《細胞周期與有絲分裂》導(dǎo)學(xué)案4

《細胞周期與有絲分裂》導(dǎo)學(xué)案情景點擊課程目標1．舉例說出細胞增殖的意義、真核細胞的增殖方式。2．簡述細胞生長和增殖的周期性，指出細胞周期的內(nèi)涵。3．舉例描述細胞無絲分裂，說出細胞無絲分裂的特點。4．準確描述細胞有絲分裂各時期的重要特征，比較動、植物細胞有絲分裂過程的異同。5．解釋有絲分裂的過程、特征和意義。6．比較各時期染色體的行為，以及DNA和染色體數(shù)量的規(guī)律性變化。自主預(yù)習(xí)1．細胞生長和增殖的意義細胞的生長和增殖是生物體生長、發(fā)育、繁殖和遺傳的基礎(chǔ)。2．細胞周期(1)概念：連續(xù)分裂的細胞，從一次細胞分裂結(jié)束開始，到下一次細胞分裂結(jié)束為止的過程，稱為一個細胞周期。(2)過程：細胞周期可分為分裂間期和分裂期。3．有絲分裂(1)分裂細胞：是真核生物體細胞分裂的主要方式，在有絲分裂過程中，染色體復(fù)制1次，細胞分裂1次，分裂結(jié)果是染色體平均分配到兩個子細胞中去。(2)分裂過程①間期：完成DNA復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成。結(jié)果：一條染色體含兩條姐妹染色單體。②分裂期a．前期：染色體出現(xiàn)，紡錘體形成；核膜、核仁消失。b．中期：染色體的著絲粒排列在赤道板上；染色體形態(tài)固定、數(shù)目清晰，是觀察染色體形態(tài)、數(shù)目的最佳時期。c．后期：著絲粒分裂，姐妹染色單體分開變成染色體，染色體數(shù)目加倍；染色體平均分配到兩極。d．末期：染色體變成染色質(zhì)，紡錘體消失；出現(xiàn)兩個新的核膜、核仁，形成兩個子細胞核。(3)有絲分裂的特征：親代細胞染色體復(fù)制后，精確地平均分配到兩個子細胞中。(4)意義：保證親子代細胞間遺傳性狀的穩(wěn)定性。(5)動植物細胞有絲分裂的區(qū)別①前期：紡錘絲的形成不同。動物細胞由中心體發(fā)出星射線形成，植物由兩極發(fā)出紡錘絲形成。②末期：子細胞的形成方式不同。動物細胞末期赤道板位置細胞膜凹陷縊裂形成子細胞，植物細胞赤道板位置出現(xiàn)細胞板，進一步形成細胞壁。思考植物細胞有絲分裂過程中，加入某種藥物后發(fā)現(xiàn)形成的植物細胞是多核細胞，你知道是什么原因嗎？提示：加入的某種藥物抑制了細胞內(nèi)高爾基體合成、分泌纖維素的功能，使有絲分裂末期不能形成細胞板，從而不能形成子細胞，形成多核細胞。4．無絲分裂(1)過程：細胞核先延長，從中部向內(nèi)凹陷縊裂，接著整個細胞從中部縊裂為二，形成兩個子細胞。(2)特點：在分裂過程中，細胞內(nèi)沒有出現(xiàn)染色體和紡錘絲的變化；分裂過程首先是核分裂，然后細胞質(zhì)分裂。(3)舉例：蛙的紅細胞、某些植物的胚乳細胞等。課堂互動知識點一細胞周期與有絲分裂1．細胞周期細胞周期就是細胞有絲分裂周期。它是指連續(xù)分裂的細胞，從一次分裂結(jié)束時開始，到下一次分裂結(jié)束時為止，這是一個細胞周期。一個細胞內(nèi)：分裂間期：是新的細胞周期的開始。細胞的種類不同，細胞周期的長短也不相同。(1)圖解一細胞周期：分裂間期a分裂期：前期b，中期c，后期d，末期e(2)圖解二圖示中AC段為一個細胞周期，CE段也為一個細胞周期。①BD段所經(jīng)歷的時間雖然和一個細胞周期經(jīng)歷的時間相同，但不能把BD段看做一個細胞周期，間期是一個細胞周期的開始，而不是結(jié)束。②間期約占整個細胞周期的90%～95%，因此在觀察細胞有絲分裂裝片時，絕大多數(shù)細胞處于間期。