人教版高考生物必修1同步学案第6章 第1节 第1课时 细胞周期和有丝分裂过程

第1课时 细胞周期和有丝分裂过程

一、细胞不能无限长大阅读教材P110～111

1．多细胞生物生长的原因

(1)细胞生长增大细胞的体积。

(2)细胞分裂增加细胞的数量。

(3)不同动(植)物同类器官的大小主要取决于细胞数量的多少。

2．细胞不能无限长大的原因

(1)细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。

(2)细胞核的控制能力制约细胞体积长大。

二、细胞通过分裂进行增殖阅读教材P111～112

1．过程：包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。

3．意义：是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。

(1)单细胞生物体通过细胞增殖而繁衍。

(2)多细胞生物通过细胞增殖补充体内衰老死亡的细胞，通过细胞增殖和分化完成个体的生长发育。

三、有丝分裂阅读教材P112～113

1．细胞周期

(1)研究对象：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，分裂间期约占整个细胞周期的90%～95%。

2．有丝分裂过程(以高等植物细胞为例)

图示 时期 主要变化

间期 ① 染色体(DNA)变化：DNA复制和有关蛋白质合成

②细胞变化：细胞适度生长

前期 ①染色体变化：染色质螺旋缠绕形成染色体

②细胞变化：a.细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体；

b．核膜消失、核仁解体

中期 ①染色体着丝点排列在赤道板上

②染色体形态稳定，数目清晰

后期 ①染色体数目变化及原因：染色体数目加倍；着丝点分裂，姐妹染色单体分开

②染色体运动：在纺锤丝牵引下移向两极

末期 ①染色体变化：染色体变成染色质

②细胞结构变化：a.核膜、核仁重新出现；b.赤道板位置出现细胞板，并逐渐扩展为细胞壁

[共研探究]

细胞生长到一定体积时，就要进行细胞分裂，保证细胞体积微小。请分析教材实验过程，找出细胞趋向于小的原因：

1．实验原理

(1)酚酞遇NaOH呈紫红色。

(2)用琼脂块的大小模拟细胞的大小。

(3)用NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比表示物质运输效率。

2．实验步骤

3．实验结果及分析

(1)在相同时间内，NaOH在每一琼脂块内扩散的深度基本相同，说明NaOH在每一琼脂块内扩散的速率是相同的。

(2)请计算直径为20 μm和30 μm的球形细胞的表面积和体积之比(球体的体积公式V＝4πr3/3，表面积公式S＝4πr2)，将计算结果填入下表：

细胞直径(μm) 表面积(μm2) 体积(μm3) 表面积/体积

20 1_256 4_187 0.30

30 2_826 14_130 0.20

4.实验结论

细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞与周围环境之间进行物质交流的面积相对越小，物质运输的效率越低。

5．实验总结

(1)该实验分别用什么来模拟细胞和物质？

提示：琼脂块模拟细胞，NaOH模拟物质。 (2)确定“物质”扩散深度的依据为：含酚酞的琼脂块――→NaOH酚酞变为紫红色。

(3)实验中，如果担心NaOH对琼脂造成破坏而导致实验结果不同，我们可以改用红墨水，同时也不需要预先添加酚酞，其他的实验步骤不变。

(4)在相同时间内，NaOH扩散的体积与琼脂块的总体积的比值，可以反映NaOH扩散的效率，以此模拟细胞大小与物质运输效率之间的关系。

(5)细胞体积过大不利于其生长，那细胞体积越小越好吗？分析其原因。

提示：不是。组成细胞的物质必须占据一定的空间，细胞内各种生化反应的进行也需要一定的空间，这些因素决定了细胞的体积不能太小。

[总结升华]

限制细胞无限长大的因素

[对点演练]

1．填写下表，根据相关实验数据判断正误。

琼脂块大

小(边长) 表面积

(cm2) 体积

(cm3) 表面积/

体积 NaOH扩

散深度(cm) NaOH扩散体积/

整个琼脂块体积

1 cm 6 1 6 0.5 1

2 cm 24 8 0.5

3 cm 54 27 0.5

(1)琼脂块的表面积与体积之比随着琼脂块的增大而增大。( )

(2)NaOH扩散的体积和整个琼脂块的体积之比随琼脂块的增大而减小。( )

(3)细胞体积越大，其相对表面积越大，物质的运输效率就越高。( )

(4)多细胞生物体的生长是细胞体积增大和细胞数目增多的结果。( )

(5)细胞体积越大，其膜表面积越大，表面积与体积之比越大。( )

(6)细胞表面积与体积的关系是限制细胞长大的唯一原因。( )

答案：3 7/8 2 19/27 (1)× (2)√ (3)×

(4)√ (5)× (6)×

[共研探究]

