内容正文:
专题04 细胞的生命历程
考情概览:解读近年命题思路和内容要求,统计真题考查情况。
2025年真题研析:探寻常考要点,真题分类精讲,归纳串联解题必备知识。
近年真题精选:分类精选近年真题,把握命题趋势。
必备知识速记:总结易错易混点。
名校模拟探源:精选适量名校模拟题,发掘高考命题之源。
命题解读
考向
考查统计
该部分内容在大多数情况下以选择题形式出现,考察考生对细胞增殖、分化和凋亡等相关知识的理解。核心素养侧重考察考生科学探究中科学思维的形成,为考生将来步入高等院校进行科研学习奠定基础。减数分裂是遗传信息传递的基础,通常在染色体上标注基因,在正常分裂和异常分裂两种情境下,正向考察减数分裂产生配子的种类及比例,逆向推理分析细胞在减数分裂Ⅰ和解数分裂Ⅱ过程中染色体的异常行为。
考向一 有丝分裂的过程
2025·广东·T4
2024·湖北·T13 2024·浙江·T3 2022·辽宁·T8 2022·天津·T6 2021·海南·T7
2021·全国乙·T1
考向二 观察洋葱根尖分生区组织细胞的有丝分裂
2022·江苏·T7 2022·湖南·T6 2022·广东·T4
考向三 减数分裂的过程
2025·云南·T5
2025·甘肃·T5
2025·安徽·T11
2025·广东·T10
2025·江苏·T14 2025·北京·T6
2024·广东·T9
2024·全国·T1
2024·山东·T6 2021·北京·T1 2021·海南·T14
2021·海南·T14
考向四 细胞分化
2025·陕晋宁青·T10
2025·安徽·T3
2025·江苏·T9
2024·安徽·T4
2022·重庆·T6 2022·湖北·T5 2022·河北·T14 2021·山东·T3
考向五 细胞衰老、死亡和自噬
2025·陕晋宁青·T4
2025·四川·T3
2025·云南·T4
2025·河南·T5
2025·甘肃·T4
2025·湖北·T13
2025·湖南·T4
2025·河北·T19
2025·山东·T3
2025·北京·T4
2024·甘肃·T4
2024·山东·T2
2024·吉林·T2
2023·海南·T4 2023·湖南·T7 2023·山东·T3 2022·重庆·T8 2022·辽宁·T17 2022·山东·T1
试题精讲
考向一 有丝分裂的过程
1.(2025·广东·高考真题)某同学用光学显微镜观察网球花胚乳细胞分裂,视野中(如图)可见( )
A.细胞质分离 B.等位基因分离
C.同源染色体分离 D.姐妹染色单体分离
考点解读
1.细胞增殖
2.高等植物细胞的有丝分裂
(1)前期:
①染色质丝螺旋缠绕,缩短变粗,成为染色体。每条染色体包括两条由一个共同的着丝粒连接着的并列的姐妹染色单体;
②核仁逐渐解体,核膜逐渐消失;
③细胞两极发出纺锤丝,形成一个梭形的纺锤体;
④染色体散乱分布于纺锤体中央
(2)中期:
①纺锤丝牵引染色体运动,使其着丝粒排列在赤道板上;
②染色体形态比较稳定,数目比较清晰,便于观察
(3)后期:
①每个着丝粒分裂成两个,姐妹染色单体分开,染色体数目加倍;
②染色体在纺锤丝的牵引下移向细胞两极,细胞的两极各有一套形态和数目完全相同的染色体
(4)末期:
①染色体变成染色质丝,纺锤丝消失;
②核膜、核仁出现,形成两个新的细胞核;
③赤道板位置出现细胞板并逐渐扩展形成新的细胞壁
3.动植物细胞有丝分裂的异同
时期
植物细胞有丝分裂
动物细胞有丝分裂
间期
无中心粒的倍增(低等植物细胞除外)
完成中心粒的倍增
前期
细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体
中心粒移到细胞两极,并发出星射线形成纺锤体
末期
细胞板扩展为细胞壁,分割细胞质
细胞膜从细胞的中部向内凹陷,缢裂细胞质
4.有丝分裂过程中的“加倍”
成分或结构
时期
原因
DNA
间期
DNA复制
染色体
后期
着丝粒分裂
中心体
间期
中心粒复制
细胞核
末期
新核膜已经形成,细胞质尚未分裂
考向二 减数分裂的过程
1.(2025·北京·高考真题)用于啤酒生产的酿酒酵母是真核生物,其生活史如图。
下列叙述错误的是( )
A.子囊孢子都是单倍体
B.营养细胞均无同源染色体
C.芽殖过程中不发生染色体数目减半
D.酿酒酵母可进行有丝分裂,也可进行减数分裂
2.(2025·江苏·高考真题)图示二倍体植物形成2n异常配子的过程,下列相关叙述错误的是( )
A.甲细胞中发生过染色体交叉互换
B.乙细胞中不含有同源染色体
C.丙细胞含有两个染色体组
D.2n配子是由于减数第一次分裂异常产生的
3.(2025·广东·高考真题)临床发现一例特殊的特纳综合征患者,其体内存在3种核型:“45,X”“46,XX”“47,XXX”(细胞中染色体总数,性染色体组成)。导致该患者染色体异常最可能的原因是( )
A.其母亲卵母细胞减数分裂Ⅰ中X染色体不分离
B.其母亲卵母细胞减数分裂Ⅱ中X染色体不分离
C.胚胎发育早期有丝分裂中1条X染色体不分离
D.胚胎发育早期有丝分裂中2条X染色体不分离
4.(2025·安徽·高考真题)某动物初级精母细胞中,一部分细胞的一对同源染色体的两条非姐妹染色单体间发生了片段互换,产生了4种精细胞,如图所示。若该动物产生的精细胞中,精细胞2、3所占的比例均为4%,则减数分裂过程中初级精母细胞发生交换的比例是( )
A.2% B.4% C.8% D.16%
5.(2025·甘肃·高考真题)某动物(2n=4)的基因型为AaBb,有一对长染色体和一对短染色体。A/a和B/b基因是独立遗传的,位于不同对的染色体上。关于该动物的细胞分裂(不考虑突变),下列叙述错误的是( )
A.图①、②、③和④代表减数分裂Ⅱ后期细胞,最终形成Ab、aB、AB和ab四种配子
B.同源染色体分离,形成图⑤减数分裂Ⅰ后期细胞,进而产生图①和②两种子细胞
C.非姐妹染色单体互换,形成图⑥减数分裂Ⅰ后期细胞,进而产生图③和④两种子细胞
D.图⑦代表有丝分裂后期细胞,产生的子代细胞在遗传信息上与亲代细胞保持一致
6.(2025·云南·高考真题)某二倍体动物(2n=4)的基因型为GgFf,等位基因G/g和F/f分别位于两对同源染色体上,在不考虑基因突变的情况下,下列细胞分裂示意图中不可能出现的是( )
A. B.
C. D.
考点解读
减数分裂过程(以精细胞的形成为例)
时期
图像
主要特征
细胞名称
间期
DNA复制,有关蛋白质合成,结果每条染色体上含有2条染色单体,细胞体积略增大
精原细胞
减数
分裂Ⅰ
前期
同源染色体发生联会,形成四分体,四分体中的非姐妹染色单体可以发生互换
初级精
母细胞
中期
同源染色体成对排列在赤道板两侧,每条染色体的着丝粒都附着在纺锤丝上
后期
同源染色体分离,非同源染色体自由组合,细胞均等分裂
末期
同源染色体平均分配到两个子细胞,染色体数目减半
减数分裂Ⅱ
前期
染色体散乱分布在细胞中,细胞中没有同源染色体
次级精
母细胞
中期
染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板上
后期
着丝粒分裂,染色单体分开成为染色体,染色体数目暂时加倍,细胞均等分裂
末期
细胞向内凹陷,一个细胞分裂为两个子细胞
考向三 细胞分化
1.(2025·江苏·高考真题)图示小肠上皮组织,a~c表示3类不同功能的细胞。下列相关叙述错误的是( )
A.a类干细胞分裂产生的子细胞都继续分化成b类或c类细胞
B.压力应激引起a类干细胞质膜通透性改变,可促使干细胞衰老
C.c类细胞凋亡和坏死,对细胞外液的影响不同
D.3类不同功能的细胞都表达细胞骨架基因
2.(2025·安徽·高考真题)胰岛类器官是由干细胞在体外诱导分化形成的具有器官特性的细胞集合体,可模拟胰岛的结构和功能,具有广泛的应用价值。下列叙述错误的是( )
A.胰岛类器官中不同细胞在结构和功能上存在差异,这是基因选择性表达的结果
B.胰岛类器官中胰岛A细胞是由干细胞诱导分化而来的,其细胞核不具有全能性
C.对胰岛类器官中细胞的mRNA序列进行分析,可判断其细胞类型
D.胰岛类器官模型可应用于胰岛发育和糖尿病发病机制等研究
3.(2025·陕晋青宁卷·高考真题)金刚鹦鹉的羽毛色彩缤纷。研究发现乙醛脱氢酶能催化鹦鹉黄素的醛基转化为羧基,造成羽色由红到黄的渐变。同一只鹦鹉不同部位的羽色有红黄差异,该现象最不可能源于( )
A.乙醛脱氢酶基因序列的差异 B.编码乙醛脱氢酶mRNA量的差异
C.乙醛脱氢酶活性的差异 D.鹦鹉黄素醛基转化为羧基数的差异
考点解读
细胞分化
(1)概念:在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程。
(2)实质:基因选择性表达的结果
(3)特点:持久性、普遍性、稳定性
(4)细胞的全能性:已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能
(5)细胞分化的“变”与“不变”
不变
DNA;基因;tRNA;rRNA;细胞的数目
改变
mRNA;蛋白质的种类;细胞的形态、结构和生理功能
考向四 细胞衰老、死亡和自噬
1.(2025·北京·高考真题)科学家对线虫进行诱变,发现C3基因功能缺失突变体中本应凋亡的细胞存活,C9基因功能缺失突变体中本不应凋亡的细胞发生凋亡。下列叙述错误的是( )
A.C3基因促进细胞凋亡 B.C9基因抑制细胞凋亡
C.细胞凋亡不利于线虫发育 D.细胞凋亡受基因的调控
2.(2025·山东·高考真题)利用病毒样颗粒递送调控细胞死亡的执行蛋白可控制细胞的死亡方式。细胞接收执行蛋白后,若激活蛋白P,则诱导细胞发生凋亡,细胞膜突起形成小泡,染色质固缩;若激活蛋白Q,则诱导细胞发生焦亡,细胞肿涨破裂,释放大量细胞因子。下列说法错误的是( )
A.细胞焦亡可能引发机体的免疫反应
B.细胞凋亡是由基因所决定的程序性细胞死亡
C.细胞凋亡和细胞焦亡受不同蛋白活性变化的影响
D.通过细胞自噬清除衰老线粒体的过程属于细胞凋亡
3.(2025·湖南·高考真题)单一使用干扰素-γ治疗肿瘤效果有限。降低线粒体蛋白V合成,不影响癌细胞凋亡,但同时加入干扰素-γ能破坏线粒体膜结构,促进癌细胞凋亡。下列叙述错误的是( )
A.癌细胞凋亡是由基因决定的
B.蛋白V可能抑制干扰素-γ诱发的癌细胞凋亡
C.线粒体膜结构破坏后,其DNA可能会释放
D.抑制蛋白V合成会减弱肿瘤治疗的效果
4.(2025·湖北·高考真题)科研人员以SA-β-Gal作为细胞衰老的分子标志,以EdU作为细胞DNA复制的标记,揭示了AP2A1蛋白通过调节p53蛋白表达量来影响细胞衰老的机制,实验结果如下图。下列叙述错误的是( )
A.对照组中也有衰老的细胞
B.蛋白质AP2A1促进了细胞中p53蛋白积累
C.据图可推测衰老细胞中各种蛋白质的表达量上升
D.含EdU标记的细胞所占比例越大,表明细胞增殖越旺盛
5.(2025·甘肃·高考真题)绝大多数细胞在经历有限次数的分裂后不再具有增殖能力而进入衰老状态。癌细胞具有较高的端粒酶活性,能防止端粒缩短、体外培养时可无限增殖不衰老。关于细胞衰老,下列叙述错误的是( )
A.衰老的细胞中细胞核形态异常,核质间的物质交换频率降低
B.细胞产生的自由基可以通过攻击DNA和蛋白质引起细胞衰老
C.体外培养癌细胞时,培养液中加入端粒酶抑制剂可诱导癌细胞衰老
D.将衰老细胞与去细胞核的年轻细胞融合,获得的融合细胞可以增殖
6.(2025·河南·高考真题)导管是被子植物木质部中运输水分和无机盐的主要输导组织,由导管的原始细胞分裂、分化、死亡后形成。下列叙述正确的是( )
A.细胞坏死形成导管的过程是一种自然的生理过程
B.分化成熟后的导管仍具备脱分化和再分化的能力
C.导管的原始细胞与叶肉细胞的基因表达情况存在差异
D.细胞骨架在维持导管的形态及物质的运输中发挥作用
7.(2025·云南·高考真题)研究发现,细胞蛇是一种无膜细胞器,其在果蝇三龄幼虫大脑干细胞中数量较多而神经细胞中几乎没有;在人类肝癌细胞中数量比正常组织中多。据此推测细胞蛇可能参与的生命活动是( )
A.细胞增殖 B.细胞分化 C.细胞凋亡 D.细胞衰老
8.(2025·四川·高考真题)通俗地说,细胞自噬就是细胞“吃掉”自身的结构和物质。下列叙述错误的是( )
A.溶酶体作为“消化车间”可为细胞自噬过程提供水解酶
B.线粒体作为“动力车间”为细胞自噬过程提供所需能量
C.细胞自噬产生的氨基酸可作为原料重新用于蛋白质合成
D.细胞自噬“吃掉”细胞器不利于维持细胞内部环境稳定
9.(2025·陕晋青宁卷·高考真题)细胞衰老表现为细胞形态、结构和功能的改变。下列叙述错误的是( )
A.细胞持续分裂过程中端粒缩短可引起细胞衰老
B.皮肤生发层新形成细胞替代衰老细胞过程中有新蛋白合成
C.哺乳动物成熟红细胞的程序性死亡会导致机体的衰老
D.衰老小肠上皮细胞的膜通透性改变,物质吸收效率降低
10.(2025·河北·高考真题)砷可严重影响植物的生长发育。拟南芥对砷胁迫具有一定的耐受性,为探究其机制,研究者进行了相关实验。回答下列问题:
(1)砷通过转运蛋白F进入根细胞时需消耗能量,该运输方式属于 。砷的累积可导致细胞内自由基含量升高。自由基造成细胞损伤甚至死亡的原因为 (答出两点即可)。
(2)针对砷吸收相关基因C缺失和过量表达的拟南芥,研究者检测了其根细胞中砷的含量,结果如图。由此推测,蛋白C可 (填“增强”或“减弱”)根对砷的吸收。进一步研究表明,砷激活的蛋白C可使F磷酸化、磷酸化的F诱导细胞膜内陷、形成含有蛋白F的囊泡。由此判断,激活的蛋白C可使细胞膜上转运蛋白F的数量 ,造成根对砷吸收量的改变。囊泡的形成过程体现了细胞膜在结构上具有 的特点。
