資源簡介

第2課時　動植物有絲分裂過程的比較和觀察植物根尖細胞有絲分裂
新課標 核心素養
1.通過比較，說明動、植物細胞有絲分裂過程的不同點。2.了解無絲分裂過程。3.使用顯微鏡，觀察有絲分裂各時期的圖像。 1.生命觀念——基于觀察有絲分裂過程，掌握有絲分裂各個時期特點。2.科學思維——模型法構建細胞周期及某一分裂時期的圖像。
知識點(一)動植物有絲分裂過程的比較及無絲分裂、減數分裂
1．動植物細胞有絲分裂的不同點
時期 植物細胞有絲分裂 動物細胞有絲分裂
間期 無中心體 有中心體，且完成倍增
前期 細胞兩極發出紡錘絲形成紡錘體 中心體移向細胞兩極，并發出星射線形成紡錘體
末期 細胞板擴展形成細胞壁，分割細胞 細胞質膜由中部向內凹陷，縊裂細胞
2.有絲分裂的特征、結果和意義
(1)特征：染色體復制(主要是DNA復制)一次，細胞分裂一次。
(2)結果：染色體平均分配到兩個子代細胞。
(3)意義：保證了子代細胞與親代細胞中遺傳信息的一致性。
3．無絲分裂
(1)過程：細胞核延長，核縊裂，細胞縊裂。
(2)特點：不出現紡錘體和染色體等結構的變化。
(3)實例：草履蟲細胞的分裂。
4．減數分裂
(1)產生有性生殖細胞。
(2)特點：染色體復制一次，細胞連續分裂兩次，產生的生殖細胞染色體數量減半。
(1)動物細胞有絲分裂的前期出現星射線(√)
(2)動、植物細胞有絲分裂的中期都會出現赤道面(×)
(3)在細胞的親代和子代之間通過有絲分裂保持了遺傳性狀的穩定性(√)
(4)大腸桿菌細胞分裂過程中無紡錘體和染色體的變化，屬于無絲分裂(×)
(5)細胞分裂過程中出現中心體的一定是動物細胞(×)
1．(生命觀念)動、植物細胞有絲分裂的相同點和不同點有哪些？
提示：相同點：染色體變化相同，都是間期完成染色體的復制，分裂期染色體平均分配到兩個子代細胞中。
不同點：前期紡錘體形成的方式不同，末期母細胞分裂成子代細胞的方式不同。
2．(科學思維)動、植物細胞有絲分裂過程中與細胞分裂有關的細胞器及作用有何異同？
提示：(1)相同點：①線粒體：為細胞分裂提供能量。
②核糖體：合成與細胞分裂有關的蛋白質。
(2)不同點：①動物細胞有中心體：分裂前期，兩組中心體發出的星射線形成紡錘體，牽引染色體移動，某些低等植物細胞也有中心體。
②植物細胞分裂末期，高爾基體參與細胞壁的形成。
1．下列各項中，能正確說明動、植物細胞有絲分裂區別的是(　　)
A．染色體和紡錘體的形成方式不同
B．間期的時間長短不同
C．紡錘體的形成和細胞質的分裂方式不同
D．染色體的活動規律不同
解析：選C　由于動、植物細胞結構的不同，導致有絲分裂過程中出現差異，具體表現在前期紡錘體的形成以及末期細胞質的分裂方式上。
2．下表為某同學觀察到的4個裝片中細胞有絲分裂的結果，能表示動物細胞有絲分裂前期與末期裝片的依次是(　　)
編號 觀察結果
1 中心體發出星射線，染色體散亂排列
2 細胞中部凹陷
3 細胞中部形成了細胞板
4 細胞兩極發出紡錘絲，染色體散亂排列
A．1、3號　　　　　　　 B．4、2號
C．1、2號 D．4、3號
解析：選C　動物細胞有絲分裂前期由中心粒發出星射線形成紡錘體，而植物細胞則由細胞兩極發出的紡錘絲形成紡錘體；動物細胞有絲分裂末期細胞質膜中部向內凹陷，細胞縊裂為兩部分，而植物細胞則通過形成細胞板將細胞一分為二。
[歸納提升]
1．“三看法”界定動植物細胞有絲分裂圖像
2．與細胞分裂有關的細胞器及其生理作用
細胞器 細胞類型 生理作用
核糖體 動物、植物 各種蛋白質的合成場所
中心體 動物、低等植物 前期參與紡錘體的形成
高爾基體 植物 末期參與細胞壁的形成
線粒體 動物、植物 提供能量
知識點(二)觀察植物根尖細胞有絲分裂
1．實驗材料：洋蔥或大蒜的根尖。
2．實驗用到的試劑及作用
(1)解離液：質量分數為15%的鹽酸＋體積分數為95%酒精，作用是使細胞分離開。
(2)苯酚品紅溶液：堿性染料，將染色質(體)染成色。
3．制片步驟：解離→漂洗→染色→壓片。
4．觀察裝片
(1)先用低倍鏡觀察找到分生區細胞，將分生區細胞移到視野中央再用高倍鏡觀察。
(2)分生區細胞特點：細胞呈正方形，排列緊密，有的細胞正在分裂。
(3)視野中處于間期的細胞多。
(1)解離的目的是用藥液使組織細胞彼此分離開來(√)
(2)壓片之前要通過漂洗洗去堿性染料，便于顯微鏡下觀察(×)
(3)壓片是為了將根尖細胞壓成薄層，避免相互重疊影響觀察(√)
(4)一個細胞中染色體連續的動態變化是觀察的主要內容(×)
1．(科學探究)從細胞周期角度考慮對選材有什么要求？
提示：應選擇分裂期占細胞周期比例大的細胞。
2．(科學思維)裝片中細胞相互重疊，會導致觀察效果不理想，請思考實驗中有哪些操作可以保證細胞相互分散開。
提示：①解離要充分；②制片時用鑷子尖把根尖弄碎；③壓片可使細胞盡可能呈單層鋪展。
3．(科學探究)能否對細胞有絲分裂裝片中同一細胞進行連續觀察，以觀察細胞分裂各個時期？為什么？要找全各個分裂時期的細胞應如何操作？
提示：不能；解離過程中細胞已經死亡，觀察到的只是一個時期；如果要找到各個分裂時期的細胞，要不斷地移動裝片，在不同的視野中尋找。
1．下面是關于“觀察植物根尖細胞有絲分裂”實驗的部分操作示意圖，下列敘述合理的是(　　)
A．剪取洋蔥根尖3～5 mm，因為該區域屬于根毛區，細胞有絲分裂旺盛
B．該實驗步驟中唯一錯誤的是在②和③之間缺少用清水漂洗這一環節
C．在觀察的圖像中，b區域屬于分生區的細胞，細胞已死亡
D．若用圖中b區域的細胞觀察質壁分離和復原，實驗現象明顯
解析：選C　洋蔥根尖3～5 mm的區域屬于分生區。實驗過程中在②和③之間應增加清水漂洗這一環節，而③和⑤之間的清水漂洗環節應刪除。分生區的細胞呈正方形，細胞經解離已死亡。b區域的細胞屬于分生區細胞，其液泡很小，若用來觀察質壁分離和復原，實驗現象不明顯。
2．在“觀察植物細胞有絲分裂”實驗中，三位實驗人員制作洋蔥根尖裝片的操作步驟(“＋”表示操作，“－”表示未操作)如下表所示：
實驗人員 操作
取材 解離 漂洗 染色 壓片
甲 根尖1～3 mm處 － ＋ ＋ ＋
乙 根尖1～3 mm處 ＋ － ＋ ＋
丙 根尖5～7 mm處 ＋ ＋ ＋ ＋
則甲、乙、丙觀察到的實驗現象分別是(　　)
A．細胞重疊、染色體著色很淺不清楚、細胞分散染色體清楚
B．細胞分散但看不到染色體、染色體著色清楚、細胞分散染色體清楚
C．細胞重疊、染色體著色很淺不清楚、細胞著色清楚但看不到染色體
D．染色體著色很淺不清楚、細胞分散染色體清楚、細胞分散染色體清楚
解析：選C　解離的目的是使細胞相互分散開，甲未解離，細胞相互重疊；漂洗的目的是洗去解離液，便于染色，乙未漂洗，影響染色效果，染色體著色很淺不清楚；根尖5～7 mm處為伸長區，伸長區細胞已失去分裂能力，染色體呈染色質狀態，觀察不到染色體。
[歸納提升]
1．實驗原理
(1)高等植物分生區細胞有絲分裂較旺盛。
(2)在高倍顯微鏡下，可根據細胞內染色體的存在狀態，識別該細胞處于有絲分裂的哪個時期。
