苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第一节 细胞增殖第1课时学案

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第一节　细胞增殖第1课时　细胞增殖和有丝分裂课标内容要求核心素养对接描述细胞通过不同的方式进行分裂，其中有丝分裂保证了遗传信息在亲代和子代细胞中的一致性。1．生命观念——通过对细胞周期的学习，认识到生命活动的周期性。2．科学思维——分析与综合：对比分析有丝分裂各时期的特点，掌握有丝分裂过程。构建染色体和DNA数量变化模型。3．科学探究——运用模型解释细胞表面积与体积的关系。一、生物体的生长主要是细胞增殖的结果1．多细胞生物体积增大原因(1)细胞数量增多。(2)细胞体积增大。2．细胞的直径是细胞的重要特征(1)各类细胞的直径有一定的规律。(2)一般而言，多数动物和植物细胞的直径为20～30 um。3．细胞体积(1)合适的细胞体积能保证细胞与周围环境进行正常的物质和信息交换，保证细胞内物质运输和信息传递的正常进行。(2)当细胞体积增加过大时，细胞的相对表面积就变小，细胞与周围环境的物质和信息交换的效率也可能会降低，这会影响细胞核对细胞的控制，不利于细胞生命活动的进行。(3)生物体的细胞不能无限长大，受多种因素的限制。二、细胞增殖1．意义细胞增殖是生物体生长、发育、生殖和遗传的基础。2．方式细胞以分裂的方式进行增殖。真核细胞的分裂方式包括有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。3．细胞周期(以进行有丝分裂的细胞为例)(1)概念：连续分裂的细胞，从一次细胞分裂结束开始，经过物质准备，直到下一次细胞分裂结束为止的过程，称为一个细胞周期。(2)阶段划分①分裂间期：完成物质准备，主要包括DNA的复制和有关蛋白质的合成。②分裂期：染色体平均分配，完成细胞的分裂。三、有丝分裂(以动物细胞为例)1．分裂间期(1)变化：在完成DNA复制和有关蛋白质合成的同时，细胞适度生长。(2)细胞核中的染色质呈丝状。(3)中心体常在细胞分裂间期进行复制。2．动物细胞在有丝分裂过程中，出现规律性变化的结构有染色体、纺锤体、核膜和核仁等。着丝粒、着丝点示意图(1)染色体①着丝粒和着丝点是染色体结构(如图)的重要组成部分，它们的结构成分联系紧密，功能方面密切相关，构成了高度有序的整合结构。②着丝粒连接两条姐妹染色单体。③在电镜下，着丝点为圆盘状结构，其外侧主要与纺锤体微管相连，内侧与着丝粒相互交织。(2)纺锤体①组成：主要由微管及其结合蛋白组成。②纺锤体装配开始的标志：动物细胞分裂前期星状射线的形成和两个中心体向两极的运动。③作用：组成纺锤体的微管与染色体的着丝点连接，在纺锤体微管的作用下，染色体移动到细胞相应的位置上。3．分裂期是一个连续的过程，人们为了研究方便，一般将其分为前期、中期、后期和末期。时期图示主要变化前期①复制后的染色质经螺旋化(凝缩)等过程，逐渐变短变粗，形成在光学显微镜下可辨的染色体；②每条染色体含有两条姐妹染色单体，由一个着丝粒相连接；③随着核仁逐渐消失、核膜解体、染色体看似散乱地分布在细胞中；④两个中心体分别移向细胞两极，并发出星射线形成纺锤体中期①在纺锤丝等结构的作用下，染色体向细胞中央的赤道面方向移动，使每条染色体的着丝粒排列在赤道面上；②细胞中染色体的形态比较清晰，是计数染色体数量的适宜时期后期①每条染色体中的两条姐妹染色单体分离，在纺锤丝的作用下分别向细胞两极移动；②细胞中染色体的数量加倍，形成了两套相同数量的染色体末期①到达细胞两极的染色体去凝缩，逐渐变为丝状的染色质；②纺锤体消失；③核膜重新形成，核仁重新组装，新的细胞核逐渐形成 4．在动物细胞分裂的一定时期，胞质也开始分裂。(1)起止点：胞质分裂一般始于细胞分裂的后期，止于细胞分裂的末期。(2)方式：在胞质分裂的过程中，动物细胞的细胞质膜常表现为在赤道面位置处向内凹陷，将细胞质一分为二。(3)结果：一个亲代细胞缢裂成两个体积基本相等的子代细胞。