(3)砷和磷可竞争性通过转运蛋白F进入细胞。推测在砷胁迫下植物对磷的吸收量 (填“增加”或“减少”),结合(2)和(3)的信息,分析其原因: (答出两点即可)。
考点解读
1. 细胞衰老
(1)细胞衰老的特征
A.形态结构方面
①细胞萎缩,体积变小。
②细胞膜通透性改变,使物质运输功能降低。
③细胞核的体积增大,核膜内折,染色质收缩、染色加深。
B.细胞内的物质方面
①水:水分减少。
②酶:多种酶的活性降低,呼吸速率减慢,新陈代谢速率减慢。
③色素:细胞内的色素逐渐积累,妨碍细胞内物质的交流和传递。可以总结为:
(2)细胞衰老的原因
A.自由基学说
①自由基本质:异常活泼的带电分子或基团。
②自由基来源:氧化反应、辐射以及有害物质入侵都能产生。
③作用机理:攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。
a.攻击磷脂分子,产生更多自由基,损伤生物膜。
b.攻击DNA,可能引起基因突变。
c.攻击蛋白质,使蛋白质活性下降。
B.端粒学说
①端粒:一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体。
②端粒位置:染色体两端。
③作用机理:端粒DNA序列被截短后,端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤,使细胞活动渐趋异常。
(3)细胞衰老与个体衰老的关系
(1)单细胞生物:细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。
(2)多细胞生物:细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡不是一回事;从总体上看,个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
2.细胞凋亡
作用及实例:a.清除多余、无用的细胞,如蝌蚪尾的消失;b.清除完成正常使命的衰老细胞,如衰老的白细胞;c.清除体内有害的细胞,如癌细胞;d.清除体内被病原体感染的细胞,如被病原体入侵的靶细胞。
3.细胞自噬的意义:a.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。b.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。c.有些激烈的细胞自噬,可能诱导细胞凋亡。d.细胞自噬机制的研究对许多疾病的防治有重要意义。
考向一 有丝分裂的过程
1.(2024·湖北·高考真题)芽殖酵母通过出芽形成芽体进行无性繁殖(图1),出芽与核DNA复制同时开始。一个母体细胞出芽达到最大次数后就会衰老、死亡。科学家探究了不同因素对芽殖酵母最大分裂次数的影响,实验结果如图2所示。下列叙述错误的是( )
A.芽殖酵母进入细胞分裂期时开始出芽 B.基因和环境都可影响芽殖酵母的寿命
C.成熟芽体的染色体数目与母体细胞的相同 D.该实验结果为延长细胞生命周期的研究提供新思路
2.(2024·浙江·高考真题)观察洋葱根尖细胞有丝分裂装片时,某同学在显微镜下找到①~④不同时期的细胞,如图。关于这些细胞所处时期及主要特征的叙述,正确的是( )
A.细胞①处于间期,细胞核内主要进行 DNA 复制和蛋白质合成
B.细胞②处于中期,染色体数: 染色单体数: 核DNA分子数=1:2:2
C.细胞③处于后期,同源染色体分离并向细胞两极移动
D.细胞④处于末期,细胞膜向内凹陷将细胞一分为二
3.(2023·河北·高考真题)关于动物细胞有丝分裂的叙述,错误的是( )
A.精原细胞能通过有丝分裂产生子细胞 B.DNA在分裂间期边解旋边复制
C.细胞DNA总量在分裂后期减半 D.核仁在分裂末期染色体解螺旋时重新形成
4.(2023·辽宁·高考真题)下图为眼虫在适宜条件下增殖的示意图(仅显示部分染色体)。下列叙述正确的是( )
A.②时期,细胞核的变化与高等动物细胞相同
B.③时期,染色体的着丝粒排列在赤道板上
C.④时期,非同源染色体自由组合
D.⑤时期,细胞质的分裂方式与高等植物细胞相同
5.(2023·湖北·高考真题)快速分裂的癌细胞内会积累较高浓度的乳酸。研究发现,乳酸与锌离子结合可以抑制蛋白甲的活性,甲活性下降导致蛋白乙的SUMO化修饰加强,进而加快有丝分裂后期的进程。下列叙述正确的是( )
A.乳酸可以促进DNA的复制
B.较高浓度乳酸可以抑制细胞的有丝分裂
C.癌细胞通过无氧呼吸在线粒体中产生大量乳酸
D.敲除蛋白甲基因可升高细胞内蛋白乙的SUMO化水平
考向二 减数分裂
1.(2024·广东·高考真题)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
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.(2024·全国·高考真题)细胞是生物体结构和功能的基本单位。下列叙述正确的是( )
A.病毒通常是由蛋白质外壳和核酸构成的单细胞生物
B.原核生物因为没有线粒体所以都不能进行有氧呼吸
C.哺乳动物同一个体中细胞的染色体数目有可能不同
D.小麦根细胞吸收离子消耗的ATP主要由叶绿体产生
3.(2024·山东·高考真题)某二倍体生物通过无性繁殖获得二倍体子代的机制有3种:①配子中染色体复制1次;②减数分裂Ⅰ正常,减数分裂Ⅱ姐妹染色单体分离但细胞不分裂;③减数分裂Ⅰ细胞不分裂,减数分裂Ⅱ时每个四分体形成的4条染色体中任意2条进入1个子细胞。某个体的1号染色体所含全部基因如图所示,其中A1、A2为显性基因,a1、a2为隐性基因。该个体通过无性繁殖获得了某个二倍体子代,该子代体细胞中所有1号染色体上的显性基因数与隐性基因数相等。已知发育为该子代的细胞在四分体时,1号染色体仅2条非姐妹染色单体发生了1次互换并引起了基因重组。不考虑突变,获得该子代的所有可能机制为( )
A.①② B.①③ C.②③ D.①②③
3.(2023·天津·高考真题)甲图示百合(2n=24)一个 花粉母细胞减数分裂形成的四个子细胞,乙和丙分 别是四个子细胞形成过程中不同分裂期的中期图 像。下列叙述正确的是( )
A.乙和丙均是从与赤道板垂直方向观察到的细胞分裂图像 B.乙中单个细胞的染色体组数是丙中单个细胞的两倍
C.乙中单个细胞的同源染色体对数是丙中单个细胞的两倍 D.基因的分离和自由组合发生于丙所示时期的下一个时期
4.(2023·北京·高考真题)武昌鱼(2n=48)与长江白鱼(2n=48)经人工杂交可得到具有生殖能力的子代。显微观察子代精巢中的细胞,一般不能观察到的是( )
A.含有24条染色体的细胞 B.染色体两两配对的细胞
C.染色体移到两极的细胞 D.含有48个四分体的细胞
5.(2023·浙江·高考真题)某基因型为AaXDY的二倍体雄性动物(2n=8),1个初级精母细胞的染色体发生片段交换,引起1个A和1个a发生互换。该初级精母细胞进行减数分裂过程中,某两个时期的染色体数目与核DNA分子数如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.甲时期细胞中可能出现同源染色体两两配对的现象
B.乙时期细胞中含有1条X染色体和1条Y染色体
C.甲、乙两时期细胞中的染色单体数均为8个
D.该初级精母细胞完成减数分裂产生的4个精细胞的基因型均不相同
考向三 细胞分化
1.(2024·安徽·高考真题)在多细胞生物体的发育过程中,细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共同决定的某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列叙述正确的是( )
A.细胞对该信号分子的特异应答,依赖于细胞内的相应受体
B.酶联受体是质膜上的蛋白质,具有识别、运输和催化作用
C.ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合,使其磷酸化而有活性
D.活化的应答蛋白通过影响基因的表达,最终引起细胞定向分化
2.(2022·重庆·高考真题)某化合物可使淋巴细胞分化为吞噬细胞。实验小组研究了该化合物对淋巴细胞的影响,结果见如表。下列关于实验组的叙述,正确的是( )
分组
细胞特征
核DNA含量增加的细胞比例
吞噬细菌效率
对照组
均呈球形
59.20%
4.61%
实验组
部分呈扁平状,溶酶体增多
9.57%
18.64%
A.细胞的形态变化是遗传物质改变引起的
B.有9.57%的细胞处于细胞分裂期
C.吞噬细菌效率的提高与溶酶体增多有关
D.去除该化合物后扁平状细胞会恢复成球形
3.(2022·浙江·高考真题)在某些因素诱导下,人体造血干细胞能在体外培养成神经细胞和肝细胞。此过程主要涉及细胞的( )
A.分裂与分化 B.分化与癌变 C.癌变与衰老 D.衰老与分裂
4.(2021·重庆·高考真题)人脐血含有与骨髓中相同类型的干细胞。关于脐血中的干细胞,下列叙述错误的是( )
A.可用来治疗造血功能障碍类疾病
B.分化后,表达的蛋白种类发生变化
C.分化后,细胞结构发生变化
D.具有与早期胚胎细胞相同的分化程度
考向四 细胞衰老与死亡
1.(2024·甘肃·高考真题)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.(2024·山东·高考真题)心肌损伤诱导某种巨噬细胞吞噬、清除死亡的细胞,随后该巨噬细胞线粒体中NAD+浓度降低,生成NADH的速率减小,引起有机酸ITA的生成增加。ITA可被细胞膜上的载体蛋白L转运到细胞外。下列说法错误的是( )
A.细胞呼吸为巨噬细胞吞噬死亡细胞的过程提供能量
B.转运ITA时,载体蛋白L的构象会发生改变
C.该巨噬细胞清除死亡细胞后,有氧呼吸产生CO2的速率增大
D.被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解
3.(2024·吉林·高考真题)手术切除大鼠部分肝脏后,残留肝细胞可重新进入细胞周期进行增殖;肝脏中的卵圆细胞发生分化也可形成新的肝细胞,使肝脏恢复到原来体积。下列叙述错误的是( )
A.肝细胞增殖过程中,需要进行DNA复制
B.肝细胞的自然更新伴随着细胞凋亡的过程
C.卵圆细胞分化过程中会出现基因的选择性表达
D.卵圆细胞能形成新的肝细胞,证明其具有全能性
4.(2023·重庆·高考真题)药物甲常用于肿瘤治疗,但对正常细胞有一定的毒副作用。某小组利用试剂K(可将细胞阻滞在细胞周期某时期)研究了药物甲的毒性与细胞周期的关系,实验流程和结果如图所示。下列推测正确的是( )
注:G1:DNA合成前期;S:DNA合成期;G2:分裂准备期;M期:分裂期
A.试剂K可以将细胞阻滞在G1期
B.试剂K对细胞周期的阻滞作用不可逆
C.药物甲主要作用于G2+M期,Ⅱ组的凋亡率应最低
D.在机体内,药物甲对浆细胞的毒性强于造血干细胞
5.(2023·海南·高考真题)根边缘细胞是从植物根冠上游离下来的一类特殊细胞,可合成并向胞外分泌多种物质形成黏胶层。用DNA酶或蛋白酶处理黏胶层会使其厚度变薄。将物质A加入某植物的根边缘细胞悬液中,发现根边缘细胞的黏胶层加厚,细胞出现自噬和凋亡现象。下列有关叙述错误的是( )
A.根边缘细胞黏胶层中含有DNA和蛋白质
B.物质A可导致根边缘细胞合成胞外物质增多
C.根边缘细胞通过自噬可获得维持生存所需的物质和能量
D.物质A引起的根边缘细胞凋亡,是该植物在胚发育时期基因表达的结果
6.(2023·山东·高考真题)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
1.观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
(1)解离液中两种液体的作用
①酒精:迅速杀死细胞,固定细胞内染色体的形态和位置。
②盐酸:促进细胞之间的中胶层物质溶解,从而达到分离细胞的目的。
(2)各操作步骤时间或力度要严格控制的原因分析
解离时间
太短
细胞间质未被完全溶解,压片时细胞不易分散
过长
导致细胞解离过度、根尖过于酥软,影响染色
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
压片力度
过轻
细胞未分散开
过重
将组织压烂
(3)细胞周期中不同时期持续时间长短与处于该时期的细胞数呈正相关。
2.减数分裂的相关概念
(1)同源染色体:大小和形状一般相同,一条来自父方,一条来自母方的一对染色体。
(2)联会:减数分裂过程中,同源染色体两两配对的现象。联会发生在减数分裂Ⅰ前期(时期)。
(3)四分体:联会后的每对同源染色体含有四条染色单体,叫作四分体。四分体的个数等于减数分裂中配对的同源染色体对数。
(4)互换:减数分裂Ⅰ前期(四分体时期),同源染色体中非姐妹染色单体之间交换片段。
3.减数分裂与有丝分裂的特点比较
分裂方式
比较项目
减数分裂
有丝分裂
不
同
点
分裂的细胞
原始生殖细胞
体细胞或原始生殖细胞
细胞分裂次数
两次
一次
同源染色体的行为
(1)联会形成四分体,非姐妹染色单体可以发生互换;(2)同源染色体分离
存在同源染色体,但不联会,不分离,无互换现象
非同源染色体的行为
出现自由组合
不出现自由组合
子细胞染色体数目
减半
不变
子细胞的名称和数目
4个精子或1个卵细胞和3个极体
2个体细胞或原始生殖细胞
子细胞间的遗传物质
不一定相同
相同
意义
减数分裂和受精作用维持了每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定
