备战2020年高考生物一轮复习第12讲 细胞的增殖 讲义

第12讲 细胞的增殖

【最新考纲】 1.细胞的生长和增殖的周期性(Ⅱ)。2.细胞的有丝分裂(Ⅱ)。3.细胞的无丝分裂(Ⅰ)。4.实验：(1)观察细胞的有丝分裂。(2)模拟探究细胞表面积与体积的关系。

考点一 细胞的生长和增殖的周期性

1．细胞不能无限长大 (1)模拟实验

细胞大小与物质运输效率之间的关系。 ①细胞模型：不同大小的琼脂块。

②运输效率表示法：NaOH 在琼脂块中扩散体积

琼脂块的体积。

③检测方法：酚酞遇NaOH 变红色。 (2)细胞不能无限长大的原因

①核质比：细胞核控制的细胞质范围有限。

②S

V ：细胞体积越大，相对表面积越小，物质运输效率越低。 2．细胞增殖的周期性 (1)细胞周期

①条件：连续分裂的细胞。

②组成：细胞周期＝分裂间期＋分裂期。 (2)细胞增殖(真核细胞)的概述

①方式：无丝分裂、有丝分裂和减数分裂。

②过程：包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。 ③意义：是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。 3．细胞周期的表示方法

①持续分裂：始终处于细胞周期中。如部分造血干细胞、卵裂期细胞、癌细胞、根尖分生区细胞、茎形成层细胞、芽生长点细胞。

②暂不分裂：暂时脱离细胞周期，仍具有分裂能力，在一定条件下可回到细胞周期中。如肝脏细胞、T 细胞、B 细胞、记忆细胞。

③

永不分裂：永远脱离细胞周期，处于分化状态直到死亡。如肌纤维细胞、神经细胞、浆细胞，叶肉细胞、洋葱鳞片叶表皮细胞、根尖成熟区细胞。

诊断辨析

(1)细胞越小，相对表面积也越小，这有利于提高物质交换效率。( × ) (2)琼脂块越小，NaOH 扩散到琼脂块的速度越快。( × ) (3)能分裂的细胞均有细胞周期。( × )

(4)洋葱的表皮细胞比分生区细胞的增殖周期长。( × ) (5)进行减数分裂的精原细胞不具有细胞周期。( √ )

热图解读

1．由细胞形态判断，下列①～⑤细胞中哪一类细胞最可能具有细胞周期？

提示 图中①为精子细胞，③为肌肉细胞，④为神经细胞，⑤为哺乳动物的成熟红细胞(⑤细胞已无细胞核和各种细胞器)，它们均属于高度分化的细胞，已丧失分裂的周期性；但②细胞尚未分化，最可能连续分裂保持周期性。

2．分析下图回答：

(1)间期和M期的阶段如何划分？

(2)一个细胞周期的开始点和结束点在哪里？

提示(1)间期可以分为G1、S和G2期三个阶段；分裂期(M期)可以分为前、中、后、末期四个阶段。

(2)开始点和结束点均位于G1期和末期的交界处，从此位置按图中箭头顺时针转一圈即为一个细胞周期。

考向一分析细胞不能无限长大的原因

1．下列有关细胞相对表面积、细胞与外界物质交换效率和细胞新陈代谢强度之间的关系的叙述中，正确的是()

A．细胞的相对表面积越大，物质交换效率越高，细胞新陈代谢越旺盛

B．细胞的相对表面积越大，物质交换效率越低，细胞新陈代谢越缓慢

C．细胞的相对表面积越小，物质交换效率越高，细胞新陈代谢越缓慢

D．细胞的相对表面积越小，物质交换效率越低，细胞新陈代谢越旺盛

解析细胞相对表面积与外界物质交换效率和细胞新陈代谢强度之间的关系为：细胞的相对表面积越大，物质交换效率越高，细胞新陈代谢越旺盛，A正确。

答案 A

2．“在探究细胞大小与物质运输的关系(琼脂块模拟细胞)”的实验过程中，测量结果及计算结果如下面表格所示。根据表格分析下列说法正确的是()

A.X

C．a＝b＝c D．a

解析在相同时间内，NaOH扩散的深度相等，而比值(NaOH扩散的体积/整个琼脂块的体积)随着细胞体积的增大而减小。

答案 A

整合提升

模拟探究细胞表面积与体积关系的相关说明

1．琼脂块大小模拟细胞大小，NaOH溶液模拟被细胞吸收的物质。

2．物质扩散体积与总体积之比表示物质运输效率。

3．在相同时间内，NaOH在每一琼脂块内扩散的深度基本相同，说明NaOH在每一琼脂块内扩散的速率是相同的。

4．NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随琼脂块的增大而减小。

5．实验结论

细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞与周围环境之间物质交换的面积相对越小，所以物质运输的效率越低。

考向二细胞周期的考查

3.如图表示细胞周期，下列叙述不正确的是()

A．按箭头所示方向a→a或b→b表示一个细胞周期

B．染色体的平均分配发生于a→b段

C．细胞中DNA含量的加倍发生在b→a段

D．将癌细胞的细胞周期阻断在b→a段可以治疗癌症

解析b→a、a→b分别表示分裂间期和分裂期，细胞周期应表示为b→b。

答案 A

4．下列对细胞周期的相关描述，正确的是()

A．诱导细胞的基因突变可使用物理或化学方法，作用于甲的S期或丙的A→B段

B．一个完整的细胞周期是指乙的a＋b段或b＋c段

C．用秋水仙素作用于丙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图甲中的M段、图乙中的b(d)段、图丙中的A→B段解析诱导细胞的基因突变可使用物理或化学方法，作用于甲的S期或丙的B→A段；一个

完整的细胞周期是指乙的a＋b段或c＋d段；秋水仙素能抑制纺锤体的形成，使细胞分裂停留在后期；图甲中的M段、图乙中的b(d)段、图丙中的A→B段均表示分裂期，分裂期中，只有前期和中期存在染色单体。

答案 C

整合提升

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。

考点二细胞的有丝分裂和无丝分裂

1．有丝分裂过程——以高等植物细胞为例(连线)

答案①—b—Ⅲ②—a—Ⅰ

③—e—Ⅴ

④—d—Ⅱ⑤—c—Ⅳ

助学巧记巧记有丝分裂各时期特点

前期：膜仁消失显两体；中期：形定数晰赤道齐；

后期：点裂数加均两极；末期：两消两现质分离。

(注意：植物为“两消三现质分离”即：植物子细胞出现新的细胞壁)

2．有丝分裂过程中染色体行为变化规律

3．核DNA、染色体及染色单体数目变化规律(以二倍体为例)

(1)数量变化

(2)

4．染色体、染色单体及DNA三者之间的数量关系

(1)当有染色单体存在时，染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2。

(2)当无染色单体存在时，染色体∶DNA＝1∶1。

特别提醒细胞分裂过程中两条规则

(1)染色体条数判定：染色体条数＝着丝点个数。

(2)单体的界定：姐妹染色单体产生于染色体DNA复制后，消失于着丝点分裂后。

5．动植物细胞分裂图像的判定

①表示：子细胞的形成方式，即有无细胞板的形成。

②表示：有无中心体。

6．有丝分裂的意义

亲代细胞的染色体经过复制后，精确地平均分配到两个子细胞中，保持了细胞的亲子代之间遗传性状的稳定性。

7．无丝分裂

特别提醒

(1)无丝分裂是真核生物快速形成体细胞的方式，但不精确。

(2)分裂过程核膜不解体，无纺锤丝的形成，但有遗传物质的复制。

(3)原核细胞的分裂也没有纺锤丝的形成，但不能叫无丝分裂，而是二分裂。

诊断辨析

(1)间期细胞核的主要变化是DNA的复制和有关蛋白质的合成。(×)

(2)前期随着染色质逐渐螺旋化形成了染色单体。(×)

(3)DNA的复制和中心粒的倍增可能发生在同一时期。(√)

(4)有丝分裂后期，着丝点分裂导致DNA的数目是染色单体数目的两倍。(×)

(5)动植物细胞有丝分裂的不同体现在前期和后期。(×)

(6)大肠杆菌和人的红细胞均不能进行无丝分裂。(√)

(7)着丝点分裂是纺锤丝牵拉开的。(×)

热图解读

下图是有丝分裂过程中相关曲线和图像，据图回答问题：

(1)PQ形成的原因是________，RS形成的原因是________。

(2)乙图是________细胞________前期，丙图是______细胞________后期。

(3)乙图位于甲图中的________段，丙图位于甲图中的________段。

提示(1)DNA的复制着丝点的分裂

(2)植物有丝分裂动物有丝分裂(3)QR ST

考向一有丝分裂各时期的特点及细胞图像的识别

1．如图所示，有关细胞有丝分裂的描述正确的是()

A．具有姐妹染色单体的只有e

B．在b时期实现了细胞中的DNA和染色体数目的加倍

C．细胞有丝分裂的顺序是c→e→a→b→d

D．观察和计数染色体数目的最佳时期是e

解析图中a、e时期均含染色单体；b时期染色体数目加倍，c时期DNA数目加倍；细胞有丝分裂顺序应为c→a→e→b→d。

答案 D

2．(2018·湖北重点中学联考)如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

解析该生物体细胞无细胞壁，A错误；乙细胞中染色体、染色单体与DNA分子数比例为1∶0∶1，B错误；中心体在间期复制，甲图细胞处于前期，C错误。

答案 D

3．下图是同一细胞不同分裂时期的图像，据图分析可作出的判断是()

A．图①②③④表示一个完整的细胞周期

B．若按分裂的先后顺序排列，应为①→④→③→②

C．该种生物的叶肉细胞中共含有6个DNA分子

D．图③过程发生了基因重组

解析根据图中染色体的形态特征可以判断出：①表示有丝分裂的前期，②表示有丝分裂的末期，③表示有丝分裂的后期，④表示有丝分裂的中期。这四个时期构成了有丝分裂的分裂期，其分裂顺序为①→④→③→②；一个完整的细胞周期包括分裂间期和分裂期；有丝分裂过程中不发生基因重组；叶绿体和线粒体中含有DNA，故叶肉细胞中的DNA分子数大于6。

答案 B

技法点拨

“三看法”界定动植物细胞有丝分裂图像

考向二有丝分裂过程中的坐标模型分析

4.如图为与有丝分裂相关的坐标曲线。下列相关说法不正确的是()

A．若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量，则c→d过程细胞中DNA含量不变

B．若纵坐标表示一个细胞中DNA的含量，则e点时一条染色体中DNA的含量与a点相同C．若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量，则a→c过程染色体数目不变

D．若纵坐标表示一个细胞中DNA的含量，则a→c过程染色体数目不变

解析若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量，则ab表示DNA复制，cd表示着丝点分裂，染色体数目加倍，但细胞中DNA含量不变；若纵坐标表示一个细胞中DNA的含量，则ab表示DNA复制，cd表示细胞分裂成两个子细胞的过程，着丝点分裂发生在bc段，因此D项中a→c 过程中包含有丝分裂后期染色体数目加倍的时期。

答案 D

5．如图甲表示某高等植物细胞有丝分裂的相关图像，图乙表示细胞内染色体与核DNA数目比的变化关系，下列相关叙述正确的是()

A．图甲中的①中心体的活动很活跃，图乙ab段核糖体的活动很活跃

B．图甲中的②处于图乙中的ef段，属于分裂后期

C．图甲中的①处于图乙中的cd段，细胞中染色体∶DNA∶染色单体＝1∶2∶2

D．着丝点分裂发生在de段，是图甲中的②所示时期

解析图甲中的①是前期，②是末期。高等植物细胞没有中心体，ab段可表示分裂间期中蛋白质的合成时期，该时期核糖体活动活跃；ef段包含后期和末期；cd段为DNA复制后，但着丝点还未分开，包含G2期、前期、中期，所以染色体∶DNA∶染色单体＝1∶2∶2；de段染色体与核DNA数目比由0.5变为1，是因为发生了着丝点分裂，是后期的开始。

答案 C

6．(2018·湖南十二校联考)图1、图2分别表示某种生物细胞有丝分裂过程中某一时期的模式图，图3表示有丝分裂中不同时期每条染色体上DNA分子数的变化，图4表示有丝分裂中不同时期染色体和核DNA的数量关系。下列有关叙述不正确的是()

