第6章细胞的生命历程讲义-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

第6章 细胞的生命历程 第 1 节 细胞的增殖 知识点一 细胞增殖与细胞周期 一、细胞增殖 细胞增殖的意义： （1）单细胞生物：通过细胞增殖而繁衍。 （2）多细胞生物：从受精卵开始，要经过细胞增殖和分化逐渐发育为成体。 （3）生物体内不断地有细胞衰老、死亡，需要通过细胞增殖加以补充。 · 细胞分裂的方式：❶原核细胞的分裂方式通常为：二分裂【二分裂既不是有丝分裂，也不是无丝分裂】， ❷真核细胞的分裂方式为：有丝分裂、减数分裂和无丝分裂。 （判断）多细胞生物体内都同时进行有丝分裂和减数分裂这两种形式的细胞分裂。（ ） 二、细胞不能无限长大的原因 （1）细胞相对表面积【表面积与体积之比：】与体积的关系：细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输效率越低。 （2）细胞核与细胞质的比例关系：细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心，细胞核所能控制的细胞质的范围有一定限度。 说明：多细胞生物从受精卵开始，要经过细胞增殖和分化逐渐发育为成体。 · 细胞体积并非越小越好，细胞体积的最小限度是由完成细胞功能所必需的基本结构（各种细胞器）和物质（如酶、ATP等）所需的空间决定的。 · 卵细胞体积一般较大，是因为卵细胞需要储存大量的营养物质，为受精后的早期胚胎发育做准备。这是生物结构与功能相适应的表现，也是生物长期进化的结果。 三、细胞周期 （1）只有连续分裂的细胞（植物：分生区、形成层、愈伤组织等；动物：受精卵、干细胞、生发层、癌细胞【不正常分裂】、杂交瘤细胞等）才有细胞周期。如下图甲细胞就无细胞周期，而图乙细胞进行连续的细胞分裂，具有细胞周期。 （2）高度分化的细胞（如：卵细胞、精细胞、神经细胞）、进行减数分裂的细胞无细胞周期。 （3）细胞周期必须是分裂间期在前，分裂期在后，不能颠倒（兵马未动、粮草先行）。 （4）不同生物细胞的细胞周期一般不同。同种生物不同组织细胞的细胞周期一般也不同。 （5）一些外界因素，如温度、pH等会影响细胞周期的长短。 （6）癌细胞：有的细胞受到致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化，就变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，即癌细胞。 细胞周期的常见表示方法 方法 表示方法 用字母表示细胞周期 扇形图 A→B→A：为一个细胞周期 直线图 a+b或c+d各为一个细胞周期 坐标图 a（分裂间期）→e：为一个细胞周期 柱形图 A组：细胞数目最多，处于分裂间期，分裂间期时间最长； B组：细胞处于分裂间期，正在进行DNA复制； C组：细胞多数处于分裂期 判断一个完整的细胞周期的方法 一个细胞周期一定要先经过一个长的间期，再经过一个短的分裂期 先长 后短 终点到 终点 先复制 后分裂 从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时结束，为一个细胞周期 一个细胞周期一定要先完成DNA分子的复制，才能进行细胞的分裂 1、实验室培养甲、乙、丙、丁四种不同类型细胞，测得分裂间期占细胞周期的比例如图所示。下列叙述正确的是（ ） A．四种细胞中丙细胞分裂间期持续的时间最长 B．加入DNA合成抑制剂，停留在分裂间期细胞数量最少的是丁 C．改变以上四种细胞的培养温度，细胞周期持续的时间都会发生变化 D．细胞周期是指一次细胞分裂开始至本次细胞分裂结束的时长 【解析】题图显示的是分裂间期占各自细胞周期的比例，无法比较四种细胞的分裂间期持续时间的长短，A错误；培养四种细胞时加入DNA合成抑制剂，停留在分裂间期细胞数量的多少与细胞周期持续的时间及药物处理的时间等有关，B错误；温度会影响酶的活性进而影响细胞周期持续的时间，C正确；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，D错误。 2、图甲和图乙中，按箭头方向表示细胞周期。从图所示结果分析其细胞周期，下列正确的是（ ） A．图甲中b+c能表示一个细胞周期 B．图甲中的b、图乙中A→B阶段细胞中会出现核DNA数目加倍 C．图乙中A→B阶段会出现染色体数目加倍的过程 D．着丝粒分裂发生在图乙中B→A阶段 【解析】 。 3、变式演练①：图甲表示进行有丝分裂细胞的一个细胞周期所用的时间，图乙表示细胞增殖过程中每个细胞中核DNA相对含量的变化，下列叙述正确的是（ ） A．图甲中C→C或者A→A均可表示一个完整的细胞周期 B．图甲中染色单体形成的时期是①，消失的时期是④ C．图乙中g组细胞全部处于图甲中的C→A，e组细胞会发生染色体数目加倍 D．动植物细胞有丝分裂的差异主要体现在①和④时期 【解析】图甲：A→C表示分裂间期，C→A表示分裂期，分裂间期在前，分裂期在后，故A→A表示一个完整的细胞周期，A错误。图甲中染色单体形成的时期是⑤（分裂间期），消失的时期是③（有丝分裂后期），B错误。图乙：g组细胞所处时期为分裂间期DNA复制后、分裂期，其中分裂间期DNA复制后的时期不属于图甲中的C→A；图乙中e组细胞数量最多，处于分裂间期，不会发生染色体数目加倍，C错误。动植物细胞有丝分裂的差异主要体现在①（有丝分裂前期）纺锤体的形成和④（有丝分裂末期）细胞质的分裂方式，D正确。 4、（2022·浙江）某多细胞动物具有多种细胞周期蛋白（cyclin）和多种细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK），两者可组成多种有活性的CDK-cyclin复合体，细胞周期各阶段间的转换分别受特定的CDK-cyclin复合体调控，细胞周期如图所示，下列叙述错误的是（ ） A．同一生物个体中不同类型细胞的细胞周期时间长短有差异 B．细胞周期各阶段的有序转换受不同的CDK-cyclin复合体调控 C．抑制某种CDK-cyclin复合体的活性可使细胞周期停滞在特定阶段 D．一个细胞周期中，调控不同阶段的CDK-cyclin复合体会同步发生周期性变化 【解析】同一生物个体中不同类型细胞的细胞周期时间长短一般不同，A正确；根据题意“细胞周期各阶段间的转换分别受特定的CDK-cyclin复合体调控”可知，细胞周期各阶段的有序转换受不同的CDK-cyclin复合体调控，B正确；由于细胞周期各阶段间的转换分别受特定的CDK-cyclin复合体调控，因此抑制某种CDK-cyclin复合体的活性可使各阶段之间的转换受抑制，从而使细胞周期停滞在特定阶段，C正确；一个细胞周期中不同阶段的变化不是同步的，因此调控不同阶段的CDK-cyclin复合体不会同步发生周期性变化，D错误。 5、类题①：CDK1是推动细胞由分裂间期进入分裂期的关键蛋白。在DNA复制开始后，CDK1发生磷酸化导致其活性被抑制，当细胞中的DNA复制完成且物质准备充分后，磷酸化的CDK1发生去磷酸化而被激活，使细胞进入分裂期。大麦黄矮病毒（BYDV）的M蛋白通过影响细胞中CDK1的磷酸化水平而使农作物患病。正常细胞和感染BYDV的细胞中CDK1的磷酸化水平变化如图所示。下列说法错误的是（ ） A．正常细胞中DNA复制未完成时，磷酸化的CDK1的去磷酸化过程受到抑制 B．正常细胞中磷酸化的CDK1发生去磷酸化后，染色质螺旋化形成染色体 C．感染BYDV的细胞中，M蛋白通过促进CDK1的磷酸化而影响细胞周期 D．