知识清单09 细胞增殖-2022年高考生物一轮复习必背知识清单

知识清单09  细胞增殖小贴士：虽然现在取消考试大纲和考试说明，但是仍需了解下该内容考纲内容考纲解读1．细胞的生长和增殖的周期性（Ⅰ）；2．细胞的无丝分裂（Ⅰ）；3．细胞的有丝分裂（Ⅱ）；4．模拟探究细胞表面积与体积的关系；观察细胞的有丝分裂（Ⅰ）。1．理解细胞周期的概念，掌握细胞增殖的形式和意义；2．能在较简单的情境中识别无丝分裂；3．能准确描绘细胞有丝分裂各阶段的重要特征，理解有丝分裂过程中染色体、DNA数量的变化规律，有丝分裂和减数分裂细胞图像的辨析；4．知道细胞物质运输效率与细胞表面积与体积比的关系、明确实验的目的与原理；掌握观察植物细胞有丝分裂实验的具体步骤，结合有丝分裂过程中染色体的行为变化理解各时期的变化特点。  考纲内容考纲解读1．细胞的减数分裂（Ⅱ）；2．动物配子的形成过程（Ⅱ）；3．动物受精过程（Ⅱ）；4．观察细胞的减数分裂（Ⅰ）。1．理解精子和卵细胞形成过程中染色体及其他结构和物质的规律性变化；2．掌握精子和卵细胞形成的异同；3．能够辨析有丝分裂和减数分裂细胞图像和曲线；4．理解受精过程的实质，理解减数分裂过程中产生配子的类型和数目；5．掌握观察细胞减数分裂实验的具体步骤，能结合减数分裂过程中染色体的行为变化理解各时期的变化特点。 生物体的生长，既靠细胞生长增大体积，还靠细胞分裂增加数目。一、细胞不能无限长大 
 1.原因表面积与体积之比（S/V，相对表面积）：细胞体积越大，相对表面积越小，物质交换能力越弱。核质比：细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心；细胞体积过大，细胞核对大范围的细胞质的控制作 用减弱， 造成核质不平衡。2.细胞大小与物质运输关系的模拟实验：（1）实验原理：①琼脂块大小模拟细胞大小；②物质扩散的体积与总体积之比表示物质交换效率；③酚酞 遇 NaOH 呈紫红色。（2）实验过程：制备琼脂块：含酚酞的琼脂块切成边长分别为 3cm、2cm、1cm↓浸泡：在质量分数为 0.1%的 NaOH 溶液中浸泡 10min↓切割：捞取、干燥、切割成两半↓ ①琼脂块的颜色变化可知 NaOH 的扩散深度；测量、记录并计算 ②在相同时间内，NaOH 在每块琼脂块中的扩散深度相同⇒ NaOH 在 每一琼脂块中的扩散速率相同；③琼脂块越大，NaOH 扩散的体积与总体积之比越小。（3）实验结论：细胞体积越大，相对表面积越小，物质运输的效率越低，故细胞不能无限长大。二、细胞通过分裂进行增殖1.细胞增殖的过程：包括物质准备和细胞分裂2.细胞增殖的意义：生长、发育、遗传、变异的基础。有丝分裂：体细胞（包括原始的生殖细胞）真核细胞： 无丝分裂：蛙的红细胞3.细胞增殖的方式 减数分裂：原始的生殖细胞（精原细胞、卵原细胞）形成生殖细胞原核细胞：二分裂三、有丝分裂（真核生物体细胞的分裂方式）1.细胞周期（1）概念：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。 注意：①连续分裂的细胞（植物：分生区、形成层、愈伤组织等；动物：受精卵、干细胞、生发层、癌细胞、 杂交瘤细胞等）才有细胞周期；②高度分化的细胞失去分裂能力无细胞周期；③有丝分裂是连续分裂才有细胞周期，无丝分裂、减数分裂无细胞周期；④不同细胞的细胞周期时间往往不同，间期和分裂期所占的比例不同；⑤影响细胞周期的外界因素：温度、pH、射线、生理和病理状况等通过影响酶的活性影响细胞周期。2.动植物细胞分裂的不同：  植物细胞有丝分裂动物细胞有丝分裂  相同点①分裂过程基本相同；②染色体的形态、数目、行为的变化（复制→散乱分布于细胞中 央→着丝点整齐的排列在赤道板上→着丝点分裂，染色体移向两极→两组染色体分别进 入两个子细胞）规律相同；③分裂间期细胞体积增大，都是完成 DNA 的复制和有关蛋白 质的合成；④分裂期都是完成染色体平均分向两个子细胞。   不同点 前期纺锤体的形成方式不同由两极发出纺锤丝形成纺锤体两组中心粒发出的星射线形成纺锤体 末期形成两个子细胞的方式不同赤道板位置形成细胞板，细胞板扩展形成 细胞壁，分裂成两个子细胞 细胞中央细胞膜凹陷缢裂成两个子细胞3.