2026届高三生物学一轮复习讲义微专题7：细胞分裂与变异、细胞自噬、焦亡、铁死亡等

微专题7　细胞分裂与变异、细胞自噬、焦亡、铁死亡等 考情速览 热点 考情 细胞分裂与变异的联系 2024·广东卷，9；2024·山东卷，6；2023·山东卷，6；2023·浙江6月选考，17； 2023·湖南卷，9；2022·湖北卷，18 细胞分裂中的同位素标记问题 2024·浙江1月选考，10；2021·浙江6月选考，22 细胞自噬、铁死亡与细胞焦亡等 2024·甘肃卷，4；2023·海南卷，4；2023·江苏卷，1；2023·山东卷，3；2022·辽宁卷，17； 2022·山东卷，1；2022·海南卷，2 热点1　细胞分裂与变异的联系 【剖析真题】 1.(2024·广东卷，9)克氏综合征是一种性染色体异常疾病。某克氏综合征患儿及其父母的性染色体组成见图。Xg1和Xg2为X染色体上的等位基因。导致该患儿染色体异常最可能的原因是(　　) A.精母细胞减数分裂Ⅰ性染色体不分离 B.精母细胞减数分裂Ⅱ性染色体不分离 C.卵母细胞减数分裂Ⅰ性染色体不分离 D.卵母细胞减数分裂Ⅱ性染色体不分离 2.(2023·山东卷，6)减数分裂Ⅱ时，姐妹染色单体可分别将自身两端粘在—起，着丝粒分开后，2个环状染色体互锁在一起，如图所示。2个环状染色体随机交换一部分染色体片段后分开，分别进入2个子细胞，交换的部分大小可不相等，位置随机。某卵原细胞的基因组成为Ee，其减数分裂可形成4个子细胞。不考虑其他突变和基因被破坏的情况，关于该卵原细胞所形成子细胞的基因组成，下列说法正确的是(　　) A.卵细胞基因组成最多有5种可能 B.若卵细胞为Ee，则第二极体可能为EE或ee C.若卵细胞为E且第一极体不含E，则第二极体最多有4种可能 D.若卵细胞不含E、e且一个第二极体为E，则第一极体最多有3种可能 【梳理知识】 1.减数分裂与基因突变 在减数分裂前的间期，DNA分子复制过程中，如复制出现差错，则可能会引起基因突变，可导致姐妹染色单体上含有等位基因，这种突变能通过配子传递给下一代。 2.减数分裂与基因重组 (1)非同源染色体上非等位基因自由组合导致基因重组(自由组合定律)。 (2)同源染色体上非姐妹染色单体互换导致基因重组。 3.减数分裂与染色体变异 4.XXY与XYY异常个体成因分析 (1)XXY成因 (2)XYY成因 父方减数分裂Ⅱ异常，即减数分裂Ⅱ后期Y染色体着丝粒分裂后两条Y染色体共同进入同一精细胞。 【情境应用】 (1)一个精原细胞基因型为AaBb，A、B位于一条染色体上，a、b位于该染色体的同源染色体上，经减数分裂，该精原细胞产生了基因型为AB、Ab、ab、ab的四个配子，产生这种现象的原因最可能是______________________________________________________________ ______________________________________________________________。 (2)家猫的体色由X染色体上的一对等位基因B、b控制，只含基因B的个体为黑猫，只含基因b的个体为黄猫，其他个体为玳瑁猫。现有基因型为XBXbY的雄猫，其父本的毛色为黄色，母本的毛色为黑色，则变异来源于______________________________________________________________。 (3)某二倍体植物高茎(H)对矮茎(h)为显性，基因H、h在4号染色体上，则基因型为Hh的植株减数分裂时，出现了一部分处于减数分裂Ⅱ中期的基因型为Hh的细胞，最可能的原因是______________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________。 若缺失一条4号染色体的高茎植株减数分裂时，偶然出现了一个基因型为HH的配子，最可能的原因是_____________________________________________ ______________________________________________________________。 【巩固训练】 1.