课时1_细胞周期与有丝分裂
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细胞周期与有丝分裂细胞是生命的基本单位,每个细胞都具有生命活动的能力,包括能够控制物质代谢、繁殖和自我修复等。
细胞周期和有丝分裂是细胞的生命活动中最重要的两个过程,它们决定了细胞是否能够正常分裂和繁殖。
本文将介绍细胞周期和有丝分裂的相关知识,帮助读者更好地了解细胞的生命活动。
1. 细胞周期细胞周期是指一个细胞从出生到分裂的完整生命周期,它可以分为两个主要阶段:有丝分裂期和间期。
在有丝分裂期中,一个细胞将分裂成两个完全一样的子细胞;在间期中,细胞进行DNA复制和准备分裂的准备工作。
细胞周期的长度因不同种类的细胞而异,通常在几个小时到几天之间。
有些较长寿命的细胞甚至可以延长到数年。
细胞周期被调控和控制,以确保它能够以正确的顺序进行。
多个分子参与调控细胞周期,包括各种激活因子、复合物和蛋白酶等。
其中,细胞周期蛋白复合物(Cyclin-dependent kinase,CDK)是重要的调控因子之一,它的活性和调节在细胞周期的各个阶段会发生变化。
此外,还有一些负调节分子,如CDK抑制剂(CDK inhibitors,CDKI)等,它们可以控制CDK活性的水平,避免细胞进入不受控制的分裂状态。
2. 有丝分裂有丝分裂是指正常细胞的有序分裂,可分为四个阶段:前期、中期、后期和末期。
(1)前期前期是细胞进行有丝分裂的最初阶段。
在这一阶段中,染色体逐渐凝聚成可见的线状结构,有时被描述为“X”形,因为每个染色体由两个相同的部分组成,这两个部分被称为染色单体。
每个染色体上的DNA会与蛋白质结合形成较紧密的结构,这种结构被称为染色质。
在有丝分裂的前期,还会出现一条被称作“中心粒”的结构,这是一些特殊的蛋白质的集合体,它们在有丝分裂的后期中会成为两个线束的中心点。
(2)中期中期是指有丝分裂的第二个阶段,当细胞已经安排好了染色体,开始组装线束并进行形态动态调整。
线束起源于中心粒,然后扩散到不同的细胞区域,并开始形成V形结构。
细胞周期与有丝分裂细胞是构成生命的基本单位,通过细胞周期和有丝分裂的过程,细胞可以定期进行复制和分裂,保证生物体的正常生长和发育。
本文将探讨细胞周期和有丝分裂的相关概念、过程以及其在生物体中的重要意义。
一、细胞周期的定义和重要阶段细胞周期是一个细胞从诞生到再生的周期性过程。
它包含两个主要阶段:有丝分裂期(M期)和间期(非M期)。
在间期中,细胞进行生长、代谢,为下一轮有丝分裂做准备。
间期又可以进一步分为三个阶段:G1期、S期和G2期。
G1期是细胞新生期,细胞进行新陈代谢,合成RNA和蛋白质,生长至增大。
S 期则是DNA复制期,细胞的染色体复制,为细胞分裂做准备。
G2期是DNA复制后,细胞进行进一步生长和准备阶段。
有丝分裂期是细胞周期中细胞分裂的阶段,包括纺锤体形成、染色体分离和细胞质分裂等过程。
有丝分裂期又可以分为五个子阶段:前期、早期、中期、晚期和分裂期。
在前期和早期,细胞内的染色体进行缠绕和准备分离;中期是染色体分离的关键时期,染色体在纺锤体的引导下均匀分离至两个子细胞极;晚期则是细胞质分裂的过程,两个子细胞形成完整的细胞结构。
二、有丝分裂和无丝分裂的区别有丝分裂是真核生物细胞进行细胞分裂的方式,而无丝分裂则是原核生物进行细胞分裂的方式。
有丝分裂相对而言较为复杂,包括前期、早期、中期、晚期和分裂期多个阶段。
