第一節(jié)　細(xì)胞通過(guò)分裂增殖?1.實(shí)驗(yàn)結(jié)果:瓊脂塊越大,表面積與體積之比越小,NaOH擴(kuò)散效率越低。2.實(shí)驗(yàn)推論:細(xì)胞體積越大,表面積與體積之比越小,物質(zhì)交換效率越低。為了保 證細(xì)胞進(jìn)行正常生命活動(dòng),細(xì)胞體積不能太大。
1.細(xì)胞分裂:細(xì)胞數(shù)目的增多是靠細(xì)胞分裂來(lái)實(shí)現(xiàn)的。真核細(xì)胞的分裂方式主要 包括有絲分裂和減數(shù)分裂。(1)有絲分裂是真核生物體細(xì)胞增殖的主要方式。(2)減數(shù)分裂是一種特殊的有絲分裂,與真核生物產(chǎn)生有性生殖細(xì)胞有關(guān)。2.細(xì)胞周期:連續(xù)分裂的細(xì)胞從一次分裂結(jié)束到下一次分裂結(jié)束所經(jīng)歷的整個(gè)過(guò)程。
2 |細(xì)胞的分裂經(jīng)歷細(xì)胞周期
1.植物細(xì)胞有絲分裂M期圖像及主要特點(diǎn)
3 染色體在有絲分裂過(guò)程中呈現(xiàn)規(guī)律性變化
2.與植物細(xì)胞相比,動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂的主要差異(1)動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中有一個(gè)中心體。G2期時(shí)細(xì)胞中已有一對(duì)中心體。前期, 這一對(duì)中心體分開(kāi)并移向細(xì)胞兩極,由中心體發(fā)出的紡錘絲形成紡錘體。(2)動(dòng)物細(xì)胞的胞質(zhì)分裂不形成細(xì)胞板,而是細(xì)胞在兩極之間的“赤道面”上向 內(nèi)凹陷,形成環(huán)溝。環(huán)溝漸漸加深,最后縊裂為兩個(gè)子細(xì)胞。?
3.有絲分裂的意義:將親代細(xì)胞的染色體經(jīng)過(guò)復(fù)制后,精確地平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中。在生物的親代細(xì)胞和子代細(xì)胞之間保證了遺傳性狀的穩(wěn)定性。
1.癌細(xì)胞特點(diǎn)(1)有無(wú)限增殖的能力。(2)能在體內(nèi)轉(zhuǎn)移。(3)其他特點(diǎn)①核形態(tài)不一,并可出現(xiàn)巨核、雙核或多核現(xiàn)象。②代謝旺盛,蛋白質(zhì)合成及分解代謝都增強(qiáng),但合成代謝超過(guò)分解代謝。③線(xiàn)粒體功能障礙,在氧供應(yīng)充分的條件下也主要依靠糖酵解途徑獲取能量。④體外培養(yǎng)時(shí)無(wú)接觸抑制現(xiàn)象。
4 | 癌細(xì)胞可以無(wú)限制地分裂
2.細(xì)胞癌變的機(jī)理(1)內(nèi)因:癌變往往與原癌基因的激活和抑癌基因功能的喪失有關(guān)。①原癌基因:細(xì)胞內(nèi)與細(xì)胞增殖相關(guān)的基因,是維持正常細(xì)胞周期所必需的。②抑癌基因:其產(chǎn)物能夠抑制細(xì)胞增殖,促進(jìn)細(xì)胞分化和抑制細(xì)胞遷移等。(2)外因???
1.實(shí)驗(yàn)原理:鹽酸能夠破壞細(xì)胞間的果膠,使根尖細(xì)胞在后續(xù)的操作中彼此容易被 分開(kāi)。堿性染料可以使染色體著色,光學(xué)顯微鏡下可見(jiàn)。2.實(shí)驗(yàn)材料的選擇(1)選擇植物分裂旺盛的部位(根尖、莖尖的分生區(qū))。(2)在細(xì)胞分裂旺盛的時(shí)間取材,保證制作的裝片可以觀察到較多處于分裂期的 細(xì)胞。3.相關(guān)試劑及其作用(1)10%鹽酸:解離液,用于解離(破壞細(xì)胞間的果膠),以使細(xì)胞彼此分離。(2)清水:用于解離后的漂洗,既防止解離過(guò)度,又有利于堿性染料染色。(3)龍膽紫染液:作為堿性染料,可使染色體著色,以便觀察染色體。
5 | 制作和觀察根尖細(xì)胞有絲分裂臨時(shí)裝片,或觀察其永久裝片
判斷正誤,正確的畫(huà)“√”,錯(cuò)誤的畫(huà)“?”。1.在觀察洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂的活動(dòng)中,可利用視野下分裂期細(xì)胞數(shù)和細(xì)胞總 數(shù)比例估算分裂期占細(xì)胞周期總時(shí)長(zhǎng)的比例。(　 ????)2.在有絲分裂后期,每條染色體的著絲粒只與一極發(fā)出的紡錘絲相連,以相同的速 率分別被紡錘絲拉向兩極。?(　 ????)3.在有絲分裂末期,染色單體重新呈染色質(zhì)狀態(tài)。?(　????)
