1、【教材解读】2015 高中生物 第 6 章 第 1 节 细胞的增殖典例精析 新人教版必修 1 细胞体积与物质运输的关系 【例 1】 科学家研究发现，微生物细胞的代谢异常旺盛，每小时所转化的物质可达自身 重量的上万倍，这是同等重量的高等动植物所望尘莫及的。资料显示，一般情况下生物越小， 越能迅速地与外界环境进行物质交换，其单位时间内所转化物质的重量与其体重之比就越大。 请你用以下所给的材料用具设计一个模拟实验，以验证这一事实，然后再回答下面提出的问题。 (提示：物质的转化量可用物质的吸收量来反映) (一)设计实验 实验材料：琼脂块，质量分数为 0.01% 的 NaCl 溶液(可被琼脂块吸收)，天
2、平，小刀，尺 子等。 实验步骤 第一步：用小刀将琼脂块切成三组边长分别为 3 cm、2 cm 和 1 cm 的立方体小块。 第二步： _。 第三步： _。 第四步： _。 预期结果： _。 实验结论： _。 (二)回答问题 (1)该研究中所用的三种大小不同的琼脂块代表_。 (2)有人计算了三种琼脂块表面积与体积得出的相关数据如下表：通过对表中数据的分析， 你得出的结论是 _ _。 琼脂块边长/cm 表面积/cm 体积/cm 比值(表面积体积) 3 54 27 21 2 24 8 31 1 6 1 61 (3)综合上述模拟实验及对表格数据的分析，你对微生物的代谢异常旺盛这一现象的解 释是_。 解
3、析：本题考查细胞大小与物质运输关系的模拟实验的知识迁移，解决本题的关键是准确 把握实验原理和方法步骤的设计。 答案：(一)设计实验 第二步：用天平称取等量的三种边长的琼脂块，并记录下其重量值，然后将其同时放入盛 有足量 NaCl 溶液的烧杯中 第三步：一定时间后(不能过短或过长)，同时取出所有琼脂块，用吸水纸吸去浮液 第四步：用天平分别称取三组琼脂块的重量，并分别计算出三组琼脂块增加的重量与其原 来重量之比 预期结果：三组琼脂块增重与原重之比由小到大依次是 3 cm 组2 cm 组1 cm 组(或边长 越小的琼脂块，其增重与原重之比越大) 实验结论：同等重量的生物体(琼脂块)体积越小，单位时间
4、内所转化物质的重量与体重之 比越大 (二)回答问题 (1)三种不同体积的生物体(微生物) (2)物体越小，其表面积与体积之比就越大 (3)微生物体积小，表面积与体积之比较大，单位时间内所转化物质的重量与原体重之比较 大 点拨：利用教材中实验为背景材料，设计新的实验，考查学生对教材实验掌握程度和实验 设计能力及分析能力是近几年高考常见题型，因此要重视教材实验设计原则及方法步骤。 变式拓展 1 探究细胞表面积与体积的关系的实验原理不包括( ) A酚酞遇到 NaOH 呈现紫红色反应 B以琼脂块的大小表示细胞大小 CNaOH 的扩散深度表示吸收速率 DNaOH 的扩散体积与整个琼脂块的体积比表示细胞吸
5、收物质的速率 细胞周期的分析和判断 【例 2】 图 619 表示连续分裂细胞的两个细胞周期，下列叙述中正确的是( ) A a 和 b 为一个细胞周期 B b 结束 DNA 含量增加一倍 C遗传物质平分一般发生在 c 段 D b 和 c 为一个细胞周期 分析：完整的细胞周期包括分裂间期和分裂期，分裂间期占的比例大，完成 DNA 复制和有 关蛋白质合成，间期完成后 DNA 含量加倍，分裂期完成遗传物质的平均分配，图中 a b 和 c d 都可以看作一个完整的细胞周期。 答案：A 点拨：理解细胞周期的起点和终点，细胞周期的分裂间期在前，分裂期在后，细胞周期的 大部分时间处于分裂间期，大约占细胞周期的
6、 90%95%，分裂期大约占细胞周期的 5%10%。 变式拓展 2 下列关于细胞周期的叙述中，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都处于细胞周期中 C抑制 DNA 的复制，细胞将停留在分裂期 D细胞分裂间期为细胞分裂提供物质基础 细胞有丝分裂过程及图像识别 【例 3】 图 6110 为某生物细胞分裂模式图，据图回答。 (1)图甲中含有姐妹染色单体的区段是_。 (2)图乙为细胞_分裂_期图像。该时期的主要特征是 _ _。 (3)若 2 号染色体的遗传信息来自父方，那么与之遗传信息完全相同的染色体为_号， 其遗传信息完全相同的原因是 _ _。 (4)图