判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)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．细胞周期是从上次分裂结束开始，到下次细胞分裂结束为止的过程，其大部分时间处于分裂期。              (　　)3．只要能分裂的细胞就一定具有细胞周期。 (　　)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。              (　　)5．在分裂间期，可完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，因而可实现染色体数目加倍。              (　　)6．染色单体的形成在前期，动物细胞的中心粒在前期倍增。 (　　)7．动物细胞有丝分裂的纺锤体是由中心粒发出的纺锤丝形成的。 (　　)8．动物细胞细胞质的分开是由细胞质膜向内凹陷把细胞缢裂成两部分。(　　)提示：1.×　琼脂块的表面积与体积之比随着琼脂块的增大而减小。2．×　细胞周期大部分时间处于分裂间期。3．×　连续分裂的细胞才有细胞周期。4．×　中期细胞染色体形态稳定，数目清晰。5．×　染色体数目加倍发生在分裂后期。6．×　染色单体随染色体的复制而形成，形成于间期。7．×　动物细胞的纺锤体是由中心体发出的星射线形成的。8．√　细胞周期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)。2．细胞周期的表示方法方法名称表示方法说明扇形图从A点→B点→A点(顺时针)，表示一个细胞周期线段图B＋C是一个完整的细胞周期，虽然A＋B所持续时间长度和B＋C是一样的，但因为细胞周期的起点是分裂间期，所以A＋B不能表示一个完整的细胞周期 细胞分裂间期的划分G1期：又称DNA合成前期，主要进行RNA和有关蛋白质的合成，为S期DNA的复制做准备。S期：又称DNA合成期，主要进行DNA的复制。G2期：又称DNA合成后期，主要进行RNA和蛋白质的合成，特别是微管蛋白的合成，为分裂期做准备。1．科学家用32P标记的磷酸盐浸泡蚕豆幼苗，追踪放射性的去向以研究蚕豆根尖细胞分裂情况，得到根尖细胞连续分裂的时间(单位：h)数据如下图所示。相关叙述正确的是(　　)A．de阶段发生遗传物质的平均分配B．bc阶段结束时DNA含量增加一倍C．cd阶段完成与DNA复制有关的蛋白质的合成D．一个细胞周期(可表示为cd＋de)等于17.3 hB　[图示ab、cd、ef为细胞分裂期，主要完成遗传物质的平均分配；bc、de为细胞分裂间期，主要完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，结果是DNA分子加倍。一个细胞周期包括分裂期和分裂间期，为de＋ef(或bc＋cd)等于17.3 h。]2．(多选)下列关于细胞周期的叙述，错误的是(　　)A．机体内的体细胞都处于细胞周期中B．在间期DNA分子复制但染色体数目未加倍C．抑制DNA的合成，细胞将停留在分裂期D．细胞周期中的大部分细胞都处于分裂期ACD　[机体内只有连续分裂的细胞才有细胞周期，并不是所有的细胞都处于细胞周期中，比如已经高度分化的细胞一般不能进行有丝分裂，A错误；分裂间期进行DNA复制，核DNA数目加倍，但染色体数目不变，B正确；细胞分裂间期进行DNA复制，抑制DNA的合成，细胞将停留在分裂间期，C错误；分裂间期大约占细胞周期的90%～95%，故细胞周期中的大部分细胞都处于分裂间期，D错误。]判断一个完整的细胞周期的方法(1)“先长后短”：一个细胞周期一定要先经过一个长的间期，再经过一个短的分裂期。(2)“终点到终点”：从完成时开始，到下一个完成时结束，为一个细胞周期。(3)“先复制后分裂”：一个细胞周期一定要先完成DNA的复制，才能完成细胞的分裂。　动物细胞的有丝分裂1．确定某一图像分裂时期的依据(1)间期：染色质状态，核仁、核膜存在。(2)前期：染色体散乱排列。(3)中期：着丝粒排列在赤道面上。