提示:在有絲分裂末期,兩套染色體(不是染色單體)分別到達(dá)兩極后,染色體伸 展,重新呈染色質(zhì)狀態(tài)。
4.高等植物細(xì)胞有絲分裂后期或末期細(xì)胞在“赤道面”上形成環(huán)溝。?(　????)
提示:高等植物細(xì)胞有絲分裂末期在“赤道面”位置上形成細(xì)胞板,進(jìn)而形成 細(xì)胞壁。
5.動(dòng)、植物細(xì)胞在有絲分裂后期,每一個(gè)著絲粒分裂成兩個(gè),染色體數(shù)目加倍,不 含染色單體。?(　 ???)6.癌細(xì)胞與正常細(xì)胞相比,遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變。?(　 ????)
7.導(dǎo)致正常細(xì)胞癌變的根本原因是原癌基因和抑癌基因協(xié)調(diào)表達(dá)。?(　????)
提示:細(xì)胞癌變往往與原癌基因的激活和抑癌基因功能的喪失有關(guān)。
8.在觀察洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂的活動(dòng)中,可以連續(xù)觀察一個(gè)細(xì)胞在不同時(shí)刻的 細(xì)胞形態(tài)。?(　????)
提示:不能連續(xù)觀察一個(gè)細(xì)胞在不同時(shí)刻的細(xì)胞形態(tài),因?yàn)楦饧?xì)胞在解離過(guò) 程中就已經(jīng)死亡。
1.細(xì)胞周期概念理解(1)并不是所有的細(xì)胞分裂都具有細(xì)胞周期,只有連續(xù)分裂的細(xì)胞才具有細(xì)胞周 期。(2)不同細(xì)胞的細(xì)胞周期,時(shí)間長(zhǎng)短一般不同,但分裂間期的時(shí)間總是長(zhǎng)于分裂 期。(3)細(xì)胞周期的長(zhǎng)短由遺傳物質(zhì)決定,同時(shí)受環(huán)境因素的影響。
(4)有絲分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞有的仍可繼續(xù)進(jìn)行分裂,有的暫不分裂,也有的進(jìn)行細(xì) 胞分化。(5)G1期合成DNA復(fù)制所需的蛋白質(zhì),該過(guò)程的場(chǎng)所不在細(xì)胞核,而在細(xì)胞質(zhì)。
1.有絲分裂各時(shí)期的辨別(1)根據(jù)柱形圖判斷細(xì)胞分裂時(shí)期,一般從兩個(gè)方面判斷(設(shè)體細(xì)胞染色體數(shù)為2N)
①根據(jù)染色單體變化判斷各時(shí)期??②根據(jù)數(shù)量關(guān)系判斷各時(shí)期核DNA數(shù)∶染色體數(shù)∶染色單體數(shù)=?(2)根據(jù)染色體變化識(shí)別細(xì)胞分裂各時(shí)期(以動(dòng)物細(xì)胞分裂圖像為例)????????????????
①染色體散亂分布→前期,如圖1。②著絲粒排列在赤道面上→中期,如圖2。③著絲粒分裂,染色體數(shù)目暫時(shí)加倍→后期,如圖3。④染色體變成染色質(zhì)絲→末期,如圖4。?
2.動(dòng)、植物細(xì)胞有絲分裂圖像判斷方法?
3.核DNA、染色體、染色單體及每條染色體上DNA的數(shù)量變化規(guī)律(以體細(xì)胞 染色體數(shù)=2n為例)?
(1)核DNA在S期因復(fù)制而加倍,至末期結(jié)束平均分給兩個(gè)子細(xì)胞(2n→4n→2n)。(2)染色體在后期因著絲粒分裂而加倍,至末期結(jié)束平均分給兩個(gè)子細(xì)胞(2n→4n →2n)。(3)染色單體因S期核DNA的復(fù)制而產(chǎn)生,至后期隨著絲粒分裂而消失(0→4n→0)。
(4)每條染色體上的DNA數(shù)由于間期復(fù)制由1變?yōu)?,由于后期著絲粒分裂由2變?yōu)?。
?典例　圖1、圖2分別表示某種生物進(jìn)行有絲分裂的細(xì)胞的細(xì)胞周期中某一時(shí)期的模式圖,圖3表示一個(gè)細(xì)胞周期內(nèi)不同時(shí)期核DNA分子數(shù)的變化,圖4表示一個(gè)細(xì)胞周期內(nèi)不同時(shí)期染色體和核DNA的數(shù)量關(guān)系。有關(guān)敘述不正確的是?(　????)?
