高中生物配套课件：6.1.1细胞周期和有丝分裂过程（人教版必修1）

(共74张PPT)
1.完成“细胞大小与物质运输的关系”实验，讨论并回答下列问题：
(1)实验结果中，不同边长琼脂块的NaOH扩散深度是否相同？这说明什么？
提示：相同。NaOH扩散深度相同，说明NaOH在琼脂块中扩散速率相同。
(2)请交流实验的结果，你能得到什么结论？
提示：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，细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。
2.影响细胞不能无限长大的因素除了受细胞表面积与体积关系的限制以外，还有其他因素吗？
提示：细胞核与细胞质之间有一定的比例关系，一个细胞核所含的遗传信息是有一定限度的，控制细胞活动也就有一定的限度，且细胞中DNA含量不随细胞生长而增加，所以细胞不可能太大。
3.结合影响细胞不能无限长大的因素和细胞生长所需的条件，思考既然细胞体积过大不利于其生长，那是不是细胞体积越小越好呢？
提示：不是。组成细胞的物质必须占据一定的空间，细胞内的各种生化反应的进行也需要一定的空间，这些因素决定了细胞的体积不能太小。
“细胞大小与物质运输的关系”实验的原理
(1)酚酞遇NaOH呈紫红色。
(2)NaOH在琼脂块中扩散的速率相同。
(3)在相同时间内，NaOH扩散进琼脂块的体积/整个琼脂块体积的值可以反映NaOH扩散的效率，由此模拟细胞大小与物质运输效率之间的关系。
(4)琼脂块的大小，表示细胞体积大小。
典例 真核生物细胞的直径一般在10μm～100μm，下列关于细胞不能无限长大的原因叙述不正确的是
A.体积大，物质运输的效率低
B.相对表面积小，有利于物质的迅速转运
C.受细胞核所能控制的范围制约
D.相对表面积大，有利于物质的转运和交换
明确细胞不能无限长大的原因有两个，即细胞表面积与体积之比、细胞核与细胞质之比。
【规范解答】选B。细胞不能无限长大的原因有两个方面，一是细胞表面积与体积之比，细胞体积越小，相对表面积越大，越有利于物质的转运和交换。二是细胞核与细胞质之间的比例。细胞核所控制的细胞质的范围有一定的限度。细胞无限长大，会超过细胞核的控制范围，影响细胞结构的协调配合。
【变式备选】大多数高等动植物细胞的直径一般在20μm～30μm之间，根据细胞模型的实验探究，你认为细胞如此微小的原因是( )
A.细胞增大，物质运输所需时间相应增加
B.细胞减小，物质运输所需时间相应增加
C.细胞增大，将有利于存放更多的核糖体
D.细胞增大，遗传物质发挥作用容易
【解析】选A。细胞体积大，相对表面积小，物质运输效率减慢，耗时增加；细胞体积小的原因与核糖体的数量无关；细胞体积增大，核质比变小，遗传物质控制范围有限，发挥作用困难。
1.结合细胞周期的概念，填写下表判断下列细胞有无细胞周期，并说明理由。
提示：
2.结合你对细胞周期的理解，分析下列图解，尝试回答下列问题。
(1)请用字母表示出下列各时期。
提示：
(2)若图甲中的b+c=a+b=a+d，那么(b+c)或(a+d)可以表示一个细胞周期吗？请分析其原因。
提示：①(b+c)不是一个细胞周期，原因是细胞周期分为两个时段，先是分裂间期，后是分裂期，且分裂间期时间大于分裂期时间。
②(a+d)不是一个细胞周期，原因是一个细胞周期在时间上是连续的。
1.细胞周期的理解
(1)条件：连续分裂的细胞才有细胞周期。
(2)起点：从一次分裂完成时开始。
(3)终点：到下一次分裂完成时为止。
(4)时间：分裂间期和分裂期两个阶段，分裂间期在前，分裂期在后，间期时间长，为分裂期做物质准备。
2.细胞周期延伸理解
(1)高度分化的体细胞和减数分裂形成的细胞由于不再分裂，所以没有细胞周期。
