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2019-2020年高中生物 第6章 第1節(jié) 細胞的增殖典例精析 新人教版必修1 細胞體積與物質運輸?shù)年P系 【例1】　科學家研究發(fā)現(xiàn)，微生物細胞的代謝異常旺盛，每小時所轉化的物質可達自身重量的上萬倍，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)境進行物質交換，其單位時間內所轉化物質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：物質的轉化量可用物質的吸收量來反映) (一)設計實驗 實驗材料：瓊脂塊，質量分數(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：________________________________________________________________________。 預期結果：________________________________________________________________________。 實驗結論：________________________________________________________________________。 (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數(shù)據(jù)如下表：通過對表中數(shù)據(jù)的分析，你得出的結論是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 瓊脂塊邊長/cm 表面積/cm 體積/cm 比值(表面積∶體積) 3 54 27 2∶1 2 24 8 3∶1 1 6 1 6∶1 　　(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：本題考查細胞大小與物質運輸關系的模擬實驗的知識遷移，解決本題的關鍵是準確把握實驗原理和方法步驟的設計。 答案：(一)設計實驗 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 預期結果：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) 實驗結論：同等重量的生物體(瓊脂塊)體積越小，單位時間內所轉化物質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，單位時間內所轉化物質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，設計新的實驗，考查學生對教材實驗掌握程度和實驗設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計原則及方法步驟。 變式拓展1　探究細胞表面積與體積的關系的實驗原理不包括(　　) A．酚酞遇到NaOH呈現(xiàn)紫紅色反應 B．以瓊脂塊的大小表示細胞大小 C．NaOH的擴散深度表示吸收速率 D．NaOH的擴散體積與整個瓊脂塊的體積比表示細胞吸收物質的速率 細胞周期的分析和判斷 【例2】　圖619表示連續(xù)分裂細胞的兩個細胞周期，下列敘述中正確的是(　　) A．a和b為一個細胞周期 B．b結束DNA含量增加一倍 C．遺傳物質平分一般發(fā)生在c段 D．b和c為一個細胞周期 分析：完整的細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復制和有關蛋白質合成，間期完成后DNA含量加倍，分裂期完成遺傳物質的平均分配，圖中a＋b和c＋d都可以看作一個完整的細胞周期。 答案：A 點撥：理解細胞周期的起點和終點，細胞周期的分裂間期在前，分裂期在后，細胞周期的大部分時間處于分裂間期，大約占細胞周期的90%～95%，分裂期大約占細胞周期的5%～10%。 變式拓展2　下列關于細胞周期的敘述中，正確的是(　　) A．成熟的生殖細胞產生后立即進入下一個細胞周期 B．機體內所有的體細胞都處于細胞周期中 C．抑制DNA的復制，細胞將停留在分裂期 D．細胞分裂間期為細胞分裂提供物質基礎 細胞有絲分裂過程及圖像識別 【例3】　圖6110為某生物細胞分裂模式圖，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)圖乙對應于圖甲中的________段，圖丙對應于圖甲中的________段。 (5)請在圖甲中畫出細胞核中染色體數(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A～C為有絲分裂間期，C～D為有絲分裂前期，D～E為有絲分裂中期，E～F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∶DNA＝1∶2∶2，所以核細胞處于有絲分裂前期和有絲分裂中期。 答案：(1)B～E　(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胞兩極移動　(3)6　它們是由同一條染色體復制后分離形成的　(4)E～F　C～E　(5)如圖6111虛線所示。 點撥：細胞分裂圖像的識別：(1)先判斷是動物細胞還是植物細胞；(2)對應各期特點，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。①DNA分子在間期加倍，染色體在后期加倍；②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所示為細胞分裂過程中染色體數(shù)目變化曲線和細胞分裂某一時期的結構圖，請據(jù)圖回答下列問題。 (1)圖甲表示細胞的有絲分裂過程，cd段表示細胞分裂進入________期，此時期染色體變化的主要特點是______________________________________，de段表示細胞分裂進入______期，此時期染色體變化的主要特點是________________________________________________________________________。 (2)從圖甲可以看出，經有絲分裂產生的子細胞與母細胞具有相同數(shù)量的________，所以細胞有絲分裂對于生物保持__________________有重要意義。 (3)圖乙表示的細胞處于________期，此時細胞中的染色體條數(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】　在進行“觀察植物細胞有絲分裂”實驗中，甲～戊5位同學在剪取洋蔥根尖后立即進行的操作步驟如下表所示。請回答下列問題。 學生 操作步驟 解離 漂洗 染色 制片 觀察 甲 － ＋ ＋ ＋ ＋ 乙 ＋ － ＋ ＋ ＋ 丙 ＋ ＋ － ＋ ＋ 丁 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 戊 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 注：“＋”表示進行相應操作，“－”表示未進行相應操作。 (1)甲觀察到的實驗結果是________，乙觀察到的實驗結果是________，丙觀察到的實驗結果是________。