在有丝分裂期间,细胞内会形成纺锤体,并且染色体会被均匀地分离到两个细胞极。
而在无丝分裂中,细胞直接进行分裂,没有纺锤体和明确的细胞极。
三、细胞周期与生物体生长发育的关系细胞周期和有丝分裂对于生物体的正常生长和发育至关重要。
通过细胞周期,细胞可以按照一定的节奏进行复制和分裂,从而维持生物体中细胞数量的稳定。
细胞的正常生长和发育需要通过有丝分裂产生足够的新细胞,这样才能使组织器官得以增长和修复。
在多细胞生物中,细胞周期的调控对于细胞分化和特化也起着重要作用。
在细胞分化过程中,细胞会根据特定信号或调控因子的作用进入不同的细胞命运途径。
第1节 细胞的增殖第1课时 细胞周期和有丝分裂过程预习目标1.运用结构决定功能这一观念,举例说明细胞大小与物质运输的关系。
2.通过讨论细胞生长和增殖的周期性,说明细胞通过分裂实现增殖。
3.分析观察处于细胞周期不同阶段的细胞,以文字、图示或模型的形式,说明植物细胞增殖的主要特征,解释有丝分裂保证了遗传信息在亲代和子代细胞中的一致性。
请仔细阅读教材第 110-113 页,完成自主梳理的问题。
|基础知识|一、细胞大小与物质运输的关系 1.多细胞生物生长的原因⎭⎪⎬⎪⎫细胞生长―→增大细胞体积细胞分裂―→增加细胞数量―→个体生长2.决定器官大小的原因器官大小主要决定于 。
3.模拟探究细胞大小与物质运输的关系实验步骤 操作提示制备琼脂块 切取边长分别为3 cm 、2 cm 、1 cm 的含 的琼脂块正方体浸泡 在质量分数为0.1%的 中浸泡10 min 切割 捞取、吸干液体并将琼脂块切成两半测量、记录、计算测量、记录每块琼脂块上NaOH 的 ,并根据测量结果进行计算(1) 。
(2) 的控制能力是有限的。
二、细胞周期1.适用生物:。
2.前提条件:的细胞。
3.起止点(1)起点:时。
(2)止点:时。
4.两个阶段:分裂间期和分裂期。
三、植物细胞有丝分裂根据细胞分裂图像判断细胞分裂时期,并补充细胞分裂特点:分裂图像时期分裂特点①完成的复制和有关的合成;②细胞适度①染色体(DNA)变化:;②细胞变化:a.细胞两极发出形成纺锤体;b.消失、解体①排列在赤道板上;②染色体,数目比较清晰①染色体数目变化:,姐妹染色单体分开,染色体数目②染色体运动:在纺锤丝牵引下①染色体变化:②细胞结构变化:a.重新出现;b.赤道板位置出现,并逐渐扩展为1.细胞越大,细胞的物质运输效率越高。
()2.任何细胞都有细胞周期。
()3.连续分裂的细胞,计算细胞周期开始的时间应从细胞核开始形成时。
() 4.要观察细胞内染色体的形态和数目,最好选择处于有丝分裂后期的细胞。
细胞周期和有丝分裂细胞的复杂结构和功能一直是人类学术领域里十分重要的研究方向。
细胞周期和有丝分裂是细胞分裂过程中的两个重要阶段。
了解这些过程对于深入研究细胞的生命活动、疾病发展和治疗等方面具有重要的意义。
一、细胞周期细胞周期是指从一个细胞分裂到下一个细胞分裂所经过的一系列生长和分裂过程。
它通常可以被分为 G1 期、S 期、G2 期和有丝分裂期。
1. G1期G1期是指细胞周期中从有丝分裂之后到DNA复制开始的阶段。
在这一阶段,细胞对营养和生长因子的信号进行回应,增加细胞大小和生长速率。
如果细胞在这个阶段不能进入S期,那么它只能保持静止状态或死亡。
2. S期S期是指DNA复制的阶段,细胞在这个阶段会拉伸出两条相同的DNA链。
