第1节　细胞的增殖
课程标准

1.简述细胞的生长和增殖的周期性。
2.描述细胞的无丝分裂。
3.观察细胞的有丝分裂并概述其过程。
4活动建议：模拟探究细胞大小与物质运输的关系。
课标解读
1.简述细胞生长和增殖的周期性。
2.观察细胞的有丝分裂并概述其过程。
3.描述细胞的无丝分裂。
4.探讨细胞不能无限长大的原因。

细胞不能无限长大
制备琼脂块：切取三块边长分别为3 cm、2 cm、1 cm的含 的琼脂块正方体
　
浸泡：用质量分数为0.1%的 溶液浸泡10 min，并不时翻动
　
切割：捞取、干燥并均分琼脂块
　
测量、记录、计算
酚酞
NaOH
(2)实验结果：琼脂块的表面积与体积之比随着琼脂块的增大
而 ；NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随着琼脂块的增大而 。
(3)实验结论：细胞体积越大，其相对表面积越小，物质运输的效率越 。
减小
减小
低
2．细胞不能无限长大的原因
(1)细胞 的关系限制了细胞的长大。
(2) 的控制能力制约细胞的长大。
[思维激活1] NaOH在每一琼脂块内扩散的深度相同吗？为什么？
提示　因为NaOH浓度相同，琼脂块的材料相同，所以NaOH在不同大小的琼脂块内扩散的速率相同，深度相同。
表面积与体积
细胞核
1．本实验是模拟实验，实验原理是用琼脂块(内含酚酞试液)模拟细胞，用NaOH溶液模拟被细胞吸收的物质，用酚酞检测NaOH扩散进入琼脂块的深度，通过计算并比较NaOH扩散的体积与琼脂块总体积的比值，来模拟细胞大小与物质运输效率的关系。
2．细胞的体积并非越小越好，细胞体积的最小限度是由完成细胞功能所必需的基本结构(如各种细胞器)和物质(如酶)所需的空间决定的。
【巩固1】 真核细胞的直径一般在10～100 μm之间，下列有关生物体细胞不能无限长大的原因的叙述中，不正确的是(　　)。
A．体积大，物质运输的效率较低
B．相对表面积小，有利于物质的迅速转运
C．受细胞核所能控制范围的制约
D．相对表面积大，有利于物质的转运和交换
解析　相对表面积小，不利于物质运输。
答案　B
1．对细胞周期
(1)前提条件： 的细胞。
(2)时间：从 开始，到 为止。
(3)两个阶段： 和 。
有丝分裂
连续分裂
一次分裂完成时
下一次分裂完成时
分裂间期
分裂期
2．高等植物细胞有丝分裂各时期的变化特点
DNA分子
有关蛋白质
两条姐妹染色单体
加倍
着丝点
核膜
核仁
纺锤丝
纺锤体
散乱
纺锤丝
着丝点
数目
形态
姐妹染色单体
两极
染色质丝
核膜
核仁
纺锤丝
细胞板
细胞壁
3.动、植物细胞细胞周期的不同
中心粒
中心粒
中心粒
细胞板
凹陷
4.意义
(1)将亲代细胞的 经过复制(实质为DNA的复制)之后，精确地平均分配到 中。
(2)由于染色体上有 ，因而在细胞的亲代和子代间保持了 的稳定性。
遗传物质
两个子细胞
DNA
遗传性状
[思维激活2] 细胞板与赤道板的区别是什么？
提示　赤道板不同于细胞板，赤道板是不存在的，因此在显微镜下是无法观察到的，它指的是细胞中央的一个平面。而细胞板则是在末期由高尔基体形成的结构，最终形成细胞壁。
[思维激活3] 染色单体形成于何时，消失于何时？什么时期存在染色单体？
提示　染色单体形成于间期(染色体复制)，消失于后期(着丝点分裂)。C2、前、中期存在染色单体。
1．细胞周期的理解
只有连续分裂的细胞才具有细胞周期，如生发层细胞、根的分生区细胞等。成熟的细胞一般不分裂，不具细胞周期，如神经细胞、根毛细胞等；减数分裂不具细胞周期。细胞周期分为分裂间期(在前，时间长)和分裂期(在后，时间短)，通常表示方法有：