有丝分裂染色体、核 DNA 的变化：（假设体细胞染色体数和 DNA 数为 2N）  4.有丝分裂的意义：亲代细胞的染色体经过复制，精确地平均分配到两个子细胞中，从而保持了亲代与子代 之间遗传性状的稳定性。（有丝分裂形成的子代细胞，与亲代细胞遗传物质完全相同）5.规律：①染色体（DNA+Pro）在间期复制，复制后染色体数目不变，DNA 数目加倍；②染色体在前期出现，中期最清楚，末期消失。③染色单体形成于间期的染色体复制，存在于前期和中期，后期消失；染色体含有染色单体时，每条染 色体上含有 2 个 DNA；染色体无染色单体时，每条染色体上含有 1 个 DNA。④中心体在间期复制，前期移向两极。⑤纺锤体在前期出现，在末期消失。（秋水仙素在前期抑制纺锤体的形成，从而导致染色体加倍）⑥核膜、核仁在前期消失，在末期重建。（有丝分裂过程中周期性的消失和重建）⑦观察染色体最佳的时期是中期。⑧后期着丝点分裂，染色体数目加倍，DNA 数目不变。染色体组数加倍（二倍体有丝分裂后期含有 4个染色体组（染色体组最多），染色体数最多时期也是有丝分裂后期（4N））。⑨分裂期占细胞周期比例越高的细胞越适合作有丝分裂实验的材料。⑩分裂期染色体高度螺旋化，DNA 不能进行复制和转录。⑪有丝分裂过程可能会发生的变异是基因突变、染色体变异，不会发生基因重组；减数分裂可能会发生 的变异是：基因突变、染色体变异，一定会发生基因重组。四、无丝分裂1.实例：蛙的红细胞（有细胞核和细胞器，而哺乳动物成熟 的红细胞没有细胞核、细胞器）2.特点：无染色体和纺锤体出现，但有遗传物质(DNA)的复 制和平均分配。3.过程：先核缢裂，后质缢裂。 注意：蛙的红细胞可以进行无丝分裂，但哺乳动物成熟的红 细胞，已经高度分化，不能分裂。五、实验：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂1.实验原理：2.实验步骤：  3.注意问题：（1）根尖培养：培养时应经常换水，防止根细胞长期缺氧进行无氧呼吸，产生酒精，使根细胞中毒腐烂。（2）取材：剪取生长旺盛、带有分生区的根尖，长度 2～3 mm，同时注意剪取的时间，一般在上午 10 时 至下午 2 时之间，此时分生区细胞分裂旺盛。（3）步骤：先漂洗再染色，两步骤不能颠倒，否则解离液中的盐酸会干扰染色效果。（4）解离时间应严格控制，解离时间不能过短，否则细胞在压片时不易分散开；时间过长，解离过度， 无法取出根尖进行染色和制片。（5）染色时，染液的浓度和染色时间必须掌握好，应注意染色不能过深，否则视野下会一片紫色，无法观察细胞图像。（6）压片时用力必须恰当，过重会将组织压烂，过轻则细胞未分散，二者都将影响观察。（7）观察：①.先在低倍镜下找到分生区细胞，其特点是：呈正方形，排列紧密；再换用高倍镜，若找到长方形细胞，则观察的是不再分裂的伸长区细胞；②.观察到不同时期的细胞数目多少反映出各时期经历时间 的长短——间期最长，故观察的细胞最多；③.观察不到动态分裂过程，细胞解离后已被杀死，因此要通过移 动装片寻找不同时期的细胞分裂图像，无法观察到一个细胞持续分裂的过程；④.同一视野可以看到不同分裂 时期的细胞图像，说明同一个体各个细胞分裂不同步；六、有丝分裂过程中DNA、染色体、染色单体及每条染色体上DNA含量变化曲线或图形解读（1）a→b、l→m、p→q是因DNA分子复制。（2）g→h、n→o、r→s是因着丝点分裂，姐妹染色单体分开，形成子染色体。（3）d→e、r→s的变化很相似，都是DNA含量减半，但发生的时期不同。（4）染色单体在细胞周期中的起点为0，终点也为0。染色体数目与DNA数目的比例七、有丝分裂与减数分裂比较1.辨别细胞分裂图(下列是某二倍体生物的分裂图)(1)有丝分裂图像：甲、丁。减数分裂图像：乙、丙、戊、己。(2)排序减数分裂图像：戊→乙→丙→己。(3)同源染色体联会发生在图戊所处的时期，同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合发生在图丙所处的时期。(4)图丁是有丝分裂后期的原因：着丝点分裂、有同源染色体、无姐妹染色单体。