【本讲教育信息】
一、教学内容
高考第一轮复习——有丝分裂和无丝分裂
【重点导学】
真核生物细胞的增殖方式 细胞周期 有丝分裂过程 无丝分裂
【全面突破】
知识点1:细胞增殖与细胞周期
1、细胞增殖的意义
细胞的生长和增殖是生物体生长、发育、生殖和遗传的基础;单细胞生物通过细胞增殖产生新的个体,多细胞个体通过细胞增殖产生新的体细胞;多细胞个体还可以通过合子(受精卵)的增殖、分化形成新的个体。
2、细胞周期:
从一次细胞分裂结束完成开始到下次细胞分裂完成为止的过程称为一个细胞周期。包括分裂间期和分裂期,如图:
3、细胞的增殖方式
①原核生物:二分裂
②真核生物:有丝分裂、无丝分裂、减数分裂
思考:病毒没有细胞结构,它们如何增殖?
归纳总结:
(1)只有能连续分裂的细胞才有细胞周期,高度分化的细胞不再继续分裂,如神经细胞、精子和卵细胞等不具有细胞周期。
(2)细胞周期的时间:细胞的种类不同其细胞周期的时间也不相同;同种生物的同种细胞,细胞周期的时间长短一样;同种生物的不同细胞,细胞周期的时间长短不一样;不同种生物的细胞,其细胞周期的时间长短差别较大,长的有十几年、几十年,短的有几天、几个小时,甚至几十分钟。
(3)细胞周期从上一次分裂结束时开始,到下一次分裂结束时为止;不是从分裂开始到分裂结束,如:
尽管时间一样,B+C是一个细胞周期,但A+B不能称为一个细胞周期。
4、影响因素
(1)内部因素:不同种类的细胞,细胞周期持续的时间不同。间期与分裂期所占的比例也不同。
(2)外部因素:主要有温度、pH、射线、生理和病理状况等。这些因素通过影响酶的活性来影响细胞周期。因为DNA复制、有关蛋白质合成、能量供给等生理过程都需要酶的参与。
【典型例题】
例1、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. 蚕豆根尖细胞分裂的一个细胞周期为19.3 h
B. 高尔基体、线粒体、叶绿体在19.3 h~21.3 h活动旺盛
C. 蚕豆根尖细胞的DNA分子结构稳定性最低的时期是0 h~2 h
D. 基因重组发生在19.3 h~21.3 h
解析:此题考查细胞周期的知识。一个细胞周期包括分裂间期和分裂期。题中2h~21.3 h、21.3 h~40.6 h分别为一个细胞周期,细胞周期为19.3 h.
答案:A
例2、下图表示洋葱根尖细胞有丝分裂各阶段细胞核中DNA和细胞质中信使RNA的含量变化。下列有关说法正确的是( )
A. 该细胞最可能是根尖成熟区细胞
B. 本实验的研究方法最可能是同位素标记法
C. 细胞中一条染色体(质)上有2个DNA分子的时期是d和e
D. 在分裂间期,中心体复制形成4个中心粒
解析:成熟区细胞不能进行有丝分裂,没有细胞周期;d时期一条染色体(质)上有2个DNA分子,e时期有1个;洋葱是高等植物,没有中心体,所以A、C、D错。
答案:B
例3、下表所列为不同细胞的细胞周期持续时间(h)。据表分析可以得出的结论是
( )
细胞 |
分裂间期 |
分裂期 |
细胞周期 |
十二指肠细胞 |
13.5 |
1.8 |
15.3 |
肿瘤细胞 |
18.0 |
0.5 |
18.5 |
成纤维细胞 |
19.3 |
0.7 |
20.0 |
A. 分裂期和细胞周期均最短的是肿瘤细胞
B. 分裂期占细胞周期时间比例最小的是十二指肠细胞
C. 不同种类细胞的细胞周期持续时间不同
D. 不同种类细胞的分裂都是同步进行的
解析:连续分裂的细胞,从上一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成时为止,是一个细胞周期,包括分裂期和分裂间期。从表中三种细胞各时期的数据可看出,不同细胞的细胞周期时间长短不一,分裂期和分裂间期的时间也不相同。分裂期最短的是肿瘤细胞,细胞周期最短的是十二指肠细胞,分裂期占细胞周期时间比例最小的是肿瘤细胞。
答案:C
知识点2:有丝分裂
1、有丝分裂染色体的行为变化
细胞时期 |
染色体行为变化 |
说明 |
间期 |
主要完成染色体复制 |
进行蛋白质的合成、DNA的复制等,染色体数目不变、DNA含量加倍 |
前期 |
①染色质逐渐形成染色体; ②染色体散乱分布于纺锤体中央 |
核膜解体、核仁消失,形成纺锤体 |
中期 |
每条染色体的着丝点都排列在赤道板上 |
染色体形态固定、数目清晰,便于观察、计数 |
后期 |
着丝点分裂、姐妹染色单体分开并移向两极 |
细胞内染色体数目加倍 |
末期 |
染色体解螺旋形成染色质 |
核膜、核仁重新出现,细胞一分为二 |
思考:有丝分裂前后,亲子代细胞中染色体的组成不变,为什么?
