师：同学们好，今天我们一起来学习生物必修一第六章第一节细胞增殖。一粒种子可以萌发成幼苗，甚至长成参天大树，这个过程主要涉及细胞体积增大和细胞数量增加。但细胞体积增大非常有限，细胞体积通常很微小。那么，细胞为什么不能无限长大呢？细胞是一个开放的系统，要不断与外界进行物质交换，细胞体积大小与物质交换是否存在某种关系呢？下面我们来看一个模拟实验。我们准备三种边长分别为1厘米、2厘米、3厘米的正方体含酚酞的琼脂块，将它们浸泡在氢氧化钠溶液中，一段时间后取出切开观察。这是实验结果，氢氧化钠会从正方体各面向内部扩散，由于琼脂块加有酚酞指示剂，氢氧化钠扩散到哪里，哪里就会变成紫红色，这样就能测量氢氧化钠扩散的深度。可以看到，氢氧化钠从正方体各面向内部扩散，在相同时间内，不同大小琼脂块中氢氧化钠扩散的距离基本相同，也就是说，氢氧化钠在每个琼脂块内扩散的速率是相同的，同学们看，氢氧化钠扩散的距离都是0.3厘米。下面我们来完成一张表格，这是边长为1厘米、2厘米、3厘米的正方体琼脂块，大家计算一下它们的表面积和体积，再计算一下表面积与体积的比值。
生：（计算并回答）
师：可以发现，随着琼脂块增大，表面积和体积的比值在不断下降，这个表面积和体积的比值叫做相对表面积，所以相对表面积随着琼脂块的增大而不断减小。我们再算一下氢氧化钠扩散的效率，氢氧化钠扩散的距离都是0.3厘米，什么叫扩散效率呢？扩散效率是指氢氧化钠在琼脂块内扩散的体积与总体积的比值。
生：（计算并回答）
师：结果是随着琼脂块增大，扩散效率逐渐下降。如果我们把细胞比作琼脂块，这个扩散效率就相当于细胞的物质运输效率，细胞越大，相对表面积越小，物质运输效率越低。所以，细胞不能无限长大的第一个原因就是受到相对表面积的制约。另外，细胞这个生命系统，控制中心是细胞核，细胞核中有遗传物质DNA ，DNA的含量是稳定的，不会随着细胞体积的加大而增多，所以细胞核控制范围有限。如果细胞太大，细胞核控制不了，负担就会过重。所以，细胞不能无限长大的第二个原因是受细胞核控制范围制约。那细胞是不是越小越好呢？也不是。实际上，细胞进行基本生命活动需要一些基本结构和基础物质，比如细胞中要有核糖体来合成蛋白质，还要有催化化学反应的各种酶，所以细胞最小体积由组成细胞的这些最基本结构和基础物质的容积决定。细胞既然不能无限长大，体积增加到一定程度后就要进行增殖，细胞通过分裂的方式进行增殖。那细胞有哪些分裂方式呢？对于真核细胞来说，常见的分裂方式有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。有丝分裂、无丝分裂是生物体产生体细胞的分裂方式，而减数分裂是生物体产生有性生殖细胞的分裂方式。在这三种分裂方式中，最主要、最常见的是有丝分裂。同学们注意，这三种分裂方式是真核细胞的分裂方式，原核细胞不能进行这三种分裂方式。细胞的增殖除了能促进生物体生长之外，还有哪些实例能说明细胞增殖的重要性呢？我们来看这三张图片。
生：（观察图片）
师：第一张图片是变形虫的分裂生殖，变形虫是单细胞生物，对于单细胞生物来说，细胞的增殖就是个体的繁殖。第二张图片是人的个体发育过程，一个受精卵通过不断细胞分裂增加细胞数量，当然还有细胞分化，最终发育成婴幼儿。第三张图片是精子和卵细胞结合成受精卵的过程，受精卵是下一代个体发育的起点，同时精子和卵细胞将亲代遗传物质传递给子代。所以，细胞的增殖是生物体生长、发育、繁殖的基础。细胞通过分裂一分为二，随着细胞分裂进行，细胞体积会越来越小吗？细胞中的遗传物质会越分越少吗？实际上，细胞在分裂前要进行充分物质准备，然后再分裂，也就是包括两个阶段，物质准备期和分裂期，我们把这两个阶段合起来叫做细胞周期。这是细胞周期的模式图，这时上一次分裂结束，产生两个子细胞，然后子细胞经过一段很长时间，也就是进行充分物质准备，再进行分裂。这个充分物质准备的时间叫做分裂间期，分裂间期之后进入分裂期，分裂期又可人为划分为前期、中期、后期、末期。当然，细胞分裂是一个连续的动态过程，各时期之间没有明确界限。那具体什么叫细胞周期呢？
