第1節(jié) 細(xì)胞的增殖

一、細(xì)胞不能無限長大的原因1.細(xì)胞表面積與體積的關(guān)系限制了細(xì)胞的長大。細(xì)胞體積越大,其相

對表面積越小,細(xì)胞的物質(zhì)運(yùn)輸速率就越低。2.細(xì)胞核占細(xì)胞體積的相對比值限制了細(xì)胞長大,細(xì)胞核中的DNA不

會(huì)隨細(xì)胞體積增大而增加。

細(xì)胞不能無限長大,能不能太小呢?思考感悟提示:不能,細(xì)胞核及各種細(xì)胞器具有一定的體積,細(xì)胞進(jìn)行生化反應(yīng)

需一定的場所,決定了細(xì)胞不能太小。二、有絲分裂1.真核細(xì)胞的分裂方式:有絲分裂、無絲分裂、減數(shù)分裂。3.有絲分裂過程(以高等植物細(xì)胞為例)4.動(dòng)植物細(xì)胞有絲分裂的比較

植物細(xì)胞有絲

分裂動(dòng)物細(xì)胞有絲

分裂相同點(diǎn)

①分裂過程基本相同②染色體的行為、形態(tài)、數(shù)目的變化規(guī)律相同③分裂間期都完成了染色體的復(fù)制④分裂期實(shí)現(xiàn)染色體平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中

不同點(diǎn)前期紡錘體的形成方式不同

細(xì)胞兩極發(fā)出

紡錘絲中心粒發(fā)出星

射線

末期細(xì)胞分裂方式不同

細(xì)胞板形成細(xì)

胞壁細(xì)胞膜向內(nèi)凹

陷使細(xì)胞縊裂三、無絲分裂1.過程:細(xì)胞核延長

核中央向內(nèi)凹進(jìn),縊裂成兩個(gè)細(xì)胞核

整個(gè)細(xì)胞向中央凹陷

縊裂成兩個(gè)子細(xì)胞。2.特點(diǎn):沒有出現(xiàn)紡錘絲和染色體的變化。3.實(shí)例:蛙的紅細(xì)胞。

菠菜根尖分生區(qū)細(xì)胞有絲分裂過程中能進(jìn)行復(fù)制的成分或結(jié)構(gòu)有哪些?動(dòng)物細(xì)胞呢?提示:DNA分子和線粒體;動(dòng)物細(xì)胞中除上述兩者外還有中心體在間

期復(fù)制。思考感悟提示四、觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂實(shí)驗(yàn)1.有關(guān)試劑及作用(1)解離所用藥液是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸和體積分?jǐn)?shù)為95%的酒

精按1∶1混合而成的,其作用是使組織中的細(xì)胞相互分離開來。(2)漂洗所用的液體是清水,其作用是洗去藥液,利于染色。(3)染色用0.01g/mL或0.02g/mL的龍膽紫溶液,能使染色體著色。2.裝片制作步驟:解離→漂洗→染色→制片。3.觀察裝片的步驟(1)先放在低倍鏡下觀察,找到分生區(qū)細(xì)胞:細(xì)胞呈正方形,排列緊密。(2)再用高倍鏡觀察。(3)統(tǒng)計(jì)視野中各時(shí)期細(xì)胞數(shù)。

用清水漂洗的目的是什么?提示:一是洗去解離液,便于染色;二是防止解離過度,造成壓片時(shí)細(xì)胞破損。思考感悟提示解析2.無絲分裂與有絲分裂的主要區(qū)別是

(

)A.無染色體的變化和紡錘絲的出現(xiàn)B.無染色體的復(fù)制C.形成的子細(xì)胞染色體數(shù)目減少D.形成的兩個(gè)子細(xì)胞大小不同答案:A解析3.某細(xì)胞在進(jìn)行正常的有絲分裂過程中,染色體、染色單體、DNA分

子數(shù)目關(guān)系如圖所示,則該細(xì)胞所處的分裂時(shí)期是

(

)

A.前期或后期B.后期或末期C.間期或末期D.前期或中期答案:D解析4.(密碼改編)請根據(jù)有絲分裂的分裂圖像判斷正誤:

(1)有絲分裂過程是:③→②→①→④→⑤。

(

)解析

要點(diǎn)一細(xì)胞周期連續(xù)分裂的細(xì)胞,從一次分裂完成時(shí)開始,到下一次分裂完成時(shí)為止,

稱為一個(gè)細(xì)胞周期;它包括分裂間期和分裂期。具體分析如下:1.具有細(xì)胞周期的條件(1)只有連續(xù)分裂的細(xì)胞才有細(xì)胞周期,有些細(xì)胞分裂結(jié)束后不再進(jìn)

行分裂,它們就沒有細(xì)胞周期,也有的細(xì)胞是暫時(shí)停止分裂。(2)生物體有細(xì)胞周期的細(xì)胞有:受精卵、干細(xì)胞、分生區(qū)細(xì)胞、形

成層細(xì)胞、生發(fā)層細(xì)胞、癌細(xì)胞(不正常分裂)。(3)減數(shù)分裂形成的細(xì)胞和已分化的細(xì)胞沒有周期性。細(xì)胞分裂能力

與細(xì)胞分化程度成反比。2.細(xì)胞周期的表示方法(1)扇形圖A→A為一個(gè)完整的細(xì)胞周期(2)直線圖

a+b、c+d各為一個(gè)完整的細(xì)胞周期(3)曲線圖

a→i為一個(gè)完整的細(xì)胞周期(4)柱形圖

B組DNA相對含量在2C到4C之間,說明細(xì)胞正處于DNA復(fù)制時(shí)期;C

組細(xì)胞中DNA已經(jīng)加倍說明細(xì)胞處于分裂期。(1)細(xì)胞周期以分裂間期為起點(diǎn),而不是以分裂期為起點(diǎn)。(2)分裂間期的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于分裂期。(3)分裂后產(chǎn)生的子細(xì)胞有三種去路:繼續(xù)分裂、暫不分裂和細(xì)胞分

化?！镜漕}例析】細(xì)胞周期包括分裂間期(分為G1期、S期和G2期)和分

裂期(M期)。如圖標(biāo)注了甲動(dòng)物(體細(xì)胞染色體數(shù)為12)腸上皮細(xì)胞的

細(xì)胞周期各階段的時(shí)長及DNA含量。請回答下列問題:

(1)若用含放射性同位素的胸苷(DNA復(fù)制的原料之一)短期培養(yǎng)甲動(dòng)

物腸上皮細(xì)胞后,處于S期的細(xì)胞都會(huì)被標(biāo)記。洗脫含放射性同位素

的胸苷,換用無放射性的新鮮培養(yǎng)液培養(yǎng),定期檢測。預(yù)計(jì)最快約

h后會(huì)檢測到被標(biāo)記的M期細(xì)胞。(2)從被標(biāo)記的M期細(xì)胞開始出現(xiàn)到其所占M期細(xì)胞總數(shù)的比例達(dá)到

最大值時(shí),所經(jīng)歷的時(shí)間為

期的時(shí)間,處于該期的一個(gè)細(xì)胞

中染色體數(shù)目的變化情況是

。(3)若向甲動(dòng)物腸上皮細(xì)胞培養(yǎng)液中加入過量胸苷,處于S期的細(xì)胞立

刻被抑制,而處于其他時(shí)期的細(xì)胞不受影響。預(yù)計(jì)加入過量胸苷約

h后,細(xì)胞都將停留在S期。(4)乙動(dòng)物腸上皮細(xì)胞的細(xì)胞周期時(shí)長為24h,M期時(shí)長為1.9h。若要

在顯微鏡下觀察細(xì)胞有絲分裂過程中染色體形態(tài)的變化,選用

(填“甲”或“乙”)動(dòng)物腸上皮細(xì)胞更合適。(5)在光學(xué)顯微鏡下觀察,同處于分裂末期的動(dòng)物腸上皮細(xì)胞與洋蔥根尖細(xì)胞,形態(tài)上最主要的區(qū)別是

。解析:(1)S期與M期間隔G2期,所以檢測到被標(biāo)記的M期細(xì)胞的最快時(shí)