A．图1所示细胞中共有4条染色体，8个DNA分子；图2所示细胞中共有0条姐妹染色单体

B．处于图3中BC段的是图1所示细胞，完成图3中CD段变化的细胞分裂时期是后期C．有丝分裂过程中不会出现如图4中d所示的情况

D．图4中a可对应图3中的BC段，图4中c可对应图3中的AB段

解析图4中a可对应有丝分裂后期，b可对应有丝分裂前、中期，c可对应有丝分裂末期。

答案 D

整合提升

1．有丝分裂中染色体数与核DNA数比值的变化曲线

(1)图1中ef 段表示S 期，fg 段表示含有姐妹染色单体的时期，即有丝分裂G 2期、前期和中期，hi 段表示有丝分裂的后期和末期。

(2)图1中，在有染色单体时，染色体与核DNA 数目之比为1∶2；不存在染色单体的时期，染色体与核DNA 数目之比为1∶1。

(3)图2中BC 段表示间期的S 期，CD 段表示有丝分裂的G 2期、前期和中期，EF 段为有丝分裂的后期和末期。

2．根据柱状图判断细胞分裂时期的规律(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→前期、中期(甲图)

无→后期(乙图)、末期(丙图)

(2)根据比例关系判断各时期

DNA ∶染色体∶染色单体＝???

4n ∶2n ∶4n →前期、中期(甲图)

4n ∶4n ∶0→后期(乙图)

2n ∶2n ∶0→末期(丙图)

高考热考教材实验 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂

1．实验原理

(1)高等植物根尖、茎尖的分生区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(如龙胆紫溶液)染成深色。

(3)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．实验步骤

(1)洋葱根尖培养：实验课前3～4 d ，将洋葱放在盛满清水的广口瓶上，让其底部接触水面放在温暖的地方培养，待根长约5 cm 时取用。

(2)装片制作

①取材：剪取洋葱根尖2～3 mm 。

②解离???

解离液：盐酸和酒精的混合液解离时间：3～5 min

解离程度：根尖酥软

③漂洗?

??

漂洗时间：约10 min 漂洗目的：洗去解离液

④染色???

染色液：龙胆紫溶液(或醋酸洋红液)

染色时间：3～5 min

⑤制片：用镊子将(以上处理过的)根尖放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子尖把根尖弄碎，盖上盖玻片，在盖玻片上再加一片载玻片，用拇指轻轻按压，使细胞分散开。

(3)观察

①低倍显微镜观察：找到根尖分生区???

细胞呈正方形排列紧密

②高倍显微镜观察

???

a.观察并辨别出分裂中期的细胞

b.再寻找前期、后期、末期的细胞，观察各分裂期染色体形态和分布的特点

c.记录各时期的细胞数

深度思考

1．取材时为什么只能剪2～3 mm ，而不能过长？

提示 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。 2．实验操作中漂洗和染色的顺序能不能颠倒？并说明原因。

提示 不能。漂洗的目的是洗去根尖组织细胞中的盐酸，有利于碱性染料的着色，若二者顺序颠倒，解离液中的盐酸会影响染色的效果。

3．在制片时两次用到载玻片，作用分别是什么？

提示 一次是放置根尖；另一次是在盖玻片上加一片载玻片，目的是使细胞分散开来，防止盖玻片移动，同时避免压碎盖玻片。

4．在显微镜下持续观察一个根尖分生区细胞，能否看到一个完整的分裂过程？为什么？ 提示 不能。因为根尖细胞经过解离后已经死亡。

考向实验过程的考查

1．在“观察植物细胞的有丝分裂”实验中，三位同学制作洋葱根尖装片的操作步骤(“＋”表示操作，“－”表示未操作)如表所示。则甲、乙、丙观察到的实验现象分别是()

A.