2、动植物细胞有丝分裂的不同点:
|
前期纺锤体的形成不同 |
末期细胞质的分裂方式不同 |
动物细胞 |
两组中心粒之间发出星状射线构成纺锤体 |
细胞从中部凹陷缢裂为两个 子细胞 |
植物细胞 |
细胞两极发出纺锤丝构成纺 锤体 |
细胞中部形成细胞板,扩展形成细胞壁,将细胞一分为二。 |
3、“观察植物细胞的有丝分裂”实验
(1)实验步骤:培养→取材→解离→漂洗→染色→制片→观察
(2)重点提示:
①培养根尖的过程中经常换水的目的是防止水体缺氧,引起烂根
②解离的目的是溶解细胞间的物质(果胶),使组织细胞相互分离,便于压片
③漂洗的目的是洗去盐酸,防止解离过度并便于染色
④碱性染料染色的目的是让染色体(质)被染成深色,便于观察
⑤制片过程中压片的目的是使细胞分散,便于观察
⑥显微镜观察的原则是先低倍,后高倍,即先在低倍物镜下找到分生区细胞,将其移至视野中央,换用高倍物镜观察。分生区细胞的特点:细胞呈正方形,排列紧密,有的细胞正处于细胞分裂的某个时期。
归纳总结:
(1)染色体、染色单体与DNA的数量关系
1)染色体的组成和形态
如下图所示,一条染色体包含一个着丝点和一至两条臂(染色体的臂有长有短,着丝点的位置可位于染色体的不同部位)。计算染色体的数目时,以染色体着丝点的数目为依据。有一个着丝点,就有一条染色体。所以B图中复制前后均为一条染色体。
2)染色体有两种形态,如上图的A和B。B是复制后的一条染色体,它由一个着丝点连接着两条染色单体。当染色体的着丝点分裂后,原来的一条染色体就成为两条染色体。因为这两条染色体由一条染色体复制而来,所以一般情况下,二者是完全相同的。
3)一条染色体上有一个DNA分子;复制后的一条染色体上有两个DNA分子,分别位于两条染色单体上。所以若细胞中有染色单体,则其DNA分子数就等于染色单体数;如果细胞中没有染色单体,其DNA分子数就等于染色体数。
(2)中心体复制、分开与中心粒的数量关系
在动物细胞或低等植物细胞有丝分裂的过程中,中心体复制在间期完成,前期移向细胞两极。复制前每个中心体包含2个中心粒,复制后变成2个中心体、4个中心粒
(3)细胞结构的变化规律
1)纺锤体变化规律:形成→解体、消失
(前期) (末期)
2)核仁、核膜变化规律:解体、消失→重建
(前期) (末期)
3)中心体变化规律(动物细胞、低等植物细胞)
复制→移向两极,发出星射线,形成纺锤体→子细胞中
(间期) (前期) (末期)
(4)与细胞有丝分裂相关的细胞器
1)线粒体:为细胞分裂间期DNA的复制及蛋白质的合成、分裂期纺锤丝牵引染色体运动提供能量。
2)核糖体:细胞分裂过程中组成染色体、纺锤体和细胞内的蛋白质,在核糖体上合成。
3)中心体:动物细胞和低等植物细胞在分裂间期进行复制,前期发出星射线,形成纺锤体,牵引染色体运动。
4)高尔基体:高等植物细胞有丝分裂末期合成纤维素,在赤道板位置形成细胞板,进而扩展为细胞壁。
【典型例题】
例1、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. 染色体数加倍和染色单体形成
C. 细胞板的出现和纺锤体的出现 D. 染色体复制和中心粒复制
