必修1第四单元细胞的生命历程.doc
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1、第四单元 细胞的生命历程第一讲细胞的增殖循着图示想一想知识点一细胞生长与细胞周期1细胞不能无限长大的限制因素2细胞周期知识点二细胞的有丝分裂1高等植物细胞有丝分裂2动物细胞与高等植物细胞有丝分裂的主要区别时期动物细胞高等植物细胞间期中心粒倍增无中心粒及其倍增前期中心粒发出星射线形成纺锤体细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体末期细胞膜向内凹陷使细胞缢裂细胞板形成细胞壁知识点三细胞的无丝分裂结合题目试一试1判断有关细胞分裂叙述的正误(1)动物细胞分裂间期有DNA和中心体的复制(2013江苏卷T3A)()(2)纺锤体形成于分裂前期,消失于分裂后期(2013江苏卷T3C)()(3)染色单体形成于分裂前期,消失
2、于分裂后期(2013江苏卷T3D)()(4)蛙受精卵发育过程中不能发生DNA的半保留复制(2012四川卷T1B)()(5)动物细胞有丝分裂过程中细胞板在末期形成(2010海南卷T3A)()(6)动物细胞有丝分裂末期,细胞膜内陷形成两个子细胞(2010海南卷T3C)()(7)无丝分裂过程中核膜不消失(2009广东卷T23A)()(8)动物细胞仅以有丝分裂方式进行增殖(2009广东卷T23C)()(9)生物体内不是所有的细胞都有细胞周期()(10)伴随着细胞的生长,与外界物质交换的效率逐渐提高 ()2连线高等植物有丝分裂的时期及其主要特点考点一 细胞周期及其表示方法必备知能1分裂间期的物质变化分裂
3、间期又可划分为G1期(DNA合成前期)、S期(DNA合成期)和G2期(DNA合成后期),其主要变化如下:(1)G1期(2)S期:完成DNA复制每条染色体上1个DNA复制为2个DNA,且两个DNA位于两条染色单体上,两条染色单体由一个着丝点连在一起,即:(3)G2期:合成蛋白质主要是用于形成纺锤丝(星射线)。2细胞周期的表示方法方法名称表示方法说明扇形图ABCA为一个细胞周期直线图ab或cd为一个细胞周期坐标图abcde为一个细胞周期柱状图A:DNA合成前期(G1期)B:DNA合成期(S期)C:DNA合成后期(G2期)及分裂期(M期)易误提醒有关细胞周期的两个易误点(1)误认为所有细胞都有细胞周
4、期。只有连续分裂的细胞才有细胞周期,如植物形成层细胞、根尖分生区细胞、动物皮肤生发层细胞。高度分化的细胞,如神经细胞、表皮细胞等没有细胞周期。发生减数分裂的细胞无细胞周期。(2)误认为细胞分裂产生的子细胞都将继续分裂。细胞分裂产生的子细胞有三种去向: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、植物形成层细胞等。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、黄骨髓造血细胞等。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、洋葱表皮细胞等。必明考向考向一细胞周期的概念和表示方法1(2015枣庄模拟)下面为细胞周期示意图,其中S期内DN
5、A解旋酶和DNA聚合酶的活性较高,处于G0期的细胞属于暂不分裂的细胞。下列相关叙述错误的是()A图示细胞的细胞周期为24 hBS期应为染色体复制及加倍的时期C记忆B细胞所处时期应为G0期DM期是染色单体出现和消失的时期解析:选B一个细胞周期的总时长为分裂期用时与间期用时之和;染色体加倍发生在有丝分裂后期,属于M期;记忆B细胞受特定抗原刺激后会迅速增殖和分化,可见记忆B细胞属于暂不分裂的细胞,即处于G0期的细胞;染色单体出现在有丝分裂前期,消失在有丝分裂后期,这两个时期均属于M期。2(2015黄山模拟)下列据图描述细胞周期的相关说法正确的是()A诱导细胞的基因突变可使用物理或化学方法,作用于甲的