(3)細胞核內的染色體容易被堿性染料(如苯酚品紅溶液)染成深色，便于觀察。
2．實驗材料和試劑
(1)實驗材料：洋蔥或大蒜的根尖。
(2)試劑：質量分數為15%的鹽酸，體積分數為95%的酒精，苯酚品紅溶液。
3．方法步驟
4．實驗中的注意事項
(1)解離時間不宜過長或過短：過長會使根尖過分酥軟且根尖細胞的結構被破壞；過短使根尖細胞解離不充分，不能相互分離。
(2)漂洗一定要徹底，防止殘留的解離液繼續破壞細胞，且解離液(主要是其中的鹽酸)也影響染色。
(3)染色時，染色液的濃度和染色時間必須掌握好，應注意染色不能過深，否則無法觀察細胞圖像。
(4)壓片時用力必須適度，過重會將組織壓爛，過輕則細胞未分散開來，二者都將影響觀察效果。
　[學習小結]
　　　
1．在細胞分裂過程中，只在植物細胞中出現的結構是(　　)
A．中心體　　　　　　　 B．紡錘體
C．細胞板 D．姐妹染色單體
解析：選C　中心體存在于動物細胞和低等植物細胞中；動物細胞和植物細胞有絲分裂過程中都形成紡綞體；動植物細胞有絲分裂末期細胞的分裂方式不同：動物細胞有絲分裂末期，細胞質膜中央向內凹陷，最后縊裂成兩個子細胞，而植物細胞有絲分裂末期，細胞中央出現細胞板，并向四周延伸形成細胞壁，最終將細胞一分為二；動物細胞和植物細胞在有絲分裂間期，染色體復制后都出現姐妹染色單體。
2．光學顯微鏡下可用于區別動植物細胞有絲分裂的一項是(　　)
A．染色體數目 B．有無紡錘體
C．細胞質分裂方式 D．細胞核分裂方式
解析：選C　動植物細胞有絲分裂過程中染色體形成方式相同，都是染色質高度螺旋、縮短變粗，A錯誤；動植物細胞有絲分裂過程中都有絲狀物形成紡錘體，B錯誤；動植物細胞有絲分裂過程中，前期紡錘體的形成過程不同，動物細胞中紡錘體是由中心體發出星射線形成的；植物細胞中紡錘體是由細胞兩極發出紡錘絲形成的；末期細胞質的分開方式不同，動物細胞中部出現細胞內陷，把細胞質縊裂為二，形成兩個子細胞；植物赤道板出現細胞板，擴展形成新細胞壁，并把細胞分為兩個子細胞，C正確；動植物細胞有絲分裂過程中細胞核中核仁、核膜、染色體的活動規律相同，D錯誤。
3．下面是某同學繪制的動物體細胞分裂模式圖，其中錯誤的是(　　)
解析：選C　細胞板出現在植物細胞的分裂過程中，動物細胞分裂過程中不會出現。
4．下圖表示蛙的紅細胞無絲分裂過程，和有絲分裂相比，下列敘述正確的是(　　)
A．沒有DNA和染色體的復制
B．分裂過程中沒有出現紡錘體和染色體的變化
C．分裂過程中細胞核縊裂成兩個細胞核，因此子代細胞中染色體減少一半
D．真核生物的細胞分裂方式有無絲分裂和有絲分裂兩種
解析：選B　由無絲分裂產生的子代細胞的遺傳特性與親代細胞一樣，所以在分裂時也有DNA的復制，只是在分裂過程中沒有染色體和紡錘體的出現。真核生物的細胞分裂方式包括無絲分裂、有絲分裂和減數分裂。
5．下列材料中，適合觀察植物細胞有絲分裂的是(　　)
A．豌豆葉肉細胞
B．小麥葉表皮細胞
C．蠶豆根尖分生區細胞
D．洋蔥根尖成熟區細胞
解析：選C　豌豆葉肉細胞、小麥葉表皮細胞和洋蔥根尖成熟區細胞不能進行細胞分裂，蠶豆根尖分生區細胞為正方形，細胞分裂旺盛。
6．如圖為動物細胞和高等植物細胞的有絲分裂圖，據圖分析下列說法錯誤的是(　　)
A．甲細胞在分裂前期時，一對①分開，①周圍發出星射線形成紡錘體
B．乙細胞在分裂前期時，無①出現，但仍有紡錘體形成
C．甲細胞在分裂末期時，③向內凹陷，細胞質一分為二
D．乙細胞在分裂末期時，⑤聚集發展成新的細胞質膜
解析：選D　甲細胞為動物細胞，處于有絲分裂前期，①為中心體，一個中心體由一對中心粒構成，中心粒在有絲分裂間期倍增，成為兩組，進入前期后，兩組中心粒分別移向細胞兩極，在這兩組中心粒的周圍發出星射線形成紡錘體，A正確；乙細胞為高等植物細胞，不含中心體，處于有絲分裂前期的高等植物細胞的兩極發出紡錘絲形成紡錘體，B正確；③為細胞質膜，動物細胞在分裂末期，細胞質膜從細胞的中部向內凹陷，細胞質一分為二，C正確；⑤為囊泡，高等植物細胞在分裂末期，在赤道面處囊泡聚集形成細胞板，細胞板由細胞中央向四周擴展，逐漸形成新的細胞壁，D錯誤。
一、動植物細胞有絲分裂圖像及各時期的判定
(1)根據細胞有絲分裂圖像判定各時期：
首先，判定細胞分裂的種類：如下圖，根據①為子代細胞的形成方式，即有無細胞板形成。動物細胞一般畫成圓形，外面代表細胞質膜；植物細胞一般畫成長方形，外面代表細胞壁。根據②為有無中心體。
其次，根據染色體行為變化判定各時期(如圖)：
①染色質呈細絲狀；②染色質變為染色體，染色體散亂分布；③所有染色體的著絲粒均排列在赤道面上；④著絲粒分裂，染色體數目增加一倍，染色體移向細胞兩極；⑤染色體變為染色質。
(2)根據姐妹染色單體的有無判斷各時期：
姐妹染色單體
(3)根據DNA分子含量、染色體數、姐妹染色單體數、每條染色體上DNA含量的變化情況判斷各時期(如下圖)：
由圖可得：
(4)根據不同DNA含量的細胞數目判斷各時期所占時長的比例：
A：DNA復制前(G1期或末期)。
B：DNA復制(S期)。
C：DNA復制后(G2期、前期、中期、后期)。
1．下圖是同一細胞不同分裂時期的圖像，據圖分析下列判斷正確的是(　　)
A．該細胞是動物細胞
B．染色體數和DNA數相等的有②③
C．該細胞圖②中有中心體、線粒體和高爾基體參與活動
D．該細胞圖①中無姐妹染色單體
解析：選B　圖中細胞有細胞壁，且在末期形成細胞板，為植物細胞，A錯誤；②③細胞中不含姐妹染色單體，染色體數與DNA數之比為1∶1，B正確；圖②中無中心體參與活動，有線粒體和高爾基體參與，C錯誤；圖①中一個著絲粒連接兩個DNA分子，有姐妹染色單體，D錯誤。
2．下圖中的甲、乙、丙表示植物細胞有絲分裂中的三個階段，a是染色體數，b是姐妹染色單體數，c是核DNA分子數，a、b、c的數量關系正確的是(　　)
A．甲、乙　　　　　　 B．甲、丙
C．乙、丙 D．甲、乙、丙
解析：選B　在有絲分裂過程中，存在姐妹染色單體時細胞核中染色體數∶姐妹染色單體數∶DNA數＝1∶2∶2，當不存在姐妹染色單體時，染色體數∶姐妹染色單體數∶DNA數＝1∶0∶1。不存在染色體數∶姐妹染色單體數∶DNA數＝2∶1∶2的關系。
二、有絲分裂過程中的數量變化及曲線
1．有絲分裂過程中的“加倍”
成分或結構 時期 原因
DNA 間期 DNA復制
染色體 后期 著絲粒分裂
中心體 間期 中心體復制
細胞核 末期 新核膜已經形成，細胞質尚未分裂
2.細胞核中DNA、染色體、姐妹染色單體、每條染色體上的DNA等的數量變化
設正常體細胞中DNA含量為2C，染色體數為2N，見表。
項目 間期 前期 中期 后期 末期
DNA分子數 2C→4C 4C 4C 4C 4C→2C
姐妹染色單體數 0→4N 4N 4N 4N→0 0
染色體數 2N 2N 2N 2N→4N 4N→2N
每條染色體上DNA數量 1→2 2 2 2→1 1
由上表可看出：
