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第四章 细胞增殖、分化、衰老和死亡
第1节 细胞增殖
第1课时 细胞增殖和有丝分裂
思考：
1.一粒种子是如何成长为一棵幼苗的呢？
2.生物体的生长是靠细胞体积的增大还是细胞数目的增多呢？
针对生活中常见的生物学现象，进行观察、分析，然后提出问题，体现了科学探究的核心素养。
描述细胞通过不同的方式进行分裂，其中有丝分裂保证了遗传信息在亲代和子代细胞中的一致性
1.运用模型解释细胞表面积与体积的关系。（科学探究）
2.对细胞周期的学习，认识到生命活动的周期性。（生命观念）
3.分析有丝分裂各时期的特点，掌握有丝分裂过程，构建染色体和DNA数量变化模型。（科学思维）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！
进
走
课
堂
1．多细胞生物体积增大原因
(1)细胞____增多。
(2)细胞____增大。
2．细胞的直径是细胞的重要特征
(1)各类细胞的____有一定的规律。
(2)一般而言，多数动物和植物细胞的直径为___________。
一、生物体的生长主要是细胞增殖的结果
数量
体积
直径
20～30 um
3．细胞体积
(1)合适的细胞体积能保证细胞与________进行正常的____和____交换，保证细胞内________和________的正常进行。
(2)当细胞体积________时，细胞的相对表面积就____，细胞与周围环境的____________________也可能会降低，这会影响______对细胞的控制，不利于细胞生命活动的进行。
(3)生物体的细胞不能无限长大，受________的限制。
周围环境
物质
信息
物质运输
信息传递
增加过大
变小
物质和信息交换的效率
细胞核
多种因素
细胞不能无限长大：
1. 细胞的相对表面积：S(表面积S=4πr2 )/V(体积V=4/3πr3 )
细胞越大，S/V越小，物质交换与运输效率越低；细胞越小，S/V越大，物质运输效率越高，代谢越快。（实验：模拟探究细胞表面积与体积的关系）
2.核质比。细胞核与质之间有一定的比例关系，一个核内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限度，使细胞不可能太大。
3.细胞内物质的交流受细胞体积的制约，细胞体积过大影响物质交流，细胞内的生命活动就不能灵敏地控制与缓冲。
【归纳提升】
基于生物学事实和证据，对细胞不能无限长大的原因进行归纳与概括，体现了科学思维的核心素养。
【例1】下列有关细胞不能无限长大的原因的叙述，不正确的是（ ）
A．与细胞表面积和体积的比值有关
B．细胞核的大小是有一定限度的
C．细胞体积过大不利于细胞的物质运输
D．细胞内各种细胞器的数目和种类限制
D
细胞不能无限长大的原因有：细胞核的大小是有一定限度的；与细胞表面积和体积的比值有关，细胞体积过大不利于细胞的物质运输。细胞细胞器的数目和种类决定细胞功能的复杂程度，所以选D。
1．意义
细胞增殖是生物体____、____、____和____的基础。
2．方式
细胞以____的方式进行增殖。真核细胞的分裂方式包括________、________和________。
二、细胞增殖
生长
发育
生殖
遗传
分裂
有丝分裂
无丝分裂
减数分裂
【拓展延伸】
1.有丝分裂、无丝分裂、减数分裂均是真核细胞的分裂方式。有丝分裂和无丝分裂是形成体细胞的方式，减数分裂与生殖细胞的形成有关。
2.原核细胞通常以二分裂方式增殖，二分裂既不属于有丝分裂，也不属于无丝分裂。
基于生物学事实和证据，对细胞分裂方式进行归纳与概括，体现了科学思维的核心素养。
3．细胞周期(以进行有丝分裂的细胞为例)
(1)概念：________的细胞，从一次____________开始，经过________，直到__________________为止的过程，称为一个细胞周期。
(2)阶段划分
①分裂间期：完成________，主要包括____________和__________的合成。
②分裂期：染色体________，完成__________。
连续分裂
细胞分裂结束
物质准备
下一次细胞分裂结束
物质准备
DNA的复制
有关蛋白质
平均分配
细胞的分裂
甲
乙
甲 乙
乙 甲
乙 乙
【思考】以下哪个过程可表示细胞周期？
a
b
c
d
a + b
b + c
c + d
√
√
√
圆周法
线段法
分裂间期
分裂期
甲 甲
