第一章 细胞的增殖与分化第一节 细胞的增殖学习目标 1.掌握细胞周期的概念。
(重点) 2.简述有丝分裂过程中各时期的特征。
(重点) 3.理解有丝分裂过程中DNA和染色体数目的变化规律。
(重难点)一、模拟探究细胞表面积与体积的关系(实验)1．实验原理用内含酚酞试液的琼脂块模拟细胞，用NaOH溶液模拟被吸收的物质。
因NaOH溶液遇酚酞试剂变红色，我们可以观察琼脂块“细胞”变成红色的过程，测量NaOH扩散进入“细胞”的深度，比较不同体积的“细胞”吸收物质的速度，从而预测表面积和体积之比与细胞代谢的关系。
2．实验流程3．限制细胞大小的主要原因(1)细胞的表面积与体积之比影响着细胞正常的代谢活动。
(2)细胞核对细胞活动进行控制。
二、细胞周期1．真核细胞的三种分裂方式细胞分裂{有丝分裂无丝分裂减数分裂)2．细胞周期概念{范围：连续分裂的细胞时间{起点：一次分裂结束终点：下一次分裂结束)阶段：)三、细胞的有丝分裂和无丝分裂1．分裂间期(1)主要变化{①完成DNA 分子的复制和有关蛋白质的合成②细胞适度生长)(2)意义：为分裂期进行活跃的物质准备。
2．分裂期(以高等动物细胞为例)图示 时期 变化特征前期{（1）染色质高度螺旋变为染色体（2）中心粒周围发出星射线，形成纺锤体（3）核仁解体、核膜消失) ↓ ↓中期{（1）染色体聚集于细胞中央（2）染色体的着丝粒整齐地排列在赤道板上) ↓ ↓ 后期{（1）着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍（2）子染色体在纺锤体的作用下分别移向细胞两极) ↓ ↓ 末期{（1）染色体解螺旋成染色质，纺锤体消失（2）核膜、核仁重现，形成两个新细胞核（3）细胞膜从细胞中部向内凹陷，将细胞缢裂成两部分)3．动植物细胞有丝分裂的不同时期植物细胞有丝分裂动物细胞有丝分裂间期无中心粒的复制完成中心粒的复制前期细胞两极发出纺锤丝构成纺锤体中心粒移到细胞两极，并发出星射线，构成纺锤体末期细胞板扩展为细胞壁，分隔细胞质细胞膜由中部向内凹陷，缢裂细胞质4.意义(1)特征：将亲代细胞的染色体经过复制(实质为DNA的复制)之后，精确地平均分配到两个子细胞中。
(2)意义：在细胞的亲子代间保证了细胞前后代遗传物质的稳定。
5．无丝分裂(1)特点分裂过程中不形成纺锤体，也不出现染色体。
(2)过程①细胞核先拉长，中央部分变细断开。
②整个细胞从中部缢裂成两部分。
③实例：蛙的红细胞的无丝分裂。
四、观察植物细胞的有丝分裂(实验)1．实验原理(1)细胞核的染色体容易被碱性染料着色。
(2)根尖、茎尖等部位的分生组织细胞有丝分裂旺盛，可用于植物有丝分裂过程的观察。
2．实验流程后高倍镜：先找中期细胞，后找前、后、末期细胞)↓绘图：一定要绘制实际观察到的细胞图像，不要受教材中模式图的影响(有丝分裂参考图例)模拟探究细胞表面积与体积的关系(实验)探讨：用什么作为模拟细胞大小与物质运输效率之间的关系的指标？提示：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，由此模拟细胞大小与物质运输效率之间的关系。
2探讨：下列测量琼脂块变色深度的方法正确的是哪一组？(虚线表示测量位置)提示：第③组。
3探讨：结合影响细胞不能无限长大的因素和细胞生长所需的条件，思考既然细胞体积过大不利于其生长，那是不是细胞体积越小越好呢？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，细胞内的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。