1．细胞通过分裂进行增殖

(1)单细胞生物体通过细胞增殖而繁衍。多细胞生物从受精卵开始，要经过细胞的增殖和分化逐渐发育为成体。

(2)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、无丝分裂和减数分裂。有丝分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式，有丝分裂具有周期性。

2．细胞周期

(1)概念

①研究对象：连续分裂的细胞。

②起止时间：从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。

(2)阶段及其特点

①两个阶段：包括分裂间期和分裂期。其中分裂间期占的时间比例大。

②分裂间期完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，为分裂期做物质准备，同时细胞有适度的生长。

(3)分析教材P112表6－1，总结细胞周期的特点：

细胞类型 分裂间期 分裂期 细胞周期 蚕豆根尖分生区细胞

15.3 2.0

17.3

小鼠十二指肠上皮细胞 13.5 1.8

15.3

人的肝细胞 21 1

22

人的宫颈癌细胞 20.5 1.5

22

①不同生物的细胞周期持续时间不一定相同。

②同种生物的不同细胞细胞周期持续时间不一定相同。

③细胞周期持续时间相同的细胞，分裂间期和分裂期的比例不一定相同。

(4)细胞周期的表示方法

Ⅰ.根据图甲、图乙，用字母表示下列各时期。

①间期 图甲：a、c图乙：a ②分裂期 图甲：b、d图乙：b＋c＋d＋e

③一个细胞周期 图甲：a＋b、c＋d图乙：a＋b＋c＋d＋e

Ⅱ.若图甲中的b＋c＝a＋b＝a＋d，(b＋c)或(a＋d)可以表示一个细胞周期吗？请分析原因。

提示：①(b＋c)不是一个细胞周期，因为细胞周期分为两个时段，先是分裂间期，后是分裂期，且分裂间期时间大于分裂期时间。

②(a＋d)不是一个细胞周期，因为一个细胞周期在时间上是连续的。

[总结升华]

1．对细胞周期的理解

(1)只有连续分裂的细胞才有细胞周期，有些细胞分裂结束后不再进行分裂，它们就没有细胞周期。如洋葱表皮细胞、成熟叶肉细胞、动物肌肉细胞、红细胞、神经细胞等。 (2)生物体有细胞周期的细胞有：受精卵、早期胚胎细胞、干细胞、分生区细胞、形成层细胞、生发层细胞、癌细胞(不正常分裂的细胞)等。

(3)细胞周期必须是间期在前，分裂期在后，不能颠倒。

2．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、生理和病理状况等，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。

[对点演练]

2．下列材料中具有细胞周期的有________。

①根尖分生区细胞 ②根成熟区细胞 ③神经细胞

④精子或卵细胞 ⑤癌细胞 ⑥人的成熟红细胞 ⑦形成层细胞 ⑧叶肉细胞 ⑨洋葱表皮细胞

⑩受精卵

解析：分化程度低的细胞有细胞周期，高度分化的体细胞和生殖细胞均无细胞周期。

答案：①⑤⑦⑩

3．如图中a→d表示连续分裂细胞的两个细胞周期，下列叙述不正确的是(

)

A．a和b为一个细胞周期

B．c段结束DNA含量增加一倍

C．遗传物质平分一般发生在b、d段

D．b和c为一个细胞周期

解析：选D 分析图示可知，a、c时期比b、d时期长，因此a、c代表分裂间期，完成遗传物质的复制；b、d代表分裂期，细胞一分为二，复制后的DNA平均分配到两个细胞中。一个完整的细胞周期必须先是分裂间期，后是分裂期，所以图中a和b为一个细胞周期，c和d为一个细胞周期。

[共研探究]

下面是高等植物的分生组织进行有丝分裂模式图，结合间期和分裂期的变化，回答下列问题：

1．有丝分裂过程

(1)写出各图像所处的时期

a．间期，b.中期，c.后期，d.末期，e.前期。

(2)主要特征

2．染色质、染色体与染色单体的区别和联系

(1)图示解读：如图，A、B呈染色质状态，C呈染色体状态，间期染色体复制，DNA分子加倍；染色体数不变，1条染色体含有2条染色单体。1和2是一对姐妹染色单体，它们由一个共同的[3]着丝点连接着构成一条[4]染色体。着丝点分裂后姐妹染色单体消失，一条染色体变为2条子染色体，细胞分裂末期染色体状态变为染色质状态。

(2)染色体数目根据着丝点数目计数，有几个着丝点就有几条染色体。

(3)着丝点分裂不是纺锤丝牵引所致。但是移向两极的过程是纺锤丝牵引的结果。

(4)染色体与DNA的数量关系：无染色单体时，染色体∶DNA＝1∶1；有染色单体存在时，染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2。

3．辨析赤道板和细胞板

(1)赤道板是与纺锤体的中轴相垂直的一个平面(不是实际结构)，类似于地球上赤道的位置。