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【本讲教育信息】 一. 教学内容： 细胞的分裂、分化和全能性；专题复习（二） 二. 学习重、难点： 重点：有丝分裂的过程；细胞的分化 难点；有丝分裂的过程、细胞的分化 三. 学习过程； 1. 细胞周期和有丝分裂 细胞的分裂需要具备3个条件： ① 物质的准备：细胞生长，储备一定的物质后方能分裂； ② 信息的准备：DNA的复制与分配，保证子细胞和母细胞在遗传上的一致性； ③ 一套完整的细胞分裂机制：保证子细胞的“均等”。 （1）细胞周期：从一次细胞分裂结束开始，到下一次细胞分裂结束为止的过程，为一个细胞周期。细胞周期可分为分裂间期和分裂期 Ⅰ 从细胞在一次分裂结束之后到下一次分裂之前，是分裂间期 Ⅱ 分裂间期结束之后，就进入分裂期。 Ⅲ 细胞种类不同，细胞周期的长短不同。 不同生物的细胞周期时间不同，同一生物中的不同细胞其周期也不同。一般说来，S期＋G2期＋M期的时间变化小，而G1期持续时间的差异可能就很大 几种不同的真核细胞的细胞周期时间表
在一个细胞周期内，分裂间期大约占90％～95％，分裂期大约占5％～10％。 （2）有丝分裂过程 有丝分裂是绝大多数动植物体细胞增殖的方式，细胞内有染色体和纺锤体等结构的出现是有丝分裂的主要特征之一。在有丝分裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂一次，分裂结果是染色体平均分配到两个子细胞中去。 ① 分裂间期（G1～G2期）主要完成DNA的复制和有关蛋白质的合成； ② 细胞分裂期（M期）分裂期是一个连续的过程，一般可分为前期、中期、后期和末期。 （3）有丝分裂各时期染色体数目变化
（4）植物细胞和动物细胞有丝分裂的异同
（5）细胞有丝分裂中染色体变化曲线图 OB 段：分裂间期 染色体复制形成两条姐妹染色单体（2N→2N） BC 段；分裂前期 染色质→染色体（着丝点不分裂，染色体数目不增加）（2N） CD 段：分裂中期 染色体变粗变短，形态固定数目清晰。（2N） DE 段：分裂后期 着丝点分裂，两条姐妹染色单体分开成为两条姐妹染色体（2N→4N） EF 段：分裂末期 染色体→染色质（2N） 2. 细胞分化 （1）细胞分化的概念 由同一种类型的细胞经细胞分裂后，逐渐在形态结构和生理功能上形成稳定性的差异，产生不同的细胞类群的过程称为细胞分化 （3）细胞分化形成各种形态的细胞（以动物为例） 神经细胞、平滑肌细胞、骨骼肌细胞、上皮细胞、骨细胞、红细胞、白细胞等等。 （4）细胞分化是基因选择性表达的结果。 有序的细胞分化能够增加细胞的类型，进而由不同类型的细胞构成生物体的组织和器官，执行不同的生理功能 例：植物的叶肉细胞中含有叶绿体，能进行光合作用；根尖成熟区表皮细胞形成根毛，能吸收水和无机盐 （5）基因选择性表达 ①细胞分化始于基因表达的调控，一部分基因关闭，另一部分打开。它也包括基因表达强度的改变。 ②分化细胞之间的差异归根到底在于不同蛋白质的表达。 ③分化过程通常是不可逆的。分化终端的细胞通常不再分裂，稳定地具有一定的特征，执行一定的生理功能，然后走向衰老和死亡。 有时，个别分化终端的细胞逆向恢复生长分裂的能力，往往可能是细胞癌变的征兆。 ④一般认为到达成年阶段，个体发育完成，只有一部分细胞的分化持续于整个生物体的一生。例如哺乳类的骨髓中，终身都发生血细胞的分化成熟过程。 ⑤通过检测细胞中的基因和有关蛋白质，可以得出细胞中有哪些基因被选择性表达 实验结果表明：具有相同基因的不同类型的细胞，在发育过程中表达了特定的基因，合成了特异性的蛋白质，这些蛋白质直接决定了细胞的形态结构和生理功能。 比较人体细胞中几种基因及有关蛋白质的种类