(5)染色体和核DNA数目相等的图像：丁。2.同源染色体和非同源染色体①同源染色体是指减数分裂中配对的两条染色体，形态、大小一般都相同，一条来自父方，一条来自母方。如右图中的1和2为一对同源染色体，3和4是另一对同源染色体。②非同源染色体是指形态、大小各不相同，且在减数分裂过程中不配对的染色体。如图中的1和3、1和4、2和3、2和4分别是非同源染色体。3.姐妹染色单体和非姐妹染色单体①姐妹染色单体：同一着丝点连着的两条染色单体。如上图中的a和a′、b和b′、c和c′、d和d′。②非姐妹染色单体：不同着丝点连接着的两条染色单体。如上图中的a和b(b′)、a′和b(b′)等。4.联会和四分体①联会：是指减数第一次分裂过程中(前期)同源染色体两两配对的现象。该时期已完成复制，染色单体已形成，但螺旋程度低，观察不到。②四分体：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫做四分体。图中含有两个四分体，即四分体的个数等于减数分裂中配对的同源染色体对数。③一个四分体＝1对同源染色体＝2条染色体＝4条染色单体＝4个DNA分子＝8条脱氧核苷酸链。5.精子和卵细胞形成过程的异同点比较项目精子的形成卵细胞的形成场所睾丸卵巢时间初情期胚胎期开始，初情期完成细胞质分裂均等分裂卵母细胞不均等分裂；第一极体均等分裂是否变形变形不变形结果1个精原细胞→4个精细胞→变形成为4个精子（成熟配子）1个卵原细胞→1个较大的卵细胞（成熟配子）和3个较小的极体（退化消失，不能受精）结果1个精原细胞→4个精细胞→变形成为4个精子（成熟配子）（1）看有无染色体配对、形成四分体的现象：配对形成四分体的染色体为同源染色体。（2）看有无交叉互换的发生：发生交叉互换的染色体为同源染色体。（3）看细胞所处的时期①减数第二次分裂过程中不存在同源染色体。②减数第二次分裂后期，上下对应的大小、形状完全相同的染色体不是同源染色体，而是姐妹染色单体分离后形成的相同染色体。（4）看染色体的大小、形状：如果不是减数第二次分裂，则：①有丝分裂后期，每一极中大小、形状相同的为同源染色体（上下对应的染色体不是）。②其他时期（除后期），大小、形状相同的染色体一般为同源染色体。6.减数分裂时发生的变异类型（1）基因突变：发生在减数第一次分裂前的间期DNA复制时。（2）基因重组①减数第一次分裂前期（四分体时期）同源染色体上的非姐妹染色单体间发生交叉互换。②减数第一次分裂后期非同源染色体上的非等位基因自由组合。（3）染色体结构和数目的变异①减数分裂过程中可能发生染色体上某一片段的断裂，或断裂的染色体片段进行错误的移接，从而导致染色体结构变异。②减数第一次分裂后期同源染色体未分离，或者减数第二次分裂后期姐妹染色单体未分离都会导致染色体数目变异。（5）纺锤体形成受阻：低温诱导或用秋水仙素处理，使有丝分裂过程中纺锤体的形成受阻，导致体细胞内染色体数目加倍，形成多倍体细胞。无性生殖概念不经过生殖细胞的结合，由母体直接产生后代个体的生殖方式种类分裂生殖1个母体→2个后代变形虫草、履虫、细菌等单细胞生物出芽生殖母体→芽体→后代主要有水螅、酵母菌孢子生殖母体→孢子→后代根霉、曲霉、毛霉等营养生殖植物的根、茎、叶→后代据有根、茎、叶的植物体特点在未发生基因突变的情况下，后代和母体的遗传物质一样，性状相同用途农、林、园艺上利用植物体的营养器官进行扦插、嫁接、分根繁殖植物体现代生物技术植物组织培养技术                   脱分化离体的无菌植物器官——→愈伤组织再分化——→根芽→植物体克隆技术动物细胞的克隆甲图细胞的每一端均有成对的同源染色体，但无联会、四分体、分离等行为，且每一端都有一套形态和数目相同的染色体，故为有丝分裂的后期。乙图有同源染色体，且同源染色体分离，非同源染色体自由组合，故为减数第一次分裂的后期。丙图不存在同源染色体，且每条染色体的着丝点分开，姐妹染色单体成为染色体移向细胞两极，故为减数第二次分裂后期。7.减数分裂和受精作用的意义对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，都具有重要意义。