?A.圖1所示細(xì)胞中共有4條染色體,8個(gè)核DNA分子;圖2所示細(xì)胞中共有0條姐妹染 色單體B.圖1所示細(xì)胞處于圖3中的BC段,完成圖3中CD段變化的細(xì)胞分裂時(shí)期是后期C.有絲分裂過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)如圖4中d所示的情況D.圖4中a可對(duì)應(yīng)有絲分裂后期,b可對(duì)應(yīng)有絲分裂前期或中期
解析????圖1所示細(xì)胞中共有4條染色體,8個(gè)核DNA分子,圖2所示細(xì)胞中沒(méi)有染色 單體,A正確;圖1所示細(xì)胞處于有絲分裂中期,圖3的BC段表示G2期、分裂期(包括 前期、中期、后期、末期),CD段核DNA分子數(shù)減半的原因是核DNA分子平分到 兩個(gè)子細(xì)胞中,發(fā)生在有絲分裂末期結(jié)束時(shí),B錯(cuò)誤;圖4中d所示的情況為染色體 數(shù)與核DNA分子數(shù)之比為2∶1,在有絲分裂過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)此情況,C正確;圖4中 a所示的染色體數(shù)與核DNA分子數(shù)相等,都為4n,可對(duì)應(yīng)有絲分裂后期或末期,b所 示的染色體數(shù)與核DNA分子數(shù)之比為1∶2,可對(duì)應(yīng)G2期、前期或中期,D正確。
1.有絲分裂過(guò)程中細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律(1)紡錘體:形成時(shí)期為前期→解體時(shí)期為末期。(2)核膜、核仁:解體時(shí)期為前期→重建時(shí)期為末期。(3)中心體(動(dòng)物細(xì)胞、低等植物細(xì)胞):間期復(fù)制→前期移向細(xì)胞兩極并發(fā)出紡錘 絲形成紡錘體→末期結(jié)束平均分配到子細(xì)胞。
(4)染色體變化規(guī)律(以植物細(xì)胞為例)
①染色體行為變化:復(fù)制(間期)→散亂分布于紡錘體中(前期)→著絲粒排列在赤 道面上(中期)→著絲粒分裂、移向細(xì)胞兩極(后期)→染色體變?yōu)槿旧|(zhì)(末期)。
②染色單體行為變化:間期(S期)產(chǎn)生→后期消失。
②染色單體行為變化:間期(S期)產(chǎn)生→后期消失。2.與有絲分裂有關(guān)的細(xì)胞器及其生理作用
?典例　下列關(guān)于有絲分裂的敘述,正確的是?????(　????)A.前期,染色體出現(xiàn),數(shù)目加倍B.中期,染色體縮短到最小的程度,便于觀察和研究C.后期,核DNA分子、染色體、染色單體的數(shù)量比例為2∶1∶2D.末期,動(dòng)物細(xì)胞形成細(xì)胞板
解析????有絲分裂過(guò)程中,前期,染色體出現(xiàn),但數(shù)目不加倍,A錯(cuò)誤;有絲分裂中期,染 色體形態(tài)穩(wěn)定、數(shù)目清晰,是觀察染色體形態(tài)和數(shù)目的最佳時(shí)期,B正確;后期無(wú) 染色單體,C錯(cuò)誤;末期,動(dòng)物細(xì)胞形成環(huán)溝,植物細(xì)胞形成細(xì)胞板,D錯(cuò)誤。
　　根尖有如圖所示的四種不同類(lèi)型的結(jié)構(gòu)功能區(qū),各部分的細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)不 同,功能也有差異。?成熟區(qū)細(xì)胞已經(jīng)停止伸長(zhǎng),開(kāi)始分化。內(nèi)部某些細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核逐漸消 失,這些細(xì)胞上下連接,中間失去橫壁,形成導(dǎo)管。導(dǎo)管具有運(yùn)輸作用。表皮的一部分細(xì)胞向外突出形成根毛,用于吸收水分和無(wú)機(jī)鹽。
　　伸長(zhǎng)區(qū)的細(xì)胞能迅速伸長(zhǎng)?！　》稚鷧^(qū)的細(xì)胞體積較小,細(xì)胞核較大,具有旺盛的分裂能力?！　「忭敹说拿睜罱Y(jié)構(gòu)是根冠,根冠具有保護(hù)作用。
問(wèn)題1　觀察有絲分裂時(shí),為什么要選取根尖分生區(qū)細(xì)胞作為觀察對(duì)象?
