2019版高考生物一轮复习第五单元细胞的生命历程第9讲细胞的增殖及相关实验教案中图版2.pdf
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1、第 9 讲 细胞的增殖及相关实验第 9 讲 细胞的增殖及相关实验 最新考纲 1.细胞的生长和增殖的周期性() 。2.细胞的有丝分裂() 。3.细胞的无丝 分裂() 。4.实验:(1)观察细胞的有丝分裂。 (2)模拟探究细胞表面积与体积的关系。 考点一 细胞的生长和增殖的周期性(5 年 4 考) 1.细胞不能无限长大 (1)模拟实验 细胞大小与物质运输效率之间的关系 细胞模型:不同大小的琼脂块。 运输效率表示法:NaOH在琼脂块中扩散体积 琼脂块的总体积 检测方法:酚酞遇 NaOH 变红色。 (2)细胞不能无限长大的原因: 核质比:细胞核控制的细胞质范围有限 :细胞体积越大,相对表面积越小,物质
2、运输效率越低 S V 2.细胞分裂方式及判断 (1)概念图 (2)解读 图中、依次为无丝分裂、有丝分裂、 减数分裂 图中无染色体出现的是 蛙红细胞分裂方式为 真核细胞的分裂方式为、 的特点是同源染色体会发生联会和分离, 其最终子细胞染色体数目减半 ) 3.细胞增殖的周期性 (1)细胞周期 条件:连续分裂的细胞 起点:一次分裂完成时 终点:下次分裂完成时 特点:不同种类的细胞, 细胞周期不同,分裂间期 与分裂期所占比例也不同 ) (2)分裂间期的物质变化 分裂间期又可划分为 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: G1期:主要进
3、行 RNA 和有关蛋白质的合成,为 S 期的 DNA 复制做准备。 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: G2期:合成蛋白质主要是用于形成纺锤丝(星射线) 。 (3)细胞周期的 4 种常用表示方法 1.所有细胞都有细胞周期吗? 提示 只有连续分裂的细胞才有细胞周期。 2.细胞产生的子细胞都将继续分裂吗? 提示 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、卵裂期细胞、癌细胞、根尖分生区细胞、芽生长点细胞等
4、。 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。 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。 细胞不能无限长大的原因 (2018西北工大附中模拟) 科学家通过模拟实验探究细胞大小与物质运输的关系, 实验过 程 : 将三个边长分别为 1 cm、 2 cm、 3 cm 含有酚酞的琼脂块, 浸泡于 NaOH 溶液 10 min 后取出, 切成两半, 每块 NaOH 扩散的深度如图中阴影所示 (琼脂块中数据表示未被扩散部分的长度) , 关于该实验及相关推论叙
5、述正确的是( ) A.本实验自变量是不同大小的琼脂块,因变量是 NaOH 进入琼脂块“细胞”的深度 B.NaOH 在边长 1 cm 的琼脂块内扩散的速率最大 C.通过本模拟实验可说明,细胞体积越小,其相对表面积越小,物质运输的效率就越高 D.本实验中,NaOH 扩散进琼脂块的体积与琼脂块总体积之比可以反映细胞的物质运输效率 解析 本实验自变量是不同大小的琼脂块,因变量是 NaOH 扩散进琼脂块的体积与琼脂块总 体积之比,A 错误;据图示可知,NaOH 在 3 个琼脂块内扩散的速率相同,B 错误;通过本模 拟实验可说明,细胞体积越小,其相对表面积越大,物质运输的效率就越高,C 错误;本实 验中,
6、 NaOH 扩散进琼脂块的体积与琼脂块总体积之比可以反映细胞的物质运输效率, D 正确。 答案 D 模拟探究细胞表面积与体积关系的相关说明 (1)琼脂块大小模拟细胞大小,NaOH 溶液模拟被细胞吸收的物质。 (2)物质扩散体积与总体积之比表示物质运输效率。 (3)在相同时间内,NaOH 在每一琼脂块内扩散的深度基本相同,说明 NaOH 在每一琼脂块 内“扩散的速率”是相同的。 (4)NaOH 扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随琼脂块的增大而减小。 (5)实验结论 细胞体积越大,其相对表面积越小,细胞与周围环境之间物质交换的面积相对越小,所以物 质运输的效率越低。 细胞周期 1.(2017全国卷
