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1、第第9 9讲讲细胞的增殖知识1 有丝分裂知识2 细胞有丝分裂的观察（实验）知知识识梳梳理理考点一 细胞增殖的意义及细胞周期的几种表示方式考点二 动植物细胞有丝分裂各时期基本特征的对比考考点点突突破破知识知识1 1有丝分裂有丝分裂一、真核细胞的分裂方式一、真核细胞的分裂方式真核细胞的分裂方式主要有有丝分裂和减数分裂两种。其中有丝分裂是真核生物体细胞增殖的主要方式。教材研读二、细胞周期二、细胞周期细胞周期指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。每一个细胞周期包括一个分裂间期和一个分裂期。细胞的分裂过程包括:细胞核的分裂和细胞质的分裂(胞质分裂)。三、有丝分裂三、有丝分裂(以
2、高等动、植物细胞为例以高等动、植物细胞为例)1.过程过程(1)细胞核的分裂时期 植物细胞图像动物细胞图像主要特点分裂间期a.G1期:合成DNA所需蛋白质的合成和核糖体的增生b.S期:DNA复制c.G2期:有丝分裂所必需的一些蛋白质的合成前期 a.染色质丝经螺旋化形成染色体b.细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体c.核膜解体,形成分散的小泡中期a.着丝粒排列在细胞中央的一个平面上b.染色体缩短到最小程度,最便于观察和研究后期a.染色体的着丝粒分裂,染色单体分开成为两条独立的染色体b.染色体数目加倍,DNA数目不变c.两套相同的染色体被纺锤丝拉向两极末期a.染色体伸展重新呈染色质状态b.核膜重新形成c.核
3、内染色体数目与分裂前相同(2)细胞质的分裂2.动植物细胞有丝分裂的主要不同动植物细胞有丝分裂的主要不同植物细胞动物细胞前期纺锤体的来源由细胞两极直接发出的纺锤丝形成由中心体发出的纺锤丝形成末期细胞质的分裂方式细胞中部出现许多囊泡形成细胞板,以后发展成为新的细胞壁,两个新的细胞就形成了细胞中部向内凹陷,形成环沟,环沟渐渐加深使两个细胞分开3.意义意义: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,从而保证了生物亲代细胞与子代细胞间遗传性状的稳定性。知识知识2 2细胞有丝分裂的观察细胞有丝分裂的观察(实验实验)1.实验材料的选择实验材料的选择(1)类型:选取分裂期占细胞周期时间比例相
4、对较大的材料。(2)部位:应选分裂旺盛的部位(如根尖的分生区)。(3)时间:必须在分裂旺盛的时间。本实验一般选择生长旺盛、带有分生区的洋葱根尖,且一般在上午10时至下午2时取材,此时分裂旺盛,比较容易观察到处于不同分裂期的细胞图像。2.实验操作步骤及分析实验操作步骤及分析过程操作步骤说明根尖培养实验前34d,将洋葱放在广口瓶上,底部接触清水,放置于温暖处,常换水,待根长至15cm长时取用取材切取根尖23mm(注意取材时间)解离解离液:质量分数为10%的盐酸时间:1015min目的:使组织中的细胞相互分离开来漂洗漂洗液:清水时间:约10min目的:洗去解离液,防止解离过度和影响染色染色和制片染色
5、液:龙胆紫溶液或醋酸洋红溶液时间:12min目的:使染色体(或染色质)染色过程:用镊子将处理过的根尖放在载玻片上,并用镊子轻轻压扁,滴染液染色12min后,盖上盖玻片,用拇指轻压盖玻片,使细胞分散开观察先低倍镜观察:找到分生细胞(方形、排列紧密)后高倍镜观察:找出各时期细胞,观察特点并记录各时期的细胞数目绘图中期细胞绘图要点:高等植物细胞形态近方形、着丝粒排列在赤道面上;有染色单体、纺锤体;无核膜、核仁和中心体1.(2016浙江10月选考,13,2分)下列关于高等动物细胞有丝分裂的叙述,正确的是(B)A.前期核膜解体成磷脂分子和蛋白质分子B.中期染色体的显微照片可用于制作染色体组型图C.后期着