M蛋白发挥作用后，感染BYDV的细胞被阻滞在分裂间期 【解析】由题可知，正常细胞中DNA复制未完成时CDK1处于磷酸化状态，即去磷酸化过程受到抑制，A正确；正常细胞中磷酸化的CDK1发生去磷酸化后，使细胞进入分裂期，染色质螺旋化形成染色体，B正确；由题图可知，正常细胞和感染BYDV的细胞中CDK1磷酸化水平达到最高点（二者相同）后均出现下降，但感染BYDV的细胞中CDK1的磷酸化水平维持在较高水平，正常细胞中CDK1磷酸化水平明显降低，说明被感染细胞中磷酸化的CDK1的去磷酸化过程受到抑制，故M蛋白通过抑制磷酸化的CDK1的去磷酸化而影响细胞周期，C错误；磷酸化的CDK1发生去磷酸化而被激活，才能使细胞进入分裂期，故M蛋白发挥作用后，感染BYDV的细胞被阻滞在分裂间期，D正确。 知识点二 有丝分裂 一、有丝分裂过程（以高等植物细胞为例） ❶有丝分裂前的间期 ❷有丝分裂过程（不包括间期） 一个细胞分裂成为两个子细胞，每个子细胞中含有的染色体数目与亲代细胞的相等。分裂后形成的子细胞若继续分裂，就进入下一个细胞周期的分裂间期状态。 ❸染色体（质）、DNA、染色单体的关系 ❹有丝分裂过程中染色体（质）的变化 时期 形态变化 染色体/质行为变化 染色体/质数目变化 染色单体数目变化 分裂间期 染色质复制 2N 0→4N 分 裂 期 前期 染色质螺旋化，缩短变粗 2N 4N 中期 着丝粒排列在赤道板上 2N 4N 后期 着丝粒分裂，纺锤丝牵引 子染色体移向细胞两极 4N 0 末期 解螺旋成染色质，平均分配 到两个细胞核中 4N 0 末期结束时 以染色质形式存在 2N 0 ❺核DNA含量、染色体数、染色单体数及每条染色体上DNA分子数变化曲线分析 · · · · ——破题思路——“二看法”区分染色体、核DNA、染色单体曲线图 二、高等植物细胞与动物细胞细胞周期过程的比较 共有 现象 分裂 间期 间期合成 又复制 ①G₁期（DNA复制前期）：进行RNA和有关蛋白质的合成，为S期做准备 ②S期（DNA复制期）：进行DNA分子复制 ③G₂期（DNA复制后期）：合成RNA和蛋白质，为进入分裂期做准备 前期 膜仁消失 现两体 ①染色质丝螺旋化形成染色体 ②核仁逐渐解体，核膜逐渐消失 中期 形定数晰 赤道齐 染色体清晰可见，每条染色体的着丝粒排列在赤道板上，此时染色体形态稳定，数目清晰，便于观察 后期 粒裂数增 均两极 每条染色体的着丝粒一分为二，姐妹染色单体分开，成为两条染色体，由纺锤丝牵引着分别向细胞的两极移动 末期 两消两现 重开始 ①染色体解螺旋形成染色质丝 ②纺锤丝逐渐消失 ③核膜、核仁重新出现 相 同 分裂间期：进行DNA分子的复制和有关蛋白质的合成 分裂期：染色体平均分配 不同点 分裂间期 前期（纺锤体形成机制） 末期（细胞质分裂方式） 高等 植物 细胞 高等植物细胞 无中心体复制 细胞 两极 发出 纺锤丝 形成 纺锤体 细胞板 细胞壁 分割细胞(质) 动物 细胞 动物和低等植物 细胞有中心体复制 两组中心粒周围 发出 星射线 形成 纺锤体 细胞膜 中部向 内凹陷 缢裂 细胞(质) · 观察染色体形态、数目的最佳时期——中期。 · 染色单体形成于分裂间期（染色体复制），失于后期（着丝粒分裂），前期、中期存在染色单体。 · 细胞板是实际存在的结构；赤道板是假想平面，实际不存在此结构。 · 植物细胞由细胞板形成细胞壁，而细胞壁的形成与高尔基体有关。 （判断）有丝分裂过程中，核膜和核仁周期性地消失和重现。（ ） 与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用 三、有丝分裂的意义 （1）将亲代细胞的染色体经过复制（关键是DNA的复制）之后，精确地平均分配到两个子细胞中。 注意：细胞核中的染色体（含有DNA）平均分配，而细胞质中的DNA在分裂时是随机分配的，如：线粒体DNA在细胞分裂时随机分配进入子细胞。 （2）由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。 四、无丝分裂 注意：❶原核细胞的分裂方式通常为：二分裂【二分裂既不是有丝分裂，也不是无丝分裂】， ❷真核细胞的分裂方式为：有丝分裂、减数分裂和无丝分裂。 解题通法 ❶“三看法”识别动植物细胞分裂图像 ❷细胞周期各时期的判断方法 · 方法一：根据染色体（质）的形态判断 · 方法二：根据柱形图判断 1．如图为动物和高等植物细胞有丝分裂某时期的示意图，据图分析下列叙述错误的是（ ） A．甲图所示细胞在有丝分裂前期时，一对①分开，其间有星射线相连 B．乙图所示细胞在有丝分裂前期时，无①出现，但会从细胞两极发出纺锤丝 C．甲图所示细胞在有丝分裂末期时，③向内凹陷 D．乙图所示细胞在有丝分裂末期时，⑤聚集形成新的细胞膜 甲图所示细胞为动物细胞，处于有丝分裂前期，①是中心体，②是染色体，③是细胞膜；乙图所示细胞是高等植物细胞，处于有丝分裂末期，④是细胞壁，⑤是细胞板 【解析】甲图所示为动物细胞，在有丝分裂前期时，一对①（中心体）分开，其间有星射线相连，A正确；乙图所示为高等植物细胞，无①（中心体），在有丝分裂前期时，会从细胞两极发出纺锤丝，B正确；甲图所示细胞在有丝分裂末期时，③（细胞膜）向内凹陷，把细胞缢裂为两部分，C正确；乙图所示细胞在有丝分裂末期时，⑤（细胞板）扩展成新的细胞壁，D错误。 2．在高等动物体内，某些迅速增殖的组织，如口腔上皮细胞、伤口附近的细胞等可以通过无丝分裂的方式形成新细胞。下列有关无丝分裂的叙述，错误的是（ ） A．分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化 B．存在遗传物质的复制过程 C．蛙的红细胞可通过无丝分裂增殖 D．分裂过程中细胞从中部缢裂产生的子细胞中的染色质数目减半 【解析】无丝分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化，A正确；无丝分裂过程中存在遗传物质的复制，B正确；蛙的红细胞可通过无丝分裂增殖，C正确；无丝分裂过程中染色质丝复制倍增，细胞从中部缢裂后，产生的子细胞中的染色质数目不变，D错误。 3．（不定项选择）下列有关细胞不能无限长大的原因的叙述，错误的是（ ） A．细胞内各种细胞器种类限制了细胞长大 B．细胞表面积与体积关系限制了细胞长大 C．细胞体积越大，其相对表面积越大，物质运输效率相对越低 D．细胞核中的DNA不会随细胞体积增大而增加，对细胞质的控制范围是有限度的 【解析】细胞不能无限长大与细胞相对表面积即表面积与体积之比有关，而与细胞内各种细胞器的种类无关；细胞体积越大，其相对表面积越小，物质运输效率相对越低，A、C错误。 4．如图是某动物细胞增殖时不同时期的图像，下列叙述错误的是（ ） A．上述细胞在细胞周期中的顺序是图1→图4→图2→图3 B．在图2细胞所属时期，细胞中的核DNA数目不变，染色体数目加倍 C．若某药物可抑制纺锤体的形成，则它极可能作用于图2细胞所属时期 D．图4细胞所属时期开始出现染色体，图3细胞所属时期染色体开始转变成染色质丝 【解析】分析题图，图1所示细胞处于有丝分裂前的间期；图2所示细胞中着丝粒分裂，处于有丝分裂后期；图3所示细胞细胞膜从中央向内凹陷，处于有丝分裂末期；图4所示细胞中出现姐妹染色单体，且分布散乱，处于有丝分裂前期。由以上分析可知，上述细胞在细胞周期中的顺序是图1→图4→图2→图3，A正确；图2所示细胞处于有丝分裂后期，细胞中的核DNA数目不变，着丝粒分裂使染色体数目加倍，B正确；纺锤体的形成发生在有丝分裂前期，若某药物可抑制纺锤体的形成，则它极可能作用于图4所示细胞所属时期，C错误；染色体出现于有丝分裂前期，即图4所示细胞所属时期，染色体逐渐变成细长而盘曲的染色质丝的时期是有丝分裂末期，即图3所示细胞所属时期，D正确。 