第1節體細胞的分裂1.限制細胞不能無限長大的原因：細胞表面積與體積比；細胞核與細胞質的相對比值。2細胞體積越大，相對表面積越小，物質運輸效率就越低。3有絲分裂是一個連續發生的動態過程，據染色體的變化，可將它分為間期、前期、中期、后期和末期。不同時期的細胞，其形態特征不同。4細胞的分裂受細胞的營養狀況、環境溫度、濕度等因素的影響。一些化學藥品也會對有絲分裂的進程產生不可逆的作用。5細胞進行無絲分裂時，不出現染色體和紡錘體。6進行連續分裂的細胞具有細胞周期，一個細胞周期可分為：dna合成前期(g1期)、dna合成期(s期)、dna合成后期(g2期)和分裂期(m期)四個時期，其中g1期、s期和g2期共同組成間期。細胞不能無限長大1細胞表面積與體積的關系限制細胞長大(1)細胞體積越小，相對表面積就越大；細胞體積越大，相對表面積就越小，細胞的物質運輸效率就越低。(2)細胞體積大到一定程度時，其相對表面積變小，沒有足夠的表面積完成營養物質和廢物的運輸。2細胞核的控制范圍限制細胞無限長大細胞中的調控中心是細胞核，若細胞體積很大，細胞核就難以實現對細胞的有效控制。1有關細胞不能無限長大原因的敘述，不正確的是()a細胞體積越大，物質運輸效率相對越低b細胞體積越大，其相對表面積越大，物質運輸效率相對越低c細胞表面積與體積關系限制了細胞長大d細胞核中的dna不會隨細胞體積增大而增加解析：細胞體積越大，相對表面積越小，物質運輸效率相對越低。答案：b有絲分裂中的dna與染色體(1)有絲分裂過程中細胞核內dna的含量呈現周期性的變化，總是先倍增再減半。(2)細胞中的染色體，大部分時間呈絲狀的染色質，而在細胞分裂之前高度螺旋化，變短變粗形成染色體。(3)紡錘體對有絲分裂時染色單體的分離起著關鍵作用。2下列說法錯誤的是()a在連續進行有絲分裂的細胞中，核dna總是先增倍再減半b染色體在細胞有絲分裂過程中會發生形態的變化c紡錘體在有絲分裂過程中有規律地出現和消失d紡錘體都是由中心粒形成的答案：d觀察植物細胞的有絲分裂自讀教材夯基礎觀察植物細胞有絲分裂的實驗流程洋蔥根尖培養：課前34 d，待根長到2 cm裝片制作觀察繪圖：跟隨名師解疑難1實驗原理(1)高等植物的根尖、芽尖的分生區細胞在適宜條件下有絲分裂旺盛。(2)細胞分裂具有獨立性：某一時刻，同一組織的不同細胞，可處于不同分裂時期。(3)質量分數為15%的鹽酸和體積分數為95%的酒精可將細胞固定于分裂的某一時期。(4)質量分數為1%的龍膽紫溶液可將染色體染成紫色，便于觀察。(5)在高倍鏡下，根據染色體的形態和數目，識別有絲分裂的不同時期。2實驗材料的選取(1)選擇染色體數目較少的生物，便于染色體的計數。(2)選擇分裂期占細胞周期時間比例大的細胞，易觀察到分裂期細胞。(3)選材部位一般為根尖或莖尖。(4)取材時間一般在上午10點至下午2點左右，此時分生區細胞分裂旺盛。3實驗注意事項(1)根尖培養：培養時應經常換水，防止根細胞長期缺氧，進行無氧呼吸，產生酒精，使根細胞中毒、腐爛。(2)解離：通過解離將細胞殺死，使細胞停留在不同的分裂時期。解離時間不宜過長或過短：過長會使根尖過分酥軟且染色體成分被破壞；過短使根尖細胞解離不充分，不能相互分離。(3)漂洗：一定要徹底，防止殘留的解離液(鹽酸)繼續破壞細胞，同時鹽酸也影響染色和腐蝕鏡頭。(4)壓片：用力要恰當均勻。(5)觀察：先在低倍鏡下找到分生區細胞，并移到視野中央再換用高倍鏡觀察。因細胞已死亡，因此要不斷移動載玻片尋找不同時期的細胞分裂圖像。