[归纳总结]__限制细胞无限长大的因素1．探究细胞表面积与体积的关系的实验原理不包括( )A．酚酞遇到NaOH呈现紫红色反应B．以琼脂块的大小表示细胞大小C．NaOH的扩散深度表示吸收速率D．NaOH的扩散体积与整个琼脂块的体积比表示细胞吸收物质的速率C [在相同时间内，NaOH在不同体积的琼脂块中扩散的深度基本相同，即扩散速率相同，无法表示细胞的物质吸收速率。
在本实验中，细胞的物质吸收速率是用NaOH扩散的体积与琼脂块总体积的比值来表示的，同时，该比值也反映出了细胞相对表面积与体积的关系。
]2．在探究细胞大小与物质运输关系的实验中，用NaOH溶液浸泡不同边长的含酚酞的琼脂立方块一定时间后，取出立方块切成两半。
其剖面如图所示，其中x 为NaOH扩散的深度，y为立方块的边长，阴影代表红色。
则( )A．该实验的自变量为x，因变量为yB．x的值随y值的增大而增大C．NaOH扩散的体积为(y－x)3D．y值越小，扩散体积的比例越大D [本实验的目的是探究细胞大小与物质运输关系，y表示细胞大小，x表示细胞运输物质的量，故该实验的自变量为y，因变量为x；从实验的结果来说，细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输效率就越低；NaOH扩散的体积为y3－(y－2x)3。
]细胞周期1探讨：试判断下列细胞有无细胞周期，并说明理由。
①根尖分生区细胞 ②胚胎干细胞 ③皮肤生发层细胞 ④神经细胞 ⑤茎的形成层细胞提示：①②③⑤有细胞周期，它们都是连续分裂的细胞；④是高度分化的细胞，不分裂没有细胞周期。
探讨：如图所示为细胞分裂的一个细胞周期，请用甲、乙表示出一个细胞周2期、分裂间期和分裂期。
提示：细胞周期：乙→乙；分裂间期乙→甲；分裂期：甲→乙。
3探讨：下表为不同细胞的周期持续时间(h)，据表分析并探讨以下三个问题：细胞分裂间期分裂期细胞周期十二指肠细胞13.5 1.815.3肿瘤细胞18.00.518.5成纤维细胞19.30.720.0(1)分裂期和细胞周期最短的细胞分别是什么？提示：肿瘤细胞，十二指肠细胞。
(2)分裂期占细胞周期时间比例最小的是什么细胞？提示：肿瘤细胞。
(3)由上述表格数据你可得出何种结论？提示：不同种类细胞的细胞周期持续时间不同。
[归纳总结]_____________________________________________ 1．具有细胞周期的前提条件(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，它们就没有周期性。
如下图甲细胞就无细胞周期，而乙细胞进行连续的细胞分裂，具有细胞周期。
(2)生物体有细胞周期的细胞有：受精卵、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)。
3．细胞周期的表示方法(1)扇形图从A点→B点→A点(顺时针)，表示一个细胞周期。
(2)直线图说明：图中a＋b或c＋d均表示为一个细胞周期。
1．由细胞形态判断，下列细胞中最可能具有细胞周期的是( )B [由图可知，A是精子、C是肌细胞、D是神经细胞，均是已高度分化的细胞，丧失了分裂能力。
而B所示的细胞从形态上看，仍处于原始状态，没有分化，可连续分裂，具有细胞周期。
]2．如图1中，ab表示一个细胞周期，cd表示另一个细胞周期。
图2中，按箭头方向表示细胞周期。
从图中所示结果分析其细胞周期，不正确的是( )A．图1中的a、图2中B→A，细胞正在进行DNA复制B．图1中的b、图2中A→B，会出现染色体数目加倍的时期C．图2中细胞周期可以是从A到B再到AD．图2中细胞周期可以是从B到A再到BC [细胞周期的起点是上次分裂完成时，图1中的a、c段和图2中的由B 到A都是分裂的间期，可以进行DNA的复制；而图1中的b、d段和图2中的由A 到B是指分裂期，后期时会出现染色体数目加倍；图2中的细胞周期应是由B到A 再到B。
