2019-2020学年新素养人教版高中生物必修一文档：第6章 细胞的生命历程 第1节 第1课时 Word版含答案.pdf

第第 1 节 细胞的增殖节 细胞的增殖 第第 1 课时 细胞周期和高等植物细胞的有丝分裂课时 细胞周期和高等植物细胞的有丝分裂 一、细胞不能无限长大一、细胞不能无限长大 1.细胞大小与物质运输关系的模拟实验 (1)实验原理 酚酞遇 NaOH 呈紫红色；用琼脂块的大小模拟细胞的大小；用 NaOH 扩散的体积与整个琼脂 块的体积之比来表示物质运输效率。 (2)实验步骤 制备琼脂块：将琼脂块切成 3 块边长分别为 3 cm、2 cm、1 cm 的正方体 浸泡：将琼脂块同时放入质量分数为 0.1%的 NaOH 溶液中，浸泡 10 min 切割：捞取、干燥，将琼脂块切成两半 测量：测量切面上 NaOH 扩散的深度 计算、记录：计算不同琼脂块的体积、表面积、体积与相应表面积之比、NaOH 扩散的 体积与整个琼脂块体积之比，记入相应的表格 (3)实验结果和结论 将上述实验结果进行计算得到下表，请据表分析： 琼脂块的 边长(cm) 表面积 (cm2) 体积 (cm3) 表面积与 体积之比 NaOH 扩散 的深度(cm) NaOH 扩散的体积与整个 琼脂块的体积之比 16160.51 224830.5 7 8 3542720.5 19 27 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 扩散的速率相同。 NaOH 扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随着琼脂块的增大而减小，说明琼脂块的体积 越大，物质运输的效率越低。 2.限制细胞大小的主要原因 (1)细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。 (2)细胞核的控制能力制约细胞的长大。 1.为什么多细胞生物体是由许多细胞而不是少数体积更大的细胞构成的？ 提示 细胞越大，物质运输的效率越低，所以多细胞生物体是由许多细胞而不是由少数体积 更大的细胞构成的。 2.细胞体积是不是越小越好？ 提示 不是。细胞体积的最小限度，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)所需要的空间决定的。 二、细胞周期二、细胞周期 1.细胞通过分裂进行增殖 (1)真核细胞的分裂方式有三种：有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。有丝分裂是真核生物进行 细胞分裂的主要方式。 (2)细胞增殖是重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。 2.细胞周期 (1)适用生物：真核生物。 (2)前提条件：连续分裂的细胞。 (3)起止点 起点：一次分裂完成时；止点：下一次分裂完成时。 (4)两个阶段：分裂间期和分裂期。 (5)细胞周期的不同表示方法 方法名称表示方法说明 扇形图ABA(顺时针)为一个细胞周期 直线图ab 或 cd 为一个细胞周期 特别提醒 细胞周期的两个易错点 (1)对细胞周期出现的条件“连续分裂的细胞”把握不够，误认为所有细胞都有细胞周期。 (2)对分裂间期和分裂期的时间长短掌握不到位或对细胞周期的起点理解不准确。 (1)在细胞周期中，分裂间期的持续时间通常比分裂期的短( ) (2)人体所有细胞的细胞周期持续时间相同( ) (3)连续分裂的细胞，计算细胞周期开始的时间应从细胞核开始形成时算起( ) 答案 (1)× (2)× (3)× 1.试判断下列细胞有无细胞周期，并说明理由。 根尖分生区细胞 胚胎干细胞 皮肤生发层细胞 神经细胞 茎的形成层细胞 提示 有细胞周期，它们都是连续分裂的细胞；是高度分化的细胞，不分裂，没 有细胞周期。 2.下列为不同细胞的细胞周期持续时间(h)： 细胞类型分裂间期分裂期细胞周期 蚕豆根尖分生区细胞15.32.017.3 小鼠十二指肠上皮细胞13.51.815.3 人的肝细胞21122 人的宫颈癌细胞20.51.522 据表中内容总结细胞周期的特点。 提示 (1)不同类型的细胞细胞周期不一定相同。 (2)分裂间期所经历的时间远比分裂期长。 三、高等植物细胞有丝分裂的过程三、高等植物细胞有丝分裂的过程 1.