間是一個(gè)G2期持續(xù)的時(shí)間,即2.2h。(2)分裂間期持續(xù)時(shí)間較長,所以處于間期的細(xì)胞數(shù)目很多。當(dāng)?shù)谝?/p>

個(gè)進(jìn)入M期的被標(biāo)記細(xì)胞完成分裂時(shí),仍然有很多細(xì)胞不斷進(jìn)入M期,

所以被標(biāo)記細(xì)胞占M期細(xì)胞總數(shù)的比例達(dá)到最大值(100%),經(jīng)歷時(shí)間

為M期所占時(shí)間。在M期的前期、中期染色體數(shù)目不變,后期數(shù)目加

倍,應(yīng)為24條,末期細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目又變?yōu)?2條。解析(3)沒有被抑制的細(xì)胞經(jīng)G2期、M期、G1期后,再次回到S期時(shí),才被抑制。故預(yù)計(jì)加入過量胸苷約2.2+1.8+3.4=7.4(h)后,細(xì)胞都將停留在S

期。(4)M期占整個(gè)細(xì)胞周期的比例越大,則處于M期的細(xì)胞數(shù)目相對越

多,越便于觀察染色體的變化。甲細(xì)胞中,M期所占比例約為1.8/(3.4+

7.9+2.2+1.8)≈12%;乙細(xì)胞中,M期所占比例約為1.9/24≈8%,故選用

甲動(dòng)物腸上皮細(xì)胞更合適。(5)動(dòng)物細(xì)胞分裂末期,細(xì)胞膜從細(xì)胞的中部向內(nèi)凹陷,最后細(xì)胞縊裂

成兩部分,這樣,一個(gè)細(xì)胞就分裂成了兩個(gè)子細(xì)胞。而在高等植物細(xì)

胞分裂末期時(shí)在赤道板的位置形成細(xì)胞板,細(xì)胞板由細(xì)胞中央向周圍

延展形成細(xì)胞壁,最后把一個(gè)植物細(xì)胞分為兩個(gè)。答案:(1)2.2

(2)M12→24→12

(3)7.4

(4)甲

(5)動(dòng)物腸上皮細(xì)

胞膜凹陷,細(xì)胞縊裂;洋蔥根尖細(xì)胞形成細(xì)胞板【規(guī)律方法】判斷細(xì)胞周期中某個(gè)時(shí)期長短,可以根據(jù)該時(shí)期細(xì)胞

數(shù)目多少作為依據(jù)。如果某個(gè)時(shí)期時(shí)間越長,則處于該時(shí)期的細(xì)胞數(shù)

目相對越多,反之就越少。有絲分裂過程中相關(guān)結(jié)構(gòu)和數(shù)目的規(guī)律性變化1.細(xì)胞周期中幾種細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化(1)紡錘體的變化:形成(前期)解體(末期)(2)核膜、核仁的變化:解體(前期)重建(末期)要點(diǎn)二(3)中心體變化規(guī)律(動(dòng)物細(xì)胞、低等植物細(xì)胞)

(4)染色體行為變化規(guī)律

2.與細(xì)胞有絲分裂有關(guān)的細(xì)胞器及相應(yīng)的生理作用細(xì)胞器細(xì)胞類型作用時(shí)期生理作用核糖體動(dòng)物、植物整個(gè)時(shí)期各種蛋白質(zhì)的

合成中心體動(dòng)物、低等植

物前期紡錘體的形成高爾基體植物末期細(xì)胞壁的形成線粒體動(dòng)物、植物整個(gè)時(shí)期提供能量3.DNA、染色體、染色單體、同源染色體對數(shù)、染色體組數(shù)的變化

(以二倍體生物的一個(gè)細(xì)胞為例)

間期前期中期后期末期DNA數(shù)(2C)2C→4C4C4C4C2C染色體數(shù)(2N)2N2N2N4N2N染色單體數(shù)0→4N4N4N00同源染色體對數(shù)NNN2NN染色體組數(shù)222424.DNA、染色體、每條染色體上的DNA含量的變化曲線