(1)扇形图
(2)直线图
(3)柱形图表示法
2．染色体、染色单体、DNA分子之间的关系
①染色体与染色单体
姐妹染色单体是指经过复制后仍连接在同一个着丝点上的两条染色单体；当着丝点分裂后，两姐妹染色单体就分开成为独立的两条染色体。
②染色体与着丝点
染色体数目是根据着丝点数目来计数的，有几个着丝点就有几条染色体。
③染色体与DNA
无染色单体时，染色体∶DNA＝1∶1；有染色单体存在时，染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2。
3．有丝分裂中染色体数、染色单体数和DNA分子数的变化。
表格比较(设正常体细胞内染色体数目为2n)
4.变化曲线
拓展深化：与有丝分裂有关的细胞器及相应的生理作用
【巩固2】 右图为细胞分裂的某一时期，
下列有关此图的叙述中，不正确的是(　　)。
A．细胞中的中心体⑨，与纺锤体的形成有关
B．④是一条染色体，包含两条染色单体①和③，两条染色单体由一个着丝点②相连
C．细胞中有4条染色体，8条染色单体
D．在后期时，细胞中有8条染色体，8条染色单体
解析　后期，着丝点分裂，无染色单体。
答案　D
1．过程
核延长→ 缢裂→ 缢裂→两个子细胞。
2．特点
不出现 和 的变化，但有遗传物质的复制。
3．实例
的红细胞的无丝分裂。
[思维激活4] 原核细胞的分裂方式是无丝分裂吗？
提示　不是。 无丝分裂是真核细胞的特有方式。
无丝分裂
核
质
纺锤丝
染色体
蛙
无丝分裂和有丝分裂的比较
【巩固3】 下列关于无丝分裂的叙述错误的是(　　)。
A．低等生物细胞特有的分裂方式
B．也存在遗传物质的复制过程
C分裂过程中不出现纺锤丝
D．分裂过程中不出现染色体的变化
解析　无丝分裂是指分裂过程中不会出现纺锤丝和染色体的变化的细胞分裂方式。无丝分裂与有丝分裂一样也存在遗传物质的复制过程。无丝分裂在高等动物体内也存在，比如：蛙的红细胞的无丝分裂。
答案　A
1．实验原理
(1)在高等植物体内，有丝分裂常见于根尖、芽尖等 。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看到处于 的细胞。
(2)高倍镜下观察各个时期细胞内 的存在状态，就可以判断这些细胞各处于有丝分裂的哪个时期，进而认识有丝分裂的完整过程。
(3)染色体易被碱性染料(如 )着色，有利于观察。
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
分生区细胞
不同分裂时期
染色体(或染色质)
龙胆紫溶液
2．实验步骤
洋葱根尖培养
[思维激活5] 视野中处于哪个分裂时期的细胞数目最多？为什么？
提示　处于间期的细胞最多，因为细胞周期中间期最长。
1．漂洗目的
(1)防止解离过度，使根尖过分酥软。
(2)洗去盐酸，防止与碱性染液发生作用，影响染色。
2．使根尖细胞相互分散的方法
(1)解离，盐酸可破坏细胞壁的果胶层，使组织细胞分离。
(2)制片时用镊子把根尖弄碎。
3．显微镜观察的都是死细胞，不能看到动态变化，若视野中找不到某一时期的细胞，可通过移动装片从邻近的区域中找。
【巩固4】 用高倍镜观察洋葱根尖细胞的有丝分裂，正确的叙述是
(　　)。
A．中心体发出的星射线形成纺锤体
B．细胞板出现在分裂期的中期
C．直接用高倍镜找到分生区的细胞进行观察
D．各时期的长短与视野中相应细胞的数量呈正相关
解析　洋葱为高等植物，细胞内无中心体；细胞板出现在末期；使用高倍镜时，应先在低倍镜下找到待观察目标。
