第三单元 细胞的生命历程
第15讲 细胞的增殖
复习目标 1.通过理解细胞周期的概念和有丝分裂的基本过程，掌握细胞周期的动态变化和物质准备过程，并形成生命的发生和发展观； 2.通过“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验，培养实验探究能力和观察能力； 3.通过归纳有丝分裂过程中物质或结构的变化规律和相关曲线变式分析，培养利用逻辑思维分析问题的能力，以及利用数学知识解答问题的能力。
@考点1 细胞增殖和细胞周期
A基础知识重点疑难
1.细胞增殖
概念 细胞通过 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，是生物体生长、 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。细胞增殖具有 周期性
方式 原核细胞→二分裂； 真核细胞→ 无丝分裂 、有丝分裂、减数分裂
2.细胞周期
(1)图解细胞周期
(2)细胞周期各时期的划分及特点
时期 特点
分裂间期 G1期(DNA合成前期) 主要进行 RNA和有关蛋白质 (如DNA聚合酶等)的合成，为S期DNA的复制做准备
S期(DNA合成期) 主要进行 DNA 的复制
G2期(DNA合成后期) 主要进行有丝分裂所必需的一些蛋白质的合成
分裂期 人为分为前期、中期、后期、末期 完成遗传物质的均分
提醒 (1)细胞周期必须是分裂间期在前，分裂期在后，不能颠倒。
(2)一些外界因素，如温度、pH等会影响细胞周期的长短，因此，同一细胞的细胞周期是可变的。
3.细胞不能无限长大
细胞的大小影响 物质运输效率 ，即细胞越大，细胞的表面积与体积的比值越 小 ，物质运输的效率越 低 ，不利于细胞与外界进行物质交换。
4.与细胞周期有关的几种常考图形
图1 图2
图3
图4
(1)以“时间长短”为衡量指标：图1中的a和c、图2中的乙→甲均为分裂间期；其余的为分裂期。
(2)以“核DNA含量”为衡量指标：图3中a、a～b处的细胞，以及b处部分细胞，可分别对应图4中的a、b、c，即分别对应G1期、S期、G2期，均属于分裂间期。
(3)以“mRNA含量”为衡量指标：G1、G2期均有蛋白质合成，G1期在前，G2期在后。
5.与细胞周期相联系的“热点”
联系基 因突变 在细胞分裂间期的S期，DNA复制时容易受到内外因素的干扰而发生差错，即发生基因突变
联系染色 体变异 在细胞分裂的前期，秋水仙素或低温处理可抑制纺锤体的形成，出现多倍体细胞
联系细 胞癌变 用药物作用于癌细胞，使其在分裂间期DNA分子不能复制，可抑制癌细胞的无限增殖
联系DNA 复制 DNA复制为半保留复制，若1个DNA分子的两条链都被标记，则分裂一次产生的子细胞都含标记链
联系 免疫 在细胞因子及辅助性T细胞的作用下，被抗原刺激后的B细胞将进入细胞周期迅速分裂，使细胞周期缩短
6.细胞周期新情境
(1)细胞周期检验点：细胞周期检验点是细胞周期的一种监控机制，主要作用是确保细胞周期事件高度有序地完成。常见的检验点及其主要功能如下：
检验点 主要功能
G1/S期 检验点 主要检验G1期合成的蛋白质(如DNA复制所需的酶)和糖类等是否充足，DNA是否损伤、能否启动DNA的复制
S期 检验点 主要检验DNA复制，DNA是否损伤，若损伤则抑制DNA复制并修复
G2/M期 检验点 主要检验DNA是否完成复制，细胞中合成的物质是否充足，细胞是否已生长到合适大小，环境是否利于分裂
纺锤体组 装检验点 主要检查纺锤体是否正确组装，纺锤丝是否正确连接染色体的着丝粒
M末期 检验点 主要检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极，从而决定胞质是否分裂
(2)细胞周期同步化：为了研究某一时期细胞的代谢、增殖、基因表达或凋亡等，常通过人工诱导(如药物)的方式使细胞同步化在细胞周期的某个特定时期。常用的细胞周期同步化的方法及原理如下：
①DNA合成阻断法
a.常用药物：TdR(胸腺嘧啶脱氧核苷)等DNA合成抑制剂。
b.原理
用TdR第 一次处理 作用：所有处于S期的细胞立刻被抑制，其他细胞运行到G1/S期交界处被抑制
洗脱TdR 作用：解除抑制，被抑制的细胞沿细胞周期运行，使所有细胞均不处于S期
TdR第二 次处理 作用：使所有的细胞被抑制在G1/S期交界处
②分裂中期阻断法：常用药物为秋水仙素，培养液中添加适量的秋水仙素，能够抑制纺锤体形成，使细胞阻断在分裂中期，从而实现细胞周期同步化。
B拆解真题情境推理
[判断正误]
1.(2024·新课标卷)培养基中的细菌不能通过有丝分裂进行增殖。(√)
2.(2024·黑吉辽卷)肝细胞增殖过程中，需要进行DNA复制。(√)
3.(2024·北京卷)有丝分裂前的间期进行DNA复制。(√)
4.(2024·北京卷)有丝分裂保证细胞的亲代和子代间遗传的稳定性。(√)
5.(2024·安徽卷)根尖分生区细胞的核膜在分裂间期解体，在分裂末期重建。(×)
6.(2024·江西卷)(题干信息：某植物中，T基因的突变会导致细胞有丝分裂后期纺锤体伸长的时间和长度都明显减少，从而影响细胞的增殖)
(1)T基因突变的细胞在分裂期可形成一个梭形纺锤体。(√)
(2)T基因突变导致染色体着丝粒无法在赤道板上排列。(×)
(3)T基因突变的细胞在分裂后期染色体数能正常加倍。(√)
