第4讲 细胞的增殖（一）

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第4讲细胞增殖（一）考试要求1．有丝分裂(包括细胞周期)。识记细胞周期的概念，理解有丝分裂各时期的染色体数目变化规律，正确区分动物、植物细胞的有丝分裂过程。2．无丝分裂。正确理解无丝分裂的概念。知识整理一、细胞分裂意义：细胞分裂是动植物生长、发育、繁殖、遗传的基础。二、无丝分裂过程：核先延长，接着整个细胞从中部缢裂为二，成为2个子细胞。特点：分裂过程中，不出现　　　　　　　　，　　　　　　　不消失。举例：蛙的红细胞。三、有丝分裂1．细胞周期：　　　　　　的细胞，从　　　　　开始，到　　　　　　　　为止。　　　一个细胞周期包括两个阶段：　　　　　　　　　　　　　。　　　细胞的　　　　　　不同，一个细胞周期的　　　　　　也不同。2．有丝分裂各时期变化特点：细胞周期主要变化特点分裂间期染色体复制(　　　　　　　　　　　　)形成　　　　　　　　　　分裂前期两失：　　　　　　　　　　　　　　　　　两现：　　　　　　　　　　　　　　　　　一着一移：纺锤丝着在染色体的　　　　上，牵拉染色体向　　　移动分裂中期两清晰：染色体的　　　　　、　　　　　　，纺锤体最清晰。一排列：　　　　　排列在细胞中央的　　　　　上分裂后期分开加倍：　　　　分开，由一条染色体上的两个姐妹染色单体变成两条子染色体，使　　　　　加倍。染色体在纺锤丝牵拉下向　　　移动分裂末期两现：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　两失：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　3．重要特征亲代细胞的染色体经过复制后，　　　　分配到2个子细胞中。4．动植物细胞有丝分裂区别 植物细胞有丝分裂动物细胞有丝分裂相同点分裂过程基本相同。染色体变化规律相同：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　不同点前期纺锤体的形成细胞　　　　　　　　　，形成纺锤体由已经复制的，移向两极的　　　　，由　　　　　　　　形成纺锤体。末期子细胞的形成在赤道板位置上出现　　，扩展形成　　　　　，结果形成两个子细胞。细胞膜从细胞的　　　　　，把细胞质缢裂成两部分，使一个细胞分裂成两个子细胞。命题研究考点搜索出题方向解题策略细胞周期。（2002年）考查对细胞周期概念的理解程度，要求能正确理解分裂间期和分裂期的关系。把握细胞周期、分裂间期和分裂期概念的实质，理解外界因素对有丝分裂的影响。有丝分裂过程。（2003年、2000年）考查分辨有丝分裂各时期模式图的能力。要能准确判断着丝点、同源染色体的变化情况。考查在有丝分裂各时期对染色体、染色单体和DNA分子数的计算能力。要能在二维坐标图中表示出有丝分裂中染色体、染色单体和DNA分子数的变化规律，并能熟练地加以应用。考查在有丝分裂各时期染色体与DNA的分布及两者的关系。要能把握有丝分裂实质，理解DNA与染色体的关系。提分关键1．如何辨析几组概念？(1)染色质和染色体。答：染色质和染色体的主要成分都是DNA和蛋白质，它们之间的不同只不过是同一物质在细胞分裂间期和分裂期的不同形态表现而已。染色质出现于间期，呈丝状。它们在核内的螺旋程度不一，螺旋紧密的部分，染色较深，有的螺旋松疏染色较浅，染色质在光学显微镜下呈现颗粒状，不均匀地分布于细胞核中。细胞分裂时染色质细丝高度螺旋化形成较粗的柱状和杆状等不同的形状。不同生物的染色体(习惯不称染色质)数目、形态不同，具有种的特异性，而且比较恒定。 (2)染色体和染色单体。答：图4-1中，A是通常所说的一个染色体，B是经过复制的一个染色体，包含两个姐妹染色单体，两个姐妹染色单体是完全相同的，其含有的物质也与A完全相同，它们通过一个共同的着丝点相连。