复制发生时,同样的原核糖体会固定在DNA上,尽管有点不同。
3. G2期G2期是指从DNA复制完成到有丝分裂开始之间的阶段。
在这一阶段,细胞进行准备工作,如构建分裂纺锤体等。
4. 有丝分裂期有丝分裂期是指细胞的核分裂过程。
在这个过程中,先是染色体出现在相对于更远的两侧,这个阶段被称为前期。
然后,纺锤体的移动会将染色体拉到细胞的中央,这个阶段被称为中期。
而后,染色体会从中央分开,这个过程被称为后期。
最后,细胞就会分裂成两个细胞。
二、有丝分裂有丝分裂是指细胞核分裂过程中染色体依据纺锤体的分离移动而分开的过程。
在这个过程中,细胞分成四个连续的阶段,包括前期、中期、后期和末期。
1. 前期前期是指有丝分裂开始时染色体沿着纺锤体,开始移动。
它可以被分为两个阶段:早前期和晚前期。
在早前期,细胞会在各条染色体的起点处产生兄弟交叉和配对的现象。
在晚前期,染色体会完全变形成为 X 形。
2. 中期中期是指染色体移动到细胞的中心区域。
在一些有丝分裂过程中,子染色体与寄生染色体是分开的,在这个界限内纺锤体会相互拉近和远离。
在另一些有丝分裂过程中,子染色体与寄生染色体是相互连续的,因此,纺锤体相互靠近会成为一个桥梁,帮助不同的纺锤体拉动染色体。
第一节 细胞通过分裂增殖课程目标第1课时 细胞周期和植物细胞有丝分裂知识点一 活动:模拟探究细胞的大小与扩散作用的关系 1.方法步骤(1)用塑料餐刀将琼脂块切成三块边长分别为3 cm 、2 cm 、1 cm 的立方体。
(2)把三块立方体的琼脂块放在烧杯内,加入0.1%的NaOH 溶液将琼脂块淹没。
用塑料勺不停地翻动琼脂块3 min 。
(3)取出琼脂块,放在垫着__吸水纸__的培养皿中将溶液吸干。
尽量不让液体与皮肤直接接触,建议戴上手套。
用塑料餐刀把每一琼脂块切成两半。
__观察切面__,记录观察结果,测量每一块琼脂块上NaOH 扩散的__深度__。
(4)记录数据。
2.扩散作用可以给细胞提供必需的物质,并且有助于运出废物,但是物质的长距离扩散需要很长时间。
细胞需要相对__较大__的表面积,以保证__营养物质__和__废物__向细胞内外扩散。
3.为了保证细胞进行正常__生命活动__,细胞体积不能太__大__。
当一些细胞体积达到一定大小时,就开始了一系列的变化,即从一个细胞分裂成__两个__细胞。
4.细胞数目的增多是靠__细胞分裂__来实现的。
真核细胞的分裂方式主要包括有丝分裂和减数分裂。
其中,__有丝分裂__是真核生物体细胞增殖的主要方式;__减数分裂__是一种特殊的__有丝分裂__,与真核生物产生__有性生殖细胞__有关。
小思考:细胞越小,越有利于细胞与外界的物质交换,那么,细胞是越小越好吗? 【答案】细胞中细胞器的存在需要一定的空间,各种反应的进行也需要一定的空间,这样才能做到互不干扰,保证细胞内的基本活动有序进行,所以细胞不可能无限小下去。
知识点二 细胞的分裂经历细胞周期细胞周期(1)概念:__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。
(2)组成:包括__分裂期__(简称M 期)和分裂间期。
分裂间期包括__DNA 合成期__(简称S 期),以及S 期前后的G 1期和G 2期。
第四章细胞的增殖与分化第一节细胞的增殖课时1 细胞周期与有丝分裂1.连续分裂的细胞,计算细胞周期开始的时间应从什么时候开始( A )A.细胞形成时B.细胞核开始形成时C.染色体出现时D.染色体消失时解析:细胞周期是指对于连续分裂的细胞,从一次分裂完成时开始到下次分裂完成时即细胞形成时为止。