答案　D

细胞周期的理解
①一个细胞周期是指乙→乙的全过程　②在高等植物细胞内，两组中心粒之间发射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DNA的复制及有关蛋白质的合成
A．①④ B．②③ C．①③ D．③④
思维导图：
深度剖析　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的复制和有关蛋白质的合成，d段消耗ATP用于染色体的移动；b段是分裂期，不存在DNA的复制。
答案　C
误区警示　细胞周期是由分裂间期和分裂期两个阶段组成的，时间为先分裂间期，后分裂期，前后顺序不能颠倒。
【例2】 下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(　　)。
细胞有丝分裂过程及特点
A．若按分裂的先后顺序排列，应为①→④→③→②
B．图①中中心体发出的星射线形成了纺锤体，此时共有6条染色体
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
思维导图：
深度剖析　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，由中心体发出星射线形成纺锤体的是动物细胞有丝分裂过程中所具有的，着丝点分裂后，染色体数目加倍，染色单体消失。图④为有丝分裂的中期，着丝点整齐排列在赤道板上。细胞板是末期才形成的。
答案　A
规律方法　有丝分裂图像识别技巧
(1)动、植物细胞的识别
①图像画成方形或图像中有细胞板结构，无中心体结构，一般可判断为(高等)植物细胞。
②图像画成圆形或有中心体结构，无细胞板结构，通过缢裂方式平分细胞，一般可判断为动物细胞。
③画成方形或图像中有细胞板结构，有中心体结构，一般可判断为低等植物细胞。
(2)细胞分裂时期的识别——染色体行为
①染色体散乱分布在细胞中央是前期；
②染色体的着丝点排列在赤道板上是中期；
③着丝点分裂，染色单体变成染色体，并分别移向细胞两极是后期；
④染色体成为染色质形态，重新出现核仁、核膜是末期。
技法必备
(1)科学性：即符合实验要求
①选择的材料要含有较多的要观察对象。如“绿叶中色素的提取和分离”实验，一定要选择含有四种色素的新鲜叶片，本节实验所选材料一定要含有正在进行有丝分裂的细胞等。
②选取的材料要使实验现象更加明显，有利于得出正确结论。本节实验中选用洋葱根尖分生区细胞的优越性在于分裂旺盛、染色体数目较少，易于观察。
———————观察类实验——材料的选取 ———————
(2)简便性
即取材较容易且易操作。如“质壁分离和复原”实验中选用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞作实验材料，这样不必染色，而又可排除叶绿体的干扰，便于观察。
能力展示
下列关于实验材料的选择正确的是(　　)。
A．用甘蔗检测还原糖
B．用人的成熟的红细胞观察线粒体
C．用鸡血制备细胞膜
D．用洋葱根尖分生区观察有丝分裂
解析　甘蔗富含非还原性的蔗糖；人的成熟红细胞无线粒体；鸡血红细胞中含有细胞核及具膜细胞器。
答案　D
解析　根据扇形面积的比例可以看出，以箭头方向甲→乙为细胞有丝分裂的分裂期，乙→甲为分裂间期，一个完整的细胞周期是从一次分裂完成即图中的乙点，到下一次分裂完成时(即乙点)为止，所以一个完整的细胞周期应该是乙→乙。
答案　D
2．右图为细胞周期中部分细胞核的变化示意图，此过程(　　)。
A．发生在细胞分裂期的末期，核膜再度合成