B的着丝点分裂后，就变成了两个完全相同的染色体（C）。也就是说，染色体复制后至着丝点分裂之前，染色体的个数不变，但包含有染色单体，也仅在这一段时间内有染色单体。A的一个染色体上有一个DNA分子，而B的染色体中含2个DNA分子，分别位于2个染色单体上。c中每个染色体只含一个DNA分子。计算细胞中染色体上的DNA分子数：有染色单体时，DNA分子数=染色单体数，没有染色单体时，DNA分子数=染色体数。图4－1(3)赤道板与细胞板答：这是两个容易混淆的名词。在有丝分裂的中期，所有染色体受纺锤丝牵引，着丝点都排列在细胞中央位置，形成一个平面。因为这个平面的位置比较类似于赤道的位置，称为赤道板。实际上并无板状结构存在，它只是一个垂直于纺锤体纵轴的平面，是一个位置名称，在动、植物细胞都适用。细胞板是植物细胞分裂末期，由来自高尔基体的囊泡汇集在赤道板平面上，相互融合而形成的板状结构。细胞板由细胞的中央向周围扩展，逐渐形成了新的细胞壁。最后将细胞质完全分隔开。可见，细胞板是一个确实存在的板状结构，且只有植物细胞在分裂末期细胞质分裂的特定方式。2．有丝分裂过程中染色体、染色单体和DNA含量的变化有何规律？(假设正常体细胞的细胞核中DNA含量为2C，染色体数目为2N)：答：规律如下表所示，绘制成图4—2所示。核内DNA分子染色单体着丝点染色体数目位置形态间期2C→4CO→4N2N2N染色质染色体染色质前期4C4N2N2N核内散乱分布中期4C4N2N2N赤道板集结后期4C04N4N移向两极末期2C02N2N 图4－2名师点拨例1(2002年理综卷)下列关于细胞周期的叙述，正确的是A．成熟的生殖细胞产生后立即进入下一个细胞周期B．机体内所有的体细胞处于细胞周期中C．抑制DNA的合成，细胞将停留在分裂期D．细胞分裂间期为细胞分裂期提供物质基础考点分析本题是知识立意题，考查学生对细胞周期概念的理解，对分裂间期、分裂期的特征及其关系的理解和人体体细胞和成熟生殖细胞的行为区别。解题思路细胞周期是指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所经历的时间，包括细胞分裂间期和细胞分裂期两个阶段。其中分裂间期内进行着DNA的复制和有关蛋白质的合成，为分裂期准备物质基础，经历时间远比分裂期长。如果用抑制剂抑制DNA的复制，则细胞会停留在间期。但并非机体内所有的细胞都处于细胞周期内，如红细胞、神经细胞等一旦形成后将不再分裂，只有连续分裂的细胞才有细胞周期，故A、B错。人体内成熟的生殖细胞产生后，需要经过受精作用形成受精卵后方才进入有丝分裂周期进行细胞增殖，并不是直接进行细胞分裂。本题正确答案是D。失分陷阱本题容易错选B，有些学生认为所有的体细胞都会进行细胞分裂；A项中成熟的生殖细胞（精子和卵细胞）是经过减数分裂形成的，不会紧接着进行下一次的分裂。图4－3例2（2003年江苏卷）已知某植物的体细胞中有3对同源染色体，图4—3为细胞分裂某一时期的模式图，该细胞处于A．有丝分裂后期B．有丝分裂末期C．减数分裂的第一次分裂D．减数分裂的第二次分裂考点分析　本题考查识别细胞分裂图的能力。解题思路该细胞染色体从赤道板移向两极是分裂后期图。而且染色体单体分开，每极都有同源染色体，说明是有丝分裂后期。本题正确答案是A。 失分陷阱　在有丝分裂过程中存在同源染色体，但误认为也应该两两联会配对，并排在一起，导致在细胞每一极找不到同源染色体，引起判断失误，错选D。例3（2000年上海卷）在细胞有丝分裂的分裂期开始时，如果它的染色体数为N，DNA含量为Q，则该细胞分裂后每个子细胞中的染色体数和DNA含量分别是A．N和Q　　　B．N/2和Q/2　　　C．N和Q/2　　　D．N/2和Q考点分析　本题考查有丝分裂中染色体和DNA分子的数量变化规律。