3. 细胞的全能性 不同类型的细胞虽然高度分化，但是仍然具有保持该物种遗传特性的全部遗传物质，应该能够保持细胞的全能性。 （1）1902年，德国植物学家哈伯兰特（C. Haberlandt）在细胞学说的基础上，大胆预言离体的植物细胞具有发育的全能性，能够发育成为完整的植物体。 （2）1958年，美国植物学家斯图尔德（F．C. Steward）等人，用胡萝卜韧皮部的组织块进行离体培养，得到了完整的植株，并且这一植株能够开花结果，从而证实了哈伯兰特50多年前的预言。 （3）实验证明 ①高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的潜在能力。 植物细胞的全能性是指植物体中单个已经分化的细胞具有发育成完整个体的全部遗传物质，在适宜的条件下，仍然能够发育成完整新植株的潜能。 ②高度特化的动物细胞，从整个细胞来说，它的细胞全能性受到限制。但是，它的细胞核仍然保持着全能性，这是因为细胞核内含有保持物种遗传性所需要的全套遗传物质 （4）将离体的植物组织或细胞培育成正常植株，在植物良种培育等方面得到广泛应用： 花药离体培养技术、茎尖分生组织无病毒植株培养技术。 实验证实，植物的花药、根尖、茎尖、幼胚等都能够在适宜的条件下发育成完整的植株。 愈伤组织 是指一团没有细胞分化或处于“无分化”状态的细胞团块。在组织细胞的离体培养中，外植体中的活细胞经诱导而脱分化，恢复其潜在的全能性，转变为分生细胞，继而其衍生的细胞分化为薄壁组织而形成愈伤组织。 （5）动物细胞的细胞核仍然保持着全能性（多莉羊克隆实验） 【典型例题】 1. 依据生理特点，鉴别一个正在进行有丝分裂的细胞是植物细胞还是动物细胞，最可靠的方法是检查它的 （ ） A. DNA的自我复制 B. 自身的蛋白质合成 C. 细胞质分成两部分的方式 D. 是否出现星射线 分析：供选项中关于DNA自我复制和自身的蛋白质合成是动植物细胞有丝分裂共有的过程。D 项认识不够全面，因为在一些低等植物细胞里，也存在着中心体和星射线。所以最可靠的是根据有丝分裂过程中，把是否形成细胞板使细胞质分割为二作为鉴别依据。（答案C） 2. 下列关于细胞分化的说法，错误的是 A. 细胞分化是生物界的一种普遍存在的生命现象 B. 细胞分化与生物发育有密切关系 C. 细胞分化仅发生在胚胎时期 D. 细胞分化是细胞在形态结构和功能上发生稳定性差异的过程 分析：在生物的个体发育中，胚胎时期的细胞分化最为显著，在胚胎时期以外的其他发育时期，甚至在个体成熟后，仍然存在细胞分化，故C项错。 3. 下图表示动物细胞在有丝分裂的分裂期，各种距离或长度随时间的变化规律曲线，下列叙述中错误的是 （ ） A. 曲线a代表两个中心体间的距离 B. 曲线b代表牵引染色体的纺锤丝长度的变化 C. 曲线c代表姐妹染色单体分开的两条子染色体之间的距离 D. 曲线d代表染色体的着丝点与纺锤丝的相应极之间的平均距离 分析：中心体发出星射线（纺锤丝）构成纺锤体，纺锤丝的长度变化在0～10 min应与两个中心体间的距离相同，10 min后收缩变短。[答案]B 4. 下列有关全能性的叙述不正确的是 A. 卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高 B. 植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性 C. 受精卵的全能性最高 D. 胡萝卜的韧皮部细胞比青蛙的肠上皮细胞容易表达出全能性 分析：卵细胞虽然具有较高的全能性，但属于高度分化的有性生殖细胞，根本不是未分化细胞，与受精卵不一样。A项不正确。 5. 如下图是显微镜下植物细胞有丝分裂图。据图完成下列问题： （1）[1]～[5]各属什么时期? [1] ，[2] ，[3] ，[4] ，[5] 。 （2）从分子水平看，分裂间期主要的细胞变化是 。 （3）细胞核中出现染色体是在 期，此时每条染色体包括 条染色单体。 （4）观察和计数染色体的最佳时期是 期，着丝点分裂发生在 期，染色体数加倍发生在 期。 答案及分析：（1）间期（未出现染色体、纺锤体） 末期（染色体移动到两极，赤道板位置出现细胞板） 中期（染色体清晰可见，着丝点集结在赤道板位置） 前期（染色体已出现，分布在细胞中央） 后期（染色体离开赤道板位置向细胞两极移动） （2）DNA分子的复制和有关蛋白质的合成（间期最重要的变化） （3）前（染色体在分裂前期出现） 2（着丝点未分裂，每条染色体包括2条染色单体） （4）中（染色体形态固定、数目清晰） 后（后期着丝点分裂） 后（后期着丝点分裂，染色体数加倍） 【模拟试题】（答题时间：60分钟） 一、选择题 ﹡1. 