觀察到的不同時期細胞數目的多少反映出各時期經歷時間的長短。3觀察植物細胞有絲分裂較好的材料是()a洋蔥表皮細胞b莖表皮c根尖分生區部分 d葉肉細胞解析：觀察植物細胞的有絲分裂，選材時一定要考慮該材料是否具有分裂能力，莖表皮細胞、葉肉細胞和洋蔥表皮細胞均是成熟植物細胞，沒有分裂能力，只有根尖分生區部分的分生區細胞具有分裂能力。答案：c4在“觀察植物細胞有絲分裂”實驗中，三位實驗人員制作洋蔥根尖裝片的操作步驟(“”表示操作，“”表示未操作)如下表所示：實驗人員操作取材解離漂洗染色壓片甲根尖13 mm處乙根尖13 mm處丙根尖57 mm處則甲、乙、丙觀察到的實驗現象分別是()a細胞重疊、染色體著色很淺不清楚、細胞分散染色體清楚b細胞分散但看不到染色體、染色體著色清楚、細胞分散染色體清楚c細胞重疊、染色體著色很淺不清楚、細胞著色清楚但看不到染色體d染色體著色很淺不清楚、細胞分散染色體清楚、細胞分散染色體清楚解析：解離的目的是使組織細胞分散開來，沒有解離時，細胞會重疊在一起。漂洗的目的是洗去解離液，便于著色，沒有漂洗時，著色比較淺。丙組取材部位不合適，該細胞基本不進行分裂，觀察不到染色體。答案：c有絲分裂的過程自讀教材夯基礎1有絲分裂的時期劃分有絲分裂是一個連續發生的動態過程，根據染色體的變化，可把它分為間期和分裂期，其中分裂期又分為前期、中期、后期和末期。2各時期的特征(1)分裂間期：主要變化：a完成dna分子的復制和有關蛋白質的合成。b細胞適度的生長。意義：為分裂期進行活躍的物質準備。(2)分裂期(以高等植物細胞為例)：圖示時期主要變化前期染色質絲螺旋纏繞，縮短變粗，成為染色體(含姐妹染色體單體)細胞兩極發出紡錘絲，形成紡錘體核仁逐漸解體，核被膜破裂中期紡錘絲牽引染色體運動，使其著絲粒排列在赤道板上染色體形態穩定，數目清晰，容易觀察后期著絲粒分裂，姐妹染色單體分開，染色體數目加倍子染色體在紡錘絲的牽引下移向細胞兩極末期染色體變成染色質，紡錘絲消失核被膜、核仁出現，形成兩個新細胞核赤道板位置出現細胞板，逐漸擴展為細胞壁3.動物細胞的有絲分裂過程與植物細胞的不同點(1)動物細胞的中心粒在間期倍增，進入分裂期后，兩組中心粒分別移向細胞兩極，兩組中心粒發出紡錘絲形成紡錘體。(2)分裂末期，細胞膜內陷，形成兩個子細胞。4有絲分裂的意義(1)將親代細胞的染色體經過復制(實質為dna的復制)之后，精確地平均分配到兩個子細胞中。(2)由于染色體上有遺傳物質dna，因而在細胞的親代和子代間保持了遺傳性狀的穩定性。跟隨名師解疑難1有絲分裂過程中細胞結構的變化(1)染色體的變化：形態變化：行為變化：復制散亂分布于紡錘體中央著絲粒排列在赤道板上著絲粒分裂移向兩極平均分配到兩個子細胞中。(2)紡錘體的變化：形成(前期)解體消失(末期)。(3)核膜、核仁的變化：解體消失(前期)重建(末期)。(4)中心粒的變化(動物細胞)：中心粒在間期復制，在分裂期逐漸移向兩極。(5)末期出現細胞板(植物細胞)。關鍵一點口訣法記憶分裂期的特征前期：膜仁消失現兩體；中期：赤道板上排整齊；后期：粒裂數加移兩極；末期：兩消兩現建新壁。2動物細胞與高等植物細胞的有絲分裂異同點不同點相同點間期：中心體復制前期：紡錘體形成機制末期：細胞分割方式間期分裂期植物細胞無兩極紡錘絲紡錘體細胞板細胞壁分割細胞(質)染色體完成復制染色體平均分配動物細胞有兩組中心粒(復制于間期)紡錘絲紡錘體細胞膜中央內陷縊裂細胞(質)3.