分裂间期(约占细胞周期的 90%95%) Error!Error! 2.分裂期 时期 图像 变化特征 (1)前期Error!Error! (2)中期Error!Error! (3)后期Error!Error! (4)末期Error!Error! 归纳总结 染色体、染色单体、DNA 之间的数量关系 (1)染色体经过复制后，形成的两条染色单体由一个着丝点连接，仍为一条染色体。两条染色 单体完全相同，称为姐妹染色单体。 (2)染色体的数目是根据着丝点的数目来计数的，有几个着丝点就有几条染色体。 (3)有染色单体存在时，染色体数染色单体数核 DNA 分子数122； 无染色单体存在 时，染色体数核 DNA 分子数11。 (4)染色质间期、末期染色体前期、中期、后期 高度螺旋化、缩短、变粗 解螺旋成为细丝状 (1)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( ) (2)有丝分裂过程中，细胞内染色体的数目发生规律性变化( ) (3)使用高倍镜可观察到赤道板和细胞板的时期分别是中期和末期( ) 答案 (1)× (2) (3)× 1.在有丝分裂过程中，下列细胞结构主要有哪些变化？ 染色体；纺锤体；核膜和核仁。 提示 染色体：复制散乱分布于纺锤体中央着丝点排列在赤道板上着丝点分裂移 向细胞两极平均分配到两个子细胞中；纺锤体：形成(前期)消失(末期)；核膜和核仁： 核仁解体、核膜消失(前期)重建(末期)。 2.若植物细胞染色体数、DNA 数都为 2n，请分析在细胞分裂过程中，染色体和 DNA 数量变 化过程。 提示 染色体：2n4n2n。DNA：2n4n2n。 3.细胞板与赤道板的区别是什么？ 提示 赤道板不是真实存在的具体结构，它指的是细胞中央假想的一个平面，因此在显微镜 下无法观察到。细胞板是植物细胞在末期由高尔基体形成的结构，最终形成细胞壁，在显微 镜下可观察到。 4.染色单体形成于何时？消失于何时？ 提示 染色单体形成于间期(染色体复制)，消失于后期(着丝点分裂)。 1.(2018·河北唐山一中月考改编)细胞通过分裂进行增殖，下列相关说法正确的是( ) A.真核生物细胞只进行有丝分裂 B.原核生物细胞只进行无丝分裂 C.单细胞生物通过细胞增殖即可繁衍 D.生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础是新陈代谢 答案 C 解析 真核细胞的分裂方式包括有丝分裂、无丝分裂和减数分裂，A 错误；原核生物细胞以 二分裂方式进行增殖，B 错误；单细胞生物通过细胞增殖而繁衍，C 正确；细胞增殖是生物 体生长、发育、繁殖、遗传的基础，D 错误。 2.(2018·吉林省实验中学期中)真核细胞的直径一般为 10100 m，生物体细胞不能无限长大 的原因是( ) 受细胞所能容纳的物质制约 相对表面积小，有利于物质的迅速转运和交换 受细胞 核所能控制的范围制约 相对表面积大，有利于物质的迅速转运和交换 A. B. C. D. 答案 B 解析 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。另外，细胞核是细 胞的控制中心，如果细胞太大，细胞核的“负担”就会过重。 3.下列关于细胞周期的叙述，正确的是( ) A.成熟的生殖细胞产生后立即进入下一个细胞周期 B.机体内所有的体细胞均处于细胞周期中 C.细胞种类不同，但细胞周期持续时间相同 D.细胞分裂间期为细胞分裂期提供物质基础 答案 D 解析 细胞周期是指连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止所 经历的全过程；只有连续分裂的细胞才有细胞周期，已分化的细胞无细胞周期；不同物种、 不同组织的细胞周期所经历的时间不同；细胞分裂间期为分裂期打好了物质基础。 4.(2018·甘肃兰州一中期末)在一个细胞周期中，染色体数目倍增、染色单体形成、染色体在 细胞核中最早显现、染色体形态和数目最为清晰的时期依次为( ) 分裂间期 分裂前期 分裂中期 分裂后期 分裂末期 A. B. C. D. 答案 B 解析 后期着丝点分裂，姐妹染色单体分开，成为 2 条子染色体，染色体数目倍增；间期染 色体复制，一条染色体含有两条姐妹染色单体；染色质丝在前期螺旋化为染色体；中期染色 体高度螺旋化，着丝点排列在赤道板上，形态和数目最为清晰。故选 B。 5.(2018·大连质检)下面相关染色体行为变化与下图中有丝分裂的时期相对应的是( ) 染色体呈细丝状，数目加倍 染色体散乱排布 所有染色体的着丝点排列在细胞板上 着丝点分裂，染色单体移向两极 染色体变为染色质 A. B. C. D. 答案 A 解析 染色体数目加倍发生在有丝分裂后期；细胞板出现在植物细胞有丝分裂的末期，中期 染色体的着丝点排列在赤道板上；有丝分裂后期着丝点分裂，不存在染色单体，染色体移向 两极。 6.如图是一个植物细胞有丝分裂的示意图，请据图回答下列问题： (1)此细胞处于有丝分裂的_期。 (2)该细胞此时有染色体_条。 (3)此细胞分裂结束以后，子细胞内的染色体有_条。 (4)和两条染色体是经过_期_形成的。 (5)此时期继续发展，将在_位置出现_，逐渐扩展形成_，最终分裂为 两个子细胞。 答案 (1)后 (2)8 (3)4 (4)间 染色体复制 (5)赤道板 细胞板 细胞壁 题组一 细胞不能无限长大和细胞周期 1.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溶液的烧杯内， 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 答案 C 解析 在 “细胞表面积与体积关系” 模拟实验中， 用含酚酞的不同琼脂块模拟大小不同的细胞， 用变红的琼脂块体积与琼脂块的总体积比模拟物质运输的效率，但各琼脂块中 NaOH 扩散速 率相同，A 项错误；随琼脂块增大，琼脂块的表面积与体积之比减小，B 项错误；随琼脂块 的增大，琼脂块中变红的体积增大，C 项正确；随琼脂块增大，琼脂块中变红的体积所占的 比例减小，D 项错误。 2.科学家通过模拟实验探究细胞大小与物质运输效率的关系。 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， 浸泡在 NaOH 溶液中 10 min 后取出， 切成两半， 每块 NaOH 溶液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 关推论的叙述正确的是( ) A.浸泡时，在翻动琼脂块的同时用勺子挖动其表面对实验结果无影响 B.NaOH 溶液在边长为 3 cm 的琼脂块内扩散的速率最大 C.细胞体积越大，相对表面积越大 D.细胞体积越小，物质运输效率越高，但细胞也不是越小越好 答案 D 解析 浸泡时不能用勺子挖动琼脂块表面，这样会影响实验结果；NaOH 溶液在每块琼脂块 中的扩散速率是相同的；细胞体积越大，相对表面积越小；细胞体积越小，相对表面积越大， 物质运输效率越高，但细胞太小不利于细胞代谢的进行。 3.(2018·山西运城一中高一月考)细胞相对表面积、细胞对外的物质运输效率和细胞新陈代谢 强度之间的关系正确的是( ) A.细胞的相对表面积越大，物质运输效率越高，细胞新陈代谢越旺盛 B.细胞的相对表面积越大，物质运输效率越低，细胞新陈代谢越缓慢 C.细胞的相对表面积越小，物质运输效率越高，细胞新陈代谢越缓慢 D.细胞的相对表面积越小，物质运输效率越低，细胞新陈代谢越旺盛 答案 A 解析 细胞的相对表面积越大，物质运输效率越高，细胞新陈代谢越旺盛；细胞的相对表面 积越小，物质运输效率越低，细胞新陈代谢越缓慢。 4.下列关于细胞周期的叙述中，不正确的是( ) A.不是生物体的所有细胞都有细胞周期 B.在细胞周期中，分裂间期一般比分裂期时间长 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 答案 D 解析 只有连续进行有丝分裂的细胞才具有细胞周期，A 正确；在细胞周期中，分裂间期时 间一般长于分裂期，B 正确；因为在分裂间期要进行 DNA 的复制，所以如果利用药物抑制 了 DNA 的复制，则间期不能完成，细胞将停留在分裂间期，C 正确；前、中、后、末指的 是分裂期的四个时期，一个细胞周期除了分裂期外还包括分裂间期，D 错误。 5.如图所示，图甲中 ab 表示一个细胞周期，cd 表示另一个细胞周期。图乙中，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.图甲中的 a、图乙中的 BA，细胞正在进行 DNA 复制 B.图甲中的 b、图乙中的 AB，是会出现染色体数目加倍的时期 C.图乙中的细胞周期可以是从 A 到 B 再到 A D.图乙中的细胞周期可以是从 B 到 A 再到 B 答案 C 解析 图甲中的 a 和图乙中的 BA 都表示分裂间期，间期要进行 DNA 的复制，A 正确 ； 图 甲中的 b 和图乙中的 AB 都表示分裂期，分裂期的后期染色体数目会加倍，B 正确；一个 细胞周期中，间期在前，分裂期在后，图乙中从 A 到 B 表示分裂期，细胞周期应是从 B 到 A 再到 B，C 错误、D 正确。 题组二 高等植物细胞有丝分裂的过程 6.细胞有丝分裂过程中，DNA 分子的复制、着丝点的分裂、纺锤体的形成及消失依次发生在 ( ) A.间期、前期、中期、间期B.前期、中期、后期、末期 C.间期、后期、前期、后期D.间期、后期、前期、末期 答案 D 解析 有丝分裂过程中，DNA 分子的复制发生在间期，着丝点的分裂发生在后期，纺锤体的 形成发生在前期，纺锤体的消失发生在末期，D 项正确。 7.经测定发现，某植物细胞的染色体数和核 DNA 分子数之比为 12。下列判断不正确的是 ( ) A.该植物细胞是不再进行分裂的细胞 B.该植物细胞正在进行分裂 C.该植物细胞中存在染色单体 D.该时期的细胞可能没有核膜 答案 A 解析 染色体数和核DNA分子数之比为12， 此时每条染色体上有2个DNA分子， 说明DNA 分子已复制，形成了染色单体，细胞正在进行分裂，在前期核膜逐渐消失。 8.(2018·泰安一中期中)在细胞有丝分裂过程中， 染色体和核 DNA 都有复制和加倍的过程， 下 列相关叙述不正确的是( ) A.染色体复制后其数量是之前的 2 倍 B.细胞中 b、d 过程发生在细胞分裂间期 C.细胞中 a 过程发生在细胞分裂间期，c 过程发生在细胞分裂后期 D.染色体复制的实质是核 DNA 的复制以及相关蛋白质的合成 答案 A 解析 染色体复制后其数量不变， A 错误 ； 细胞分裂间期， 核 DNA 进行复制， 且复制后核 DNA 数目加倍，B 正确；a 表示染色体的复制，发生在细胞分裂间期，c 表示染色体数目加倍，其 原因是着丝点分裂，发生在细胞分裂后期，C 正确；染色体主要由 DNA 和蛋白质组成，染 色体复制的实质是核 DNA 的数量加倍以及相关蛋白质的合成，D 正确。 9.(2018·福建福州一中高一上月考)在细胞有丝分裂过程中，细胞核内各组成成分之间的数量 关系一定不相等的是( ) A.染色体数目与着丝点数目B.染色体数目与染色单体数目 C.核 DNA 分子数目与染色单体数目D.染色体数目与核 DNA 分子数目 答案 B 解析 染色体数目一定等于着丝点数目，A 不符合题意；染色体数目与染色单体数目之比可 能为 10 或 12，二者一定不相等，B 符合题意；有染色单体时核 DNA 分子数目与染色单 体数目相等，C 不符合题意；没有染色单体时，染色体数目等于核 DNA 分子数目，D 不符 合题意。 10.(2019·南昌月考)如图为细胞周期中部分细胞核的变化示意图，此过程( ) A.发生在细胞分裂期的末期，核膜再度合成 B.发生在细胞周期的分裂间期，染色体复制 C.发生在细胞分裂期的前期，核膜逐渐消失 D.发生在细胞分裂期的中期，染色体螺旋变粗 答案 C 解析 由图可知，该细胞核中的染色体含有姐妹染色单体，核膜逐渐消失，核仁已经解体， 故细胞处于细胞分裂期的前期。 11.科学家用含 15N 的硝酸盐作为标记物浸泡蚕豆幼苗，追踪蚕豆根尖细胞的分裂情况，得到 蚕豆根尖分生区细胞连续分裂的数据如下，则下列叙述正确的是( ) A.一个细胞周期可以用 019.3 h、19.338.6 h 来表示 B.蚕豆根尖细胞的 DNA 分子复制时期有 02 h、19.321.3 h、38.640.6 h C.蚕豆根尖细胞分裂的一个细胞周期为 19.3 h D.高尔基体、线粒体、叶绿体在蚕豆根尖细胞分裂过程中活动旺盛 答案 C 解析 细胞周期包括分裂间期和分裂期，间期经历时间长，分裂期经历时间短。从图中可以 看出，221.3 h、21.340.6 h 各为一个细胞周期，一个细胞周期需要的时间是 19.3 h，故 A 错误、C 正确；在细胞分裂过程中，间期要进行 DNA 分子的复制，即 219.3 h、21.338.6 h，B 错误；蚕豆根尖细胞中无叶绿体，D 错误。 