(2025·广东湛江调研)一个基因型为AaXbY的精原细胞，在减数分裂过程中，由于染色体分配紊乱，产生了1个AaXb的精细胞，则另外3个精细胞的基因型分别是(　　) A.AaXb、aY、aY B.Xb、aY、Y C.aXb、Y、Y D.AaXb、Y、Y 2.(2025·福建福州模拟)如图表示基因型为Aa的某哺乳动物体内一个细胞中部分染色体及基因组成示意图(未发生染色体变异)。据图分析，下列有关叙述正确的是(　　) A.图中共有7条染色单体 B.等位基因的分离只能发生在图示所处时期 C.该细胞发生了基因突变，2号染色体上的基因A突变为a D.该细胞分裂完成直接产生的精子基因型是aY、aY、aX和AX 热点2　细胞分裂中的同位素标记问题 【剖析真题】 1.(2024·浙江1月选考，10)大肠杆菌在含有3H－脱氧核苷培养液中培养，3H－脱氧核苷掺入到新合成的DNA链中，经特殊方法显色，可观察到双链都掺入3H－脱氧核苷的DNA区段显深色，仅单链掺入的显浅色，未掺入的不显色。掺入培养中，大肠杆菌拟核DNA第2次复制时，局部示意图如图。DNA双链区段①、②、③对应的显色情况可能是(　　) A.深色、浅色、浅色 B.浅色、深色、浅色 C.浅色、浅色、深色 D.深色、浅色、深色 2.(2021·浙江6月选考，22)在DNA复制时，5－溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)可作为原料，与腺嘌呤配对，掺入新合成的子链。用Giemsa染料对复制后的染色体进行染色，DNA分子的双链都含有BrdU的染色单体呈浅蓝色，只有一条链含有BrdU的染色单体呈深蓝色。现将植物根尖放在含有BrdU的培养液中培养，取根尖用Giemsa染料染色后，观察分生区细胞分裂中期染色体的着色情况。下列推测错误的是(　　) A.第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都呈深蓝色 B.第二个细胞周期的每条染色体的两条染色单体着色都不同 C.第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体均为1/4 D.根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，还能观察到深蓝色的染色单体 【梳理知识】 1.DNA分子半保留复制图像及解读 2.细胞分裂中标记染色体去向的分析方法 (1)有丝分裂中染色体的标记情况 用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)： 注：表示15N标记的DNA链，表示14N标记的DNA链。 第一次有丝分裂中期 第一次有丝分裂后期 第二次有丝分裂中期 第二次有丝分裂后期 15N标记的染色体数 2n 4n 2n 2n 15N标记的染色单体数 4n 0 2n 0 注：体细胞染色体为2n条。 1个细胞经两次有丝分裂产生的4个子细胞中，有2或3或4个细胞含有15N标记的染色体，每个子细胞含15N标记的染色体为0～2n条。如下表(标记15的为母链，标记14的为子链)： 项目 细胞类型及数目 Ⅰ Ⅱ Ⅲ (2)减数分裂中染色体的标记情况 用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)： 注：表示15N标记的DNA链，表示14N标记的DNA链。 由图可以看出，子细胞中的所有染色体都含15N。 (3)先进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂的标记情况用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行一次有丝分裂，再继续在含14N的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)： 注：“”表示15N标记的DNA链，“”表示14N标记的DNA链。 若该生物的正常体细胞的核DNA为2n，则经上述过程形成的子细胞中含15N标记DNA的个数为0～n个。 【巩固训练】 1.(2025·广东东莞调研)为了研究细胞分裂的过程，研究团队将GFP基因和NEO基因(2个基因的每条单链均被32P标记)分别插入鼠精原细胞(不含32P)的两条非同源染色体上，将其置于不含32P的培养液中培养，得到4个子细胞，检测子细胞中的标记情况。