2020版新一线高考生物（人教版）一轮复习教学案：第4单元第1讲细胞的增殖

  第1讲　细胞的增殖

 [考纲展示]　1.细胞的生长和增殖的周期性(Ⅱ)　2.细胞的无丝分裂(Ⅰ)　3.细胞的有丝分裂(Ⅱ)　4.实验：观察细胞的有丝分裂　5.实验：模拟探究细胞表面积与体积的关系

考点一| 细胞生长和增殖的周期性

1．细胞不能无限长大

(1)模拟实验：探究细胞大小与物质运输的关系。

①细胞模型：大小不同的琼脂块。

②模拟运输的物质：NaOH。

③检测方法：NaOH遇酚酞呈紫红色。

④物质运输效率的表示法：NaOH扩散的体积/整个琼脂块的体积。

⑤实验结论：细胞越大，细胞的相对表面积越小，物质运输效率越低；细胞越小，细胞的相对表面积越大，物质运输效率越高。

(2)细胞不能无限长大的限制因素：

①细胞表面积与体积的关系。

②细胞核的控制范围有限。

2．细胞增殖的方式及意义

(1)真核细胞的分裂方式：有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。

(2)细胞增殖的意义：生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。

3．细胞周期

(1)对概念的理解：

①条件：连续分裂的细胞。

②起点：一次分裂完成时。

③终点：下一次分裂完成时。

④特点：不同种类的细胞周期不同(填“相同”或“不同”)，分裂间期与分裂期所占比例也不同(填“相同”或“不同”)。

(2)组成：

①分裂间期：时间较长，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长。

②分裂期：经历时间较短，包括前期、中期、后期和末期。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)细胞越小，相对表面积也越小，这有利于提高物质交换效率。(×)

提示：细胞越小，相对表面积越大，有利于提高物质交换效率。

(2)琼脂块越小，NaOH在琼脂块中的扩散的速度越快。(×)

提示：NaOH在不同大小的琼脂块中扩散的速度是一样的。

(3)任何具有分裂能力的细胞都具有细胞周期。(×)

提示：连续分裂的细胞才有细胞周期。

(4)洋葱的表皮细胞比分生区细胞的增殖周期长。(×)

提示：洋葱表皮细胞不具有分裂能力。

(5)进行减数分裂的细胞不具有细胞周期。(√)

2．思考回答(规范表述)

(1)细胞的体积是不是越小越好呢？理由是什么？

提示：细胞的体积并不是越小越好，最小限度是由完成细胞功能所必需的基本结构(如核糖体)和物质(如酶)所需要的空间所决定。

(2)细胞分裂产生的子细胞都将继续分裂吗？它们的去向有哪些？

提示：细胞分裂产生的子细胞有三种去向。

①继续分裂，始终处于细胞周期中，保持连续分裂状态，如动物红骨髓细胞、植物形成层细胞、卵裂期细胞、癌细胞、根尖分生区细胞、芽生长点细胞等。

②暂不分裂，仍具分裂能力，在一定条件下可回到细胞周期中继续分裂，如肝脏细胞、T细胞、B细胞、记忆细胞等。

③细胞分化，失去分裂能力，分化为其他组织器官细胞，如骨骼肌细胞、洋葱表皮细胞、神经细胞、浆细胞、叶肉细胞、根尖成熟区细胞等。

1．不同图形所表示的细胞周期

2．与细胞周期相联系的重要知识点

(1)基因突变：在细胞分裂间期，DNA复制时容易受到内外因素的干扰而发生差错，即发生基因突变。

(2)染色体变异：在细胞分裂前期，秋水仙素或低温都可抑制纺锤体的形成，出现多倍体细胞。

(3)细胞癌变：药物作用于癌细胞的分裂间期，DNA分子不能复制，因此可抑制癌细胞的无限增殖。

考法1　考查细胞不能无限长大的原因及实验探究

1．以下有关细胞大小和分裂的叙述，正确的是(　　)