(1)染色體數目的加倍發生在細胞有絲分裂后期，DNA數目的加倍發生在間期。
(2)姐妹染色單體形成于間期，出現于前期，消失于后期。
3．DNA分子、染色體、姐妹染色單體、每條染色體上DNA分子的含量變化曲線
(1)a→b、p→q的變化原因都是DNA分子的復制，發生在細胞有絲分裂間期。
(2)g→h、n→o、r→s的變化原因都是著絲粒分裂，姐妹染色單體分開形成染色體，發生在后期。
(3)c→d、i→j的變化原因是DNA分子隨染色體的均分進入兩個子代細胞，發生在末期。
(4)姐妹染色單體數在有絲分裂開始時為0，在有絲分裂結束時也為0。
(5)注意每條染色體上DNA分子含量的變化曲線與核DNA分子含量變化曲線的區別。
①每條染色體中只能含有1個或者2個DNA分子，因此，每條染色體上DNA分子含量的變化曲線中，縱坐標只能是1或者2。
②pq段，DNA分子進行復制，姐妹染色單體形成；qr段(前期和中期)是存在姐妹染色單體的時期，每條染色體中含有2個DNA分子；rs段，著絲粒一分為二，姐妹染色單體消失，每條染色體中只含有1個DNA分子。
3.右圖是細胞周期過程中每條染色體上的DNA含量變化圖解，下列敘述中正確的是(　　)
A．在AB段主要進行蛋白質的合成，細胞生長速度快
B．出現CD段變化的原因是細胞質分裂
C．在BC段，該細胞中始終有姐妹染色單體
D．若該細胞是植物細胞，則CD段高爾基體活動非常活躍
解析：選C　AB段主要進行DNA分子復制，A點之前主要進行蛋白質的合成；出現CD段變化的原因是著絲粒分裂，姐妹染色單體分開，形成染色體；BC段表示有絲分裂前期和中期，此階段細胞中始終有姐妹染色單體；CD段表示有絲分裂后期，而植物細胞中高爾基體與有絲分裂末期細胞壁的形成有關。
4．下圖表示某動物細胞周期的不同時期，細胞內染色體與核DNA數目比的變化關系，相關敘述錯誤的是(　　)
A．ab段細胞中核糖體的活動很活躍
B．bc段只進行DNA復制
C．處于cd段的細胞中染色體數是核DNA數的一半
D．著絲粒分裂發生在de段
解析：選B　bc段處于間期，進行DNA復制和有關蛋白質的合成。
1．下圖中能正確表示某植物細胞(2n＝4)一個細胞周期內染色體數目變化的曲線是(　　)
答案：B
2．下圖是植物細胞一個細胞周期中核內染色體數及DNA數量變化的曲線圖，下列分析錯誤的是(　　)
A．實線是DNA數量變化的曲線圖
B．虛線是染色體數量變化的曲線圖
C．AB段進行DNA復制
D．B點開始著絲粒分裂
解析：選D　b點開始著絲粒分裂。
3．下面的a、b、c、d分別是一些生物細胞某個分裂時期的示意圖，有關描述正確的是(　　)
A．圖a表示植物細胞有絲分裂中期
B．圖b表示人紅細胞分裂的某個階段
C．圖c表示細胞分裂過程，甲→甲是一個細胞周期
D．圖d細胞中含有8條姐妹染色單體
解析：選D　圖a中出現了細胞板，表示植物細胞處于有絲分裂末期；圖b為無絲分裂，人的紅細胞只能由造血干細胞分裂形成，不能由其自身分裂產生；圖c中乙→乙是一個細胞周期；根據“著絲粒排中央”的特點，圖d判定為有絲分裂中期，姐妹染色單體數為8條。
4．下圖為細胞分裂的某一時期，有關此圖的相關敘述中，錯誤的是(　　)
A．細胞中的中心體⑨，與紡錘體的形成有關
B．④是一條染色體，包含兩條姐妹染色單體①和③，兩條姐妹染色單體由一個著絲粒②相連
C．細胞中有4條染色體，8條姐妹染色單體
D．在后期時，細胞中有8條染色體，8條姐妹染色單體
解析：選D　細胞中的中心體⑨發出星射線，形成紡錘體，A正確；④是一條染色體，由兩條姐妹染色單體①③組成，兩條姐妹染色單體由一個著絲粒②相連，B正確；由圖可知，細胞中有4條染色體，8條姐妹染色單體，C正確；后期時，姐妹染色單體分開形成兩條子染色體，此時不存在姐妹染色單體，D錯誤。
5．下面是動物細胞有絲分裂不同時期染色體(a)數目、核DNA分子(b)數目的柱形統計圖，有關敘述正確的是(　　)
A．①時期染色體還未復制，核DNA已完成了復制
B．③時期核膜、核仁重建，細胞中部出現細胞板
C．①→②表示著絲粒分裂，染色體數目加倍，但核DNA分子數目不變
D．②→③表示姐妹染色單體相互分離，染色體和核DNA分子數目也隨之減半
解析：選C　①時期染色體與核DNA數目之比是1∶2，說明DNA已經完成了復制，即染色體已經復制；③時期核DNA數和染色體數都為2N，說明是分裂結束，此時核膜、核仁已重建，但動物細胞不會出現細胞板；①→②表示染色體數目加倍，說明著絲粒分裂，②時期核DNA數和染色體數相同；圖③表示細胞分裂為兩個細胞，染色體和核DNA分子數目恢復為正常體細胞數。
6．下圖表示某高等動物細胞的一個細胞周期中每條染色體上的DNA含量變化曲線。下列有關說法錯誤的是(　　)
A．ab段處于細胞分裂的間期
B．bc段細胞中存在姐妹染色單體
C．cd段表示分裂期的后期
D．de段細胞中出現細胞板
解析：選D 　ab段處于細胞分裂的間期，完成DNA的復制；bc段細胞每條染色體上有2個DNA，處于有絲分裂的前期和中期，說明存在姐妹染色單體；cd段表示分裂期的后期，著絲粒分裂，姐妹染色單體分離，被紡錘絲牽引著移向細胞兩極；動物細胞有絲分裂末期不出現細胞板，而是細胞質膜從細胞的中部向內凹陷，最后把細胞縊裂成兩部分。
7．圖1為光學顯微鏡視野中某植物細胞有絲分裂不同時期的圖像，圖2為該植物細胞有絲分裂不同時期染色體與核DNA數目比曲線請據圖回答：
(1)圖1中染色單體的出現是在________(填字母)，染色體的出現是在________(填字母)，觀察染色體數目的時期是________(填字母)。
(2)圖1中與圖2的ef段對應的細胞有________(填字母)。
(3)植物細胞與動物細胞的有絲分裂過程相比，除了E時期顯著不同外，還有前期的不同的表現是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)圖2中發生bc段變化的原因是____________，發生de段變化的原因是____________。
(5)圖1中A～E細胞分裂時期的先后順序是________________(用字母和“→”表示)。
解析：(1)姐妹染色單體是在染色體復制時形成，即分裂間期(D圖)，在有絲分裂前期(A圖)，染色質螺旋加粗形成染色體，在有絲分裂中期(B圖)，染色體著絲點排列在赤道板上，形態穩定，數目清晰，是觀察的最佳時期。(2)圖2的ef段沒有姐妹染色體單體，對應分裂后期和末期，即C和E。(3)在分裂前期植物從細胞的兩極發出紡錘絲，形成梭形的紡錘體；動物則是由中心粒發出星射線形成紡錘體。(4)bc段每條染色體上DNA分子數目加倍，是因為在間期進行DNA的復制，de段每條染色體的DNA分子數目減半，是因為著絲點分裂。(5)細胞分裂的過程順序是間期、前期、中期、后期和末期，即D→A→B→C→E。
答案：(1)D　A　B　(2)C、E　(3)植物從細胞的兩極發出紡錘絲，形成梭形的紡錘體；動物則是由中心粒發出星射線形成紡錘體　(4)DNA復制　著絲點分裂　(5)D→A→B→C→E