解析:着丝粒的分裂和染色体数加倍发生在分裂期后期,细胞质的分裂发生在分裂期末期,染色单体形成发生在间期DNA复制(染色体复制)加倍后,细胞板的出现发生在分裂期末期,纺锤体的出现发生在分裂期前期,中心粒复制发生在间期。
答案:D
例2、细胞增殖过程中DNA含量会发生变化。通过测定一定数量细胞的DNA含量,可分析其细胞周期。根据细胞DNA含量不同,将某种连续增殖的细胞株细胞分为三组,每组的细胞数如图。从图中所示结果分析其细胞周期,不正确的是 ( )
A. 乙组细胞正在进行DNA复制
B. 细胞分裂间期的时间比分裂期长
C. 丙组中只有部分细胞的染色体数目加倍
D. 将周期阻断在DNA复制前会导致甲组细胞数减少
解析:根据题意,该生物细胞中DNA含量的变化范围为
答案:D
例3、用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养,在第二次细胞分裂的中期、后期,一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是 ( )
A. 中期20和20、后期40和20 B. 中期20和10、后期40和20
C. 中期20和20、后期40和10 D. 中期20和10、后期40和10
解析:玉米体细胞有丝分裂中期和后期细胞中染色体的数量分别为20和40,DNA分子的数量分别为40和40。DNA分子的复制具有半保留复制的特点,即新产生的DNA中有一条链是来自于母链,另一条链是新合成的子链。所以,第一次复制后的所有DNA都是一条链含有32P,另一条链不含;第二次复制得到的DNA分子则有一半含有32P,另一半不含。所以,第二次细胞分裂中期和后期的细胞中都有20个DNA分子含有32P。
答案:A
例4、用高倍显微镜观察洋葱根尖细胞的有丝分裂。下列描述正确的是 ( )
A. 处于分裂间期和中期的细胞数目大致相等
B. 视野中不同细胞的染色体数目可能不相等
C. 观察处于分裂中期的细胞,可清晰看到赤道板和染色体
D. 细胞是独立分裂的,因此可选一个细胞持续观察它的整个分裂过程
解析:在细胞的分裂过程中,处于间期的细胞最多,因间期时间最长;处于分裂期的细胞,前期、中期与后期的染色体数不相等;赤道板不是一个实体结构,显微镜下不可能看见;在该实验中,细胞已死亡。
答案:B
例5、细胞的有丝分裂完成后,平均分配到两个子细胞的物质是
( )
A. 叶绿体,DNA B.
线粒体,DNA
C. 细胞核,DNA
D.
核糖体,RNA
解析:有丝分裂的主要特征就是染色体出现及染色体平均分配到两个子细胞中去的过程。尽管DNA在细胞核和细胞质中都存在,但细胞质(线粒体、叶绿体)中的DNA不形成染色体这一结构,也不能平均分配,而是随机分配到两个子细胞中。
答案:C
知识点3:无丝分裂
无丝分裂的特点是细胞分裂过程中细胞核一分为二,然后细胞质随之一分为二。所以细胞分裂过程中没有出现纺锤体,也没有染色体和染色质的相互转变。
高等动物体内,某些迅速增殖的组织,如口腔上皮细胞、伤口附近的细胞以及体外培养的细胞,均可通过无丝分裂的方式形成新的细胞。
【典型例题】
有关真核细胞分裂的叙述,正确的是
①无丝分裂过程核膜不消失
②动物细胞仅以有丝分裂的方式进行增殖
③动物细胞有丝分裂末期不形成细胞板 ④无丝分裂仅出现于高等生物的衰老细胞中
A. ①② B.
①③ C.
②③ D.
