必修1 第4单元 第10课 细胞的增殖 讲义(考点+典例+检测) 2022届高考生物一轮复习

第10课细胞的增殖课程标准要求学业质量水平

2.3.1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.运用结构与功能观等观念，举例说明有丝分裂中染色体的行为与细胞分裂之间的关系。(生命观念)

2.基于有丝分裂的模型，采取归纳与概括等方法，说明有丝分裂各时期的主要特征。(科学思维)

3.基于有丝分裂的过程，采取模型与建模等方法，说明有丝分裂中染色体和DNA数目的变化规律。(科学思维)

一、细胞增殖

1．细胞增殖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。包括物质准备和细胞分裂两个连续的过程。

2．细胞周期

(1)概念：连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。

(2)组成

①分裂间期：时间较长，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长。

②分裂期：经历时间较短，进行细胞分裂。包括前期、中期、后期和末期(以进行有丝分裂的细胞为例)。

二、有丝分裂

1．植物细胞有丝分裂的过程(连线)

提示：①—b—Ⅲ②—c—Ⅳ③—a—Ⅰ④—d—Ⅱ

2．动物细胞与高等植物细胞有丝分裂的异同

(1)相同点：①纺锤体的形成时期相同；②染色体的行为和数目变化基本相同。

(2)不同点

时期不同点

前期

末期

将亲代细胞的染色体经过复制之后，精确地平均分配到两个子细胞中。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。

4．无丝分裂：在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化。一般过程：核缢裂→质缢裂。如蛙的红细胞的无丝分裂。

三、观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂

1．实验原理

(1)高等植物的分生组织细胞有丝分裂较旺盛。

(2)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)着色。

(3)由于各个细胞的分裂是独立进行的，在同一分生组织中可以通过高倍显微镜观察细胞内染色体的存在状态，判断处于不同分裂时期的细胞。

2．实验过程

1．细胞周期包括分裂间期和分裂期

(1)多细胞生物体的生长依赖于细胞的生长和细胞的增殖。(√)

(2)一个细胞周期是指从一个细胞分裂开始到这个细胞分裂完成为止。 (×)

(3)人体大多数细胞处于细胞周期中。(×)

(4)任何具有分裂能力的细胞都具有细胞周期。(×)

2．有丝分裂是一个连续的过程，分为前期、中期、后期和末期

(1)染色体在有丝分裂后期因着丝粒的分裂而加倍。(√)

(2)动植物细胞有丝分裂的中期都会出现赤道板。(×)

(3)有丝分裂有利于保持亲代细胞和子代细胞间遗传的稳定性。(√)

(4)细胞中染色体的数目始终等于DNA数目。(×)

3．观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂

(1)制作细胞的有丝分裂装片时，洋葱根尖解离后直接用甲紫溶液染色。

(×)

(2)盐酸解离根尖的同时也为甲紫溶液染色创造酸性环境。(×)

(3)可以在显微镜的视野中观察到一个分生区组织细胞的连续变化。(×)

细胞周期

下表是几种细胞细胞周期的持续时间(t/h)，据表分析：

细胞类型分裂间期分裂期细胞周期蚕豆根尖分生区细胞15.3 2.0 17.3

小鼠十二指肠上皮细胞13.5 1.8 15.3人的肝细胞21 1 22 人的宫颈癌细胞20.5 1.5 22

答案：分裂间期＋分裂期。

(2)不同生物细胞的细胞周期持续时间相同吗？同种生物的不同细胞的细胞周期持续时间相同吗？

答案：都不一定相同。

(3)显微镜下观察某植物组织的有丝分裂时，大部分细胞处于分裂间期，为什么？

答案：细胞周期中，分裂间期所占的时间长，分裂期所占的时间短，因此观

察细胞所处时期时，大部分都处于分裂间期。

1．细胞周期的表示方法

方法名称表示方法用字母表示细胞周期

扇形图A→B→C→A为一个细胞周期

直线图a＋b或c＋d为一个细胞周期

坐标图a＋b＋c＋d＋e为一个细胞周期

柱形图B组细胞处于分裂间期，正在进行DNA复制；C组细胞处于分裂期；A组细胞为细胞分裂结束和未进行DNA复制的细胞

2.对细胞周期的理解

(1)不同种类生物的细胞周期有很大差别。

(2)观察细胞分裂过程中染色体形态、数目的变化时，应选择细胞周期短、分裂期相对较长的细胞。

(3)分裂产生的子细胞的三种去向

①继续分裂：始终处于细胞周期中，保持连续分裂状态，如动物造血干细胞、植物形成层细胞等。

②暂不分裂：仍具分裂能力，在一定条件下可继续分裂，如记忆细胞等。

③不再分裂(细胞分化)：失去分裂能力，分化为其他细胞、组织或器官，如骨骼肌细胞、洋葱表皮细胞等。

考向1| 分裂间期的特征

1．利用一定方法使细胞群体处于细胞周期的同一阶段，称为细胞周期同步化。以下是能够实现动物细胞周期同步化的三种方法。回答下列问题：

(1)DNA合成阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的DNA 合成可逆抑制剂，处于________期的细胞不受影响而继续细胞周期的运转，最终细胞会停滞在细胞周期的________期，以达到细胞周期同步化的目的。

(2)秋水仙素阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的秋水仙素，秋水仙素能够抑制________________，使细胞周期被阻断，即可实现细胞周期同步化。经秋水仙素处理的细胞________(填“会”或“不会”)被阻断在间期。

(3)血清饥饿法：培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在间期，以实现细胞周期同步化。分裂间期的特点是__________________(答出1点即可)。

解析：(1)DNA复制发生在细胞分裂间期。DNA合成被阻断后，处于分裂间期的细胞受到影响，因而分裂过程停滞；处于分裂期的细胞不受影响，继续分裂直到进入下一个细胞周期的分裂间期后分裂过程停滞。(2)秋水仙素通过抑制纺锤体的形成来使染色体数目加倍，而纺锤体形成于有丝分裂前期，因此经秋水仙素处理的细胞不会被阻断在间期。(3)分裂间期的特点是完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，为分裂期准备物质。

答案：(1)分裂分裂间(或S)(2)纺锤体形成不会(3)完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，为分裂期准备物质

考向2| 细胞周期的特点

2．下列据图描述细胞周期的相关说法，正确的是()

A．甲图中的S期位于丙图中的a→b段

B．一个完整的细胞周期是指乙图中的a＋b段或b＋c段

C．用秋水仙素作用于丙图细胞可使细胞分裂停留在a→b段

D．细胞中含有染色单体的时间段是甲图的M或乙图的b、d或丙图的a→b 段

C解析：甲图中的S期属于分裂间期，而丙图中的a→b段是分裂期，A 项错误；一个完整的细胞周期是指乙图中的a＋b段或c＋d段，B项错误；秋水仙素能抑制纺锤体的形成，使丙图细胞分裂停留在a→b段，C项正确；甲图的M或乙图的b、d或丙图的a→b段均表示分裂期，分裂期的后期和末期无染色单体，间期的G2期已形成染色单体，D项错误。

细胞增殖过程中相关物质及图像变化

1．细胞增殖过程中结构和物质的周期性变化(以有丝分裂为例)

(1)染色体行为变化

①当有染色单体时，染色体数∶染色单体数∶DNA分子数＝1∶2∶2。

②当无染色单体时，染色体数∶DNA分子数＝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)

时期分裂间期

分裂期

前期中期后期末期

核DNA 2c→4c 4c 4c 4c 4c→2c 染色体2n 2n 2n 2n→4n 4n→2n 染色单体0→4n 4n 4n 4n→00 (3)一个细胞中核DNA、染色体和染色单体的数目变化曲线

①a→b、l→m变化的原因都是DNA分子复制。

②g →h 、n →o 变化的原因都是着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，形成子染色体。

③染色单体在细胞周期中的起点数目为0，终点数目也为0。 2.根据柱状图判断细胞分裂时期(以二倍体生物为例)

(1)根据染色单体变化判断各时期

染色单体⎩⎨⎧有→G 2期、前期、中期(甲图)

无→后期及末期(乙图)、G 1期(丙图)

(2)根据比例关系判断各时期

核DNA ∶染色

体∶染色单体＝⎩⎨⎧4N ∶2N ∶4N →G 2期、前期、

中期（甲图）4N ∶4N ∶0→后期、末期（乙图）

2N ∶2N ∶0→G 1

期（丙图）

注：分裂间期包括一个DNA 合成期(简称S 期)和DNA 合成期前后的两个间隙期(简称G 1期和G 2期)。

3．有丝分裂中每条染色上DNA 含量及染色体与核DNA 数目比的变化曲线

(1)图中ef(BC)段表示间期DNA 的复制，染色单体形成。

(2)fg(CD)段表示含有姐妹染色单体的时期，即间期DNA 复制完成后、前期和中期。

(3)gh(DE)段表示有丝分裂后期着丝粒分裂，染色单体消失。

考向1| 有丝分裂图像辨析

1．下图是某生物体细胞有丝分裂的不同分裂时期的图像，对图像的描述正确的是( )

A．该生物可能是低等植物

B．甲、乙、丙三细胞内染色体、染色单体与DNA分子数比例都为1∶2∶2 C．甲细胞进行中心体复制，发出星射线，形成了纺锤体

D．甲、乙、丙三细胞分别处于有丝分裂的前期、后期和中期

D解析：题图中细胞没有细胞壁、含有中心体，应是动物细胞，A项错误。乙细胞中没有染色单体，B项错误。甲细胞中的中心体已经完成了复制，C项错误。甲细胞中染色体散乱分布，处于有丝分裂前期；乙细胞中着丝粒分裂，染色体数目加倍，处于有丝分裂后期；丙细胞中染色体的着丝粒排列在赤道板上，处于有丝分裂中期，D项正确。

【方法规律】“三看法”界定动物及高等植物细胞增殖图像

考向2| 有丝分裂坐标曲线分析

2．下图为某二倍体生物的细胞中发生的变化，下列相关叙述错误的是()

A．a→b、m→n变化的原因都是DNA分子的复制

B．e→f、k→l变化的原因都是着丝粒分裂

C．c→d、o→p的变化很相似，但时期不同

D．f→g、j→k每条染色体上的DNA数相同

D解析：细胞核中DNA分子的复制导致核DNA的数量加倍，每条染色体上的DNA数由1变为2，A正确；着丝粒分裂导致染色体数加倍、染色单体消失，B正确；c→d核DNA数量减半，是指有丝分裂末期结束或减数分裂Ⅰ末期结束，o→p每条染色体上的DNA数由2变为1，该变化发生在有丝分裂的后期或减数分裂Ⅱ的后期，C正确；f→g细胞染色体数为4N，其对应的细胞应处于有丝分裂后期和末期，每条染色体上的DNA数是1，j→k存在染色单体，每条染色体上的DNA数是2，D错误。

观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂

下面是关于观察洋葱根尖细胞有丝分裂实验的部分操作示意图。请分析：

(1)请写出A、B、C三个培养皿中所用液体及操作名称。

答案：如下表所示

培养皿 A B C

液体名称解离液清水甲紫溶液或醋酸洋红液操作解离漂洗染色

(2)取材时为什么只能剪2～3 mm，而不能过长？

答案：若剪得过长会包括伸长区，伸长区无细胞分裂，增加了寻找观察细胞的难度。

(3)为什么不能对细胞有丝分裂过程进行连续观察？如何才能找到细胞分裂各个时期的细胞？

答案：①解离过程中细胞已经死亡，观察到的只是一个固定时期。②如果要找到各个分裂时期的细胞，要不断移动装片，在不同的视野中寻找。

操作注意事项

考向1| 实验操作

1．在“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验中，三位实验人员制作洋葱根尖装片的操作步骤(“＋”表示操作，“－”表示未操作)如下表所示。

实验人员

操作

取材解离漂洗染色制片

甲根尖1～3 mm 处－＋＋＋

乙根尖1～3 mm 处＋－＋＋

丙根尖5～7 mm 处＋＋＋＋

A．细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚

B．细胞分散但看不到染色体、染色体着色清楚、细胞分散染色体清楚

C．细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞着色清楚但看不到染色体

D．染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚、细胞分散染色体清楚C解析：解离的目的是使细胞相互分离开来，甲未解离，细胞相互重叠；漂洗的目的是洗去解离液，便于染色，乙未漂洗，影响染色效果，染色体着色很浅不清楚；根尖5～7 mm处为伸长区，伸长区细胞已失去分裂能力，染色体呈染色质状态，观察不到染色体。

考向2| 实验观察

2．下图为显微镜下观察到的家鸽肝脏细胞的临时装片。下列有关叙述正确的是()

A．细胞甲中染色体数最多，便于观察染色体形态

B．DNA复制所导致的染色体数目加倍发生在细胞乙

C．细胞丁中同源染色体分离

D．细胞丙和细胞戊中细胞核结构及染色体形态变化相反

D解析：细胞甲处于中期，便于观察染色体形态，但染色体数不最多；DNA 复制发生在细胞乙中，但染色体数目没有加倍；同源染色体分离发生在减数分裂过程中，有丝分裂过程中不发生同源染色体分离；细胞丙处于前期，细胞戊处于末期，二者分别发生细胞核的解体和重建及染色体与染色质的转化也相反。

学习探索情境

细胞周期包括分裂间期和分裂期(M期)，间期分为G1期、S期和G2期，G1期主要进行RNA和蛋白质的生物合成，并且为S期的DNA 合成做准备；S期最主要的特征是DNA的合成；G2期主要为M期做准备，但是还有RNA和蛋白质的合成，不过合成量逐渐减少。周期蛋白cyclin B与蛋白激酶CDK1结合形成复合物MPF后，被激活的CDK1促进细胞由G2期进入M期；周期蛋白cyclin E与蛋白激酶CDK2结合形成复合物后，被激活的CDK2促进细胞由G1期进入S期。

分裂期中姐妹染色单体分离与黏连蛋白解聚有关，分离酶能使黏连蛋白解聚。通常情况下，分离酶与securin蛋白结合而不表现出活性。进入有丝分裂后期时，细胞中的后期促进复合体(APX)被激活，此复合体能特异性选择并引导securin蛋白降解，激活分离酶。

(1)抑制周期蛋白cyclin E或CDK2的活性可使细胞周期停滞在什么期？答案：G1期。

(2)促进染色质转化为染色体的物质是CDK1(填“CDK1”或“CDK2”)。命题生长点2 有丝分裂中物质和结构的变化异常

(1)(多选)下列关于有丝分裂分裂期染色体行为变化的描述，正确的是(ACD)

A．姐妹染色单体的分离与纺锤丝的活动无关

B．黏连蛋白解聚是纺锤丝牵引的结果

C．姐妹染色单体的分离需要酶的参与

D．APX物质的作用结果导致细胞染色体数目加倍

解析：姐妹染色单体分离与黏连蛋白解聚有关，与纺锤丝的活动无关，A项正确；黏连蛋白解聚是分离酶作用的结果，而不是纺锤丝牵引的结果，B项错误，C项正确；APX等物质的作用导致分离酶被激活，进而使染色单体分离，导致细胞染色体数目加倍，D项正确。

(2)高等植物细胞分裂的末期，形成细胞板并扩展为细胞壁主要依靠高尔基体(填细胞器名称)，如果该细胞器出现功能障碍，子细胞中的遗传物质含量加倍(填“加倍”或“不变”)。

(3)若某细胞处于有丝分裂中期，染色体的排列异常如下图，那么产生的两个子细胞中的染色体数目最可能分别是3、5。

细胞周期中各时期异常的结果

(1)间期抑制DNA复制，使细胞停止分裂。

(2)前期抑制纺锤体形成，使细胞染色体数目加倍。

(3)中期染色体排列异常，使子细胞中染色体数目异常。

(4)末期细胞质分裂异常，使子细胞中染色体数目异常。

(5)高尔基体异常，无法形成新的细胞壁，使子细胞染色体数目加倍(植物细胞)。

与细胞周期相联系的知识

(1)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。

(2)染色体变异：在细胞分裂期的前期，秋水仙素或低温都可抑制纺锤体的形成，引起细胞内染色体数目加倍，继续进行有丝分裂，可出现多倍体植株。

(3)细胞癌变：用药物作用于癌细胞的分裂间期，DNA不能复制，可抑制癌细胞的增殖。

(4)免疫：在淋巴因子的作用下，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。