染色體、染色單體、dna分子三者之間的關系(1)圖示：(2)說明：染色單體是染色體經過復制后仍連接在同一個著絲粒的兩條姐妹染色單體；當著絲粒分裂后，兩姐妹染色單體就分開成為獨立的染色體。染色體數目是根據著絲粒數目來計數的，有幾個著絲粒就有幾條染色體。無染色單體時，染色體dna11；有染色單體存在時，染色體染色單體dna122。(3)dna含量、染色體數目的變化規律：列表比較(假定正常體細胞的細胞核中dna含量為2a，染色體數目為2n)：分裂時期比較項目間期前期中期后期末期dna含量2a4a4a4a4a4a2a染色體數目2n2n2n4n4n2n染色單體數目04n4n4n00曲線模型：a染色體數量變化規律：2n4n2n。bdna含量變化規律：2n4n2n。由a、b中曲線可知，有絲分裂能保持染色體及核內dna數目不變。a、b中曲線特殊時段含義及變化：ab段：有絲分裂后期，著絲粒分裂導致染色體數目暫時加倍。cd段：有絲分裂間期，dna復制導致核內dna數目暫時加倍。ef段：有絲分裂末期，染色單體分開后平均分配移向細胞兩極。由此可知，在有絲分裂中，染色體及核內dna分子不同時加倍，但同時移向兩極而減半，最終保持數目恒定。5染色單體的形成、出現和消失分別發生在細胞周期中的()a前期、中期、后期b間期、前期、后期c間期、前期、末期 d前期、后期、末期解析：分裂間期染色體復制，每條染色體含有兩條姐妹染色單體，但是在間期是以細長的絲狀(染色質)形式存在的。前期染色質螺旋化，縮短變粗，在光學顯微鏡下可以看到每條染色體含有兩條并列的姐妹染色單體。后期著絲粒分裂，每條染色單體都有一個屬于自己的獨立的著絲粒，各自成為一條染色體。因此，染色單體形成于間期，出現于前期，消失于后期。答案：b6下圖是具有6條染色體的植物細胞有絲分裂圖。據圖分析回答：(1)乙圖所示細胞分裂的時期是_期，判斷理由是_。(2)一個細胞中，dna分子數與染色體數相同的是_圖。(3)染色體數目加倍發生在_圖。(4)在分裂過程中，染色體發生的一系列形態變化和活動都是與_相適應的。染色體的活動決定于_的作用。解析：首先根據圖中染色體的變化特征確定各個時期及其變化順序：乙是前期，甲是中期，丁是后期，丙是末期，然后根據圖回答問題。答案：(1)前染色體含染色單體，散亂地分布在紡錘體的中央(2)丙、丁(3)丁(4)染色體及dna平均分配到兩個子細胞中紡錘絲牽引細胞周期無絲分裂自讀教材夯基礎1細胞周期(1)細胞周期的概念：前提條件：連續分裂的細胞。時間：從一次有絲分裂完成時開始，到下一次有絲分裂完成時為止。兩個階段：分裂間期和分裂期。(2)細胞周期分期：分裂間期：分裂期：細胞分裂形成新細胞。(3)影響因素：溫度、營養狀況、濕度、一些化學藥品及物理因素等。2無絲分裂(1)特點：分裂過程中不出現紡錘絲和染色體的變化。(2)過程：核仁先行分裂，接著細胞核拉長，核仁向核兩端移動，核的中部向內凹進，縊裂成兩個細胞核。整個細胞從中部縊裂成兩部分，形成兩個子細胞。(3)實例：變形蟲的分裂。跟隨名師解疑難對細胞周期的理解(1)前提條件：只有連續分裂的細胞才有細胞周期，如根尖分生區細胞、莖形成層細胞、皮膚生發層細胞和胚胎干細胞等。(2)時間：從一次有絲分裂完成時開始下一次有絲分裂完成時結束。(3)兩個階段：分裂間期在前，經歷時間較長，占整個細胞周期的90%95%。分裂期在后，經歷時間較短，可劃分為前期、中期、后期和末期四個連續的時期。圖解如下：圖解一：細胞周期圖解二：圖示中ac段為一個細胞周期，ce段也為一個細胞周期。