A．细胞体积越小，表面积也越小，物质运输效率越低

B．原核细胞只能通过无丝分裂增加数目

C．人的成熟红细胞可以进行有丝分裂，蛙的红细胞能进行无丝分裂

D．细胞不能无限长大的原因之一是细胞核中的DNA不会随着细胞体积的扩大而增加

D　[细胞体积越小，表面积也越小，但相对表面积就越大，物质运输效率越高；原核细胞只能通过二分裂来增加数目；人的成熟红细胞没有细胞核，故不能进行有丝分裂；细胞核中的DNA对细胞的生命活动起到主要的调控作用，当细胞体积扩大时，细胞核中的DNA不会随之增加，这是限制细胞不能无限长大的原因之一。]

2．将一块3 cm×3 cm×6 cm的含酚酞的琼脂块切成三块边长分别为1 cm、2 cm、3 cm的正方体。将3块琼脂块放在装有NaOH的烧杯内，淹没浸泡10分钟。下列说法正确的是(　　)

A．随琼脂块增大，NaOH扩散速率增大

B．随琼脂块增大，琼脂块的表面积与体积之比增大

C．随琼脂块增大，琼脂块中变红的体积增大

D．随琼脂块增大，琼脂块中变红的体积所占的比例增大

C　[在相同时间内，物质扩散进细胞的体积与细胞的总体积之比可以反映细胞的物质运输效率；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。随琼脂块增大，NaOH扩散速率不变，A错误。随琼脂块增大，琼脂块的表面积与体积之比变小，B错误。在一定时间内，随琼脂块增大，琼脂块中变红的体积所占的比例变小，D错误。随琼脂块增大，琼脂块中变红的体积增大，C正确。]

考法2　考查细胞周期

3．如图所示，甲中a＋b表示一个细胞周期，c＋d表示另一个细胞周期，乙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．甲中的a、乙中的B→A，细胞正在进行DNA复制

B．甲中的b、乙中的A→B，是会出现染色体数目加倍的时期

C．乙中细胞周期可以是从A到B再到A

D．乙中细胞周期可以是从B到A再到B

C　[细胞周期的起点是上次分裂完成时，甲中的a、c段和乙中的由B到A都是分裂间期，可以进行DNA的复制；甲中的b、d段和乙中的由A到B是指分裂期，在分裂期的后期会出现染色体数目加倍；乙中的细胞周期应是由B到A再到B。]

4．(2017·全国卷Ⅲ)利用一定方法使细胞群体处于细胞周期的同一阶段，称为细胞周期同步化。以下是能够实现动物细胞周期同步化的三种方法。回答下列问题：

(1)DNA合成阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的DNA合成可逆抑制剂，处于________期的细胞不受影响而继续细胞周期的运转，最终细胞会停滞在细胞周期的________期，以达到细胞周期同步化的目的。

(2)秋水仙素阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的秋水仙素，秋水仙素能够抑制________，使细胞周期被阻断，即可实现细胞周期同步化。经秋水仙素处理的细胞________(填“会”或“不会”)被阻断在间期。

(3)血清饥饿法：培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在间期，以实现细胞周期同步化。分裂间期的特点是________(答出1点即可)。

解析：(1)DNA合成可逆抑制剂能抑制DNA的复制，DNA复制发生在细胞分裂的间期，因此，加入DNA合成可逆抑制剂会使细胞停滞在细胞周期的间期(或S期)，而处于分裂期的细胞不受影响。