(1)a→b、l→m的變化原因都是DNA分子復(fù)制。(2)g→h、n→o變化的原因都是著絲點(diǎn)分裂,姐妹染色單體分開,形成子染色體。(3)c→d,n→o的變化很相似,但時(shí)期不同。有絲分裂過程中相關(guān)量發(fā)生變化的時(shí)期(1)DNA數(shù)目加倍發(fā)生的時(shí)期——間期;(4)染色體數(shù)目加倍的時(shí)期——后期;(5)中心體數(shù)目加倍發(fā)生的時(shí)期——間期。(2)姐妹染色單體形成的時(shí)期——間期;(3)姐妹染色單體消失的時(shí)期——后期;【典題例析】圖中的甲、乙、丙表示動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂過程中的三

個(gè)階段,a是染色體數(shù),b是染色單體數(shù),c是DNA分子數(shù),a、b、c的數(shù)量

關(guān)系正確的是

(

)

A.甲、乙B.甲、丙C.乙、丙D.甲、乙、丙答案試解:B

解析:由于染色單體是染色體復(fù)制后形成的,所以只要存在染色單體,

其數(shù)目就比染色體多一倍(如題圖甲);在分裂后期,由于著絲點(diǎn)分裂,解析染色單體消失,染色單體數(shù)為零(如圖丙)?！疽?guī)律方法】(1)凡是有染色單體的時(shí)期,染色單體的數(shù)目=DNA數(shù)

目,且染色體數(shù)目∶染色單體數(shù)目∶DNA數(shù)目=1∶2∶2,不可能出現(xiàn)

乙圖中的情形。(2)染色單體出現(xiàn)的原因是染色體的復(fù)制,消失的原因是著絲點(diǎn)的分

裂,只要染色單體消失了,染色體數(shù)目與DNA數(shù)目相等。動(dòng)植物細(xì)胞有絲分裂異同點(diǎn)的比較要點(diǎn)三比較類別

不同點(diǎn)

相同點(diǎn)

有絲分裂過程

末期:胞質(zhì)分裂方式間期分裂期

是否有中心體復(fù)制前期:紡錘

體形成機(jī)制

(1)動(dòng)植物細(xì)胞的識(shí)別①細(xì)胞為圓形;有中心體;細(xì)胞縊裂

動(dòng)物細(xì)胞【對點(diǎn)訓(xùn)練】(2011·重慶南開中學(xué))對如圖細(xì)胞分裂的有關(guān)敘述正確的是

(

)A.細(xì)胞中有兩對同源染色體,兩個(gè)四分體B.④是由一個(gè)著絲點(diǎn)相連的兩條染色體C.其后期移向同一極的染色體均為非同源染色體D.細(xì)胞有中心體,無細(xì)胞壁,可以斷定該細(xì)胞為動(dòng)物細(xì)胞解析:題圖為有絲分裂中期細(xì)胞,細(xì)胞內(nèi)有兩對同源染色體,四分體是

減數(shù)分裂過程中形成的,有絲分裂過程中不形成四分體;④是由兩條

染色單體組成,由于連接在一個(gè)著絲點(diǎn)上,仍為一條染色體,有絲分裂

后期,移向細(xì)胞同一極的染色體為細(xì)胞中所有染色體,包括同源染色

體;細(xì)胞中含有中心體,無細(xì)胞壁,故判斷該細(xì)胞為動(dòng)物細(xì)胞。答案:D解析

觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂【實(shí)驗(yàn)歸納】1.實(shí)驗(yàn)原理(1)高等植物根尖、莖尖的分生區(qū)細(xì)胞能進(jìn)行有絲分裂。(2)在高倍顯微鏡下,可根據(jù)細(xì)胞內(nèi)染色體的變化情況,識(shí)別該細(xì)胞處

于有絲分裂的哪個(gè)時(shí)期。(3)細(xì)胞核內(nèi)的染色體容易被堿性染料(如龍膽紫溶液)著色。2.方法步驟(1)洋蔥根尖的培養(yǎng)①提前3~4d,將洋蔥放在裝滿清水的廣口瓶上,底部接觸水。②裝置放在溫暖處,常換水,待根尖長至約5cm時(shí)備用。(2)裝片的制作與觀察(如圖所示)