B．发生在细胞周期的分裂间期，染色质复制
C．发生在细胞分裂期的前期，核膜逐渐消失
D．发生在细胞分裂期的中期，染色体螺旋变粗
解析　图中显示是染色体形态，且存在染色单体，又因为核膜正在发生变化，故应为前期。
答案　C
3．下列物质变化示意图中，有丝分裂过程中不可能发生的是
(　　)。
解析　A图可以表示有丝分裂过程中，染色体数目的变化规律；B图可以表示有丝分裂过程中DNA数目的变化规律；C图表示有丝分裂过程中DNA∶染色体＝2∶1的时期，如前期、中期。在有丝分裂过程中，不可能出现DNA∶染色单体＝2∶1的时期，所以选D。
答案　D
4．动物细胞有丝分裂过程与植物细胞有丝分裂过程明显不同的是
(　　)。
①间期有染色体的复制
②后期有着丝点的分裂
③中心粒周围发出星射线，形成纺锤体
④后期到末期染色体平均分配到两个子细胞中
⑤末期在细胞中央不形成细胞板
A．①②④ B．②③④
C．③⑤ D．②⑤
解析　由于植物细胞有细胞壁，动物细胞无细胞壁，所以动物细胞在有丝分裂的末期不能形成细胞板；由于动物细胞有中心体，所以在形成纺锤体时是由中心粒发出的星射线形成的。
答案　C
5．细胞进行无丝分裂时，不会出现的是(　　)。
A．纺锤丝 B．DNA的复制
C．线粒体的供能 D．蛋白质的合成
解析　无丝分裂中没有纺锤丝的出现。
答案　A
6．下图为同一植物细胞处在有丝分裂两个不同时期的模式图，下列表述错误的是(　　)。

A．a结构主要由纤维素和果胶组成
B．b表示细胞膜，c表示细胞核
C．d结构的形成需要高尔基体的参与
D．e的蛋白质成分是在间期合成的
解析　由图可知a为植物细胞的最外层结构，故为主要由纤维素和果胶组成的细胞壁；细胞膜与细胞壁在生活状态下是紧贴在一起的，故b表示核膜，c表示核仁；细胞板逐渐形成细胞壁，此过程与高尔基体密切相关。
答案　B
7．若图1、图2、图3是某同学做有丝分裂实验时，在光学显微镜下观察到的图像，下列有关说法正确的是(　　)。
A．图1是植物根尖分生区细胞在低倍镜下所观察到的图像
B．图1转为图2的操作步骤是移装片→转动转换器→调视野亮度→转动粗准焦螺旋
C．图3是根尖经过解离、漂洗、染色、制片后，在显微镜下所观察到的图像
D．持续观察图3中的一个处于间期的细胞，可见它从间期进入分裂期分裂的全过程
解析　图1是低倍镜下观察到的根尖伸长区细胞，转为图2时，应微调细准焦螺旋。该实验解离时细胞已被杀死，分裂停留在当时的某个时刻，不会再有动态变化过程。
答案　C
8．图甲表示某种生物细胞有丝分裂某一时期图，
表乙表示该生物细胞有丝分裂周期中细胞内
DNA分子数和染色体数的变化。据图表回答
下面的问题。
表乙
(1)该生物是动物还是植物________，简述判断的理由________。
(2)图甲所表示的时期相当于表乙中细胞周期的________期(用字母表示)。
(3)由图表可知，该细胞在分裂前期有________个DNA分子，________条染色体。
(4)表乙中________期可在光学显微镜下看到姐妹染色单体(用字母表示)。
解析　(1)图中的细胞呈圆形，没有细胞壁而具有中心体，所以为动物细胞。
(2)着丝点分裂，染色体加倍并移向细胞的两极，处于有丝分裂的后期，相当于表乙的d期。
(3)该细胞在分裂前期(b期)的染色体为4条，前期时的DNA分子是经过复制后的，所以DNA为8个。
(4)有丝分裂的前期和中期DNA分子数是染色体数的2倍，含有姐妹染色单体。
答案　(1)动物　细胞无细胞壁，由中心粒发出星射线形成纺锤体
(2)d　(3)8　4　(4)b、c
课堂小结