(4)后期：着丝粒分裂，染色体数目加倍。(5)末期：形成两个子细胞，核仁、核膜重现。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)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→2N3.确定染色体、染色单体、DNA三者之间关系的方法每条染色体上的DNA分子数，间期随DNA复制而加倍，后期随着丝粒分裂而减半，同时姐妹染色单体消失，染色体加倍，此时细胞内染色体数目是前、中期的两倍，达到最大值。(1)当有染色单体存在时，染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2。(2)当无染色单体存在时，染色体∶DNA＝1∶1。4．在有丝分裂过程中，一个细胞内的DNA数目、染色体数目以及一条染色体含有的DNA数目的曲线分析。说明：(1)a→b，l→m的变化原因都是DNA分子复制。(2)f→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。(3)c→d，n→o的曲线变化很相似但所处时期不同。(4)c→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。5．DNA含量、染色体数、染色单体数的柱形图(1)根据染色单体变化判断各时期：染色单体(2)根据比例关系判断各时期：深化探究：1.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→着丝粒排列在赤道面上→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．有丝分裂过程中，细胞内DNA分子数量和染色体数量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？哪些时期出现染色单体？提示：细胞内DNA分子数量加倍在间期，染色体数量加倍在后期。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、中期出现染色单体。1．图1表示细胞分裂的不同时期与每条染色体上DNA含量变化的关系，图2表示处于细胞有丝分裂某个时期的细胞图像。下列说法中错误的是(　　)A．图1中AB段形成的原因是DNA分子复制B．图1中DE段可表示有丝分裂后期和末期C．图2中细胞处于图1中的DE段D．图2中细胞含8条染色体、8个DNA分子、8条染色单体D　[图1中AB段对应细胞分裂间期的DNA复制期；有丝分裂后期染色单体分开成为染色体，染色体上的DNA含量减半，图1中DE段可表示有丝分裂后期和末期；图2中细胞处于有丝分裂后期，与图1中的DE段对应；图2细胞中已经没有染色单体。]2．下图表示有丝分裂过程中一个细胞核中染色体数目的变化曲线。下列说法正确的是(　　)A．OA段始终没有染色单体B．BE段每条染色体上有2个DNA分子C．高等动物细胞中，BE段染色体解螺旋为染色质D．有丝分裂过程中染色体数目在间期加倍C　[OA段是有丝分裂的间期、前期和中期，间期形成染色单体，前期染色单体出现，所以OA段是有染色单体的，A错误；BE段是有丝分裂的后期和末期，后期着丝粒一分为二，姐妹染色单体分开，每条染色体上有1个DNA分子，B错误；高等动物细胞中，BE段包括后期和末期，末期染色体解螺旋为染色质，C正确；有丝分裂过程中染色体数目在后期加倍，DNA在间期加倍，D错误。]染色体和DNA含量变化曲线的判断方法(1)依据：曲线中存在“斜线”的为DNA含量变化曲线，不存在“斜线”的为染色体数量变化曲线。(2)解读：①在分裂间期，DNA分子复制是一个逐渐进行的过程，其分子数由1渐变为2，曲线中呈现“斜线”的走势；②分裂后期染色体数目随着丝粒分裂而加倍，而着丝粒的分裂是一个骤变的过程，曲线上不呈现“斜线”变化走势。 [课堂小结]知识网络构建核心语句背诵1.生物体的生长既靠细胞生长增大细胞的体积，还要靠细胞分裂增加细胞的数量。2.