提示????根尖分生區(qū)細(xì)胞分裂旺盛,因此觀察有絲分裂時(shí),應(yīng)選擇根尖分生區(qū)細(xì)胞(呈正方形,排列緊密)作為觀察對(duì)象。
問(wèn)題2　若視野中存在一個(gè)處于間期的細(xì)胞,能否利用該細(xì)胞觀察其他各時(shí)期?若 能,請(qǐng)說(shuō)明理由;若不能,請(qǐng)說(shuō)明理由,并給出觀察其他時(shí)期的方法。
提示????不能。因?yàn)樵摷?xì)胞在解離時(shí)已死亡,不能繼續(xù)分裂。若要觀察其他各時(shí) 期,應(yīng)找到不同時(shí)期的細(xì)胞,然后進(jìn)行觀察。
問(wèn)題3　高中生物教材中多個(gè)實(shí)驗(yàn)都選擇洋蔥為實(shí)驗(yàn)材料,除觀察有絲分裂外,不同的洋蔥取材部位還可以用于哪些實(shí)驗(yàn)?
提示????葉片——綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)。鱗片葉外表皮——觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。
1.實(shí)驗(yàn)操作分析(1)解離和染色時(shí)間要嚴(yán)格控制的原因①若解離時(shí)間太短,則壓片時(shí)細(xì)胞不易分散開(kāi);時(shí)間過(guò)長(zhǎng),則細(xì)胞解離過(guò)度、過(guò)于 酥軟,無(wú)法取出根尖進(jìn)行染色和制片。②若染色時(shí)間太短,則染色體不能完全著色;若染色時(shí)間過(guò)長(zhǎng),則細(xì)胞核等其他部 分會(huì)充滿(mǎn)染色劑,無(wú)法分辨染色體。(2)實(shí)驗(yàn)操作中漂洗和染色的順序不能互換:漂洗的目的是洗去根尖組織細(xì)胞中 的鹽酸,防止解離過(guò)度,若漂洗和染色順序顛倒,會(huì)影響染色的效果。
(3)使細(xì)胞分散開(kāi)的操作措施:鑷子壓扁根尖;用拇指按壓蓋玻片,若細(xì)胞分散效果 不好,再覆蓋上濾紙,用橡皮或筆端輕輕敲擊。2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析(1)在顯微鏡下觀察到間期的細(xì)胞數(shù)目最多,因?yàn)殚g期歷時(shí)最長(zhǎng)。理論上,可以從 不同視野中統(tǒng)計(jì)各時(shí)期的細(xì)胞數(shù)目,其占細(xì)胞總數(shù)的比值可反映該時(shí)期占細(xì)胞周 期的比例。(2)解離過(guò)程中細(xì)胞已經(jīng)死亡,在顯微鏡下不能觀察到有絲分裂的動(dòng)態(tài)變化,觀察 到的只是一個(gè)固定時(shí)期,如果要找到各個(gè)分裂時(shí)期的細(xì)胞,可移動(dòng)裝片,在不同的 視野中尋找。
3.影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素(1)取材時(shí)間:一天中的氣溫不同,細(xì)胞分裂的活躍程度不同,氣溫相對(duì)高一些時(shí),細(xì) 胞分裂加快。(2)根尖培養(yǎng)溫度。(3)解離時(shí)間長(zhǎng)短。(4)計(jì)數(shù)的細(xì)胞是否屬于分生區(qū)細(xì)胞。(5)細(xì)胞周期的各時(shí)期區(qū)分是否準(zhǔn)確。
?典例　在觀察植物細(xì)胞有絲分裂實(shí)驗(yàn)中,三位實(shí)驗(yàn)人員制作洋蔥根尖裝片的操作步驟(“+”表示操作,“-”表示未操作)如表所示:
則甲、乙、丙觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分別是(　????)A.細(xì)胞重疊、染色體著色很淺不清楚、細(xì)胞分散染色體清楚B.細(xì)胞分散但看不到染色體、染色體著色清楚、細(xì)胞分散染色體清楚C.細(xì)胞重疊、染色體著色很淺不清楚、細(xì)胞著色清楚但看不到染色體D.染色體著色很淺不清楚、細(xì)胞分散染色體清楚、細(xì)胞分散染色體清楚

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第一節(jié) 細(xì)胞通過(guò)分裂增殖

版本： 浙科版 (2019)

年級(jí)： 必修1《分子與細(xì)胞》

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