(2)秋水仙素能抑制细胞分裂前期纺锤体的形成，使染色体数目加倍，不会将细胞分裂阻断在间期。

(3)细胞在分裂间期进行活跃的物质准备，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长。

答案：(1)分裂　间(或答：S)　(2)纺锤体形成　不会 　(3)完成DNA复制和有关蛋白质的合成

考点二| 细胞的有丝分裂和无丝分裂

1．有丝分裂过程

(1)有丝分裂图像辨别：

①图像与对应的时期连线。

Ⅰ间期　  Ⅱ前期　  Ⅲ中期  　Ⅳ后期　  Ⅴ末期

提示：Ⅰ—d　Ⅱ—e　Ⅲ—c　Ⅳ—a　Ⅴ—b

②图中表示高等植物(填“动物”或“高等植物”)细胞，判断的依据是图中细胞有细胞壁，无中心体。

(2)有丝分裂各时期的主要特征(以高等植物细胞为例)：

细胞周期　　　主要特征

间期―→

前期―→

中期―→⑥染色体的着丝点排列在赤道板上

后期―→⑦着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为两条子染色体，在纺锤丝的牵引下移向两极

末期―→

2．有丝分裂过程中核DNA、染色体数目的变化

(1)一个细胞中核DNA、染色体数量变化规律(以二倍体为例)：

①列表比较数量变化：

②曲线表示数量变化：

Ⅰ.a→b的变化原因是DNA分子复制。

Ⅱ.g→h变化的原因是着丝点分裂，姐妹染色单体分开，成为子染色体。

(2)每条染色体上DNA含量变化：

①图中p→q变化的原因是DNA分子复制。

②图中r→s变化的原因是着丝点分裂。

(3)有丝分裂过程中染色体行为变化规律：

①有染色单体时(染色体复制后的间期、前期、中期)，染色体数∶染色单体数∶DNA分子数＝1∶2∶2。

②无染色单体时(染色体复制前的间期、后期、末期)，染色体数∶DNA分子数＝1∶1。

3．动植物细胞有丝分裂的主要区别

4．无丝分裂

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)着丝点分裂一定导致DNA数目加倍。(×)

提示：DNA数目加倍的原因是DNA复制，不是着丝点分裂。

(2)赤道板是细胞有丝分裂过程中出现的一种结构。(×)

提示：赤道板是想象的一个面，不是结构。

(3)染色单体形成于分裂前期，消失于分裂后期。(×)

提示：染色单体形成于间期，出现于前期，消失于后期。

(4)有丝分裂后期和末期，核DNA分子数与染色体数相同。(√)

(5)在一个细胞周期中，DNA的复制和中心粒的倍增可发生在同一时期。(√)

(6)无丝分裂发生在原核细胞中，且无DNA复制。(×)

提示：原核细胞的分裂方式为二分裂。无丝分裂中有DNA复制。

2．思考回答(规范表述)

(1)根据柱状图判断细胞有丝分裂时期(以二倍体生物为例)

甲图表示的时期为染色体复制后的间期、前期、中期。

乙图表示的时期为后期、末期。

丙图表示的时期为染色体复制前的间期。

(2)有丝分裂是如何保证亲代细胞的核遗传物质平均分配的？

提示：亲代细胞的染色体经过复制之后，精确地平均分配到两个子细胞中。

1．有丝分裂过程中相关成分或结构“加倍”的时期和原因

2．与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用

考法1　考查有丝分裂各时期的特点

1．(2019·济南模拟)在一个细胞周期中，最可能发生在同一时期的是

(　　)

A．着丝点的分裂和细胞质的分裂

B．染色体复制和中心体复制

C．细胞板的出现和纺锤体的出现

D．染色体数目加倍和染色单体形成

B　[着丝点的分裂发生在分裂后期，细胞质的分裂发生在分裂末期，A错误；染色体复制和中心体复制均发生在分裂间期，B正确；细胞板的出现发生在分裂末期，纺锤体出现发生在分裂前期，C错误；染色体数目加倍在分裂后期，染色单体形成在分裂间期，D错误。]

2．(2019·河南联考)有丝分裂过程中不可能发生的是(　　)

A．间期进行DNA的复制和有关蛋白质的合成

B．前期染色体散乱排列，核膜和核仁逐渐消失

C．中期染色体的着丝点集中排布于赤道板上

D．后期同源染色体分离、非同源染色体自由组合

D　[有丝分裂间期进行DNA的复制和有关蛋白质的合成，结果DNA增倍，一条染色体含有2条单体和2个DNA，保证子细胞含有与母细胞相同的染色体和DNA，A正确。前期染色质螺旋化成为染色体，散乱排列，核膜和核仁逐渐消失，有利于染色体移动分配，B正确。中期染色体的着丝点集中排布于赤道板上，准备着丝点分裂，C正确。后期发生着丝点分裂，染色单体分离移向细胞两极；同源染色体分离、非同源染色体自由组合发生在减数第一次分裂后期，D错误。]

考法2　考查有丝分裂过程中染色体和DNA数目的变化

3．小鼠体细胞培养过程中，发现细胞分为3种类型：甲类细胞核DNA量为4C，乙类细胞核DNA量为2C，丙类细胞核DNA量为2C～4C。下列推测错误的是(　　)

A．甲类细胞和乙类细胞中都含有同源染色体

B．用药物抑制细胞的DNA复制，乙类细胞比例将增加

C．乙类细胞中可能存在DNA解开双螺旋的现象

D．秋水仙素作用于丙类细胞，能使其染色体数目加倍

D　[小鼠体细胞培养过程中进行的是有丝分裂，该过程中一直存在同源染色体；用药物抑制细胞的DNA复制，乙类细胞比例将增加；乙类细胞核DNA量为2C，其可能存在DNA解开双螺旋的现象，为DNA的复制做准备；丙类细胞处于细胞分裂间期，而秋水仙素作用于细胞分裂前期。]

4．(2019·武汉模拟)如图为与有丝分裂相关的坐标曲线。下列相关说法不正确的是(　　)

A．若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量，则c→d过程细胞中DNA含量不变

B．若纵坐标表示一个细胞中DNA的含量，则e点时一条染色体中DNA的含量与a点相同

C．若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量，则a→c过程染色体数目不变

D．若纵坐标表示一个细胞中DNA的含量，则a→c过程染色体数目不变

D　[若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量，则c→d过程为有丝分裂后期，着丝点分裂，染色体数目加倍，但该过程细胞中DNA含量不变，A正确；若纵坐标表示一个细胞中DNA的含量，则e点时一条染色体中DNA的含量与a点相同，B正确；若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量，则a→c过程中着丝点没有分裂，所以染色体数目不变，C正确；若纵坐标表示一个细胞中DNA的含量，则a→c过程包括有丝分裂后期，其中有丝分裂后期时染色体数目加倍，D错误。]

考点三| 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂(实验)

1．实验原理

(1)高等植物的分生组织细胞有丝分裂较旺盛。

(2)细胞核内的染色体(质)易被碱性染料(龙胆紫溶液)染成深色。

(3)由于各个细胞的分裂是独立进行的，在同一分生组织中可以通过高倍显微镜观察细胞内染色体的存在状态，判断处于不同分裂时期的细胞。

2．实验操作步骤

(1)洋葱根尖的培养

实验前培养3～4 d，待根长到约5 cm。

(2)装片的制作

取材：取根尖2～3 mm

解离

漂洗

染色

制片：用镊子尖将根尖弄碎，盖上盖玻片，复加一块载玻片，

用拇指轻压使其呈絮状

(3)观察

①先低倍镜观察：根据根尖特点找到分生区细胞。后高倍镜观察：先找中期，后找前、后、末期细胞。

②分生区细胞特点：细胞呈正方形，排列紧密。

1．选材：保证选取的是分生区细胞。

2．解离时间：解离时间要严格控制，解离时间不能太短，否则细胞间果胶未溶解，压片时细胞不易分散，达不到较好的效果；时间过长则细胞分离过度、过于酥软，无法取出根尖进行染色和制片。

3．压片：压片时用力必须恰当，过重会将盖玻片压破；过轻则细胞未分散，二者都会影响观察效果。

4．观察：对细胞有丝分裂过程的观察不可能看到连续的分裂过程，因为在解离过程中细胞已经死亡，需要不断移动装片，在不同的视野中找到各个时期的分裂图像。

1．如图所示是关于观察洋葱有丝分裂的实验的部分操作，下列评价合理的是 (　　)

A．剪取洋葱根尖2～3 mm，因为该区域属于根毛区，细胞有丝分裂旺盛

B．该实验步骤中唯一错误的是在②和③之间缺少用清水漂洗这一环节

C．在观察的图像中，b属于分生区的细胞，细胞已死亡

D．若用图中b区域的细胞观察质壁分离和复原，实验现象明显

C　[根尖2～3 mm的区域属于分生区，A错误。在②和③之间应增加清水漂洗这一环节，而③和⑤之间的清水漂洗环节应删除，B错误。分生区的细胞呈正方形，细胞经解离已死亡，C正确。b区域的细胞属于分生区细胞，其液泡较小，渗透作用不明显，D错误。]