7、乙对应于图甲中的_段，图丙对应于图甲中的_段。 (5)请在图甲中画出细胞核中染色体数目的变化曲线。 解析：(1)首先注意图甲的纵坐标是核 DNA 的数目，根据分裂前后数目的变化，可以判断该 曲线为有丝分裂过程中核 DNA 数目变化曲线。图中的 A C 为有丝分裂间期， C D 为有丝分裂 前期， D E 为有丝分裂中期， E F 为有丝分裂后期，在有丝分裂间期形成姐妹染色单体，后期 分离。(2)图乙表示着丝点分裂，所以为有丝分裂后期。(3)因为 2 号和 6 号是复制后的染色体 的着丝点分裂形成的，所以 2 号和 6 号完全一样。(4)图丙中染色体染色单体 DNA122，所以核细胞处于有丝分裂
8、前期和有丝分裂中期。 答案：(1) B E (2)有丝 后 染色体的着丝点分裂，染色单体分开成为染色体，并在纺 锤丝的牵引下向细胞两极移动 (3)6 它们是由同一条染色体复制后分离形成的 (4) E F C E (5)如图 6111 虚线所示。 点拨：细胞分裂图像的识别：(1)先判断是动物细胞还是植物细胞；(2)对应各期特点，分 析图像中染色体或 DNA 的变化属于哪个时期；(3)注意染色体和 DNA 分子数量的变化。DNA 分 子在间期加倍，染色体在后期加倍；前期中期 DNA 分子数是染色体数目的倍数，后期和末期 时 DNA 与染色体数相等。 变式拓展 3 如图 6112 所示为细胞分裂过程
9、中染色体数目变化曲线和细胞分裂某一时期 的结构图，请据图回答下列问题。 (1)图甲表示细胞的有丝分裂过程， cd 段表示细胞分裂进入_期，此时期染色体变 化的主要特点是_， de 段表示细胞分裂进入_期， 此时期染色体变化的主要特点是 _。 (2)从图甲可以看出，经有丝分裂产生的子细胞与母细胞具有相同数量的_，所以细 胞有丝分裂对于生物保持_有重要意义。 (3)图乙表示的细胞处于_期，此时细胞中的染色体条数为_，每条染色体含 _条姐妹染色单体，共含_个 DNA 分子。 有丝分裂过程的观察实验 【例 4】 在进行“观察植物细胞有丝分裂”实验中，甲戊 5 位同学在剪取洋葱根尖后 立即进行的操作步骤
10、如下表所示。请回答下列问题。 操作步骤 学生 解离 漂洗 染色 制片 观察 甲 乙 丙 丁 戊 注：“”表示进行相应操作，“”表示未进行相应操作。 (1)甲观察到的实验结果是_，乙观察到的实验结果是_，丙观察到的实验结 果是_。(请从下列序号中选择) A染色体未着上颜色，无法看清 B细胞重叠，看不到染色体 C染色体着上颜色，清晰可见 D染色体着色很浅，模糊不清 (2)丁同学在进行完上述步骤后，直接在高倍镜下观察，长时间未找到有丝分裂的细胞，正 确的操作应该是 _ _。 (3)戊同学观察到了许多呈长方形的细胞，但未找到有丝分裂各时期的细胞图像，可能的原 因是_ _。 (4)经教师纠正后，丁同学在
11、视野中找到了有关细胞有丝分裂的图像，但丁同学所看到的细 胞图像位于视野的右上方，你认为他应如何正确移动装片？ _ 解析：从表中步骤可以看出，甲同学没有进行解离，结果是细胞未分散，会出现细胞重叠， 染色的效果也不好，看不到染色体；乙同学没有进行漂洗，根尖上有盐酸，会中和碱性染料导 致染色效果不好；丙同学没有进行染色，染色体没有着色，无法看到染色体的情况。在使用显 微镜观察时，一定要先使用低倍镜观察，找到要观察的物像，移至视野中央，再换用高倍镜观 察。丁和戊同学由于操作正常，应该能看到不同时期的染色体变化，戊同学看到的是长方形的 细胞，说明不是根尖分生区部位的细胞，应该先在显微镜下找到呈正方形的细
12、胞。由于显微镜 成的是倒像，所以丁同学应该向右上方移动装片至视野中央。 答案：(1)B D A (2)先使用低倍镜，找到处于分裂期的细胞后，将目标移至视野中央， 再使用高倍镜观察 (3)观察部位不正确 (4)将装片向右上方移动 点拨：观察植物细胞有丝分裂成功的关键：(1)取材时要剪取生长旺盛的根尖分生区，同时 注意剪取的时间。(2)解离充分，细胞才能分离，细胞才不会重叠，同时注意漂洗去盐酸。(3) 染色时注意时间及染色液浓度。(4)压片时用力必须恰当，否则会影响观察。 变式拓展 4 以下是几位同学在做观察植物细胞有丝分裂实验时的操作情况： 甲同学剪取 5 mm 左右的根尖后按规范操作，结果在一
13、个视野中未能找到分裂期细胞，他耐 心等待后，最终还未能观察到。 乙同学剪取 23 mm 根尖解离后立即染色，结果实验效果很差。 丙同学将已染色的实验材料，立即放在载玻片上观察，看不清细胞。 丁同学在制作装片时，先用质量分数为 15%的盐酸在 10 下解离 5 min，然后按正确要求 操作，结果在观察时发现细胞没有分开。 (1)甲同学操作上的错误是_，耐心等待后还是未能观察到分裂期细 胞的原因是_，要想找到分生区的细胞，应如何操作？ _ _。 (2)乙同学操作上的错误是_，看不清细胞的原因是 _ _。 (3)丙同学操作上的错误是 _ _。 (4)丁同学在操作中细胞没有分开，最可能的原因是 _ _
14、。 细胞的三种分裂方式的特点 【例 5】 如图 6113 是蛙的红细胞无丝分裂过程，和有丝分裂相比，下列叙述正确的是 ( ) 图 6113 A分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化 B分裂过程中没有 DNA 和染色体的复制 C分裂过程中细胞核缢裂成两个细胞核，因此子细胞中染色体减少一半 D无丝分裂只发生在原核生物的细胞分裂中，有丝分裂只发生在真核生物的细胞分裂中 错解 B 或 D 未正确理解无丝分裂和有丝分裂的区 别和特点，认为有丝分裂时有染色体和 DNA 的 复制，无丝分裂时没有染色体和 DNA 的复制。 误认为无丝分裂是低等生物细胞的分裂或有丝 分裂是高等生物细胞的分裂方式。 正解 A 无
15、丝分裂中细胞核不消失，不出现染色体 和纺锤丝，但进行 DNA 复制，子细胞染色体数 目与母细胞相同，真核生物的体细胞分裂的主 要方式是有丝分裂也能无丝分裂，原核生物细 胞以二分裂的方式增殖。 悟区：所有细胞在分裂前都要进行遗传物质的复制，真核生物的体细胞既能进行有丝分裂，也能 进行无丝分裂，但以有丝分裂方式为主，人的红细胞由造血干细胞分裂产生，成熟的红细胞无分 裂能力，而蛙的红细胞却能以无丝分裂方式分裂。 变式拓展 5 下列关于无丝分裂的叙述中错误的是( ) A低等生物细胞特有的分裂方式 B也存在遗传物质的复制过程 C分裂过程中不出现纺锤丝 D分裂过程中不出现染色体的变化 【变式拓展】 1C
16、解析：在相同时间内，NaOH 在不同体积的琼脂块中扩散的深度基本相同，即扩散速 率相同，无法表示细胞的物质吸收速率。在本实验中，细胞的物质吸收速率是用 NaOH 在琼脂块 中扩散的体积与琼脂块总体积的比值来表示的，同时，该比值也反映出了细胞的表面积与体积 的关系。 2D 解析：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。一个细胞周期包括分裂间期和分裂期两个阶段，其中分裂间期进行 DNA 分子的复制和 有关蛋白质的合成，为分裂期提供物质基础，经历的时间远比分裂期长；如果用抑制剂抑制 DNA 的复制，则细胞会停留在分裂间期；但并非机体内所有的细胞都处于细胞周期中，如
17、红细 胞、神经细胞等一旦形成，将不再分裂；人体内成熟的生殖细胞产生后不再分裂，需要经过受 精作用形成受精卵后方可进入细胞周期进行细胞增殖。 3(1)后 着丝点分裂，姐妹染色单体分离，染色体在纺锤丝的牵引下移向细胞两极 末 变为染色质状态 (2)染色体 遗传性状的稳定性 (3)有丝分裂中 4 2 8 解析：(1)在有丝分裂后期，染色体数目随着丝点分裂而加倍，并在纺锤丝的牵引下移向细 胞两极， de 段细胞分裂进入末期，此时染色体逐渐变为染色质状态。(2)从图甲中可看出，有 丝分裂前后染色体数目不发生改变，因此对于生物体保持遗传性状的稳定性有积极意义。(3)图 乙中细胞着丝点整齐排列在赤道板上，处
18、于有丝分裂中期，此时细胞中有 4 个着丝点，即含有 4 条染色体，每条染色体含有 2 条姐妹染色单体、2 个 DNA 分子。 4(1)剪取根尖太长，所取细胞大部分为伸长区细胞 细胞已死亡 移动装片转换视野， 在其他视野中寻找 (2)没有经过漂洗 盐酸和碱性染液反应，染色效果差 (3)没有经过压片， 细胞重叠 (4)解离液组分不正确或解离温度过低或解离时间不够 解析：甲同学剪取的根尖太长，根尖结构中只有根尖分生区细胞处于旺盛的分裂状态，应 取 23 mm 为宜；解离时已将细胞杀死，已死亡的细胞不可能再分裂。乙同学没有漂洗就染色， 残留在根细胞中的盐酸会和碱性染液反应，影响染色效果。丙同学没有压片，细胞重叠，透光 性差，看不清细胞；丁同学解离的温度或时间不够，应当在室温下解离 35 min，若在 10 时解离，解离时间应适当延长。解离液应为质量分数为 15%的盐酸和体积分数为 95%的酒精以 11 等体积混合而成。 5A 解析：无丝分裂是指分裂过程中不会出现纺锤丝和染色体的变化的细胞分裂方式； 无丝分裂与有丝分裂一样也存在遗传物质的复制过程；无丝分裂在高等动物体内也存在，如蛙 的红细胞的分裂。