细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。3.只有连续分裂的细胞才有细胞周期，如根尖分生区细胞和皮肤生发层细胞。4.动物细胞有丝分裂各分裂时期的主要特点：(1)间期：DNA的复制和有关蛋白质的合成。中心体常在此时复制。(2)前期：核仁消失、核膜解体，出现纺锤体和染色体。(3)中期：染色体的形态稳定，数目清晰，着丝粒排列在赤道面上。(4)后期：姐妹染色单体分开，染色体数目加倍，并平均移向两极。(5)末期：纺锤体消失，染色体去凝缩变为丝状的染色质，核膜、核仁重新出现。5.分裂间期DNA复制而加倍，有丝分裂后期两条姐妹染色单体分离使染色体数量暂时加倍。1．下列有关细胞周期的叙述中，错误的是(　　)A．不是生物体的所有细胞都处于细胞周期中B．在细胞周期中，一般分裂间期比分裂期时间长C．利用药物抑制DNA合成，细胞将停留在分裂间期D．细胞周期可分为前、中、后、末四个时期D　[细胞周期是针对进行有丝分裂的细胞而言的，不是所有的细胞都能进行有丝分裂，即使进行有丝分裂但不能连续分裂也无细胞周期，A正确；细胞周期中间期时间长于分裂期，B正确；DNA复制发生在细胞分裂的间期，所以抑制DNA的合成可使细胞停留在分裂间期，C正确；细胞周期分为间期、分裂期，分裂期分为前、中、后、末期，D错误。]2．如图中能够表示一个完整细胞周期的是(　　)①a＋b　②b＋c　③甲→乙　④乙→乙A．①③ B．①④C．②③ D．②④B　[根据细胞周期中间期和分裂期持续的时间分析，a和c为间期，b和d为分裂期，故a＋b(或c＋d)为一个细胞周期。乙→甲为间期，甲→乙为分裂期，而一个细胞周期是从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止的一段时间，即乙→乙。]3．如图为细胞分裂的某一时期，下列相关叙述中，不正确的是(　　)A．细胞中的中心体⑨与纺锤体的形成有关B．④是一条染色体，包含两条染色单体①和③，两条染色单体由一个着丝粒②相连C．细胞中有4条染色体，8条染色单体D．在后期，细胞中有8条染色体，8条染色单体D　[细胞分裂后期，着丝粒分裂，染色体数目加倍，染色单体消失，该细胞在后期有染色体8条，染色单体0条。]4．(多选)有关下图的说法，正确的是(　　)A．a→b表示间期DNA的复制B．c→d表示姐妹染色单体分离C．若图示为一个细胞周期，则b→c表示分裂期的前期、中期、后期D．de段表示分裂期的后期、末期ABD　[a→b表示每条染色体上的DNA含量加倍，即间期DNA的复制，A项正确；c→d表示每条染色体上的DNA含量由加倍恢复到分裂前水平，染色体不含姐妹染色单体，可表示后期着丝粒一分为二，姐妹染色单体分离，B项正确；若图示为一个完整的细胞周期，则b→c的染色体含姐妹染色单体，可表示分裂期的前期、中期，C项错误；de段每条染色体上的DNA含量恢复到复制前水平，染色体不含姐妹染色单体，表示分裂期的后期、末期，D项正确。]5．根据下图回答问题：(1)甲、乙两图表示________细胞进行________分裂的过程。甲图表示细胞分裂的________期，乙图表示细胞分裂的________期。(2)甲图细胞中有染色体________条，姐妹染色单体________条，DNA分子________个；乙图细胞中有染色体________条，姐妹染色单体________条，DNA分子________个。[解析]　在细胞分裂的间期完成了染色体的复制，结果是每条染色体上包含了两条姐妹染色单体；到分裂的后期，由于着丝粒的分裂，两条姐妹染色单体分开，成为两条染色体。可以说，在间期姐妹染色单体因染色体的复制而产生，在后期随着姐妹染色单体分离而消失。着丝粒的数目和染色体的数目是一致的，即一个着丝粒对应着一条染色体。一般来说，一条染色体含有一个DNA分子，但在细胞分裂过程中则发生变化，一条姐妹染色单体中含有一个DNA分子，一条染色体复制后，包含两条姐妹染色单体，此时的一条染色体含有两个DNA分子。[答案]　(1)动物　有丝　中　后(2)6　12　12　12　0　12