(2)细胞周期是一个连续变化的过程，只是人为地将它分为间期、前期、中期、后期和末期。
(3)细胞种类不同，细胞周期的时间不同，分裂间期和分裂期所占的比例也不同。
典例 (2011·海淀高一检测)图A表示细胞进行有丝分裂的一个细胞周期所用的时间，图B表示连续分裂的细胞相邻的两个细胞周期图。下列叙述中，正确的是
①一个细胞周期是指乙→乙的全过程 ②在高等植物细胞内，两组中心粒之间发出星射线形成纺锤体发生在甲→乙过程 ③c、d两段都要消耗ATP ④b段的主要变化是染色体散乱分布于纺锤体中央及有关蛋白质的合成
A.①④ B.②③ C.①③ D.③④
解答本题可以从以下三个方面分析：
(1)细胞周期分为分裂间期和分裂期。
(2)分裂间期时间远大于分裂期。
(3)细胞分裂需要消耗能量。
【规范解答】选C。高等植物细胞内不存在中心体；c、d两段分别表示分裂间期和分裂期，c段要消耗ATP用于DNA的复制和蛋白质的合成，d段消耗ATP用于染色体的移动；b段是分裂期，染色体只在前期散乱分布，中、后期是有规律分布的。
图B中b、c段不是一个细胞周期，分裂间期时间长，为细胞分裂准备物质条件；细胞分裂期短，分裂期结束又进入下一个细胞分裂间期，即起点是上一次分裂完成的时候。
1.结合植物细胞有丝分裂过程，请分析下列细胞结构的主要变化。
(1)染色体的变化
①染色体在形态上发生了怎样的变化？
提示：
②利用文字和箭头表示染色体的行为变化。
提示：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。
③利用图示表示一条染色体的变化过程。
提示：
(2)描述纺锤体的变化
提示：形成(前期)→清晰(中期)→解体消失(末期)。
(3)描述核膜、核仁的变化
提示：解体消失(前期)→重建(末期)。
2.思考：赤道板和细胞板在高倍显微镜下都能观察到吗？
提示：能观察到细胞板，不能观察到赤道板。因为赤道板并不是一个具体的结构，而是细胞中央的平面位置，并不是真实存在的结构；细胞板是一个具体的细胞结构，是在赤道板位置上形成的，将来扩展形成细胞壁。
口诀法记忆有丝分裂各时期的主要特征
(1)间期复制(即分裂间期完成DNA分子复制和有关蛋白质的合成)。
(2)前期三体(即前期出现染色体和纺锤体，核仁解体)。
(3)中期排队(即在纺锤丝的牵引下，每条染色体的着丝点排列在赤道板上)。
(4)后期分家(即染色体的着丝点分裂，姐妹染色单体分开，在纺锤丝的牵引下分别移向细胞两极)。
(5)末期返前(即末期的特点与前期相反，即染色体变成染色质，纺锤体消失，核膜、核仁重新出现)。
【特别提醒】分裂后，子细胞的去路有三种：①继续分裂：此类细胞始终处于细胞周期中；②暂停分裂：这些细胞仍具有分裂能力，暂停分裂，条件适合时可恢复分裂；③细胞分化：这类细胞脱离细胞周期，不再分裂，而是分化为不同组织、器官和其他细胞。
典例 如图是同一细胞不同分裂时期的图像，据图分析可做出的判断是
A.若按分裂的先后顺序排列，应为①→④→③→②
B.图①中由细胞两极发出纺锤丝形成了纺锤体，此时由于间期复制完成染色体数目加倍
C.图③中着丝点分裂后，染色体数目加倍，染色单体数目也加倍
D.图④中，着丝点整齐地排列在细胞板上，此时是观察染色体的最佳时期
正确识图并能运用细胞分裂各时期的主要特征判断出各图示表示的分裂时期。
【规范解答】选A。由图可知，此为植物细胞分裂期图像，植物细胞分裂前期由纺锤丝形成纺锤体，虽然间期完成复制，但染色体数目没有变化，着丝点分裂后，染色单体消失，染色体数目加倍。图④为有丝分裂的中期，着丝点整齐地排列在赤道板上。细胞板是末期才形成的。
【拓展延伸】图①、③、④中染色体数、染色单体数和DNA分子数的比例关系各是怎样的
提示：①1∶2∶2 ③1∶0∶1 ④1∶2∶2