(4)T基因突变影响纺锤丝牵引染色体向细胞两极移动。(√)
7.(2023·广东卷)线粒体通过有丝分裂的方式进行增殖。(×)
[情境推理]
1.(2023·新课标卷节选)细胞增殖是植物生长发育的基础。细胞增殖具有周期性，细胞周期中的分裂间期为分裂期进行物质准备，物质准备过程主要包括 。
提示：DNA分子的复制和有关蛋白质的合成
2.染色体和染色质是同一种物质在细胞不同时期的两种状态，这两种不同的状态对细胞生命活动的意义是 。
提示：染色体呈高度螺旋状态，有利于细胞分裂过程中移动并平均分配到子细胞中去；而染色质呈细丝状，有利于DNA解螺旋完成复制、转录等
3.在细胞分裂过程中，着丝粒的分裂是纺锤丝牵拉的结果还是自行分裂的结果？如何用实验证明，请写出实验思路。 。
提示：着丝粒的分裂是自行分裂的结果；实验思路：取洋葱根尖分生区若干均分为甲、乙两组，将甲组置于低温条件下培养，乙组在常温条件下培养(或甲组用秋水仙素处理，乙组用等量清水处理)，一段时间后制片观察甲、乙两组有丝分裂后期染色体数量是否加倍
C升华思维实战演练
细胞周期的分析和应用
1.(2025·辽宁沈阳月考)分离酶是一种蛋白酶，在有丝分裂前期和中期，Securin蛋白与分离酶形成复合物，复制后的染色体由粘连蛋白复合物连接在一起；到了后期，Securin蛋白降解，分离酶释放出来，通过切割粘连蛋白复合物触发姐妹染色单体的分离。下列说法错误的是( B )
A.有丝分裂间期能够合成分离酶等蛋白质
B.分离酶在整个细胞周期都保持高活性
C.分离酶功能障碍可能会引起子细胞染色体数异常
D.伴随Securin蛋白降解，导致细胞中染色体数目加倍和DNA数目不变
解析：依据题意，分离酶是一种蛋白酶，在有丝分裂前期和中期，Securin蛋白与分离酶形成复合物，据此可推测，有丝分裂间期能够合成分离酶等蛋白质，A正确；分离酶是一种蛋白酶，在有丝分裂前期和中期，Securin蛋白与分离酶形成复合物，此时的分离酶没有活性，复制后的染色体由粘连蛋白复合物连接在一起，B错误；在有丝分裂后期，Securin蛋白降解，分离酶释放出来，通过切割粘连蛋白复合物触发姐妹染色单体的分离，促进了染色单体的分离，可见，分离酶功能障碍会引起着丝粒分裂异常，进而导致子细胞染色体数异常，C正确；伴随着Securin蛋白降解，着丝粒分裂，染色体数目加倍，但DNA数目不变，D正确。
溯源教材 找答案：分裂间期进行 DNA 的复制和相关 蛋白质 的合成，由以上可以推断A 正确 。
2.(多选)(2025·山东德州检测)有丝分裂过程中存在如图所示的检验机制，SAC蛋白是该机制的重要蛋白质，其对染色体复制后能否正确分离进行检测并作出应答。据图分析下列相关说法正确的是( ABD )
注：APC——后期促进因子。
A.图a细胞处于有丝分裂的前期，两组中心粒之间的星射线形成了纺锤体
B.如果染色体与纺锤体连接并排列在赤道板上，SAC蛋白会很快失活并脱离
C.SAC蛋白异常失活，细胞将停止在分裂中期，最终导致细胞染色体数目加倍
D.当所有染色体上的SAC蛋白都脱离后，APC被激活，细胞才能进入分裂后期
解析：图a细胞染色体散乱分布在细胞内，处于有丝分裂前期，中心体发出星射线形成纺锤体，A正确；如图所示，一开始SAC蛋白位于染色体的着丝粒上，如果染色体与纺锤体连接并排列在赤道板上，SAC蛋白会很快失活并脱离，B正确；如果SAC蛋白异常失活，细胞检验机制失效，将会引起染色体错误分配，不能平均进入子细胞，而不是停止在分裂中期，C错误；当所有的SAC蛋白都脱离后，APC被激活，细胞进入图d所示的时期，在后期促进因子(APC)的作用下进入有丝分裂后期，D正确。
@考点2 细胞的有丝分裂和无丝分裂
A基础知识重点疑难
1.进行有丝分裂细胞的细胞周期过程
笔记：有丝分裂不包含分裂间期，强调两个特点，一是有丝(主要指星射线或纺锤丝等)，二是分裂(主要指细胞核的分裂)
2023浙江1月选考T10：分析紫杉醇对癌细胞有丝分裂过程的影响，综合性强
时期 高等植物细胞 动物细胞 特点
分裂 间期 无中心粒 有中心粒，且 完成倍增 (1)完成 DNA 分子的复制 (2)合成有关的蛋白质 (3)细胞有适度生长
前期 细胞两极发出纺 锤丝形成纺锤体① 两组中心粒分别 移到细胞两极， 并发出星射线形 成纺锤体 (1) 染色质螺旋化形成染色体 ② (2) 核仁 解体，核膜消失 (3)纺锤体形成
时期 高等植物细胞 动物细胞 特点
中期 染色体清晰可见，每条染色体的着丝粒排列在赤道板③上，此时染色体形态固定，数目清晰，便于观察
后期 每条染色体的着丝粒一分为二④，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，由纺锤丝(或星射线)牵引着向两极移动
末期 细胞板扩展形成细 胞壁，分割细胞 细胞膜由中部向内 凹陷，细胞缢裂 (1)染色体解螺旋形成染色质 (2) 纺锤体 消失 (3) 核膜、核仁 重新出现
笔记：①关联点：抑制纺锤体形成，可导致染色体不能“平分”到两个子细胞中，从而导致染色体数目加倍，如低温、秋水仙素处理 ②利于遗传物质的均分 ③只是一个位置，不是一个结构 ④着丝粒分裂后，染色单体消失，染色体数目加倍
2.细胞周期中动、植物细胞有丝分裂的不同
项目 中心粒倍增 (分裂间期) 纺锤体形成 方式(前期) 细胞分开方 式(末期) 主要参与 的细胞器
高等植 物细胞 无 线粒体、核糖体、高尔基体