若不考虑其他变异，下列说法正确的是(　　) A.若某个子细胞中有2条染色体含32P，则一定进行减数分裂 B.若每个子细胞中均只有1条染色体含32P，则一定进行有丝分裂 C.若进行减数分裂，某个子细胞中只有1条染色体含32P的概率为1/2 D.若进行减数分裂，GFP基因和NEO基因不可能存在于同一子细胞中 2.(2025·浙江温州模拟)图甲为一个基因型为AaXBY的精原细胞(2N＝4)，将该细胞的核DNA双链均用15N标记后，置于只含14N的培养基中培养，经一次有丝分裂后，又将其子细胞置于只含有15N的培养基中完成减数分裂，产生了一个基因型为AaXB的异常精细胞，如图乙所示。整个过程中不考虑基因突变且染色体变异只发生1次，下列叙述正确的是(　　) A.图乙所示细胞的每条染色体上都有14N B.基因型为AaXB的异常精子中含有14N的染色体数目为0或1或2 C.异常精细胞可能由减数分裂Ⅰ时同源染色体未分离导致 D.次级精母细胞中所含X染色体数目可能为0或1 热点3　细胞自噬、铁死亡与细胞焦亡 【剖析真题】 1.(2024·甘肃卷，4)某研究团队发现，小鼠在禁食一定时间后，细胞自噬相关蛋白被募集到脂质小滴上形成自噬体，随后与溶酶体融合形成自噬溶酶体，最终脂质小滴在溶酶体内被降解。关于细胞自噬，下列叙述错误的是(　　) A.饥饿状态下自噬参与了细胞内的脂质代谢，使细胞获得所需的物质和能量 B.当细胞长时间处在饥饿状态时，过度活跃的细胞自噬可能会引起细胞凋亡 C.溶酶体内合成的多种水解酶参与了细胞自噬过程 D.细胞自噬是细胞受环境因素刺激后的应激性反应 2.(2023·山东卷，3)研究发现，病原体侵入细胞后，细胞内蛋白酶L在无酶活性时作为支架蛋白参与形成特定的复合体，经过一系列过程，最终导致该细胞炎症性坏死，病原体被释放，该过程属于细胞焦亡。下列说法错误的是(　　) A.蝌蚪尾的消失不是通过细胞焦亡实现的 B.敲除编码蛋白酶L的基因不影响细胞焦亡 C.细胞焦亡释放的病原体可由体内的巨噬细胞吞噬消化 D.细胞焦亡释放的病原体可刺激该机体B淋巴细胞的增殖与分化 【梳理知识】 1.细胞自噬 (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，这就是细胞自噬。 (2)类型与过程图解 ①巨自噬 ②微自噬 ③分子伴侣介导自噬 (3)细胞自噬的意义 ①处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量。 ②在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时，通过细胞自噬，可以清除受损或衰老的细胞器，以及感染的微生物和毒素，从而维持细胞内部环境的稳定。 ③有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。 2.铁死亡与细胞焦亡 (1)铁死亡 铁死亡是一种铁依赖性的，区别于细胞凋亡、细胞坏死、细胞自噬的新型的细胞程序性死亡方式。铁死亡的主要机制是在二价铁或酯氧合酶的作用下，催化细胞膜上高表达的不饱和脂肪酸发生脂质过氧化，从而诱导细胞死亡。细胞形态方面，铁死亡会导致细胞线粒体变小，膜密度增高，嵴减少。细胞核中形态变化不明显，核体积正常且无核浓缩现象。 (2)细胞焦亡 细胞焦亡是近年来发现并证实的一种新的细胞程序性死亡方式，其特征为依赖于炎性半胱天冬酶，并伴有大量促炎症因子的释放。电镜下，可以清楚地看到在细胞膜破裂前，焦亡的细胞形成大量小泡，即焦亡小体。之后细胞膜上会形成孔隙，细胞膜破裂，内容物流出。因此，细胞焦亡使细胞膜的通透性改变，会引发炎症反应，与细胞内基因的表达调控有关，但细胞核遗传物质未发生改变。 【巩固训练】 1.(2022·辽宁卷，17改编)Fe3＋通过运铁蛋白与受体结合被输入哺乳动物生长细胞，最终以Fe2＋形式进入细胞质基质，相关过程如图所示。细胞内若Fe2＋过多会引发膜脂质过氧化，导致细胞发生铁依赖的程序性死亡，称为铁死亡。下列叙述错误的是(　　) 注：早期内体和晚期内体是溶酶体形成前的结构形式。 A.铁死亡和细胞自噬都受基因调控 B.运铁蛋白结合与释放Fe3＋的环境pH不同 C.细胞膜的脂质过氧化会导致膜流动性降低 D.运铁蛋白携带Fe3＋进入细胞不需要消耗能量 2.