7、,29)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
8、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 复制发生在细胞分裂间期 ; DNA 合成被阻断后,分裂期不受影响,分裂间期 受影响。 (2)秋水仙素通过抑制纺锤丝的形成来使细胞中染色体数目加倍,而纺锤丝的形成于有丝 分裂前期,因此不会被阻断在间期。 (3)分裂间期细胞的特点是 DNA 的复制和有关蛋白质的合成、细胞体积略有增大。 答案 (1)分裂 间 (2)纺锤体形成 不会 (3)完成 DNA 复制和有关蛋白质的合成,为分裂期准备物质 2.如图表示细胞周期,下列叙述不正确的是( ) A.按箭头所示方向,aa 段或 bb 段表示一个细胞周期 B.染色体
9、的平均分配发生于 ab 段 C.细胞中 DNA 含量的加倍发生在 ba 段 D.将癌细胞的细胞周期阻断在 ba 段可以治疗癌症 解析 本题考查对细胞周期的理解,解题的突破口是细胞周期起点和终点的确定。ba 段、 ab 段分别表示分裂间期和分裂期,细胞周期应是 bb 段。 答案 A 细胞周期的 2 点提醒 (1)分裂间期的特征 : 间期又分为 G1期、S 期、G2期,G1期进行 RNA 和有关蛋白质的合成, 为 S 期 DNA 的复制做准备;S 期合成 DNA;G2期进行 RNA 和蛋白质的合成,特别是微管蛋白 的合成。 (2)观察细胞分裂过程中染色体形态、数目的变化时,应选择细胞周期短、分裂期
10、相对较 长的细胞;由于分裂间期远比分裂期长,视野中处于间期的细胞数目更多。 考点二 细胞的有丝分裂和无丝分裂(5 年 11 考) 1.有丝分裂过程以高等植物细胞为例(连线) 助学巧记 细胞有丝分裂各时期特点 膜仁消失显两体前期 形定数晰赤道齐中期 点裂数加均两极后期 两消两(三)现质分离末期 2.有丝分裂过程中细胞结构的变化 (1)染色体形态及行为变化: 间期前期中期后期末期 (2)有丝分裂过程中相关成分或结构“加倍”的时期和原因分析 成分或结构时期原因 DNA间期DNA 复制 染色体后期着丝粒分裂 中心体间期中心体复制 细胞核末期新核膜已经形成,细胞质尚未分裂 3.“三看”法界定动物和高等植
11、物细胞有丝分裂图像 4.无丝分裂 DNA 含量、染色体数、染色单体数及每条染色体上 DNA 分子数变化曲线分析: (1)请依次标注图甲丁的纵轴标识内容。 (2)上图甲丁中,由于核 DNA 分子复制而引起变化的区段有哪些? (3)图甲丁中哪些区段变化原因是“着丝粒分裂,姐妹染色单体分离形成子染色体”? 提示 (1)甲丁纵轴标识内容依次为甲:DNA 含量;乙:染色体数;丙:染色单体数;丁: 每条染色体上 DNA 分子数。 (2)AB、LM、PQ变化的原因都是核 DNA 分子复制。 (3)GH、NO、RS变化的原因都是着丝粒分裂、染色单体分离形成染色体。 1.真题重组 判断正误 (1) 若要观察处于
12、细胞分裂中期的染色体可用醋酸洋红液染色 (2017全国卷, 2C) () (2)人的正常体细胞的分裂次数是有限的(2016海南卷,4A) () (3)细胞的有丝分裂对生物性状的遗传有贡献(2016全国卷,1A) () (4)细胞周期中染色质 DNA 比染色体 DNA 更容易复制(2016海南卷,6C) () (5)细胞中染色体的数目始终等于 DNA 的数目(2017海南卷,23A) () 以上内容主要源自教材必修一 P7680 有丝分裂与无丝分裂知识, 全面把握有丝 分裂过程及相关物质或结构变化并了解无丝分裂特点和适用范围是解题关键。 (注:高考对 本考点的考查大多与减数分裂结合) 2.下列与