使生物的亲代细胞和子代细胞之间保持了遗传的稳定性
4.受精作用
(1)概念:受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
(2)过程:精子的头部进入卵细胞,尾部留在外面;卵细胞的细胞膜发生复杂的生理反应,以阻止其他精子再进入;精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合,使彼此的染色体会合在一起。
(3)结果
①受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目。
②受精卵中的染色体一半来自精子(父方),另一半来自卵细胞(母方)。
(4)有性生殖后代多样性的原因
①减数分裂形成的配子,其染色体组合具有多样性,导致了不同配子遗传物质的差异。
②受精过程中卵细胞和精子结合的随机性,使同一双亲的后代必然呈现多样性。
(5)减数分裂和受精作用的意义
保证了每种生物前后代染色体数目的恒定,维持了生物遗传的稳定性。有性生殖后代具有多样性,有利于生物适应多变的自然环境,有利于生物在自然选择中进化,体现了有性生殖的优越性。
(6)细胞质和细胞核中遗传物质来源的区别
受精卵细胞核中的遗传物质从双亲各获得一半;受精卵的细胞质中有线粒体,也含有DNA,其几乎全部来自母本,因此,受精卵中的全部遗传物质并非从双亲中各获得一半,而是从母本中获得的更多一些。
5.每条染色体中DNA含量的变化
根据曲线图完善下表:
阶段
A→B
B→C
C→D
D→E
减数分裂对应时期
减数分裂前的间期
减数分裂Ⅰ全过程和减数分裂Ⅱ前期、中期
减数分裂Ⅱ后期
减数分裂Ⅱ后期和末期
有丝分裂对应时期
有丝分裂前的间期
前期和中期
后期
后期和末期
一、单选题
1.(2025·四川巴中·二模)研究发现,细胞分裂过程中,Mad2蛋白可以控制细胞周期的进程,其机制是:Mad2蛋白提供二个“等待”信号,延缓后期的起始,直到所有染色体着丝粒正确排列在赤道板上该蛋白才消失。若染色体受到两极相等拉力时该蛋白也会消失。下列有关叙述错误的是( )
A.Mad2蛋白的存在会延缓姐妹染色单体的分离
B.Mad2蛋白异常可能导致子代细胞中遗传物质的改变或细胞发生整倍数的染色体数目变异
C.有丝分裂中期,正常排列的双附着染色体上Mad2蛋白会消失
D.Mad2蛋白异常可能导致细胞分裂停留在中期
2.(2025·四川巴中·二模)下图分别表示某动物(2n=8)精巢中处于分裂期的甲细胞和乙细胞,用红色荧光和绿色荧光分别标记其中两条染色体的着丝粒,在荧光显微镜下观察着丝粒随时间的变化,发现其依次出现在细胞①→③(或①→④)的不同位置处。下列说法正确的是( )
A.甲细胞和乙细胞中均标记的是一对同源染色体的着丝粒
B.甲细胞的着丝粒到达③位置时,细胞内的染色体数为 4n
C.乙细胞荧光点从③向④移动过程中,该细胞中可能存在 16 条染色体
D.乙细胞①→②阶段发生同源染色体的联会,②阶段细胞中有 4 个四分体
3.(2025·重庆·三模)表皮生长因子(EGF)可与非小细胞肺癌细胞(A594)的表皮生长因子受体(EGFR)结合,通过胞内一系列信号转导促进其增殖。漆黄素是来源于植物细胞的抗肿瘤活性物质。为探究漆黄素的抗肿瘤机制,科研人员以A594细胞为实验材料,在不同处理后的第45小时测定各期细胞占比和细胞凋亡率,相关实验设计和结果如表所示。下列说法不正确的是( )
组别
处理
细胞周期(%)
凋亡率(%)
G1期
S期
G2和M期
甲
不做处理
82
13
5
9
乙
EGF
74
20
6
5
丙
漆黄素和EGF
81
14
5
12
丁
吉非替尼和EGF
83
13
4
14
注:吉非替尼为EFGR活性抑制剂,G1期:DNA合成前期,S期:DNA合成期,G2:分裂准备期
A.G1期会发生DNA聚合酶基因的选择性表达
B.在G2期结束时的细胞中存在倍增后的两个中心体
C.漆黄素可能通过促进抑癌基因表达从而促进癌细胞凋亡
D.漆黄素通过抑制EGFR活性进而抑制G1期细胞进入S期
4.(2025·山东·二模)动物细胞有丝分裂后期纺锤体伸长,细胞两极远离。某动物M基因的突变会导致有丝分裂后期纺锤体伸长的时间和长度都明显减少,从而影响细胞的增殖。关于M基因突变的细胞,下列叙述正确的是( )
A.分裂前期不能形成梭形纺锤体
B.分裂中期着丝粒无法排列在赤道板上
C.分裂后期染色体数能正常加倍
D.分裂末期细胞两极染色体数相同
5.(2025·湖北黄石·二模)下列有关细胞生命历程的叙述,正确的是( )
A.被病原体感染的细胞的清除均属于细胞坏死
B.染色体端粒受损可能会抑制细胞衰老
C.有丝分裂包括间期、前期、中期、后期、末期
D.衰老细胞的细胞核体积变大,染色质收缩
6.(2025·天津武清·二模)FDR指减数分裂Ⅰ时,联会后姐妹染色单体提前分离进入2个子细胞,到减数分裂Ⅱ时,染色体不再分离;SDR指减数分裂Ⅱ时,姐妹染色单体分开后没有移向两极。以上两种由于原始生殖细胞(2n)减数分裂失败而形成染色体数为2n配子的过程称为核重组,现有一雄性个体基因型为AaBb,染色体如图所示,不考虑其他变异类型。下列说法错误的是( )
A.核重组现象属于染色体变异,可为进化提供原材料
B.若只考虑SDR,该雄性个体最多可以产生4种染色体加倍的精子
C.该个体中1个精原细胞在减数分裂时仅发生一次核重组产生精细胞种类可能为1或2种
D.光学显微镜不能观察到初级精母细胞中A/a、B/b是否发生基因重组
7.(2025·天津蓟州·三模)下图是玉米(2n=20)的花粉母细胞减数分裂过程中几个特定时期的显微照片,①⑤代表不同的细胞。观察图中染色体的行为特点,下列叙述正确的是( )
A.细胞②处于减数第二次分裂中期,此时不含有姐妹染色单体
B.②④细胞中核DNA、染色体、染色单体三者数量比均为2:1:2
C.细胞①④⑤中染色体移向两极,均需要纺锤丝的牵引
D.若①细胞中有一对同源染色体没有分离,则形成的4个花粉粒中有2个异常
8.(2025·四川眉山·模拟预测)研究人员设计了自噬驱动的细胞膜蛋白靶向降解技术,主要技术如图,自噬诱导分子PEI能诱导细胞膜蛋白降解。相关叙述正确的是( )
A.靶细胞将AUTAB分子吸收进入细胞过程涉及细胞膜的选择透过性
B.通过搭配不同的PEI可实现对多种膜蛋白的靶向降解
C.AUTAB分子激活自噬机制,一定会导致细胞的凋亡
D.靶向降解过程中需要溶酶体、线粒体等结构共同参与
二、多选题
9.(2025·河北衡水·三模)细胞中染色体的正确排列与分离依赖于染色单体之间的粘连。动物细胞内存在有一种SGO蛋白,保护粘连蛋白不被水解酶破坏,其主要集中在染色体的着丝粒位置,在染色体的其他位置也有分布,如下图所示。下列说法错误的是( )
A.粘连蛋白只与姐妹染色单体的分离有关,与同源染色体的非姐妹染色单体片段互换无关
B.在细胞分裂过程中,细胞会产生水解酶将粘连蛋白分解,而染色体上的其他蛋白质不受影响,这体现了酶的专一性
C.阻断正在分裂的动物体细胞内SGO蛋白的合成,细胞最可能出现染色体结构变异
D.图1所发生的变化只发生在有丝分裂,图2发生的变化只发生在减数分裂
10.(2025·江西赣州·二模)细胞中的纺锤体一般由星体微管、动粒微管、极微管及结合蛋白构成。星体微管固定细胞形态,为细胞器定位,同时确定分裂沟的位置;动粒微管与染色体的着丝粒相连,牵引染色体移动;极微管由纺锤体的两极发出,在纺锤体的中部相互重叠,重叠区域发生滑动可改变细胞两极的距离。下列叙述正确的是( )
A.低等植物细胞通过中心体发出星射线形成纺锤体
B.动粒微管、极微管等聚合组装的时期为分裂前期
C.有丝分裂后期染色体数量加倍,极微管重叠减少
D.动粒微管合成受阻,分裂形成的子细胞大小不同
11.(2025·河北张家口·三模)SW是从植物中提取的一种具有抗癌功能的生物碱。研究人员将等量的小鼠肝癌细胞悬液,接种于添加了不同浓度SW的等量培养液中培养24h,分析各SW浓度下不同核DNA含量的细胞所占的比例,结果如图1。同时,测定各组癌细胞的增殖抑制率和细胞凋亡比例,结果如图2。下列叙述错误的是( )
A.细胞凋亡是由基因控制的,不会受到环境因素的影响
B.核DNA含量为4n的细胞增多是由于SW促进了间期DNA复制
C.SW可能会诱导癌细胞中凋亡相关基因的表达
D.SW的给药浓度为20pg·L-1时可达到最好的癌症治疗效果
12.(2025·江西吉安·二模)减数分裂过程中容易发生下图所示染色体变异导致异常染色体组成的配子不育。图1表示同源染色体配对时,有2条非同源染色体发生融合,导致染色体丢失或失活,失活的染色体失去了着丝粒分裂等功能;图2表示连接两条姐妹染色单体的着丝粒在本该正常纵裂时,却发生异常横裂而形成“等臂染色体”。下列叙述正确的有( )
A.图1过程发生的时期为减数分裂Ⅰ前期,此时发生了染色体数目和结构变异
B.图1中失活染色体和2条正常染色体随机分配到两极,产生可育配子占比为1/3
C.图2的异常横裂受细胞中某基因抑制,该基因缺失可能会导致部分配子不育
D.图2过程2条“等臂染色体”会随机分配到细胞两极,产生可育配子占比为1/4
三、解答题
13.(2025·河北廊坊·三模)桔梗(2n=18)小孢子母细胞能够进行减数分裂,并形成正常的雄配子。如图1是某基因型为AABb的桔梗组织体细胞有丝分裂的间期细胞,图2~图5是该植株小孢子母细胞减数分裂的细胞分裂图。回答下列问题:
(1)若图1体细胞处于G1期(DNA合成前期),则该期进行的主要生理活动有 ,该细胞进入有丝分裂后期时的基因型为 (写全基因)。
(2)图2和图4是减数分裂过程中发生基因重组的重要时期,则图2处于 期,图4染色体的主要行为是 ,图3和图5一个细胞中每条染色体上DNA含量及染色体组数异同点是 。
(3)另取该植株某组织置于含有5-溴尿嘧啶脱氧核苷酸(简称BrdU,可与碱基A配对)、不含胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养,在不同分裂时期取出细胞,然后用姬姆萨染料染色(已知双链DNA分子不掺或一条单链掺有BrdU时呈深蓝色,两条单链都掺有BrdU时呈浅蓝色),则在第二次分裂中期的细胞中出现的色差染色体(一条染色体的两条染色单体颜色有差异)数为 ,若该细胞进入下一时期出现9条无色差的浅蓝色染色体,则该细胞所处的时期为 。
(4)控制减数分裂过程有三个关键基因PAIR1、REC8和OSD1,PAIR1基因参与同源染色体正确的配对和联会;REC8基因在减数分裂I时抑制着丝粒提前分裂,从而防止姐妹染色单体提前分离;OSD1基因保证减数分裂Ⅱ过程中正常细胞质分裂。敲除三个基因中的 基因,细胞减数分裂后只能得到2个细胞。
14.(2025·河北沧州·二模)如图甲、乙是某一生物细胞进行有丝分裂的细胞周期相关示意图。回答下列问题:
(1)图甲为细胞周期中 (填“核DNA分子”“染色体”或“染色单体”)数目变化规律曲线图,根据图乙可知图甲中N值是 。
(2)发生基因突变的高风险期为图甲中的 (用图甲中的字母表示)段。
(3)若用胰蛋白酶处理图乙中的结构M,剩余的细丝状结构是 。图乙中结构Z正在收缩,推测此时其周围所集结的细胞器是 。
(4)骨髓移植实质上是将图丙中的 (填字母)细胞移植到患者体内。图丙中,皮肤细胞、肝细胞、白细胞来源相同,但彼此的结构和功能都出现了不同,其根本原因是 。
15.(2025·北京海淀·二模)细胞周期是靠细胞内部精确的调控实现的,研究细胞周期的调控机制对防治癌症有重要意义。
(1)连续分裂的细胞, ,为一个细胞周期。
(2)细胞周期调控的经典模型如图1所示,有丝分裂原是一类能刺激细胞启动有丝分裂的信号分子,可影响一系列下游蛋白质的活性。
①当Rb的活性低于某一临界值时,由于CDK2对Rb活性存在 调节,即使有丝分裂原消失,Rb活性也会持续下降,细胞正常完成细胞周期;当Rb的活性高于临界值时,若有丝分裂原消失,细胞会退出细胞周期。“R点”是Rb活性等于临界值的关键调控点,该调控过程应发生在DNA复制之前。
②研究者用CDK4抑制剂处理人类宫颈癌细胞(模拟有丝分裂原消失),一段时间后检测退出细胞周期的宫颈癌细胞中的DNA数目,发现部分细胞中DNA数目 (选填“<”“=”“>”)46条,说明这些细胞在R点后才退出细胞周期,不符合经典模型。
(3)为探究上述细胞退出细胞周期的机制,研究者利用已通过R点的宫颈癌细胞进行图2所示实验。已知CNA蛋白有助于CDK2活性的维持。据(2)和图2结果推测,有丝分裂原消失,① ,CDK2② ,部分细胞在R点后退出细胞周期。
(4)结合上述研究成果,提出一条治疗癌症的思路 。
学科网(北京)股份有限公司
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专题04 细胞的生命历程
考情概览:解读近年命题思路和内容要求,统计真题考查情况。
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命题解读
考向
考查统计
该部分内容在大多数情况下以选择题形式出现,考察考生对细胞增殖、分化和凋亡等相关知识的理解。核心素养侧重考察考生科学探究中科学思维的形成,为考生将来步入高等院校进行科研学习奠定基础。减数分裂是遗传信息传递的基础,通常在染色体上标注基因,在正常分裂和异常分裂两种情境下,正向考察减数分裂产生配子的种类及比例,逆向推理分析细胞在减数分裂Ⅰ和解数分裂Ⅱ过程中染色体的异常行为。
考向一 有丝分裂的过程
2025·广东·T4
2024·湖北·T13 2024·浙江·T3 2022·辽宁·T8 2022·天津·T6 2021·海南·T7