5．变式演练②：如图是某生物体处于有丝分裂不同时期的细胞图像，下列有关叙述正确的是（ ） A．甲、乙、丙细胞分别处于有丝分裂的前期、后期和中期 B．甲、乙、丙细胞中染色体、染色单体与核DNA分子数的比例都为1：2：1 C．甲细胞进行中心粒倍增，发出星射线，形成纺锤体 D．该生物可能是低等植物 【解析】甲细胞中染色体散乱分布，处于有丝分裂前期；乙细胞着丝粒分裂，处于有丝分裂后期；丙细胞着丝粒排列在赤道板位置上，处于有丝分裂中期，A正确。甲、丙细胞中染色体、染色单体与核DNA分子数的比例都为1：2：2，乙细胞中无染色单体，B错误。甲细胞处于有丝分裂前期，中心粒倍增发生在分裂前的间期，C错误。该生物的细胞中含中心体，无细胞壁，故不可能是低等植物，D错误。 【 题型：有丝分裂过程中染色体形态和行为的变化】 6．如图为某种植物根尖细胞分裂过程中染色质与染色体规律性变化的模式图。下列错误的是（ ） A．①→②是分裂间期，此时细胞内核膜、核仁消失 B．④所示时期纺锤丝牵引每条染色体运动，使其排列于一个平面上 C．⑤所示时期为有丝分裂后期，细胞中的染色体数目增加一倍 D．⑤→⑥染色体解螺旋为染色质丝，核膜、核仁重新出现 【解析】①→②是分裂间期，而核膜和核仁消失发生在有丝分裂前期，即②→③过程，A错误；④所示时期为有丝分裂中期，此时纺锤丝牵引每条染色体运动，使其排列于一个平面上，B正确；⑤所示时期为有丝分裂后期，着丝粒分裂，染色体数目加倍，C正确；⑥所示时期为有丝分裂末期，⑤→⑥染色体解螺旋变为染色质丝，核膜、核仁重新出现，D正确。 7．变式演练③：如图表示某动物细胞一个细胞周期中染色体的行为变化。下列叙述正确的是（ ） A．a→a过程可表示一个细胞周期 B．中心粒在b~c时期倍增并移向细胞两极 C．核膜、核仁在c～d时期消失，a～b时期重现 D．细胞中的DNA含量加倍发生在e～a时期 【解析】细胞周期指连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始到下次分裂完成时为止，因此图中b→b才可表示一个完整的细胞周期，A错误；中心粒在间期（b~c时期）倍增，在前期（c～d时期）移向细胞两极，B错误；核膜、核仁在前期（c~d时期）消失，末期（a～b时期）重现，C正确；细胞中的DNA含量加倍发生在间期，即b~c时期，细胞中染色体数目加倍发生在后期，即e～a时期，D错误。 【 题型：有丝分裂过程中核DNA、染色体、染色单体数目的变化规律】 8．如图为进行有丝分裂细胞的细胞周期中核DNA分子数、染色体数的变化曲线，下列错误的是（ ） A．图甲和图乙的纵轴分别表示核DNA分子数目和染色体数目 B．图甲中ac段和图乙中fg段代表的时期相同 C．图甲中的cd段对应有丝分裂末期结束时 D．图乙中gh段的形成是着丝粒分裂的结果 ——破题思路——“二看法”区分染色体、核DNA、染色单体曲线图 【解析】分裂间期DNA复制导致核DNA分子数目加倍，有丝分裂末期结束时核DNA分子随染色体平均分配到两个子细胞中，导致细胞内核DNA分子数目减半，所以图甲的纵轴表示核DNA分子数目；有丝分裂后期着丝粒分裂，导致染色体数目暂时加倍，有丝分裂末期结束时染色体平均分配到两个子细胞中，导致细胞内染色体数目减半，所以图乙的纵轴表示染色体数目，A正确。图甲中ac段代表分裂间期、前期、中期、后期和末期，图乙中fg段代表分裂间期、前期、中期，B错误。图甲中的cd段表示的是有丝分裂末期结束时核DNA分子随染色体平均分配到两个子细胞中，C正确。图乙中gh段的形成是有丝分裂后期着丝粒分裂的结果，D正确。 9．变式演练④：如图是在一个细胞周期中某结构的数目变化，下列相关说法错误的是（ ） A．I→M段变化的原因是DNA分子复制 B．N→P段变化的原因是着丝粒分裂，姐妹染色单体分开 C．M→N段可发生核膜的消失和重建 D．在一个细胞周期中染色单体数的变化为0→4N→0 【解析】图中曲线有斜线，且从0开始，表示细胞周期中染色单体的数目变化。I→M段表示染色单体的形成，其原因是DNA分子复制，A正确；N→P段染色单体消失的原因是着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，B正确；M→N段表示分裂间期染色体复制完成后、有丝分裂前期和中期，有丝分裂前期核膜消失，但核膜的重建发生在有丝分裂末期，C错误；由图可知，在一个细胞周期中染色单体数的变化为0→4N→0，D正确。 【 考向：有丝分裂各时期的特征】 10．（全国）果蝇体细胞含有8条染色体。下列关于果蝇体细胞有丝分裂的叙述，错误的是（ ） A．在间期，DNA进行复制，形成16个DNA分子 B．在前期，每条染色体由2条染色单体组成含2个DNA分子 C．在中期，8条染色体的着丝粒排列在赤道板上，易于观察染色体 D．在后期，姐妹染色单体分开，细胞中有8条染色体 【解析】果蝇体细胞含有8条染色体，在分裂间期，DNA进行复制，形成16个DNA分子，A正确。在有丝分裂前期，DNA已经完成复制，每条染色体由2条染色单体组成，含2个DNA分子，B正确。在有丝分裂中期，8条染色体的着丝粒排列在赤道板上，此时，染色体的形态比较稳定，数目比较清晰，便于观察，C正确。有丝分裂后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍，由8条变成16条，D错误。 11．类题②：真核细胞有丝分裂过程中核膜解体和重构过程如图所示。下列叙述错误的是（ ） A．I时期，核膜解体后形成的小泡可参与新核膜重构 B．I→Ⅱ过程中，核膜围绕染色体重新组装 C．Ⅲ时期，核膜组装完毕，可进入下一个细胞周期 D．组装完毕后的核膜允许蛋白质等物质自由进出核孔 【解析】真核细胞在有丝分裂前期会发生核膜解体，由图示可知，核膜解体后形成的小泡可参与新核膜重构，A正确；Ⅱ时期核膜围绕染色体重新组装，细胞处于有丝分裂末期，B正确；真核细胞在有丝分裂末期核膜会重新形成，核膜形成后可为下一次细胞分裂做准备，C正确；核孔是大分子物质进出细胞核的通道，但核孔具有选择性，大分子物质不能自由进出核孔，D错误。 12．类题③：“制作并观察植物细胞有丝分裂的临时装片”实验中，观察到的一个视野如图所示。下列属于箭头所指细胞分裂期的上一时期的特点是（ ） A．出现染色体，核膜开始解体 B．着丝粒分裂，姐妹染色单体分离 C．染色体凝聚，着丝粒排列在赤道板上 D．纺锤体消失，细胞板扩展形成新的细胞壁 【解析】图中箭头所指细胞处于有丝分裂后期，由题可知，本题考查的是箭头所指细胞分裂期的上一时期，即有丝分裂中期，有丝分裂中期的特点是染色体缩短到最小程度，着丝粒排列在赤道板上，C符合题意。 13．类题④：下列关于植物细胞有丝分裂的叙述，正确的是（ ） A．前期，核DNA已完成复制且染色体数目加倍 B．后期，染色体的着丝粒分布在一个平面上 C．末期，含有细胞壁物质的囊泡聚集成细胞板 D．亲代细胞的遗传物质平均分配到两个子细胞中 【解析】植物细胞有丝分裂前期，核DNA已完成复制，但染色体数目并未加倍，A错误。植物细胞有丝分裂后期，染色体着丝粒一分为二，在纺锤丝牵引下移向两极，B错误。有丝分裂末期，含有细胞壁物质的囊泡聚集成细胞板，C正确。有丝分裂是将亲代细胞复制后的细胞核遗传物质平均分配到两个子细胞中，D错误。 知识点三 观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂 一、实验原理 碱性染料：一般染料中的助色基团带正电荷（阳离子）的称为碱性染料。 