6、S期或丙的ab段B一个完整的细胞周期是指乙的ab段或bc段C用秋水仙素作用于丙细胞可使细胞分裂停留在ab段D细胞中含有染色单体的时间段是M或b、d或ab段解析:选C诱导细胞的基因突变可使用物理或化学方法,作用于甲的S期或丙的ba段; 一个完整的细胞周期是指乙的ab段或cd段;秋水仙素能抑制纺锤体的形成,使细胞分裂停留在后期;图中M或b、d或ab段均表示分裂期,分裂期中,只有前期和中期存在染色单体。考向二利用同位素标记考查细胞周期的过程3(2014浙江高考)某哺乳动物体细胞在培养中能够分裂,在培养过程中将适量的3HTdR(3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)和某促进细胞分裂的药物加入到培养液中,培养一段
7、时间,可观察和测量到()AG1期变短,该期有大量3HTdR进入细胞核BS期变长,该期有DNA复制和核糖体的增生CG2期变短,该期细胞核中有组蛋白DM期相对较短,该期细胞的核膜始终完整解析:选C将促进细胞分裂的药物加入培养液,会使G1期变短,G2期和S期也变短。3HTdR是合成DNA的原料,大量进入细胞核的时间应该是分裂间期中的S期;核糖体的增生发生在G1期;G2期DNA已经复制完成并与组蛋白结合形成染色体;M期相对较短,该期细胞的核膜周期性的消失和重现。4科学家在研究蚕豆根尖分生区细胞的有丝分裂周期时,分别用放射性同位素15N标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸(15NTdR)、32P标记尿嘧啶核糖核苷酸(
8、32PUdR),把两种核苷酸被细胞利用的速率绘成如下图一所示的曲线。已知蚕豆根尖细胞有丝分裂周期为20 h。培养20 h后,根据细胞中的DNA相对含量不同,将细胞分为三组,每组的细胞数如下图二所示。下列对结果的分析,不正确的是()A图一中处于ac段的细胞属于图二中的甲组细胞,此时RNA聚合酶活性高B图二中乙组细胞处于图一中ce段,此阶段细胞最容易发生基因突变C图二丙组细胞中只有部分细胞的细胞膜从中部向内凹陷D蚕豆根尖细胞有丝分裂周期中,分裂期时间不超过6 h解析:选C图一中ac段细胞利用“32PUdR的速率较快,说明细胞在进行RNA的合成,细胞中RNA聚合酶活性高;此时细胞处于G1期,细胞中D
9、NA含量为2C,属于图二中的甲组细胞。图一中ce段细胞利用”15NTdR的速率较快,说明细胞正在进行DNA复制,此阶段细胞最容易发生基因突变;此时细胞处于S期,细胞中DNA含量为2C4C,属于图二中的乙组细胞。图二丙组细胞中DNA含量为4C,即DNA含量已加倍,说明细胞可能处于G2期、前期、中期及后期;由于蚕豆根尖细胞是植物细胞,故不存在细胞膜从中部向内凹陷的现象。由图一可知分裂间期时间大于14 h,而整个细胞周期为20 h,所以分裂期时间不超过6 h。与细胞周期相联系的三个重要知识点(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
10、: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:用药物作用于癌细胞,在分裂间期,DNA分子不能复制,可抑制癌细胞的无限增殖。考点二 有丝分裂中相关结构和数量变化规律必备知能1染色体形态和行为的变化(1)染色体形态变化:(2)染色体行为的变化:2相关结构的变化规律细胞结构变化规律纺锤体形成(前期)消失(末期)核膜、核仁消失(前期)重建(末期)中心体倍增(间期)移向两极(前期)平均分配(末期)3核DNA、染色体及染色单体数目变化规律(以二倍体为例)(1)数量变化:间期前期中期后期末期染色体2N2N2N4N4N2N染色单体04N4N4N00核DNA2N4N4N4