2021·全国乙·T1
考向二 观察洋葱根尖分生区组织细胞的有丝分裂
2022·江苏·T7 2022·湖南·T6 2022·广东·T4
考向三 减数分裂的过程
2025·云南·T5
2025·甘肃·T5
2025·安徽·T11
2025·广东·T10
2025·江苏·T14 2025·北京·T6
2024·广东·T9
2024·全国·T1
2024·山东·T6 2021·北京·T1 2021·海南·T14
2021·海南·T14
考向四 细胞分化
2025·陕晋宁青·T10
2025·安徽·T3
2025·江苏·T9
2024·安徽·T4
2022·重庆·T6 2022·湖北·T5 2022·河北·T14 2021·山东·T3
考向五 细胞衰老、死亡和自噬
2025·陕晋宁青·T4
2025·四川·T3
2025·云南·T4
2025·河南·T5
2025·甘肃·T4
2025·湖北·T13
2025·湖南·T4
2025·河北·T19
2025·山东·T3
2025·北京·T4
2024·甘肃·T4
2024·山东·T2
2024·吉林·T2
2023·海南·T4 2023·湖南·T7 2023·山东·T3 2022·重庆·T8 2022·辽宁·T17 2022·山东·T1
试题精讲
考向一 有丝分裂的过程
1.(2025·广东·高考真题)某同学用光学显微镜观察网球花胚乳细胞分裂,视野中(如图)可见( )
A.细胞质分离 B.等位基因分离
C.同源染色体分离 D.姐妹染色单体分离
【答案】D
【分析】有丝分裂过程:(1)间期:进行DNA的复制和有关蛋白质的合成;(2)前期:核膜、核仁逐渐解体消失,出现纺锤体和染色体;(3)中期:染色体形态固定、数目清晰;(4)后期:着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,并均匀地移向两极;(5)末期:核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。
【详解】A、细胞质分离可以在光学显微镜下观察到,如植物细胞中出现细胞板,题图中没有出现细胞板,不处于末期,故没发生细胞质分离,A错误;
B、等位基因分离发生在减数分裂过程中,胚乳细胞不能进行减数分裂,且等位基因显微镜下不可见,B错误;
C、同源染色体分离发生在减数分裂过程中,胚乳细胞不能进行减数分裂,C错误;
D、图中染色体均匀分布在细胞两极,可知着丝粒已经分裂,姐妹染色单体形成的染色体在分离,D正确。
故选D。
考点解读
1.细胞增殖
2.高等植物细胞的有丝分裂
(1)前期:
①染色质丝螺旋缠绕,缩短变粗,成为染色体。每条染色体包括两条由一个共同的着丝粒连接着的并列的姐妹染色单体;
②核仁逐渐解体,核膜逐渐消失;
③细胞两极发出纺锤丝,形成一个梭形的纺锤体;
④染色体散乱分布于纺锤体中央
(2)中期:
①纺锤丝牵引染色体运动,使其着丝粒排列在赤道板上;
②染色体形态比较稳定,数目比较清晰,便于观察
(3)后期:
①每个着丝粒分裂成两个,姐妹染色单体分开,染色体数目加倍;
②染色体在纺锤丝的牵引下移向细胞两极,细胞的两极各有一套形态和数目完全相同的染色体
(4)末期:
①染色体变成染色质丝,纺锤丝消失;
②核膜、核仁出现,形成两个新的细胞核;
③赤道板位置出现细胞板并逐渐扩展形成新的细胞壁
3.动植物细胞有丝分裂的异同
时期
植物细胞有丝分裂
动物细胞有丝分裂
间期
无中心粒的倍增(低等植物细胞除外)
完成中心粒的倍增
前期
细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体
中心粒移到细胞两极,并发出星射线形成纺锤体
末期
细胞板扩展为细胞壁,分割细胞质
细胞膜从细胞的中部向内凹陷,缢裂细胞质
4.有丝分裂过程中的“加倍”
成分或结构
时期
原因
DNA
间期
DNA复制
染色体
后期
着丝粒分裂
中心体
间期
中心粒复制
细胞核
末期
新核膜已经形成,细胞质尚未分裂
考向二 减数分裂的过程
1.(2025·北京·高考真题)用于啤酒生产的酿酒酵母是真核生物,其生活史如图。
下列叙述错误的是( )
A.子囊孢子都是单倍体
B.营养细胞均无同源染色体
C.芽殖过程中不发生染色体数目减半
D.酿酒酵母可进行有丝分裂,也可进行减数分裂
【答案】B
【分析】1、减数分裂中染色体数目变化:减数分裂是进行有性生殖的生物,在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。减数分裂中染色体数目的变化规律是:2n(减数第一次分裂)→n(减数第二次分裂前期、中期)→2n(减数第二次分裂后期)→n(减数第二次分裂结束)。
2、有丝分裂中染色体数目变化规律:2n(分裂间期)→2n(前期、中期)→(2n→4n)(后期)→2n(末期有丝分裂结束)。
【详解】A、子囊孢子是酿酒酵母在减数分裂后形成的孢子,减数分裂的结果是产生单倍体的细胞,因此子囊孢子是单倍体,A正确;
B、酿酒酵母的生活史包括单倍体(n)和二倍体(2n)阶段,单倍体营养细胞无同源染色体,二倍体营养细胞(由细胞核融合形成)有同源染色体,B错误;
C、芽殖是酿酒酵母的无性繁殖方式,属于有丝分裂,有丝分裂结果染色体数目不变,C正确;
D、酿酒酵母的生活史包括无性繁殖(芽殖,属于有丝分裂)和有性繁殖(减数分裂形成子囊孢子),D正确。
故选B。
2.(2025·江苏·高考真题)图示二倍体植物形成2n异常配子的过程,下列相关叙述错误的是( )
A.甲细胞中发生过染色体交叉互换
B.乙细胞中不含有同源染色体
C.丙细胞含有两个染色体组
D.2n配子是由于减数第一次分裂异常产生的
【答案】D
【分析】减数分裂过程:(1)减数第一次分裂:①前期:联会,同源染色体上的非姐妹染色单体互换;②中期:同源染色体成对的排列在赤道板两侧;③后期:同源染色体分离,非同源染色体自由组合;④末期:细胞质分裂。(2)减数第二次分裂:①前期:染色体散乱分布;②中期:染色体形态固定、数目清晰;③后期:着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,并均匀地移向两极;④末期:核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。
【详解】A、观察,从甲细胞中同源染色体的非姐妹染色单体的颜色可知,发生过染色体交叉互换,A正确;
B、乙细胞是减数第一次分裂后的子细胞,此时同源染色体已经分离,所以乙细胞中不含有同源染色体,B正确;
C、丙细胞中的染色体可以分为形态、大小相同的两组,所以丙细胞含有两个染色体组,C正确;
D、从图中看到,2n 配子是由于减数第二次分裂后期姐妹染色体单体没有分开导致,D错误。
故选D。
3.(2025·广东·高考真题)临床发现一例特殊的特纳综合征患者,其体内存在3种核型:“45,X”“46,XX”“47,XXX”(细胞中染色体总数,性染色体组成)。导致该患者染色体异常最可能的原因是( )
A.其母亲卵母细胞减数分裂Ⅰ中X染色体不分离
B.其母亲卵母细胞减数分裂Ⅱ中X染色体不分离
C.胚胎发育早期有丝分裂中1条X染色体不分离
D.胚胎发育早期有丝分裂中2条X染色体不分离
【答案】C
【分析】特纳综合征患者通常核型为45,X,但本题患者存在三种核型(“45,X”“46,XX”“47,XXX”),表明其为嵌合体,由胚胎早期有丝分裂错误导致。
【详解】A、若母亲卵母细胞减数分裂Ⅰ中X染色体不分离,会形成XX或O的卵细胞,受精后可能产生47,XXX或45,X的个体,但无法同时出现46,XX的正常核型,A错误;
B、若母亲卵母细胞减数分裂Ⅱ中X染色体不分离,可能形成XXX或XO的受精卵,但同样无法保留46,XX的正常核型,B错误;
C、胚胎发育早期有丝分裂中,若1条X染色体(姐妹染色单体)未分离,会导致部分细胞为45,X(少一条X)和47,XXX(多一条X),而正常分裂的细胞仍为46,XX,形成三种核型,C正确;
D、若2条X染色体均未分离,会导致细胞中X染色体数目大幅异常(如4条或0条),与题干中的核型不符,D错误。
故选C。
4.(2025·安徽·高考真题)某动物初级精母细胞中,一部分细胞的一对同源染色体的两条非姐妹染色单体间发生了片段互换,产生了4种精细胞,如图所示。若该动物产生的精细胞中,精细胞2、3所占的比例均为4%,则减数分裂过程中初级精母细胞发生交换的比例是( )
A.2% B.4% C.8% D.16%
【答案】D
【分析】减数分裂Ⅰ开始不久,初级精母细胞中原来分散的染色体缩短变粗并两两配对。联会后的每对同源染色体含有四条染色单体,叫作四分体。四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕,并交换相应的片段。
【详解】从图示可以看出,一个初级精母细胞含有4条染色单体。对于单个细胞来说,当其中两条非姐妹染色单体发生一次交换后,这4条染色单体最终会分离到4个精细胞中。对于任何一个发生了互换的初级精母细胞而言,它产生的后代精细胞中,重组型的比例是 2/4 = 50%。不发生交换的细胞,其后代中重组型配子的比例是 0%。题中给出的“精细胞2占4%,精细胞3占4%”是在所有产生的精细胞(包括由发生交换的细胞产生的和由未发生交换的细胞产生的)中的总比例。因此,重组型配子(精细胞2 + 精细胞3)在总配子中所占的总比例为: 总重组比例 = 4% + 4% = 8%。设发生互换的初级精母细胞的比例为X。于是我们可以建立等式: (发生交换的细胞比例) × (这些细胞产生重组配子的比例) = (总的重组配子比例) ,即:X * 50% = 8%。解得X=16%。所以在减数分裂过程中,初级精母细胞发生交换的比例是16%,D正确。
故选D。
5.(2025·甘肃·高考真题)某动物(2n=4)的基因型为AaBb,有一对长染色体和一对短染色体。A/a和B/b基因是独立遗传的,位于不同对的染色体上。关于该动物的细胞分裂(不考虑突变),下列叙述错误的是( )
A.图①、②、③和④代表减数分裂Ⅱ后期细胞,最终形成Ab、aB、AB和ab四种配子
B.同源染色体分离,形成图⑤减数分裂Ⅰ后期细胞,进而产生图①和②两种子细胞
C.非姐妹染色单体互换,形成图⑥减数分裂Ⅰ后期细胞,进而产生图③和④两种子细胞
D.图⑦代表有丝分裂后期细胞,产生的子代细胞在遗传信息上与亲代细胞保持一致
【答案】C
【分析】基因的自由组合定律的实质是:位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的;在减数分裂过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。
【详解】A、对于图①、②、③和④,观察染色体形态,无同源染色体且着丝粒分裂,属于减数分裂Ⅱ后期细胞,但该动物为雄性(从图⑤、⑥细胞质均等分裂可判断),经过减数分裂Ⅱ产生的是精细胞,经减数分裂最终形成Ab、aB、AB和ab四种精细胞(不考虑突变),A正确;
B、观察图⑤,同源染色体分离,非同源染色体自由组合,细胞质均等分裂,这是减数分裂Ⅰ后期细胞(雄性),其产生的子细胞为次级精母细胞,图①和②符合次级精母细胞减数分裂Ⅱ后期的情况,所以能产生图①和②两种子细胞,B正确;
C、观察图⑥,非姐妹染色单体互换发生在减数分裂Ⅰ前期,形成图⑥减数分裂Ⅰ后期细胞(同源染色体分离),其产生的子细胞为次级精母细胞,到达减数分裂Ⅱ后期时一个细胞的一条染色体上含有基因A和B,另一条染色体上含有基因a和B,另一个细胞的一条染色体上含有基因A和b,另一条染色体上含有基因a和b,不符合图③和④,C错误;
D、分析图⑦,有同源染色体且着丝粒分裂,这代表有丝分裂后期细胞,有丝分裂产生的子代细胞在遗传信息上与亲代细胞保持一致,D正确。
故选C。
6.(2025·云南·高考真题)某二倍体动物(2n=4)的基因型为GgFf,等位基因G/g和F/f分别位于两对同源染色体上,在不考虑基因突变的情况下,下列细胞分裂示意图中不可能出现的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】根据减数分裂的特点,精(卵)原细胞经减数第一次分裂,同源染色体分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合,产生基因型不同的2个次级精(卵)母细胞;1个次级精(卵)母细胞经减数第二次分裂,着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,最终产生1种2个精子(卵细胞),因此,1个精原细胞经减数分裂共产生了2种4个精子,1个卵原细胞经减数分裂共产生了1种1个卵细胞。
【详解】A、该细胞中含有同源染色体,且正在进行同源染色体分离,可判断为减数第一次分裂后期,存在姐妹染色单体,其上的基因相同,但由于该动物基因型为GgFf,在减数第一次分裂前期,同源染色体上的非姐妹染色单体发生互换,可出现图中的情况,A不符合题意;
B、该细胞中每条染色体含有两条姐妹染色单体,且同源染色体正在分离,处于减数第一次分裂后期,移向细胞同一极的染色体为一组非同源染色体,由于该动物基因型为GgFf,同源染色体上应该含有G和g、F和f这两对等位基因,而不是G和G、f和f,所以不可能出现图中的情况,B符合题意;
CD、该细胞中每条染色体含有两条姐妹染色单体,且同源染色体正在分离,由于非同源染色体自由组合,所以处于减数第一次分裂后期,移向细胞同一极的染色体为一组非同源染色体,即G与g、F与f分离,G与F或f组合,CD不符合题意。
故选B。
考点解读
