【人教生物必修1知识梳理及训练】6.1 细胞的增殖 第1课时 细胞周期及高等植物细胞有丝分裂过程（含解析）

生物学 必修1［RJ］（不定项）
人教生物必修1知识梳理及训练
5.1 细胞的增殖
第1课时　细胞周期及高等植物细胞有丝分裂过程
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知识点1　细胞增殖及细胞周期
1.细胞增殖
（1）概念：细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程。
（2）阶段：物质准备和细胞分裂两个相连续的过程。
（3）意义：细胞增殖是重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
2.细胞周期
（1）适用生物：真核生物。
（2）前提条件：连续分裂的细胞。
（3）起止点
起点：一次分裂完成时；止点：下一次分裂完成时。
（4）两个阶段：分裂间期（占细胞周期的90%～95%）和分裂期。
3.分裂间期
（1）特点：完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长。
（2）意义：为分裂期进行活跃的物质准备。
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1.什么样的细胞才具有细胞周期？哪些细胞不具有细胞周期？
提示：只有连续分裂的细胞才具有细胞周期，如人体皮肤生发层细胞、造血干细胞等干细胞、癌细胞、植物根尖分生区细胞等。只分裂一次便不再分裂的细胞、减数分裂形成的细胞、高度分化的细胞都不具有细胞周期。
2.如图表示细胞连续分裂的过程：
其中表示分裂间期的是哪一段？为什么？能表示一个完整的细胞周期的是哪一段？
提示：b或d。因为分裂间期所占的时间比例大。bc段或de段。
3.细胞分裂间期和分裂期谁的时间长？不同生物的细胞周期持续时间相同吗？同种生物不同细胞的细胞周期持续时间相同吗？
提示：间期经历的时间长，分裂期经历的时间短。不一定相同。不一定相同。
知识点2　高等植物细胞有丝分裂
1.在真核细胞内，间期复制的DNA主要通过有丝分裂平均分配到两个子细胞中。
2.人们根据染色体的行为把有丝分裂分为前期、中期、后期、末期。
3.有丝分裂各时期的特点（以高等植物细胞为例）
图示 时期 主要变化
eq \a\vs4\al() 前期 ①染色质丝成为染色体②核仁逐渐解体，核膜逐渐消失③从细胞的两极发出纺锤丝，形成一个梭形的纺锤体
eq \a\vs4\al() 中期 纺锤丝牵引着染色体运动，使每条染色体的着丝粒排列在赤道板上
eq \a\vs4\al() 后期 ①每个着丝粒分裂成两个，姐妹染色单体分开，形成两条染色体，染色体数目加倍②染色体由纺锤丝牵引着分别向细胞的两极移动
eq \a\vs4\al() 末期 ①染色体变为染色质丝②纺锤丝逐渐消失③新的核膜、核仁出现④赤道板位置出现细胞板，细胞板逐渐扩展为新的细胞壁
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1.后期着丝粒的分裂是纺锤丝牵引引起的吗？
提示：着丝粒是自动分裂的，而与纺锤丝的牵引无关。
2.植物细胞壁的形成与哪种细胞器有关？
提示：高尔基体能参与纤维素合成，所以植物细胞壁的形成与高尔基体有关。
3.赤道板和细胞板在显微镜下能看见吗？
提示：赤道板是一个虚拟的结构，显微镜下看不见；细胞板是一个真实存在的结构，显微镜下可见。
4.染色体出现和消失的时期分别是什么时期？染色单体形成、出现和消失的时期分别是什么时期？
提示：染色体出现在前期，消失在末期。染色单体形成于间期，出现在前期，消失在后期。
4.子细胞
一个细胞分裂成为两个子细胞，每个子细胞中含有的染色体数目与亲代细胞的相等。分裂后形成的子细胞若继续分裂，就进入下一个细胞周期的分裂间期状态。
知识归纳
高等植物细胞增殖的概念图解
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INCLUDEPICTURE"本节聚焦.TIF" INCLUDEPICTURE "本节聚焦.TIF" \* MERGEFORMAT
1.细胞通过什么方式增殖？
答案　细胞通过细胞分裂的方式增殖。
2.什么叫作细胞周期？
答案　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。
3.高等植物细胞有丝分裂过程是怎样的？
答案　高等植物细胞有丝分裂是一个连续的过程，可分为四个时期：前期、中期、后期、末期。前期：出现染色体，核膜、核仁消失，出现纺锤体；中期：染色体的着丝粒排列在赤道板上；后期：着丝粒分裂，染色体数目加倍，染色体由纺锤丝牵引着分别移向细胞两极；末期：染色体变为染色质丝，纺锤体消失，核膜、核仁重现，赤道板位置出现细胞板，细胞板逐渐扩展形成新的细胞壁。
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1.（目标1）如图为细胞周期的示意图，下列叙述正确的是（　　）
A.图中甲→乙→甲的过程是一个细胞周期
B.图中乙→甲→乙的过程是一个细胞周期
C.机体内所有的体细胞都处于细胞周期中
D.抑制DNA的合成，细胞将停留在分裂期
答案　B
2.（目标1）下列关于细胞周期的叙述中，正确的是（　　）
A.细胞周期的长短与外界条件无关
B.细胞周期分为前期、中期、后期、末期
C.细胞分裂间期为细胞分裂期提供物质基础
D.根尖成熟区细胞能进行分裂，具有细胞周期
答案　C
3.（目标2）如图为某种植物根尖细胞分裂过程中染色质与染色体规律性变化的模式图。下列相关判断正确的是（　　）
A.①→②过程发生在分裂间期，此时细胞内核仁解体、核膜消失
B.③处于有丝分裂前期
C.④→⑤过程发生在有丝分裂的后期至末期，细胞中的染色体数目增加一倍
D.⑥→⑦过程中染色单体数目减少
答案　B
解析　①→②过程中DNA复制完成，发生在分裂间期，而核仁解体、核膜消失发生在有丝分裂前期，A错误；③中染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体，处于有丝分裂前期，B正确；④→⑤过程发生在有丝分裂的中期至后期，染色体数目加倍，C错误；⑥→⑦过程中没有染色单体，D错误。
4.（不定项）（目标2）下列有关高等植物细胞细胞周期过程的叙述，不正确的是（　　）
A.分裂前期，染色质丝螺旋化形成染色体
B.分裂中期，染色体的着丝粒排列在赤道板上
C.分裂末期在赤道板位置出现细胞板
D.分裂间期，DNA复制、染色体数目加倍
答案　D
5.（不定项）（目标2）如图为某一高等生物有丝分裂某一时期的图像，下列叙述正确的是（　　）
A.该生物为一种植物
B.该细胞中含有8条染色单体
C.该细胞处于有丝分裂后期
D.该细胞含有8条染色体
答案　ACD
INCLUDEPICTURE"重难突破易错攻克.TIF" INCLUDEPICTURE "重难突破易错攻克.TIF" \* MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE"题型6-1-1.TIF" INCLUDEPICTURE "题型6-1-1.TIF" \* MERGEFORMAT
[例1]　科学家用32P标记的磷酸盐浸泡蚕豆幼苗，追踪放射性的去向以研究蚕豆根尖细胞分裂情况，得到根尖细胞连续分裂的时间（单位：h）数据如图所示。下列叙述正确的是（　　）
A.DE阶段发生遗传物质的平均分配
B.BC阶段结束时DNA含量增加一倍
C.CD阶段完成与DNA复制有关的蛋白质的合成
D.一个细胞周期（可表示为CD＋DE）等于17.3 h
解题分析　图示AB、CD、EF为细胞分裂期，主要完成遗传物质的平均分配，BC、DE为细胞分裂间期，主要完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，结果是DNA含量加倍，A、C错误，B正确；一个细胞周期包括分裂间期和分裂期，可表示为DE＋EF（或BC＋CD），等于17.3 h，D错误。
答案　B
[例2]　（不定项）体外培养不同类型的细胞，测得的细胞周期持续时间如下表，叙述正确的是（　　）
细胞类型 蚕豆根尖分生区细胞 小鼠十二指肠上皮细胞 人的宫颈癌细胞 人肝细胞
细胞周期 17.3 h 15.3 h 22 h 22 h
A.不同生物细胞的细胞周期时长不同，根本原因是培养条件不同
B.细胞周期中分裂期的时间一定比分裂间期的时间短
C.连续分裂的细胞其核膜、核仁会周期性地消失或出现
D.可用蚕豆成熟叶肉细胞代替分生区细胞检测细胞周期
解题分析　不同生物细胞的细胞周期时长不同，根本原因是遗传信息不同，A错误；细胞周期分为分裂间期和分裂期，分裂间期主要进行DNA分子复制和有关蛋白质的合成，细胞适度的生长，占细胞周期的90%～95%，所以分裂期的时间比间期的时间要短，B正确；细胞分裂的前期核仁解体、核膜消失，末期核仁和核膜又重新出现，C正确；成熟的叶肉细胞不能分裂，没有细胞周期，D错误。
答案　BC
INCLUDEPICTURE"题型6-1-2.TIF" INCLUDEPICTURE "题型6-1-2.TIF" \* MERGEFORMAT
[例3]　在一个细胞周期中，细胞内物质发生有规律的变化，这些变化的正确顺序是（　　）
①染色质丝缩短变粗成染色体　②染色体变细伸长成染色质丝　③合成大量与DNA复制有关的酶　④染色体排列在赤道板上　⑤着丝粒分裂，染色体移向两极
A.③①④⑤② B.③④①⑤②
C.①③④⑤② D.①④③⑤②
解题分析　①发生于前期，②发生于末期，③发生于间期，④发生于中期，⑤发生于后期。
答案　A
[例4]　如图是植物细胞一个细胞周期过程中各时期的示意图。请按图回答下列问题。
（1）写出图中1～6的时期名称：1　　　　、2　　　　、3　　　　、4　　　　、5　　　　、6　　　　。
（2）DNA加倍的时期是图　　　　，染色体复制的时期是图　　　　。
（3）图6有染色体　　　　条，染色单体　　　　条，DNA分子　　　　个。
（4）正确的分裂顺序图号应是　　　　　　　　。
答案　（1）间期　后期　子细胞　中期　前期　末期
（2）1　1　（3）12　0　12
（4）1、5、4、2、6、3
INCLUDEPICTURE"课时作业.TIF" INCLUDEPICTURE "课时作业.TIF" \* MERGEFORMAT
[单项选择题]
INCLUDEPICTURE"圆点.TIF" INCLUDEPICTURE "圆点.TIF" \* MERGEFORMAT 知识点一　细胞增殖及细胞周期
1.下列有关细胞增殖的说法，不正确的是（　　）
A.单细胞生物通过细胞增殖增加个体
B.多细胞生物通过细胞增殖发育为成体
C.细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础
D.细胞增殖包括物质准备和细胞分裂两个连续的过程
答案　B
解析　多细胞生物从受精卵开始，要经过细胞的增殖和分化逐渐发育成为成体，B错误。
2.图1、2为细胞周期的两种表现形式，据图分析下列不正确的是（　　）
A.图1中a、图2中B→A的时期细胞正在进行DNA复制
B.图1中b、图2中A→B的时期会出现染色体数目加倍
C.图1中b＋c是一个细胞周期
D.图2中B→A→B是一个细胞周期
答案　C
解析　细胞周期的起点是上次分裂完成时，图1中的a、c和图2中的B→A是分裂间期，可以进行DNA分子的复制，A正确；图1中的b、d和图2中的A→B是有丝分裂时期，在有丝分裂的后期会出现染色体数目加倍，B正确；一个细胞周期是间期在前，分裂期在后，间期经历的时间长，分裂期经历的时间短，图1中a＋b，c＋d是一个细胞周期，C错误。
3.一般情况下，下列有细胞周期的细胞是（　　）
①根毛细胞　②成熟叶肉细胞　③表皮生发层细胞　④根尖分生区细胞　⑤神经细胞　⑥茎的形成层细胞　⑦口腔上皮细胞　⑧洋葱表皮细胞
A.①②③ B.③④⑥
C.④⑤⑦ D.⑥⑦⑧
答案　B
解析　能连续分裂的细胞才具有细胞周期，根毛细胞是不能再进行分裂的细胞，成熟叶肉细胞也不能再进行分裂，表皮生发层细胞和根尖分生区细胞能进行连续分裂，神经细胞是高度分化的细胞不能进行分裂，茎的形成层细胞能进行连续分裂，口腔上皮细胞一般也不再分裂，洋葱表皮细胞一般也不分裂，B符合题意。
4.如图是按顺时针方向表示的四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.a→b段为b→a段提供物质基础
C.甲图的b→a与丙图的b→a所用的时间不可能一样长
D.a→b段由于DNA的复制染色体数目加倍
答案　B
解析　a→b段为分裂间期，主要进行DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，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；图甲和图丙是不同植物细胞的细胞周期，不同植物的细胞分裂期时间b→a有可能相同，C错误；a→b，DNA复制使DNA数目加倍，但染色体数目并未加倍，D错误。
5.下列有关细胞周期的叙述，正确的是（　　）
A.进行有丝分裂的细胞都具有细胞周期
B.同种生物不同细胞的细胞周期持续时间相同
C.在一个细胞周期中，染色体比染色质存在时间长
D.细胞分裂间期为细胞分裂期进行活跃的物质准备
答案　D
解析　只有连续分裂的细胞才具有细胞周期，A错误；同种生物的不同细胞的细胞周期持续时间不一定相同，B错误；染色体存在于分裂期，染色质存在于分裂间期，而在一个细胞周期中，分裂期的时间比分裂间期短得多，因此染色体比染色质存在时间短，C错误。
INCLUDEPICTURE"圆点.TIF" INCLUDEPICTURE "圆点.TIF" \* MERGEFORMAT 知识点二　高等植物细胞有丝分裂
6.在高等植物细胞分裂的叙述中，错误的是（　　）
A.间期发生DNA分子复制和有关蛋白质的合成
B.中期染色体形态固定，数目清晰
C.末期核膜和核仁逐渐消失
D.分裂完成后两个正常子细胞的核DNA数目相同
答案　C
7.在细胞增殖过程中，染色体和DNA都有复制和加倍的过程。下列相关叙述不正确的是（　　）
A.染色体复制后其数量是之前的二倍
B.细胞中b、d过程发生在细胞分裂间期
C.细胞中a过程发生在细胞分裂间期，c过程发生在细胞分裂后期
D.染色体复制的实质是DNA数量的加倍
答案　A
解析　一条染色体复制前含一个DNA分子，复制后含两个DNA分子，着丝粒数目并不增加，因此，通过复制染色体的数量并不增加，而DNA分子的数量加倍，A错误，D正确；DNA的复制与加倍（b、d过程）是同一过程，发生在细胞分裂间期，B正确；染色体复制（a过程）发生在间期，后期着丝粒一分为二，染色体数目加倍（c过程），C正确。
8.下图表示某植物细胞有丝分裂过程中不同时期的细胞图像，下列分析不正确的是（　　）
A.图示细胞分裂的先后顺序是②③①④
B.细胞分裂结束后子细胞内含4条染色体
C.图②时期的明显变化是出现染色体和纺锤体
D.核DNA分子数与染色体数相同的时期是①③④
答案　D
解析　图中细胞①②③④中的核DNA分子数均为8，染色体数分别为8、4、4、8，即核DNA分子数与染色体数相同的时期是①④，D错误。
9.在高等植物细胞有丝分裂过程中，没有参与此活动的细胞器有（　　）
A.高尔基体和核糖体 B.高尔基体和线粒体
C.叶绿体和液泡 D.中心体和核糖体
答案　C
解析　高等植物细胞无中心体，有丝分裂涉及的细胞器为核糖体、线粒体和高尔基体。
[不定项选择题]
10.动粒是位于姐妹染色单体着丝粒两侧的多蛋白结构（如图所示），负责将着丝粒与纺锤丝连接在一起。研究发现，纤维冠主要是由围绕在动粒外层的、促使染色体分离的马达蛋白组成，与纺锤丝微管连接，支配染色体的运动和分离，下列相关叙述正确的是（　　）
A.纤维冠缺失，可导致核DNA无法平均分配
B.纺锤丝变短，导致着丝粒分裂，姐妹染色单体分开
C.正常情况下，姐妹染色单体含有相同DNA
D.着丝粒丢失不影响染色体与纺锤丝的连接
答案　AC
解析　纤维冠主要是由围绕在动粒外层的、促使染色体分离的马达蛋白组成，与纺锤丝微管连接，支配染色体的运动和分离，若纤维冠缺失，可导致核DNA无法平均分配，A正确；动粒负责将着丝粒与纺锤丝连结在一起，纺锤丝变短不会导致着丝粒分裂，姐妹染色单体分开后成为两条子染色体，两条子染色体移向细胞两极，B错误；正常情况下，姐妹染色单体含有相同DNA，为复制关系，C正确；着丝粒将染色体与纺锤丝连接在一起，因此着丝粒丢失会影响染色体与纺锤丝的连接，D错误。
11.某生物细胞（染色体数为2N）的有丝分裂过程中细胞局部结构变化如下图所示。下列叙述错误的是（　　）
A.甲时期细胞内发生着活跃的代谢变化
B.乙时期的细胞中有2N个着丝粒
C.丙时期细胞中有4N个染色单体
D.甲和乙时期细胞中染色体数目相等
答案　C
解析　甲时期处于间期，细胞内主要进行DNA复制和有关蛋白质的合成，故细胞内发生着活跃的代谢变化，A正确；乙时期核膜与核仁破裂消失，一条染色体上有两条姐妹染色单体，此时一条染色体上有一个着丝粒，而染色体数与体细胞的一样为2N，故有2N个着丝粒，B正确；丙时期核膜、核仁重新建立，处于分裂末期，而染色单体在分裂后期就由于着丝粒分裂，染色单体分离成为子染色体，即染色单体消失，故丙时期细胞中不存在染色单体，C错误；甲时期虽然DNA进行复制，DNA数加倍，但染色体数与体细胞的染色体数一样，故甲和乙时期细胞中染色体数目相等，都是2N，D正确。
[非选择题]
12.下图是某高等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表示细胞分裂的　　　　期，判断的依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）图B时期细胞中染色体数目为　　　　，核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　　　　，与图A细胞中染色体数目　　　　（填“相等”或“不相等”）。
（3）图B时期的下一个时期的特点之一是出现细胞板，与此结构的形成直接有关的细胞器是　　　　。
（4）图A时期中染色体、核DNA与染色单体之间的数目关系比是　　　　　　。与图A时期相同比例的时期是　　　　，该时期的特点有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，请画出该时期的简图。
答案　（1）前　核膜消失，核仁解体，染色体、纺锤体形成且染色体散乱分布　后　着丝粒分裂，纺锤丝牵引染色体移向细胞两极
（2）12　12　0　2　6　相等
（3）高尔基体
（4）1∶2∶2　中期　纺锤丝牵引染色体运动，使每条染色体的着丝粒整齐地排列在赤道板上　如图所示
解析　由题图可判断出：图A为细胞分裂的前期，图B为细胞分裂的后期，图B内共有12条染色体，12个核DNA分子，无染色单体，该细胞的下一个时期为分裂末期，末期的特点之一是在细胞的中央出现细胞板，细胞板向四周扩展形成新的细胞壁，细胞壁的形成主要有高尔基体参与；在前期，染色体、核DNA与染色单体间的数目比为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，使染色体的着丝粒排列在赤道板上。
13.细胞周期是靠细胞内部精确的调控实现的。细胞周期可分为分裂间期和分裂期（M期），根据DNA合成情况，分裂间期又分为G1期、S期（DNA合成）和G2期。细胞周期受到检验点的严格调控，各检验点能对细胞周期的过程是否发生异常加以检测，只有当相应的过程正常完成，细胞周期才能进入下一个阶段运行。下图甲表示某动物小肠上皮细胞的细胞周期部分检验点，图乙表示根据肠癌细胞中核DNA含量的不同，对细胞周期各时期细胞的计数结果。请分析并回答下列问题：
（1）图甲显示分裂间期持续的时间明显比分裂期长，对此做出的合理解释是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）与G1期细胞相比，G2期细胞中染色体的特点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）请推测检验点a和b的作用分别是　　　　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。若细胞周期调控出现异常，可能导致细胞癌变。在放射性治疗前，常采用药物（如阿糖胞苷）使癌细胞同步化，其原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，将癌细胞阻滞在S期。若用DNA合成抑制剂使所有细胞都停止在S期，需要培养的时间至少为　　　　。
（4）被计数在图乙b峰中的细胞处于图甲中的　　　　期，若用阿糖胞苷处理体外培养的肠癌细胞，图乙检测结果的变化是　　　　。
答案　（1）为分裂期进行活跃的物质准备，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成
（2）每条染色体含有两条姐妹染色单体（或每条染色体上的DNA含量加倍）
（3）检验DNA分子是否完成复制　DNA分子是否受到损伤或是否做好物质准备（答出一点即可）　药物能够抑制DNA的合成　G2＋M＋G1
（4）G2和M　b峰值降低
解析　（3）检验点a位于S期快要结束时，则该检测点的作用是检验DNA分子是否完成复制，b位于G2期快要结束时，则该检测点的作用是检测DNA分子是否受到损伤或是否做好分裂前物质准备。若细胞周期调控出现异常，可能导致细胞癌变。在放射性治疗前，常采用药物抑制DNA合成，如阿糖胞苷使癌细胞同步化，由于该药物能抑制DNA的复制，则使用药物后癌细胞将被阻滞在S期。用DNA合成抑制剂使所有细胞停止在S期，则处于S与G2交界处的细胞停止在S期所需时间最长为G2＋M＋G1，则若用DNA合成抑制剂使所有细胞都停止在S期，需要培养的时间至少为G2＋M＋G1。
（4）图乙b峰中细胞内的DNA含量为80，显然DNA数量加倍，说明经过了DNA的复制，则被计数在图乙b峰中的细胞处于图甲中的G2和M期，若用阿糖胞苷处理体外培养的肠癌细胞，由于阿糖胞苷能抑制DNA复制过程，则会使细胞停留在S期，导致图乙检测结果的变化为b峰值降低，即DNA数目加倍的细胞变少。
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