图所示是按顺时针方向表示的4种植物细胞的细胞周期，其中说法正确的是 （ ） A. 图中的b→a→b表示细胞增殖过程的一个细胞周期 B. 甲图的b→a与丙图的b→a所用的时间可能一样长 C. 从a→b，由于DNA的复制使染色体数目增加一倍 D. 观察植物细胞有丝分裂的实验材料最好是选植物甲 2. 细胞有丝分裂过程中最重要的特征是 A. 有纺锤体出现 B. 有染色体复制和染色体的平均分配 C. 有染色体出现 D. 有核膜、核仁的消失 ﹡3. 在细胞有丝分裂过程中，染色体、染色单体、DNA分子三者的数量比为1：2：2时，该细胞所处的时期为 A. 前期和中期 B. 中期和后期 C. 后期和末期 D. 末期和前期 4. 在低等植物细胞有丝分裂的分裂期，参与分裂活动的细胞器有（ ） ①高尔基体 ②核糖体 ③叶绿体 ④中心体 A. ①④ B. ②③ C. ①② D. ②④ ﹡﹡5. 下图中哪一条曲线能表示细胞有丝分裂过程中染色体的着丝点与相应极之间的平均距离 （ ） A. a曲线 B. b曲线 C. c曲线 D. d曲线 ﹡6. 处于有丝分裂过程中的动物细胞，细胞内的染色体数（a）、染色单体数（b）、DNA分子数（c）可表示为下图所示的关系，此时细胞内可能发生着（ ） A. 中心粒移向两极 B. 着丝点分裂 C. 细胞板形成 D. DNA分子进行复制 ﹡7. （2004年全国理综卷1，1）研究表明，大多数动物如蛙的受精卵在卵裂期随着卵裂的进行胚胎的体积并不增大，但胚胎细胞核的总质量与细胞质的总质量（核/质）比值却发生变化。下列符合卵裂期核质质量比值变化趋势的示意图是……（ ） ﹡8.下图为动物细胞有丝分裂过程中的几个示意图，据图分析，以下错误的说法是（ ） A. 乙期与丙期细胞内染色体数目相等 B. 丁期的母细胞有4条染色体 C. 甲期的细胞内有4条染色体 D. 丙期是观察辨认染色体形态数目的最佳时期 9. （2004年浙江省余姚市高三第二次模拟考试题）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细胞可能刚好完成有丝分裂 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 10. 下列关于细胞结构和功能的叙述中，不正确的是 （ ） A.精子细胞、神经细胞、根尖分生区细胞不是都有细胞周期，但化学成分却都不断更新 B.乳酸菌、酵母菌都含有核糖体 C.能进行光合作用的细胞一定含有叶绿体 D.能抑制膜上载体活性或影响线粒体功能的毒素，会阻碍根细胞吸收矿质离子 11. 能引起细胞发生癌变的因素有 ①X射线照射 ②煤焦油的刺激 ③温度过高 ④细胞失水 ⑤肿瘤病毒的侵入 ⑥紫外线的照射 A. ①②④⑤ B. ①②③⑤ C. ①②⑤⑥ D. ②④⑥ ﹡12 .处于有丝分裂中期的一植物细胞，其染色体数、染色单体数和脱氧核苷酸链数的比为（ ） A. 1：2：4 B. l：1：2 C. 1：4：2 D. 2：2：1 13.（2005年湖南省模拟题）下列关于细胞分裂、分化、衰老、死亡的叙述，正确的是 （ ） A. 细胞分化使各种细胞的遗传物质有所差异，导致细胞的形态和功能各不相同 B. 个体发育过程中细胞的分裂、分化和死亡对于生物体都是有积极意义的 C. 细胞分裂存在于个体发育的全过程中，细胞分化仅发生在胚胎发育阶段 D. 多细胞生物细胞的衰老与机体的衰老总是同步进行的 ﹡14. （2005年烟台市模拟题）正常人体内的造血干细胞能分裂产生各种血细胞，在体外某些因素的诱导下，却可以分化为神经细胞和肝细胞。其根本原因是这些造血干细胞（ ） A. 有旺盛的分裂能力 B. 还没有分化 C. 能合成神经细胞或肝细胞需要的蛋白质 D. 具有与受精卵相同的全套遗传基因 15. 用显微镜观察洋葱根尖分生区细胞进行有丝分裂时，在同一个视野中看到的数量最多的细胞处于（ ） A. 前期 B. 中期 C. 间期 D. 后期 16. 动物细胞与植物细胞结构不同，导致了它们有丝分裂的不同，这是因为植物细胞（ ） A.有叶绿体和细胞壁 B.有细胞壁和液泡 C.有细胞壁而无中心体 D.有叶绿体和液泡 ﹡17.