减数分裂过程(以精细胞的形成为例)
时期
图像
主要特征
细胞名称
间期
DNA复制,有关蛋白质合成,结果每条染色体上含有2条染色单体,细胞体积略增大
精原细胞
减数
分裂Ⅰ
前期
同源染色体发生联会,形成四分体,四分体中的非姐妹染色单体可以发生互换
初级精
母细胞
中期
同源染色体成对排列在赤道板两侧,每条染色体的着丝粒都附着在纺锤丝上
后期
同源染色体分离,非同源染色体自由组合,细胞均等分裂
末期
同源染色体平均分配到两个子细胞,染色体数目减半
减数分裂Ⅱ
前期
染色体散乱分布在细胞中,细胞中没有同源染色体
次级精
母细胞
中期
染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板上
后期
着丝粒分裂,染色单体分开成为染色体,染色体数目暂时加倍,细胞均等分裂
末期
细胞向内凹陷,一个细胞分裂为两个子细胞
考向三 细胞分化
1.(2025·江苏·高考真题)图示小肠上皮组织,a~c表示3类不同功能的细胞。下列相关叙述错误的是( )
A.a类干细胞分裂产生的子细胞都继续分化成b类或c类细胞
B.压力应激引起a类干细胞质膜通透性改变,可促使干细胞衰老
C.c类细胞凋亡和坏死,对细胞外液的影响不同
D.3类不同功能的细胞都表达细胞骨架基因
【答案】A
【分析】细胞分化是指在个体发育中,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。细胞分化的实质是基因的选择性表达。
【详解】A 、a 类干细胞分裂产生的子细胞,一部分继续保持干细胞的状态,另一部分分化成 b 类或 c 类细胞,并非都继续分化成 b 类或 c 类细胞,A错误;
B、压力应激引起 a 类干细胞质膜通透性改变,会影响细胞内的正常代谢等,可促使干细胞衰老,B正确;
C、细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,对机体是有利的,细胞坏死是在种种不利因素影响下,由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡,对机体是有害的,所以 c 类细胞凋亡和坏死对细胞外液的影响不同,C正确;
D、细胞骨架是真核细胞中由蛋白质纤维组成的网架结构,与细胞运动、分裂、分化以及物质运输等多种生命活动密切相关,3 类不同功能的细胞都需要细胞骨架发挥作用,都表达细胞骨架基因,D正确。
故选A。
2.(2025·安徽·高考真题)胰岛类器官是由干细胞在体外诱导分化形成的具有器官特性的细胞集合体,可模拟胰岛的结构和功能,具有广泛的应用价值。下列叙述错误的是( )
A.胰岛类器官中不同细胞在结构和功能上存在差异,这是基因选择性表达的结果
B.胰岛类器官中胰岛A细胞是由干细胞诱导分化而来的,其细胞核不具有全能性
C.对胰岛类器官中细胞的mRNA序列进行分析,可判断其细胞类型
D.胰岛类器官模型可应用于胰岛发育和糖尿病发病机制等研究
【答案】B
【分析】细胞分化过程中遗传物质不变,只是基因的选择性表达。细胞的全能性是指已分化的细胞具有发育为完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。
【详解】A、胰岛类器官中不同细胞在结构和功能上存在差异,这是细胞分化的结果,其实质是基因选择性表达,A正确;
B、干细胞诱导分化的胰岛A细胞,细胞核仍含全套遗传信息,其细胞核具有全能性,B错误;
C、不同细胞的mRNA差异反映基因表达情况,可判断细胞类型,C正确;
D、胰岛类器官可模拟胰岛功能,可应用于胰岛发育和糖尿病发病机制等研究,D正确。
故选B。
3.(2025·陕晋青宁卷·高考真题)金刚鹦鹉的羽毛色彩缤纷。研究发现乙醛脱氢酶能催化鹦鹉黄素的醛基转化为羧基,造成羽色由红到黄的渐变。同一只鹦鹉不同部位的羽色有红黄差异,该现象最不可能源于( )
A.乙醛脱氢酶基因序列的差异 B.编码乙醛脱氢酶mRNA量的差异
C.乙醛脱氢酶活性的差异 D.鹦鹉黄素醛基转化为羧基数的差异
【答案】A
【分析】同一生物体的不同细胞基因序列相同,羽色差异源于基因选择性表达或环境因素。
【详解】A、同一只鹦鹉的体细胞由同一受精卵分裂分化而来,基因序列应相同,差异不可能来自乙醛脱氢酶基因序列,A符合题意;
B、乙醛脱氢酶能催化鹦鹉黄素的醛基转化为羧基,造成羽色由红到黄的渐变,编码乙醛脱氢酶mRNA量的差异,导致产生的乙醛脱氢酶含量变化,造成羽色由红到黄的能力改变,进而引起生物性状的变化,B不符合题意;
C、不同细胞中乙醛脱氢酶活性可能存在一定的差异,造成羽色由红到黄的能力改变,进而导致同一只鹦鹉不同部位的羽色有红黄差异,C不符合题意;
D、乙醛脱氢酶能催化鹦鹉黄素的醛基转化为羧基,造成羽色由红到黄的渐变,可能是不同部位鹦鹉黄素醛基转化为羧基数的差异,所以导致同一只鹦鹉不同部位的羽色有红黄差异,D不符合题意。
故选A。
考点解读
细胞分化
(1)概念:在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程。
(2)实质:基因选择性表达的结果
(3)特点:持久性、普遍性、稳定性
(4)细胞的全能性:已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能
(5)细胞分化的“变”与“不变”
不变
DNA;基因;tRNA;rRNA;细胞的数目
改变
mRNA;蛋白质的种类;细胞的形态、结构和生理功能
考向四 细胞衰老、死亡和自噬
1.(2025·北京·高考真题)科学家对线虫进行诱变,发现C3基因功能缺失突变体中本应凋亡的细胞存活,C9基因功能缺失突变体中本不应凋亡的细胞发生凋亡。下列叙述错误的是( )
A.C3基因促进细胞凋亡 B.C9基因抑制细胞凋亡
C.细胞凋亡不利于线虫发育 D.细胞凋亡受基因的调控
【答案】C
【分析】细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程;在成熟的生物体中,细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除,也是通过细胞凋亡完成的;细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育,维持内部环境的稳定,以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用。
【详解】A、C3基因功能缺失导致本应凋亡的细胞存活,说明正常C3基因促进细胞凋亡,A正确;
B、C9基因功能缺失导致本不应凋亡的细胞凋亡,说明正常C9基因抑制细胞凋亡,B正确;
C、细胞凋亡是生物体正常发育的基础,例如清除多余或受损细胞,若凋亡被抑制会导致发育异常,因此细胞凋亡对线虫发育有利,C错误;
D、细胞凋亡是由基因控制的程序性死亡,受基因调控,D正确;
故选C。
2.(2025·山东·高考真题)利用病毒样颗粒递送调控细胞死亡的执行蛋白可控制细胞的死亡方式。细胞接收执行蛋白后,若激活蛋白P,则诱导细胞发生凋亡,细胞膜突起形成小泡,染色质固缩;若激活蛋白Q,则诱导细胞发生焦亡,细胞肿涨破裂,释放大量细胞因子。下列说法错误的是( )
A.细胞焦亡可能引发机体的免疫反应
B.细胞凋亡是由基因所决定的程序性细胞死亡
C.细胞凋亡和细胞焦亡受不同蛋白活性变化的影响
D.通过细胞自噬清除衰老线粒体的过程属于细胞凋亡
【答案】D
【分析】细胞凋亡是由基因决定的细胞编程性死亡的过程,细胞凋亡是生物体正常的生命历程,对生物体是有利的,而且细胞凋亡贯穿于整个生命历程,细胞凋亡是生物体正常发育的基础、能维持组织细胞数目的相对稳定、是机体的一种自我保护机制。在成熟的生物体内,细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除,是通过细胞凋亡完成的。
【详解】A、细胞焦亡时细胞破裂,释放大量细胞因子以及细胞中的内容物,从而引发机体的免疫反应(炎症反应),A正确;
B、细胞凋亡是由基因控制的程序性细胞死亡,对机体是有利的,B正确;
C、激活蛋白P,则诱导细胞发生凋亡,激活蛋白Q,则诱导细胞发生焦亡,说明细胞凋亡和细胞焦亡受不同蛋白活性变化的影响,C正确;
D、细胞自噬是指细胞利用溶酶体降解自身受损的细胞器或大分子物质的过程,通过细胞自噬清除衰老线粒体的过程不属于细胞凋亡,D错误。
故选D。
3.(2025·湖南·高考真题)单一使用干扰素-γ治疗肿瘤效果有限。降低线粒体蛋白V合成,不影响癌细胞凋亡,但同时加入干扰素-γ能破坏线粒体膜结构,促进癌细胞凋亡。下列叙述错误的是( )
A.癌细胞凋亡是由基因决定的
B.蛋白V可能抑制干扰素-γ诱发的癌细胞凋亡
C.线粒体膜结构破坏后,其DNA可能会释放
D.抑制蛋白V合成会减弱肿瘤治疗的效果
【答案】D
【分析】细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,在成熟的生物体中,细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除都是通过细胞凋亡完成的。
【详解】A、细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,癌细胞凋亡也不例外,A正确;
B、根据题意,降低线粒体蛋白V合成,不影响癌细胞凋亡,但与干扰素-γ同时作用能促进癌细胞凋亡,由此推测蛋白V可能抑制干扰素-γ诱发的癌细胞凋亡,B正确;
C、线粒体是半自主性细胞器,含有少量DNA,线粒体膜结构破坏后,其DNA可能会释放出来,C正确;
D、由题可知,降低线粒体蛋白V合成,再同时加入干扰素-γ能促进癌细胞凋亡,所以抑制蛋白V合成会增强肿瘤治疗的效果,而不是减弱,D错误。
故选D。
4.(2025·湖北·高考真题)科研人员以SA-β-Gal作为细胞衰老的分子标志,以EdU作为细胞DNA复制的标记,揭示了AP2A1蛋白通过调节p53蛋白表达量来影响细胞衰老的机制,实验结果如下图。下列叙述错误的是( )
A.对照组中也有衰老的细胞
B.蛋白质AP2A1促进了细胞中p53蛋白积累
C.据图可推测衰老细胞中各种蛋白质的表达量上升
D.含EdU标记的细胞所占比例越大,表明细胞增殖越旺盛
【答案】C
【分析】衰老的细胞主要具有以下特征:
(1)细胞内的水分减少,结果使细胞萎缩。体积变小,细胞新陈代谢的速率减慢。
(2)细胞内多种酶的活性降低。例如,由于头发基部的黑色素细胞衰老,细胞中的酪氨酸酶活性降低,黑色素合成减少,所以老人的头发会变白。
(3)细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累,它们会妨碍细胞内物质的交流和传递,影响细胞正常的生理功能。细胞内呼吸速率减慢,细胞核的体积增大,核膜内折,染色质收缩,染色加深。
(4)细胞膜通透性改变,使物质运输功能降低。
【详解】A、从左图看出,对照组中SA-β-Gal含量不为0,而SA-β-Gal作为细胞衰老的分子标志,所以对照组中也有衰老的细胞,A正确;
B、从最右图看出,AP2A1基因过度表达组中p53蛋白含量明显比对照组多,所以可能蛋白质AP2A1促进了细胞中p53蛋白积累,B正确;
C、据图可知,衰老细胞中与衰老有关的蛋白质表达量增加,但不是各种蛋白质的表达量都会增加,C错误;
D、EdU作为细胞DNA复制的标记,细胞增殖过程中会发生DNA复制,所以含EdU标记的细胞所占比例越大,表明细胞增殖越旺盛,D正确。
故选C。
5.(2025·甘肃·高考真题)绝大多数细胞在经历有限次数的分裂后不再具有增殖能力而进入衰老状态。癌细胞具有较高的端粒酶活性,能防止端粒缩短、体外培养时可无限增殖不衰老。关于细胞衰老,下列叙述错误的是( )
A.衰老的细胞中细胞核形态异常,核质间的物质交换频率降低
B.细胞产生的自由基可以通过攻击DNA和蛋白质引起细胞衰老
C.体外培养癌细胞时,培养液中加入端粒酶抑制剂可诱导癌细胞衰老
D.将衰老细胞与去细胞核的年轻细胞融合,获得的融合细胞可以增殖
【答案】D
【分析】端粒学说:每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA,称为端粒。端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截。随着细胞分裂次数的增加,截短的部分会逐渐向内延伸。在端粒DNA序列被“截”短后,端粒内侧的正常基因的DNA序列就会受到损伤,结果使细胞活动渐趋异常。端粒酶是一种逆转录酶,以自身的RNA为模板,在其蛋白质组分的催化下合成端粒DNA序列,从而提高细胞分裂能力。
【详解】A、衰老细胞的细胞核体积增大,核膜内折,染色质固缩,导致核质间物质交换效率降低,A正确;
B、自由基学说指出,自由基攻击DNA、蛋白质等生物大分子,引起结构和功能损伤,导致细胞衰老,B正确;
C、癌细胞依赖端粒酶维持端粒长度以无限增殖,抑制端粒酶活性会导致端粒缩短,最终引发癌细胞衰老,C正确;
D、衰老与细胞核密切相关,融合细胞的核来自衰老细胞,即使细胞质年轻,仍无法恢复增殖能力,D错误。
故选D。
6.(2025·河南·高考真题)导管是被子植物木质部中运输水分和无机盐的主要输导组织,由导管的原始细胞分裂、分化、死亡后形成。下列叙述正确的是( )
A.细胞坏死形成导管的过程是一种自然的生理过程
B.分化成熟后的导管仍具备脱分化和再分化的能力
C.导管的原始细胞与叶肉细胞的基因表达情况存在差异
D.细胞骨架在维持导管的形态及物质的运输中发挥作用
【答案】C