11、N4N4N2N(2)曲线变化模型:4染色体、染色单体及DNA三者之间的数量关系(1)当有染色单体存在时,染色体染色单体DNA122。(2)当无染色单体存在时,染色体DNA11。归纳串记与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用细胞器名称细胞类型时期生理作用核糖体动、植物间期(主要)有关蛋白质的合成中心体动物、低等植物前期纺锤体的形成高尔基体植物末期细胞壁的形成线粒体动、植物整个细胞周期提供能量必明考向考向一考查有丝分裂各时期的过程和特征1(2015湖南十三校联考)下列关于细胞增殖的叙述,正确的是()A分裂间期染色体复制,其数目加倍B细胞分裂间期开始时与结束时相比物质运输效率相同C细胞周期中染色质与染色
12、体形态的转化有利于精准地均分核DNAD分生区处于分裂期的细胞数目较少,是由于大多数细胞没有进入细胞周期解析:选C细胞分裂间期染色体复制包括DNA复制和蛋白质合成,DNA含量加倍,染色体数目不变。细胞分裂间期开始时,细胞生命活动旺盛,物质交换速率大。细胞周期中染色质与染色体相互转化有利于将遗传物质均匀分配。分生区细胞的细胞周期中细胞分裂期所占比例较小,分裂期细胞较少的原因是大多数细胞处于细胞分裂间期。2(2014江苏高考)右图为动物细胞分裂中某时期示意图,下列相关叙述正确的是()A甲在分裂前期倍增并移向细胞两极B乙和丙在组成成分上差异很大C该时期细胞中染色体数是体细胞染色体数的两倍D该时期通过核
13、孔进入细胞核的物质减少解析:选B题图为动物细胞分裂的中期。甲为中心体,在分裂间期倍增,前期移向细胞两极。乙为染色体,组成成分为DNA和蛋白质,丙为纺锤丝,组成成分主要是蛋白质,可见两者在组成成分上的差异很大。题图如果为有丝分裂中期,细胞中染色体数与体细胞染色体数相同,如果为减数第二次分裂中期,细胞中染色体数是体细胞染色体数的一半。该时期核膜解体、核仁消失,无细胞核,故不存在物质通过核孔进入细胞核的情况。3下面是某生物体细胞有丝分裂的不同分裂时期的图像,对图像的描述正确的是()A该生物可能是低等植物B甲、乙、丙三细胞内染色体、染色单体与DNA分子数比例都为122C甲细胞进行中心体倍增,发出星射线
14、,形成了纺锤体D甲、乙、丙三细胞分别处于有丝分裂的前期、后期和中期解析:选D由图示知,该生物细胞无细胞壁,不是植物细胞;乙细胞中染色体、染色单体与DNA分子数比例为101;中心体在间期倍增,而甲图细胞处于前期。动、植物细胞分裂图像的识别(1) (2)图像呈圆形,外面无细胞壁,或有中心粒结构,无细胞板结构,通过缢裂方式产生子细胞,一般可判断为动物细胞。考向二有丝分裂过程中染色体、DNA的数量变化4(2015文登二模)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4a,乙类细胞核DNA量为2a,丙类细胞核DNA量为2a4a。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
15、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解析:选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2a,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。5下面是某动物细胞有丝分裂不同时期染色体(a)数目、核DNA分子(b)数目的柱形统计图,相关叙述正确的是()A时期染色体还未复制,核DNA已完成了复制B时期核模、核仁重建,细胞中部出现细胞板C表示着丝
16、点分裂,染色体数目加倍,但核DNA分子数目不变D时期染色体数目和DNA数目相等,说明细胞分裂已经完成解析:选C时期可表示细胞有丝分裂的前期和中期,此时DNA已复制,染色体也完成了复制,但由于着丝点未分裂,染色体数目并不加倍。动物细胞分裂过程中不形成细胞板。可表示由中期到后期,该过程中着丝点分裂,染色体数目加倍,但核DNA分子数目不变。根据柱状图判断细胞分裂时期(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:模拟探究细胞表面积和体积的关系典例生物体内细胞代谢速率与物质扩散的速率有关,同种物质虽然在细胞中扩散的速率基本相同,但细胞大小不同,扩散的快慢会有差异,有人设计了一种
