细胞的有丝分裂对于生物的遗传有重要意义。四、无丝分裂过程细胞无丝分裂的过程比较简单，一般是细胞核先延长，核的中部向内凹进，缢裂成为两个细胞核；接着，整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞特点①在整个分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化。②核膜和核仁不消失。③细胞中的染色体和遗传物质DNA仍需复制，并平均分配到两个子细胞中去实例蛙的红细胞的分裂五、观察根尖分生组织细胞的有丝分裂（实验）（一）实验原理1.在高等植物体内，有丝分裂常见于根尖、芽尖等分生区细胞。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。通过高倍显微镜观察各个时期细胞内染色体的存在状态，就可以判断这些细胞各处于有丝分裂的哪个时期，进而认识有丝分裂的完整过程。3.细胞核内的染色体容易被碱性染料（如龙胆紫溶液）着色。（二）方法步骤1.洋葱根尖的培养在实验前3~4天进行培养，待根长约5cm时，取生长健壮的根尖即可进行实验。2.装片的制作（三）观察1.低倍镜观察：根据分生区细胞的特点（细胞呈正方形，排列紧密），找到分生区。制片：取出根尖放在载玻片上，滴加一滴清水，用镊子尖将其弄碎，盖上盖玻片，在盖玻片上再加一片载玻片。然后用拇指轻轻按压载玻片，使根尖细胞分散开，再把盖玻片上的载玻片移去染色漂洗解离取材：上午10时至下午2时（洋葱根尖分生区细胞处于分裂期的较多，这会因洋葱品种、室温等的差异而有所不同），剪取洋葱根尖2~3mm（此处有分生区）解离液：质量分数为15%的盐酸溶液和体积分数为95%的酒精溶液按1：1体积比的混合液解离时间：用解离液浸泡3~5min（时间过长会使根尖过分酥软且染色体结构被破坏，过短会使根尖细胞因解离不充分而不能相互分离）解离目的：用解离液使组织中的细胞相互分离开来解离程度：根尖酥软漂洗液：清水漂洗时间：用清水漂先10min漂洗目的：洗去根尖表面的解离液，有利于染色体着色并防止解离过度染色液：质量浓度为0.01g/mL或0.02g/mL的龙胆紫溶液（或醋酸洋红液）染色时间：3~5min染色目的：使染色体着色，便于观察绵阳外国语学校高中生物备课组-4-2.高倍镜观察：首先找出分裂中期的细胞，然后找出前期、后期、末期的细胞，注意观察各时期细胞内染色体的形态和分布特点。最后观察分裂间期的细胞。【要点突破】一、细胞周期1.前提条件：只有能够连续分裂的细胞才有细胞周期，如根尖分生区细胞、茎的形成层细胞、皮肤生发层细胞、受精卵、干细胞和癌细胞等；不分裂的细胞以及进行减数分裂的细胞没有细胞周期，如神经细胞、肌肉细胞等。可见，生物体内的细胞并非都有细胞周期。2.时间：从一次分裂完成时开始→下一次分裂完成时为止。3.两个阶段——分裂间期和分裂期（1）分裂间期在前，经历时间较长（细胞周期的大部分时间处于分裂间期，约占整个细胞周期的90%~95%）。因此，显微镜下观察植物根尖细胞有丝分裂装片时，同一视野中处于分裂间期的细胞数目最多（某时期经历时间的长短与停留在该时期的细胞数量成正比）。（2）分裂期在后，经历时间较短，可划分为前期、中期、后期和末期四个连续的时期。（3）常规表示方法（扇形图、直线图、曲线图）：4.不同种类的细胞，一个细胞周期经历的时间不同。为了有利于观察到分裂期的细胞分裂图像，应选择分裂期占细胞周期时间比值较大的细胞作为观察对象。