【分析】1、细胞分化是指在个体发育中,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,细胞分化的结果:使细胞的种类增多,功能趋于专门化。
2、细胞凋亡是由基因决定的细胞编程性死亡的过程,细胞凋亡是生物体正常的生命历程,对生物体是有利的,而且细胞凋亡贯穿于整个生命历程。
【详解】A、形成导管的细胞死亡属于细胞凋亡,是一种基因决定的自然的生理过程,不是细胞坏死,A错误;
B、分化成熟后的导管是死细胞,不具备脱分化和再分化的能力,B错误;
C、导管原始细胞与叶肉细胞的遗传物质相同,但结构、形态和功能的差异源于细胞分化过程中的基因选择性表达,C正确;
D、成熟的导管分子为长管状的死细胞,没有细胞骨架,D错误。
故选C。
7.(2025·云南·高考真题)研究发现,细胞蛇是一种无膜细胞器,其在果蝇三龄幼虫大脑干细胞中数量较多而神经细胞中几乎没有;在人类肝癌细胞中数量比正常组织中多。据此推测细胞蛇可能参与的生命活动是( )
A.细胞增殖 B.细胞分化 C.细胞凋亡 D.细胞衰老
【答案】A
【分析】细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程,叫作细胞增殖。单细胞生物通过细胞增殖而繁衍,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。生物体内也不断地有细胞衰老、死亡,需要通过细胞增殖加以补充,因此,细胞增殖是重要的细胞生命活动,是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
【详解】因为细胞蛇在具有较强增殖能力的果蝇大脑干细胞和异常增殖的人类肝癌细胞中数量较多,所以推测细胞蛇可能参与细胞增殖,A正确,BCD错误。
故选A。
8.(2025·四川·高考真题)通俗地说,细胞自噬就是细胞“吃掉”自身的结构和物质。下列叙述错误的是( )
A.溶酶体作为“消化车间”可为细胞自噬过程提供水解酶
B.线粒体作为“动力车间”为细胞自噬过程提供所需能量
C.细胞自噬产生的氨基酸可作为原料重新用于蛋白质合成
D.细胞自噬“吃掉”细胞器不利于维持细胞内部环境稳定
【答案】D
【分析】细胞自噬:通俗地说,细胞自噬就是细胞吃掉自身的结构和物质。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。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;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。有些激烈的细胞自噬,可能诱导细胞凋亡。
【详解】A、溶酶体含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器等,可作为 “消化车间” 为细胞自噬提供水解酶,A正确;
B、线粒体是有氧呼吸主要场所,能为细胞生命活动(包括细胞自噬 )提供能量(ATP),B正确;
C、细胞自噬分解衰老细胞器等产生氨基酸,氨基酸可作为原料参与蛋白质合成,实现物质再利用,C正确;
D、细胞自噬 “吃掉” 衰老、损伤的细胞器,能维持细胞内部环境稳定,利于细胞正常代谢,D错误。
故选D。
9.(2025·陕晋青宁卷·高考真题)细胞衰老表现为细胞形态、结构和功能的改变。下列叙述错误的是( )
A.细胞持续分裂过程中端粒缩短可引起细胞衰老
B.皮肤生发层新形成细胞替代衰老细胞过程中有新蛋白合成
C.哺乳动物成熟红细胞的程序性死亡会导致机体的衰老
D.衰老小肠上皮细胞的膜通透性改变,物质吸收效率降低
【答案】C
【分析】衰老细胞的特征:细胞内水分减少,细胞萎缩,体积变小,但细胞核体积增大,染色质固缩,染色加深;细胞膜通透性功能改变,物质运输功能降低;细胞色素随着细胞衰老逐渐累积;有些酶的活性降低;呼吸速度减慢,新陈代谢减慢。
【详解】A、端粒随细胞分裂逐渐缩短,当端粒缩短到临界值时,细胞停止分裂并衰老,符合端粒学说,A正确;
B、皮肤生发层细胞分裂产生新细胞时,需合成DNA复制所需的酶及结构蛋白,故有新蛋白生成,B正确;
C、哺乳动物成熟红细胞的程序性死亡是机体细胞的自然更新过程,即使是新生个体,也会通过成熟红细胞的程序性死亡更新机体细胞,故哺乳动物成熟红细胞的程序性死亡会导致机体的衰老说法不正确,C错误;
D、衰老细胞的细胞膜通透性改变,载体蛋白减少或功能下降,物质吸收效率降低,D正确;
故选C。
10.(2025·河北·高考真题)砷可严重影响植物的生长发育。拟南芥对砷胁迫具有一定的耐受性,为探究其机制,研究者进行了相关实验。回答下列问题:
(1)砷通过转运蛋白F进入根细胞时需消耗能量,该运输方式属于 。砷的累积可导致细胞内自由基含量升高。自由基造成细胞损伤甚至死亡的原因为 (答出两点即可)。
(2)针对砷吸收相关基因C缺失和过量表达的拟南芥,研究者检测了其根细胞中砷的含量,结果如图。由此推测,蛋白C可 (填“增强”或“减弱”)根对砷的吸收。进一步研究表明,砷激活的蛋白C可使F磷酸化、磷酸化的F诱导细胞膜内陷、形成含有蛋白F的囊泡。由此判断,激活的蛋白C可使细胞膜上转运蛋白F的数量 ,造成根对砷吸收量的改变。囊泡的形成过程体现了细胞膜在结构上具有 的特点。
(3)砷和磷可竞争性通过转运蛋白F进入细胞。推测在砷胁迫下植物对磷的吸收量 (填“增加”或“减少”),结合(2)和(3)的信息,分析其原因: (答出两点即可)。
【答案】(1) 主动运输 自由基会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子,当自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子时,产物同样是自由基,这些新产生的自由基又会去攻击别的分子,由此引发雪崩式的反应,对生物膜损伤比较大,此外,自由基还会攻击DNA,可能引起基因突变,攻击蛋白质,使蛋白质活性下降。
(2) 减弱 减少 一定的流动性
(3) 减少 砷激活蛋白C,使细胞膜上转运蛋白F数量减少,而磷也是通过转运蛋白F进入细胞,所以磷的吸收量减少;砷和磷可竞争性通过转运蛋白F进入细胞,砷胁迫下,更多的转运蛋白F用于转运砷,导致磷的吸收量减少
【分析】1、自由扩散的特点是顺浓度梯度,与膜内外物质浓度梯度有关,不需要转运蛋白协助,不消耗能量。
2、协助扩散的特点是顺浓度梯度,与膜内外物质浓度梯度有关,还需要膜上的转运蛋白的协助,不消耗能量。
3、主动运输的特点是逆浓度梯度,需要载体蛋白协助,需要消耗能量。主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中,通过主动运输来选择吸收所需要的物质,排出代谢废物和对细胞有害的物质,从而保证细胞和个体生命活动的需要。
【详解】(1)物质跨膜运输时,需要载体蛋白且消耗能量的运输方式为主动运输,砷通过转运蛋白F进入根细胞时需消耗能量,所以该运输方式属于主动运输。自由基会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子,当自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子时,产物同样是自由基,这些新产生的自由基又会去攻击别的分子,由此引发雪崩式的反应,对生物膜损伤比较大,此外,自由基还会攻击DNA,可能引起基因突变,攻击蛋白质,使蛋白质活性下降,导致细胞损伤甚至死亡 。
(2)从图中可以看出,与野生型相比,C缺失突变体根细胞中砷浓度相对值较高,C过量表达植株根细胞中砷浓度相对值较低,由此推测,蛋白C可减弱根对砷的吸收。砷激活的蛋白C可使F磷酸化、磷酸化的F诱导细胞膜内陷、形成含有蛋白F的囊泡,这会使细胞膜上转运蛋白F的数量减少,从而造成根对砷吸收量的改变。囊泡是由细胞膜内陷形成的,这体现了细胞膜在结构上具有一定的流动性的特点。
(3)由于砷和磷可竞争性通过转运蛋白F进入细胞,在砷胁迫下,砷会与磷竞争转运蛋白F,所以推测植物对磷的吸收量减少。 原因一,由(2)可知,砷激活蛋白C,使细胞膜上转运蛋白F数量减少,而磷也是通过转运蛋白F进入细胞,所以磷的吸收量减少;原因二,砷和磷可竞争性通过转运蛋白F进入细胞,砷胁迫下,更多的转运蛋白F用于转运砷,导致磷的吸收量减少。
考点解读
1. 细胞衰老
(1)细胞衰老的特征
A.形态结构方面
①细胞萎缩,体积变小。
②细胞膜通透性改变,使物质运输功能降低。
③细胞核的体积增大,核膜内折,染色质收缩、染色加深。
B.细胞内的物质方面
①水:水分减少。
②酶:多种酶的活性降低,呼吸速率减慢,新陈代谢速率减慢。
③色素:细胞内的色素逐渐积累,妨碍细胞内物质的交流和传递。可以总结为:
(2)细胞衰老的原因
A.自由基学说
①自由基本质:异常活泼的带电分子或基团。
②自由基来源:氧化反应、辐射以及有害物质入侵都能产生。
③作用机理:攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。
a.攻击磷脂分子,产生更多自由基,损伤生物膜。
b.攻击DNA,可能引起基因突变。
c.攻击蛋白质,使蛋白质活性下降。
B.端粒学说
①端粒:一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体。
②端粒位置:染色体两端。
③作用机理:端粒DNA序列被截短后,端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤,使细胞活动渐趋异常。
(3)细胞衰老与个体衰老的关系
(1)单细胞生物:细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。
(2)多细胞生物:细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡不是一回事;从总体上看,个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
2.细胞凋亡
作用及实例:a.清除多余、无用的细胞,如蝌蚪尾的消失;b.清除完成正常使命的衰老细胞,如衰老的白细胞;c.清除体内有害的细胞,如癌细胞;d.清除体内被病原体感染的细胞,如被病原体入侵的靶细胞。
3.细胞自噬的意义:a.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。b.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。c.有些激烈的细胞自噬,可能诱导细胞凋亡。d.细胞自噬机制的研究对许多疾病的防治有重要意义。
考向一 有丝分裂的过程
1.(2024·湖北·高考真题)芽殖酵母通过出芽形成芽体进行无性繁殖(图1),出芽与核DNA复制同时开始。一个母体细胞出芽达到最大次数后就会衰老、死亡。科学家探究了不同因素对芽殖酵母最大分裂次数的影响,实验结果如图2所示。下列叙述错误的是( )
A.芽殖酵母进入细胞分裂期时开始出芽 B.基因和环境都可影响芽殖酵母的寿命
C.成熟芽体的染色体数目与母体细胞的相同 D.该实验结果为延长细胞生命周期的研究提供新思路
【答案】A
【解析】细胞周期包括分裂间期和分裂期,分裂间期主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成,由题干“出芽与核DNA复制同时开始”可知,芽殖酵母在细胞分裂间期开始出芽;A错误;由图2可知,基因甲和基因乙可提高芽殖酵母的最大分裂次数,而溶液丙可降低芽殖酵母的最大分裂次数,而一个母体细胞出芽达到最大次数后就会衰老、死亡,因此基因和环境都可影响芽殖酵母的寿命,B正确;芽殖酵母通过出芽形成芽体进行无性繁殖,无性繁殖不会改变染色体的数目,C正确;一个母体细胞出芽达到最大次数后就会衰老、死亡,基因甲和基因乙可提高芽殖酵母的最大分裂次数,因此,该实验结果为延长细胞生命周期的研究提供新思路,D正确。
2.(2024·浙江·高考真题)观察洋葱根尖细胞有丝分裂装片时,某同学在显微镜下找到①~④不同时期的细胞,如图。关于这些细胞所处时期及主要特征的叙述,正确的是( )
A.细胞①处于间期,细胞核内主要进行 DNA 复制和蛋白质合成
B.细胞②处于中期,染色体数: 染色单体数: 核DNA分子数=1:2:2
C.细胞③处于后期,同源染色体分离并向细胞两极移动
D.细胞④处于末期,细胞膜向内凹陷将细胞一分为二
【答案】B
【解析】①是间期,细胞主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成,并且细胞有适度的生长,但蛋白质的合成不在细胞核,而在核糖体,A错误;②是中期,染色体已在间期复制完成,因此染色体数目没有改变,但一条染色体上有两条染色单体,一条染色体上有两个核DNA,染色体数: 染色单体数: 核DNA分子数=1:2:2,B正确;③是后期期,有丝分裂不会出现同源染色体分离的情况,C错误;④是末期,题干中指出植物细胞,植物细胞末期的特点之一是在细胞板的位置逐渐扩展形成新的细胞壁,动物细胞膜末期是细胞膜向内凹陷将细胞一分为二,D错误。
3.(2023·河北·高考真题)关于动物细胞有丝分裂的叙述,错误的是( )
A.精原细胞能通过有丝分裂产生子细胞 B.DNA在分裂间期边解旋边复制
C.细胞DNA总量在分裂后期减半 D.核仁在分裂末期染色体解螺旋时重新形成
【答案】C
【解析】精原细胞能通过有丝分裂产生新的精原细胞,A正确;DNA分子的复制过程发生在分裂间期,DNA复制的特点表现为边解旋边复制,B正确;在有丝分裂过程中有丝分裂后期细胞DNA总量不会减半,C错误;