二、实验步骤 洋葱根尖的培养——待根长约5cm时，可用于实验 制 作 装 片 取材 上午10时至下午2时（洋葱根尖分生区有较多的细胞处于分裂期，这会因洋葱品种、室温等的差异而有所不同），剪取洋葱根尖2~3mm 目的 解离液 解离 质量分数为15%的盐酸 + 体积分数为95%的酒精（1：1）【酒精可迅速杀死细胞，固定染色体形态和位置，盐酸可促进细胞间中胶层物质溶解，从而使组织中细胞分离。】 使组织中的细胞相互分离开来 目的 漂洗液 漂洗 清水 洗去解离液，防止解离过度 目的 染色剂 染色 质量浓度为0.01g/mL或0.02g/ml的甲紫溶液（或醋酸洋红液）【碱性染料，能使染色体被染成深色】 使染色体着色 目的 操作 制片 用镊子将根尖取出来，放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子尖把根尖弄碎，盖上盖玻片。然后，用拇指轻轻按压盖玻片 使细胞分散开来，有利于观察 观察 说明：（1）在洋葱根尖细胞有丝分裂的观察实验中，应先在低倍镜下观察找到分生区细胞【呈正方形，排列紧密】，再换成高倍镜仔细观察，首先找出分裂中期的细胞，然后再找前期、后期、末期的细胞，注意观察各时期细胞内染色体形态和分布的特点；最后观察分裂间期的细胞。 （2）培养根尖时，要经常换水，目的是增加水中氧气，防止根进行无氧呼吸造成根的腐烂。 （3）对细胞有丝分裂的过程观察不可能看到连续的分裂过程，因为在解离过程中细胞已经死亡，观察到的只是一个固定的时期，要不断地移动装片，在不同的视野中找到各个时期的分裂图像，所以在制作装片时要让细胞分散成一层细胞，这样才能找到各个分裂时期的细胞。 ❶实验材料的选择 类型 选取细胞周期短、分裂期占细胞周期比例相对较大的材料 部位 选取有丝分裂旺盛的部位(如根尖、芽尖的分生区) 时间 选择分裂旺盛的时间 ❷实验操作的注意事项 解离时间 太短 细胞解离过轻，压片时细胞不易分散 过长 细胞解离过度、根尖过分酥软，影响染色和制片 漂洗时间 适宜 洗去多余的盐酸，防止因解离过度而影响染色和制片 染色时间 太短 染色体或染色质不能完全着色 过长 使其他部分也被染成深色，无法分辨染色体 压片 过轻 细胞未分散开 过重 将组织压烂 ❸显微镜观察 细胞状态 显微镜下观察的都是死细胞，不能看到动态变化 细胞数目 处于分裂间期的细胞数目最多，原因是分裂间期历时最长 最佳观察期 中期，原因是细胞处于分裂中期时染色体形态稳定、数目清晰 图像特点 同一视野中可看到处于不同分裂期的细胞图像，说明同一个体各个细胞的分裂不是同步的 ❹计算细胞周期的各时期所需要的时间： 公式： （n：为观察到的某时期的细胞数，N：为观察到的细胞总数，T：为一个细胞周期所需时间） （1）在洋葱根尖细胞分裂旺盛时段，切取根尖制作植物细胞有丝分裂临时装片时，经染色后，　　轻压盖玻片　　有利于根尖细胞的分散。制作染色体组型图时，通常选用处于有丝分裂　　中　　期细胞的染色体，原因是　　中期的染色体缩短到最小的程度，最便于观察和研究　　　。 （判断）（2）观察植物细胞的有丝分裂不宜选用黑藻成熟叶片【高度分化的细胞不再分裂】。（ ） （3）用龙胆紫染液染色的洋葱根尖装片，染色体在细胞中移动并平均分配到两极。（ ） （4）观察根尖细胞有丝分裂中期的染色体，可用龙胆紫溶液使其着色。（ ） 1．下列有关观察洋葱根尖分生区组织细胞有丝分裂实验的叙述，正确的是（ ） A．剪取洋葱根尖2～3mm，因为该区域属于根毛区，细胞有丝分裂旺盛 B．该实验步骤中唯一错误的是在②和③之间缺少用清水漂洗这一环节 C．在观察的图像中，甲属于分生区细胞，细胞已死亡 D．统计图⑧中处于分裂间期和分裂期的细胞数目可计算细胞周期的时间 【解析】洋葱根尖2～3mm【不能过长，若剪得过长会包括伸长区，伸长区无分裂细胞，增加了寻找观察细胞的难度】的区域属于分生区，该区域细胞有丝分裂旺盛，A错误；该实验步骤中③和④的顺序颠倒了，应先漂洗再染色，B错误；在观察的图像中，甲属于分生区细胞，在解离步骤细胞已死亡，C正确；统计分裂间期和分裂期的细胞数目，只能推算出分裂间期和分裂期所占时间的比例，无法知道细胞周期的长短，D错误。 ——想一想—— 发散思维 为使细胞分散开，上述实验中采取了哪些相关措施？ 【提示】①解离时盐酸破坏细胞壁的果胶层，使组织细胞分离； ②制片时用镊子尖把根尖弄碎；③压片可使细胞尽可能呈单层铺展。】 2．在观察植物细胞有丝分裂实验中，甲～丁四位学生剪取洋葱（体细胞染色体数为16）根尖后，立即进行如表操作步骤，“+”表示有相应处理，“-”表示无相应处理，甲、乙、丙三位同学依次观察到结果是（ ） ①染色体未着色，看不到染色体； ②细胞重叠，无法看清； ③染色体着色，清晰可见； ④染色体着色很浅或模糊不清 A．②①④ B．②③④ C．②④① D．③④① 【解析】分析表格可知，甲同学实验过程中未解离，因此组织细胞没有分离开，观察到的实验结果是细胞重叠，无法看清；乙同学实验过程中未漂洗，会导致染色过程中解离液影响染色的效果，因此染色体着色很浅，模糊不清；丙同学未进行染色步骤，因此染色体未着色，看不到染色体，C符合题意。 3．（北京）为探究干旱对根尖细胞有丝分裂的影响，用聚乙二醇溶液模拟干旱条件，处理白刺花的根尖，制片（压片法）后用显微镜观察染色体的情况，细胞图像如图。相关叙述正确的是（ ） A．制片需经甲紫染色→漂洗→盐酸解离等步骤 B．直接使用高倍物镜寻找分生区细胞来观察染色体 C．染色体的形态表明该细胞正处于细胞分裂的间期 D．观察结果表明干旱破坏染色体，影响有丝分裂的正常进行 【解析】观察细胞有丝分裂装片的制作顺序为解离→漂洗→染色→制片，A错误。观察需要先用低倍物镜找到分生区的细胞，再换高倍物镜观察，B错误。根据图中染色体的形态，该细胞处于分裂的后期，C错误。如图所示染色体的一个片段发生了断裂，表明干旱破坏染色体，影响有丝分裂的正常进行，D正确。 4．类题⑤（浙江）在“制作并观察植物细胞有丝分裂的临时装片”活动中，观察到不同分裂时期的细胞如图所示，下列叙述错误的是（ ） A．装片制作过程中需用清水漂洗已解离的根尖便于染色 B．观察过程中先用低倍镜找到分生区细胞再换用高倍镜 C．图甲细胞所处时期发生DNA复制及相关蛋白质的合成 D．图丙细胞中的染色体数目比图乙细胞中的增加了一倍 【解析】装片制作过程中需用清水漂洗已解离根尖以便于染色，A正确。使用显微镜进行观察时，应先用低倍镜找到分生区细胞再换用高倍镜，B正确。图甲细胞处于有丝分裂前期，DNA复制和相关蛋白质合成发生在分裂间期，C错误。图丙细胞处于有丝分裂后期，染色体数目比处于中期的细胞（图乙）增加了一倍，D正确。 5．类题⑥（江苏）下列关于观察植物细胞有丝分裂实验的叙述，正确的是（ ） A．只有从新生的根尖上取材，才能观察到有丝分裂 B．解离时间要尽量长，以确保根尖组织细胞充分分离 C．滴加清水、弄碎根尖以及压片都有利于细胞的分散 D．临时装片镜检时，视野中最多的是处于分裂中期的细胞 【解析】高等植物根尖、芽尖等分生区的细胞均可进行有丝分裂，A错误；解离的目的是用药液使组织中的细胞相互分离开来，解离时间过长，细胞会被破坏，将会影响实验结果，B错误；制片是用镊子将之前处理的根尖取出来，放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子把根尖弄碎，盖上盖玻片，然后，用拇指轻轻地按压盖玻片，可以使细胞分散开来，有利于观察，因此，滴加清水、弄碎根尖以及压片都有利于细胞的分散，C正确；临时装片镜检时，视野中最多的是处于分裂间期的细胞，D错误。 