人教版（2019）生物必修1教案：6-1 第1课时 细胞增殖和有丝分裂

第6章 细胞的生命历程
第1节 细胞的增殖
第1课时 细胞增殖和有丝分裂
【素养导引】
1.生命观念:运用结构与功能的观念,说出细胞分裂中细胞核的周期性变化。
2.科学思维:采用模型与建模的方法,说明细胞分裂中染色体和DNA数量变化规律。
3.科学探究:分析实验数据和结果,得出细胞周期各时期的长短。
一、细胞增殖
概念 通过细胞分裂,增加细胞数量的过程
意义 是重要的细胞生命活动
是生长、发育、繁殖、遗传的基础
过程 包括物质准备和细胞分裂两个相连续的过程
二、细胞周期
1.概念:
(1)条件:连续分裂的细胞。
(2)起止:一次分裂完成时开始→下一次分裂完成时为止。
2.过程:包括分裂间期和分裂期:
三、有丝分裂
1.有丝分裂的过程及相关结构:
(1)有丝分裂正确的顺序是:④②①③(用数字序号填写)。
(2)填写图中字母代表细胞的结构:
A:纺锤丝　B:染色体　C:核膜 　D:细胞板
2.高等植物细胞的有丝分裂各个时期的特点(连一连):
[思考]　有丝分裂过程中,染色体出现在哪个时期 消失在哪个时期
提示:染色体出现在前期,消失在末期。
【走进生活】
新生儿体重一般只有3~4 kg,成人体重一般有50~70 kg。结合所学知识判断:
1.人体体重的增加主要与细胞数目的增多有关。(√)
2.真核生物主要以有丝分裂的方式增加细胞数目。(√)
3.人体成熟的红细胞具有周期性。(×)
分析:成熟的红细胞不分裂,因此不具有周期性。
学习任务一:细胞周期的不同表示方法
1.直线模型:
模型分析:
时期 区段
分裂间期 a、c
分裂期 b、d
细胞周期 a+b、c+d
[思考探究]　上图中的b+c能否表示一个细胞周期 为什么
提示:不能,因为细胞周期是从一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成时为止。细胞周期包括分裂间期和分裂期,先分裂间期再分裂期。
【方法规律】判断一个完整细胞周期的方法
(1)“先长后短”:一个细胞周期要先经过一个长的分裂间期,再经过一个短的分裂期。
(2)“终点到终点”:连续分裂的细胞,从一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成时为止,为一个细胞周期。
2.扇形图:
模型分析:
时期 区段
分裂间期 B
分裂期 C→A
细胞周期 A→B→C→A
【学习加点料】
思维易错:分裂结束后不再分裂的细胞具有周期性吗 为什么
提示:不具有,因为只有连续分裂的细胞才具有周期性。
【典题例析】
如图A表示细胞进行有丝分裂的一个细胞周期所用的时间①,图B表示连续分裂的细胞相邻的两个细胞周期图②。下列叙述中,正确的是(　　)
①一个细胞周期是指乙→乙的全过程
②b段结束DNA含量增加一倍
③c、d两段都要消耗ATP
④b段的主要变化是DNA的复制及有关蛋白质的合成
A.①④　　B.②③　　C.①③　　D.③④
[解题思维]
提取关键点 ①有丝分裂的一个细胞周期所用的时间②相邻的两个细胞周期图
转化知识点 细胞周期的表示方法,分裂间期的细胞及物质变化
排除障碍点 细胞间期的时间比较长,且细胞周期中,先进入分裂间期,再进入分裂期
【解析】选C。一个细胞周期是指从一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成时为止,包括分裂间期和分裂期,分裂间期持续的时间较长,所以一个细胞周期是指乙→乙的全过程,①正确;由于DNA的复制a段结束,DNA含量增加一倍,②错误;由分析可知,c表示分裂间期,间期主要完成DNA复制和有关蛋白质的合成,需要消耗能量,d过程表示分裂期,分裂期中存在染色体的移动以及核膜、核仁的变化等过程,同样需要消耗ATP,③正确;b段为分裂期,而DNA的复制及有关蛋白质的合成发生在分裂的间期,④错误。综上分析,C正确。
[借题发挥]　若用药物抑制DNA的复制,则A图中细胞周期将停留在哪个阶段
提示:分裂间期,即乙→甲。
【即学即练】
1.下列有关细胞周期叙述错误的是(　　)
A.一个细胞周期包括分裂间期和分裂期
B.分裂间期为分裂期做好物质准备
C.细胞周期的精确调控对生命活动具有重要意义