(2025·哈师大附中质检)葡萄糖饥饿和缺氧压力使细胞中自由基(ROS)水平上升，激活自噬通路蛋白(Beclin1)磷酸化，阻碍Beclin1和Bcl－2结合，从而诱导细胞自噬。包裹损伤线粒体的双层膜结构称为自噬体，其与溶酶体融合后可降解受损的线粒体，维持细胞稳态。下列说法错误的是(　　) A.ROS可攻击线粒体的DNA和蛋白质，引起线粒体损伤 B.当Beclin1和Bcl－2结合后，可诱导细胞自噬现象的发生 C.溶酶体内的水解酶可水解线粒体，维持细胞生存所需的物质和能量 D.激烈的细胞自噬可能诱导细胞凋亡，甚至个体死亡 3.(2025·广东珠海模拟)细胞焦亡是近年来人们发现的一种新的细胞程序性死亡方式，由机体受到病理性刺激而产生，表现为细胞不断涨大直至破裂，细胞内容物溢出后可促进白细胞介素的释放，加重炎症反应。下列说法错误的是(　　) A.人类胚胎发育过程中尾部的消失属于细胞凋亡 B.细胞焦亡过程中，细胞膜的通透性会发生变化 C.细胞凋亡和细胞焦亡都与细胞内基因的表达调控有关 D.细胞焦亡过程中，细胞的核遗传物质发生了改变 参考答案 热点1 【剖析真题】 1.A　[由患儿染色体组成可知，父亲提供的精子中同时存在X染色体和Y染色体，X染色体和Y染色体本应该在减数分裂Ⅰ后期分离，二者未分离，而是进入同一个精子中，所以导致该患儿染色体异常最可能的原因是精母细胞减数分裂Ⅰ性染色体不分离，A符合题意。] 2.C　[正常情况下，卵细胞的基因型可能为E或e；不考虑减数分裂Ⅰ发生互换，则减数分裂Ⅱ时，姐妹染色单体上的基因为EE或ee，着丝粒分开后，2个环状染色体互锁在一起，2个环状染色体随机交换一部分染色体片段后分开，卵细胞的基因型还可以为EE、ee、_(表示没有相应的基因)；若考虑减数分裂Ⅰ同源染色体中的非姐妹染色单体发生互换，则减数分裂Ⅱ时，姐妹染色单体上的基因为Ee，卵细胞的基因组成还可以是Ee，卵细胞基因组成最多有6种可能，A错误；不考虑其他突变和基因被破坏的情况，若卵细胞为Ee，则减数分裂Ⅰ时同源染色体中的非姐妹染色单体发生互换，次级卵母细胞产生的第二极体基因型为_，第一极体产生的第二极体可能为E、e或Ee和_，B错误；若卵细胞为E，且第一极体不含E，说明未发生互换，次级卵母细胞的基因组成为EE，第一极体的基因组成为ee，则次级卵母细胞产生的第二极体为E，第一极体产生的第二极体为e或ee、_，C正确；若卵细胞不含E、e且一个第二极体为E，若不发生互换，则第一极体为EE，若发生互换，则第一极体只能是Ee，综合以上，第一极体有Ee和EE两种可能，D错误。] 情境探疑·拓展应用 (1)提示　减数分裂Ⅰ前的间期，DNA分子复制过程中一条染色单体上的B基因突变为b基因 (2)提示　父本减数分裂Ⅰ后期同源染色体X、Y未分离 (3)提示　在减数分裂Ⅰ前期，四分体中的非姐妹染色单体间发生了片段互换　减数分裂Ⅱ时，基因H所在的姐妹染色单体未分开或分开后形成的两条染色体移向了细胞同一极 【巩固训练】 1.D　[一个基因型为AaXbY的精原细胞，产生了一个AaXb的精细胞，说明减数分裂Ⅰ后期A、a所在的同源染色体未正常分离，移向了同一极，而减数分裂Ⅱ正常，因此与其同时产生的另一精细胞的基因型是AaXb；另一个次级精母细胞不含A、a，因此其他两个精细胞的基因型是Y、Y。] 2.C　[题图为雄性哺乳动物体内一个处于减数分裂Ⅰ后期的细胞图像，此时每条染色体均含有两条染色单体，因此图中共有8条染色单体，A错误；图中的基因发生了基因突变，导致同一条染色体上带有等位基因，此时等位基因的分离也可以发生在减数分裂Ⅱ后期，B错误；该细胞分裂完成直接产生的是次级精母细胞，其基因型为aaYY、AaXX，D错误。] 热点2 【剖析真题】 1.B　[由题意可知，双链都掺入3H－脱氧核苷的DNA区段显深色，仅单链掺入的显浅色，未掺入的不显色，掺入培养中，大肠杆菌拟核DNA第1次复制后，得到两个子代DNA，都是仅单链掺入，显浅色，大肠杆菌拟核DNA第2次复制时，局部示意图中①还没解旋，应为仅单链掺入，显浅色，②为双链都掺入3H－脱氧核苷的DNA区段，显深色，③表示以未掺入3H－脱氧核苷的DNA区段为模板复制，③应为仅单链掺入，显浅色。] 