第 2 节 细胞的分化 知识点一 细胞分化及其意义 一、概念 · 细胞分化：指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。 · ①图示各细胞都来自同一个细胞——受精卵的有丝分裂。 · ②各细胞细胞核中DNA相同（成熟红细胞除外），但细胞中蛋白质不同。 · ③分化的细胞不一定不再进行分裂，如：B淋巴细胞接受抗原刺激后仍可再分裂。 (判断)高度分化的细胞执行特定的功能，不能再分裂增殖【可能再分裂增殖，如：性原细胞数目的增(有丝分裂)】。（ ） · 分化的细胞基因组所表达的基因可分为2种类型：管家基因和奢侈基因。 管家基因：指所有细胞中均要表达的一类基因，其产物是维持细胞基本生命活动所必需的， 如：呼吸酶基因等。 奢侈基因：指不同类型细胞特异性表达的基因，其产物赋予不同细胞特异的生理功能， 如：血红蛋白基因、胰岛素基因等。 二、过程及实质 （1）过程 （2）实质——基因选择性表达，即在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同，如上图两种细胞分别表达的基因是A、C和B、C。 (判断)愈伤组织再分化形成多种类型的细胞，这些细胞中mRNA的种类和数量相同【细胞分化的实质是基因选择性表达，使不同细胞中mRNA种类和数量不完全相同】。（ ） （3）细胞分化程度 · 细胞分化程度越高，细胞分裂能力就越低，高度分化的细胞往往不再发生分裂增殖。 · 细胞分化程度：体细胞＞干细胞＞受精卵 ∴细胞分裂能力大小是：体细胞＜干细胞＜受精卵。 ——想一想—— 发散思维：从不同水平理解细胞分化 · 基因控制RNA和蛋白质合成，基因的选择性表达会改变RNA的种类和蛋白质的种类、数量、功能。 三、特点 普遍性 在生物界普遍存在，是生物个体发育的基础 持久性 发生在生物体的整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度 相对稳定性（不可逆性） 一般来说，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡 遗传物质不变性 一般情况下，分化后的细胞内遗传物质不发生改变 四、结果 · 形成不同形态、结构、功能的细胞，不同类型的细胞构成不同的组织和器官。 五、意义 （1）细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。 （2）细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。 六、细胞分裂与细胞分化的比较 类别 细胞分裂 细胞分化 时间 从受精卵开始 发生在整个生命过程中【胚胎时期达到最大限度】 结果 细胞数量增多，生成相同的细胞 细胞种类增多，生成不同细胞，形成组织和器官 意义 重要的生命活动，生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础 ①生物个体发育的基础； ②使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率 关系 ①细胞分裂是细胞分化的基础，两者往往是相伴相随的； ②一般来说，分化程度越高，细胞的分裂能力就越低 1、人的红细胞中含血红蛋白，而不含肌细胞中的肌动蛋白，导致这种差异的原因是（ ） A．红细胞中没有肌动蛋白基因 B．红细胞中只有血红蛋白基因活动，而没有其他基因活动 C．红细胞中没有细胞核 D．红细胞中与血红蛋白合成有关的基因活动而与肌动蛋白合成有关的基因关闭 【解析】红细胞中有肌动蛋白基因，A错误；红细胞中除了血红蛋白基因活动，也有其他基因活动，如细胞呼吸酶相关基因，B错误；哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核，但这不是产生题述差异的原因，C错误；红细中含血红蛋白，而不含肌细胞中的肌动蛋白，导致这种差异的原因是基因的选择性表达，即红细胞中与血红蛋白合成有关的基因活动而与肌动蛋白合成有关的基因关闭，D正确。 2、下列对细胞分化的相关叙述，错误的是（ ） A．从核酸角度分析，细胞分化是基因选择性表达的结果 B．从蛋白质角度分析，细胞分化是蛋白质种类不变、数量改变的结果 C．从细胞水平分析，细胞分化是细胞在形态、结构和功能上发生了改变 D．从细胞器水平分析，细胞分化时细胞器的种类、数目发生改变 【解析】从蛋白质角度分析，细胞分化是蛋白质种类、数量改变的结果，B错误。 3、如图表示人体骨髓造血干细胞的部分生命历程，下列相关叙述错误的是（ ） A．a过程表示细胞生长，该过程中细胞与外界环境进行物质交换的效率提高 B．b过程表示细胞增殖，该过程是c过程的基础 C．c过程表示细胞分化，该过程中基因进行了选择性表达 D．三种血细胞一般不会变成细胞③或④ 【解析】a过程表示细胞生长，b、c过程分别是细胞增殖、细胞分化。a过程中细胞体积增大，细胞与外界环境进行物质交换的效率降低，A错误。 4、（不定项选择）如图为人体某早期胚胎细胞（甲）的部分生命历程，图中乙、丙、丁、戊表示各个时期的细胞，a、b表示细胞在正常情况下所进行的生理过程。下列叙述正确的是（ ） A．a过程是有丝分裂，b过程是细胞分化 B．乙和丙的染色体组成不同 C．丁与戊因遗传物质不同而发生分化 D．甲、丁、戊中的蛋白质不完全相同 【解析】甲表示早期胚胎细胞，其通过有丝分裂增加细胞数目，在特定条件下会发生细胞分化。甲、乙、丙表示未分化细胞，丁、戊表示分化细胞。甲细胞经有丝分裂得到的乙、丙两个细胞的染色体组成相同。正常情况下，乙、丙细胞经细胞分化得到的丁、戊两种细胞的遗传物质相同，但细胞中的蛋白质有差异，答案AD。 5、变式演练①：科研人员发现人视网膜色素上皮组织也存在神经干细胞。下列叙述错误的是（ ） A．a过程中只有部分基因得到表达 B．b过程中遗传物质不会发生改变 C．c过程形成富含脂肪的细胞时核DNA含量减少 D．f过程所形成的子细胞中部分具有细胞周期 【解析】分析题图，图中a、b、c、d、e过程为细胞分化，a过程中部分基因得到表达，形成了具有特定形态、结构和生理功能的细胞，A正确；细胞分化是基因选择性表达的结果，遗传物质通常不会发生改变，细胞核DNA含量通常不变，B正确、C错误；f过程是细胞通过有丝分裂增殖的过程，其形成的子细胞中部分仍能进行有丝分裂，具有细胞周期，D正确。 6、（2021·江苏）下列关于人体细胞生命历程的叙述正确的是（ ） A．组织细胞的更新包括细胞分裂、分化等过程 B．造血干细胞是胚胎发育过程中未分化的细胞 C．细胞分化使各种细胞的遗传物质发生改变 D．高度分化的细胞执行特定的功能，不能再分裂增殖 【解析】人体内组织细胞的更新包括组织细胞的产生和死亡，新组织细胞的形成需要经过细胞分裂、分化等过程，A正确；造血干细胞由胚胎干细胞分化而来，其能继续分化形成血细胞和淋巴细胞等，B错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，该过程中，细胞的遗传物质一般不变，C错误；高度分化的细胞执行特定的功能，少数高度分化的细胞仍能分裂增殖，如生殖细胞，D错误。 7、类题①：如图所示为来自同一人体的4种细胞，下列叙述正确的是（ ） A．因为来自同一人体，所以各细胞中的DNA含量相同 B．因为各细胞中携带的基因不同，所以形态、功能不同 C．虽然各细胞大小不同，但细胞中所含蛋白质种类均相同 D．