2．用高倍显微镜观察洋葱根尖细胞的有丝分裂。下列叙述正确的是

(　　)

A．处于分裂间期和中期的细胞数目大致相等

B．观察处于分裂中期的细胞，可清晰看到核膜、核仁等结构

C．视野中不同细胞的染色体数目可能不相等

D．细胞是独立分裂的，可选一个细胞持续观察其整个分裂过程

C　[在细胞周期中，分裂间期持续的时间最长，因此处于分裂间期的细胞数目多于处于中期的细胞数目，A项错误；在有丝分裂的前期，核膜逐渐消失，核仁逐渐解体，因此观察处于分裂中期的细胞时看不到核膜、核仁等结构，B项错误；在分裂后期，着丝点分裂，染色体数目加倍，染色体数目为处于间期、前期和中期细胞中的两倍，所以视野中不同细胞所处的时期不同，细胞中的染色体数目可能不相等，C项正确；在制作临时装片时细胞已经死亡，因此选一个细胞不能持续观察其整个分裂过程，D项错误。]

3．在“观察植物细胞的有丝分裂”实验中，以下操作和结论正确的是(　　)

A．剪取5 cm根尖，用15%盐酸和甲基绿分别解离和染色

B．持续观察细胞①，能看到分裂成两个子细胞

C．细胞①中DNA数是细胞②中的二倍

D．观察装片时，③时期的细胞数目最多

D　[在观察植物细胞的有丝分裂的实验中，染色应用龙胆紫溶液或醋酸洋红溶液。观察植物细胞的有丝分裂的实验中看到的细胞是死细胞，细胞不分裂。细胞①为有丝分裂后期，细胞②为有丝分裂中期，两时期的DNA数目是相同的。③时期为有丝分裂间期，在细胞周期中，分裂间期持续时间最长，因此在显微镜下观察时，间期的细胞数目最多。]

真题体验| 感悟高考　淬炼考能

1．(2018·全国卷Ⅰ)已知药物X对细胞增殖有促进作用，药物D可抑制药物X的作用。某同学将同一瓶小鼠皮肤细胞平均分为甲、乙、丙三组，分别置于培养液中培养，培养过程中进行不同的处理(其中甲组未加药物)，每隔一段时间测定各组细胞数，结果如图所示。据图分析，下列相关叙述不合理的是(　　)

A．乙组加入了药物X后再进行培养

B．丙组先加入药物X，培养一段时间后加入药物D，继续培养

C．乙组先加入药物D，培养一段时间后加入药物X，继续培养

D．若药物X为蛋白质，则药物D可能改变了药物X的空间结构

C　[甲组为空白对照组，与甲组曲线相比，乙组细胞数目增加较快，说明乙组中加入了促进细胞增殖的药物X，A正确；丙组细胞数目增加较甲组快，说明加入了促进细胞增殖的药物X，培养一段时间后丙组细胞数目增加又较乙组慢，说明丙组又加入了抑制药物X作用的药物D，B正确；如果乙组先加入药物D，因培养液中无药物X，培养一段时间后，乙组前期细胞数目不应高于甲组，C错误；药物D可抑制药物X的作用，若药物X为蛋白质，则药物D的作用机理很可能是改变了药物X的空间结构，D正确。]

2．(2016·海南高考)下列与细胞周期有关的叙述，正确的是(　　)

A．等位基因的分离发生在细胞周期的分裂间期

B．在植物细胞的细胞周期中纺锤丝出现在分裂间期

C．细胞周期中染色质DNA比染色体DNA更容易复制

D．肝细胞的细胞周期中染色体存在的时间比染色质的长

C　[等位基因的分离发生在减数分裂过程中，减数分裂没有细胞周期，A项错误；纺锤丝出现在有丝分裂前期，B项错误；DNA复制需要解螺旋，染色体高度螺旋化，难以解旋，C项正确；染色体存在于分裂期，分裂期的时间远小于分裂间期，D项错误。]