D.不同细胞的细胞周期持续时间一定相同
【解析】选D。一个细胞周期包括分裂间期和分裂期,A正确;分裂间期进行DNA复制和有关蛋白质的合成,为分裂期做好物质准备,B正确;细胞分裂是生物体生长、发育的基础,细胞周期的精确调控对生命活动具有重要意义,C正确;不同细胞的细胞周期持续时间不一定相同,D错误。
2.如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.温度对植物a→b段的生理活动没有影响
B.图中b→a→b表示细胞增殖过程的一个细胞周期
C.甲图的b→a与丙图的b→a所用的时间可能一样长
D.图中四种细胞可取自4种植物的任何部位
【解析】选C。a→b段为分裂间期,进行了染色体的复制,需要酶的催化,故温度对植物a→b段的生理活动有影响,A错误;图中a→b→a表示细胞增殖过程的一个细胞周期,B错误;图中b→a表示分裂期占细胞周期的比例,由于一个细胞周期的具体时间不知道,故甲图的b→a与丙图的b→a所用的时间可能一样长,C正确;只有分裂的细胞才有细胞周期,而植物体并不是所有细胞都能分裂,如成熟区细胞,D错误。
【拓展归纳】
影响细胞周期的因素
(1)内部因素:不同种类的细胞,细胞周期持续的时间不同。
(2)外部因素:主要有温度、pH、射线等,这些因素主要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。
学习任务二:有丝分裂各时期的特征
有丝分裂的过程:
时期 核膜、核仁 染色体 纺锤体
前期 解体消失 出现,每条染色体由两条染色单体组成 出现
中期 — 着丝粒排列在赤道板上,染色体形态稳定,数目清晰 有
后期 — 着丝粒分裂,染色单体分开 有
末期 重新出现 染色体解螺旋形成染色质 消失
[思考探究]　请用一句话概括染色质和染色体的关系。
提示:染色质和染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。
【学习加点料】
思维易错:有丝分裂过程中,哪些结构会周期性地消失和重建
提示:核膜、核仁。前期核膜、核仁消失,末期核膜、核仁重新出现。
【典题例析】
菠菜根①的分生区细胞不断分裂使根生长,在分裂过程中不会出现②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
[解题思维]
提取关键点 ①菠菜根②不会出现
转化知识点 植物细胞周期各时期的特点
排除障碍点 菠菜属于高等植物,细胞中没有中心体
【解析】选A。菠菜属于高等植物,根的分生区细胞中没有中心粒,A错误;细胞分裂中期,染色体排列在赤道板上,染色体形态固定、数目清晰,B正确;有丝分裂前期,核膜和核仁逐渐解体消失,出现染色体和纺锤体,C正确;植物细胞有丝分裂末期,细胞中央出现细胞板,细胞板向四周延伸形成细胞壁,且细胞壁的形成与高尔基体有关,D正确。
[借题发挥]　显微镜下观察菠菜根尖分生区细胞的有丝分裂,最好选择哪个时期观察染色体的形态和数目 为什么
提示:中期,因为中期染色体形态稳定,数目清晰,便于观察。
【即学即练】
1.如图为植物细胞分裂的模式图,该细胞处于有丝分裂的(　　)
A.前期 B.中期 C.后期 D.末期
【解析】选A。图中细胞中染色体散乱分布,可知该植物细胞正处于有丝分裂前期。
2.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,染色体变化的顺序应该是(　　)
A.①⑤④③② B.②③①④⑤
C.①④⑤③② D.⑤④③②①
【解析】选C。分析可知,图①为分裂间期,图②为末期,图③为后期,图④为前期,图⑤为中期,故在整个细胞周期中,染色体变化的顺序为①④⑤③②,C正确,A、B、D错误。
学习任务三:细胞周期中染色体、DNA数目变化
1.细胞核中DNA、染色体数目变化:
项目 分裂间期 分裂期 子细胞
前期 中期 后期 末期
核DNA 2N→4N 4N 4N 4N 4N 2N
染色体 2N 2N 2N 4N 4N 2N
[思考探究]　结合上表,在下面的坐标系中画出染色体和核DNA数目的变化曲线。
提示:
2.一条染色体上DNA数量变化:
项目 分裂间期 分裂期 子细胞
前期 中期 后期 末期
一条染色体上DNA数量 1→2 2 2 1 1 1
[思考探究]　结合上表,在下面的坐标系中画出每条染色体上DNA数目的变化曲线。
提示:
【学习加点料】
1.思维易错:有丝分裂过程中,染色体、染色单体、DNA三者的数量关系是怎样的
提示:有染色单体时,染色体数∶染色单体数∶DNA数=1∶2∶2;无染色单体时,染色体数∶染色单体数∶DNA数=1∶0∶1。
2.教材开发:P117【概念检测】
洋葱根尖细胞中有16条染色体,分裂间期进行染色体复制后染色体的数目是多少 染色体形态发生怎样的变化
提示:16,染色体从不含姐妹染色单体的形态变为含2条染色单体的形态。
【典题例析】
如图表示某高等动物细胞的一个细胞周期中,每条染色体上的DNA含量变化曲线。错误的说法是(　　)
A.纵坐标中N=1
B.BC段细胞中存在姐妹染色单体
C.CD段染色体的数目为AB段的2倍
D.BC段从细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体
[解题思维]
提取关键点 每条染色体上的DNA含量变化曲线
转化知识点 有丝分裂过程中DNA、染色体数量变化;各时期特点
排除障碍点 C点形成的原因是着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,染色体数目加倍,此时一条染色体上只有一个DNA分子
【解析】选D。纵坐标中N=1,表示一条染色体含有1个DNA分子,A正确;BC段细胞中每条染色体含有2个DNA分子,所以BC段细胞中存在姐妹染色单体,B正确;CD表示有丝分裂的后期,由于着丝粒分裂,染色体数目增加一倍,是AB段的2倍,C正确;动物细胞进行有丝分裂时,在两组中心粒的周围发出大量星射线,形成纺锤体,D错误。
【即学即练】
1.(2022·重庆高一检测)在有丝分裂过程中,染色体数和DNA分子数之比,依次为1∶1和1∶2的时期是(　　)
A.前期和后期 B.中期和末期
C.末期和前期 D.中期和前期
【解析】选C。有丝分裂后期和末期,着丝粒已分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,染色体数和DNA分子数为1∶1;有丝分裂前期和中期,每条染色体含有两条染色单体,染色体数和DNA分子数为1∶2。
2.(2022·雅安高一检测)有丝分裂前的间期细胞内发生了复杂的变化,其结果是(　　)
A.核DNA含量增加一倍,染色体数目不变
B.核DNA含量和染色体数目都增加一倍
C.核DNA含量不变,染色体数目增加一倍
D.核DNA含量和染色体数目均不变
【解析】选A。有丝分裂前的间期完成DNA复制和有关蛋白质的合成,结果是DNA加倍,形成染色单体,染色体并不加倍,A正确。
染色单体分离机制
　　染色体在间期复制后,由称为粘连蛋白的蛋白复合物把在S期DNA复制的各个姐妹染色单体沿其长轴捆绑。姐妹染色单体之间的粘连蛋白对正确的染色体分离至关重要,只有在有丝分裂后期才会完全分离以允许姐妹染色单体分开。这一运动把两套相同的染色体向纺锤体的两个相对终端方向分开。
粘连蛋白给予姐妹染色单体间的黏附力与有丝分裂纺锤体相反,与两极对姐妹染色单体动粒的黏附力(或拉力)是相互对立的关系,只有精确地协调二者才能使两条染色单体正确地分离。
探究:
(1)有丝分裂过程中,染色单体形成在________期,消失在________期。
(2)据资料分析,姐妹染色单体正确分离的条件是________________________。
【解析】(1)有丝分裂前的间期,DNA复制和有关蛋白质合成后,染色单体形成。后期随着着丝粒的分裂,染色单体消失。
(2)据资料分析:精确协调粘连蛋白的黏附力与两极给予的黏附力的对立关系,是姐妹染色单体正确分离的条件。
答案:(1)间　后　(2)精确协调粘连蛋白的黏附力与两极给予的黏附力的对应关系
【关键能力·素养发展】
情境载体 情境类型为生活、学习和实践情境,突出与生活的联系
关键能力↓信息转化 ①纺锤丝的作用
②着丝粒分裂机制
学科素养 培养生命观念中的结构与功能观、科学思维中的分析与比较等素养
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