虽然各细胞的生理功能不同，但各细胞中的遗传物质一般相同 【解析】人体卵细胞中DNA含量约为神经细胞等正常体细胞的一半，A错误； 图示各细胞形态、结构及生理功能不同的原因是：基因的选择性表达，各细胞中遗传物质一般相同，B错误、D正确； 由于基因的选择性表达，图示各细胞大小不同，细胞中所含蛋白质种类有差异，C错误。 知识点二 细胞的全能性 一、概念：细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性【全能性实现≠形成完整个体】。 二、实例 （一）植物组织培养：高度分化的植物细胞具有全能性【保持亲本的优良性状，可用于快速繁殖】 ❶条件：离体的植物组织或细胞（外植体）；一定的营养物质；植物激素（生长素、细胞分裂素）； 无菌和适宜的温度、pH等。 ❷过程（以胡萝卜组织培养为例）： 离体的组织、器官、细胞（外植体） 脱分化 愈伤组织 再分化 胚状体（丛芽） 幼体 新植株 I（诱导形成愈伤组织）阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体，原因是　　细胞分化程度低，容易诱导产生愈伤组织　　　　。 ❸结论：高度分化的植物细胞具有全能性。 ❹应用：快速繁殖花卉、蔬菜；基因工程培育植物。 （二）克隆动物的培育（动物体细胞核移植） ——【高度分化的动物体细胞全能性受到限制，但细胞核仍然具有全能性】 ❶过程（以非洲爪蟾的核移植为例） 除非洲爪蟾实验外，1996年诞生的克隆羊“多莉”，我国科学家于2017年获得的世界上首批体细胞克隆猴“中中”和“华华”，均是将体细胞移植到去核的卵细胞中培育成的。但是，到目前为止，人们还没有成功地将单个已分化的动物体细胞培养成新的个体。 ❷结论：已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。 ——想一想—— 发散思维：细胞“具有”全能性与“体现”全能性的辨析 （1）理论上活细胞（哺乳动物成熟的红细胞等除外）都具有全能性。 （2）只有发育为完整有机体或分化成其他各种细胞，才能“体现”或“表现”细胞的全能性，即： （3）一般分化程度越高，分裂能力越弱，全能性越低。 · 物种不同：植物细胞＞动物细胞。 · 分化程度不同：受精卵＞生殖细胞【花粉经花药离体培养成为单倍体】＞体细胞。 · 分裂能力不同：分裂能力强的细胞＞分裂能力弱的细胞。 （三）干细胞 1．概念：动物和人体内少数具有分裂和分化能力的细胞。 2．分类 · 全能干细胞：可分化成各种细胞，构成各种组织和器官，可发育成完整个体，如：受精卵到卵裂期32细胞的所有细胞。 · 多能干细胞：可发育形成一种器官或多种组织，但不能发育成完整个体，如：囊胚期、原肠胚期细胞。 · 专能干细胞：只能分化成某一类型的细胞，如：骨髓造血干细胞。 并非所有干细胞都要发生分化 干细胞可通过细胞分裂增加细胞数目。一部分干细胞发生细胞分化，成为具有特定功能的组织细胞；还有一部分干细胞保持分裂能力，用于干细胞的自我更新。 3．实例 · 人的骨髓中有许多造血干细胞，它们能够通过增殖和分化，不断产生红细胞【成熟后不具全能性，∵无细胞核，不具备发育成完整个体的遗传物质】、白细胞和血小板，补充到血液中去 · 脐带血中含有大量干细胞，可培养并分化成人体的各种血细胞 4．应用 · 为器官移植提供思路，为癌症、癫痫、糖尿病等疾病的根治带来希望。 · 脐带血内富含造血干细胞，可分化出各种血细胞，对血液类疾病的治疗有重要意义。 · 体外保存和培养各种干细胞，使之形成组织或器官，可对受到损伤的组织或器官进行修复或更换 三、细胞分化与细胞全能性的比较 项目 细胞分化 细胞全能性 原理 细胞内基因选择性表达 已分化的细胞依旧含有本物种的全套遗传信息 特点 ①持久性；②不可逆性或相对稳定性；③普遍性；④遗传物质不变性 ①高度分化的植物细胞具有全能性； ②已分化的动物体细胞的全能性受到限制，但其细胞核仍具有全能性 结果 形成形态、结构、功能不同的细胞 产生完整有机体或分化成其他各种细胞 大小 比较 细胞分化程度：高度分化的体细胞＞生殖细胞＞受精卵 细胞全能性：受精卵＞生殖细胞＞体细胞 关系 ①一般来说，两者的遗传物质都不发生变化； ②一般来说，细胞分化程度越低，全能性越高；分化程度越高，全能性越难以表达 区分细胞分化与全能性的标志 （1）细胞分化的标志：在所有细胞中都表达的基因，与细胞分化无关，如：呼吸酶基因、ATP水解酶基因等不能证明细胞已经发生分化；只有在特定细胞中选择性表达的基因体现细胞分化，如：胰岛素基因、血红蛋白基因可以证明细胞发生了分化。 （2）判断体细胞表现全能性的标志：由体细胞发育成一个个体或分化成其他各种细胞能证明体细胞的全能性。判断体细胞是否表现全能性是看起点和终点：起点是“已分化的体细胞"，终点是发育成“个体"或分化成其他各种细胞【种子发育成个体不叫表现全能性，因为起点不是细胞。】 1．下列有关细胞全能性的叙述正确的是（ ） A．受精卵没有分化，所以没有全能性 B．高等植物成熟的筛管细胞没有细胞全能性 C．水稻种子从萌发到长成植株的过程体现了细胞全能性 D．科学家用非洲爪蟾所做的实验，其结果说明动物细胞具有细胞全能性 【解析】受精卵是未分化的细胞，其具有全能性，A错误；高等植物成熟的筛管细胞没有细胞核，故其没有细胞全能性，B正确；水稻种子从萌发到长成植株的过程，是胚根、胚轴、胚芽等发育成个体的过程，没有体现细胞全能性，C错误；科学家用非洲爪蟾所做的实验，其结果说明动物细胞的细胞核具有全能性，并没有证明动物细胞具有细胞全能性，D错误。 2．（不定项选择）干细胞移植现已成为治疗糖尿病的一种临床技术。自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为“胰岛样”细胞，以替代损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的，下列错误的是（ ） A．骨髓干细胞与“胰岛样”细胞的基因组成不同，基因表达产物不同 B．胰腺组织微环境造成骨髓干细胞基因丢失，分化成为“胰岛样”细胞 C．骨髓干细胞与"胰岛样"细胞的基因组成相同，基因选择性表达形成的蛋白质不同 D．胰腺组织微环境对骨髓干细胞分化无影响，分化是由基因决定的 【解析】由题可知，“胰岛样”细胞是由骨髓干细胞分化产生的，因此骨髓干细胞与“胰岛样”细胞的基因组成相同，但是由于基因的选择性表达，基因表达产物不同，A错误、C正确；骨髓干细胞增殖分化成为“胰岛样"细胞过程中，发生了基因的选择性表达，该过程遗传物质通常不发生改变，B错误；根据“自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为‘胰岛样’细胞”可知胰腺组织微环境对骨髓干细胞分化是有影响的，在此微环境中发生了基因的选择性表达，D错误；答案ABD。 3．2017年我国科学家提取了一只雌性猕猴胎儿的体细胞，将其细胞核植入去核的卵细胞中，培育出了世界上首批体细胞克隆猴，这推动中国率先建立起非人灵长类疾病动物模型。下列说法正确的是（ ） A．该实验表明已分化的动物体细胞具有全能性 B．克隆成功的原因是体细胞核中具有该物种的全套基因 C．猕猴的受精卵是未分化细胞，不具有全能性 D．与植物细胞相比，动物细胞的全能性更容易体现 【解析】克隆猴通过核移植培育而成，该实验表明已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性，A错误；克隆成功的原因是体细胞核中具有该物种的全套基因，B正确；猕猴的受精卵是未分化细胞，具有全能性，C错误；与动物细胞相比，植物细胞的全能性更容易体现，D错误。 4．