6、丝粒断裂导致染色单体数目加倍D.末期囊泡聚集成的细胞板形成新的细胞膜解析解析前期核膜解体,形成分散的小泡,没有分解为磷脂分子和蛋白质分子,A项错误;中期染色体形态固定,数目清晰,其显微照片可用于制作染色体组型图,B项正确;后期着丝粒断裂导致染色体数目加倍,不再存在染色单体,C项错误;动物细胞有丝分裂末期通过细胞膜缢裂为两个子细胞,植物细胞有丝分裂末期囊泡聚集成的细胞板形成新的细胞壁,D项错误。2.(2017浙江11月选考,14,2分)下列关于观察小鼠骨髓细胞有丝分裂的叙述,正确的是(A)A.前期,分开的中心体之间有纺锤丝相连B.中期,伸展延长的染色质排列在赤道面上C.后期,可观察到核被膜逐渐解
7、体形成小泡D.末期,可观察到由许多囊泡聚集形成的细胞板解析解析小鼠骨髓细胞有丝分裂前期,分开的中心体之间有纺锤丝相连,A正确;中期,凝聚变短的染色体排列在赤道面上,B错误;前期较晚的时候,可观察到核被膜逐渐解体形成分散的小泡,C错误;末期,动物细胞中不形成细胞板,D错误。3.下列关于有丝分裂的叙述,正确的是(C)A.前期进行DNA复制B.中期形成纺锤体C.后期染色体的着丝粒一分为二D.末期染色体缩短到最小程度解析解析有丝分裂间期的S期进行DNA复制,A错误;前期形成纺锤体,B错误;后期染色体的着丝粒一分为二,C正确;中期染色体缩短到最小程度,D错误。4.如图为有丝分裂不同时期的图像,能正确反映
8、分裂过程顺序的是(C)A.B.C.D.解析解析中分离的两套染色体正往细胞的两极移动,为有丝分裂后期;中染色体形成,为有丝分裂前期;中染色体的着丝粒排列在赤道面上,为有丝分裂中期;中两套染色体分别到达两极,分配到两个子细胞中,为有丝分裂末期,所以正确的顺序为,故选C。5.下列关于“观察洋葱根尖分生区细胞有丝分裂实验”的叙述中,正确的是(A)解离的目的是用药液使组织细胞彼此分离开来制片之前要通过漂洗洗去碱性染料,便于在显微镜下观察压片是为了将根尖细胞压成薄层,使之不相互重叠便于观察一个细胞中染色体的动态连续变化是观察的主要内容A.B.C.D.解析解析制片之前不需要通过漂洗洗去碱性染料,解离后需要漂
9、洗洗去解离液,便于染色;解离后细胞已经死亡,观察不到细胞的动态变化。6.如图为细胞周期示意图,正确表示一个细胞周期的是(C)A.aaB.bbC.ccD.dd解析解析本题是对细胞周期概念的考查,细胞周期是指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,故选C。考点一细胞增殖的意义及细胞周期的几种表示方式考点一细胞增殖的意义及细胞周期的几种表示方式考点突破1.细胞周期细胞周期细胞周期(1)一个细胞周期=分裂间期+分裂期(前期+中期+后期+末期)。(2)所用时间:分裂间期分裂期。(3)细胞周期的表示方式:方法名称图形说明扇形图ABA表示一个完整周期(顺时针方向)直线图a+b和c+d均表示
10、一个完整的细胞周期坐标图DNA复制是一个DNA分子数逐渐加倍过程,而着丝粒的分裂立即导致染色体数目加倍,故细胞内DNA分子数间期加倍为渐变过程,而染色体加倍瞬间完成知能拓展知能拓展(1)只有连续分裂的细胞才有细胞周期。只分裂一次便不再分裂的细胞没有细胞周期。生物体内具有细胞周期的细胞有人体皮肤生发层细胞、人体造血干细胞以及其他干细胞、癌细胞,植物的根尖分生区细胞、茎尖生长点细胞以及形成层细胞等。(2)进行减数分裂的细胞不具有细胞周期。(3)细胞种类不同,其细胞周期的时间也不相同。2.细胞结构的连续变化细胞结构的连续变化染色体形态及行为的变化:复制(间期)逐渐散乱分布于纺锤体中央(前期)着丝粒排
11、列在赤道面上(中期)着丝粒分裂,姐妹染色单体分离(后期)染色体移向两极(末期)(见下图)。纺锤体的变化:形成(前期)解体消失(末期)。核膜的变化:解体消失(前期)重建(末期)。中心体的变化(动物、低等植物细胞)中心体在间期增倍,在分裂期逐渐移向两极。末期出现细胞板(高等植物)细胞板的形成与高尔基体的活动有关。3.染色体平均分配到两个子细胞中。染色体平均分配到两个子细胞中。易混易错易混易错在分裂间期,细胞内可以进行转录和翻译过程,在分裂期,因染色质高度螺旋化形成染色体,DNA不能解旋,故不能进行转录,但可以进行翻译。4.细胞增殖的方式细胞增殖的方式(1)方式:细胞以分裂的方式进行增殖。(2)真核