規(guī)律總結(jié)對細胞周期的理解①只有連續(xù)分裂的細胞才有細胞周期。不進行細胞分裂的細胞，例如人的成熟的神經(jīng)細胞等是不具備細胞周期的。②細胞種類不同，其細胞周期的長短也不同。一般植物的細胞周期為20h左右，其中分裂間期較長，為18～19h，分裂期只占1～2h。哺乳動物受精卵剛開始分裂時，細胞周期很短，不足8min，因為受精卵內(nèi)貯備有足夠的分裂所需物質(zhì)。通常細菌細胞的分裂周期需要20min左右?！纠?】若從細胞周期的時間考慮，下面圓餅圖表示四種植物(見下表)細胞的細胞周期(缺口部分代表分裂期)，如果從四種細胞中選擇一種用來觀察細胞的有絲分裂，最好選用()植物種類細胞周期時間/h分裂間期分裂期物種110.60.4物種2180.5物種33.51物種410.42.3A．物種1，丁 B．物種4，甲C．物種3，丁 D．物種4，丁解析：有絲分裂的細胞周期中，間期時間長，分裂期時間短，所以易觀察到間期細胞，難觀察到分裂期細胞。在選擇材料時應(yīng)該選擇分裂期時間較長，而且分裂期與間期比值較大的材料，這樣的材料中分裂期細胞數(shù)目相對較多，容易觀察到分裂期細胞。答案：C反思領(lǐng)悟有絲分裂是一個連續(xù)發(fā)生的動態(tài)過程，為了描述方便，科學(xué)家根據(jù)染色體的變化，人為地把它分為間期、前期、中期、后期、末期五個階段。2．染色體、染色單體、著絲粒、DNA分子之間的關(guān)系計算染色體的數(shù)目時，以染色體著絲粒的數(shù)目為依據(jù)，有一個著絲粒，就有一條染色體。所以圖中復(fù)制前(A)后(B)均為一條染色體。當(dāng)染色體的著絲粒分裂后，原來的一條染色體就成為兩條染色體。因為這兩條染色體是由一條染色體復(fù)制而來的，所以一般情況下，二者的形態(tài)和遺傳特性是完全相同的。如上圖染色體數(shù)染色單體數(shù)DNA分子數(shù)A101B1223．動、植物細胞有絲分裂的過程特別提醒植物細胞和動物細胞有絲分裂的異同植物細胞有絲分裂動物細胞有絲分裂不同前期細胞兩極產(chǎn)生紡錘絲，形成紡錘體由中心體發(fā)出的星狀射線形成紡錘體末期細胞中部形成細胞板，擴展形成細胞壁，形成兩個子細胞細胞膜從中部內(nèi)陷，細胞質(zhì)縊裂成兩部分，一個細胞分裂成兩個子細胞相同過程染色體變化規(guī)律相同，分裂間期染色體復(fù)制，分裂期實現(xiàn)染色體精確地平均分配到兩個子細胞中去意義因為染色體上有遺傳物質(zhì)，在生物的親代和子代之間保持了遺傳性狀的穩(wěn)定性【例2】菠菜根的分生區(qū)細胞不斷分裂使根向遠處生長，在分裂過程中不會出現(xiàn)的是()A．細胞分裂間期，中心體的兩個中心粒各自產(chǎn)生一個新的中心粒B．細胞分裂中期，染色體形態(tài)較固定、數(shù)目較清晰C．細胞分裂前期，核膜和核仁逐漸消失D．細胞分裂末期，高爾基體參與細胞壁的形成解析：菠菜是高等植物，細胞內(nèi)沒有中心體，紡錘體是由植物細胞兩極發(fā)出紡錘絲形成的。答案：A應(yīng)用指南圖表分析與解讀(1)細胞分裂圖。下圖顯示以下信息：①是動物細胞(無細胞壁，有中心體)。②有絲分裂(移向每一極的染色體均成對)。③處于分裂后期(著絲粒已分裂，子染色體向兩極移動，無染色單體)。④該生物體細胞中染色體數(shù)為4條。⑤該生物體細胞細胞質(zhì)的分裂方式為細胞膜內(nèi)陷縊裂。注意：不要把染色體的兩條臂當(dāng)成染色單體。(2)坐標曲線圖。