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1第12讲细胞的增殖1.细胞的生长和增殖的周期性(Ⅰ)2.细胞的有丝分裂(Ⅱ)3.细胞的无丝分裂(Ⅰ)4.实验：(1)模拟探究细胞表面积与体积的关系(2)观察细胞的有丝分裂[学生用书P84]一、细胞的生长与细胞周期1．生物体的生长原因：一是细胞的生长，二是细胞的分裂。2．细胞不能无限长大的原因(1)细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输效率越低。细胞表面积与体积的关系限制了细胞的生长。(2)细胞核所控制的细胞质范围有一定的限度。3．细胞增殖(真核细胞)的周期性}(1)条件：连续分裂的细胞；(2)起点：上一次分裂完成时；(3)终点：下一次分裂完成时；(4)特点：不同种类的细胞，细胞周期不同，分裂间期与分裂期所占的比例也不同。二、有丝分裂1．过程(以高等植物细胞为例)时间图像主要特点(1)分裂间期①完成DNA的复制；②合成有关的蛋白质(2)前期①染色质丝螺旋化形成染色体；②核仁解体，核膜消失；③细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体(3)中期染色体的着丝点排列在细胞中央的赤道板上，染色体形态稳定，数目清晰(4)后期染色体的着丝点分裂，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，分别移向细胞两极2(5)末期①染色体解螺旋变成染色质；②纺锤丝消失；③出现新的核膜和核仁2．动植物细胞有丝分裂的主要区别纺锤体形成方式不同细胞分裂方式不同植物细胞细胞两极发出纺锤丝细胞板形成细胞壁动物细胞中心粒发出星射线细胞膜向内凹陷使细胞缢裂3.意义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，保持了细胞的亲子代之间遗传性状的稳定性。各期特点间期——复制合成非等闲前期——膜仁消失两体现中期——形定数清赤道板后期——点裂数增两极移末期——三现两消分裂完有丝分裂中的哪个时期是观察染色体结构和数目变异的最佳时期？提示：中期。三、无丝分裂1．特点：分裂过程中不出现纺锤丝和染色体的变化。2．过程(1)细胞核先延长，核的中部向内凹进，缢裂成两个。(2)整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞。3．实例：蛙的红细胞。[解惑](1)无丝分裂过程中DNA也要复制并均分。(2)无丝分裂是真核细胞的分裂方式，病毒及原核生物不存在无丝分裂。1.(必修1P114图6—7改编)如图是蛙的红细胞的无丝分裂过程，和有丝分裂相比，下列叙述正确的是()A．分裂过程中没有出现纺锤体和染色体的变化B．没有DNA和染色体的复制C．分裂过程中细胞核缢裂成两个细胞核，因此子细胞中染色体减少一半D．无丝分裂只发生在原核生物的细胞分裂中，有丝分裂只发生在真核生物的细胞分裂中答案：A2．思维诊断(1)判断下列关于细胞增殖的周期性的叙述①(2016·江西临川一中期末T20B)人体所有细胞的细胞周期持续时间相同。(×)②在细胞周期中，分裂间期的持续时间通常比分裂期的短。(×)③统计每一时期细胞数占计数细胞总数的比例，能比较细胞周期各时期的时间长短。3(√)(2)判断下列有关细胞分裂的叙述①有丝分裂间期不存在染色体，所以不存在染色单体。(×)②(2014·高考天津卷T1B)着丝点分裂一定导致DNA数目加倍。(×)③有丝分裂中期，发生联会的同源染色体排列在赤道板上。(×)④在蛙受精卵发育成原肠胚过程中，在细胞内不能发生姐妹染色单体的分开。(×)⑤在植物细胞有丝分裂末期高尔基体参与细胞壁的形成。(√)(3)判断下列有关观察细胞有丝分裂实验的叙述①(2014·高考重庆卷T1B)剪取大蒜根尖分生区，经染色在光镜下可见有丝分裂各时期。(×)②(2014·高考山东卷T4B)制作细胞的有丝分裂装片时，洋葱根尖解离后直接用龙胆紫溶液染色。(×)③盐酸解离根尖的同时也为龙胆紫溶液染色创造了酸性环境。(×)④(2016·南师大附中期末T7C)解离和压片都有利于根尖分生区细胞分散。(√)考点一以模式图为载体，考查细胞周期的概念和表示方法[学生用书P85]1．细胞周期的表示方法注：在柱状图中，B组细胞中DNA含量在2C～4C，说明此时细胞正处于DNA复制时期；C组细胞中DNA已经加倍，说明细胞处于分裂期。2．分裂间期的物质变化分裂间期又可划分为G1期(DNA合成前期)、S期(DNA合成期)和G2期(DNA合成后期)，其主要变化如下：(1)G1期：合成RNA和有关蛋白质。(2)S期：完成DNA复制——每条染色体上1个DNA复制为2个DNA，且两个DNA位于两条染色单体上，两条染色单体通过一个着丝点连在一起，即：4(3)G2期：合成蛋白质——主要是用于形成纺锤丝(星射线)。3．影响细胞周期的因素(1)内部因素：不同种类的细胞，细胞周期持续的时间不同。间期与分裂期所占比例也不同。(2)外部因素：主要有温度、pH、射线等，这些因素通过影响酶的活性影响细胞周期。因为DNA复制、有关蛋白质合成、能量供给等生理过程都需要酶的参与。下图表示细胞的有丝分裂，箭头方向表示细胞分裂方向。据图分析下列问题：(1)图1中m1、m2、m3、m4代表细胞分裂某时期所经历的时间，则________表示一个完整的细胞周期。(2)图2中________表示一个完整的细胞周期，黑影部分表示________。(3)图1中________(m1、m2、m3、m4)可进行着丝点的分裂，此时期________(一定、不一定)含染色单体。(4)图2中________时期的细胞可进行DNA复制，加入抑制剂可阻止细胞的分裂。[答案](1)m3＋m2(2)N→M→N间期(3)m2、m4不一定(4)N→M1.下列哪些细胞能进行连续分裂？__________________________2．据表分析细胞分裂间期分裂期细胞周期十二指肠细胞13.51.815.3肿瘤细胞18.00.518.5成纤维细胞19.30.720.0若用上述三种细胞观察细胞的有丝分裂，你会选择哪种细胞？说明理由。_______________________提示：1.①③。2．选择十二指肠细胞。原因是细胞周期中分裂期相对较长。1．只有连续分裂的细胞才有细胞周期，高度分化的成熟细胞无细胞周期；细胞三种分裂方式中，只有有丝分裂有细胞周期，减数分裂、无丝分裂无细胞周期。2．细胞分裂产生的子细胞的去向(1)能持续分裂的细胞：红骨髓造血干细胞、形成层细胞、根尖分生区细胞等。(2)暂时停止分裂的细胞：肝脏细胞、B淋巴细胞等。(3)不能继续分裂的细胞：高度分化的细胞，如神经细胞、精子、浆细胞等。3．不同种类生物的细胞周期差别很大；同一物种的生物不同的细胞，细胞周期的时间也不相同，如人体癌细胞的细胞周期就比正常细胞的周期短。5细胞周期的判断及表示方法1．细胞周期可分为间期和分裂期(M期)，间期又分为G1期、S期和G2期。下表为体外培养的某种细胞的细胞周期各阶段时间(单位：小时)，若在细胞的培养液中加入过量的DNA合成抑制剂，则下列说法正确的是()细胞周期G1SG2M合计时长(h)1073.51.522A.M期细胞至少需要11.5小时后才能到达G1期和S期的交界处B．G2期细胞至少需要11.5小时后才能到达G1期和S期的交界处C．所有细胞都被抑制在G1期和S期的交界处都需15小时后D．所有细胞都被抑制在G1期和S期的交界处都需22小时后解析：选B。由表中信息可知，M期细胞至少需要10小时后才能到达G1期和S期的交界处，A项错误；G2期细胞到达G1期和S期的交界处至少需要的时间为1.5＋10＝11.5小时，B项正确；由于DNA的合成在S期，当在培养液中加入过量的DNA合成抑制剂时，DNA合成被抑制，即S期的细胞被抑制，若使所有细胞都停留在G1、S期交界处，则刚完成DNA复制的细胞需要经过G2、M和G1期，共需要15小时，但并不是所有细胞都需要15小时，故C、D项错误。2．(2016·正定中学期末)下面为细胞周期示意图，其中S期内DNA解旋酶和DNA聚合酶的活性较高，处于G0期的细胞属于暂不分裂的细胞。下列相关叙述错误的是()A．图示细胞的细胞周期为24hB．