基于细胞周期概念，如何用图形来表示，提出问题，体现了科学探究的核心素养。
(1)变化：在完成__________和有关__________的同时，细胞________。
(2)细胞核中的染色质呈____。
(3)______常在细胞分裂间期进行复制。
归纳总结分裂间期
DNA复制
蛋白质合成
适度生长
丝状
中心体
细胞分裂间期的划分
G1期：又称DNA合成前期，主要进行RNA和有关蛋白质的合成，为S期DNA的复制做准备。
S期：又称DNA合成期，主要进行DNA的复制。
G2期：又称DNA合成后期，主要进行RNA和蛋白质的合成，特别是微管蛋白的合成，为分裂期做准备。
【拓展延伸】
基于生物学事实和证据，对细胞分裂间期进行拓展延伸，体现了科学思维的核心素养。
判断一个完整的细胞周期的方法
(1)“先长后短”：一个细胞周期一定要先经过一个长的间期，再经过一个短的分裂期。
(2)“终点到终点”：从完成时开始，到下一个完成时结束，为一个细胞周期。
(3)“先复制后分裂”：一个细胞周期一定要先完成DNA的复制，才能完成细胞的分裂。
【归纳提升】
基于生物学事实和证据，对周期的判断方法进行归纳与概括，体现了科学思维的核心素养。
【易错提醒】
1.只有能连续分裂的细胞才有细胞周期；有些细胞分裂结束后不再继续分裂，它们就没有细胞周期，如神经细胞、成熟的精子和卵细胞等。
2.细胞分裂周期必须是分裂间期在前，分裂期在后，不能颠倒。
3.一些外界因素，如温度、PH等会影响细胞周期的长短。
基于细胞周期的概念，对细胞周期易错点进行归纳与概括，体现了科学思维的核心素养。
【例2】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. 从a→b，由于DNA的复制使染色体数目增加一倍
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. 观察有丝分裂过程图，最好选择丙做实验材料
C
细胞周期包括分裂间期和分裂期，分裂间期时间长，分裂期时间短，图示表示时，应先是分裂间期，后是分裂期。此扇形图中，按顺时针方向，分裂间期为a→b段，分裂期为b→a段。从a→b为分裂间期，DNA复制了，但染色体并未加倍，A错误；图中的a→b→a表示细胞增殖过程的一个细胞周期，B错误；不同植物细胞周期不同，甲图的b→a与丙图的b→a所占细胞周期的比例不同，所用的时间不能确定是否一样长，也可能一样长，C正确；观察植物细胞有丝分裂的实验材料最好是选植物丁，因分裂期所占比例最大，D错误。
1．动物细胞在有丝分裂过程中，出现规律性变化的结构有染色体、______、核膜和核仁等。
着丝粒、着丝点示意图
纺锤体
着丝粒
着丝点内侧
微管
着丝点外侧
三、有丝分裂(以动物细胞为例)
(1)染色体
①______和______是染色体结构(如图)的重要组成部分，它们的________联系紧密，功能方面________，构成了高度有序的________。
②着丝粒连接________________。
③在电镜下，着丝点为______结构，其外侧主要与__________相连，内侧与______相互交织。
着丝粒
着丝点
结构成分
密切相关
整合结构
两条姐妹染色单体
圆盘状
纺锤体微管
着丝粒
(2)纺锤体
①组成：主要由微管及其结合蛋白组成。
②纺锤体装配开始的标志：动物细胞分裂前期______________和________________的运动。
③作用：组成纺锤体的____与染色体的______连接，在__________的作用下，______移动到细胞____的位置上。
星状射线的形成
两个中心体向两极
微管
着丝点
纺锤体微管
染色体
相应
2．分裂期是一个______过程，人们为了研究方便，一般将其分为前期、中期、后期和末期。
连续的
时期 图示 主要变化
前期 ①复制后的染色质经______________等过程，逐渐变短变粗，形成在____显微镜下可辨的染色体；②每条染色体含有____姐妹染色单体，由一个______相连接；③随着核仁逐渐消失、________、染色体看似______分布在细胞中；④两个中心体分别移向________，并发出______形成______
螺旋化(凝缩)
光学
两条
着丝粒
核膜解体
散乱地
细胞两极
星射线
纺锤体
中期 ①在______等结构的作用下，染色体向细胞中央的______方向移动，使每条染色体的______排列在______上；②细胞中染色体的____________，是__________数量的适宜时期
纺锤丝
赤道面
着丝粒