有絲分裂過程中相關(guān)數(shù)量變化圖像(植物細胞，3對)染色體變化(2n)DNA變化(2n)染色單體變化間期2n2n→4n0→4n前期2n4n4n中期2n4n4n后期4n4n0末期4n→2n4n→2n0染色體、核DNA、染色單體的數(shù)目變化規(guī)律(曲線)下圖為有絲分裂過程中核DNA與染色體變化曲線：由圖可解讀以下信息：①根據(jù)間期核DNA分子復(fù)制，數(shù)目加倍，判定圖中虛線表示核DNA在有絲分裂過程中的數(shù)量變化。②根據(jù)后期著絲粒分裂，染色體數(shù)目加倍，可判定實線表示染色體在有絲分裂過程中的數(shù)量變化。③根據(jù)實線，AB段表示間期、前期、中期染色體數(shù)目保持不變；BC段表示進入后期，著絲粒分裂，姐妹染色單體分開成為兩條染色體，染色體數(shù)目加倍；CD段表示后期細胞內(nèi)染色體數(shù)目為正常體細胞的兩倍；DE段表示進入末期，兩組相同的染色體分別進入兩個子細胞內(nèi)，子細胞中染色體數(shù)目恢復(fù)正常。④根據(jù)虛線，間期ad段可分為三個階段：ab段表示進入間期，DNA分子復(fù)制前(G1期)；bc段表示DNA分子的復(fù)制過程(S期)；cd段表示DNA分子復(fù)制完成(G2期)。de段表示前、中、后期核DNA分子數(shù)為正常體細胞的兩倍；ef段表示隨著兩組染色體進入兩個子細胞中，子細胞中核DNA分子數(shù)目也恢復(fù)正常。⑤有絲分裂過程中，染色體或核DNA的數(shù)量變化均可表示為：2n→4n→2n，從而保證了遺傳物質(zhì)在親代細胞與子代細胞之間的穩(wěn)定性。⑥圖中有一不科學(xué)之處，間期所占時間過短，實際應(yīng)約占整個細胞周期的90%～95%?！纠?】a、b、c、d分別是一些生物細胞某個分裂時期的示意圖，下列有關(guān)描述正確的是()A．a(chǎn)圖表示植物細胞有絲分裂中期B．b圖表示人紅細胞分裂的某個階段C．c圖細胞分裂后將產(chǎn)生兩個染色體數(shù)目不同的細胞D．d圖細胞中含有8條染色單體解析：根據(jù)有絲分裂各時期的特征，可以判斷a圖表示植物細胞有絲分裂末期；從b圖的變化可以確定是進行無絲分裂，人的紅細胞不分裂；有絲分裂的重要特點就是復(fù)制后的染色體平均分配，所以c圖細胞分裂后將產(chǎn)生兩個染色體數(shù)目相同的細胞。答案：D反思領(lǐng)悟植物細胞有絲分裂末期出現(xiàn)細胞板，是高爾基體活動的結(jié)果；蛙的紅細胞通過無絲分裂產(chǎn)生子細胞；有絲分裂中期染色體著絲粒排列在赤道板上。【例4】下圖中的甲、乙、丙表示動物細胞有絲分裂中的三個階段，a是染色體數(shù)，b是染色單體數(shù)，c是DNA分子數(shù)，a、b、c的數(shù)量關(guān)系正確的是()A．甲、乙 B．甲、丙C．乙、丙 D．甲、乙、丙解析：按照有絲分裂中各成分的數(shù)量變化關(guān)系，可以推知圖甲為前、中期細胞，圖丙為末期細胞或剛進入間期的細胞。圖乙從a(染色體)、c(DNA)的數(shù)量關(guān)系看，應(yīng)為后期，但此時b(染色單體)數(shù)應(yīng)為0，而此圖中b并不為零，故不是有絲分裂過程的某個階段。答案：B知識點二觀察植物細胞有絲分裂的方法步驟和幾點建議(1)方法步驟繪圖：繪制有絲分裂中期圖(2)實驗成功的幾點建議①實驗成功的關(guān)鍵a．剪取生長旺盛、帶有分生區(qū)的根尖，同時注意剪取的時間，一般在上午10點至下午2點左右，此時分生區(qū)細胞分裂旺盛。b．解離充分，細胞才能分散，細胞才不會重疊。c．染色時，染色液的濃度和染色時間必須掌握好，應(yīng)注意染色不能過深，否則鏡下一片紫色或紅色，無法觀察。d．壓片時用力必須恰當(dāng)，過重會將組織壓爛，過輕則細胞未分散，二者都將影響觀察。