变式演练②：铁皮石斛是一种名贵中药，野生资源稀少，其繁殖主要通过植物组织培养实现。下列有关叙述错误的是（ ） A．在一定条件下细胞分化是可以逆转的 B．植物细胞的全能性得以表达需要离体条件 C．新植株的形成是细胞分裂和分化的结果 D．高度分化的植物细胞不具有全能性 【解析】在一定条件下细胞分化是可以逆转的，如：诱导人体表皮细胞可使之具有胚胎干细胞的活动特征，A正确；植物细胞的全能性得以表达需要离体条件，B正确；新植株的形成是细胞分裂和分化的结果，C正确；高度分化的植物细胞含有全套的遗传物质，仍然具有全能性，D错误。 5．（浙江）将蝌蚪肠细胞的细胞核移植到去核的蛙卵中，形成重建的“合子”。有些“合子”发育成正常的蝌蚪，而单独培养肠细胞却不能发育成蝌蚪。下列叙述错误的是（ ） A．肠细胞不能表达全能性是受某些物质的限制 B．“合子”第一次分裂后形成的细胞已失去全能性 C．“合子”发育成正常蝌蚪的过程中伴随着细胞分化 D．细胞核具有全能性是由于其含有该物种的全套基因 【解析】高度分化的动物细胞不表现出全能性，其原因是受到了细胞内某些物质的限制，A正确；“合子”第一次分裂后形成的细胞仍具有全能性，且全能性高，B错误；个体发育过程中伴随着细胞分化，C正确；细胞核具有一套完整的遗传信息，其具备发育成完整个体的潜能，D正确。 6．类题②：胡萝卜根单个细胞经体外培养，能发育成完整:植株。其根本原因是胡萝卜根细胞（ ） A．具有旺盛的分裂能力 B．具有该物种的全套基因 C．通过有丝分裂形成了植株 D．能合成胡萝卜所需的蛋白质 【答案】BD； 。 第 3 节 细胞的衰老和死亡 知识点一 细胞的衰老 一、细胞衰老 1．概念：细胞衰老的过程是细胞生理状态和化学反应发生复杂变化的过程，最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。 2．过程 3．特征 色素（如脂褐素）若堆积在脑部血管，可造成脑血栓；若堆积在眼部血管，可造成失明。 （判断）（1）高等动物衰老细胞的线粒体体积随年龄增大而减小，呼吸变慢。（ ） （2）正常组织细胞在体外长时间培养，一般会走向衰老。（ ） 二、细胞衰老的原因 20世纪90年代以来，关于细胞衰老机制的研究取得了重大进展。科学家提出了许多假说，目前为大家普遍接受的是：自由基学说和端粒学说。 （判断）（1）清除细胞内过多的自由基有助于延缓细胞衰老。（ ） 三、细胞衰老与个体衰老的关系 1．细胞衰老和个体衰老的关系 2．年龄因素与细胞衰老的关系 · 细胞继续分裂的次数随着年龄的增长逐渐减少 这说明：细胞会随着分裂次数的增多而衰老。 · 随着细胞分裂次数的增多或细胞进入衰老状态 细胞核中遗传物质会出现收缩状态 细胞中一些酶的活性会下降 从而影响细胞的生活。 · 人衰老后会出现免疫力下降、适应环境能力减弱等现象。 四、细胞衰老的意义 细胞衰老是人体内发生的正常生命现象，正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新。 实例 人体皮肤生发层细胞不断分裂产生新的细胞以替代衰老的细胞； 血液中红细胞快速地更新，可以保障机体所需氧气的供应。 1．人体内衰老的成熟红细胞具有下列哪些特征（ ） A．核膜内折，染色质收缩 B．某些酶的活性降低，细胞呼吸速率减慢 C．细胞核体积增大，细胞膜通透性改变 D．色素积累增多，呼吸速率加快 【解析】人体成熟的红细胞没有细胞核，没有核膜和染色质，A、C不符合题意；衰老细胞内色素逐渐积累，某些酶的活性降低，细胞呼吸速率减慢，B符合题意，D不符合题意。 2．如图是细胞衰老的自由基学说示意图，下列有关叙述错误的是（ ） A．①②过程的作用效果会引起细胞内生物膜面积减小 B．③过程会使酪氨酸酶活性升高 C．④过程可能引起细胞内基因突变 D．⑤可来自辐射、有害物质的入侵和细胞内的氧化反应等 【解析】①②过程自由基攻击磷脂分子，破坏细胞的生物膜，使生物膜面积减小，A正确；③过程自由基攻击细胞合成的蛋白质，可使酪氨酸酶的活性降低，B错误；④过程自由基攻击DNA，可引起基因突变，C正确；自由基的产生途径有辐射、有害物质的入侵和细胞内的氧化反应等，D正确。 3．下列关于个体衰老和细胞衰老的叙述，正确的是（ ） A．细胞的衰老就是个体的衰老 B．衰老的生物体内细胞都处于衰老状态 C．年幼的生物体内没有衰老细胞 D．从总体上看，多细胞生物个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程 【解析】对于单细胞生物来说，细胞的衰老就是个体的衰老，但对于多细胞生物来说，细胞的衰老不等同于个体的衰老，A错误；衰老的生物体内细胞并非都处于衰老状态，也有新产生的细胞，B错误；年老的生物体内，有新产生的细胞，年幼的生物体内，也有衰老细胞，C错误。 拓展：人体衰老的表现及原因分析 （1）头发变白——毛囊中的黑色素细胞衰老，细胞中酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少； （2）出现老年斑——代谢速率减慢，色素逐渐积累。 4．（福建）在检测动物组织时，发现部分细胞出现细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深等变化，那么这些细胞可能出现的变化还有（ ） A．细胞内的水分增加，细胞体积变大 B．细胞膜通透性改变，物质运输功能降低 C．细胞内所有酶的活性都降低，呼吸速率减慢 D．细胞内的色素逐渐减少，妨碍细胞内物质的交流和传递 【解析】可依据“三看法”记忆细胞衰老的特征： 5．变式演练①：细胞衰老的过程是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程。下列有关细胞衰老的叙述，错误的是（ ） A．老年人骨折后很难愈合，与老年人成骨细胞的衰老有关 B．衰老细胞的细胞核体积增大，因染色质收缩而无法染色 C．多细胞生物体内的细胞普遍衰老的过程意味着个体的衰老 D．自由基损伤生物膜、攻击DNA和蛋白质可能导致细胞衰老 【解析】成骨细胞是骨形成的主要功能细胞，负责骨基质的合成、分泌和矿化，老年人骨折后很难愈合，与老年人成骨细胞的衰老有关，A正确；染色质收缩染色加深，B错误；多细胞生物体内细胞的衰老和个体的衰老并非同步的，个体衰老就是细胞普遍衰老的结果，C正确；自由基会损伤生物膜、攻击DNA和蛋白质，有可能导致细胞衰老，D正确。 6．（浙江）下列关于人体衰老细胞的叙述，正确的是（ ） A．多种酶的活性降低 B．线粒体数量增加 C．细胞呼吸明显加快 D．细胞核体积变小 【解析】在细胞衰老的过程中，细胞的生理状态和细胞内的化学反应发生复杂变化，如多种酶的活性降低、呼吸速率减慢等，A正确、C错误。衰老细胞在形态和结构上发生许多变化，如线粒体的数量减少，细胞核体积增大，核膜内折等，B、D错误。 7．类题①（不定项选择）（高考组合）下列关于人体细胞的叙述，错误的是（ ） A．正常组织细胞在体外长时间培养，一般会走向衰老 B．高等动物衰老细胞的线粒体体积随年龄增大而减小，呼吸变慢 C．细胞衰老时，细胞膜的选择透过性功能提高 D．清除细胞内过多的自由基有助于延缓细胞衰老 【解析】正常组织细胞的分裂次数是有限的，在体外长时间培养，一般会走向衰老，A正确。高等动物衰老细胞中线粒体数量随年龄增大而减少，体积随年龄增大而增大，B错误。细胞衰老时，细胞膜的选择透过性功能降低，C错误。自由基会攻击蛋白质，使蛋白质活性下降，导致细胞衰老，所以清除细胞内过多的自由基有助于延缓细胞衰老，D正确；答案BC。 知识点二 细胞的死亡 一、细胞死亡的方式 二、细胞凋亡 1．