二、高等植物细胞有丝分裂不同时期的特点时期染色体特点其他特点图像数目变化规律间期2N呈细丝状的染色质状态，每条染色体经复制后，由同一个着丝点连接着2条姐妹染色单体①合成了大量的蛋白质。②经历时间比分裂期长得多。③细胞有适度的生长前期2N由细丝状的染色质变成染色体，并散乱分布于纺锤体中央①由细胞两极发出的纺锤丝形成一个梭形的纺锤体。②核仁逐渐解体，核膜逐渐消失中期2N每条染色体的着丝点均由纺锤丝牵引排列在赤道板上。染色体的形态固定，数目清晰①赤道板是细胞中央类似地球赤道的平面（看不到）。②观察染色体形态和数目的最佳时期后期2N↓4N着丝点分裂，姐妹染色单体变成子染色体并在纺锤丝的牵引下向细胞两极移动纺锤丝缩短，分别移向细胞两极的两套染色体的形态和数目完全相同末期4N↓2N染色体变成细丝状的染色质①核仁、核膜重新出现。②纺锤体消失。③赤道板位置出现细胞板并向四周扩展形成新的细胞壁（1个细胞→2个子细胞）核DNA数量4N0abcde染色体数量2N方法三abcd方法二dcbaAB方法一赤道板纺锤丝着丝点赤道板高考生物第一轮复习资料（教案）§1-6《细胞的生命历程》-5-三、高等植物细胞与动物细胞有丝分裂的不同点细胞类型时期高等植物细胞动物细胞间期中心体的复制无（低等植物细胞可能有）有（一个中心体复制成为两个）前期纺锤体的形成由细胞两极直接发出纺锤丝构成一个梭形的纺锤体两组中心粒分别移向细胞两极，并由中心粒发出星射线构成纺锤体末期细胞质的分裂在赤道板位置出现细胞板，并由细胞中央向四周扩展，逐渐形成新的细胞壁而将细胞缢裂成为两部分赤道板处的细胞膜从细胞的中部向内凹陷，最后将细胞缢裂成为两部分四、参与细胞有丝分裂的主要细胞器及其生理作用1.核糖体——动植物细胞有丝分裂间期合成有关蛋白质的场所。2.中心体——动物和某些低等植物细胞在有丝分裂前期发出星射线形成纺锤体，在分裂间期完成复制，在分裂前期移向细胞两极。3.高尔基体——植物细胞有丝分裂末期在赤道板位置形成细胞板进而形成新的细胞壁。4.线粒体——为动植物细胞整个有丝分裂过程（特别是间期）提供能量。五、分裂期1.只有处于细胞周期分裂期的真核细胞中才能够观察到染色体。因此，在观察和计数细胞中的染色体时，必须选择处于分裂期（特别是分裂中期）的真核细胞进行观察。2.染色体、染色单体和核DNA的数量关系：未复制的每条染色体含一个DNA，复制后的每条染色体含两个DNA（分别位于两条姐妹染色单体上）。因此，当细胞中有染色单体存在时，染色体数：染色单体数：核DNA数=1：2：2；没有染色单体存在时，染色体数：染色单体数：核DNA数=1：0：1。3.在细胞有丝分裂过程中，染色单体的形成（染色体的复制、DNA的复制）、出现（染色质→染色体）和消失（着丝点分裂→染色单体分开）的时期分别是间期、前期、后期；主要变化相反的两个时期是前期和末期。4.有丝分裂过程中的增倍问题：DNA、染色体、着丝点、染色体组和中心体（动物细胞和某些低等植物细胞）增倍的时期分别是间期、后期、后期、后期和间期。5.有丝分裂过程中染色体、染色单体、核DNA、着丝点的数量变化（列表）：项目时期染色体染色单体核DNA着丝点分裂间期2N0→4N2N→4N2N分裂期前期2N4N4N2N中期2N4N4N2N后期2N→4N4N→04N2N→4N末期4N→2N04N→2N4N→2N6.有丝分裂过程中染色体、核DNA、染色单体、每条染色体上DNA数量的变化曲线：间期前期中期后期末期每条染色体上DNA210间期前期中期后期末期核DNA2N0染色体4N间期前期中期后期末期染色单体4N2N0绵