1.探究细胞表面积与体积的关系的实验原理不包括( )
A.酚酞遇到NaOH呈现紫红色反应
B.以琼脂块的大小表示细胞大小
C.NaOH的扩散深度表示吸收速率
D.NaOH的扩散体积与整个琼脂块的体积比表示细胞吸收物质的速率
【解析】选C。NaOH的扩散深度对于体积不同的琼脂块都是相同的，无法用来表示细胞表面积与体积的关系。只有NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积比才可表示细胞吸收物质的速率，反映出细胞表面积与体积的比值与细胞物质运输速率的关系。
2.蛙个体发育过程中，细胞分裂方式主要为( )
A.减数分裂 B.有丝分裂
C.无丝分裂 D.以上三种方式都有
【解析】选B。蛙的红细胞是无丝分裂，但从蛙的整个个体发育过程来看，主要是有丝分裂。
3.如图表示细胞有丝分裂一个细胞周期所用的时间，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
【解析】选D。有丝分裂具有周期性。一个细胞周期包括分裂
间期和分裂期，间期时间长，为细胞分裂准备物质条件；细胞
分裂期短，分裂期结束可能又进入下一个细胞周期的间期。
4.(2011·中山高一检测)如图为细胞周期中部分细胞核的变化示意图，该图所示的细胞分裂时期和变化分别是( )
A.后期，核膜再度合成
B.间期，染色质复制
C.前期，核膜逐渐消失
D.中期，染色体螺旋变粗
【解析】选C。图中有部分核膜，说明核膜逐渐消失或逐渐形成，为分裂前期或分裂末期。图中染色体含有姐妹染色单体，只能为分裂前期。
5.如图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，染色体的变化顺序是( )
A.①④⑤③② B.②③①④⑤
C.①⑤④③② D.⑤④③②①
【解析】选C。细胞分裂间期是新细胞周期的开始，该时期发生的主要变化是染色体复制，并且染色体呈现染色质状态，故应首先选①，排除了B、D两项。在A、C两项中关键的是④⑤两项哪一项应该排在前。在细胞有丝分裂的前期和中期，每条染色体都包含两条染色单体。但是在细胞分裂的中期，每条染色体的着丝点的两侧都有纺锤丝附在上面，因此，⑤表示分裂前期，④表示的是有丝分裂的中期。分裂后期的变化特点是每条染色体着丝点一分为二，并在纺锤丝的牵引下向细胞的两极移动，因此，③表示有丝分裂的后期，②表示有丝分裂的末期。
6.如图的甲、乙、丙表示动物细胞有丝分裂过程中的三个阶段，a是染色体数，b是染色单体数，c是DNA分子数，a、b、c的数量关系正确的是( )
A.甲、乙 B.甲、丙 C.乙、丙 D.甲、乙、丙
【解析】选B。当细胞内有染色单体存在时，染色体∶染色单体∶DNA=1∶2∶2；当无染色单体时，DNA数=体细胞内的染色体数时。
7.图示为一个植物细胞的有丝分裂的示意图，据图回答问题：
(1)此细胞处于有丝分裂的__________期。
(2)该细胞此时有________条染色体，________条染色单体，________个DNA分子。
(3)此细胞分裂结束以后，子细胞内的染色体有______条，_______个DNA分子。
(4)此时期继续发展，将在赤道板位置出现_________，逐渐扩展形成________，最终分裂为两个子细胞。
【解析】分裂后期识别特征是：①着丝点一分为二，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，并分别向两极移动；②染色单体消失，染色体数目加倍。对照该图符合此特征，此时期继续发展，将进入末期，形成细胞板，从而分裂成两个子细胞。
答案：(1)后 (2)8 0 8
(3)4 4 (4)细胞板 新的细胞壁
一、选择题(本题包括7小题，每小题4分，共28分)