12、细胞的分裂方式方式一、染色体、染色单体、一、染色体、染色单体、DNA的数量关系的数量关系名师点睛名师点睛(1)细胞的有丝分裂过程中,与细胞核内染色体的“复制和均分”不同,细胞质内细胞器在子细胞中的分配不是平均的。各种细胞器的增生,都是在细胞分裂间期完成的。(2)有丝分裂过程中有关量的规律DNA含量加倍及减半的时期分别是间期、末期。染色单体形成、出现及消失的时期分别是间期、前期、后期。染色体数目加倍的时期是后期。染色单体数为0的时期是后期和末期。染色体数与DNA分子数之比为12的时期是:G2期、前期和中期。染色体数与DNA分子数之比为11的时期是:G1期、后期和末期。细胞器名称 细胞类型作用时期
13、生理作用核糖体动、植物细胞间期(主要)与有关蛋白质的合成有关中心体动物、低等植物细胞 前期与纺锤体的形成有关高尔基体动、植物细胞末期与植物细胞壁的形成有关线粒体动、植物细胞整个细胞周期提供能量二、与细胞有丝分裂有关的细胞器及相应的生理作用二、与细胞有丝分裂有关的细胞器及相应的生理作用典例典例1玉米体细胞有20条染色体。正常情况下,玉米根尖分生区细胞经过一次有丝分裂后,产生的每个子细胞中,染色体数目为(A)A.20条B.30条C.40条D.50条解题关键解题关键有丝分裂产生的子细胞与亲代细胞无论是在染色体数目上还是在核DNA的含量上都没有差别。解析解析有丝分裂过程中染色体复制一次,细胞分裂一次,
14、产生的子细胞中染色体数与亲代细胞的染色体数相同,故选A。1-1如图表示洋葱根尖某细胞不同时期细胞核中DNA和细胞质中mRNA的含量变化。下列有关说法正确的是(C)A.该细胞最可能是根尖成熟区细胞B.染色体和染色质发生形态转变的时期是a和eC.c时期的细胞中一条染色体(质)上有2个DNA分子D.在分裂间期中心体复制形成4个中心粒解析解析该坐标系中细胞核DNA变化可表示出DNA复制及细胞分裂,细胞质mRNA变化可表示出蛋白质合成的多少。根尖成熟区细胞不分裂,染色体和染色质发生形态转变的时期是有丝分裂的前期和末期,即c、e,洋葱是高等植物,不含中心体。考点二动植物细胞有丝分裂各时期基本特征的对比考点
15、二动植物细胞有丝分裂各时期基本特征的对比细胞周期不同时期的特征细胞周期不同时期的特征时期间期前期中期后期末期植物细胞动物细胞染色体变化图像特点染色体呈细丝状染色质状态,每条染色体经复制后就含有2条姐妹染色单体;合成了大量的蛋白质,时间比分裂期长很多;细胞有生长细丝状染色质变成染色体,排列散乱;出现纺锤体;核仁、核膜逐渐消失每条染色体的着丝粒两侧均有纺锤丝牵引,着丝粒排列在赤道面上;染色体形态固定,数目清晰;赤道面并不是一个具体结构,是细胞中央的一个平面;观察染色体的最佳时期着丝粒分裂,姐妹染色单体变成子染色体,在纺锤丝牵引下向两极运动;纺锤丝缩短,分向两极的两套染色体的形态和数目完全相同染色体
16、变成细丝状染色质;核仁、核膜重新出现;纺锤体消失;植物细胞赤道面处出现细胞板,形成新的细胞壁,将一个细胞分成两个子细胞;动物细胞分裂末期不形成细胞板,细胞膜从细胞中部向内凹陷,最后缢裂成两个细胞染色体数目变化2N2N2N4N4N2NDNA数目变化2C4C4C4C4C4C2C染色单体数目变化04n4n4n001.动、植物细胞有丝分裂图像的识别方法动、植物细胞有丝分裂图像的识别方法(1)细胞种类的识别图像呈方形或图像中有细胞板结构,无中心体结构,可判断为高等植物细胞图像;有中心体结构,可判断为低等植物细胞图像。图像呈圆形或有中心体结构,无细胞板结构,经缢裂方式平分细胞,可判断为动物细胞图像。(2)