②④
解析:本题考查真核生物的细胞分裂方式及其特点。
答案:B
本讲小结:
细胞增殖
超前思维
下一讲我们将复习减数分裂和受精作用的内容,请大家做好预习,关注染色体行为的变化,并完成重点导学内容。
【重点导学】
1、减数分裂是细胞
分裂
次,而染色体在整个分裂过程
的细胞分裂方式。结果细胞内染色体数目 。
2、完成下列表格
细胞时期 |
染色体的行为变化 |
间期 |
|
前期Ⅰ |
|
中期Ⅰ |
|
后期Ⅰ |
|
末期Ⅰ |
|
前期Ⅱ |
|
中期Ⅱ |
|
后期Ⅱ |
|
末期Ⅱ |
|
3、精子和卵细胞形成过程的比较
比较项目 |
不同点 |
相同点 |
|
精子的形成 |
卵细胞的形成 |
||
产生部位 |
|
|
|
第一次分裂 |
|
|
|
第二次分裂 |
|
|
|
有无变形期 |
|
|
|
生殖细胞数目 |
|
|
|
4、同源染色体是指 过程中 的两条染色体。它们一条来自 ,一条来自 ; 一般都相同,但是X、Y染色体例外。
5、减数分裂过程中,四分体的数目与细胞内同源染色体的数目之间是什么关系?
6、有丝分裂过程中,细胞内含有同源染色体吗,若有,会出现同源染色体的联会吗?
7、受精作用是指 和 结合形成 的过程。受精卵中的染色体 来自父方,一半来自母方。
【模拟试题】(答题时间:30分钟)
一、选择题:
1、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. 机体内所有的细胞都处于细胞周期中
C. 抑制DNA的合成,细胞将停留在分裂期
D. 细胞分裂间期为细胞分裂期提供物质基础
2、连续进行有丝分裂的细胞,其间期的特点是
A. 细胞没有变化
B.
核膜解体
C. 染色体隐约可见
D. 细胞内进行着 DNA 复制和蛋白质合成
3、在细胞周期内,要辨认染色体的形态和数目,应选择
( )
A. 间期 B. 前期 C. 中期 D. 后期
4、在有丝分裂过程中,染色质成为染色体和染色体成为染色质的过程依次发生在 ( )
A. 间期和末期 B. 前期和末期 C. 中期和后期 D.
后期和前期
5、细胞有丝分裂过程中,DNA复制、着丝点的分裂、姐妹染色单体的出现及细胞板的形成依次发生在
( )
A. 间期、后期、前期、末期 B. 间期、后期、中期、前期
C. 间期、后期、末期、后期 D. 前期、中期、后期、末期
6、下图所示为连续分裂细胞的一个细胞周期所用时间,下列说法正确的是 ( )
①甲→乙的过程表示分裂间期
②乙→甲的过程表示分裂期
③一个细胞周期是指甲→甲的全过程
④一个细胞周期是指乙→乙的全过程
A. ①②③ B. ①②④ C.
③ D.
④
7、下图①~⑤表示一个细胞有丝分裂过程中染色体变化的不同情况。在整个细胞周期中,染色体变化的顺序应该是
A. ①④⑤③② B. ②③①④⑤ C. ①⑤④③② D. ⑤④③②①
*8、有1位同学做根尖有丝分裂实验,在显微镜中观察到的图像如图所示。造成这种情况的原因可能是
①取材位置不合适
②取材时间不合适
③制片时压片力量不合适 ④解离时间不合适
⑤视野选择不合适
A.
②③ B. ②⑤ C.
①②⑤ D. ①③④
9、某二倍体动物的某细胞内含10条染色体、10个DNA分子,且细胞膜开始缢缩,则该细胞
A. 处于有丝分裂中期 B.
正在发生基因自由组合
C. 将形成配子 D.
正在发生DNA复制
*10、若下图表示某种活性物质在一个细胞有丝分裂周期中的含量变化曲线。请据此判断这种物质可能诱导( )