關鍵一點(1)細胞周期是一個連續變化的過程，每個細胞周期必須以分裂間期為起點。(2)細胞的種類不同，一個細胞周期的時間及其兩個階段所占比例也不相同。7科學家用含15n的硝酸鹽作為標記物浸泡蠶豆幼苗，追蹤蠶豆根尖細胞的分裂情況，得到蠶豆根尖分生區細胞連續分裂的數據如下，則下列敘述正確的是()a高爾基體、線粒體、葉綠體在蠶豆根尖細胞分裂過程中活動旺盛b蠶豆根尖細胞的dna分子結構穩定性最低的時期有02 h、19.321.3 h、38.640.6 hc一個細胞周期可以用019.3 h、19.338.6 h來表示d蠶豆根尖細胞分裂的一個細胞周期為19.3 h解析：從上一次細胞分裂完成時開始，到下一次細胞分裂完成時為止為一個細胞周期，包括分裂間期和分裂期，間期經歷時間長，分裂期經歷時間短。從圖中可以看出，221.3 h、21.340.6 h各為一個細胞周期，一個細胞周期需要的時間是19.3 h。在細胞分裂過程中，間期進行dna分子的復制，雙鏈解旋，穩定性最低，即219.3 h、21.338.6 h時，dna分子的穩定性最低。蠶豆根尖中無葉綠體，在細胞分裂過程中，高爾基體與新細胞壁的形成有關，在細胞壁(細胞板)的形成過程中，需要線粒體為其提供能量，所以高爾基體和線粒體在根尖細胞分裂過程中活動旺盛。答案：d對細胞周期概念的理解例1下圖表示4種植物細胞的細胞周期(按順時針方向)，其中說法正確的是()a圖中的bab表示細胞增殖過程的一個細胞周期b甲圖中的ba與丙圖中的ba所用的時間可能相同c從ab，由于dna的復制使染色體數目增加一倍d觀察植物細胞有絲分裂的最好實驗材料是植物甲解析a項，細胞周期包括分裂間期和分裂期，按順時針方向，ba較短，為分裂期，是細胞周期的第二個階段；ab較長，為分裂間期，是細胞周期的第一個階段，所以aba可表示一個細胞周期。b項，扇形只表示分裂間期和分裂期的時間比例，并不表示具體時間，甲圖中ba與丙圖中ba所占扇形面積有差異，但所用時間可能相同。c項，ab表示分裂間期，dna分子完成復制，但染色體數目并未改變。d項，觀察有絲分裂最好選丁，因為分裂期(ba)相對較長，便于找到處于分裂期中各個時期的細胞。答案b1下圖ad表示連續分裂細胞的兩個細胞周期。下列敘述不正確的是()aab為一個細胞周期bc段結束dna含量增加一倍c遺傳物質平分一般發生在d段dbc為一個細胞周期解析：細胞周期包括分裂間期和分裂期，先進行分裂間期，再進行分裂期，且分裂間期持續時間遠遠長于分裂期。因圖中為連續的兩個細胞周期，因此a和b處于一個細胞周期，c和d處于另一個細胞周期。由于c長于d，因此c為分裂間期，進行dna分子的復制，此期結束時dna含量增加一倍。答案：d有絲分裂中dna、染色體、染色單體的數量變化例2下圖中的甲、乙、丙表示動物細胞有絲分裂中的三個階段，a是染色體數，b是染色單體數，c是dna分子數，a、b、c的數量關系正確的是()a甲、乙b甲、丙c乙、丙 d甲、乙、丙解析在有絲分裂過程中，前期和中期每條染色體上有兩條染色單體，每條染色體上有兩個dna分子，其數目關系為：染色體染色單體dna122，符合圖甲所示；后期和末期，每條染色體上含有一個dna分子，其數目關系為：染色體染色單體dna101，符合圖丙所示。答案b歸納拓展 染色(單)體與dna的數量關系 有絲分裂過程中圖像和曲線分析例3圖甲所示為某植物細胞在一個有絲分裂的細胞周期中dna含量的變化，圖乙為其細胞分裂圖像。