概念：是由基因所决定的【但同时还受环境的影响】细胞自动结束生命的过程。细胞凋亡受到严格的由遗传机制（基因）决定的程序性调控，又称为细胞程序性死亡，属于正常的死亡。 2．实例 · 蝌蚪尾部细胞的自动死亡【尾部细胞中的溶酶体将细胞分解】。 · 在胎儿手的发育过程中，五个手指最初是连在一起的，像一把铲子，后来随着指间细胞的凋亡，才发育为成形的手指。 · 成熟个体中细胞的自然更新，如：脱落的头皮屑。 · 某些被病原体感染细胞的清除，如：免疫细胞摧毁被HIV感染的T细胞。 （判断）（1）高等植物胚胎发育过程中，胚柄的退化是通过编程性细胞死亡实现的。（ ） （2）凋亡细胞内有活跃的基因表达，主动引导走向坏死【死亡】。（ ） （3）细胞凋亡过程中不需要新合成蛋白质。（ ） 3．意义（对于多细胞生物体） （1）有利于生物体完成正常发育。 （2）维持生物体内部环境的稳定（细胞更新：衰老细胞的自然死亡）。 （3）有利于生物体抵抗外界各种因素的干扰（如：靶细胞被细胞毒性T细胞裂解导致死亡）。 ——想一想—— 知识剖析：细胞凋亡的过程 · 从形态学上来说，细胞凋亡的过程可以大致分为3个阶段： 三、细胞坏死 1．概念：在种种不利因素影响下，如：极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激情况下，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡【不受基因控制，而受环境因素的影响。】。 2．过程 3．实例 · 烫伤后皮肤、黏膜的脱落。 · 骨折时部分骨细胞死亡。 · 吸烟者肺部细胞因尼古丁的作用而死亡。 四、细胞自噬（有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡） 1．概念：在一定条件下，细胞会将受损或功能退化的细胞结构等，通过溶酶体降解后再利用。 2．对象：受损或功能退化的细胞结构等。 3．作用 · 在营养缺乏条件下，获得维持生存所需的物质和能量； · 在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时，可清除受损或衰老的细胞器，及感染的微生物和毒素，从而维持细胞内部环境的稳定。 4．意义：研究表明，人类许多疾病的发生，可能与细胞自噬发生障碍有关，因此，细胞自噬机制的研究对许多疾病的防治有重要意义。 细胞凋亡与细胞坏死的比较（解题通法） 类别 细胞凋亡 细胞坏死 原因 正常生理变化 病理性变化或剧烈损伤 范围 多为单个细胞 大片组织或成群细胞 细胞膜 内陷 破损 细胞器形态 无明显变化 线粒体肿胀、内质网等崩解，溶酶体解体 细胞体积 收缩变小 肿胀变大 炎症反应 不释放细胞内容物，无炎症反应 释放细胞内容物，引发炎症反应 1．下列关于细胞凋亡的叙述，正确的是（ ） A．细胞凋亡由基因决定，与环境因素无关 B．人体内细胞的自然更新是通过细胞凋亡完成的 C．动物在胚胎发育时期通常不会发生细胞凋亡 D．细胞凋亡不利于机体的正常发育和内部环境的稳定 【解析】细胞凋亡由基因决定，受环境因素影响，A错误；动物在胚胎发育时期会发生细胞凋亡，C错误；细胞凋亡有利于机体的正常发育和内部环境的稳定，D错误。 2．细胞凋亡与细胞坏死是两个不同的过程，如图所示。下列有关叙述错误的是（ ） A．细胞凋亡是基因控制的，对生物的生长发育具有重要作用 B．细胞坏死最终会导致细胞膜被破坏，细胞内容物外溢 C．凋亡小体被吞噬与溶酶体有关 D．在成人体内，被病原体感染的细胞的清除是通过细胞坏死实现的 【解析】在成人体内，被病原体感染的细胞的清除是通过细胞凋亡实现的D错误。 3．细胞自噬是真核细胞将自身衰老的细胞器及错误折叠的蛋白质等物质通过溶酶体降解的过程，如图所示。下列推断错误的是（ ） A．自噬体的形成与内质网、高尔基体等细胞器有关 B．细胞自噬与细胞凋亡无关 C．当细胞营养物质缺乏时，细胞自噬作用可能增强 D．错误折叠的蛋白质的最终水解产物可以留在细胞内再利用 【解析】据图分析可知自噬体的形成与内质网、高尔基体等细胞器有关，A正确；细胞凋亡过程中伴随细胞器的衰老等过程，可能与细胞自噬有关，B错误；细胞自噬可以将自身物质降解，为细胞提供物质和能量，当细胞营养物质缺乏时，细胞自噬作用可能增强，C正确；错误折叠的蛋白质通过细胞自噬被水解，产物是氨基酸，氨基酸可以留在细胞内再利用，D正确。 4．细胞凋亡和细胞坏死是细胞死亡的两种方式。细胞凋亡过程中凋亡基因会大量表达，产生凋亡蛋白诱导细胞死亡，而细胞坏死是指在种种不利因素影响下，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。下列有关叙述错误的是（ ） A．细胞坏死可能会诱发炎症反应从而对机体造成伤害 B．细胞凋亡是基因程序性表达的细胞死亡过程 C．被病原体感染的靶细胞内可能存在凋亡蛋白 D．细胞坏死前细胞内不存在凋亡基因 【解析】细胞坏死内容物释放会诱发炎症反应，从而可能对机体造成伤害，A正确；细胞凋亡是基因程序性表达的细胞死亡过程，属于正常的生命现象，B正确；被病原体感染的靶细胞内可能存在凋亡基因表达形成的凋亡蛋白，C正确；细胞坏死前细胞内存在凋亡基因，凋亡基因未表达，D错误。 5．变式演练②：细胞死亡的类型包括细胞凋亡和细胞坏死，下列叙述正确的是（ ） A．人体红细胞的自我更新属于细胞坏死 B．细胞凋亡是基因突变引起的细胞自动结束生命的过程 C．细胞凋亡对多细胞生物体维持内部环境的稳定是不利的 D．人体清除被病原体感染细胞的过程中存在细胞凋亡现象 【解析】人体红细胞的自我更新属于细胞凋亡，A错误；细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，B错误；细胞凋亡有利于生物个体完成正常发育，维持内部环境的稳定，抵御外界各种因素的干扰，C错误；被病原体感染的细胞的清除是通过细胞凋亡完成的，D正确。 6．研究表明，激活某种蛋白激酶PKR，可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡，下列正确的是（ ） A．上述病毒感染的细胞凋亡后其功能可恢复 B．上述病毒感染细胞的凋亡不是程序性死亡 C．上述病毒感染细胞的凋亡过程不受基因控制 D．PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究 【解析】题中病毒感染的细胞凋亡后失去生命活动，其功能不可恢复，A错误；题中病毒感染细胞的凋亡属于细胞程序性死亡，B错误；题中病毒感染细胞的凋亡过程受基因控制，C错误；PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究，D正确。 7．类题②：细胞凋亡是细胞死亡的一种类型。下列关于人体中细胞凋亡的叙述正确的是（ ） A．胎儿手的发育过程中不会发生细胞凋亡 B．小肠上皮细胞的自然更新过程中存在细胞凋亡现象 C．清除被病原体感染细胞的过程中不存在细胞凋亡现象 D．细胞凋亡是基因决定的细胞死亡过程，属于细胞坏死 【解析】胎儿手的发育过程中发生细胞凋亡才会形成成形的手指，A错误；小肠上皮细胞自然更新过程中存在细胞凋亡现象，B正确；清除被病原体感染的细胞的过程属于细胞凋亡，C错误；细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，不同于细胞坏死，D错误。 1 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $$