2019-2020年高中生物 第6章 第1節(jié) 細(xì)胞的增殖典例精析 新人教版必修1 細(xì)胞體積與物質(zhì)運輸?shù)年P(guān)系【例1】科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，微生物細(xì)胞的代謝異常旺盛，每小時所轉(zhuǎn)化的物質(zhì)可達(dá)自身重量的上萬倍，這是同等重量的高等動植物所望塵莫及的。資料顯示，一般情況下生物越小，越能迅速地與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換，其單位時間內(nèi)所轉(zhuǎn)化物質(zhì)的重量與其體重之比就越大。請你用以下所給的材料用具設(shè)計一個模擬實驗，以驗證這一事實，然后再回答下面提出的問題。(提示：物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量可用物質(zhì)的吸收量來反映)(一)設(shè)計實驗實驗材料：瓊脂塊，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01% 的NaCl溶液(可被瓊脂塊吸收)，天平，小刀，尺子等。實驗步驟第一步：用小刀將瓊脂塊切成三組邊長分別為3 cm、2 cm和1 cm的立方體小塊。第二步：_。第三步：_。第四步：_。預(yù)期結(jié)果：_。實驗結(jié)論：_。(二)回答問題(1)該研究中所用的三種大小不同的瓊脂塊代表_。(2)有人計算了三種瓊脂塊表面積與體積得出的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：通過對表中數(shù)據(jù)的分析，你得出的結(jié)論是_。瓊脂塊邊長/cm表面積/cm體積/cm比值(表面積體積)354272122483116161(3)綜合上述模擬實驗及對表格數(shù)據(jù)的分析，你對微生物的代謝異常旺盛這一現(xiàn)象的解釋是_。解析：本題考查細(xì)胞大小與物質(zhì)運輸關(guān)系的模擬實驗的知識遷移，解決本題的關(guān)鍵是準(zhǔn)確把握實驗原理和方法步驟的設(shè)計。答案：(一)設(shè)計實驗第二步：用天平稱取等量的三種邊長的瓊脂塊，并記錄下其重量值，然后將其同時放入盛有足量NaCl溶液的燒杯中第三步：一定時間后(不能過短或過長)，同時取出所有瓊脂塊，用吸水紙吸去浮液第四步：用天平分別稱取三組瓊脂塊的重量，并分別計算出三組瓊脂塊增加的重量與其原來重量之比預(yù)期結(jié)果：三組瓊脂塊增重與原重之比由小到大依次是3 cm 組<2 cm組<1 cm組(或邊長越小的瓊脂塊，其增重與原重之比越大)實驗結(jié)論：同等重量的生物體(瓊脂塊)體積越小，單位時間內(nèi)所轉(zhuǎn)化物質(zhì)的重量與體重之比越大(二)回答問題(1)三種不同體積的生物體(微生物)(2)物體越小，其表面積與體積之比就越大(3)微生物體積小，表面積與體積之比較大，單位時間內(nèi)所轉(zhuǎn)化物質(zhì)的重量與原體重之比較大點撥：利用教材中實驗為背景材料，設(shè)計新的實驗，考查學(xué)生對教材實驗掌握程度和實驗設(shè)計能力及分析能力是近幾年高考常見題型，因此要重視教材實驗設(shè)計原則及方法步驟。變式拓展1探究細(xì)胞表面積與體積的關(guān)系的實驗原理不包括()A酚酞遇到NaOH呈現(xiàn)紫紅色反應(yīng)B以瓊脂塊的大小表示細(xì)胞大小CNaOH的擴(kuò)散深度表示吸收速率DNaOH的擴(kuò)散體積與整個瓊脂塊的體積比表示細(xì)胞吸收物質(zhì)的速率 細(xì)胞周期的分析和判斷【例2】圖619表示連續(xù)分裂細(xì)胞的兩個細(xì)胞周期，下列敘述中正確的是()Aa和b為一個細(xì)胞周期Bb結(jié)束DNA含量增加一倍C遺傳物質(zhì)平分一般發(fā)生在c段Db和c為一個細(xì)胞周期分析：完整的細(xì)胞周期包括分裂間期和分裂期，分裂間期占的比例大，完成DNA復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)合成，間期完成后DNA含量加倍，分裂期完成遺傳物質(zhì)的平均分配，圖中ab和cd都可以看作一個完整的細(xì)胞周期。答案：A點撥：理解細(xì)胞周期的起點和終點，細(xì)胞周期的分裂間期在前，分裂期在后，細(xì)胞周期的大部分時間處于分裂間期，大約占細(xì)胞周期的90%95%，分裂期大約占細(xì)胞周期的5%10%。變式拓展2下列關(guān)于細(xì)胞周期的敘述中，正確的是()A成熟的生殖細(xì)胞產(chǎn)生后立即進(jìn)入下一個細(xì)胞周期B機體內(nèi)所有的體細(xì)胞都處于細(xì)胞周期中C抑制DNA的復(fù)制，細(xì)胞將停留在分裂期D細(xì)胞分裂間期為細(xì)胞分裂提供物質(zhì)基礎(chǔ) 細(xì)胞有絲分裂過程及圖像識別【例3】圖6110為某生物細(xì)胞分裂模式圖，據(jù)圖回答。 (1)圖甲中含有姐妹染色單體的區(qū)段是_。(2)圖乙為細(xì)胞_分裂_期圖像。該時期的主要特征是_。(3)若2號染色體的遺傳信息來自父方，那么與之遺傳信息完全相同的染色體為_號，其遺傳信息完全相同的原因是_。(4)圖乙對應(yīng)于圖甲中的_段，圖丙對應(yīng)于圖甲中的_段。(5)請在圖甲中畫出細(xì)胞核中染色體數(shù)目的變化曲線。解析：(1)首先注意圖甲的縱坐標(biāo)是核DNA的數(shù)目，根據(jù)分裂前后數(shù)目的變化，可以判斷該曲線為有絲分裂過程中核DNA數(shù)目變化曲線。圖中的AC為有絲分裂間期，CD為有絲分裂前期，DE為有絲分裂中期，EF為有絲分裂后期，在有絲分裂間期形成姐妹染色單體，后期分離。(2)圖乙表示著絲點分裂，所以為有絲分裂后期。(3)因為2號和6號是復(fù)制后的染色體的著絲點分裂形成的，所以2號和6號完全一樣。(4)圖丙中染色體染色單體DNA122，所以核細(xì)胞處于有絲分裂前期和有絲分裂中期。答案：(1)BE(2)有絲后染色體的著絲點分裂，染色單體分開成為染色體，并在紡錘絲的牽引下向細(xì)胞兩極移動(3)6它們是由同一條染色體復(fù)制后分離形成的(4)EFCE(5)如圖6111虛線所示。點撥：細(xì)胞分裂圖像的識別：(1)先判斷是動物細(xì)胞還是植物細(xì)胞；(2)對應(yīng)各期特點，分析圖像中染色體或DNA的變化屬于哪個時期；(3)注意染色體和DNA分子數(shù)量的變化。DNA分子在間期加倍，染色體在后期加倍；前期中期DNA分子數(shù)是染色體數(shù)目的倍數(shù)，后期和末期時DNA與染色體數(shù)相等。變式拓展3如圖6112所示為細(xì)胞分裂過程中染色體數(shù)目變化曲線和細(xì)胞分裂某一時期的結(jié)構(gòu)圖，請據(jù)圖回答下列問題。 (1)圖甲表示細(xì)胞的有絲分裂過程，cd段表示細(xì)胞分裂進(jìn)入_期，此時期染色體變化的主要特點是_，de段表示細(xì)胞分裂進(jìn)入_期，此時期染色體變化的主要特點是_。(2)從圖甲可以看出，經(jīng)有絲分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞與母細(xì)胞具有相同數(shù)量的_，所以細(xì)胞有絲分裂對于生物保持_有重要意義。(3)圖乙表示的細(xì)胞處于_期，此時細(xì)胞中的染色體條數(shù)為_，每條染色體含_條姐妹染色單體，共含_個DNA分子。 有絲分裂過程的觀察實驗【例4】在進(jìn)行“觀察植物細(xì)胞有絲分裂”實驗中，甲戊5位同學(xué)在剪取洋蔥根尖后立即進(jìn)行的操作步驟如下表所示。請回答下列問題。學(xué)生操作步驟解離漂洗染色制片觀察甲乙丙丁戊注：“”表示進(jìn)行相應(yīng)操作，“”表示未進(jìn)行相應(yīng)操作。(1)甲觀察到的實驗結(jié)果是_，乙觀察到的實驗結(jié)果是_，丙觀察到的實驗結(jié)果是_。(請從下列序號中選擇)A染色體未著上顏色，無法看清B細(xì)胞重疊，看不到染色體C染色體著上顏色，清晰可見D染色體著色很淺，模糊不清(2)丁同學(xué)在進(jìn)行完上述步驟后，直接在高倍鏡下觀察，長時間未找到有絲分裂的細(xì)胞，正確的操作應(yīng)該是_。(3)戊同學(xué)觀察到了許多呈長方形的細(xì)胞，但未找到有絲分裂各時期的細(xì)胞圖像，可能的原因是_。(4)經(jīng)教師糾正后，丁同學(xué)在視野中找到了有關(guān)細(xì)胞有絲分裂的圖像，但丁同學(xué)所看到的細(xì)胞圖像位于視野的右上方，你認(rèn)為他應(yīng)如何正確移動裝片？_解析：從表中步驟可以看出，甲同學(xué)沒有進(jìn)行解離，結(jié)果是細(xì)胞未分散，會出現(xiàn)細(xì)胞重疊，染色的效果也不好，看不到染色體；乙同學(xué)沒有進(jìn)行漂洗，根尖上有鹽酸，會中和堿性染料導(dǎo)致染色效果不好；丙同學(xué)沒有進(jìn)行染色，染色體沒有著色，無法看到染色體的情況。在使用顯微鏡觀察時，一定要先使用低倍鏡觀察，找到要觀察的物像，移至視野中央，再換用高倍鏡觀察。丁和戊同學(xué)由于操作正常，應(yīng)該能看到不同時期的染色體變化，戊同學(xué)看到的是長方形的細(xì)胞，說明不是根尖分生區(qū)部位的細(xì)胞，應(yīng)該先在顯微鏡下找到呈正方形的細(xì)胞。由于顯微鏡成的是倒像，所以丁同學(xué)應(yīng)該向右上方移動裝片至視野中央。答案：(1)BDA(2)先使用低倍鏡，找到處于分裂期的細(xì)胞后，將目標(biāo)移至視野中央，再使用高倍鏡觀察(3)觀察部位不正確(4)將裝片向右上方移動點撥：觀察植物細(xì)胞有絲分裂成功的關(guān)鍵：(1)取材時要剪取生長旺盛的根尖分生區(qū)，同時注意剪取的時間。(2)解離充分，細(xì)胞才能分離，細(xì)胞才不會重疊，同時注意漂洗去鹽酸。(3)染色時注意時間及染色液濃度。(4)壓片時用力必須恰當(dāng)，否則會影響觀察。變式拓展4以下是幾位同學(xué)在做觀察植物細(xì)胞有絲分裂實驗時的操作情況：甲同學(xué)剪取5 mm左右的根尖后按規(guī)范操作，結(jié)果在一個視野中未能找到分裂期細(xì)胞，他耐心等待后，最終還未能觀察到。乙同學(xué)剪取23 mm根尖解離后立即染色，結(jié)果實驗效果很差。丁同學(xué)在制作裝片時，先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸在10 下解離5 min，然后按正確要求操作，結(jié)果在觀察時發(fā)現(xiàn)細(xì)胞沒有分開。(1)甲同學(xué)操作上的錯誤是_，耐心等待后還是未能觀察到分裂期細(xì)胞的原因是_，要想找到分生區(qū)的細(xì)胞，應(yīng)如何操作？_。(2)乙同學(xué)操作上的錯誤是_，看不清細(xì)胞的原因是_。(3)丙同學(xué)操作上的錯誤是_。(4)丁同學(xué)在操作中細(xì)胞沒有分開，最可能的原因是_。 細(xì)胞的三種分裂方式的特點【例5】如圖6113是蛙的紅細(xì)胞無絲分裂過程，和有絲分裂相比，下列敘述正確的是()圖6113A分裂過程中沒有出現(xiàn)紡錘絲和染色體的變化B分裂過程中沒有DNA和染色體的復(fù)制C分裂過程中細(xì)胞核縊裂成兩個細(xì)胞核，因此子細(xì)胞中染色體減少一半D無絲分裂只發(fā)生在原核生物的細(xì)胞分裂中，有絲分裂只發(fā)生在真核生物的細(xì)胞分裂中錯解B或D未正確理解無絲分裂和有絲分裂的區(qū)別和特點，認(rèn)為有絲分裂時有染色體和DNA的復(fù)制，無絲分裂時沒有染色體和DNA的復(fù)制。誤認(rèn)為無絲分裂是低等生物細(xì)胞的分裂或有絲分裂是高等生物細(xì)胞的分裂方式。正解A無絲分裂中細(xì)胞核不消失，不出現(xiàn)染色體和紡錘絲，但進(jìn)行DNA復(fù)制，子細(xì)胞染色體數(shù)目與母細(xì)胞相同，真核生物的體細(xì)胞分裂的主要方式是有絲分裂也能無絲分裂，原核生物細(xì)胞以二分裂的方式增殖。悟區(qū)：所有細(xì)胞在分裂前都要進(jìn)行遺傳物質(zhì)的復(fù)制，真核生物的體細(xì)胞既能進(jìn)行有絲分裂，也能進(jìn)行無絲分裂，但以有絲分裂方式為主，人的紅細(xì)胞由造血干細(xì)胞分裂產(chǎn)生，成熟的紅細(xì)胞無分裂能力，而蛙的紅細(xì)胞卻能以無絲分裂方式分裂。變式拓展5下列關(guān)于無絲分裂的敘述中錯誤的是()A低等生物細(xì)胞特有的分裂方式B也存在遺傳物質(zhì)的復(fù)制過程C分裂過程中不出現(xiàn)紡錘絲D分裂過程中不出現(xiàn)染色體的變化【變式拓展】1C解析：在相同時間內(nèi)，NaOH在不同體積的瓊脂塊中擴(kuò)散的深度基本相同，即擴(kuò)散速率相同，無法表示細(xì)胞的物質(zhì)吸收速率。在本實驗中，細(xì)胞的物質(zhì)吸收速率是用NaOH在瓊脂塊中擴(kuò)散的體積與瓊脂塊總體積的比值來表示的，同時，該比值也反映出了細(xì)胞的表面積與體積的關(guān)系。2D解析：細(xì)胞周期是指連續(xù)分裂的細(xì)胞，從一次分裂完成時開始，到下一次分裂完成時為止。一個細(xì)胞周期包括分裂間期和分裂期兩個階段，其中分裂間期進(jìn)行DNA分子的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成，為分裂期提供物質(zhì)基礎(chǔ)，經(jīng)歷的時間遠(yuǎn)比分裂期長；如果用抑制劑抑制DNA的復(fù)制，則細(xì)胞會停留在分裂間期；但并非機體內(nèi)所有的細(xì)胞都處于細(xì)胞周期中，如紅細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等一旦形成，將不再分裂；人體內(nèi)成熟的生殖細(xì)胞產(chǎn)生后不再分裂，需要經(jīng)過受精作用形成受精卵后方可進(jìn)入細(xì)胞周期進(jìn)行細(xì)胞增殖。3(1)后著絲點分裂，姐妹染色單體分離，染色體在紡錘絲的牽引下移向細(xì)胞兩極末變?yōu)槿旧|(zhì)狀態(tài)(2)染色體遺傳性狀的穩(wěn)定性(3)有絲分裂中428解析：(1)在有絲分裂后期，染色體數(shù)目隨著絲點分裂而加倍，并在紡錘絲的牽引下移向細(xì)胞兩極，de段細(xì)胞分裂進(jìn)入末期，此時染色體逐漸變?yōu)槿旧|(zhì)狀態(tài)。(2)從圖甲中可看出，有絲分裂前后染色體數(shù)目不發(fā)生改變，因此對于生物體保持遺傳性狀的穩(wěn)定性有積極意義。(3)圖乙中細(xì)胞著絲點整齊排列在赤道板上，處于有絲分裂中期，此時細(xì)胞中有4個著絲點，即含有4條染色體，每條染色體含有2條姐妹染色單體、2個DNA分子。4(1)剪取根尖太長，所取細(xì)胞大部分為伸長區(qū)細(xì)胞細(xì)胞已死亡移動裝片轉(zhuǎn)換視野，在其他視野中尋找(2)沒有經(jīng)過漂洗鹽酸和堿性染液反應(yīng)，染色效果差(3)沒有經(jīng)過壓片，細(xì)胞重疊(4)解離液組分不正確或解離溫度過低或解離時間不夠解析：甲同學(xué)剪取的根尖太長，根尖結(jié)構(gòu)中只有根尖分生區(qū)細(xì)胞處于旺盛的分裂狀態(tài)，應(yīng)取23 mm為宜；解離時已將細(xì)胞殺死，已死亡的細(xì)胞不可能再分裂。乙同學(xué)沒有漂洗就染色，殘留在根細(xì)胞中的鹽酸會和堿性染液反應(yīng)，影響染色效果。丙同學(xué)沒有壓片，細(xì)胞重疊，透光性差，看不清細(xì)胞；丁同學(xué)解離的溫度或時間不夠，應(yīng)當(dāng)在室溫下解離35 min，若在10 時解離，解離時間應(yīng)適當(dāng)延長。解離液應(yīng)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸和體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精以11等體積混合而成。5A解析：無絲分裂是指分裂過程中不會出現(xiàn)紡錘絲和染色體的變化的細(xì)胞分裂方式；無絲分裂與有絲分裂一樣也存在遺傳物質(zhì)的復(fù)制過程；無絲分裂在高等動物體內(nèi)也存在，如蛙的紅細(xì)胞的分裂。