2.C　[DNA复制是半保留复制，第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都只有一条链含有BrdU，即呈深蓝色，A正确；第二个细胞周期，每个着丝粒上2个染色单体，其中一个染色单体上DNA一条链含有BrdU，染色后呈深蓝色，另一个染色单体上DNA两条链都含有BrdU，染色后呈浅蓝色，B正确；第二次分裂后期，染色体被纺锤丝牵引着移向细胞两极，形成的子细胞内的染色体深蓝色和浅蓝色的数目不确定，故第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体不一定为1/4，C错误；根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，DNA由于半保留复制，后代总是含有一条链不含有BrdU、一条链含有BrdU的DNA，所以还能观察到深蓝色的染色单体，D正确。] 【巩固训练】 1.C　[若某个子细胞中有2条染色体含32P，可能是有丝分裂，也有可能是减数分裂，A错误；若进行有丝分裂，则4个子细胞中含32P的染色体数条数有以下几种情况：①0、2、1、1条；②1、1、1、1条；③0、2、0、2条；若进行减数分裂，则4个子细胞中含有32P的染色体数条数的情况有以下几种：①0、0、2、2条；②1、1、1、1条，B错误，C正确；已知GFP基因和NEO基因分别插入鼠精原细胞的两条非同源染色体上，由于非同源染色体可以进行自由组合，因此GFP基因和NEO基因可能存在于同一子细胞中，D错误。] 2.C　[由于DNA的复制方式为半保留复制，经过1次有丝分裂后，每条染色体含有的DNA分子均为一条链含15N标记、一条链含14N标记，再将子细胞置于只含有15N的培养基进行减数分裂的过程中，含有14N的染色体会随机移向细胞一极，因此图乙细胞中不一定每条染色体上都含有14N，A错误。 逆推法分析细胞分裂过程： 综上所述，次级精母细胞中所含X染色体的数目可能是0或1或2，D错误。] 热点3 【剖析真题】 1.C　[由题干信息可知，在饥饿状态下自噬参与了细胞内的脂质代谢，使细胞获得所需的物质和能量，来支持基本的生命活动，A正确；细胞长时间处在饥饿状态时，细胞可能无法获得足够的物质和能量，细胞自噬会过度活跃，导致细胞功能紊乱，可能会引起细胞凋亡，B正确；溶酶体内水解酶的化学本质是蛋白质，其合成场所是核糖体，在溶酶体内发挥作用，参与了细胞自噬过程，C错误；细胞自噬是细胞感应外部环境刺激后表现出的应激性与适应性行为，来支持基本的生命活动，从而维持细胞内部环境的稳定，D正确。] 2.B　[蝌蚪尾的消失是通过细胞凋亡实现的，A正确；根据题干信息“细胞内蛋白酶L在无酶活性时作为支架蛋白参与形成特定的复合体，经过一系列过程，最终导致该细胞炎症性坏死，病原体被释放，该过程属于细胞焦亡”，说明了蛋白酶L影响细胞焦亡，所以如果敲除编码蛋白酶L的基因会影响细胞焦亡，B错误；细胞焦亡后，病原体被释放，可以被体内的巨噬细胞吞噬消化，C正确；细胞焦亡释放的病原体可作为抗原刺激该机体B淋巴细胞的增殖与分化，D正确。] 【巩固训练】 1.D　[铁死亡属于细胞凋亡，细胞自噬和细胞凋亡都受基因的控制，A正确；运铁蛋白结合Fe3＋的环境在细胞外液，pH接近中性，释放Fe3＋的环境在晚期内体，pH＝5.0，二者的pH不同，B正确；细胞器和细胞膜结构的改变和功能障碍是膜脂质过氧化的最明显后果，包括膜流动性降低，C正确；运铁蛋白携带Fe3＋进入细胞属于胞吞，消耗能量，D错误。] 2.B　[ROS(自由基)可攻击和破坏细胞内执行正常功能的生物分子，因此，其可攻击线粒体的DNA和蛋白质，引起线粒体损伤，A正确；据题干信息可知，当Beclin1和Bcl－2结合被阻碍时，会诱导细胞自噬，据此可推测，当Beclin1和Bcl－2结合后，可抑制细胞自噬现象的发生，B错误；溶酶体中含有多种水解酶，其内的水解酶可水解衰老、损伤的线粒体，为细胞生存提供所需的物质和能量，C正确。] 3.D　[细胞凋亡是由基因决定的细胞程序性死亡的过程，人类胚胎发育过程中尾部的消失属于细胞凋亡，A正确；细胞焦亡过程中细胞不断涨大直至破裂，细胞膜的通透性会发生变化，B正确；细胞凋亡和细胞焦亡都是一种细胞程序性死亡方式，都与细胞内基因的表达调控有关，C正确；细胞焦亡属于细胞程序性死亡，细胞的核遗传物质没有发生改变，D错误。] 学科网（北京）股份有限公司 $$