在有丝分裂末期,核膜、核膜重新出现,即核仁在分裂末期随着染色体解螺旋时重新形成,D正确。
4.(2023·辽宁·高考真题)下图为眼虫在适宜条件下增殖的示意图(仅显示部分染色体)。下列叙述正确的是( )
A.②时期,细胞核的变化与高等动物细胞相同
B.③时期,染色体的着丝粒排列在赤道板上
C.④时期,非同源染色体自由组合
D.⑤时期,细胞质的分裂方式与高等植物细胞相同
【答案】B
【解析】②时期已经完成了DNA的复制,相当于高等动物的有丝分裂前期,但图中还能观察到核膜,高等动物有丝分裂前期核仁、核膜消失,A错误;由图可知,③时期,染色体的着丝粒排列在赤道板上,相当于高等动物有丝分裂中期,B正确;④时期,着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,分别移向两极,C错误;
⑤时期,细胞质的分裂方式与高等动物细胞相同,都是直接从细胞中央溢开,D错误。
5.(2023·湖北·高考真题)快速分裂的癌细胞内会积累较高浓度的乳酸。研究发现,乳酸与锌离子结合可以抑制蛋白甲的活性,甲活性下降导致蛋白乙的SUMO化修饰加强,进而加快有丝分裂后期的进程。下列叙述正确的是( )
A.乳酸可以促进DNA的复制
B.较高浓度乳酸可以抑制细胞的有丝分裂
C.癌细胞通过无氧呼吸在线粒体中产生大量乳酸
D.敲除蛋白甲基因可升高细胞内蛋白乙的SUMO化水平
【答案】D
【解析】根据题目信息可知乳酸与锌离子结合可以抑制蛋白甲的活性,甲活性下降导致蛋白乙的SUMO化修饰加强,进而加快有丝分裂后期的进程,乳酸不能促进DNA复制,能促进有丝分裂后期,A错误;乳酸能促进有丝分裂后期,进而促进分裂,B错误;无氧呼吸发生在细胞质基质,不发生在线粒体,C错误;根据题目信息,甲活性下降导致蛋白乙的SUMO化修饰加强,故敲除蛋白甲基因可升高细胞内蛋白乙的SUMO化水平,D正确。
考向二 减数分裂
1.(2024·广东·高考真题)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
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
【答案】A
【解析】根据题图可知,父亲的基因型是XXg1Y,母亲的基因型是XXg2XXg2,患者的基因型是XXg1XXg2Y,故父亲产生的异常精子的基因型是XXg1Y,原因是同源染色体在减数分裂Ⅰ后期没有分离,A正确。
2.(2024·全国·高考真题)细胞是生物体结构和功能的基本单位。下列叙述正确的是( )
A.病毒通常是由蛋白质外壳和核酸构成的单细胞生物
B.原核生物因为没有线粒体所以都不能进行有氧呼吸
C.哺乳动物同一个体中细胞的染色体数目有可能不同
D.小麦根细胞吸收离子消耗的ATP主要由叶绿体产生
【答案】C
【解析】病毒没有细胞结构,A错误;原核生物也可以进行有氧呼吸,原核细胞中含有与有氧呼吸相关的酶,B错误;哺乳动物同一个体中细胞的染色体数目有可能不同,如生殖细胞中染色体数目是体细胞的一半,C正确;小麦根细胞不含叶绿体,而线粒体是有氧呼吸的主要场所,小麦根细胞吸收离子消耗的ATP主要由线粒体产生,D错误。
3.(2024·山东·高考真题)某二倍体生物通过无性繁殖获得二倍体子代的机制有3种:①配子中染色体复制1次;②减数分裂Ⅰ正常,减数分裂Ⅱ姐妹染色单体分离但细胞不分裂;③减数分裂Ⅰ细胞不分裂,减数分裂Ⅱ时每个四分体形成的4条染色体中任意2条进入1个子细胞。某个体的1号染色体所含全部基因如图所示,其中A1、A2为显性基因,a1、a2为隐性基因。该个体通过无性繁殖获得了某个二倍体子代,该子代体细胞中所有1号染色体上的显性基因数与隐性基因数相等。已知发育为该子代的细胞在四分体时,1号染色体仅2条非姐妹染色单体发生了1次互换并引起了基因重组。不考虑突变,获得该子代的所有可能机制为( )
A.①② B.①③ C.②③ D.①②③
【答案】B
【解析】①交换后形成Aa的配子,若该细胞为配子中染色体复制1次获得的,加倍后形成AAaa的二倍体符合题目要求,①正确;
②由题意可知,该子代的细胞在四分体时,1号染色体仅2条非姐妹染色单体发生了1次互换并引起了基因重组,若减数分裂Ⅰ正常,减数分裂Ⅱ姐妹染色单体分离但细胞不分裂,则该子代体细胞中所有1号染色体上的显性基因数与隐性基因数不相等,②错误;
③减数分裂Ⅰ细胞不分裂,减数分裂Ⅱ时每个四分体形成的4条染色体中任意2条进入1个子细胞,可能就是发生互换后的两条染色体进入该细胞,由这个细胞发育的个体就符合题意,③正确。
综上,①③正确。
3.(2023·天津·高考真题)甲图示百合(2n=24)一个 花粉母细胞减数分裂形成的四个子细胞,乙和丙分 别是四个子细胞形成过程中不同分裂期的中期图 像。下列叙述正确的是( )
A.乙和丙均是从与赤道板垂直方向观察到的细胞分裂图像 B.乙中单个细胞的染色体组数是丙中单个细胞的两倍
C.乙中单个细胞的同源染色体对数是丙中单个细胞的两倍 D.基因的分离和自由组合发生于丙所示时期的下一个时期
【答案】B
【解析】丙是从平行于赤道板方向观察的,,A错误;乙为减数分裂Ⅰ中期,丙为减数分裂Ⅱ中期,乙中单个细胞的染色体组数是丙中单个细胞的两倍,B正确;丙为减数分裂Ⅱ中期,无同源染色体,C错误;基因的分离和自由组合发生于乙所示时期的下一个时期,D错误。
4.(2023·北京·高考真题)武昌鱼(2n=48)与长江白鱼(2n=48)经人工杂交可得到具有生殖能力的子代。显微观察子代精巢中的细胞,一般不能观察到的是( )
A.含有24条染色体的细胞 B.染色体两两配对的细胞
C.染色体移到两极的细胞 D.含有48个四分体的细胞
【答案】D
【解析】精原细胞通过减数分裂形成精子,则精子中含有24条染色体,A不符合题意;精原细胞在减数第一次分裂前期将发生染色体两两配对,即联会,B不符合题意;精原细胞在减数第一次分裂后期同源染色体分开并移向两极,在减数第二次分裂后期姐妹染色单体分开并移到两极,细胞有丝分裂后期也可观察到染色体移向细胞两极,C不符合题意;精原细胞在减数第一次分裂前期,能观察到含有24个四分体的细胞,D符合题意。
5.(2023·浙江·高考真题)某基因型为AaXDY的二倍体雄性动物(2n=8),1个初级精母细胞的染色体发生片段交换,引起1个A和1个a发生互换。该初级精母细胞进行减数分裂过程中,某两个时期的染色体数目与核DNA分子数如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.甲时期细胞中可能出现同源染色体两两配对的现象
B.乙时期细胞中含有1条X染色体和1条Y染色体
C.甲、乙两时期细胞中的染色单体数均为8个
D.该初级精母细胞完成减数分裂产生的4个精细胞的基因型均不相同
【答案】D
【解析】表示次级精母细胞的前期和中期细胞,则甲时期细胞中不可能出现同源染色体两两配对的现象,A错误;若图表示减数分裂Ⅱ后期,则乙时期细胞中含有2条X染色体或2条Y染色体,B错误;图乙中染色体数目与核DNA分子数比为1:1,无染色单体数,C错误;因为初级精母细胞的染色体发生片段交换,引起1个A和1个a发生互换,产生了AXD 、 aXD、AY、aY4种基因型的精细胞,D正确。
考向三 细胞分化
1.(2024·安徽·高考真题)在多细胞生物体的发育过程中,细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共同决定的某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列叙述正确的是( )
A.细胞对该信号分子的特异应答,依赖于细胞内的相应受体
B.酶联受体是质膜上的蛋白质,具有识别、运输和催化作用
C.ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合,使其磷酸化而有活性
D.活化的应答蛋白通过影响基因的表达,最终引起细胞定向分化
【答案】D
【解析】由题图可知,细胞对该信号分子的特异应答,依赖于细胞外侧的酶联受体,A错误;酶联受体位于质膜上,化学本质是蛋白质,能识别相应的信号分子,磷酸化的酶联受体具有催化作用,但不具有运输作用,B错误;ATP水解产生ADP和磷酸基团,磷酸基团与其他物质如靶蛋白结合,使其磷酸化而有活性,C错误;细胞分化的实质是基因的选择性表达,故信号分子调控相关蛋白质,活化的应答蛋白通过影响基因的表达,最终引起细胞定向分化,D正确。
2.(2022·重庆·高考真题)某化合物可使淋巴细胞分化为吞噬细胞。实验小组研究了该化合物对淋巴细胞的影响,结果见如表。下列关于实验组的叙述,正确的是( )
分组
细胞特征
核DNA含量增加的细胞比例
吞噬细菌效率
对照组
均呈球形
59.20%
4.61%
实验组
部分呈扁平状,溶酶体增多
9.57%
18.64%
A.细胞的形态变化是遗传物质改变引起的
B.有9.57%的细胞处于细胞分裂期
C.吞噬细菌效率的提高与溶酶体增多有关
D.去除该化合物后扁平状细胞会恢复成球形
【答案】C
【解析】细胞的形态变化是基因的选择性表达,遗传物质没有发生改变,A错误;由表格信息可知,核DNA含量增加的细胞比例为9.57%,包括G2期、有丝分裂前期、中期、后期,B错误;吞噬细胞中的溶酶体释放消化酶,可分解进入细胞的细菌,因此吞噬细菌效率的提高与吞噬细胞中溶酶体增多有关,C正确;去除该化合物后扁平状细胞不再分裂分化,扁平状细胞不会恢复成球形,D错误。
3.(2022·浙江·高考真题)在某些因素诱导下,人体造血干细胞能在体外培养成神经细胞和肝细胞。此过程主要涉及细胞的( )
A.分裂与分化 B.分化与癌变 C.癌变与衰老 D.衰老与分裂
【答案】A
【解析】在正常情况下,经过细胞分裂产生的新细胞,在遗传物质的作用下,其形态、结构、功能随着细胞的生长出现了差异,就是细胞的分化,在某些因素诱导下,人体造血干细胞能在体外培养成神经细胞和肝细胞。此过程主要涉及细胞的分裂和分化,A正确,BCD错误。
4.(2021·重庆·高考真题)人脐血含有与骨髓中相同类型的干细胞。关于脐血中的干细胞,下列叙述错误的是( )
A.可用来治疗造血功能障碍类疾病
B.分化后,表达的蛋白种类发生变化
C.分化后,细胞结构发生变化
D.具有与早期胚胎细胞相同的分化程度
【答案】D
【解析】脐血中含有与骨髓中相同类型的干细胞,可以增殖、分化为血细胞,用来治疗造血功能障碍类疾病,A正确;细胞分化的实质是基因的选择性表达,使得细胞中蛋白质种类有所不同,B正确;基因的选择性表达使得不同组织细胞在形态、结构和功能上发生稳定性变化,C正确;早期胚胎细胞的全能性高于脐血中的干细胞,其分化程度相对脐血中的干细胞更低,D错误。
考向四 细胞衰老与死亡
1.(2024·甘肃·高考真题)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
【答案】C
【解析】由题干信息可知,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,所以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能量和营养素,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.(2024·山东·高考真题)心肌损伤诱导某种巨噬细胞吞噬、清除死亡的细胞,随后该巨噬细胞线粒体中NAD+浓度降低,生成NADH的速率减小,引起有机酸ITA的生成增加。ITA可被细胞膜上的载体蛋白L转运到细胞外。下列说法错误的是( )
A.细胞呼吸为巨噬细胞吞噬死亡细胞的过程提供能量
B.转运ITA时,载体蛋白L的构象会发生改变
C.该巨噬细胞清除死亡细胞后,有氧呼吸产生CO2的速率增大
D.被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解
【答案】C
【解析】巨噬细胞吞噬死亡细胞的过程为胞吞,该过程需要细胞呼吸提供能量,A正确;转运ITA为主动运输,载体蛋白L的构象会发生改变,B正确;由题意可知,心肌损伤诱导某种巨噬细胞吞噬、清除死亡的细胞,随后该巨噬细胞线粒体中NAD+浓度降低,生成NADH的速率减小,说明有氧呼吸减弱,即该巨噬细胞清除死亡细胞后,有氧呼吸产生CO2的速率减小,C错误;被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解,为机体的其他代谢提供营养物质,D正确。
3.(2024·吉林·高考真题)手术切除大鼠部分肝脏后,残留肝细胞可重新进入细胞周期进行增殖;肝脏中的卵圆细胞发生分化也可形成新的肝细胞,使肝脏恢复到原来体积。下列叙述错误的是( )
A.肝细胞增殖过程中,需要进行DNA复制
B.肝细胞的自然更新伴随着细胞凋亡的过程
C.卵圆细胞分化过程中会出现基因的选择性表达
D.卵圆细胞能形成新的肝细胞,证明其具有全能性
【答案】D
【解析】肝细胞增殖过程中,会发生细胞的分裂使得细胞数目增多,需要进行DNA复制,A正确;肝细胞的自然更新伴随着细胞凋亡的过程,有利于维持机体内部环境的相对稳定,B正确;卵圆细胞分化过程中会出现基因的选择性表达,合成承担相应功能的蛋白质,C正确;细胞的全能性是指细胞分裂分裂和分化后,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,卵圆细胞能形成新的肝细胞,未证明其具有全能性,D错误。