17、细胞分裂时期的识别染色体数目加倍有丝分裂后期。所有染色体着丝粒排列在赤道面上有丝分裂中期。子细胞中染色体数目相同有丝分裂末期。(3)不同生物参与有丝分裂的细胞器不同与动物细胞有丝分裂直接相关的细胞器有线粒体、核糖体、中心体。与高等植物细胞有丝分裂直接相关的细胞器有线粒体、核糖体、高尔基体。与低等植物细胞有丝分裂直接相关的细胞器有线粒体、核糖体、中心体、高尔基体。2.有丝分裂中的主要结构和物质的变化规律有丝分裂中的主要结构和物质的变化规律(以二倍体生物为例以二倍体生物为例)(1)染色体形态变化规律染色质(间期、末期)染色体(前期、中期、后期)(2)染色体行为变化规律复制散乱分布于纺锤体中央着丝粒
18、排列在赤道面上着丝粒分裂,姐妹染色单体分离平均移向细胞两极。(3)核染色体数量变化规律:2N4N2N。(4)每个细胞中核DNA含量变化规律:2C4C2C。(5)纺锤体的变化规律形成(前期)解体消失(末期)。(6)核仁、核膜的变化规律解体消失(前期)重建(末期)。典例典例2某哺乳动物体细胞在培养中能够分裂,在培养过程中将适量的3H-TdR(3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)和某促进细胞分裂的药物加到培养液中,培养一段时间,可观察和测量到()A.G1期变短,该期有大量3H-TdR进入细胞核B.S期变长,该期有DNA复制和核糖体的增生C.G2期变短,该期细胞核中有组蛋白D.M期相对较短,该期细胞的核膜始终
19、完整解题关键解题关键根据细胞周期中各个时期的物质或结构如DNA、染色体、染色单体等的变化及各时期的特点即可作出判断。答案答案C解析解析细胞周期包括分裂间期和分裂期(M),分裂间期包括G1期、S期、G2期,G1期、G2期主要进行RNA和蛋白质的合成,S期主要进行DNA的复制,3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷是用于DNA复制的,加入促进细胞分裂的药物会使G1期、S期、G2期和M期都变短,大量3H-TdR会在S期进入细胞核,A、B错误;G2期还未开始分裂,此时细胞核中的染色体上有组蛋白,C正确;M期存在核膜的消失(前期)和重建(末期),D错误。2-1如图甲表示某二倍体动物细胞有丝分裂图像,图乙、图丙、图丁
20、分别是对该动物细胞有丝分裂不同时期染色体数、染色单体数和DNA分子数的统计(图乙、图丙、图丁中的a、b、c表示的含义相同)。下列有关叙述中正确的是(C)A.该动物各个体细胞中都含有4条染色体B.图乙中的a、b、c分别表示染色体、DNA和染色单体C.图丙可以最恰当地表示图甲所示时期的染色体、DNA和染色单体的关系D.图丁所示细胞正处于有丝分裂后期解析解析根据题意可知,图甲表示某二倍体动物细胞的有丝分裂图像,从图甲可以看出该细胞处于有丝分裂后期,细胞中有8条染色体,据此可以推出该动物体细胞中一般含有4条染色体,但不能说明该动物各个体细胞中含有的染色体都是4条,如图甲细胞就有8条染色体。根据有丝分裂
21、不同时期染色体、染色单体和DNA分子的数量关系以及染色单体数可出现“0”,可以判断图乙中的a、b、c分别表示染色体、染色单体和DNA。图丙中染色单体数为0,但染色体数加倍后与DNA分子数相同,据此可判断图丙表示的是处于有丝分裂后期的细胞,故图丙可以最恰当地表示图甲所示时期的染色体、DNA和染色单体的关系。图丁所示细胞中没有染色单体,染色体与DNA数目相等且为2N,可以判断该细胞处于有丝分裂末期或间期中DNA复制之前的时期。2-2(2018浙江11月选考,21,2分)下列关于果蝇体细胞有丝分裂的叙述,正确的是(C)A.前期,一对中心粒分开并移到细胞的两极B.中期,通常会发生染色体畸变和基因重组C.后期,细胞的每一极都含有2条性染色体D.末期,核膜向内不断凹陷并逐渐形成环沟解析解析前期,一对中心体分开,并移到细胞的两极,A错误;基因重组发生在减数第一次分裂过程中,B错误;后期,着丝粒断裂,染色体数目加倍,并以相同的速率分别被纺锤丝拉向两极,细胞的每一极都含有2条性染色体,C正确;末期,细胞膜向内不断凹陷并逐渐形成环沟,D错误。