(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)丁同學在進行完上述步驟后，直接在高倍鏡下觀察，長時間未找到有絲分裂的細胞，正確的操作應該是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)戊同學觀察到了許多呈長方形的細胞，但未找到有絲分裂各時期的細胞圖像，可能的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)經教師糾正后，丁同學在視野中找到了有關細胞有絲分裂的圖像，但丁同學所看到的細胞圖像位于視野的右上方，你認為他應如何正確移動裝片？________________________________________________________________________ 解析：從表中步驟可以看出，甲同學沒有進行解離，結果是細胞未分散，會出現(xiàn)細胞重疊，染色的效果也不好，看不到染色體；乙同學沒有進行漂洗，根尖上有鹽酸，會中和堿性染料導致染色效果不好；丙同學沒有進行染色，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。丁和戊同學由于操作正常，應該能看到不同時期的染色體變化，戊同學看到的是長方形的細胞，說明不是根尖分生區(qū)部位的細胞，應該先在顯微鏡下找到呈正方形的細胞。由于顯微鏡成的是倒像，所以丁同學應該向右上方移動裝片至視野中央。 答案：(1)B　D　A　(2)先使用低倍鏡，找到處于分裂期的細胞后，將目標移至視野中央，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：觀察植物細胞有絲分裂成功的關鍵：(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，細胞才能分離，細胞才不會重疊，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，否則會影響觀察。 變式拓展4　以下是幾位同學在做觀察植物細胞有絲分裂實驗時的操作情況： 甲同學剪取5 mm左右的根尖后按規(guī)范操作，結果在一個視野中未能找到分裂期細胞，他耐心等待后，最終還未能觀察到。 乙同學剪取2～3 mm根尖解離后立即染色，結果實驗效果很差。 丁同學在制作裝片時，先用質量分數(shù)為15%的鹽酸在10 ℃下解離5 min，然后按正確要求操作，結果在觀察時發(fā)現(xiàn)細胞沒有分開。 (1)甲同學操作上的錯誤是______________________，耐心等待后還是未能觀察到分裂期細胞的原因是____________________，要想找到分生區(qū)的細胞，應如何操作？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)乙同學操作上的錯誤是________，看不清細胞的原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)丙同學操作上的錯誤是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)丁同學在操作中細胞沒有分開，最可能的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 細胞的三種分裂方式的特點 【例5】　如圖6113是蛙的紅細胞無絲分裂過程，和有絲分裂相比，下列敘述正確的是(　　) 圖6113 A．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和染色體的復制 C．分裂過程中細胞核縊裂成兩個細胞核，因此子細胞中染色體減少一半 D．無絲分裂只發(fā)生在原核生物的細胞分裂中，有絲分裂只發(fā)生在真核生物的細胞分裂中 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，認為有絲分裂時有染色體和DNA的復制，無絲分裂時沒有染色體和DNA的復制。誤認為無絲分裂是低等生物細胞的分裂或有絲分裂是高等生物細胞的分裂方式。 正解 A　無絲分裂中細胞核不消失，不出現(xiàn)染色體和紡錘絲，但進行DNA復制，子細胞染色體數(shù)目與母細胞相同，真核生物的體細胞分裂的主要方式是有絲分裂也能無絲分裂，原核生物細胞以二分裂的方式增殖。 悟區(qū)：所有細胞在分裂前都要進行遺傳物質的復制，真核生物的體細胞既能進行有絲分裂，也能進行無絲分裂，但以有絲分裂方式為主，人的紅細胞由造血干細胞分裂產生，成熟的紅細胞無分裂能力，而蛙的紅細胞卻能以無絲分裂方式分裂。 變式拓展5　下列關于無絲分裂的敘述中錯誤的是(　　) A．低等生物細胞特有的分裂方式 B．也存在遺傳物質的復制過程 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】 1．C　解析：在相同時間內，NaOH在不同體積的瓊脂塊中擴散的深度基本相同，即擴散速率相同，無法表示細胞的物質吸收速率。在本實驗中，細胞的物質吸收速率是用NaOH在瓊脂塊中擴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胞的表面積與體積的關系。 2．D　解析：細胞周期是指連續(xù)分裂的細胞，從一次分裂完成時開始，到下一次分裂完成時為止。一個細胞周期包括分裂間期和分裂期兩個階段，其中分裂間期進行DNA分子的復制和有關蛋白質的合成，為分裂期提供物質基礎，經歷的時間遠比分裂期長；如果用抑制劑抑制DNA的復制，則細胞會停留在分裂間期；但并非機體內所有的細胞都處于細胞周期中，如紅細胞、神經細胞等一旦形成，將不再分裂；人體內成熟的生殖細胞產生后不再分裂，需要經過受精作用形成受精卵后方可進入細胞周期進行細胞增殖。 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胞兩極　末　變?yōu)槿旧|狀態(tài)　(2)染色體　遺傳性狀的穩(wěn)定性　(3)有絲分裂中　4　2　8 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胞兩極，de段細胞分裂進入末期，此時染色體逐漸變?yōu)槿旧|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)圖乙中細胞著絲點整齊排列在赤道板上，處于有絲分裂中期，此時細胞中有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，所取細胞大部分為伸長區(qū)細胞　細胞已死亡　移動裝片轉換視野，在其他視野中尋找　(2)沒有經過漂洗　鹽酸和堿性染液反應，染色效果差　(3)沒有經過壓片，細胞重疊　(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：甲同學剪取的根尖太長，根尖結構中只有根尖分生區(qū)細胞處于旺盛的分裂狀態(tài)，應取2～3 mm為宜；解離時已將細胞殺死，已死亡的細胞不可能再分裂。乙同學沒有漂洗就染色，殘留在根細胞中的鹽酸會和堿性染液反應，影響染色效果。丙同學沒有壓片，細胞重疊，透光性差，看不清細胞；丁同學解離的溫度或時間不夠，應當在室溫下解離3～5 min，若在10 ℃時解離，解離時間應適當延長。解離液應為質量分數(shù)為15%的鹽酸和體積分數(shù)為95%的酒精以1∶1等體積混合而成。 5．A　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胞分裂方式；無絲分裂與有絲分裂一樣也存在遺傳物質的復制過程；無絲分裂在高等動物體內也存在，如蛙的紅細胞的分裂。