第4章 細胞的增殖

一、細胞增殖的周期性和細胞的生長

1．細胞周期[據(jù)圖填空]

(1)條件：

的細胞。

(2)起點：

時，如

點。

(3)止點：

時，如B點。

(4)用圖中字母表示一個細胞周期：

；分裂間期：

，分裂期

。

(5)特點：不同類的細胞，細胞周期不同，

和分裂期所占比例不同。連續(xù)分裂一次分裂完成B下一次分裂完成B→A→BB→AA→B分裂間期2．細胞的生長(1)時間：

。(2)特點：不能

。(3)不能無限長大的原因：①細胞越大，其表面積與體積的比值就越小；②

限制了細胞的長大；③

的控制作用所致。分裂間期無限長大細胞表面積與體積的關(guān)系細胞核3．細胞增殖的方式、過程和意義(1)方式：

、無絲分裂和

。(2)過程：包括

和

整個連續(xù)的過程。(3)意義：是生物體

的基礎。有絲分裂減數(shù)分裂物質(zhì)準備細胞分裂生長、發(fā)育、繁殖、遺傳[想一想]細胞越小，細胞相對表面積就越大，物質(zhì)的運輸效率就越高，那么細胞是不是越小越好？提示：不是。細胞的大小受細胞核的控制，細胞內(nèi)要有完成各項生命活動所必不可缺少的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)，這必須占有一定的空間，因此，細胞不是越小越好。二、細胞有絲分裂過程1．有絲分裂過程(以高等植物細胞為例)時期圖像主要特點DNA分子的復制蛋白質(zhì)時期圖像主要特點染色體核仁核膜紡錘體著絲點赤道板上時期圖像主要特點著絲點姐妹染色單體染色質(zhì)絲核膜和核仁2．動植物細胞有絲分裂的主要區(qū)別紡錘體形成不同細胞分裂方式不同植物細胞

發(fā)出紡錘絲

位置出現(xiàn)細胞板形成細胞壁動物細胞

發(fā)出星射線

向內(nèi)凹陷使細胞縊裂細胞兩極赤道板中心體細胞膜3．意義親代細胞的

經(jīng)過復制后精確地

到兩個子細胞中，保持了細胞的親子代之間

的穩(wěn)定性。染色體平均分配遺傳性狀[想一想]老鼠每天都在磨牙，一天不磨，就會“笑口常開”合不上嘴，這是為什么？提示：老鼠的牙根部細胞具有連續(xù)分裂能力，分裂方式屬于有絲分裂，細胞分裂導致老鼠的牙每天都不斷長長，所以老鼠一天不磨牙，就會“笑口常開”合不上嘴。三、無絲分裂(1)特點：分裂過程中不出現(xiàn)

和

的變化。(2)過程：①

先延長，核的中部向內(nèi)凹進，縊裂成兩個。②整個細胞從中部縊裂成兩部分，形成兩個

。(3)實例：

的無絲分裂。紡錘絲染色體細胞核子細胞蛙的紅細胞[想一想]無絲分裂過程中存在遺傳物質(zhì)的復制與均分嗎？

提示：存在，否則不能保證親子代細胞之間遺傳性狀的穩(wěn)定性。1．細胞周期中幾種細胞結(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)。(3)中心體變化規(guī)律(動物細胞、低等植物細胞)：復制→分開移向細胞兩極→平均進入子細胞(間期)

(前期)

(末期結(jié)束)1～2個2個1個有絲分裂過程中相關(guān)結(jié)構(gòu)及數(shù)目變化(5)染色體行為變化規(guī)律：2．有絲分裂過程中細胞核中DNA、染色體、染色單體的數(shù)目變化(以二倍體為例)分裂間期分裂期前期中期后期末期著絲點2n2n2n4n2n染色體2n2n2n4n2n染色單體0→4n4n4n00DNA分子2n→4n4n4n4n2n染色體形態(tài)絲狀絲狀→棒狀棒狀棒狀棒狀→絲狀3．有絲分裂過程中核DNA、染色體數(shù)目變化曲線圖解分析：

(1)圖中D點表示DNA復制完成，A點表示著絲點分裂。

(2)一個細胞內(nèi)的染色體和DNA變化曲線和一個細胞核中的相應變化曲線走向一樣，但B點和B′點及E和E′對應時期不一樣。

(3)染色體數(shù)目增多的原因是著絲點分裂，姐妹染色單體分開形成子染色體。

(4)染色單體在細胞周期中的起點為0，終點也為0。4．與細胞有絲分裂有關(guān)的細胞器及相應的生理作用細胞器細胞類型作用時期生理作用核糖體動物、植物整個時期各種蛋白質(zhì)的合成中心體動物、低等植物前期紡錘體的形成高爾基體植物末期細胞壁的形成線粒體動物、植物整個時期提供能量[關(guān)鍵一點](1)細胞分裂的過程中出現(xiàn)中心體的不一定是動物細胞，低等植物細胞有絲分裂的分裂期，紡錘體的形成也與中心體有關(guān)。