A. 染色体的复制 B.
染色质螺旋化缩短成染色体
C. 染色体的着丝点分裂 D.
染色体变成染色质
11、取生长健壮的洋葱根尖,经过解离、漂洗、染色、制片过程,制成临时装片,放在显微镜下观察,欲观察到细胞有丝分裂的前、中、后、末几个时期,正确的做法是 ( )
A. 如果在低倍镜下看不到细胞,可改用高倍物镜继续观察
B. 如果在一个视野中不能看全各个时期,可移动装片从周围细胞中寻找
C. 应该选一个处于间期的细胞,持续观察它从间期到末期的全过程
D. 如果视野过暗,可以转动细准焦螺旋增加视野的亮度
*12、用高倍显微镜观察洋葱根尖细胞的有丝分裂。下列描述正确的是:( )
A. 处于分裂间期和中期的细胞数目大致相等
B. 视野中不同细胞的染色体数目可能不相等
C. 观察处于分裂中期的细胞,可清晰看到赤道板和染色体
D. 细胞是独立分裂的,因此可选一个细胞持续观察它的整个分裂过程
13、某同学观察一个正在分裂的细胞,发现从细胞的两极逐渐发出纺锤丝,纵行排列于细胞的中央,形成纺锤体,而染色体散乱分布在细胞的中央,可推测他观察的是( )
A. 植物细胞分裂前期
B. 植物细胞分裂中期
C. 动物细胞分裂前期 D. 动物细胞分裂中期
14、菠菜根的分生区细胞不断分裂使根向远处生长,在分裂过程中不会出现的是( )
A. 细胞分裂间期,中心体的两个中心粒各自产生一个新的中心粒
B. 细胞分裂中期,染色体形态较固定,数目较清晰
C. 细胞分裂前期,核膜和核仁逐渐消失
D. 细胞分裂末期,高尔基体参与细胞壁的形成
15、处于有丝分裂过程中的动物细胞,细胞内的染色体数(a),染色单体数(b),DNA分子数(c)可表示为如图所示的关系,此时细胞内可能发生着 ( )
A. 中心粒移向两极 B.
着丝点分裂
C. 细胞板形成 D.
DNA分子进行复制
16、与低等植物细胞有丝分裂有关的细胞器是 ( )
①高尔基体 ②染色体 ③叶绿体 ④线粒体 ⑤核糖体 ⑥中心体
A. ①②④⑤ B. ①④⑤⑥ C. ②③⑤⑥ D. ②④⑤⑥
17、在人体细胞有丝分裂前期,可以看到的中心粒数目是( )
A. 2 B.
*18、在细胞有丝分裂的分裂期开始时,如果它的染色体数为N,DNA含量为Q,则该细胞分裂后每个子细胞中的染色体数和DNA含量分别是 ( )
A. N和O B. N/2和Q/
19、一种动物体细胞中的染色体数为24。该动物体内一个处于有丝分裂前期的细胞,其DNA分子数和染色体数分别为( )
A. 12、48 B. 24、
20、细菌繁殖中不可能发生的是( )
A. 有丝分裂 B. DNA复制 C. 细胞壁形成 D.
蛋白质合成
二、非选择题:
21、下图为植物有丝分裂示意图,据图回答:
(1)用图中字母排出细胞有丝分裂各时期的顺序__________。
(2)图中细胞内有六条染色体的时期是__________。
(3)开始出现染色体的时期是________;染色体开始转变成染色质形态的时期是____________。
(4)B
图中的染色体数是________;DNA数是________;E图中的染色体数是________;DNA数是______。
*22、下图为某生物细胞分裂模式图,据图回答
(1)图甲中含有同源染色体的区段是
。
(2)图乙为细胞
分裂
期图像。该时期的主要特征是
。
(3)若2号染色体的遗传信息来自父方,那么与其遗传信息完全相同的染色体为
号,其遗传信息完全相同的原因是
。
(4)图乙对应于图甲中的
段,图丙对应于图甲中的
段。
(5)请在图甲中画出细胞中染色体数目的变化曲线
23、在“观察分生组织细胞的有丝分裂”的实验中,甲~戊五位同学在剪取洋葱根尖后立即进行的操作步骤如下:
“-”表示未进行该步操作,“+”表示已进行该步操作