2.(2018·诸暨段考)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,分开的中心体之间由纺锤丝相连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:前期,中心体分向两极,由纺锤丝连接;中期,螺旋、卷曲的染色体的着丝粒排列在赤道面上;核膜裂解为小泡在前期;有丝分裂末期,动物细胞细胞膜在赤道面部分向内凹陷,细胞缢裂为两个子细胞,不会形成细胞板。
3.如图为细胞周期示意图,不可能发生在X时期的是( C )A.核分裂B.胞质分裂C.中心体的复制D.染色体数目的加倍解析:分析图示可知,X为分裂期。
核分裂发生在分裂期;胞质分裂发生在分裂期(末期);中心体的复制发生在分裂间期;染色体数目加倍发生在分裂期(后期)。
4.下列关于动物细胞有丝分裂的叙述正确的是( A )A.分裂间期有DNA和中心体的复制B.分裂间期DNA含量和染色体组数都加倍C.纺锤体形成于分裂前期,消失于分裂后期D.染色单体形成于分裂前期,消失于分裂后期解析:细胞分裂间期,完成DNA的复制和有关蛋白质的合成,动物细胞还需完成中心体的复制;间期DNA复制,DNA含量加倍,但染色体组数不变;纺锤体形成于分裂前期,消失于分裂末期;染色单体形成于分裂间期,出现在分裂前期,消失于分裂后期。
5.(2018·台州统练)下列有关细胞有丝分裂过程的叙述错误的是( B )A.前期纺锤体形成和核膜解体均晚于染色体的出现B.中期各染色体的着丝粒排列在平行于纺锤体中轴的平面上C.后期两套染色体以相同的速率被纺锤丝拉向两极D.末期染色体到达两极后伸展重新呈染色质状态解析:中期各染色体的着丝粒排列在垂直于纺锤体中轴的平面上。
6.洋葱根尖分生区细胞分裂间期,细胞核中发生着复杂的变化。
下列叙述最准确的是( A )A.DNA复制B.蛋白质合成和核糖体增生C.DNA复制和核糖体增生D.DNA复制和有关蛋白质合成解析:间期进行DNA复制和蛋白质合成,核糖体增生发生在细胞质,且蛋白质合成在细胞质的核糖体上进行,因此细胞核中进行着DNA 复制。
7.如图为细胞周期中细胞核的变化示意图,内含两条染色体(质),此过程( C )A.发生在细胞分裂期的末期,核膜再度合成B.发生在细胞周期的分裂间期,染色质进行复制C.发生在细胞分裂期的前期,核膜逐渐解体D.发生在细胞分裂期的中期,染色体螺旋变粗解析:根据图示可知,此时细胞内含有染色单体,不可能为末期,因此该细胞应为有丝分裂的前期,核膜正在解体。
8.如图为动物和高等植物细胞的有丝分裂图,据图分析错误的是( D )A.甲细胞在分裂前期时,一对①分开,其间有纺锤丝相连B.乙细胞在分裂前期时,无①出现,但仍有纺锤丝相连C.甲细胞在分裂末期时,③向内凹陷,形成环沟D.乙细胞在分裂末期时,⑤聚集发展成新的细胞膜解析:甲细胞为动物细胞,①为中心体,②为着丝粒,③为细胞膜。
动物细胞有丝分裂前期,一对中心体移向两极,其间有纺锤丝相连;乙细胞为高等植物细胞,细胞中不存在中心体,细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体;动物细胞在分裂末期时,细胞膜向内凹陷形成环沟;高等植物细胞在分裂末期时,⑤聚集发展成新的细胞壁。