12.如图是高等植物同一细胞不同分裂时期的图像，据图分析，下列判断正确的是( ) A.图表示一个完整的细胞周期 B.图中染色体和 DNA 数相等的有 C.该细胞图中有中心体、线粒体和高尔基体参与活动 D.该细胞图中无染色单体 答案 B 解析 图示仅为植物细胞有丝分裂期，不包括分裂间期，不能表示一个完整的细胞周期，A 错误；细胞图中不含染色单体，染色体数与 DNA 数之比为 11，B 正确；高等植物细 胞无中心体，故该细胞图中无中心体参与活动，有线粒体和高尔基体参与，C 错误；细胞 图中一个着丝点连接两个 DNA 分子，有染色单体的存在，D 错误。 13.下图为细胞周期的示意图，请据图回答，下列问题： (1)一个细胞周期包括_(用字母表示)两个阶段，其中极为关键的准备阶段是 _(用字母表示)。B 时期最明显的变化是_的变化。 (2)在细胞周期中，出现形态和数目完全相同的两套染色体的原因是_。 答案 (1)A、B A 细胞核中染色体 (2)间期染色体的复制和后期着丝点的分裂 解析 (1)一个细胞周期包括分裂期和分裂间期，极为关键的准备阶段是分裂间期，主要进行 DNA 分子的复制和有关蛋白质的合成， 比分裂期时间长。 由图可知， AB， A 为分裂间期， B 为分裂期， 分裂期最明显的变化是细胞核中染色体的变化。 (2)在二倍体生物的一个体细胞中， 当细胞分裂至后期时，由于着丝点的分裂，细胞出现两套形态和数目完全相同的染色体。 14.如图是某生物细胞进行有丝分裂的简图，请据图回答下列问题： (1)该图是_(填生物种类)细胞有丝分裂简图，其分裂先后顺序依次是_(用字 母表示)。 (2)图示作为一个细胞周期还缺少处于_期的细胞简图。 (3)图示的细胞分裂结束后，子细胞内含_条染色体。 (4)图 B 表示细胞分裂_期，图 C 表示细胞分裂_期。 (5)图 A 中染色体数为_，染色单体数为_。 答案 (1)高等植物 BCAD (2)间 (3)4 (4)前 中 (5)8 0 解析 图示细胞有细胞壁，无中心体，纺锤丝从细胞两极发出，故表示高等植物细胞有丝分 裂简图。一个完整的细胞周期包括间期、前期、中期、后期和末期，图 A 表示后期，图 B 表 示前期，图 C 表示中期，图 D 表示末期。有丝分裂保证了亲、子代细胞之间遗传物质的稳定 性，因而图示细胞分裂结束后，子细胞内含 4 条染色体。图 A 表示细胞分裂后期，每个着丝 点分裂，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，染色体数目暂时加倍。 15.生物体内的细胞代谢效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度基本相 同，但细胞大小不同，扩散发生的快慢会有差异。有人设计了一个实验，用于研究这一问题。 实验步骤： 用塑料餐刀将含酚酞的琼脂块切成三块边长分别为 3 cm、2 cm、1 cm 的正方体； 将以上三块琼脂块样品浸入质量分数为 0.1%的 NaOH 溶液中，处理 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。 (1)请你为此研究拟定一个课题名称：_ (2)该研究中所用的细胞模型是_， 在样品中加酚酞是为了检测 NaOH 在琼脂块中的扩散深度，原因是_。 (3)计算出样品相关数据如下表： 琼脂块样品边长表面积/cm2体积/cm3表面积与体积之比 1 号样品(3 cm)542721 2 号样品(2 cm)24831 3 号样品(1 cm)6161 通过分析上表，得出的结论是_。 (4)通常情况下，细胞边长小于 0.1 cm。根据上述实验，可以对细胞大小与物质扩散速率之间 的关系作出合理解释：_。 答案 (1)研究细胞大小与物质扩散速率的关系 (2)不同大小的含酚酞的琼脂块 酚酞遇 NaOH 呈紫红色 (3)琼脂块边长越大，其表面积与体积之比越小 (4)通常情况下，细胞的边 长小于 0.1 cm，此时表面积与体积之比相对较大，物质扩散的速率快，细胞代谢效率高 解析 该实验的研究目的是探究细胞大小(或细胞表面积和体积之比)与物质扩散速率的关系。 由表中数据可以看出，细胞体积越大，其表面积与体积之比越小，物质扩散速率越慢 ； 反之， 细胞体积越小，物质扩散速率越快。故通常情况下细胞体积倾向于较小。