17、模型,用于研究这一问题。实验步骤:用小刀将琼脂块(内含酚酞)切成三块边长分别为3 cm、2 cm和1 cm的立方体。将以上三块琼脂样品浸在0.1%的NaOH溶液中,浸泡10 min。取出琼脂块样品,吸干浮液后,分别将每一样品切成两半,观察切面,测量每一切面上NaOH扩散的深度。记录结果并分析回答下列问题:(1)该实验的原理不包括(D)A酚酞遇到NaOH呈现红色B以琼脂块的大小表示细胞的大小CNaOH的扩散深度表示吸收速率DNaOH的扩散体积表示细胞吸收物质的速率考查实验原理(1)含酚酞的琼脂块,酚酞变为紫红色。(2)NaOH在每一块琼脂块中扩散的速率相同。(3)在相同时间内,NaOH扩散的体积
18、与琼脂块的总体积的比值可以反映NaOH扩散的速率,由此模拟细胞大小与物质运输效率之间的关系。(2)该研究中所用的细胞模型是不同大小的琼脂块。考查模拟实验中的模型实验模型模拟对象不同大小的琼脂块不同大小的细胞NaOH扩散进入琼脂块细胞物质的运输NaOH扩散体积/整个琼脂块体积细胞物质运输的效率(3)实验中在样品中加入酚酞是为了检测NaOH在琼脂块中的扩散深度,原因是酚酞遇NaOH变红色。(4)计算得出样品有关数据如下表:琼脂块样品表面积/cm2体积/cm3比值(表面积体积)1号(3 cm)5427212号(2 cm)248313号(1 cm)6161通过上表比值分析,你得出的结论是:边长越大,其
19、表面积与体积之比越小。考查细胞表面积与体积的关系细胞体积越大,其相对表面积就越小;反之则越大。(5)根据上述研究,可以对细胞大小与物质扩散之间的关系做出合理的解释:细胞体积越大,其相对表面积越小,细胞运输物质的效率越低;反之,表面积与体积之比越大,物质扩散发生的越快,细胞运输物质的效率越高。考查实验的结论(1)细胞的相对表面积与体积的关系:细胞体积越大,其相对表面积越小,细胞与周围环境的物质交换能力越小。(2)细胞内物质的交换受到细胞体积的制约,细胞体积过大,会影响物质运输的效率,细胞内的生命活动也不能得到有效的控制。有丝分裂中DNA含量变化的两种曲线变式典型图示信息解读(1)图2表示有丝分裂
20、过程中每条染色体上DNA含量变化曲线,图中ef段表示间期,fg段表示含有姐妹染色单体的时期,即有丝分裂的前期和中期,hi段表示有丝分裂的后期和末期。(2)图3是图2的变式,在有染色单体时,染色体与核DNA数目之比为12,不存在染色单体的时期,染色体数与核DNA数之比为11。图中BC段表示间期,CD段表示有丝分裂前期和中期,EF段为有丝分裂的后期和末期。(3)图2和图3还可表示减数分裂过程中每条染色体上DNA含量变化曲线图,其中fg(CD)段表示减数第一次分裂和减数第二次分裂的前期和中期。解题技法(1)分析DNA分子含量变化曲线时,要看清纵坐标代表的含义是细胞核中DNA分子含量变化、每条染色体上
21、DNA含量变化,还是染色体与核DNA数的比值。(2)解答此类问题时,要注意分析曲线变化的原因,并能与细胞分裂的各个时期相对应,熟记各时期染色体、DNA和染色单体的数量关系是解题的关键。此外,还要归纳特殊类型曲线,如间期染色体数目变化曲线可表示如下:针对训练1. 右面为某真核细胞分裂过程中细胞核DNA变化图解,相关叙述正确的是()A在AB段有DNA分子的复制和蛋白质的合成B在CD段该细胞中染色体数不变C若该细胞是植物细胞,则在CD段该细胞赤道板处已形成细胞板D若该细胞是植物细胞,则在DE段高尔基体发挥了重要作用解析:选DDNA分子的复制和蛋白质的合成发生在间期(AC段);在分裂期的后期,细胞中染
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