8．如圖為某連續分裂的細胞在有絲分裂過程中細胞內核DNA含量變化的曲線圖，據圖回答：
(1)完整的細胞周期從________開始到________為止(用字母表示)。
(2)k～l表示細胞處于有絲分裂________期，這一時期的特點是_____________________
_______________________；研究染色體的數目和形態最好在有絲
分裂________(填時期名稱)，該時期細胞內染色體數、核DNA分子數、姐妹染色單體數之比為________。
(3)完成細胞內染色體數目變化曲線圖。
解析：分析題圖中細胞內核DNA含量變化曲線可知，g～n可表示一個細胞周期。k～l表示細胞處于有絲分裂后期，著絲粒分裂，姐妹染色單體分開成為兩條染色體，并移向細胞兩極。有絲分裂中期染色體形態穩定，數目清晰，是觀察染色體的最佳時期，該時期細胞內染色體數∶核DNA分子數∶姐妹染色單體數＝1∶2∶2。
答案：(1)g　n　(2)后　著絲粒分裂，姐妹染色單體分開成為兩條染色體，并移向細胞兩極　中期　1∶2∶2　(3)如圖所示
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15細胞分化、衰老和死亡
新課標 核心素養
1.闡明細胞分化的概念、過程、特點和實質。2.舉例說明細胞的全能性。3.說出干細胞的概念和研究意義。4.闡明細胞衰老的特征及原因。5.說明個體衰老與細胞衰老的關系。6.闡明細胞凋亡的概念和意義。 1.生命觀念——結構與功能觀：不同細胞遺傳信息執行不同，合成蛋白質不同決定了細胞形態、結構、生理功能的不同。2.科學思維——歸納與概括：基于基因選擇性表達的本質，掌握細胞分化的特點；基于各類細胞的遺傳信息，理解細胞的全能性。3.生命觀念——結構與功能觀：基于細胞衰老的物質及結構變化，理解細胞衰老的特征。4.科學思維——演繹與推理：基于細胞凋亡與壞死的特點，理解二者區別。
知識點(一)細胞分化
1．含義
在個體發育中，由一個或一種細胞經細胞分裂產生的子代細胞，在形態結構和生理功能上逐漸發生穩定性差異的過程。
2．特點(連線)
3．意義
(1)生物個體發育的基礎。
(2)增加細胞的類型。有利于提高各種生命活動的效率。
4．原因
在個體發育過程中，不同的細胞中遺傳信息的表達情況不同。
(1)已分化的細胞都能進一步分化成其他細胞(×)
(2)生物體內的所有細胞都要發生細胞分化(×)
(3)細胞分化使細胞趨向專門化，提高了機體生理功能的效率(√)
(4)不同分化細胞的遺傳信息相同(√)
(5)骨髓干細胞與胰島細胞的遺傳信息不同，遺傳信息的執行情況也不同(×)
(6)細胞分化是生物界中普遍存在的生命現象，是生物個體發育的基礎(√)
1．(生命觀念)下圖表示某種植物細胞分裂和分化的過程，探討下列問題。
(1)判斷圖中①②③分別代表的過程。
提示：①細胞分裂；②細胞分化；③細胞分化。
(2)細胞b能夠再形成細胞a或細胞c嗎？這說明細胞分化具有什么特點？
提示：一般不可以，說明細胞分化具有不可逆性。
2．(科學思維)細胞a、b、c的核遺傳物質相同嗎？為什么？
提示：相同，因為細胞在分化過程中細胞核中的遺傳物質不改變。
3．(科學思維)造成細胞a、b、c在形態、結構和生理功能上出現差異的原因是什么？
提示：遺傳信息的執行情況不同(或“基因的選擇性表達”)。
4．(科學思維)細胞分化與細胞分裂有哪些區別和聯系？
提示：(1)區別：細胞分化使細胞種類增加，細胞分裂使細胞數量增加。
(2)聯系：①細胞分裂是細胞分化的基礎，兩者往往相伴發生；②一般來講，細胞分化程度越高，細胞的分裂能力越低。
1．下圖為人體某早期胚胎細胞所經歷的生長發育階段示意圖，圖中甲、乙、丙、丁、戊為各個時期的細胞，a、b表示細胞所進行的生理過程。下列敘述正確的是(　　)
①a過程是有絲分裂，b過程是細胞分化
②乙和丙的染色體組成不同
③丁與戊因遺傳物質不同而發生分化
④甲、乙、戊中的蛋白質不完全相同
A．②③④　　 B．①②　　　
C．①④　　　 D．③④
解析：選C　由圖可知，a過程為細胞有絲分裂，b過程為細胞分化；乙、丙的染色體組成是相同的；b過程為細胞分化，其實質是基因的選擇性表達，遺傳物質不會發生變化，但蛋白質不完全相同。
2．下列能說明細胞已經發生分化的是(　　)
A．進行ATP的合成　　　　B．進行蛋白質的合成
C．存在血紅蛋白 D．進行細胞呼吸
解析：選C　ATP是直接能源物質，所有細胞都進行ATP的合成，與細胞是否發生分化無關，A錯誤；所有細胞都能進行蛋白質的合成，與細胞是否發生分化無關，B錯誤；所有細胞都含有血紅蛋白基因，但該基因只有在紅細胞中表達，這體現了細胞分化中基因選擇性表達，說明細胞已經發生分化，C正確；所有細胞都要進行細胞呼吸，與細胞是否發生分化無關，D錯誤。
[歸納提升]
1．細胞分裂與細胞分化的區別和聯系
項目 細胞分裂 細胞分化
時間 從受精卵開始 發生在整個生命過程中，在胚胎時期達到最大限度
原因 細胞增殖的需要 基因的選擇性表達
結果 細胞數量增多，生成相同的細胞 細胞種類增多，生成不同的細胞，形成組織和器官
意義 ①多細胞個體形成、生長和發育的需要；②單細胞生物形成新個體的需要；③保持了親、子代之間遺傳性狀的穩定性 細胞分化使多細胞生物體中的細胞趨向專門化，有利于提高各種生理活動的效率
關系 ①細胞分裂是細胞分化的基礎，兩者往往是相伴相隨的；②一般來說，隨著細胞分化程度的增大，細胞分裂能力逐漸下降
2.細胞分裂、細胞分化與個體發育的關系
(1)從分子水平看，個體發育是基因選擇性表達的結果；
(2)從細胞水平看，個體發育是細胞分裂、分化的結果。
知識點(二)細胞全能性
1．植物細胞全能性的概念
高度分化的植物細胞仍然具有發育成完整植株的能力，即植物細胞具有全能性。
2．原因：離體的植物細胞具有本物種的全套遺傳信息。
3．動物的核移植技術：將供體細胞的細胞核注入去核的未受精的卵細胞。
(1)人體內所有活細胞均具有全能性(×)
(2)種子發育成完整的個體可體現出全能性(×)
(3)一般來說，細胞的分化程度越高，全能性越低(√)
(4)皮膚被劃破后，傷口重新愈合可以體現細胞全能性(×)
(5)克隆羊“多莉”的誕生證明了動物體細胞核仍然具有全能性(√)
1．(科學思維)探討下列實例是否體現了細胞的全能性，并說明理由。
(1)種子萌發形成植株。
判斷：(填“是”或“否”)。
理由：細胞全能性指的是高度分化的植物細胞仍然具有發育成完整植株的能力，而種子是植物的生殖器官，由它發育成植株不能體現細胞的全能性。
(2)誘導胚胎干細胞發育成特定的組織或器官。
判斷：(填“是”或“否”)。
理由：細胞全能性體現的發育終點是完整的生物個體，而不是某種組織或器官。
(3)在蜂群中，未受精的卵發育成雄蜂。
判斷：(填“是”或“否”)。
理由：未受精的卵是高度分化的細胞，且形成了新個體。
2．(科學思維)已分化的胡蘿卜韌皮部細胞等植物細胞在體外培養時可長成植株，這體現了細胞的全能性。植物細胞具有該特點的原因是什么？
提示：植物體內的每個細胞都具有該生物個體生長發育所需要的全套遺傳信息。
3．(科學思維)克隆羊多莉能否說明分化的動物細胞具有全能性？
提示：不能。多莉的形成不是體細胞直接培育而來，不能說明動物細胞具有全能性，只能說明動物細胞核具有全能性。
4．(科學思維)為什么已分化的動物體細胞的細胞核具有全能性？
提示：已分化的動物體細胞的細胞核中具有本物種的全套遺傳物質。
5．(科學思維)胡蘿卜韌皮部細胞在胡蘿卜植株上能夠發育成一個完整的個體嗎？為什么？
提示：不能。因為植物細胞必須在離體條件下才能發育成一個完整的個體。
1．分析以下事實：①胡蘿卜韌皮部細胞通過培養能發育成完整植株；②綿羊乳腺細胞核移入去核卵細胞中，能發育成有生殖能力的綿羊。
基于上述事實，下列敘述錯誤的是(　　)
A．高度分化的動物細胞都具有全能性
B．動物細胞的細胞核具有全能性
C．分化的細胞中不表達的基因仍存在于細胞核中，并未消失
D．植物細胞具有全能性
解析：選A　事實①可證明植物細胞具有全能性，事實②只能證明動物細胞的細胞核具有全能性。細胞具有全能性的原因是生物體的每個細胞中都含有該物種的全套遺傳物質，都有發育成完整個體所必需的全部基因。
2．綿羊的乳腺細胞是高度分化的細胞，但用乳腺細胞的細胞核與卵細胞的細胞質融合成一個細胞后，這個細胞核仍然保持著全能性，這主要是因為(　　)
A．細胞核內含有本物種生長發育所需要的全套遺傳物質
B．卵細胞的細胞質內含有物種發育所需要的全套遺傳物質
C．卵細胞的細胞質為細胞核提供營養物質
D．細胞核與細胞質是相互依存的關系
解析：選A　動物細胞的細胞核之所以保持著全能性，是因為其中含有本物種生長發育所需要的全套遺傳物質。
[歸納提升]
1．細胞全能性的概念
細胞的全能性是指已經分化的細胞仍然具有發育成完整個體的潛能。
2．細胞具有全能性的原因
生物體的每一個細胞都含有保持該物種遺傳特性的全套遺傳物質，都有發育成完整個體所必需的全套基因，在適宜的條件下，就能發育成完整的新個體。
3．植物細胞全能性實現的條件
離體(必要條件)的植物器官、組織或細胞，一定的營養物質(水、無機鹽、維生素、氨基酸等)，激素(細胞分裂素、生長素)，其他適宜的條件(溫度、pH等)。
4．植物組織培養技術
(1)理論基礎：植物細胞的全能性。
(2)基本過程：
離體的植物器官、組織或細胞愈傷組織胚狀體試管苗―→植物體。
教材延伸：(1)愈傷組織：指一團沒有分化或處于“無分化”狀態的細胞團塊。愈傷組織的特點是細胞排列疏松而無規則，高度液泡化，呈無定形狀態，可誘導再分化長出根、葉、芽、莖，形成完整的植株。
(2)胚狀體：指植物組織培養中由植物體細胞誘導分化形成的胚狀結構，能進一步發育成具有根、莖、葉的完整植株。
(3)植物細胞全能性表達的標志：離體的植物組織或細胞形成了完整的植株。
(4)脫分化是在人工條件下細胞分化的逆過程，是使已分化細胞回到未分化狀態的過程，但在植物體內，細胞分化是不可逆的。
(5)動物細胞的全能性：對于高度分化的動物細胞來說，它的細胞的全能性受到限制。但是，它的細胞核仍然具有全能性。例如，克隆羊多莉是將動物的一個乳腺細胞的細胞核，移入一個已去掉細胞核的卵細胞中，使其重組并發育成一個新的胚胎，這個新的胚胎最終發育為新的個體，說明動物細胞的細胞核具有全能性。
5．細胞分化與細胞全能性的比較
細胞分化 細胞全能性
原理 細胞內基因選擇性表達 含有本物種全套遺傳物質
特點 ①持久性：細胞分化貫穿于生物體整個生命進程中，在胚胎期達到最大限度；②不可逆性：一般來說，分化了的細胞將一直保持分化后的狀態，直到死亡；③普遍性：生物界中普遍存在，是生物個體發育的基礎 ①高度分化的植物體細胞具有全能性(植物細胞在離體的情況下，在一定的營養物質、激素和其他適宜的外界條件下，才能表現其全能性)；②已分化的動物體細胞全能性受到限制，但其細胞核仍具有全能性
結果 形成形態、結構、功能不同的細胞 形成新的個體
大小比較 細胞分化程度有高低之分：體細胞>生殖細胞>受精卵 細胞全能性有大小之分：受精卵>生殖細胞>體細胞
關系 ①兩者的遺傳物質都不發生改變；②一般來說，細胞分化程度越低，全能性越高，分化程度越高，全能性越難以表達。但是卵細胞的分化程度較高，其全能性也較高
知識點(三)細胞衰老
1．概念：是一系列復雜的生理生化反應過程，發生的變化最終反映在細胞的形態結構和生理功能上。
2．衰老的表現
①細胞萎縮，細胞內的水分減少，體積變小；
②細胞核體積增大，核膜皺折，染色質固縮；
③細胞質膜的通透性改變，物質運輸功能降低；
④細胞內多種酶的活性降低，代謝速率減慢，色素逐漸積累，細胞內物質交換和信息傳遞受阻。
3．衰老的原因
①自由基學說：自由基攻擊和破壞細胞內各種具有正常功能的生物分子。
②端粒學說：
a．端粒：是真核生物染色體末端的DNA重復序列。
b．特點：每次細胞分裂后，端粒DNA序列就會縮短一截。
(1)端粒存在于所有細胞中(×)
(2)同一種體細胞端粒長度與其有絲分裂能力呈正相關(√)
(3)自由基只有攻擊蛋白質才會導致細胞衰老(×)
(4)衰老的生物體中，細胞都處于衰老狀態(×)
(5)多細胞生物幼嫩的個體中也含衰老的細胞(√)
1．(生命觀念)李白有詩云：“君不見，高堂明鏡悲白發，朝如青絲暮成雪”。從生物學的角度分析，在這個過程中出現的變化有哪些？
提示：細胞內有些酶的活性降低，細胞內呼吸速率減慢，細胞核體積增大，核膜皺折，染色質固縮等。
2．(科學思維)從細胞水平解釋老年人心臟為什么沒有年輕人的心臟收縮有力？老年人骨折后為什么比年輕人恢復慢？
提示：老年人的細胞普遍衰老，衰老細胞的細胞質膜通透性改變，物質運輸功能降低，細胞呼吸速率減慢；老年人骨折后由于成骨細胞衰老，細胞代謝減慢，影響細胞的生長。
3．(科學思維)為什么老年人皮膚出現皺紋和老年斑？
提示：出現皺紋的原因：細胞內的水分減少，使細胞萎縮，從而出現皺紋；出現老年斑的原因：細胞內色素的積累，表現為老年斑。
4．(科學思維)從分子水平分析老年人出現白發和肌肉無力的原因。
提示：白發原因：細胞內酪氨酸酶活性降低，黑色素合成減少；肌肉無力原因：細胞內酶活性降低，細胞供能不足。
1．下列有關細胞衰老主要特征的描述，屬于結構改變并且錯誤的是(　　)
A．細胞質膜通透性改變，使物質運輸功能降低
B．細胞核體積增大，染色質固縮
C．細胞內色素積累
D．細胞萎縮，體積變大
解析：選D　根據題意，A項的描述屬于細胞功能的改變；B項的描述屬于細胞結構的改變；C項屬于衰老細胞的特征，不屬于細胞結構改變；D項屬于衰老細胞的主要特征，描述的是衰老細胞的結構變化，并且衰老細胞體積變大是錯誤的，與題意相符。
2．下列關于衰老的相關敘述，錯誤的是(　　)
A．多細胞生物個體衰老的過程，也是組成個體的細胞普遍衰老的過程
B．細胞代謝產生的自由基，會攻擊蛋白質分子，致使細胞衰老
C．端粒DNA序列變短后，細胞活動漸趨異常
D．衰老細胞的體積減小，從而使細胞的相對表面積增大，物質運輸效率增大
解析：選D　多細胞生物個體衰老是組成個體的細胞普遍衰老的過程，A正確；自由基學說認為，細胞進行的各種氧化反應會產生自由基，自由基攻擊蛋白質分子，使細胞衰老，B正確；隨著分裂次數增加，端粒DNA序列會變短，使細胞活動漸趨異常，C正確；衰老的細胞，其細胞膜通透性改變，物質運輸功能降低，D錯誤。
[歸納提升]
1．細胞衰老與個體衰老
個體衰老與細胞衰老都是生物體正常的生命活動，其對應關系如下表：
個體衰老的表現 從細胞衰老的角度分析個體衰老的原因
皮膚干燥、發皺 細胞內水分減少，細胞體積減小
頭發變白 細胞內的酶活性降低
老年斑 細胞內色素(脂褐素)的累積
無力 細胞內代謝速率減慢
吸收能力下降 細胞質膜通透性功能改變
由上表可以看出，個體衰老的過程也是組成個體的細胞普遍衰老的過程。
名師提醒：(1)單細胞生物的細胞衰老與個體衰老是同步的。
(2)多細胞生物的細胞衰老與個體衰老是不同步的，衰老個體中也存在沒有衰老的細胞和新生的細胞。
2．細胞衰老的特征可概括為“一大一小、一多一少、兩低兩慢”。
①一大：細胞核體積增大；
一小：細胞體積變小。
②一多：色素逐漸積累增多；
一少：細胞內水分減少。
③兩低：酶活性降低，物質運輸功能降低；
兩慢：細胞代謝速率減慢，呼吸速率減慢。
知識點(四)細胞的死亡
1．死亡方式：自噬性細胞死亡、細胞壞死和細胞凋亡。
2．細胞自噬：是細胞通過溶酶體(動物)或液泡(酵母菌和植物)與雙層膜包裹的細胞自身物質融合，從而降解細胞自身物質的過程。
3．細胞壞死：多為細胞在強烈的理化因素或生物因素作用下受到嚴重損傷，引起自身死亡的過程。
4．細胞凋亡：是由基因所決定的細胞自動結束生命的過程。
(1)在細胞凋亡過程中，細胞內酶的活性均降低(×)
(2)細胞的凋亡，從根本上來看，是基因選擇性表達的結果(√)
(3)細胞的衰老和凋亡是生物體異常的生命活動(×)
(4)細胞凋亡和細胞壞死都屬于細胞的死亡，二者死亡的機理相同(×)
1．(生命觀念)判斷下列實例中屬于細胞凋亡和細胞壞死的分別是哪些？
①成熟個體中細胞的自然更新　②被病原體感染的細胞的清除　③燙傷后的皮膚、黏膜的脫落　④骨折時部分骨細胞死亡　⑤吸煙者肺部細胞因尼古丁而死亡
提示：細胞凋亡：①②；細胞壞死：③④⑤。
2．(科學思維)結合細胞器的知識思考，人的胚胎時期尾的消失、人類指間細胞的自動死亡這些細胞凋亡現象與細胞中的哪種細胞器有直接關系？為什么？
提示：溶酶體。溶酶體內有多種水解酶，能夠使自動死亡的細胞發生分解。
3．(科學思維)影響細胞凋亡和細胞壞死的因素分別是什么？
提示：影響細胞凋亡的因素：細胞內遺傳物質的調控；影響細胞壞死的因素：由外界種種不利因素引起，導致細胞被動死亡。
4．(科學思維)細胞凋亡會造成細胞數目的減少，這對生物體的生命活動是不利的，你認為這句話正確嗎？試分析原因。
提示：這句話的表述是不正確的。在胚胎發育階段通過細胞凋亡清除多余的和已完成使命的細胞，保證了胚胎的正常發育；在成年階段通過細胞凋亡清除衰老和病變的細胞，保證了機體的健康。
1．下列關于細胞凋亡的敘述，錯誤的是(　　)
A．蝌蚪在變態期，尾部細胞將發生凋亡，從而使其能轉變成正常的成體蛙
B．細胞凋亡有助于消除體內衰老的細胞
C．細胞凋亡是由致病因子引發的急性損傷，引起細胞破裂，導致炎癥反應
D．細胞凋亡是由遺傳物質控制的細胞正常死亡，機體無炎癥反應
解析：選C　細胞凋亡是由基因所決定的細胞自動結束生命的過程，并非是由致病因子引發的。
2．科學家探究了不同濃度的醋酸鉛對小鼠胸腺細胞凋亡率的影響，結果如下表。下列分析正確的是(　　)
組別 醋酸鉛濃度(mg/L) 胸腺細胞凋亡率(相對值)
甲 0 0.35±0.05
乙 125 1.03±0.52
丙 250 1.65±0.40
丁 500 3.08±0.56
A．甲組為實驗組，乙、丙、丁三組為對照組
B．在正常的生活環境中小鼠胸腺細胞不會發生凋亡
C．實驗說明醋酸鉛可導致小鼠胸腺細胞凋亡率升高
D．細胞凋亡是環境因素引起的，與基因無關
解析：選C　根據題干信息分析，該實驗的目的是探究不同濃度的醋酸鉛對小鼠胸腺細胞凋亡率的影響，表格中甲組醋酸鉛濃度為0，是對照組，其余三組是實驗組，A錯誤；甲組實驗說明在正常的生活環境中小鼠胸腺細胞也會發生凋亡，B錯誤；根據表格數據分析，隨著醋酸鉛濃度增加，胸腺細胞凋亡率不斷升高，說明醋酸鉛可導致小鼠胸腺細胞凋亡率升高，C正確；細胞凋亡是由基因所決定的細胞自動結束生命的過程，D錯誤。
[歸納提升]
細胞衰老、細胞凋亡和細胞壞死的區別
項目 細胞衰老 細胞凋亡 細胞壞死
實質 內因和外因共同作用的結果 受到由遺傳機制決定的程序性調控 受電、熱、冷、機械等不利因素影響，與基因無關
形態變化 細胞萎縮，細胞質膜皺縮 多為單個細胞，形成凋亡小體，細胞質膜內陷 外形呈不規則變化，細胞質膜破裂
意義 ①生物體的絕大多數細胞都經歷未分化—分化—衰老—死亡的過程；②細胞衰老是時刻都在發生的 ①清除多余的，無用的細胞；②清除完成正常使命的衰老細胞；③清除體內的有害細胞；④維持器官和組織中細胞數目的相對穩定 對周圍細胞造成傷害，引發炎癥
對機體的影響 對機體有利 對機體有利 對機體有害
名師提醒：細胞凋亡≠細胞壞死
細胞凋亡和細胞壞死都是細胞的死亡過程，但兩者的死亡機理不同。細胞凋亡是一個主動的、有利于個體生存的過程，細胞壞死是一個被動的、對個體生存有害的過程。
[學習小結]
　　　　
1．下列關于細胞分化的敘述，錯誤的是(　　)
A．是基因選擇性表達的結果
B．是生物界中普遍存在的現象
C．有利于提高多細胞生物體各種生理功能的效率
D．由于細胞分化，肌細胞中已經不存在血紅蛋白基因了
解析：選D　細胞分化是基因選擇性表達的結果，A正確；細胞分化是生物界普遍存在的現象，B正確；細胞分化有利于提高多細胞生物體各種生理功能的效率，C正確；細胞分化后遺傳物質不變，肌細胞中仍然存在血紅蛋白基因，D錯誤。
2．生物體內各種類型的細胞中，分化程度最低的是(　　)
A．根尖細胞　　　　　 B．受精卵
C．卵細胞 D．表皮細胞
解析：選B　受精卵的分裂能力最強，分化程度最低。
3．下列關于細胞全能性的敘述，錯誤的是(　　)
A．從理論上講，生物體的每一個活細胞都具有全能性
B．卵細胞雖然分化程度較高，但仍具有較高的潛在全能性
C．高度分化的動物細胞從整個細胞來說，它的全能性受到抑制
D．植物器官、組織或細胞，經過一定的培養、激素等因素作用，就能表現出全能性
解析：選D　從理論上講，生物體的每一個活細胞都含有本物種的全套遺傳物質，都具有全能性，A正確；卵細胞雖然分化程度較高，但仍具有較高的潛在全能性，B正確；高度分化的動物細胞，從整個細胞來說，它的全能性受到抑制，C正確；植物的組織、器官或細胞必須在離體的條件下，經過一定的培養、激素等因素作用，才能表現出全能性，D錯誤。
4．關于細胞衰老的特征，下列敘述錯誤的是(　　)
A．細胞內的水分減少，導致細胞萎縮、細胞新陳代謝的速率減慢
B．細胞質膜通透性改變，使物質運輸功能降低
C．細胞內的色素會隨著細胞衰老而逐漸積累，從而影響細胞正常的生理功能
D．細胞內呼吸速率減慢，細胞核的體積減小，染色質固縮
解析：選D　細胞衰老后，細胞內的水分減少，導致細胞萎縮、細胞新陳代謝的速率減慢，A正確；細胞衰老后，細胞質膜通透性改變，使物質運輸功能降低，B正確；細胞內的色素會隨著細胞衰老而逐漸積累，從而影響細胞正常的生理功能，C正確；細胞衰老后細胞內呼吸速率減慢，細胞核的體積增大，染色質固縮，D錯誤。
5．關于細胞凋亡與細胞壞死，下列說法正確的是(　　)
A．細胞凋亡是細胞在特定條件下的被動死亡過程
B．細胞死亡就是細胞壞死
C．細胞壞死受基因調控
D．在成熟的生物體中，細胞的自然更新是通過細胞凋亡完成的
解析：選D　細胞死亡包括細胞主動死亡(細胞凋亡)和細胞被動死亡(細胞壞死)，A、B錯誤；細胞壞死是在種種不利因素影響下，由于細胞正常的代謝活動受損或中斷而引起的細胞損傷和死亡，并不是由基因決定的細胞自動結束生命的過程，C錯誤；在成熟的生物體中，細胞的自然更新是通過細胞凋亡完成的，D正確。
6．科學家用專門的染料標記正在發生凋亡的細胞，下圖表示處于胚胎發育階段的小鼠腳趾。下列敘述錯誤的是(　　)
A．發育過程中小鼠腳趾之間的細胞發生了凋亡
B．細胞凋亡是由基因決定的細胞自動結束生命的過程
C．細胞凋亡是細胞正常代謝活動意外中斷引起的細胞死亡
D．小鼠整個生命歷程中都會發生細胞凋亡過程
解析：選C　細胞壞死是在種種不利因素影響下，細胞正常代謝活動意外中斷引起的細胞損傷和死亡，C錯誤。
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12第1課時　細胞增殖的過程及特點
新課標 核心素養
1.說明細胞增殖的方式。2.闡明細胞周期的概念及包括的階段。3.描述動物細胞有絲分裂過程中各階段的主要變化。 1.生命觀念——基于觀察有絲分裂過程，掌握有絲分裂各個時期的特點。2.科學思維——模型法構建細胞周期及某一分裂時期圖像。
知識點(一)細胞的生長與細胞周期
1．生物的生長
(1)主要原因：通過細胞分裂增加細胞的數量。
(2)次要原因：通過細胞生長增大細胞的體積。
2．細胞不能無限長大的原因
(1)細胞的體積越大，表面積與體積的比值越小。
(2)細胞的體積越大，相同時間內物質擴散的體積與整個細胞體積的比值越小，即物質運輸的效率越低。
3．細胞增殖
(1)概念：細胞通過細胞分裂增加細胞數量的過程。
(2)過程：包括物質準備和細胞分裂兩個連續的過程。
(3)主要方式：有絲分裂。
(4)意義：細胞增殖是重要的細胞生命活動，是生物體生長、發育、生殖和遺傳的基礎。
4．細胞周期
(1)前提條件：連續分裂的細胞。
(2)時間：從一次細胞分裂結束開始，直到下一次細胞分裂結束為止。
(3)兩個階段：分裂間期和分裂期。
(1)多細胞生物體的生長依賴于細胞的生長和細胞的增殖(√)
(2)任何具有分裂能力的細胞都具有細胞周期(×)
(3)洋蔥的表皮細胞比分生區細胞的細胞周期長(×)
(4)細胞分裂產生的子細胞都將進入下一個細胞周期的分裂間期狀態(×)
1．(生命觀念)試判斷下列細胞有無細胞周期，并說明理由。
①根尖分生區細胞　②胚胎干細胞　③皮膚生發層細胞　④神經細胞　⑤莖的形成層細胞
提示：①②③⑤有細胞周期，它們都是連續分裂的細胞；④是高度分化的細胞，不分裂，沒有細胞周期。
2．(科學思維)下圖為細胞分裂的一個細胞周期，請用甲、乙表示出一個細胞周期、分裂間期和分裂期。
提示：細胞周期：乙→乙；分裂間期：乙→甲；分裂期：甲→乙。
1．下列關于細胞周期的說法，錯誤的是(　　)
A．細胞周期長短與外界條件無關
B．細胞周期的大部分時間處于分裂間期
C．細胞的種類不同，一個細胞周期的時間也可能不相同
D．一個細胞周期是指連續分裂的細胞從一次分裂完成時開始到下次分裂完成時為止
解析：選A　細胞周期長短受外界條件的影響，A錯誤；細胞周期的大部分時間進行物質的準備，即分裂間期時間占整個細胞周期的大部分，B正確；不同細胞的細胞周期時間往往不同，C正確；連續分裂的細胞從一次分裂完成時開始到下次分裂完成時為止為一個細胞周期，D正確。
2．下表所示為不同細胞的細胞周期持續時間(單位：h)。據表分析可以得出的結論是(　　)
細胞 分裂間期 分裂期 細胞周期
十二指腸細胞 13.5 1.8 15.3
腫瘤細胞 18.0 0.5 18.5
成纖維細胞 19.3 0.7 20.0
A．分裂期和細胞周期均最短的是腫瘤細胞
B．分裂期占細胞周期時間比例最小的是十二指腸細胞
C．不同種類細胞的細胞周期持續時間不同
D．不同種類細胞的分裂都是同步進行的
解析：選C　從表中分析可知，分裂期最短的是腫瘤細胞，但細胞周期最短的是十二指腸細胞，只有15.3 h，A錯誤；分裂期占細胞周期時間比例最小的是腫瘤細胞，B錯誤；三種細胞的細胞周期持續時間各不相同，說明不同種類細胞的細胞周期持續時間不同，C正確；不同種類細胞的細胞周期持續時間不同，它們的分裂也不是同步進行的，D錯誤。
[歸納提升]
1．細胞周期的定義
連續分裂的細胞，從一次細胞分裂結束開始，經過物質準備，到下一次細胞分裂結束為止的過程，稱為一個細胞周期。
2．研究方法
科學家采用放射性同位素標記法，用32P標記蠶豆根尖細胞中的DNA并觀察細胞有絲分裂的過程。
名師提醒：只有連續分裂的細胞才具有細胞周期，如發育中的受精卵、干細胞、洋蔥根尖分生區細胞、莖的形成層細胞、皮膚生發層細胞等。有些細胞分裂結束后不再進行分裂，它們沒有細胞周期。
3．細胞周期的組成及表示方法
—個細胞周期分為兩個階段，第—個階段是分裂間期，第二個階段是分裂期。
(1)分裂間期：占整個細胞周期的90%～95%，完成DNA分子的復制和有關蛋白質的合成。
(2)分裂期：占整個細胞周期的5%～10%，完成細胞的分裂。
(3)細胞周期的表示方法：
方法名稱 表示方法 說明
扇形圖 A→B→A(順時針)為一個細胞周期
直線圖 a＋b或c＋d為一個細胞周期
名師提醒：(1)細胞周期中，分裂間期經歷的時間要長于分裂期，且分裂間期在前，分裂期在后。因此扇形圖中，B→A→B(順時針)不是一個細胞周期；直線圖中，b＋c也不是一個細胞周期。
(2)影響細胞周期長短的因素：
①不同種類的細胞，其細胞周期長短不同。
②細胞周期的長短由遺傳因素決定，同時受環境因素的影響，如溫度通過影響酶的活性，進而影響細胞周期。
知識點(二)動物細胞的有絲分裂過程
1．著絲粒和著絲點：是染色體結構的重要組成部分，著絲粒連接兩條姐妹染色單體，在電鏡下，著絲點為圓盤狀結構，其外側主要與紡錘體微管相連，內側與著絲粒相互交織。
2．中心體：常在細胞分裂間期進行復制。
3．紡錘體：主要由微管及其結合蛋白組成，動物細胞分裂前期星射線的形成和兩個中心體向兩極的運動，標志著紡錘體裝配的開始。
4．過程
時期 圖像 主要特點 快速記憶
間期 完成DNA的復制和有關蛋白質的合成 復制又合成