S期应为染色体复制及加倍的时期C．记忆B细胞所处时期应为G0期D．M期是染色单体出现和消失的时期解析：选B。一个细胞周期的总时长为分裂期用时与间期用时之和；染色体加倍发生在有丝分裂后期，属于M期；记忆B细胞受特定抗原刺激后会迅速增殖和分化，可见记忆B细胞属于暂不分裂的细胞，即处于G0期的细胞；染色单体出现在有丝分裂前期，消失在有丝分裂后期，这两个时期均属于M期。以同位素标记分析的形式考查细胞周期过程3．(2016·长沙模拟)科学家在研究蚕豆根尖分生区细胞的有丝分裂周期时，分别用放射性同位素15N标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸(15N—TdR)，用32P标记尿嘧啶核糖核苷酸(32P—UdR)，把两种核苷酸被细胞利用的速率绘成曲线如下图所示。已知蚕豆有丝分裂周期6为20h。下列对结果的分析不正确的是()A．b点时，细胞正在大量合成RNAB．d点时，细胞中DNA含量达到最大值C．ce阶段，细胞最容易发生基因突变D．蚕豆有丝分裂周期中分裂期时间不超过6h解析：选B。d点时利用核苷酸的速率最大，但d点到e点，TdR仍然被利用，说明该阶段仍合成DNA，e点时细胞中DNA含量最高。4．若将3HTdR(一种含3H标记的脱氧核苷酸)加入细胞培养液中，正在进行DNA复制的细胞就会立即摄取。在相同的条件下，向连续培养的两组细胞培养液中同时加入3HTdR，定期取样，检查被标记细胞所占的百分比如表所示，据此推断正确的是()取样时间组别t0t1t2t3t4t5…甲255075100100100…乙255075808080…A.两组都有25%的细胞不在细胞周期中B．两组细胞复制所用时间大致相同C．细胞周期的时间应是甲组小于乙组D．乙组约有20%的细胞处于细胞周期中解析：选B。从表中信息可知，t3以后两组细胞被标记数分别稳定在100%和80%，据此可推出乙组应有20%的细胞不处于细胞周期中，且两组细胞复制所用时间大致相同。由细胞周期可联系的知识(1)联系基因突变：在细胞分裂间期，DNA复制时容易受到内外因素的干扰而发生差错，即发生基因突变。(2)联系染色体变异：在细胞分裂前期，秋水仙素或低温都可抑制纺锤体的形成，出现多倍体细胞。(3)联系细胞癌变：用药物作用于癌细胞，在分裂间期，DNA分子不能复制，可抑制癌细胞的无限增殖。考点二以曲线、图表为载体，考查有丝分裂中相关结构和数量的变化规律[学生用书P87]1．有丝分裂相关结构的变化规律细胞结构变化规律纺锤体形成―→消失(前期)(末期)核膜、核仁消失―→重建(前期)(末期)7中心体倍增―→移向两极―→平均分配(间期)(前期)(末期)2.染色体的形态和计数(1)染色体的形态：一条染色体包含一个着丝点②和1～2个臂①③(染色体的臂有长有短，着丝点的位置可位于染色体的不同部位)。如图1所示。(2)染色体计数：计算染色体的数目时，以染色体着丝点的数目为依据，有一个着丝点，就是一条染色体。如图2所示。3．核DNA、染色体、染色单体的数目变化(以二倍体生物为例)时期项目分裂间期分裂期前期中期后期末期着丝点2n2n2n4n2n染色体2n2n2n4n2n染色单体0→4n4n4n00核DNA分子2n→4n4n4n4n2n4.一个细胞中DNA、染色体、染色单体含量变化曲线(1)a→b、l→m变化原因都是DNA分子复制。(2)g→h、n→o变化原因都是着丝点分裂，姐妹染色单体分开，形成子染色体。(2016·江苏盐城中学月考改编)图1、图2分别表示某种生物细胞有丝分裂过程中某一时期的模式图，图3表示有丝分裂中不同时期每条染色体上DNA分子数变化，图4表示有丝分裂中不同时期染色体和DNA的数量关系。请回答：(1)图1所示细胞中共有4条染色体，____个DNA分子；图2所示细胞中共有____条姐妹染色单体。(2)处于图3中________段的是图1所示细胞；完成图3中________段变化的细胞分裂8时期是后期。(3)有丝分裂过程中不会出现图4中____所示的情况，图4中____表示细胞分裂时期对应图2。(4)图3和图4发生基因突变的时期分别是____________，此时不发生基因重