1.下图是按顺时针方向表示的4种植物细胞的细胞周期，
其中说法正确的是( )
A.图中的b→a→b表示细胞增殖过程的一个细胞周期
B.甲图的b→a与丙图的b→a所用的时间可能一样长
C.从a→b，由于DNA的复制使染色体数目增加一倍
D.观察植物细胞有丝分裂的实验材料最好是选植物甲
【解析】选B。由于图中是按顺时针方向表示细胞周期，细胞周期是从间期开始的，间期占细胞周期的比例较大，所以由a→b→a表示一个完整的细胞周期；甲、丙图中b→a表示分裂期在细胞周期中所占比例不同，但由于甲、丙细胞周期不同，所以有可能分裂间期时间不同而使甲、丙分裂期用时相同。从a→b间期DNA复制，DNA分子数增加一倍，但两条染色单体还是由一个着丝点连接着，仍是一条染色体；观察细胞分裂时最好选用植物丁，因分裂期在细胞周期中所占比例大。
2.洋葱根尖分生区细胞在分裂过程中不会出现的是( )
A.在细胞分裂间期，核糖体上合成酶
B.在细胞分裂前期，细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体
C.在细胞分裂中期，细胞内ATP的含量迅速减少
D.在细胞分裂末期，高尔基体为细胞壁的形成合成纤维素
【解析】选C。细胞分裂的间期有DNA的复制和蛋白质的合成，酶的化学本质就是蛋白质；化学反应中就需要酶；分裂前期由细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体；细胞分裂中期在纺锤丝的牵引下染色体排列在赤道板上，此时仍需要大量的能量，ATP的含量不会迅速减少；细胞分裂末期高尔基体与细胞壁的形成有关。
3.与洋葱根尖生长点细胞分裂无关的结构是( )
A.中心体 B.线粒体 C.染色体 D.高尔基体
【解析】选A。洋葱是高等植物，细胞内不存在中心体；线粒体为分裂提供能量；高尔基体参与细胞壁的形成；染色体是在分裂前期染色质丝螺旋化形成的。
4.染色单体的形成、出现和消失分别发生在细胞周期中的
( )
A.前期、中期、后期 B.间期、前期、末期
C.间期、前期、后期 D.前期、后期、末期
【解析】选C。染色单体是在间期随DNA分子的复制而形成的；在前期染色质高度螺旋化缩短变粗，成为染色体，用光学显微镜才能观察到；到后期，染色体的着丝点分裂，染色单体分离变成两条子染色体，染色单体消失。
5.如图为细胞周期中部分细胞核的变化示意图，下列说法正确的是( )
A.甲发生在细胞周期的分裂间期，染色体复制
B.乙发生在细胞分裂期的末期，核膜再度合成
C.甲、乙发生在分裂间期开始到分裂前期，甲细胞核中染色体∶染色单体∶DNA=1∶2∶2
D.甲发生在细胞分裂期的中期，染色体螺旋变粗，数目最为清晰
【解析】选B。甲、乙都存在不完整的核膜，甲中染色体含有两条染色单体，乙中染色体没有染色单体，因此可判断，甲、乙分别代表细胞分裂的前期(核膜逐渐消失)和末期(核膜重新出现)。
6.如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。这种物质的作用最可能是( )
A.促使染色体的复制
B.促使染色质螺旋化缩短成染色体
C.促使核仁的形成
D.促使染色体变成染色质
【解析】选B。从图中可以看出此种物质是在分裂期的开始阶段含量迅速增加，它应对分裂前期的过程有促进作用；在分裂期的中间阶段含量达到最大，它的促进作用达最大程度，符合分裂过程中染色体行为特点。
7.在细胞周期的各阶段中，一个细胞中的染色体和DNA分子数量比可能是下列中的(多选)( )
【解析】选B、C、D。在有丝分裂过程中，当染色体在间期
完成复制之前，每条染色体上只有一个DNA分子，即染色体∶DNA=1∶1，如D选项；当染色体完成复制后，每条染色体包含两条染色单体，有2个DNA分子，即染色体∶DNA=1∶2，