解题思路　细胞有丝分裂的分裂期开始时，染色体已经复制，复制的结果是：DNA含量增加1倍，染色体数不变，但每个染色体都含有两条姐妹染色单体。本题中，复制后的染色体数为N，DNA含量为Q，可知未复制时，细胞中的染色体数目为N，DNA含量为Q／2。而有丝分裂的结果是，新形成的两个子细胞与亲代细胞的染色体数目和DNA含量完全相同。本题正确答案是C。失分陷阱　首先审题不当，对题干中的“分裂期开始时”未引起重视。其次没有理清在细胞分裂间期染色体复制后，染色体与DNA分子的数量变化规律。例4(2000年广东卷)某生物的基因型为AaBb,已知Aa和Bb两对等位基因分别位于两对非同源染色体上,那么该生物的体细胞在有丝分裂的后期,基因的走向是A．A与B走向一极,a与b走向另一极B．A与b走向一极,a与B走向另一极C．A与a走向一极,B与b走向另一极D．走向两极的均为A、a、B、b考点分析　本题考查细胞有丝分裂过程中，非同源染色体上等位基因的变化规律。解题思路　细胞有丝分裂间期，每对染色体各自复制成为四条染色单体，基因A、a、B、b也一起被复制。有丝分裂后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，复制后的相同也基因分开，并随子染色体分别走向两极，所以每一极得到的都是基因A、a、B、b，本题正确答案是D。失分陷阱　不清楚细胞分裂中基因与染色体的关系，不知道染色体在间期复制，同时DNA也复制，不知道有丝分裂实际上就是姐妹染色单体分离的过程。拓展提升1．细胞的增殖周期图4－4（1）细胞周期的组成。现在，一般把细胞增殖周期分为两个阶段：间期和分裂期。细胞在前一分裂结束之后就进入间期，这时就是新的细胞周期的开始。间期一共分为三个时期。间期结束就进入有丝分裂期。根据目前的认识，整个细胞增殖周期可以分为G1、S、G2、M四个时期，具体如下： (2)细胞周期的前提：进行连续分裂的体细胞(3)细胞周期各期的特点①G1期的特点Gl期是从上次细胞增殖周期完成以后开始的。G1期是一个生长期。在这一时期中主要进行RNA和蛋白质的生物合成，并且为下阶段S期的DNA合成做准备。②S期的特点从G1期进入S期是细胞增殖的关键时期。S期最主要的特征是DNA的合成。DNA分子的复制就是在这个时期进行的。通常只要DNA的合成一开始，细胞增殖活动就会进行下去，直到分成两个子细胞。③G2期的特点G2期又叫做“有丝分裂准备期”，因为它主要为后面的M期做准备。在G2期中，DNA的合成终止，但是还有RNA和蛋白质的合成，不过其合成量逐渐减少。④M期的特点细胞一旦完成了细胞分裂的准备，就进入有丝分裂期。细胞分裂期是一个连续的过程，为了研究的方便，可以人为地将它分成前、中、后、末四个时期。M期的细胞有极明显的形态变化。间期中的染色质(主要成分是DNA和蛋白质)在M期浓缩成染色体形态。染色体的形成、复制和移动等活动，保证了将S期复制的两套DNA分子平均地分到两个子细胞中去。2．细胞分裂的原因活细胞不停地进行着代谢，在一定范围内可以不断地生长。细胞为什么不能无限地长大而要进行分裂呢?这是因为细胞的生长要受到细胞核与细胞质以及细胞表面与体积的比例等因素的制约。(1)受细胞表面积与体积之比的限制细胞要通过它的表面不断地和周围环境及邻近的细胞进行物质交换，这样它就必须有足够的表面积，否则它的代谢作用就很难进行。当细胞的体积由于生长而逐步增大时，细胞表面积和体积的比例就会变得越来越大。导致表面积不够，使细胞内部和外界的物质交换适应不了细胞的需要，这就会引起细胞的分裂，以恢复其原来的表面积与体积的适宜比例。(2)要维持细胞核与细胞质体积之间的平衡状态细胞质中的生理、生化过程都受到细胞核中遗传信息的指引和控制。因此当细胞质的体积增长太大时，细胞核对这样大范围的细胞质的调控作用就会相对地减少，以致造成核质的不平衡，从而引起细胞分裂，以恢复其细胞核与细胞质体积之间的稳定状态。