(1)甲观察到的实验结果是 ,乙观察到的实验结果是 ,丙观察到的实验结果是 。(请从下列序号中选择)
A. 染色体未着上颜色,无法看清 B. 细胞重叠,看不到染色体
C. 染色体着上颜色,清晰可见 D. 染色体着色很浅,模糊不清
(2)丁同学在进行上述步骤后,直接在高倍镜下观察,长时间未找到有丝分裂的细胞,正确操作步骤应是 。
(3)戊同学观察到了许多呈长方形的细胞,但未找到有丝分裂各时期的图像,可能的原因是
。
(4)经教师纠正后,丁同学在视野中找到了有关细胞有丝分裂的图像,但丁同学所看到的细胞图像位于视野的右上方,若要在视野中央观察此细胞,你认为他应如何正确移动装片:
。
(5)解离的目的是
。
24、甲图为典型的细胞核及其周围部分结构示意图;乙图为有丝分裂过程中一个细胞核内DNA含量变化的曲线。请据图回答:
(1)假设甲图代表的细胞处在细胞周期中,则甲图代表的细胞相当于乙图的 区间,此时 (细胞器)活动增强;若甲图细胞中4 和5的结构消失,则消失的时间相当于乙图的 区间。
(2)甲图所示结构是否来自细菌?简述理由。
。
*25、在完成了观察洋葱根尖分生区细胞有丝分裂实验后,教师给学生提供了2份资料。
资料一:一份“实验报告”的部分内容
(一)解离:剪取洋葱根尖
(二)染色:把根尖放在盛有
(三)漂洗:将根尖放入盛有清水的玻璃皿中漂洗约10 min。
(四)制片:将根尖放在载玻片上,加一滴清水,并用镊子把根尖弄碎,盖上载玻片,用拇指轻轻按压载玻片……
资料二:全班20个实验小组的实验数据汇总表(注:各小组计数50个细胞,实验条件与观察计数方法相同)
细胞周期 |
间期 |
分裂期 |
||
前期 |
中期 |
后期和末期 |
||
实验小组1计数细胞个数 |
43 |
4 |
1 |
2 |
实验小组2计数细胞个数 |
44 |
3 |
0 |
3 |
…… |
…… |
…… |
…… |
…… |
全班计数细胞个数 |
880 |
67 |
18 |
35 |
计数细胞总数 |
1 000 |
|||
各时期细胞数的百分比 |
88.0% |
6.7% |
1.8% |
3.5% |
(1)请改正“资料一”中的3处错误
。
(2)若已知洋葱根尖分生区细胞的细胞周期为12.0h,请根据“资料二”,在下面的饼状图中表示出间期、前期、中期以及后期和末期所占的时间(单位:h,精确到小数点后一位)。
(3)有些因素会影响细胞周期各时期的长短,实验过程中也会产生一些误差。因而对整个实验结果可能产生影响的有
。
①取材时间 ②根尖培养温度 ③解离时间长短 ④载玻片厚度 ⑤计数的细胞是否属于分生区细胞 ⑥细胞周期各时期区分是否准确
【试题答案】
1、D 2、D 3、C 4、B 5、A 6、D 7、C 8、C 9、C
10、B 11、B 12、B 13、A 14、A 15、A 16、B 17、B 18、C
19、D 20、A
21、(1)CAEBD (2)ACDE (3)A D (4)12 12 6 12
22、(1)a~h (2)有丝 后 染色体的着丝点分裂,染色单体分开成为染色体,并在纺锤丝的牵引下向细胞两极移动
(3)6 它们是由同一条染色体复制后分离形成的
(4)e~f
c~e (5)见下图
23、(1)B
D A(2)在使用显微镜时先用低倍镜,再用高倍镜(3)观察部位不正确(该学生看到的是伸长区的细胞)(4)将装片向右上方移动(5)用药液使组织细胞分散开
24、(1)0~b和f~h 核糖体、线粒体 b~c和h~i
(2)不是。因为细菌是原核细胞,无核仁、核膜
25、(1)①将“
②实验操作步骤应改为先漂洗后染色;
③将“盖上载玻片”改成“盖上盖玻片后,再加一片载玻片”
(2)见下图
(3)①②③⑤⑥
解析:本题考查有丝分裂的实验操作及图表分析能力。