9.如图是动物细胞有丝分裂不同时期细胞中染色体数目、核DNA分子数目的柱形统计图,对此进行的有关叙述正确的是( B )A.①时期染色体还未复制,核DNA已完成了复制B.①→②的过程表示着丝粒分裂,染色体数目加倍C.③时期可能有核膜、核仁重建,细胞中部出现细胞板D.②→③的过程表示姐妹染色单体分开移向细胞两极解析:①表示有丝分裂前期或中期,该时期DNA和染色体的复制均已经完成;①→②表示着丝粒分裂,染色体数目加倍,但核DNA分子数目不变;③可表示动物细胞有丝分裂末期,此时核膜、核仁重建,但动物细胞有丝分裂过程中不会出现细胞板;②和③分别表示有丝分裂后期和末期,该过程中没有染色单体,染色单体的分开在后期(②)过程中已完成。
10.下列关于高等动植物连续分裂细胞的细胞周期的叙述,正确的是( D )A.同一生物各种组织的细胞周期长短相同,但G1、S、G2和M期长短不同B.S期时,核DNA数量和染色体数量都会增加C.加入促进细胞分裂的药物,M期相对较短,该期细胞的核膜可分解成小泡并随即消失D.若在G2期加入DNA合成抑制剂,则有丝分裂前期每个染色体仍含有2条染色单体,子细胞染色体数目与母细胞的相同解析:同一生物各种组织的细胞周期长短不完全相同,所以G1、S、G2和M期长短也不同;S期时,核DNA复制,数量增加,但染色体数量不会增加;核膜在前期就已经解体,到末期会重建;若在G2期加入DNA合成抑制剂,由于DNA合成发生在G2期之前的S期,所以有丝分裂前期每个染色体仍含有2条染色单体,子细胞染色体数目与母细胞的相同。
11.如图有关细胞有丝分裂的描述正确的是( D )A.具有姐妹染色单体的只有EB.在B时期实现了细胞中的DNA和染色体的加倍C.细胞有丝分裂的顺序是C→E→A→B→DD.观察和计数染色体数目的最佳时期是E解析:具有姐妹染色单体的除了E,还有A;B时期,细胞中染色体数目加倍,但DNA数目不变;细胞有丝分裂的顺序是C→A→E→B→D;有丝分裂中期(E),细胞中染色体形态稳定,数目清晰,是观察染色体的最佳时期。
12.如图表示果蝇体细胞分裂过程DNA含量的变化。
下列叙述正确的是( C )A.两图的AB段相当于S期,染色体数加倍B.两图的CD段变化发生的原因相同C.图1中BC段对应的时期细胞内均存在染色单体D.两图的DE段细胞内染色体均出现向两极移动的过程解析:图示中AB段均表示S期,DNA进行复制,染色体数目不变;图1中CD段的原因是着丝粒分裂,图2中CD段的原因是细胞分裂;图1中BC段表示G2期、前期和中期,均含有染色单体;图1中DE段包含有丝分裂后期,出现染色体向两极移动的过程,图2中DE段为有丝分裂末期,染色体已经移至两极,不再移动。
13.某生物(2N)细胞在培养液中能够连续增殖,其中A→B→C→A 过程为细胞周期中细胞核消失和重新构建的部分示意图,下列有关叙述错误的是( C )A.与DNA复制有关的酶是从1处运进图A结构的,结构3的最基本部分是脂双层B.图B中的DNA数、染色单体数、染色体对数的比例为 4∶4∶1C.图B中核膜解体后的核膜小泡在B→C的过程中无法看到D.图B和图C分别处于细胞有丝分裂周期中的前期和末期解析:分析图示可知,图A中1指核孔,3为核膜,酶为大分子,由核孔进入细胞核内,核膜是两层单位膜,单位膜的最基本部分为脂双层;图B中细胞核消失,根据有丝分裂的特点可知,此时为有丝分裂中的前期,此时细胞中每条染色体上含有2个DNA分子和两条染色单体,故DNA 数、染色单体数、染色体数的比例为2∶2∶1,而DNA数、染色单体数、染色体对数的比例为4∶4∶1;C中为细胞核的重建,应为有丝分裂末期,核膜解体后形成的核膜小泡在有丝分裂的整个过程中几乎都可看到。