據圖分析回答：(1)ab表示_期，與它對應的分裂圖像是_。(2)bc表示_期，依次對應于分裂圖像_。(3)cd表示_期，它對應的分裂圖像是_。該時期參與活動的細胞器為_。(4)d以后表示_期。(5)從一個細胞周期中dna含量的變化規律分析，有絲分裂的重要特征是_。(6)用虛線在坐標圖中畫出一個細胞周期中染色體數目變化的曲線。解析解決分裂圖像和有關曲線問題關鍵是依據有絲分裂各時期染色體的行為特征，以及染色體和dna的數量變化，來確定各分裂圖像以及曲線各段所處的分裂時期。題目所給曲線中 ab 段dna含量上升加倍，應是dna復制過程，屬于間期，bc 段dna含量是加倍狀態，應包含前期、中期、后期，cd段dna含量恢復正常，應屬于末期，依據細胞結構和染色體行為可判斷1、2、3、4、5各分裂圖像分別表示中期、前期、間期、末期、后期。答案(1)分裂間3(2)前、中、后2、1、5(3)末4高爾基體和線粒體(4)下一個細胞周期或間(5)親、子代細胞核內dna含量和染色體數保持不變(6)如右圖所示規律方法 “dna線”和“染色體線”的特點分析 dna線：特別要注意在細胞進入分裂期前的間期準備時期，曲線有一個傾斜線，這與dna分子的復制有關。最終結果是曲線的起點和終點在同一水平。染色體線：曲線是典型的“幾”字型折線，但結果同樣是起點和終點位于同一水平。原因是通過有絲分裂子細胞獲得了和母細胞一樣的dna和染色體。2右面的細胞示意圖可能表示的是()a高等動物細胞的有絲分裂中期圖b低等植物細胞的有絲分裂后期圖c細菌細胞的無絲分裂中期圖d變形蟲的無絲分裂中期圖解析：圖示細胞具有中心體，故可能是高等動物細胞或低等植物細胞。根據染色體行為特征判斷，應屬于分裂中期圖。細菌細胞進行二分裂，變形蟲進行無絲分裂，兩者細胞增殖過程中均不出現染色體和紡錘體。答案：a1.觀察根尖細胞有絲分裂的實驗分析。2.觀察有絲分裂實驗的拓展應用。典例剖析洋蔥(2n16)為二倍體植物。為比較不同處理方法對洋蔥根尖細胞分裂指數(即視野內分裂期細胞數占細胞總數的百分比)的影響，某研究性學習小組進行了相關實驗，實驗步驟如下：將洋蔥的老根去除，經水培生根后取出。將洋蔥分組同時轉入質量分數為0.01%、0.1%秋水仙素溶液中，分別培養24 h、36 h、48 h；秋水仙素處理停止后再轉入清水中分別培養0 h、12 h、24 h、36 h。剪取根尖，用carnoy固定液(用3份無水乙醇、1份冰乙酸混勻)固定8 h，然后將根尖浸泡在1 mol/l鹽酸溶液中58 min。將根尖取出，放入盛有清水的培養皿中漂洗。用石炭酸品紅試劑染色。 制片、鏡檢；計數、拍照。實驗結果：不同方法處理后的細胞分裂指數(%)如下表。秋水仙素溶液處理清水培養時間(h)質量分數(%)時間(h)01224360.012410.7113.6814.1914.46369.9411.9913.5913.62487.9810.0612.2211.970.1247.749.0911.0710.86366.127.879.989.81485.976.687.988.56請分析上述實驗，回答有關問題：(1)步驟中“將根尖浸泡在1 mol/l鹽酸溶液中”的作用是_。(2)步驟為了獲得相應的觀察視野，鏡檢時正確的操作方法是_。(3)根據所學的知識推測，石炭酸品紅試劑是一種_性染料。(4)為了統計數據更加科學，計數時應采取的方法是_。(5)根據上表結果可以得出如下初步結論：質量分數為_秋水仙素溶液誘導后的