生：（思考）
师：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，这段时间叫做一个细胞周期。同学们注意，首先必须是连续分裂的细胞才有细胞周期，不分裂的细胞、高度分化的细胞没有细胞周期。细胞周期的起点是从上一次分裂完成时开始，终点是这一次分裂结束时为止。在这个图形中，上一次分裂结束时就是A0，这一次分裂结束时还是A0，所以在这个图形中，一个完整的细胞周期应该是从a到b再到a 。其中a到b叫分裂间期，b到a叫分裂期。那不同种类的细胞周期持续时间长短一样吗？我们看这张表格，列举了不同种类细胞周期时间长短，表格中的时间单位是小时，同学们分析能得出什么结论呢？
生：（分析并回答）
师：首先，不同种类的细胞周期时间长短一般不一样。虽然人的肝脏细胞和人的宫颈癌细胞周期时间都是22小时，但这两种细胞在分裂过程中间期和分裂期的时间也不一样。这是第一个结论。第二个结论，我们还可以看到在细胞周期中分裂间期持续时间很长，而分裂期时间较短。这说明在细胞分裂过程中，分裂间期这个物质准备非常重要。那细胞分裂的过程是怎样的呢？下面我们以植物细胞的有丝分裂过程来学习。由于在有丝分裂过程中，细胞的一些结构会发生变化，特别是细胞核的结构，所以我们首先回忆一下植物细胞的结构。这是植物细胞的模式图，外面是细胞壁，然后是细胞膜、细胞质，这里是细胞核。细胞核外面是核膜，还有核仁，以及丝状结构染色质，染色质还有一个名称叫染色体，染色质和染色体是什么关系呢？
生：（思考）
师：染色质和染色体是同一种物质在细胞分裂不同时期的两种形态。这说明在细胞分裂过程中，染色质和染色体这两种存在状态会发生转化。下面我们观看植物细胞有丝分裂的完整模式图，大家注意观察在这个图形中染色体的形态、数量，还有细胞核的核膜、核仁有没有变化。
生：（观察并回答）
师：在这个过程中，染色体形态、数量会发生变化，核膜、核仁也会变化。下面我们按照细胞周期的实际顺序来学习植物细胞有丝分裂各时期的主要特征。首先是分裂间期，分裂间期最重要的物质准备就是进行DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞体积会适度生长。那是不是整个分裂间期都在进行DNA分子的复制呢？实际上，DNA分子的复制只占分裂间期的一部分，把这个时期叫做DNA合成期，简称S期。在S期要进行DNA分子的复制。在DNA分子复制之前还有一段时间，这段时间叫DNA合成前期，也叫G1期。G1期实际上是为S期做准备，DNA的复制需要一些酶来催化，所以在G1期就要合成一些相关的酶，G1期主要进行RNA和蛋白质的合成。DNA复制完成后是不是马上进入分裂期呢？不是，还有一段时间，把这段时间叫做DNA合成后期，简称G2期。这个G2期是为接下来的分裂期做准备，主要也是进行RNA和蛋白质的合成。下面我们看一下有丝分裂间期细胞的一些主要变化。这是G1期开始时候的细胞，这是G1期结束时候的细胞，大家看到细胞发生了什么变化呢？