14.在细胞有丝分裂周期中,细胞周期激酶(Cdk)是周期调控的核心,它要与细胞周期蛋白(M)结合才能被激活。
如图表示周期运行与相关物质浓度变化的关系示意图。
下列说法不正确的是( D )A.M周期蛋白在细胞分裂结束后立即开始合成,并在间期中持续合成B.有丝分裂末期,M周期蛋白迅速消失C.M Cdk主要在分裂期发挥作用D.从M周期蛋白的含量变化看出它能促进细胞进入下一个细胞周期解析:从图中曲线看出,M周期蛋白在细胞分裂结束后立即开始合成,并在间期中持续合成;有丝分裂末期即为末期结束,M周期蛋白浓度降为0,即迅速消失;图中看出M-Cdk的含量在分裂期先增加后降低,而间期中没有该物质,即该物质主要在分裂期发挥作用;由题意可知M-Cdk的含量变化看出它能促进细胞进入下一个细胞周期。
15.在细胞培养液中加入过量胸苷,可抑制DNA复制,再把过量的胸苷洗脱,细胞可以恢复正常分裂。
用胸苷双阻断法(如图)可使细胞同步化——细胞均停留在G1/S交界处。
某种癌细胞的细胞周期为:G1期11 h;S期7 h;G2期3 h;M期1 h。
下列关于该癌细胞同步化的叙述中,正确的是( B )A.t1应大于15 h,第1次洗脱过量胸苷时细胞均处于S/G2交界处B.t2应大于7 h且小于15 h,第2次加入过量胸苷时细胞都不在S期C.t2应大于22 h,第2次加入过量胸苷时大部分细胞已处于G1/S交界处D.t3应大于12 h,第2次洗脱过量胸苷时细胞均处于G1/S交界处解析:分析题意可知,G1期为11 h,S期为7 h,G2期为3 h,M期为1 h,若细胞处于S期则被抑制,只有细胞处于G1、G2和M期时不被抑制,等进入S期时被抑制,因此,第1次加入过量胸苷的处理时间应大于15 h,这时细胞一部分处于G1/S期交界处,一部分处于S期;t2为洗脱胸苷,细胞中DNA进行正常复制,培养时间应大于7 h,小于15 h,让S期细胞全部离开S期,以便于第二次进行过量胸苷处理时,全部停留在S/G2期交界处;t3处理应大于15 h,第2次加入过量胸苷后所有细胞会停留在G1/S交界处。
16.如图A、B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C表示有丝分裂中不同时期每条染色体上DNA分子数变化。
请据图回答问题:(1)图A为(填“植物”或“动物”)细胞有丝分裂期图,图中“1”所示的结构为。
(2)图A所示细胞中染色体数、DNA分子数分别是;图B 所示细胞中共有条姐妹染色单体。
(3)处于图C中BC段的是(填“图A”或“图B”或“图A和图B”)所示细胞;完成图C中CD段变化的细胞分裂时期是期。
解析:(1)图A中细胞没有细胞壁,是动物细胞,着丝粒都排列在“赤道面”上,处于有丝分裂中期,图A中1为纺锤体(或两极的中心体发出的纺锤丝)。
(2)图A所示细胞中共有4条染色体,8条染色单体,8个DNA分子。
图B所示细胞中共有8条染色体,0条染色单体。
(3)处于图C中BC段的是每条染色体上2个DNA分子,和图A相同。
完成图C中CD段变化的是着丝粒分裂,时期为有丝分裂后期。
答案:(1)动物中纺锤体(或纺锤丝) (2)4、8 0(3)图A 后。