(2)細胞分裂的過程中不出現(xiàn)中心體的不一定是植物細胞，也有可能是進行無絲分裂或者二分裂的細胞。[典例2]下圖是某二倍體動物的幾個細胞分裂示意圖，據(jù)圖判斷錯誤的是(

)A．若按分裂的先后順序排列，應為②→③→④→①

B．圖①到④構(gòu)成了一個完整的細胞周期

C．正常情況下，圖④所示細胞兩極染色體形態(tài)和數(shù)目相同

D．圖③所示時期是觀察染色體形態(tài)和數(shù)目的最佳時期[解析]由圖示可知，①是有絲分裂末期，②是有絲分裂間期，③是有絲分裂中期，④是有絲分裂的后期，因此細胞分裂先后的順序是②→③→④→①；圖示缺乏細胞分裂的前期，因此圖①到④不能構(gòu)成一個完整的細胞周期；圖④是有絲分裂的后期，細胞兩極染色體形態(tài)和數(shù)目相同；圖③是有絲分裂中期，是觀察染色體形態(tài)和數(shù)目的最佳時期。[答案]B二、實驗步驟三、易誤點撥

(1)培養(yǎng)根尖時，要經(jīng)常換水，目的是增加水中氧氣，防止根進行無氧呼吸造成根的腐爛。

(2)嚴格控制解離時間，若時間過短，細胞在壓片時，不易分裂開；若時間過長，導致解離過度，無法取出根尖進行染色制片。

(3)漂洗染色順序不能顛倒，否則解離液中鹽酸會干擾染色效果。

(4)在顯微鏡下不能觀察到有絲分裂的動態(tài)變化，因為對根尖進行解離時，細胞已被殺死。[高考實驗對接](2012·山東高考)某小組進行觀察洋蔥根尖分生組織細胞有絲分裂的實驗，下列關(guān)于該實驗的敘述正確的是(

)A．鹽酸和酒精混合液主要起固定作用

B．堿性染料吡羅紅(派洛寧)可用于染色體染色

C．觀察到分裂末期細胞內(nèi)細胞板向四周擴展形成新的細胞壁

D．細胞內(nèi)染色體的存在狀態(tài)可作為判斷有絲分裂各時期的依據(jù)選項分析對接教材A解離的目的是便于組織細胞相互分離，它是通過壓片操作使細胞分散的前提，故該項錯誤考查實驗試劑作用。所用的試劑與教材實驗完全相同，試劑作用因主次顛倒而錯誤B堿性染料吡羅紅(派洛寧)用于RNA染色，不能使染色體著色，該實驗中能用的染色劑是龍膽紫或醋酸洋紅液，故該項錯誤考查染色劑的選用及染色劑的作用。因與教材實驗選用染色體不同而錯誤選項分析對接教材C洋蔥根尖在解離時細胞已死亡，所以觀察不到處于有絲分裂末期的細胞內(nèi)細胞板繼續(xù)向四周擴展形成新的細胞壁的過程，故該項錯誤考查實驗處理后實驗材料所處生活狀態(tài)。設置可能的理解錯誤類型讓學生進行辨析D該實驗中通過交換不同視野，根據(jù)細胞內(nèi)染色體的存在狀態(tài)判斷細胞所處的各個時期，從而理解生活狀態(tài)下細胞進行有絲分裂的動態(tài)變化過程，故該項正確與教材實驗原理完全相同[多維思考](1)該實驗中，顯微鏡下觀察到細胞數(shù)目最多處于哪一時期？為什么？提示：間期細胞數(shù)目最多。因為間期歷時最長。

(2)若已知洋蔥根尖分生組織細胞的細胞周期長短，通過該實驗測定出不同分裂時期所占時間長短，如何表示？

提示：通過計數(shù)所有觀察視野中處于各個不同時期的細胞數(shù)目及所有觀察視野中細胞總數(shù)。計算各個時期所占比例，然后乘以細胞周期。

[典例1]