有人曾做过这样的实验：当人工培养的变形虫快要分裂时，把它的细胞质切去一大块，这个变形虫就不再分裂。等它长大到又要分裂时，又切去一块，它也不再分裂。但如果让其继续生长，体积达到一定大小时，它又会分裂起来。 2．细胞分裂与生物体生长、发育、繁殖、遗传和变异的关系（1）通过细胞分裂能使单细胞生物直接繁殖新个体，使多细胞生物由受精卵发育成新个体，也能使多细胞生物衰老、死亡的细胞及时得到补充。通过细胞分裂，可以将亲代细胞复制的遗传物质，平均分配到两个子细胞中去。因此，细胞分裂是生物体生长、发育和繁殖的基础。（2）有丝分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式，多细胞生物体以有丝分裂方式增加体细胞数目。有丝分裂过程中，在分裂间期，亲代细胞染色体经过复制，经过分裂期一系列变化，精确地平均分配到两个子细胞中去。由于染色体上有遗传物质(DNA、基因)，因而在生物的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性，对于生物的遗传有重要意义。（3）细胞分裂间期，DNA复制时，由于生物内部因素或外界环境条件的作用，使染色体上的基因的分子结构发生差错，而导致基因突变，从而导致子代(或子代细胞)发生变异。减数分裂中，同源染色体的交叉和交换、非同源染色体的自由组合、在细胞水平上导致遗传物质的重组，使亲代产生多种类型的配子，从而使后代具有更大的变异性和更强的生活力及适应性。有丝分裂过程中，正常情况下，复制后的染色体平均分配到子细胞中去，但一些外界条件或因素(如秋水仙素)，能抑制纺锤体的形成，使细胞有丝分裂过程受阻，结果细胞核中染色体数目加倍，形成多倍体生物，导致生物变异。因此，细胞分裂与生物变异密切相关。（4）细胞有丝分裂中期，细胞中染色体的形态固定、数目清晰，是观察和辨认细胞中染色体形态和数目的最佳时期。而染色体的形态、数目对于鉴别生物种类、了解生物之间的进化关系，以及研究生物的遗传、变异都是不可缺少的基础。巩固练习1．（2004年广东卷）染色体和染色质是同一物质在细胞周期不同时期的两种存在形态，其中A.间期为染色体，分裂中期为染色质B．间期为染色体，分裂后期为染色质C．间期为染色质，分裂中期为染色体D.分裂中期为染色体，后期为染色质2．（2002年上海卷）图4－5中a→d表示连续分裂细胞的两个细胞周期。下列叙述不正确的是A．a和b为一个细胞周期B．c段结束DNA含量增加一倍图4－5C．遗传物质平分一般发生在d段D．b和c为一个细胞周期3.下列有关细胞分裂的叙述不正确的是A.细胞间期十分复杂的活动导致细胞分裂的启动B.细胞间期的长短不同是由各类细胞遗传性决定的C.肿瘤治疗措施之一的化疗，就是针对分裂期D.肝细胞是一类始终保持分裂能力的细胞 4．A和B是属于同一类型的两个细胞，通过对其DNA分子含量的测定发现，A细胞中的DNA含量是B细胞的两倍，最可能的解释是A.A细胞处于有丝分裂前期，B细胞可能刚好有丝分裂完成B.A细胞是正常的体细胞，B细胞处于减数第一次分裂结束时C.A细胞处于分裂的前期，B细胞处于分裂的后期D.A细胞处于分裂的后期，B细胞处于分裂的前期5．(2003年上海卷)在细胞有丝分裂间期，染色体复制的实质是指　　A．染色体数加倍B．同源染色体数加倍C．染色单体数加倍D．DNA数加倍6．某植物体细胞内有4条染色体，那么在有丝分裂的前期和中期，其染色体、染色单体和DNA分子数依次是A.4、4、4B.4、4、8C.4、8、8D.4、8、167．洋葱根尖有丝分裂中期细胞中，都不存在的一组结构是A．赤道板、纺锤体、核仁B．核膜、叶绿体、细胞板C．染色体、中心体、纺锤体D．染色体、细胞壁、纺锤体8．在植物细胞中，与染色体的运动和细胞板的形成有关的细胞器是A．