（2004年南京市高三第一次质量检测）下列与细胞分裂有关的叙述中，不正确的是（ ） A. 蛙的受精卵的第三次分裂为有丝分裂 B. 与植物细胞有丝分裂有关的细胞器有线粒体、核糖体、高尔基体等 C. 秋水仙素作用于植物细胞有丝分裂后期能使子细胞染色体数目加倍 D. 若人的精子细胞核中DNA为n，则体细胞中的DNA一定大于2n 18.（2004年江苏，11）下列人体细胞中分化程度最低的是 （ ） A. 胚胎干细胞 B. 造血干细胞 C. 胰腺细胞 D. 肌肉细胞 19.（2004年黄冈市高三年级期末调研）原核细胞和真核细胞虽然在结构和功能上都有很大的差别，但二者具有基本的共性。下列列举中不属于这种基本共性的是（ ） A. 具有核糖体 B. 具有细胞膜 C. 具有DNA和RNA D. 具有相同的细胞分裂方式 20. 在细胞有丝分裂的分裂期开始时，如果它的染色体数是N，DNA含量为Q，则该细胞分裂后每个子细胞中的染色体和DNA的含量分别是……（ ） A. N和Q B. N／2和Q／2 C. N和Q/2 D. N/2和Q 二、非选择题 ﹡1. 下图甲为某生物细胞在有丝分裂的细胞周期中细胞核内 DNA相对含量的变化曲线，图乙是该生物细胞分裂过程中某一时期的图像。请据图回答： （1）图甲中表示一个完整的细胞周期的区间是 段。观察和研究染色体的形态数目的最佳时期是指图甲中的 段。 （2）图乙中的细胞所示的分裂时期对应在图甲中的 段，此时细胞中染色单体数为 。 （3）在下图中画出细胞中相应的染色体含量变化曲线图。 2. 对某生物体细胞细胞核中的DNA含量进行测定，在细胞周期中每个细胞核中DNA含量的变化曲线如图所示，纵坐标为每个核中DNA的相对量，横坐标为细胞周期，请回答下列问题： （1）图中A→B表示 期，此时期的主要特点是 。 （2）图中B→C表示 ，此时期的染色体、染色单体和DNA数目之比为 。 （3）观察染色体形态和数目的最好时期在[ ]→[ ]之间。 （4）染色单体形成在[ ]→[ ]之间，消失在[ ]→[ ]之间。 （5）如果该图表示减数分裂过程，则纵坐标的含义应改为 。 ﹡3. 下图是某同学在“目镜l0×，物镜40×”时显微镜下看到的洋葱根尖细胞有丝分裂图像，据图回答： （1）将视野中的图像按有丝分裂的顺序进行排列 （用数字表示）。 （2）处于有丝分裂后期的图像是 。完成 DNA数目加倍的时期是[ ] 。 （3）欲将图中③所指的细胞移到视野的中央进行观察，则装片应向视野的 移动。 （4）在观察细胞有丝分裂的实验中，你能否看到图像②慢慢地进入下一个分裂期? 为什么? 。 （5）某同学在视野中看到许多呈长方形的细胞，始终找不到进行分裂的细胞图像，请你帮助分析该同学观察不到分裂图像的最可能原因是 。 4. 下图为具有6条染色体的某生物细胞进行有丝分裂过程的几个阶段，据图分析回答下列问题： （1）根据丙图的特有变化特征，可以判断该图示表示动物细胞还是植物细胞的有丝分裂? 。判断的依据是 。 （2）观察染色体的最佳时期是 图。 （3）染色单体数和DNA数目相等的细胞是图中的 。 （4）上述细胞有丝分裂的先后顺序是 。 （5）作为一个完整的细胞周期，该图中缺少了细胞周期的 期，该时期细胞内的主要变化特点是 。 【试题答案】 一. 选择题： 1～5：BBAAD 6～10：AADAC 11～15：CABDC 16～20：CCADC 二. 非选择题 1. （1）F→K或OF CD或HI （2）DE或IJ 0 （3） 2. （1）分裂间；完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成 （2）分裂期的前期；l：2：2 （3）C；D （4）B；C；D，E （5）每条染色体上的DNA含量 3. （1）④③②① （2） ① ④ 间期 （3）左下方 （4）不能 细胞已经死亡，失去生命活性 （5）很可能看到的是根尖的伸长区，没有找到根尖的分生区 4. （1）植物细胞 出现细胞板 （2）甲 （3）甲、乙 （4）乙→甲→丁→丙 （5）间 完成染色体的复制，包括DNA的复制和有关蛋白质的合成 |
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