]细胞的有丝分裂和无丝分裂1探讨：请分析在有丝分裂过程中下列细胞结构主要有哪些变化？(1)染色体；(2)纺锤体；(3)核膜和核仁。
提示：(1)染色体：复制→散乱分布于纺锤体中央→着丝粒排列在赤道板上→着丝粒分裂→移向细胞两极→平均分配到两个子细胞中 (2)纺锤体：形成(前期)→解体消失(末期)；(3)核膜和核仁：解体消失(前期)→重建(末期)。
2探讨：若植物细胞染色体和DNA数都为2n，请分析在细胞分裂过程中，染色体和DNA数量变化过程。
提示：染色体：2n→4n→2n。
DNA：2n→4n→2n。
3探讨：有丝分裂过程中，细胞内DNA分子数和染色体数加倍分别发生在什么时期？染色单体形成于何时，消失于何时？什么时期存在染色单体？提示：细胞内DNA分子数加倍在间期，染色体数加倍在后期。
染色单体形成于间期(染色体复制)，消失于后期(着丝粒分裂)。
前、中期存在染色单体。
4探讨：动植物细胞有丝分裂的相同点和不同点有哪些？提示：相同点：染色体变化相同，都是间期完成染色体的复制，分裂期染色体平均分配到两个子细胞中。
不同点：前期纺锤体形成的方式不同，末期母细胞分裂成子细胞的方式不同。
5探讨：动植物细胞有丝分裂过程中与细胞分裂有关的细胞器及作用有何异同？提示：(1)相同点：①线粒体：为细胞分裂提供能量。
②核糖体：合成与细胞分裂有关的蛋白质。
(2)不同点：①动物细胞有中心体：分裂前期，两组中心粒发出的星射线形成纺锤体，牵引染色体移动，某些低等植物细胞也有中心体。
②植物细胞高尔基体参与分裂，合成纤维素和果胶，形成细胞壁。
6探讨：无丝分裂有遗传物质的复制和分离吗？两个子细胞遗传物质完全相同吗？提示：无丝分裂也有遗传物质的复制和分离，核遗传物质一定平均分配，否则不能保证子细胞遗传性状的稳定性。
但细胞质遗传物质并不平均分配，因此总的遗传物质不完全相同。
[归纳总结]_____________________________________________ 1．染色体、染色单体、DNA的数量关系(1)染色体数＝着丝粒数，即根据着丝粒数计算染色体数。
(2)当染色单体存在时，染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2。
(3)当无染色单体存在时，染色体∶DNA＝1∶1。
2．有丝分裂过程细胞中DNA含量、染色体数、染色单体数的变化(生物体细胞中DNA含量为2C，染色体数为2N)(1)DNA含量、染色单体数、染色体数含量变化项目间期前期中期后期末期DNA含量2C→4C4C4C4C4C→2C染色单体数0→4N4N4N4N→00染色体数2N2N2N2N→4N4N→2N(2)根据上表中数据可以作出DNA含量、染色体数目、每条染色体上DNA 含量变化曲线说明：①a→b，l→m的变化原因都是DNA分子复制。
②f→g，n→o的变化原因都是着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，形成子染色体。
③c→d，n→o的曲线变化很相似但所处时期不同。
④c→d，h→i的变化原因都是一个亲代细胞分裂成两个子代细胞。
⑤染色单体的数量起点为0，终点也为0。
3．动植物细胞有丝分裂最可靠的判断在一些低等植物细胞里，也存在着中心体，会出现星射线，因此鉴别一个正在进行有丝分裂的细胞是植物细胞还是动物细胞，最可靠的方法是根据有丝分裂过程中是形成细胞板，使细胞质分割为二，还是细胞膜内陷使细胞质分割为二作为鉴别依据。