赤道面
形态比较清晰
计数染色体
后期 ①每条染色体中的________________分离，在______的作用下分别向________移动；②细胞中染色体的________，形成了两套________的染色体
两条姐妹染色单体
纺锤丝
细胞两极
数量加倍
相同数量
末期 ①到达细胞两极的染色体______，逐渐变为____________；②______消失；③____重新形成，核仁________，新的______逐渐形成
去凝缩
丝状的染色质
纺锤体
核膜
重新组装
细胞核
3．在动物细胞分裂的一定时期，胞质也开始分裂。
(1)起止点：胞质分裂一般始于______________，止于______________。
(2)方式：在胞质分裂的过程中，动物细胞的细胞质膜常表现为在______位置处________，将______一分为二。
(3)结果：一个____细胞缢裂成两个________相等的____细胞。
细胞分裂的后期
细胞分裂的末期
赤道面
向内凹陷
细胞质
亲代
体积基本
子代
思考并回答下列问题:
（1）出现染色体和染色体数目暂时加倍的是哪个时期？
（2）染色体数与DNA比例为1:1的是哪个时期？染色体数与DNA比例为1:2的是哪个时期？
（3）染色单体的形成、出现和消失各在什么时期？
（4）核膜、核仁的消失和重现分别发生在什么时期？
（5）细胞板形成的时期？
（6）纺锤体形成、消失的时期？
通过对有丝分裂过程进行分析，提出问题，体现了科学探究的核心素养。
【例3】下图为植物细胞有丝分裂四个时期示意图，请据图回答：
（1）存在染色单体的图是_________(填字母)，A图中染色体数目加倍的原因是________________。
（2）A图对应的分裂时期为_________期，细胞内有染色体和核DNA的数量分别为_______。
（3）核仁解体、核膜逐渐消失发生在图_____对应的时期，上图正确的分裂顺序为_____________________ (用字母和箭头表示）。
图示为植物细胞有丝分裂过程，A是后期，B是前期，C是中期，D是末期。（1）存在染色单体的图是B前期、C中期，A图中染色体的着丝点一分为二，染色体数目加倍。（2）A图对应的分裂时期为后期，细胞内有染色体有8条，核DNA有8条。（3）核仁解体、核膜逐渐消失发生在图B前期，上图正确的分裂顺序为B前期→C中期→A后期→D末期。
BC
着丝点一分为二
后
8、8
B
B→C→A→D
观察下图并完成表格填写：
间期
间期
前期
中期
后期
末期
间期 前期 中期 后期 末期
染色体(染色质)数目
DNA
染色单体
数目
4
4→8
4
4
4
4
8
8
8
8
0→8
8
8
0
0
2、数量分析
间期
前期
中期
后期
末期
8
4
细胞内染色体和DNA含量
时期
染色体
DNA
(1)
基于有丝分裂过程中染色体行为的变化，建立染色体和DNA的变化曲线图，体现了科学思维的核心素养。
间期
前期
中期
后期
末期
(2)每条染色体上DNA含量如何变化呢？
2
1
每条染色体上DNA含量
时期
基于有丝分裂过程中染色体行为的变化，建立每条染色体上DNA含量的变化曲线图，体现了科学思维的核心素养。
染色体和DNA含量变化曲线的判断方法
(1)依据：曲线中存在“斜线”的为DNA含量变化曲线，不存在“斜线”的为染色体数量变化曲线。
(2)解读：
①在分裂间期，DNA分子复制是一个逐渐进行的过程，其分子数由1渐变为2，曲线中呈现“斜线”的走势；
②分裂后期染色体数目随着丝粒分裂而加倍，而着丝粒的分裂是一个骤变的过程，曲线上不呈现“斜线”变化走势。
【归纳提升】
对如何判断染色体和DNA含量曲线变化进行归纳总结，体现了科学思维的核心素养。
【例4】下列关于豌豆细胞有丝分裂过程中细胞器作用的叙述，正确的是( )
A．在间期，核糖体上合成DNA
B．在前期，两组中心粒之间发出星射线形成纺锤体
C．在间期，线粒体为蛋白质的合成提供能量
D．在末期，高尔基体与子细胞的赤道板形成有关
C
在细胞分裂间期要完成DNA的复制和蛋白质的合成，该过程需要线粒体提供能量。故选C。
4.动物细胞有丝分裂
间期完成DNA的复制和有关蛋白质合成
分裂期实现染色体的平均分配
染色体、DNA变化规律完全相同。
相同点：
【思考】试分析高等植物细胞与动物细胞有丝分裂的异同点？
1、间期 动物：中心体复制
2、前期纺锤体的来源： 植物：由两极发出纺锤丝形成。 动物：由中心体周围发出的星射线形成。
3、末期细胞质的分裂（子细胞形成不同）