如C选项；经过后期，着丝点分裂后，染色单体分开形成子染色体，每条染色体又恢复到只有1个DNA分子，如B选项。
二、非选择题(共2小题，共22分)
8.(10分)如图表示某植物细胞有丝分裂某时期的图示。请据图回答下列问题：
(1)图A表示细胞分裂的_______期，判断的依据是______；图B表示_______期，判断的依据是________。
(2)B时期细胞中染色体数目为______，DNA分子数目为
_______，染色单体数目为______，该细胞有丝分裂的结果是形成_____个子细胞，每个子细胞中染色体数目是_____，
与A细胞中染色体数目______(填“相等”或“不相等”)。
(3)B时期的下一个时期最显著的特点是__________，与此结构的形成直接有关的细胞器是___________。
(4)A时期中染色体、DNA与染色单体之间的数目关系比是
_______。与A时期相同比例的时期是________，该时期特点有_________，请在方框中把该时期的简易图画出来。
【解析】由图示可判断出：A为前期，B为后期，图B内共有12条染色体，12个DNA分子，无染色单体，该细胞的下一个时期为分裂末期，末期最显著的特点是在细胞的中央出现细胞板，细胞板向四周扩展形成细胞壁，细胞壁的形成主要有高尔基体参与；在前期，染色体、DNA与染色单体间的数目之比为1∶2∶2，在中期，三者的比例也是1∶2∶2，中期细胞的主要特点是纺锤体、染色体清晰可见，且纺锤丝牵引着染色体运动，使染色体的着丝点整齐地排列在赤道板上，此时期是观察染色体形态、数目的最佳时期。
答案：(1)前 核膜、核仁消失，染色体、纺锤体形成且染色体散乱分布 后 着丝点分裂，纺锤丝牵引着丝点移向两极
(2)12 12 0 两 6 相等
(3)出现细胞板 高尔基体
(4)1∶2∶2 中期 纺锤丝牵引着丝点整齐排列在赤道板上，染色体形态较稳定，数目较清晰
【实验·探究】
9. (12分)细胞为什么不能无限制地长大而要进行分裂呢 科学家认为生物体内的细胞代谢速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率基本相同，但细胞大小不同，扩散发生的快慢也有差异。补充完善下面实验来验证上述理论的正确性(提供的仪器、材料有变形虫若干、锋利的刀片、显微镜等)。
(1)实验原理：通过人工切割来维持细胞的表面积与体积之比，使之不致过大，观察细胞是否分裂。
(2)实验步骤
①取_______的变形虫30只，随机分成3组，编号A、B、C。
②对各组进行以下处理，观察现象。
有人认为是刀切对变形虫的损伤导致了变形虫不能再进行分裂，请再设计一组实验排除这种可能。
(3)实验结论：如果以上现象均可发生，我们可得出的结论是
__________________________________________________
【解析】(1)合理利用题中的有效信息，实验的操作步骤一般遵循选材→分组、编号→设计实验(处理自变量，控制无关变量)→观察实验现象→得出实验结论。通过提示可以看出把实验分为3组，并编号为A、B、C，注意要体现出无关变量如变形虫的活性、数量在不同组中相同。(2)明确此实验是验证性实验，由已有理论可得知细胞只有长到一定体积后才开始进行分裂，即表面积与体积之比不致过大时才进行分裂。
答案：(2)①大小相同、活性相当
②A组现象：变形虫体积增大到一定程度后，进行分裂增殖
B组现象：变形虫一直不分裂
C组处理方法：在变形虫体积增大到一定程度后，用刀切去一部分细胞质，以后不再切割
现象：切去细胞质后，变形虫不能分裂，但生长一段时间，体积增大到一定程度后，又开始分裂
(3)变形虫只有长大到一定体积(表面积与体积比小到一定程度)时才进行分裂，题干假设成立