13、有丝分裂相关叙述正确的是( ) A.随着着丝粒的分裂,DNA 数目加倍 B.有丝分裂是真核细胞的主要增殖方式,无丝分裂是原核细胞的主要增殖方式 C.与动物细胞有丝分裂方式不同,植物细胞有丝分裂末期可形成赤道板 D.动物细胞有丝分裂与细胞膜流动性密切相关 解析 随着着丝粒分裂,染色体数目加倍;有丝分裂和无丝分裂均为真核细胞的分裂方式; 植物细胞有丝分裂末期可形成细胞板而不是赤道板。 答案 D 3.真核细胞体积普遍较小,但卵细胞体积为何较大? 提示 卵细胞的卵黄中贮存了大量营养物质, 卵裂初期所需的营养物质由卵黄提供, 不是靠 细胞外物质的输入 ; 细胞的表面积与体积之比限制细胞的物质运输,而卵细
14、胞内部储存了大 量的营养物质,可以长得比较大。 有丝分裂的过程及特点 1.(2013海南单科,5)关于细胞有丝分裂的叙述,正确的是( ) A.赤道板是细胞有丝分裂过程中出现的一种结构 B.有丝分裂间期 DNA 复制的过程需要解旋酶的参与 C.有丝分裂中期,发生联会的同源染色体排列在赤道板上 D.在细胞周期中,分裂间期的持续时间通常比分裂期的短 解析 有丝分裂过程中提到的赤道板只是个位置,没有真正的结构存在,A 项错误;细胞在 有丝分裂间期进行的 DNA 分子复制中的解旋需要酶的参与,B 项正确;有丝分裂过程中没有 同源染色体的联会,C 项错误;在细胞分裂周期中间期占的比例较大,D 项错误。 答
15、案 B 2.如图所示,有关细胞有丝分裂的描述正确的是( ) A.具有姐妹染色单体的只有 e B.在 b 时期实现了细胞中的 DNA 和染色体数目的加倍 C.细胞有丝分裂的顺序是 ceabd D.观察和计数染色体数目的最佳时期是 e 解析 图中 a、e 时期均含姐妹染色单体;b 时期染色体数目加倍,c 时期 DNA 数目加倍;细 胞有丝分裂顺序应为 caebd。 答案 D (1)分裂全过程均存在同源染色体,但不联会、不分离。 (2)姐妹染色单体在间期就已形成,只是呈染色质形态,而染色体形态出现于前期。 (3)后期着丝粒是自动分裂而与纺锤丝的牵引无关。若用秋水仙素抑制纺锤体的形成,没 有纺锤丝的牵
16、引,细胞中染色体的数目仍可加倍。 (4)界定赤道板与细胞板:赤道板不是细胞结构,是一假想平面,在光学显微镜下看不到; 细胞板是一真实结构,光学显微镜下能看到,出现在植物细胞有丝分裂的末期。 (5)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活动活跃的时期生理作用 核糖体动、植物整个细胞周期,但主要是间期有关蛋白质的合成 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 有丝分裂过程中染色体、DNA 等数据变化分析 1.(2018江淮十校联考)如图甲、乙是某哺乳动物(含 2n条染色体)的体细胞一次细胞 分裂过程曲线图, 纵坐标表示一
17、个细胞核中染色体或 DNA 的含量。 下列说法错误的是 ( ) A.甲图可能是 DNA 含量变化,乙图可能是染色体数目变化 B.EF、CD段均与新核形成有关 C.MN段与着丝粒断裂有关 D.BC段只包含前期和中期,NE包括后期 解析 BC段应包括 G2期、前期、中期和后期,D 错误。 答案 D 2.如图为某生物细胞有丝分裂过程中染色体数(a) 、染色单体数(b)和核 DNA 分子数(c) 的统计图。下列解释一定不正确的是( ) A.图可以用于表示细胞分裂的前期 B.染色体螺旋化程度最高时,可用图表示三者的数量关系 C.间期用图表示最恰当 D.图可表示细胞分裂完成 解析 先判断图可表示哪些时期,
18、再根据各时期的特点逐项分析。图与图相比, 染色体数加倍,染色单体数为零,可表示有丝分裂后期。图与图相比,染色体和核 DNA 数恢复为正常值,可表示有丝分裂完成。 答案 C 根据柱状图判断细胞有丝分裂时期(以二倍体生物为例) 一般从两个方面判断细胞所属的分裂时期: (1)根据染色单体变化判断有丝分裂各时期: 染色单体 有G2期、前期、中期:甲图 无后期、末期:乙图 G1期:丙图) (2)根据比例关系判断有丝分裂各时期: DNA染色体染色单体 考点三 实验:观察根尖分生组织细胞的有丝分裂(5 年 7 考) 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