动物 细胞 有 线粒体、中心体、核糖体
3.细胞周期中细胞结构或物质的周期性变化
(1)染色体形态及行为变化
提醒 (1)当有染色单体(G2期、前期、中期)时，染色体∶染色单体∶核DNA＝1∶2∶2。
(2)当无染色单体(G1期、后期、末期)时，染色体∶核DNA＝1∶1。
(2)核DNA、染色体、染色单体的数目变化(以二倍体生物为例)
时期 项目 分裂 间期 分裂期
前期 中期 后期 末期至结束
核DNA 2n→4n 4n 4n 4n 4n→2n
染色体 2n 2n 2n 2n→4n 4n→2n
染色单体 0→4n 4n 4n 4n→0 0
提醒 染色体的数目始终和着丝粒的数目相等；染色体加倍的原因是着丝粒分裂。
4.有丝分裂的意义
(1)特征：将亲代细胞的 染色体 经过复制(关键是 DNA 的复制)之后，精确地 平均 分配到两个子细胞中。
(2)意义：由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了 遗传 的稳定性。
5.无丝分裂
过程 细胞核 延长→核中部向内凹陷，缢裂为两个细胞核→整个细胞从中部缢裂为两个子细胞
特点 没有出现 纺锤丝 和 染色体 的变化；染色质、DNA也要进行复制，并且细胞要增大
实例 蛙的红细胞
6.细胞周期中染色体、核DNA、染色单体含量变化曲线分析
(1)曲线模型
(2)曲线解读
项目 上升段的变化原因 下降段的变化原因
核 DNA 分裂间期(S期)DNA复制，核DNA数目加倍 末期结束细胞一分为二，核DNA数目减半
染色体 后期着丝粒分裂，染色体数目加倍 末期结束细胞一分为二，染色体数目减半
染色 单体 分裂间期(S期)DNA复制，染色单体形成 后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，染色单体消失
7.细胞周期中染色体数与核DNA数比值的变化曲线
ef(BC)段 表示S期DNA的复制，染色单体形成
fg(CD)段 表示含有姐妹染色单体的时期，即G2期、有丝分裂前期和中期
gh(DE)段 表示有丝分裂后期着丝粒分裂，染色单体消失
8.根据柱状图判断细胞分裂时期的规律(以二倍体生物为例)
甲 乙
丙
(1)根据染色单体变化判断各时期
染色
单体
(2)根据比例关系判断各时期
核DNA∶染
色体∶染色
单体＝
B拆解真题情境推理
[判断正误]
1.(2023·山东卷)细胞在有丝分裂各时期都进行核rDNA的转录。(×)
2.(2024·江苏卷)(题干信息：图示哺乳动物的一个细胞中部分染色体及其相关基因)。有丝分裂后期着丝粒分开，导致染色体数目及其3对等位基因数量加倍。(×)
C升华思维实战演练
有丝分裂各时期的变化
1.(2023·河北卷)关于动物细胞有丝分裂的叙述，错误的是( C )
A.精原细胞能通过有丝分裂产生子细胞
B.DNA在分裂间期边解旋边复制
C.细胞DNA总量在分裂后期减半
D.核仁在分裂末期染色体解螺旋时重新形成
解析：在有丝分裂后期细胞染色体数加倍，DNA总量不会减半。
2.(2024·浙江1月选考)观察洋葱根尖细胞有丝分裂装片时，某同学在显微镜下找到①～④不同时期的细胞，如图。关于这些细胞所处时期及主要特征的叙述，正确的是( B )
A.细胞①处于间期，细胞核内主要进行DNA复制和蛋白质合成
B.细胞②处于中期，染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数＝1∶2∶2
C.细胞③处于后期，同源染色体分离并向细胞两极移动
D.细胞④处于末期，细胞膜向内凹陷将细胞一分为二
解析：①是间期，细胞主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成，并且细胞有适度的生长，但蛋白质的合成不在细胞核，而在核糖体，A错误；②是中期，染色体已在间期复制完成，因此染色体数目没有改变，但一条染色体上有两条染色单体，一条染色体上有两个核DNA，染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数＝1∶2∶2，B正确；③是后期，有丝分裂不会出现同源染色体分离的情况，C错误；④是末期，题干中指出是植物细胞，植物细胞末期的特点之一是在细胞板的位置逐渐扩展形成新的细胞壁，动物细胞膜末期是细胞膜向内凹陷将细胞一分为二，D错误。
溯源教材 找答案：细胞膜向内凹陷将细胞一分为二是 动物 细胞分裂的特征，本题为 植物 细胞的有丝分裂过程，由以上可以推断D 错误 。
与细胞周期相关的曲线(图像)
3.(2025·河南郑州期中)图1和图2表示有丝分裂不同时期染色体与核DNA的数量关系，下列有关叙述不正确的是( C )
图1
图2
A.观察染色体形态和数目的最佳时期处于图1的CD段
B.图1中DE段的细胞染色体数目加倍，但核DNA含量不变
C.图2中a时期对应图1中的AB段，c时期对应图1中的EF段
D.有丝分裂过程不会出现图2中d时期所示的情况
解析：图1中的CD段包括G2期、有丝分裂前期和中期，中期是观察染色体形态和数目的最佳时期，A正确；图1中DE段形成的原因是着丝粒分裂，此时细胞中染色体数目加倍，但核DNA含量不变，B正确；图2中a时期表示有丝分裂后期、末期，对应图1中的EF段，c时期染色体与核DNA的含量比a时期减少一半，对应图1中的AB段，C错误；图2中d时期表示染色体∶核DNA＝2∶1，有丝分裂过程中不存在这种情况，D正确。
解题方法
根据柱形图判断有丝分裂时期
(1)先判断各柱形图代表的含义
①染色单体有数目为0的时期,故表示染色单体。②当有染色单体存在时,核 DNA分子数是染色体数的2倍;当无染色单体存在时,核DNA分子数等于染色体数，故表示染色体, 表示核DNA分子。
(2)再根据三者的比例关系判断各时期
4.(2025·山东济宁质检)在有丝分裂过程中，动粒(多蛋白结构)位于着丝粒两侧，负责将着丝粒与纺锤丝(星射线)连接在一起，在有丝分裂中期的早期阶段，动粒表面被覆盖纤维状蛋白形成纤维冠，纤维冠确保染色体的正常分离，如图所示，相关叙述错误的是( C )
甲 乙
A.核膜和动粒从化学组成分析，主要区别是前者含有磷脂
B.观察染色体形态和数目最佳的时期为图乙
C.图甲细胞所处的时期特点是核膜、核仁消失，没有出现纺锤体
D.若纤维冠不能形成，则可能导致细胞分裂过程受阻
解析：核膜的主要成分是蛋白质和磷脂，动粒的本质是蛋白质，因此两者的物质组成差异主要在于核膜含有磷脂，A正确；图乙是有丝分裂中期，染色体形态固定、数目清晰，因此观察染色体形态和数目最佳的时期为图乙，B正确；图甲细胞所处的时期是有丝分裂前期，特点是核膜、核仁消失，出现纺锤体和染色体，C错误；由题意可知，纤维冠可确保染色体的正常分离，若纤维冠不能形成，则可能导致细胞分裂过程受阻，D正确。
@考点3 观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
A基础知识重点疑难
1.实验原理
选材 根尖、芽尖等 分生区 细胞有丝分裂较旺盛
染色 细胞核内的染色体(质)易被 碱性 染料(甲紫溶液或醋酸洋红液)染成深色
时期 确定 由于各个细胞的分裂是独立进行的，因此在同一分生组织中可以通过高倍显微镜观察各个时期细胞内 染色体 的存在状态，从而判断处于不同分裂时期的细胞
2.实验步骤
洋葱根尖培养 待根长约5 cm时，可用于实验
取材 剪取根尖2～3 mm①
制作装片 解离 药液 质量分数为15％的盐酸＋体积分数为95％的酒精(按1∶1混合)
目的 使组织中的细胞相互分离开
制作装片 漂洗② 漂洗液 清水
目的 洗去药液，防止解离过度
染色② 染色剂 质量浓度为0.01 g·mL－1或0.02 g·mL－1的甲紫溶液(或醋酸洋红液)
目的 使染色体着色，便于观察
制片 操作 用镊子尖将根尖弄碎，盖上盖玻片，用拇指轻压
目的 使细胞分散开来，有利于观察
观察 低倍镜观察→高倍镜观察
笔记：①不宜过长，过长会包括伸长区，伸长区细胞无细胞分裂 ②漂洗与染色的顺序不能颠倒
提醒 (1)根尖中只有分生区细胞才可以进行分裂，伸长区和成熟区细胞不能分裂。
(2)不能观察一个细胞的连续分裂过程，因为解离时细胞已死亡，可以寻找处于不同时期的细胞，连起来体现出细胞分裂的连续过程。
(3)“解离→漂洗→染色→制片”的步骤顺序不能颠倒、不能缺失，否则不易观察到预期现象。
3.实验相关总结
实验材料 的选择 类型 选择分裂期占细胞周期的比例较大的材料
时间 必须在分裂旺盛的时间
部位 选取细胞分裂旺盛的部位，如根尖分生区、芽尖分生区
操作注意事项 解离 时间 太短 压片时细胞不易分散
过长 导致细胞解离过度、根尖过于酥软，影响染色
漂洗 时间 适宜 洗去多余的药液，防止解离过度而影响染色
染色 时间 太短 染色体或染色质不能完全着色
过长 使其他部分也被染成深色，无法分辨染色体
压片 力度 过轻 细胞未分散开
过重 将组织压烂
显微镜观察 细胞状态 显微镜下观察到的都是死细胞，不能看到动态变化，因为在解离过程中细胞已经死亡，需要不断移动装片，在不同的视野中找到各个时期的分裂图像
细胞数目 分裂间期的细胞数目最多，原因是分裂间期历时最长
笔记：不能选表皮细胞，因表皮细胞一般不发生细胞分裂
B拆解真题情境推理
[判断正误]
1.(2023·江苏卷)制作根尖有丝分裂装片时，解离、漂洗、按压盖玻片都能更好地将细胞分散开。(×)
2.(2022·北京卷)观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂实验，将解离后的根尖用清水漂洗后，再用甲紫溶液染色。(√)
3.(2021·辽宁卷)观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂时，以纺锤丝牵引染色体的运动作为观察指标。(×)
4.(2019·江苏卷)解离时间要尽量长，以确保根尖组织细胞充分分离。(×)
C升华思维实战演练
观察根尖细胞有丝分裂
1.(2023·浙江6月选考)为筛选观察有丝分裂的合适材料，某研究小组选用不同植物的根尖，制作并观察根尖细胞的临时装片。下列关于选材依据的叙述，不合理的是( D )
A.选用易获取且易大量生根的材料
B.选用染色体数目少易观察的材料
C.选用解离时间短分散性好的材料
D.选用分裂间期细胞占比高的材料
解析：根尖分生区的细胞分裂能力较强，故观察有丝分裂时选用易获取且易大量生根的材料，A正确；选用染色体数目少易观察的材料有利于观察有丝分裂每一个时期的特点，B正确；选用解离时间短分散性好的材料，更利于实验的进行，C正确；细胞周期中，分裂间期比分裂期占比更大，应该选用分裂期细胞占比相对高的材料，D错误。
解题方法
实验材料的选择
(1)类型:选取分裂期占细胞周期时间比例相对较大的、染色体数目相对少的细胞。
(2)部位:选择分裂旺盛的部位,如根尖、茎尖的分生区﹐不能选择表皮细胞,因表皮细胞一般不发生细胞分裂。
(3)取材
①必须在分裂旺盛的时期,这样才能保证观察到较多处于分裂期的细胞。
②剪取根尖不宜过长,太长会包括伸长区,伸长区无细胞分裂,增加了寻找观察细胞的难度。
2.(2025·山东济南质检)下图是关于观察洋葱根尖分生区组织细胞有丝分裂实验的部分操作，下列评价合理的是( C )
A.剪取洋葱根尖2～3 mm，因为该区域属于根毛区，细胞有丝分裂旺盛
B.该实验步骤中唯一错误的是在②和③之间缺少用清水漂洗这一环节
C.在观察的图像中，甲、乙属于分生区的细胞，细胞已死亡
D.统计图⑧中处于分裂期的细胞数目可计算细胞周期的长短
解析：洋葱根尖2～3 mm的区域属于分生区，A不合理；在②和③之间应增加清水漂洗这一环节，而③和⑤之间的清水漂洗环节应删除，B不合理；统计处于分裂期的细胞数目，只能推算出分裂间期和分裂期所占时间的比例，无法知道细胞周期的长短，D不合理。
寻求反例 找答案：根毛区细胞高度分化， 不能 (能，不能)分裂，由以上可以推断A 错误 。
3.有一位同学做根尖有丝分裂实验时，在显微镜中观察到的图像如图所示。造成这种情况的原因可能是( C )
①取材位置不合适 ②取材时间不合适 ③制片时压片力度不合适 ④解离时间不合适 ⑤视野选择不合适
A.②③ B.②⑤
C.①②⑤ D.①③④
解析：根尖分生区细胞呈正方形，而图示有些细胞呈长方形，可能是取材位置不合适，故①符合题意；图中细胞多处于未分裂状态，可能是取材时间不合适，故②符合题意；图示细胞均已经分散开，说明制片时压片力度合适，故③不符合题意；解离的目的是使细胞分散开，而图示细胞已经分散开，说明解离时间合适，故④不符合题意；图示细胞有些呈长方形，可能是伸长区细胞，可能是视野选择不合适，故⑤符合题意。综上分析，故C项符合题意。
解题方法
实验异常现象的原因分析
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共58张PPT)
第三单元 细胞的生命历程
第15讲 细胞的增殖
复习目标 1.通过理解细胞周期的概念和有丝分裂的基本过程，掌握细胞周期的动态 变化和物质准备过程，并形成生命的发生和发展观； 2.通过“观察根尖分生区组织细 胞的有丝分裂”实验，培养实验探究能力和观察能力； 3.通过归纳有丝分裂过程中物 质或结构的变化规律和相关曲线变式分析，培养利用逻辑思维分析问题的能力，以及 利用数学知识解答问题的能力。
考点1 细胞增殖和细胞周期
A基础知识重点疑难
1. 细胞增殖
概念 细胞通过 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，是生物体生长、 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。细胞增殖具有 周期 性
方式 原核细胞→二分裂；
真核细胞→ 无丝分裂 、有丝分裂、减数分裂
细胞分裂
发育
遗传
物质准备
细胞分裂
周期
性
无丝分裂
2. 细胞周期
(1)图解细胞周期
(2)细胞周期各时期的划分及特点
时期 特点
分 裂 间 期 G1期(DNA合成前期) 主要进行 RNA和有关蛋白质 (如DNA聚合酶等)的 合成，为S期DNA的复制做准备
S期(DNA合成期) 主要进行 DNA 的复制
G2期(DNA合成后期) 主要进行有丝分裂所必需的一些蛋白质的合成
分 裂 期 人为分为前期、中期、 后期、末期 完成遗传物质的均分
提醒 (1)细胞周期必须是分裂间期在前，分裂期在后，不能颠倒。
(2)一些外界因素，如温度、pH等会影响细胞周期的长短，因此，同一细胞的细胞周期 是可变的。
RNA和有关蛋白质
DNA
物质运输效率
小
低
4. 与细胞周期有关的几种常考图形
图1 图2
图3
图4
(1)以“时间长短”为衡量指标：图1中的a和c、图2中的乙→甲均为分裂间期；其余的 为分裂期。
(2)以“核DNA含量”为衡量指标：图3中a、a～b处的细胞，以及b处部分细胞，可分 别对应图4中的a、b、c，即分别对应G1期、S期、G2期，均属于分裂间期。
(3)以“mRNA含量”为衡量指标：G1、G2期均有蛋白质合成，G1期在前，G2期在后。
5. 与细胞周期相联系的“热点”
联系基
因突变 在细胞分裂间期的S期，DNA复制时容易受到内外因素的干扰而发生差 错，即发生基因突变
联系染色
体变异 在细胞分裂的前期，秋水仙素或低温处理可抑制纺锤体的形成，出现多 倍体细胞
联系细
胞癌变 用药物作用于癌细胞，使其在分裂间期DNA分子不能复制，可抑制癌细 胞的无限增殖
联系DNA
复制 DNA复制为半保留复制，若1个DNA分子的两条链都被标记，则分裂一 次产生的子细胞都含标记链
联系
免疫 在细胞因子及辅助性T细胞的作用下，被抗原刺激后的B细胞将进入细胞 周期迅速分裂，使细胞周期缩短
6. 细胞周期新情境
(1)细胞周期检验点：细胞周期检验点是细胞周期的一种监控机制，主要作用是确保细 胞周期事件高度有序地完成。常见的检验点及其主要功能如下：
检验点 主要功能
G1/S期
检验点 主要检验G1期合成的蛋白质(如DNA复制所需的酶)和糖类等是否充足， DNA是否损伤、能否启动DNA的复制
S期
检验点 主要检验DNA复制，DNA是否损伤，若损伤则抑制DNA复制并修复
G2/M期
检验点 主要检验DNA是否完成复制，细胞中合成的物质是否充足，细胞是否已 生长到合适大小，环境是否利于分裂
纺锤体组
装检验点 主要检查纺锤体是否正确组装，纺锤丝是否正确连接染色体的着丝粒
M末期
检验点 主要检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极，从而决定胞质是否 分裂
(2)细胞周期同步化：为了研究某一时期细胞的代谢、增殖、基因表达或凋亡等，常通 过人工诱导(如药物)的方式使细胞同步化在细胞周期的某个特定时期。常用的细胞周 期同步化的方法及原理如下：
①DNA合成阻断法
a.常用药物：TdR(胸腺嘧啶脱氧核苷)等DNA合成抑制剂。
b.原理
用TdR第
一次处理 作用：所有处于S期的细胞立刻被抑制，其他细胞运行到G1/S期交界 处被抑制
洗脱TdR 作用：解除抑制，被抑制的细胞沿细胞周期运行，使所有细胞均不处 于S期
TdR第二
次处理 作用：使所有的细胞被抑制在G1/S期交界处
②分裂中期阻断法：常用药物为秋水仙素，培养液中添加适量的秋水仙素，能够抑制 纺锤体形成，使细胞阻断在分裂中期，从而实现细胞周期同步化。
√
√
√
√
×
√
×
√
√
×
[情境推理]
1. (2023·新课标卷节选)细胞增殖是植物生长发育的基础。细胞增殖具有周期性，细胞 周期中的分裂间期为分裂期进行物质准备，物质准备过程主要包括 。
提示：DNA分子的复制和有关蛋白质的合成
2. 染色体和染色质是同一种物质在细胞不同时期的两种状态，这两种不同的状态对细 胞生命活动的意义是 。
提示：染色体呈高度螺旋状态，有利于细胞分裂过程中移动并平均分配到子细胞中 去；而染色质呈细丝状，有利于DNA解螺旋完成复制、转录等
3. 在细胞分裂过程中，着丝粒的分裂是纺锤丝牵拉的结果还是自行分裂的结果？如何 用实验证明，请写出实验思路。 。
提示：着丝粒的分裂是自行分裂的结果；实验思路：取洋葱根尖分生区若干均分为 甲、乙两组，将甲组置于低温条件下培养，乙组在常温条件下培养(或甲组用秋水仙素 处理，乙组用等量清水处理)，一段时间后制片观察甲、乙两组有丝分裂后期染色体数 量是否加倍
A. 有丝分裂间期能够合成分离酶等蛋白质
B. 分离酶在整个细胞周期都保持高活性
C. 分离酶功能障碍可能会引起子细胞染色体数异常
D. 伴随Securin蛋白降解，导致细胞中染色体数目加倍和DNA数目不变
B
解析：依据题意，分离酶是一种蛋白酶，在有丝分裂前期和中期，Securin蛋白与分离 酶形成复合物，据此可推测，有丝分裂间期能够合成分离酶等蛋白质，A正确；分离 酶是一种蛋白酶，在有丝分裂前期和中期，Securin蛋白与分离酶形成复合物，此时的 分离酶没有活性，复制后的染色体由粘连蛋白复合物连接在一起，B错误；在有丝分 裂后期，Securin蛋白降解，分离酶释放出来，通过切割粘连蛋白复合物触发姐妹染色 单体的分离，促进了染色单体的分离，可见，分离酶功能障碍会引起着丝粒分裂异 常，进而导致子细胞染色体数异常，C正确；伴随着Securin蛋白降解，着丝粒分裂， 染色体数目加倍，但DNA数目不变，D正确。
DNA
蛋白质
正确
注：APC——后期促进因子。
ABD
A. 图a细胞处于有丝分裂的前期，两组中心粒之间的星射线形成了纺锤体
B. 如果染色体与纺锤体连接并排列在赤道板上，SAC蛋白会很快失活并脱离
C. SAC蛋白异常失活，细胞将停止在分裂中期，最终导致细胞染色体数目加倍
D. 当所有染色体上的SAC蛋白都脱离后，APC被激活，细胞才能进入分裂后期
解析：图a细胞染色体散乱分布在细胞内，处于有丝分裂前期，中心体发出星射线形成 纺锤体，A正确；如图所示，一开始SAC蛋白位于染色体的着丝粒上，如果染色体与 纺锤体连接并排列在赤道板上，SAC蛋白会很快失活并脱离，B正确；如果SAC蛋白 异常失活，细胞检验机制失效，将会引起染色体错误分配，不能平均进入子细胞，而 不是停止在分裂中期，C错误；当所有的SAC蛋白都脱离后，APC被激活，细胞进入 图d所示的时期，在后期促进因子(APC)的作用下进入有丝分裂后期，D正确。
考点2 细胞的有丝分裂和无丝分裂
A基础知识重点疑难
1. 进行有丝分裂细胞的细胞周期过程
笔记：有丝分裂不包含分裂间期，强调两个特点，一是有丝(主要指星射线或纺锤丝 等)，二是分裂(主要指细胞核的分裂)
2023浙江1月选考T10：分析紫杉醇对癌细胞有丝分裂过程的影响，综合性强
时期 高等植物细胞 动物细胞 特点
分裂
间期
无中心粒
有中心粒，
且完成倍增 (1)完成 DNA 分子的复制
(2)合成有关的蛋白质
(3)细胞有适度生长
前期 细胞两极发出纺
锤丝形成纺锤体①
两组中心粒分别
移到细胞两极，
并发出星射线形
成纺锤体 (1) 染色质螺旋化形成染色体 ②
(2) 核仁 解体，核膜消失
(3)纺锤体形成
DNA
染色体
核仁
时期 高等植物细胞 动物细胞 特点
中期 染色体清晰可见，每条染色体的着 丝粒排列在赤道板③上，此时染色体 形态固定，数目清晰，便于观察
后期 每条染色体的着丝粒一分为二④，姐 妹染色单体分开，成为两条子染色 体，由纺锤丝(或星射线)牵引着向两 极移动
时期 高等植物细胞 动物细胞 特点
末期
细胞板扩展形成细胞壁，分割细胞
细胞膜由中部向内
凹陷，细胞缢裂 (1)染色体解螺旋形成染色质
(2) 纺锤体 消失
(3) 核膜、核仁 重新出现
笔记：①关联点：抑制纺锤体形成，可导致染色体不能“平分”到两个子细胞中，从 而导致染色体数目加倍，如低温、秋水仙素处理 ②利于遗传物质的均分 ③只是一 个位置，不是一个结构 ④着丝粒分裂后，染色单体消失，染色体数目加倍
纺锤体
核膜、核仁
2. 细胞周期中动、植物细胞有丝分裂的不同
项目 中心粒倍增
(分裂间期) 纺锤体形成
方式(前期) 细胞分开方
式(末期) 主要参与
的细胞器
高等植
物细胞 无 线粒体、核糖体、高 尔基体
项目 中心粒倍增
(分裂间期) 纺锤体形成
方式(前期) 细胞分开方
式(末期) 主要参与
的细胞器
动物
细胞 有 线粒体、中心体、核 糖体
3. 细胞周期中细胞结构或物质的周期性变化
(1)染色体形态及行为变化
提醒 (1)当有染色单体(G2期、前期、中期)时，染色体∶染色单体∶核DNA＝ 1∶2∶2。
(2)当无染色单体(G1期、后期、末期)时，染色体∶核DNA＝1∶1。
(2)核DNA、染色体、染色单体的数目变化(以二倍体生物为例)
时期
项目 分裂
间期 分裂期
前期 中期 后期 末期至结束
核DNA 2n→4n 4n 4n 4n 4n→2n
染色体 2n 2n 2n 2n→4n 4n→2n
染色单体 0→4n 4n 4n 4n→0 0
提醒 染色体的数目始终和着丝粒的数目相等；染色体加倍的原因是着丝粒分裂。
染色体
DNA
平均
遗
传
5. 无丝分裂
过程 细胞核 延长→核中部向内凹陷，缢裂为两个细胞核→整个细胞从中部缢 裂为两个子细胞
特点 没有出现 纺锤丝 和 染色体 的变化；染色质、DNA也要进行复制，并 且细胞要增大
实例 蛙的红细胞
细胞核
纺锤丝
染色体
6. 细胞周期中染色体、核DNA、染色单体含量变化曲线分析
(1)曲线模型
(2)曲线解读
项目 上升段的变化原因 下降段的变化原因
核DNA 分裂间期(S期)DNA复制，核 DNA数目加倍 末期结束细胞一分为二，核DNA数目减半
染色体 后期着丝粒分裂，染色体数目 加倍 末期结束细胞一分为二，染色体数目减半
染色
单体 分裂间期(S期)DNA复制，染色 单体形成 后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，染 色单体消失
7. 细胞周期中染色体数与核DNA数比值的变化曲线
ef(BC)段 表示S期DNA的复制，染色单体形成
fg(CD)段 表示含有姐妹染色单体的时期，即G2期、有丝分裂前期和中期
gh(DE)段 表示有丝分裂后期着丝粒分裂，染色单体消失
8. 根据柱状图判断细胞分裂时期的规律(以二倍体生物为例)
甲 乙
丙
核DNA∶染
甲 乙
丙
×
×
A. 精原细胞能通过有丝分裂产生子细胞
B. DNA在分裂间期边解旋边复制
C. 细胞DNA总量在分裂后期减半
D. 核仁在分裂末期染色体解螺旋时重新形成
解析：在有丝分裂后期细胞染色体数加倍，DNA总量不会减半。
C
A. 细胞①处于间期，细胞核内主要进行DNA复制和蛋白质合 成
B. 细胞②处于中期，染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数 ＝1∶2∶2
C. 细胞③处于后期，同源染色体分离并向细胞两极移动
D. 细胞④处于末期，细胞膜向内凹陷将细胞一分为二
B
解析：①是间期，细胞主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成，并且细胞有适度的 生长，但蛋白质的合成不在细胞核，而在核糖体，A错误；②是中期，染色体已在间 期复制完成，因此染色体数目没有改变，但一条染色体上有两条染色单体，一条染色 体上有两个核DNA，染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数＝1∶2∶2，B正确；③是 后期，有丝分裂不会出现同源染色体分离的情况，C错误；④是末期，题干中指出是 植物细胞，植物细胞末期的特点之一是在细胞板的位置逐渐扩展形成新的细胞壁，动 物细胞膜末期是细胞膜向内凹陷将细胞一分为二，D错误。
动物
植物
错误
与细胞周期相关的曲线(图像)
A. 观察染色体形态和数目的最佳时期处于图1的CD段
B. 图1中DE段的细胞染色体数目加倍，但核DNA含量不变
C. 图2中a时期对应图1中的AB段，c时期对应图1中的EF段
D. 有丝分裂过程不会出现图2中d时期所示的情况
图1
图2
C
解析：图1中的CD段包括G2期、有丝分裂前期和中期，中期是观察染色体形态和数目 的最佳时期，A正确；图1中DE段形成的原因是着丝粒分裂，此时细胞中染色体数目加 倍，但核DNA含量不变，B正确；图2中a时期表示有丝分裂后期、末期，对应图1中的 EF段，c时期染色体与核DNA的含量比a时期减少一半，对应图1中的AB段，C错误； 图2中d时期表示染色体∶核DNA＝2∶1，有丝分裂过程中不存在这种情况，D正确。
解题方法
根据柱形图判断有丝分裂时期
(1)先判断各柱形图代表的含义
①染色单体有数目为0的时期,故 表示染色单体。②当有染色单体存在时,核 DNA分子 数是染色体数的2倍;当无染色单体存在时,核DNA分子数等于染色体数，故 表示染色 体, 表示核DNA分子。
(2)再根据三者的比例关系判断各时期
甲 乙
C
A. 核膜和动粒从化学组成分析，主要区别是前者含有磷脂
B. 观察染色体形态和数目最佳的时期为图乙
C. 图甲细胞所处的时期特点是核膜、核仁消失，没有出现纺锤体
D. 若纤维冠不能形成，则可能导致细胞分裂过程受阻
解析：核膜的主要成分是蛋白质和磷脂，动粒的本质是蛋白质，因此两者的物质组成 差异主要在于核膜含有磷脂，A正确；图乙是有丝分裂中期，染色体形态固定、数目 清晰，因此观察染色体形态和数目最佳的时期为图乙，B正确；图甲细胞所处的时期 是有丝分裂前期，特点是核膜、核仁消失，出现纺锤体和染色体，C错误；由题意可 知，纤维冠可确保染色体的正常分离，若纤维冠不能形成，则可能导致细胞分裂过程 受阻，D正确。
考点3 观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
A基础知识重点疑难
1. 实验原理
选材 根尖、芽尖等 分生区 细胞有丝分裂较旺盛
染色 细胞核内的染色体(质)易被 碱性 染料(甲紫溶液或醋酸洋红液)染成深色
时期
确定 由于各个细胞的分裂是独立进行的，因此在同一分生组织中可以通过高倍显微 镜观察各个时期细胞内 染色体 的存在状态，从而判断处于不同分裂时期的 细胞
分生区
碱性
染色体
2. 实验步骤
洋葱根尖培养 待根长约5 cm时，可用于实验
取材 剪取根尖2～3 mm①
制作 装片 解离 药液 质量分数为15％的盐酸＋体积分数为95％的酒精(按1∶1 混合)
目的 使组织中的细胞相互分离开
制作 装片 漂洗② 漂洗液 清水
目的 洗去药液，防止解离过度
染色② 染色剂 质量浓度为0.01 g·mL－1或0.02 g·mL－1的甲紫溶液(或 醋酸洋红液)
目的 使染色体着色，便于观察
使组织中的细胞相互分离开
洗去药液，防止解离过度
制作 装片 制片 操作 用镊子尖将根尖弄碎，盖上盖玻片，用拇指轻压
目的 使细胞分散开来，有利于观察
观察 低倍镜观察→高倍镜观察
笔记：①不宜过长，过长会包括伸长区，伸长区细胞无细胞分裂 ②漂洗与染色的顺 序不能颠倒
使细胞分散开来，有利于观察
提醒 (1)根尖中只有分生区细胞才可以进行分裂，伸长区和成熟区细胞不能分裂。
(2)不能观察一个细胞的连续分裂过程，因为解离时细胞已死亡，可以寻找处于不同时 期的细胞，连起来体现出细胞分裂的连续过程。
(3)“解离→漂洗→染色→制片”的步骤顺序不能颠倒、不能缺失，否则不易观察到预 期现象。
3. 实验相关总结
实验材料
的选择 类型 选择分裂期占细胞周期的比例较大的材料
时间 必须在分裂旺盛的时间
部位 选取细胞分裂旺盛的部位，如根尖分生区、芽尖分 生区
操作注意事项 解离时间 太短 压片时细胞不易分散
过长 导致细胞解离过度、根尖过于酥软，影响染色
漂洗时间 适宜 洗去多余的药液，防止解离过度而影响染色
染色时间 太短 染色体或染色质不能完全着色
操作注意事 项 染色
时间 过长 使其他部分也被染成深色，无法分辨染色体
压片
力度 过轻 细胞未分散开
过重 将组织压烂
显微镜观察
细胞状态 显微镜下观察到的都是死细胞，不能看到动态变化，因为在解离过程中细胞已经死亡，需要不断移动装片，在不同的视野中找到各个时期的分裂图像
细胞数目 分裂间期的细胞数目最多，原因是分裂间期历时最长
笔记：不能选表皮细胞，因表皮细胞一般不发生细胞分裂
×
√
×
×
A. 选用易获取且易大量生根的材料
B. 选用染色体数目少易观察的材料
D
C. 选用解离时间短分散性好的材料
D. 选用分裂间期细胞占比高的材料
解析：根尖分生区的细胞分裂能力较强，故观察有丝分裂时选用易获取且易大量 生根的材料，A正确；选用染色体数目少易观察的材料有利于观察有丝分裂每一 个时期的特点，B正确；选用解离时间短分散性好的材料，更利于实验的进行， C正确；细胞周期中，分裂间期比分裂期占比更大，应该选用分裂期细胞占比相 对高的材料，D错误。
解题方法
实验材料的选择
(1)类型:选取分裂期占细胞周期时间比例相对较大的、染色体数目相对少的细胞。
(2)部位:选择分裂旺盛的部位,如根尖、茎尖的分生区﹐不能选择表皮细胞,因表皮细胞 一般不发生细胞分裂。
(3)取材
①必须在分裂旺盛的时期,这样才能保证观察到较多处于分裂期的细胞。
②剪取根尖不宜过长,太长会包括伸长区,伸长区无细胞分裂,增加了寻找观察细胞 的难度。
A. 剪取洋葱根尖2～3 mm，因为该区域属于根毛区，细胞有丝分裂旺盛
B. 该实验步骤中唯一错误的是在②和③之间缺少用清水漂洗这一环节
C. 在观察的图像中，甲、乙属于分生区的细胞，细胞已死亡
D. 统计图⑧中处于分裂期的细胞数目可计算细胞周期的长短
C
解析：洋葱根尖2～3 mm的区域属于分生区，A不合理；在②和③之间应增加清水漂 洗这一环节，而③和⑤之间的清水漂洗环节应删除，B不合理；统计处于分裂期的细 胞数目，只能推算出分裂间期和分裂期所占时间的比例，无法知道细胞周期的长短， D不合理。
不能
错误
①取材位置不合适 ②取材时间不合适 ③制片时压片力度不合适
④解离时间不合适 ⑤视野选择不合适
A. ②③ B. ②⑤
C. ①②⑤ D. ①③④
C
解析：根尖分生区细胞呈正方形，而图示有些细胞呈长方形，可能是取材位置不合 适，故①符合题意；图中细胞多处于未分裂状态，可能是取材时间不合适，故②符合 题意；图示细胞均已经分散开，说明制片时压片力度合适，故③不符合题意；解离的 目的是使细胞分散开，而图示细胞已经分散开，说明解离时间合适，故④不符合题 意；图示细胞有些呈长方形，可能是伸长区细胞，可能是视野选择不合适，故⑤符合 题意。综上分析，故C项符合题意。
解题方法
实验异常现象的原因分析