②實驗注意事項a．解離完一定要漂洗，目的是洗去多余的鹽酸，防止解離過度和影響染色。b．染色時間不要太長，3～5min。c．加蓋玻片時，注意防止產(chǎn)生氣泡。d．壓片時，要盡可能使細胞分散開，細胞在蓋玻片下分散呈云霧狀。e．觀察時要注意邊觀察邊移動裝片，觀察有絲分裂的各個時期。③繪制生物圖的要求a．圖的大小適當(dāng)，位置適中。一般稍偏左上方，以便在右側(cè)和下方留出注字和寫圖名的地方。b．先用削尖的鉛筆輕輕畫出輪廓，經(jīng)過修改再正式畫好。c．圖中比較暗的地方，用鉛筆點上細點來表示。d．字盡量注在圖的右側(cè)，用尺子引出水平的指示線，然后注字。e．在圖的下方寫下所畫圖形的名稱。規(guī)律總結(jié)概述細胞分裂各時期的特征①前期：膜仁消失顯兩體(核膜、核仁消失，顯現(xiàn)紡錘體和染色體)。②中期：形定數(shù)晰赤道齊(染色體的形態(tài)固定，數(shù)目清晰，著絲粒排列在赤道板上)。③后期：粒裂數(shù)加均兩極(著絲粒分裂，染色體數(shù)目加倍，并平均移向兩極)。④末期：兩消兩現(xiàn)重開始(兩消：紡錘體消失，染色體變?nèi)旧|(zhì)；兩現(xiàn)：核膜、核仁重新出現(xiàn))?！纠?】下列關(guān)于“觀察洋蔥根尖分生組織細胞有絲分裂”的敘述，錯誤的是()A．解離和壓片都有利于根尖分生區(qū)細胞分散B．先用低倍鏡找到分生區(qū)細胞，再換用高倍鏡觀察C．顯微鏡下絕大多數(shù)細胞中能觀察到染色體D．探究有絲分裂日周期性可為實驗取材時機提供依據(jù)解析：解離、壓片都是為了使細胞分散，便于觀察；高倍鏡視野太小，所以應(yīng)該先用低倍鏡找到分生區(qū)細胞，再換用高倍鏡觀察；處于分裂期的細胞中可以觀察到染色體，但處于分裂期的細胞較少，因而視野中大多數(shù)細胞中觀察不到染色體；探究細胞分裂的日周期性可以作為選擇取材時間的依據(jù)。答案：C隨堂練習(xí)1．處于有絲分裂過程中的動物細胞，細胞內(nèi)的染色體數(shù)(a)、染色單體數(shù)(b)、DNA分子數(shù)(c)關(guān)系如圖所示，此時細胞所處時期是()A．前期和中期 B．中期和后期C．后期和末期 D．間期和末期解析：根據(jù)柱狀圖可知，細胞內(nèi)的染色體數(shù)(a)、染色單體數(shù)(b)、DNA分子數(shù)(c)比例關(guān)系是1∶2∶2，細胞有絲分裂的前期和中期符合這個比例關(guān)系。答案：A2．下圖中的a→d表示連續(xù)分裂細胞的兩個細胞周期，下列敘述中不正確的是()A．a(chǎn)和b為一個細胞周期B．遺傳物質(zhì)平分一般發(fā)生在b段或d段C．b和c為一個細胞周期D．a(chǎn)段或c段結(jié)束DNA含量增加一倍解析：根據(jù)概念，一個細胞周期是指從一次分裂結(jié)束開始，到下次分裂結(jié)束為止的過程，又由于細胞周期中間期時間長，分裂期時間短，所以a和b為一個細胞周期，c和d為一個細胞周期。答案：C3．下列有關(guān)染色質(zhì)和染色體的說法中，正確的是()A．同種物質(zhì) B．同種形態(tài)C．存在于同一時期 D．都能被酸性染料染色解析：染色質(zhì)和染色體是同一種物質(zhì)在不同細胞時期的兩種不同形態(tài)，其主要成分都是DNA和蛋白質(zhì)。答案：A4．下列物質(zhì)變化示意圖中，哪個不可能發(fā)生在有絲分裂過程中？()解析：細胞分裂過程中，復(fù)制的結(jié)果是形成姐妹染色單體，DNA含量加倍，所以只要姐妹染色單體存在，DNA含量就與之相同。答案：D5．(下圖為植物有絲分裂示意圖，根據(jù)圖回