3.討論(1)處于間期的細(xì)胞最多,因?yàn)樵诩?xì)胞周期中間期時(shí)間最長。(2)每一時(shí)期的時(shí)間=洋蔥的細(xì)胞周期(12h)×每一時(shí)期的細(xì)胞數(shù)占計(jì)

數(shù)細(xì)胞總數(shù)的比例。(3)為何觀察不到細(xì)胞分裂的動(dòng)態(tài)連續(xù)變化?解離時(shí)根尖細(xì)胞被殺死,

細(xì)胞被殺死時(shí)處在什么時(shí)期,觀察到的細(xì)胞形態(tài)就始終停止在那一時(shí)

期。(1)以根尖分生區(qū)為實(shí)驗(yàn)材料是由于該部位細(xì)胞分裂旺盛。(2)解離的目的是用藥液使組織中的細(xì)胞相互分離開來。(3)漂洗的目的是洗去藥液,防止解離過度,同時(shí)避免藥液與染色劑發(fā)生作用,影響染色。(4)要嚴(yán)格控制染色時(shí)間。若染色時(shí)間過短,染色體或染色質(zhì)沒有被

染成深色;若染色時(shí)間過長,則細(xì)胞的其他部分也被染成深色,這些都

不利于觀察。(5)制片時(shí),在蓋玻片上再加上一塊載玻片,目的是使受力均勻,防止蓋

玻片移動(dòng);同時(shí),避免壓碎蓋玻片。制片結(jié)束后,要移去上面的載玻片,

再進(jìn)行顯微鏡觀察。(6)觀察時(shí),先在低倍鏡下找到分生區(qū),再在高倍鏡下觀察分裂圖像?！緦c(diǎn)訓(xùn)練】下圖表示洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂臨時(shí)裝片的制作與觀

察,請據(jù)圖回答問題。

(1)A過程叫

,作用是

。(2)C過程叫

,主要目的是

。(3)D過程中需要對載玻片上的根尖進(jìn)行按壓,以促使細(xì)胞

。(4)E過程中需要先在低倍鏡下找到根尖的

,才能進(jìn)行下一步的

觀察。解析:A過程是把根尖放在15%鹽酸和95%酒精混合液(1∶1)中解離,

使組織中的細(xì)胞分離開來。B過程是漂洗,洗去酸液,防止解離過度,

利于染色。C過程是利用龍膽紫溶液對根尖組織染色,便于觀察。D

過程是制片,在制片時(shí)需要對載玻片上的根尖進(jìn)行按壓,以促使細(xì)胞

分散開。E過程是顯微鏡觀察,一般說來首先在低倍鏡下找到根尖的

分生區(qū)細(xì)胞,這部分細(xì)胞較小,呈正方形,排列緊密。有的正在進(jìn)行分

裂,找到分生區(qū)細(xì)胞,才可進(jìn)行下一步的觀察。答案:(1)解離使組織中的細(xì)胞分離開來(2)染色使染色體(或染色質(zhì))著色(3)分散開(4)分生區(qū)拓展:觀察植物有絲分裂實(shí)驗(yàn)的問題分析(1)剪取洋蔥根尖2~3mm的原因:洋蔥根尖結(jié)構(gòu)包括根冠、分生區(qū)、

伸長區(qū)和成熟區(qū),只有分生區(qū)細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂。選取2~3mm是保

證所取部位主要是分生區(qū),選取太長,會(huì)因分生區(qū)細(xì)胞所占比例太小

不容易在視野中找到。(2)漂洗的目的:①防止解離過度,根尖過分酥軟。②洗去鹽酸,防止與

堿性染液發(fā)生作用,便于染色。

解析

A.處于圖甲、圖乙的細(xì)胞不會(huì)出現(xiàn)同源染色體分離B.處于圖甲a時(shí)期和圖乙B→A時(shí)期的細(xì)胞可進(jìn)行DNA復(fù)制C.處于圖甲、圖乙各時(shí)期的細(xì)胞一定有同源染色體的存在D.處于圖甲b時(shí)期的細(xì)胞,若著絲點(diǎn)分裂,染色體數(shù)目一定加倍解析:題圖甲中a和c、圖乙中B→A時(shí)期都為細(xì)胞有絲分裂的間期,圖