植物：赤道板位置出现细胞板，向四周扩展形成细胞壁。 动物：细胞膜向内凹陷使细胞缢裂成2个子细胞
不同点：
对高等植物细胞与动物细胞有丝分裂的异同点进行比较，体现了科学思维的核心素养。
【易错提醒】
1.赤道板与细胞板：赤道板只表示一个位置，不是真实存在的结构。而细胞板是植物细胞有丝分裂末期形成的一种结构，在显微镜下可以看到，是植物细胞区别动物细胞的一个标志。细胞板向四周逐渐扩展形成新的细胞壁。
2.有丝分裂的前期、中期、后期和末期是认为划分的，没有明显的界限。
3.染色体平均分配会使DNA平均分配，是指细胞核中的DNA平均分配，而细胞质中的DNA在分裂时是随机分配的，如线粒体DNA。
对有丝分裂中的注意事项进行总结归纳，体现了科学思维的核心素养。
细胞增殖
减数分裂
无丝分裂
有丝分裂
分裂间期
分裂期
前期
中期
后期
末期
细胞周期
DNA 复制和有关蛋白质的合成
完成
完成
1.细胞分裂具有周期性。如图为细胞周期示意图，叙述正确的是（ ）
A．甲→甲为一个完整的细胞周期
B．乙→乙为一个完整的细胞周期
C．乙→甲为分裂期
D．甲→乙为分裂间期
B
细胞分裂是从分裂间期开始的，甲→乙是分裂期，乙→甲分裂间期，乙→乙为一个完整的细胞周期，A错误，B正确；分裂间期时间长，所以乙→甲为分裂间期，C错误；分裂期时间段，所以甲→乙为分裂期，D错误。
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过程发生在有丝分裂间期，此时细胞内核仁解体、核膜消失
B．③④⑤中均存在染色单体
C．⑤→⑥过程发生在有丝分裂后期，细胞中的染色体数增加一倍
D．⑥→⑦过程中染色质变为细丝状的染色体
C
①→②表示的是染色体的复制过程，发生在有丝分裂间期，核仁解体、核膜消失发生在有丝分裂前期，A错误；⑤中着丝粒已分开，染色单体消失，B错误；⑤→⑥过程中，着丝粒已分开，染色体移向细胞两极，故发生在有丝分裂后期，细胞中的染色体数增加一倍，C正确；⑥→⑦过程中染色体变为细丝状的染色质，D错误。
3.下图是某生物体细胞有丝分裂的不同时期图像,下列对图像的描述正确的是( )
A.甲、乙、丙细胞分别处于有丝分裂的前期、后期和中期
B.甲、乙、丙细胞中染色体、染色单体与DNA分子数
比例都为1∶2∶1
C.甲细胞进行中心体倍增,发出星射线,形成了纺锤体
D.该生物可能是低等植物细胞
A
甲、丙细胞分别处于前期、中期,细胞中染色体、染色单体与DNA分子数的比例为1∶2∶2,而乙细胞处于后期,着丝粒分裂无染色单体,三者比例为1∶0∶1。中心体倍增发生在间期而不是前期。该生物虽有中心体但无细胞壁,故不可能为低等植物细胞。
4.CDK1是推动细胞由分裂间期进入分裂期的关键蛋白。在DNA复制开始后，CDK1发生磷酸化导致其活性被抑制，当细胞中的DNA复制完成且物质准备充分后，磷酸化的CDK1发生去磷酸化而被激活，使细胞进入分裂期。大麦黄矮病毒( BYDV )的M蛋白通过影响细胞中CDK1的磷酸化水平而使农作物患病。正常细胞和感染BYDV的细胞中CDK1的磷酸化水平变化如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．正常细胞中DNA复制未完成时，磷酸化
的CDK1的去磷酸化过程受到抑制
B．正常细胞中磷酸化的CDK1发生去磷酸
化后，染色质螺旋化形成染色体
C．感染BYDV的细胞中，M蛋白通过促进CD
K1的磷酸化而影响细胞周期
D．M蛋白发挥作用后，感染BYDV的细胞被阻滞在分裂间期
C
感染BYDV的细胞中，M蛋白通过抑制CDK1的去磷酸化而影响细胞周期的。
5.下图是具有四条染色体的植物细胞有丝分裂图，据图分析回答：
(1)C图所示分裂的时期是 期，判断的理由是 。
(2)一个细胞中，DNA分子数与染色体数相同的是 图。
(3)染色体数目加倍发生在 图。
(4)在分裂过程中，染色体发生的一系列形态变化和活动都是与 相适应的。染色体的活动决定于 。
(5)分裂产生的子细胞之所以与原来的母细胞具有相同的特征，是因为
。
前
染色体含染色单体且散乱排列
A、D
A
染色体及DNA平均
分配到两个子细胞中
纺锤丝的牵引
间期复制的DNA在分裂期平均分配到两个子细胞中去，使子细胞与母细胞含有相同的遗传物质
此题主要考查细胞有丝分裂过程中各时期染色体形态、行为及数目的变化，因此把握各时期的特点是解题的关键。先根据图中染色体的变化特征确定各个时期及其变化顺序是：C(前期)→B(中期)→A(后期)→D(末期)，然后依图作答。
真正的智慧有一个重要标准,就是面对人心,
你拥有什么样的判断力。