前期 絲狀染色質變粗形成染色體，中心體移向細胞兩極并發出星射線形成紡錘體，核膜解體、核仁消失 膜仁消失現兩體
中期 著絲點與紡錘絲相連，染色體的著絲粒排列在赤道面上。染色體形態穩定、數目清晰 形定數清赤道齊
后期 著絲粒分裂，姐妹染色單體分開，染色體數目加倍，分別移向細胞兩極 點分數倍均兩極
末期 染色體逐漸變為染色質，核膜、核仁重新出現，細胞質膜內陷一分為二，形成兩個子代細胞 膜仁重現失兩體
(1)核膜、核仁的消失發生在中期(×)
(2)有絲分裂后期，在紡錘絲的牽引下，著絲粒會分裂，染色體數加倍(×)
(3)能連續分裂的細胞都可實現無限增殖(×)
(4)赤道面形成的時期發生在末期(×)
(5)間期染色體復制后染色體的數目加倍(×)
(6)姐妹染色單體形成于間期，在末期消失(×)
1．(生命觀念)有絲分裂過程中，細胞內DNA分子數和染色體數加倍分別發生在什么時期？姐妹染色單體形成于何時，消失于何時？哪些時期存在姐妹染色單體？
提示：細胞內DNA分子數加倍在間期，染色體數加倍在后期。姐妹染色單體形成于間期(染色體復制)，消失于后期(著絲粒分裂)。前、中期存在姐妹染色單體。
2．(科學思維)請分析在有絲分裂過程中下列細胞結構主要有哪些變化。
(1)染色體；(2)紡錘體；(3)核膜和核仁。
提示：(1)染色體：復制→散亂分布于細胞中→著絲粒排列在赤道面上→著絲粒分裂→移向細胞兩極→平均分配到兩個子代細胞中；(2)紡錘體：形成(前期)→解體消失(末期)；(3)核膜和核仁：解體消失(前期)→重建(末期)。
1．在一個細胞周期中，染色體數目倍增、姐妹染色單體形成、染色體在細胞核中最早顯現、染色體形態和數目最為清晰的時期依次為(　　)
①分裂間期　②分裂前期　③分裂中期　④分裂后期　⑤分裂末期
A．①②③④　　　　　　 B．④①②③
C．②③①④ D．⑤③②④
解析：選B　后期著絲粒分裂，姐妹染色單體分離成為染色體，染色體數目倍增；間期染色體復制，結果一條染色體含有兩條姐妹染色單體；染色質在前期螺旋化成為染色體；中期染色體的著絲粒排列在赤道面上，形態和數目最為清晰。
2．下列敘述中，可表明動物細胞正在進行有絲分裂的是(　　)
A．核糖體合成活動加強
B．線粒體產生大量ATP
C．中心體周圍發出星射線
D．高爾基體數目顯著增多
解析：選C　核糖體活動加強和線粒體產生大量ATP只能說明細胞代謝旺盛，不一定進行有絲分裂。高爾基體一般與細胞分泌物的形成有關，在植物細胞中，高爾基體還與細胞壁的形成有關，故動物細胞的高爾基體數目增多，說明細胞分泌活動加強，與有絲分裂無直接關系。選項中只有中心體周圍發出星射線是動物細胞進行有絲分裂的特征。
[歸納提升]
1．染色體、姐妹染色單體、DNA分子三者之間的關系
(1)圖示：
(2)說明：
①姐妹染色單體是染色體經過復制后仍連接在同一個著絲粒上的兩條姐妹染色單體；當著絲粒分裂后，兩條姐妹染色單體分開成為獨立的染色體。
②染色體數目是根據著絲粒數目來計數的，有幾個著絲粒就有幾條染色體。
③無姐妹染色單體時，染色體∶DNA＝1∶1；有姐妹染色單體時，染色體∶姐妹染色單體∶DNA＝1∶2∶2。
2．一個細胞周期中細胞內染色體、DNA分子等的變化
時期 項目
染色體形態變化 染色體行為變化 染色體(2N)數目變化 姐妹染色單體數目變化 DNA(2C)數目變化
間期 復制 2N 0→4N 2C→4C
前期 散亂分布在細胞中 2N 4N 4C
中期 著絲粒排列在赤道面上 2N 4N 4C
后期 著絲粒分裂移向兩極 2N→4N 4N→0 4C
末期 平均分配到兩個子代細胞中去 4N→2N 0 4C→2C
名師提醒：(1)在間期，核DNA數目復制加倍，但染色體數目并未改變，染色體數目是在后期隨著絲粒分裂而加倍的。
(2)著絲粒分裂不是紡錘絲牽引的結果，而是相關酶的作用。
(3)姐妹染色單體形成于有絲分裂間期，因著絲粒分裂消失于后期。
(4)赤道面是人為假想的平面，不是真實的細胞結構，植物細胞的有絲分裂末期在赤道面位置上形成細胞板，進而擴展成為細胞壁。
(5)細胞板擴展形成細胞壁，與高爾基體有關。
[學習小結]
　　　　
1．下列關于細胞周期的敘述中，錯誤的是(　　)
A．只有連續進行細胞分裂的細胞才具有細胞周期
B．細胞周期中間期時間較長
C．分裂間期要完成DNA的復制和蛋白質的合成
D．同一生物個體的不同細胞，細胞周期長短都相同
解析：選D　不同細胞的細胞周期長短一般不同。
2．下圖表示細胞周期，有關敘述錯誤的是(　　)
A．按箭頭所示方向，a→a或b→b表示一個細胞周期
B．染色體的平均分配發生于a→b段
C．細胞中核DNA含量的加倍發生在b→a段
D．機體內大多數細胞不在b→b中
解析：選A　連續分裂的細胞，從一次分裂完成時開始，到下一次分裂完成時為止，為一個細胞周期，據圖可知，a→b段為細胞分裂期，b→a段為分裂間期，故細胞周期可以表示為b→b；染色體平均分配發生在細胞分裂的后期，即a→b段；b→a段為細胞分裂間期，該時期完成DNA的復制，細胞中核DNA含量加倍；多細胞生物體內大多數細胞是無法連續分裂的，大多數細胞不在細胞周期中。
3.如圖為細胞周期中部分細胞核的變化示意圖，此過程(　　)
A．發生在細胞分裂期的末期，核膜再度合成
B．發生在細胞周期的分裂間期，染色質復制
C．發生在細胞分裂期的前期，核膜逐漸解體
D．發生在細胞分裂期的中期，染色質螺旋變粗
解析：選C　由圖可知，該細胞核中染色體已完成復制，每條染色體含有兩條姐妹染色單體，核膜逐漸解體，這是細胞分裂前期的特點。
4．下圖表示一個細胞有絲分裂過程中染色體變化的不同情況，在整個細胞周期中，染色體變化的順序應該是(　　)
A．①④⑤③② B．②③①④⑤
C．①⑤④③② D．⑤④③②①
解析：選C　細胞分裂的間期DNA分子復制后每條染色體上含有兩個DNA分子，但在間期呈染色質狀態，如圖①所示；在前期變成染色體，如圖⑤所示；在中期由于紡錘絲的牽引，著絲粒排列在赤道面上，如圖④所示；在分裂的后期著絲粒分裂，形成兩條染色體，分別移向細胞的兩極，如圖③所示；在分裂的末期時，只存在含有一個DNA分子的染色體，如圖②所示。
5．如圖是對某動物細胞有絲分裂過程中細胞內染色體數(a)、姐妹染色單體數(b)和核DNA分子數(c)的統計圖。下列敘述中不正確的是(　　)
A．圖①可用于表示細胞有絲分裂的前期
B．分裂后期可用圖②表示
C．間期用圖②表示最恰當
D．圖③可表示細胞分裂完成
解析：選C　先判斷圖①②③可表示哪些時期，再根據各時期的特點逐項分析。圖①中存在姐妹染色單體，且姐妹染色單體數、核DNA分子數均為染色體數的2倍，故可表示有絲分裂間期DNA復制完成后及分裂期的前期和中期。與圖①相比，圖②中染色體數目加倍，姐妹染色單體數為零，可表示有絲分裂后期和末期。與圖②相比，圖③中染色體數和核DNA分子數恢復為正常值，可表示有絲分裂完成或間期DNA復制前。
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