甲中b和d、圖乙中A→B時(shí)期都為細(xì)胞有絲分裂的分裂期;在細(xì)胞的

有絲分裂過程中,間期完成DNA復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成,后期著絲

點(diǎn)分裂,染色體數(shù)目加倍;若為某單倍體生物的體細(xì)胞,細(xì)胞中不一定

有同源染色體存在。答案:C解析3.在人體體細(xì)胞增殖的一個(gè)細(xì)胞周期中,在紡錘體形成時(shí),一個(gè)細(xì)胞中

的染色體數(shù)為N,DNA含量為m;則當(dāng)該細(xì)胞中染色單體消失時(shí),此細(xì)胞中的染色體數(shù)和DNA含量分別是

(

)A.2N和mB.N/2和m/2C.2N和m/2D.N和m解析:紡錘體形成發(fā)生在細(xì)胞有絲分裂前期,染色單體消失發(fā)生在細(xì)

胞有絲分裂后期。有絲分裂后期由于著絲點(diǎn)分裂使染色體數(shù)加倍,但

DNA含量不變。答案:A解析4.如圖為某真核生物細(xì)胞分裂過程中DNA含量變化的圖解,下列敘述

中正確的是

(

)

①從AB段開始合成大量蛋白質(zhì)②若該細(xì)胞是植物細(xì)胞,則在CD段

該細(xì)胞中將出現(xiàn)赤道板③若該細(xì)胞是動(dòng)物細(xì)胞,則在CE段該細(xì)胞

中有中心體A.①②B.②③

C.①③D.①②③解析:由題圖可知BC段進(jìn)行DNA分子復(fù)制,在DNA分子復(fù)制前,細(xì)胞

要合成相關(guān)的蛋白質(zhì),①正確。植物細(xì)胞的分裂前期沒有赤道板,②

錯(cuò)誤。動(dòng)物細(xì)胞中具有中心體,在細(xì)胞分裂的各個(gè)階段都存在,③正

確。在中期,著絲點(diǎn)排列在細(xì)胞中央的一個(gè)稱為赤道板的平面上,但

赤道板并不是真實(shí)存在的結(jié)構(gòu)。答案:C解析5.(2011·安皖南八校一次聯(lián)考)用高倍顯微鏡觀察洋蔥根尖細(xì)胞的有

絲分裂,下列敘述正確的是

(

)A.同一視野中各個(gè)細(xì)胞的染色體數(shù)目相等B.在一個(gè)視野中處于分裂前期和中期的細(xì)胞數(shù)目可能相等C.觀察處于分裂中期的細(xì)胞,可清晰地看到赤道板和染色體D.每個(gè)細(xì)胞是獨(dú)立分裂的,任選一個(gè)細(xì)胞可持續(xù)觀察它的整個(gè)分裂過

程解析:同一視野中各個(gè)細(xì)胞所處的時(shí)期可能不一樣,各個(gè)細(xì)胞的染色

體數(shù)目不一定相等,在分裂后期染色體會(huì)加倍;在一個(gè)視野中處于分

裂前期和中期的細(xì)胞數(shù)目可能相等;觀察處于分裂中期的細(xì)胞,可清

晰地看到染色體,但看不到赤道板,赤道板是假想的一個(gè)結(jié)構(gòu);每個(gè)細(xì)

胞是獨(dú)立分裂的,但在解離的時(shí)候已經(jīng)殺死了細(xì)胞,所以我們看到的

是細(xì)胞分裂某個(gè)階段的靜態(tài)圖。答案:B6.(2011·福州調(diào)研)洋蔥是中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)常用材料之一,如圖是與洋蔥

有關(guān)實(shí)驗(yàn)的部分步驟,請據(jù)圖回答下列問題。

(1)①表示提取洋蔥葉色素時(shí)的研磨步驟,研缽中除了加無水乙醇外,

還需加入的化學(xué)試劑有

;②表示符合要求的濾紙

條,但層析一段時(shí)間后,該濾紙條上沒有一條色素帶,則最可能的原因

是

。(2)③表示觀察洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂時(shí)裝片制作的壓片步驟,該步

驟的目的是

;數(shù)染色體數(shù)目最好是在

期,

此時(shí)細(xì)胞內(nèi)染色