(雙選)下圖是同一細胞不同分裂時期的圖像，據(jù)圖分析，下列判斷正確的是 (

)A．圖①②③④表示一個完整的細胞周期B．若按分裂的先后順序排列，應為①→④→③→②C．該細胞圖②中有線粒體和高爾基體參與活動D．該細胞圖①中有同源染色體的配對，圖③過程發(fā)生了基因重組[解析]圖示僅為植物細胞分裂時期，不包括分裂間期，不能代表一個完整的細胞周期；由圖可知，①為分裂前期、②為分裂末期，③為分裂后期，④為分裂中期，則細胞分裂的先后順序為①→④→③→②；該細胞圖②中有線粒體和高爾基體參與細胞壁的形成；有絲分裂過程中，無同源染色體配對，無基因重組。答案：BC[典例2]某同學在光學顯微鏡下觀察洋蔥根尖有絲分裂并繪制出下圖。據(jù)此推測高爾基體的活動明顯增強的時期是(

)[解析]

A、B、C、D四個圖依次表示有絲分裂的前期、中斯、后期、末期。在末期高爾基體的活動明顯增強，以形成新的細胞壁。[答案]D1.細胞體積越小，細胞的表面積與體積之比就越大，越有利于物質(zhì)交換。2．細胞增殖是重要的細胞生命活動，是生物體生長、發(fā)育、繁殖、遺傳的基礎。3．細胞分裂間期為分裂期進行活躍的物質(zhì)準備，完成DNA分子的復制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成，同時細胞有適度的生長。小結(jié)4．動物細胞的一個細胞周期中，DNA復制和中心粒的倍增均發(fā)生在分裂間期。5．真核細胞的分裂方式有三種：有絲分裂、無絲分裂和減數(shù)分裂。6．有絲分裂最重要的變化是：間期DNA復制，數(shù)目倍增；分裂期在紡錘體作用下將復制后的親代細胞染色體，平均分配到兩個子細胞中。在細胞的親代和子代之間保持了細胞遺傳性狀上的穩(wěn)定性。[高考隨堂體驗]解析：基因選擇性表達是細胞分化的根本原因，在題干所述過程中能夠發(fā)生；由受精卵發(fā)育成原腸胚的過程中細胞進行有絲分裂，因此存在DNA的半保留復制；同源染色體的分離發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，而蛙的受精卵發(fā)育成原腸胚的過程中進行的是有絲分裂；有絲分裂過程中存在姐妹染色單體的分開。答案：C2．(2012·上海高考)由細胞形態(tài)判斷，下列細胞中最可能連續(xù)分裂的是(

)解析：由圖可知，A是精子、C是肌細胞、D是神經(jīng)細胞，均是已分化的細胞，喪失了分裂能力。而B所示的細胞從形態(tài)上看，仍處于原始狀態(tài)，沒有分化，可連續(xù)分裂。答案：B3．(2012·江蘇高考)下列關(guān)于“觀察洋蔥根尖分生組織細胞有絲分裂”的敘述，錯誤的是(

)A．解離和壓片都有利于根尖分生區(qū)細胞分散B．先用低倍鏡找到分生區(qū)細胞，再換用高倍鏡觀察C．顯微鏡下絕大多數(shù)細胞中能觀察到染色體D．探究有絲分裂日周期性可為實驗取材時機提供依據(jù)解析：有絲分裂實驗中，解離和壓片等都有利于根尖分生區(qū)細胞分散開來；觀察時應先用低倍鏡找到分生區(qū)細胞，再換用高倍鏡進行觀察；由于細胞周期中分裂間期占了大部分時間，所以在顯微鏡下絕大多數(shù)細胞處于分裂間期，不能觀察到染色體；一天中不同時間點處于分裂期的細胞數(shù)目不同，故探究有絲分裂日周期性可為實驗取材時機提供依據(jù)。答案：C4．(2011·上海高考)下圖為同一植物細胞處在有絲分裂兩個不同時期的模式圖，下列表述錯誤的是(

)A．a(chǎn)結(jié)構(gòu)主要由纖維素和果膠組成B．b表示細胞膜，c表示細胞核C．d結(jié)構(gòu)的形成需要高爾基體的參與D．e的蛋白質(zhì)成分是在G2期合成的解析：由圖可知a為植物細胞的最外層結(jié)構(gòu)，即主要由纖維素和果膠組成的細胞壁；細胞膜與細胞壁在生活狀態(tài)下是緊貼在一起的，圖中b表示核膜，c表示核仁；細胞板逐漸形成d表示的細胞壁，此過程與高爾基體密切相關(guān)。答案：B5．(2010·海南高考)有關(guān)動物細胞有絲分裂的敘述，正確的是(

)A．細胞板在細胞有絲分裂末期形成B．同源染色體配對通常發(fā)生在分裂前期C．在分裂末期，細胞膜內(nèi)陷形成兩個子細胞D．在分裂中期，兩個中心粒復制形成兩組中心粒解析：動物細胞無細胞壁，在有絲分裂末期不形成細胞板，而是通過細胞內(nèi)陷形成兩個子