叶绿体和线粒体B．中心体和高尔基体C．线粒体和高尔基体　　D．内质网和核糖体9．下列几类细胞分裂中，观察不到纺锤丝的有A．细菌细胞和蛙的红细胞B．骨髓细胞和肾细胞C．根尖生长点细胞D．精原细胞10.下列有关细胞分裂时期的四个叙述中，其中有一个叙述与另三个叙述不在同一时期，这个叙述是A.染色体数目加倍B.染色体的着丝点数目加倍C.DNA分子的数目加倍D.染色单体变为染色体11．细胞周期包括分裂间期和分裂期。在细胞分裂间期进行下列实践工作，可取得良好效果的是①植物的营养繁殖　　　②作物（如小麦、水稻）诱变育种③肿瘤的某些药物治疗　④作物的人工授粉A.①②B.②③C.③④D.①④12．(2003年上海卷)在细胞有丝分裂间期，染色体复制的实质是指　　A．染色体数加倍B．同源染色体数加倍C．染色单体数加倍D．DNA数加倍13．在兔子的精细胞核中，DNA质量为4×10-12g，那么在有丝分裂后期时，其骨髓细胞核中DNA质量为()A．4×10—12gB．8×10－12g　C．1.6×10－11gD．3.2×10一llg14．图4－6是动物细胞有丝分裂模式图，请据图分析下列说法中不正确的是 A．图①中不可能发生基因重组B．图②中可发生转录和翻译过程C．图③所示的时期，细胞内高尔基体的活动显著增加图4－6D．图④所示的时期，细胞内暂时具有4个染色体组15．在人体细胞有丝分裂前期，可以看到的中心粒数目是A．２Ｂ．４Ｃ．８Ｄ．１16．在分裂前期的细胞核中，动物细胞区别于高等植物细胞的变化特点是A．染色质集缩成染色体的方式不同B．染色体的基本结构不同C．纺锤丝的来源不同D．核仁和核膜的解体方式不同17．图4－7中①～⑤表示一个细胞有丝分裂过程中染色体变化的不同情况，在整个细胞周期中，染色体变化的顺序应该是图4－7A．⑤④③②①B．①④⑤③②C．②③①④⑤　　D．①⑤④⑧②18．图4－8是有丝分裂过程中核DNA的变化曲线。秋水仙素能使细胞中的染色体加倍，其作用于细胞分裂的A．a～c段B．c～d段C．d～e段D．f-g段图4－819．图4-9为细胞分裂过程中，一个细胞中DNA、染色体、染色单体的动态变化曲线图4－9 (1)一个完整的细胞周期是　　　　　　段。(2)在AI时期内，出现染色体的是　　　　段。(3)美国科学家利兰·哈特韦和英国科学家蒂莫西·享特、保罗·纳斯获得了2001年度诺贝尔生理学和医学奖。其中，哈特韦尔引入了“检测点(checkpoint)”这一概念。所谓“检测点”，是指DNA一旦受到损伤，细胞周期就会暂时停滞下来，因此细胞在顺利进入下一个时期前，就可获得足够的时间来修补受到损伤的DNA。你认为细胞周期的第一个检测点具体位于　　　　　段；“放疗”、“化疗”医治肿瘤的理论依据是　　　　　　　　　　　　　　　。20．（2004年陕西、内蒙理综卷）为了促进有丝分裂物质对细胞分裂的促进作用，将小鼠的肝细胞悬浮液分成等细胞数的甲、乙两组，在甲组的培养液中加入3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷（3H-TdR）；乙组中加入等剂量的3H-TdR加入促进有丝分裂物质。培养一段时间后，分别测定甲、乙两组细胞的总放射强度。据此回答下列问题：（1）细胞内3H-TdR参与合成的生物大分子是　　　　　　，该种分子所在的细胞结构名称是　　　　　　　，　　　　　　　　。（２）乙组细胞的总放射性强度比甲组的　　　　，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。（３）细胞利用3H-TdR合成生物大分子的过程发生在细胞周期的　　　　　　　期。（４）在上述实验中选用3H-TdR的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。