第1讲 细胞的增殖
【基础自主梳理】
一、细胞不能无限长大
1．细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输的效率就越低，所以细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。
2．细胞核是细胞的控制中心，其中的DNA不会随细胞体积的扩大而增加，也限制了细胞体积不能无限增大。
[思考感悟]细胞不能无限长大，能不能太小呢?
提示：不能，细胞核及各种细胞器具有一定的体积，细胞进行生化反应需一定的场所，决定了细胞不能太小。 二、细胞增殖
1．意义：单细胞生物体：通过细胞增殖而繁衍。多细胞生物体：从受精卵开始，经过细胞的增殖和分化逐渐发育为成体。同时还要通过细胞增殖产生新的细胞来补充已经衰老死亡的细胞。因此，细胞增殖是重要的生命活动，是生物体生长发育、繁殖、遗传的基础。 2．过程：包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。
3．方式：真核细胞的分裂方式包括：有丝分裂、无丝分裂、减数分裂三种。 三、有丝分裂
1．细胞周期：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，为一个细胞周期。包括分裂间期和分裂期。 2．分裂间期
主要变化：大约占细胞周期的90％~95％。本时期主要完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成；同时细胞有适度生长。 3．分裂期(以高等植物细胞为例)
(1)前期：主要特点是染色质高度螺旋化变成染色体，每条染色体含有两条染色单体；核仁逐渐解体，核膜逐渐消失；细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体。
（2）中期：每条染色体的着丝点两侧都有纺锤丝附着，并在纺锤丝的牵引下运动，最后着丝点排列在赤道板上；染色体的形态比较稳定，数目比较清晰，便于观察。
(3)后期：着丝点分裂，姐妹染色单体分开，变成了染色体，在纺锤丝的牵引下向细胞的两极运动。分向两极的两套染色体的形态和数目完全相同。
(4)末期：染色体到达细胞的两极后，变成细丝状的染色质；逐渐消失，出现了新的核仁和核膜，在赤道板位置出现了细胞板，是后形成新的细胞壁 4．动物细胞与植物细胞有丝分裂的异同：
(1)动物细胞有丝分裂与植物细胞的基本相同。 (2)不同特点：
①纺锤体的形成：动物细胞中纺锤体是由两组中心粒之间的星射线形成； ②子细胞的形成方式：动物细胞分裂的末期不形成细胞板，而是细胞膜从细胞的中部向内凹陷，最后把细胞缢裂成两部分，每部分都含有一个细胞核。
5．重要意义：将亲代细胞的染色体经过复制，平均分配到两个子细胞中，在亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性，对于生物的遗传具有重要意义。
[思考感悟] 在有丝分裂过程中，细胞质中的遗传物质是否也能均等分配? 提示：不是均等分配，而是随机地、不均等地分配到两个子细胞中。 四、无丝分裂
一般是细胞核先延长，核的中部向内凹进，缢裂成为两个细胞核；接着，整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞。因为在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化，所
以叫无丝分裂。例如，蛙的红细胞的无丝分裂。
[思考感悟] 菠菜根尖分生区细胞有丝分裂过程中能进行复制的成分或结构有哪些?动物细胞呢?
提示：DNA分子和线粒体；动物细胞中除上述两者外还有中心体在间期复制。 五、观察根尖分生组织细胞的有丝分裂实验 1．有关试剂及作用
(1)解离所用药液是由质量分数为15％的盐酸和体积分数为95％的酒精按1：1混合而成的，其作用是使组织中的细胞相互分离开来。
(2)漂洗所用的液体是清水，其作用是洗去药液，利于染色。
(3)染色用0．01g／mL或0．02g／mL的龙胆紫溶液，能使染色体着色。 2．装片制作步骤：解离→漂洗→染色→制片。 3．观察装片的步骤
(1)先放在低倍镜下观察，找到分生区细胞：细胞呈正方形，排列紧密。 (2)再用高倍镜观察。
(3)统计视野中各时期细胞数。 [思考感悟]用清水漂洗的目的是什么?