B．细胞分裂但看不到染色体、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

解析甲未解离，使细胞重叠；乙未漂洗，不利于染色；丙所取部位不是分生区，观察不到染色体，故选C项。

答案 C

2．如图所示是关于观察洋葱有丝分裂的实验的部分操作，下列评价合理的是()

A．剪取洋葱根尖2～3 mm，因为该区域属于根毛区，细胞有丝分裂旺盛

B．该实验步骤中唯一错误的是在②和③之间缺少用清水漂洗这一环节

C．在观察的图像中，b属于分生区的细胞，细胞已死亡

D．若用图中b区域的细胞观察质壁分离和复原，实验现象明显

解析根尖2～3 mm的区域属于分生区，A错误；在②和③之间应增加清水漂洗这一环节，而③和⑤之间的清水漂洗环节应删除，B错误；分生区的细胞呈正方形，细胞经解离已死亡，C 正确；b区域的细胞属于分生区细胞，其液泡较小，渗透作用不明显，D错误。

答案 C

3．(2018·东北三校联考)甲、乙、丙三个图是不同生物细胞的有丝分裂图，据图回答下列问题：

(1)甲图表示的是动物细胞还是植物细胞？________，理由：a________，b.________。该细胞所处的分裂时期是__________________________，判断依据是________________________。该细胞中染色体有________条，DNA分子有________个。该细胞有丝分裂的结果是形成________个子细胞，每个子细胞中染色体有________条。

(2)乙图细胞处于________期，判断依据是___________________________________________。

(3)丙图表示的是________细胞的有丝分裂，判断依据是__________________________________。该细胞处于分裂________期。

解析(1)甲图所示细胞中有细胞壁，无中心体，因此可以确定甲图表示的是高等植物细胞；细胞中出现了纺锤体，染色体散乱地分布在纺锤体的中央，故可判断为有丝分裂前期。

(2)乙图所示细胞中姐妹染色单体分开成为两条子染色体，染色体向两极移动，故为有丝分裂后期。

(3)丙图所示细胞无细胞壁，有中心体，且细胞膜从中部向内凹陷，故可判断为动物细胞的有丝分裂后期。

答案(1)植物细胞有细胞壁无中心体有丝分裂前期核仁、核膜消失，染色体散乱地分布在纺锤体的中央6122 6

(2)有丝分裂后着丝点一分为二，姐妹染色单体分开成为两条子染色体

(3)动物无细胞壁，由中心体发出星射线形成纺锤体后

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【答题术语】

1．显微观察时细胞数目最多的时期为间期的原因是间期在细胞周期中占时最长。

2．细胞分裂间期的主要变化是DNA分子的复制和有关蛋白质的合成；细胞分裂间期细胞核内的主要变化是DNA分子的复制。

3．细胞分裂的前期，染色体散乱地分布于纺锤体的中央。

4．选择中期观察和计数染色体的原因是染色体已高度螺旋化，形态稳定，数目清晰。

5．用药液使组织细胞中的细胞相互分离开的步骤是解离。

6．分生区细胞的特点是细胞呈正方形，排列紧密。

7．某时期细胞在细胞周期中所占比例的表示方法是该时期细胞数目与观察细胞总数的比值。

【误区警示】

1．着丝点分裂的原因

(1)有丝分裂后期染色体着丝点一分为二，其原因是受生物体内遗传物质控制的一种生理活动，不是由纺锤丝牵引所致。

(2)用秋水仙素抑制纺锤体形成，无纺锤丝牵引着丝点，复制后的染色体的着丝点照样分裂，使细胞中染色体数目加倍，这就说明着丝点分裂不是纺锤丝牵引所致。

2．细胞板与赤道板

(1)赤道板是细胞中央与纺锤体的中轴垂直的一个平面，只表示一个位置，不是真实存在的结构，在显微镜下观察不到。

(2)细胞板是植物细胞有丝分裂末期，在赤道板位置通过高尔基体形成的小泡密集而形成的一种结构，它向四周扩展形成新的细胞壁，显微镜下能观察到该结构，它是植物细胞所特有的，区别于动物细胞的标志。

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模拟探究细胞表面积与体积关系的实验理解

1．探究细胞大小与物质运输的关系的实验中研究对象是如何模拟的：①琼脂块大小模拟细胞大小。②NaOH溶液模拟被细胞吸收的物质。③NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比(即紫红色区域的体积与整个琼脂块的体积之比)表示物质运输效率。

2．注意区分几个概念及它们之间的关系：细胞体积、细胞相对表面积、物质运输的效率；细胞体积越大，细胞相对表面积越小，物质运输的效率就越低。

特别注意在该实验中，在相同时间内，NaOH在每一琼脂块内扩散的深度基本相同，说明NaOH在每一琼脂块内扩散的速率是相同的，而效率是不同的。