19、碱性染料(龙胆紫溶液或醋酸洋红)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.实验步骤 (1)取材时为什么只能剪 23 mm,而不能过长? 提示 若剪得过长会包括伸长区,伸长区无细胞分裂,增加了寻找观察细胞的难度。 (2)解离和染色时间要严格控制的原因是什么? 提示 若解离时间太短,则压片时细胞不易分散开 ; 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。若染色时间太短,则染色体不能完全着色 ; 若染色时 间过长,则使细胞核等其他部分充满染色剂,无法分辨染色体。 (3)实验
20、操作中漂洗和染色的顺序能不能互换?并说明原因。 提示 不能。漂洗的目的是洗去根尖组织细胞中的盐酸,有利于碱性染料的着色,若二者顺 序颠倒,解离液中的盐酸会影响染色的效果。 (4)为什么不能对细胞有丝分裂过程进行连续观察?如何才能找到细胞分裂各个时期的细 胞? 提示 解离过程中细胞已经死亡, 观察到的只是一个固定时期。 如果要找到各个分裂时 期的细胞,要不断移动装片,在不同的视野中寻找。 (5)使细胞分散开的操作措施有哪三种? 提示 解离;镊子尖弄碎根尖;拇指按压载玻片。 观察植物细胞的有丝分裂 1.(2014全国课标,29)回答下列问题。 (1)在观察大蒜根尖细胞有丝分裂的实验中,常用盐酸酒精
21、混合液处理根尖,用龙胆紫溶 液染色。实验中,盐酸酒精混合液的作用是 ;龙胆紫溶液属于 性染料,能够使细胞中的 着色。 (2)用光学显微镜观察细胞,可以看到细胞核。细胞核的功能可概括为: _。 解析 (1)盐酸酒精混合液是解离液,用于解离过程,解离的作用是使组织中的细胞相互 分离开来。龙胆紫溶液用于染色过程,为碱性染料,能使细胞核中的染色体(质)着色。 (2)对细胞核功能较为全面的阐述应该是:细胞核是细胞内遗传物质储存、复制和转录的 主要场所,是细胞代谢和遗传的控制中心。 答案 (1)使组织中的细胞相互分离 碱 染色体(质) (2)细胞核是细胞内遗传物质储存、复制和转录的主要场所,是细胞代谢和遗
22、传的控制中 心 2.(2017海南模拟)在“观察细胞有丝分裂”实验中,三位实验人员制作洋葱根尖装片的 操作步骤(“”表示操作,“”表示未操作)如下表所示。 操作 实验人员 取材解离漂洗染色制片 甲根尖 13 mm 处 乙根尖 13 mm 处 丙根尖 57 mm 处 则甲、乙、丙观察到的实验现象分别是( ) A.细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚 B.细胞分散但看不到染色体、染色体着色清楚、细胞分散染色体清楚 C.细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞着色清楚但看不到染色体 D.染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚、细胞分散染色体清楚 解析 解离的目的是使细胞分散开,甲未解离,
23、细胞相互重叠;漂洗的目的是洗去解离液, 便于染色,乙未漂洗,影响染色效果,染色体着色很浅不清楚;根尖 57 mm 处为伸长区, 伸长区细胞已失去分裂能力,染色体呈染色质状态,观察不到染色体。 答案 C 实验成功的关键点 (1)实验材料的选择 类型:选取分裂期占细胞周期比例相对较大的材料。 部位:应选分裂旺盛的部位(如根尖的分生区) 。 (2)应该严格按照操作步骤进行:取材解离漂洗染色制片。 (3)在解离过程中细胞已被盐酸杀死(龙胆紫溶液或醋酸洋红液使染色体着色,表明细胞 已丧失生物活性,生物膜已不具选择透过性) ,因此,显微镜下观察到的都是死细胞,不能 看到细胞分裂的动态变化。 若视野中找不到
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