提示：一是洗去解离液，便于染色；二是防止解离过度，造成圧片时细胞破损。
【要点归纳探究】
要点一、如何正确探究细胞大小和物质运输的关系
通过探究细胞大小，即细胞的表面积与体积之比，与物质运输效率之间的关系，明白细胞不能无限长大的原因。实验的具体分析如下： 1.原理：
（1）酚酞遇NaOH呈红色
（2）琼脂块大小模拟细胞大小
（3）物质扩散体积与总体积之比表示物质运输效率。 2.实验过程：制备琼脂块：3块边长分别为3 cm、2 cm、
3.结果讨论
（1）从琼脂块的颜色变化可知NaOH扩散的距离。
（2）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。
（3）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。 4.实验结论：
细胞越小，S／V越大，物质运输效率越高，反之则低。因此细胞表面积与体积的关系限制了细胞的生长，所以多细胞生物都是由许多细胞而不是由少数体积更大的细胞构成的。 [特别提醒]注意事项 ①实验步骤2中应防止勺子破坏琼脂块的表面。 ②分割琼脂块之前，应用纸巾吸干NaOH溶液。
③每次切割之前必须把刀擦干。 要点二、关于细胞周期的理解
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，称为一个细胞周期；它包括分裂间期和分裂期。具体分析如下： 1.具有细胞周期的条件
(1)只有连续分裂的细胞才有细胞周期，有些细胞分裂结束后不再进行分裂，它们就没有周期性。
（2）生物体有细胞周期的细胞有：受精卵、干细胞、分生区细胞、形成层细胞、生发层细胞、癌细胞(不正常分裂)。 （3）减数分裂形成的细胞和已分化的细胞没有周期性。细胞分裂能力与细胞分化程度成反比。
2.细胞周期的图解：常规表示方法(扇形图、直线图、曲线图)：
A→A为一个完整细胞周期
a+b、c+d各都为一个完整的细胞周期
3.细胞周期的起止点
从一次分裂完成时开始到下一次分裂完成时结束。结合细胞周期图解要正确理解。在方法一中，A→A为一个完整的细胞周期，在方法二中，a+b或c+d是完整的细胞周期。 [特别提醒]①每个细胞周期必须以间期为起点。 ②不同生物、同一生物不同组织，其细胞周期长短不同。
[自主探究1]在一个细胞周期中，能够发生在同一时期的是( )
A．着丝点的分裂和细胞质的分裂 B．染色体加倍和染色单体形成 C．染色体出现和纺锤体出现 D．染色体复制和细胞质分裂
C 在有丝分裂过程中，着丝点分裂、染色体加倍发生在后期；染色体出现、纺锤体出现发生在前期；染色体复制、染色单体形成、中心粒复制都发生在间期；细胞质分裂发生在末期。
要点三、如何正确理解细胞周期不同时期的特点 有丝分裂的主要特征是细胞内染色体经复制后，平均分配到两个子细胞中去。掌握有丝分裂各时期特征要以染色体的变化为主线。 1.细胞周期不同时期的比较(以植物细胞为例)
2.利用口诀巧记各时期的变化特征
前期：膜仁消失显两体(核膜、核仁消失，显现纺锤体和染色体)。
中期：形定数晰赤道齐(染色体的形态固定，数目清晰，着丝点排列在赤道板上)。 后期：点裂数加均两极(着丝点分裂，染色体数目加倍，并平均移向两极)。
末期：两消两现重开始(两消：纺锤体消失，染色体变染色质；两现：核膜、核仁重新出现)。
3.有丝分裂过程中有关数据的变化规律：
（1）DNA、染色体、染色单体、同源染色体对数、染色体组数变化(二倍体生物)。
（2）DNA、染色体、染色单体、每条染色体上DNA含量变化曲线
①a→b，1→m，p→q的变化原因都是DNA分子的复制。 ②c→d，g→h，n→O，r→s变化的原因都是着丝点分开，姐妹染色单体分开，形成子染色体。 [特别提醒]
(1) 有丝分裂后期着丝点分裂不是纺锤丝牵拉的结果，是因为此处DNA分子的螺旋化程度太
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