4.(2023·重庆·高考真题)药物甲常用于肿瘤治疗,但对正常细胞有一定的毒副作用。某小组利用试剂K(可将细胞阻滞在细胞周期某时期)研究了药物甲的毒性与细胞周期的关系,实验流程和结果如图所示。下列推测正确的是( )
注:G1:DNA合成前期;S:DNA合成期;G2:分裂准备期;M期:分裂期
A.试剂K可以将细胞阻滞在G1期
B.试剂K对细胞周期的阻滞作用不可逆
C.药物甲主要作用于G2+M期,Ⅱ组的凋亡率应最低
D.在机体内,药物甲对浆细胞的毒性强于造血干细胞
【答案】C
【解析】与Ⅰ组相比,Ⅱ组添加了试剂K,由表格数据可以看出Ⅱ组的细胞主要停滞在S期,A错误;
对比第Ⅱ组和第Ⅲ组可以得出试剂K对细胞周期的阻滞作用是可逆,B错误;药物甲主要作用于G2+M期,Ⅱ组处于G2+M期细胞数最少,所以Ⅱ组的凋亡率应最低,C正确;浆细胞为高度分化的细胞不再进行细胞分裂,所以药物甲对造血干细胞的毒性强于浆细胞,D错误。
5.(2023·海南·高考真题)根边缘细胞是从植物根冠上游离下来的一类特殊细胞,可合成并向胞外分泌多种物质形成黏胶层。用DNA酶或蛋白酶处理黏胶层会使其厚度变薄。将物质A加入某植物的根边缘细胞悬液中,发现根边缘细胞的黏胶层加厚,细胞出现自噬和凋亡现象。下列有关叙述错误的是( )
A.根边缘细胞黏胶层中含有DNA和蛋白质
B.物质A可导致根边缘细胞合成胞外物质增多
C.根边缘细胞通过自噬可获得维持生存所需的物质和能量
D.物质A引起的根边缘细胞凋亡,是该植物在胚发育时期基因表达的结果
【答案】D
【解析】根据题干信息“用DNA酶或蛋白酶处理黏胶层会使其厚度变薄”,说明边缘细胞黏胶层中含有DNA和蛋白质,A正确;根据题干信息“物质A加入某植物的根边缘细胞悬液中,发现根边缘细胞的黏胶层加厚”,说明物质A可导致根边缘细胞合成胞外物质增多 ,B正确;细胞通过自噬,分解部分细胞中的物质和结构,获得维持生存所需的物质和能量,C正确;物质A引起细胞凋亡是在外界不良环境下引起的,不是在胚发育时期基因表达的结果,D错误。
6.(2023·山东·高考真题)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
【答案】B
【解析】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基因影响细胞焦亡,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。
1.观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
(1)解离液中两种液体的作用
①酒精:迅速杀死细胞,固定细胞内染色体的形态和位置。
②盐酸:促进细胞之间的中胶层物质溶解,从而达到分离细胞的目的。
(2)各操作步骤时间或力度要严格控制的原因分析
解离时间
太短
细胞间质未被完全溶解,压片时细胞不易分散
过长
导致细胞解离过度、根尖过于酥软,影响染色
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
压片力度
过轻
细胞未分散开
过重
将组织压烂
(3)细胞周期中不同时期持续时间长短与处于该时期的细胞数呈正相关。
2.减数分裂的相关概念
(1)同源染色体:大小和形状一般相同,一条来自父方,一条来自母方的一对染色体。
(2)联会:减数分裂过程中,同源染色体两两配对的现象。联会发生在减数分裂Ⅰ前期(时期)。
(3)四分体:联会后的每对同源染色体含有四条染色单体,叫作四分体。四分体的个数等于减数分裂中配对的同源染色体对数。
(4)互换:减数分裂Ⅰ前期(四分体时期),同源染色体中非姐妹染色单体之间交换片段。
3.减数分裂与有丝分裂的特点比较
分裂方式
比较项目
减数分裂
有丝分裂
不
同
点
分裂的细胞
原始生殖细胞
体细胞或原始生殖细胞
细胞分裂次数
两次
一次
同源染色体的行为
(1)联会形成四分体,非姐妹染色单体可以发生互换;(2)同源染色体分离
存在同源染色体,但不联会,不分离,无互换现象
非同源染色体的行为
出现自由组合
不出现自由组合
子细胞染色体数目
减半
不变
子细胞的名称和数目
4个精子或1个卵细胞和3个极体
2个体细胞或原始生殖细胞
子细胞间的遗传物质
不一定相同
相同
意义
减数分裂和受精作用维持了每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定
使生物的亲代细胞和子代细胞之间保持了遗传的稳定性
4.受精作用
(1)概念:受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
(2)过程:精子的头部进入卵细胞,尾部留在外面;卵细胞的细胞膜发生复杂的生理反应,以阻止其他精子再进入;精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合,使彼此的染色体会合在一起。
(3)结果
①受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目。
②受精卵中的染色体一半来自精子(父方),另一半来自卵细胞(母方)。
(4)有性生殖后代多样性的原因
①减数分裂形成的配子,其染色体组合具有多样性,导致了不同配子遗传物质的差异。
②受精过程中卵细胞和精子结合的随机性,使同一双亲的后代必然呈现多样性。
(5)减数分裂和受精作用的意义
保证了每种生物前后代染色体数目的恒定,维持了生物遗传的稳定性。有性生殖后代具有多样性,有利于生物适应多变的自然环境,有利于生物在自然选择中进化,体现了有性生殖的优越性。
(6)细胞质和细胞核中遗传物质来源的区别
受精卵细胞核中的遗传物质从双亲各获得一半;受精卵的细胞质中有线粒体,也含有DNA,其几乎全部来自母本,因此,受精卵中的全部遗传物质并非从双亲中各获得一半,而是从母本中获得的更多一些。
5.每条染色体中DNA含量的变化
根据曲线图完善下表:
阶段
A→B
B→C
C→D
D→E
减数分裂对应时期
减数分裂前的间期
减数分裂Ⅰ全过程和减数分裂Ⅱ前期、中期
减数分裂Ⅱ后期
减数分裂Ⅱ后期和末期
有丝分裂对应时期
有丝分裂前的间期
前期和中期
后期
后期和末期
一、单选题
1.(2025·四川巴中·二模)研究发现,细胞分裂过程中,Mad2蛋白可以控制细胞周期的进程,其机制是:Mad2蛋白提供二个“等待”信号,延缓后期的起始,直到所有染色体着丝粒正确排列在赤道板上该蛋白才消失。若染色体受到两极相等拉力时该蛋白也会消失。下列有关叙述错误的是( )
A.Mad2蛋白的存在会延缓姐妹染色单体的分离
B.Mad2蛋白异常可能导致子代细胞中遗传物质的改变或细胞发生整倍数的染色体数目变异
C.有丝分裂中期,正常排列的双附着染色体上Mad2蛋白会消失
D.Mad2蛋白异常可能导致细胞分裂停留在中期
【答案】D
【分析】细胞周期是指连续分裂的细胞,从一次分裂完成时开始,到下一次完成分裂时为止的过程。一般分为两个阶段:分裂间期和分裂期。间期是真核细胞进行有丝分裂或减数分裂前的准备时期,分裂期分为前期、中期、后期和末期四个时期。
【详解】A、有丝分裂后期进行姐妹染色单体的分离,而Mad2蛋白提供一个“等待”信号延缓后期的起始,直到所有染色体着丝粒正确排列在赤道板上,才会进入后期,因此Mad2蛋白会延缓姐妹染色单体的分离,A正确;
B、由题意可知,Mad2蛋白提供的信号使所有染色体着丝粒都排列在赤道板上后,才能着丝粒分裂,染色体单体分开,分别移向细胞两极;若Mad2蛋白异常,可能导致染色体不能正常分离,导致染色体数目发生整倍数变异,可能导致子代细胞中遗传物质的改变,B正确;
C、有丝分裂中期,染色体着丝粒整齐排列在赤道板上,由题干信息可知,Mad2蛋白会消失,C正确;
D、Mad2蛋白功能异常,细胞分裂监控缺失,不会停止在分裂中期,能继续分裂,D错误。
故选D。
2.(2025·四川巴中·二模)下图分别表示某动物(2n=8)精巢中处于分裂期的甲细胞和乙细胞,用红色荧光和绿色荧光分别标记其中两条染色体的着丝粒,在荧光显微镜下观察着丝粒随时间的变化,发现其依次出现在细胞①→③(或①→④)的不同位置处。下列说法正确的是( )
A.甲细胞和乙细胞中均标记的是一对同源染色体的着丝粒
B.甲细胞的着丝粒到达③位置时,细胞内的染色体数为 4n
C.乙细胞荧光点从③向④移动过程中,该细胞中可能存在 16 条染色体
D.乙细胞①→②阶段发生同源染色体的联会,②阶段细胞中有 4 个四分体
【答案】D
【分析】1、分析甲图:两个荧光点出现在细胞中①位置,说明两条染色体散乱分布在细胞中;两个荧光点出现在细胞中②位置,两条染色体排列在赤道板上;两个荧光点出现在细胞中③位置,且两条染色体分成四条,两两移向了细胞的两极。因此,该细胞正在进行有丝分裂或减数第二次分裂。
2、分析乙图:两个荧光点出现在细胞中①位置,说明两条染色体散乱分布在细胞中;两个荧光点出现在细胞中②位置,说明两条染色体联会;两个荧光点出现在细胞中③位置,说明联会的两条染色体排列在赤道板两侧;两个荧光点出现在细胞中④位置,说明两条染色体分离,并移向了细胞的两极。因此,该细胞正在进行减数第一次分裂。
【详解】A、图乙① - ②阶段发生了同源染色体的联会,因而推测乙中两条染色体是一对同源染色体,但图甲为有丝分裂或减数第二次分裂,甲细胞中的两条染色体不一定是一对同源染色体,A错误;
B、甲细胞① - ③过程可能为有丝分裂或减数第二次分裂,若是有丝分裂则细胞内的染色体数为4n,若是减数第二次分裂,则细胞内的染色体数为2n,B错误;
C、荧光点从a(减数第一次分裂中期)向b(减数第一次分裂后期)移动过程中,细胞发生了同源染色体分离,但没有发生着丝粒分裂,染色体数目仍等于体细胞中的染色体数目,即该细胞中可能存在8条染色体,C错误;
D、分析图可知,图示① - ②阶段发生了同源染色体的联会,因而推测这两条染色体是一对同源染色体,由此推之②阶段细胞中有4个四分体,D正确。
故选D。
3.(2025·重庆·三模)表皮生长因子(EGF)可与非小细胞肺癌细胞(A594)的表皮生长因子受体(EGFR)结合,通过胞内一系列信号转导促进其增殖。漆黄素是来源于植物细胞的抗肿瘤活性物质。为探究漆黄素的抗肿瘤机制,科研人员以A594细胞为实验材料,在不同处理后的第45小时测定各期细胞占比和细胞凋亡率,相关实验设计和结果如表所示。下列说法不正确的是( )
组别
处理
细胞周期(%)
凋亡率(%)
G1期
S期
G2和M期
甲
不做处理
82
13
5
9
乙
EGF
74
20
6
5
丙
漆黄素和EGF
81
14
5
12
丁
吉非替尼和EGF
83
13
4
14
注:吉非替尼为EFGR活性抑制剂,G1期:DNA合成前期,S期:DNA合成期,G2:分裂准备期
A.G1期会发生DNA聚合酶基因的选择性表达
B.在G2期结束时的细胞中存在倍增后的两个中心体
C.漆黄素可能通过促进抑癌基因表达从而促进癌细胞凋亡
D.漆黄素通过抑制EGFR活性进而抑制G1期细胞进入S期
【答案】D
【分析】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所经历的全过程。包括分裂前的间期和分裂期,其中间期包括G1、S、G2期。
【详解】A、在G1期为DNA合成前期,会进行DNA复制所需的酶(如DNA聚合酶)等蛋白质的合成,所以会发生DNA聚合酶基因的选择性表达,A正确;
B、中心体在G1期开始复制,到G2期结束时完成复制,此时细胞中存在倍增后的两个中心体,B正确;
C、与乙组(只加EGF)相比,丙组(漆黄素和EGF)细胞凋亡率升高,漆黄素是抗肿瘤活性物质,可能通过促进抑癌基因表达从而促进癌细胞凋亡,C正确;
D、若漆黄素通过抑制EGFR活性进而抑制G1期细胞进入S期,那么丙组(漆黄素和EGF)与丁组(吉非替尼和EGF,吉非替尼为EGFR活性抑制剂)的实验结果应该相似,但从表格数据看,两组细胞周期各期占比和凋亡率有差异,所以漆黄素不是通过抑制EGFR活性来抑制G1期细胞进入S期的,D错误。
故选D。
4.(2025·山东·二模)动物细胞有丝分裂后期纺锤体伸长,细胞两极远离。某动物M基因的突变会导致有丝分裂后期纺锤体伸长的时间和长度都明显减少,从而影响细胞的增殖。关于M基因突变的细胞,下列叙述正确的是( )
A.分裂前期不能形成梭形纺锤体
B.分裂中期着丝粒无法排列在赤道板上
C.分裂后期染色体数能正常加倍
D.分裂末期细胞两极染色体数相同
【答案】C
【分析】有丝分裂不同时期的特点:(1)间期:进行DNA的复制和有关蛋白质的合成;(2)前期:核膜、核仁逐渐解体消失,出现纺锤体和染色体;(3)中期:染色体形态固定、数目清晰;(4)后期:着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,并均匀地移向两极;(5)末期:核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。
【详解】A、T基因突变影响有丝分裂后期纺锤体伸长情况,并未提及分裂前期无法形成纺锤体。实际上有丝分裂前期是可以正常形成纺锤体的,A错误;
B、有丝分裂中期染色体的着丝粒排列在赤道板上,这一过程主要与纺锤体微管的牵引等有关。M基因突变只是影响后期纺锤体伸长,不影响中期染色体着丝粒在赤道板上排列这一正常过程,B错误;
C、有丝分裂后期着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,导致染色体数目加倍。虽然T基因突变影响纺锤体,但着丝粒分裂这一过程本身不受影响,染色体数是可以正常加倍的,C正确;
D、因为M基因突变导致有丝分裂后期纺锤体伸长的时间和长度都明显减少。这会影响纺锤丝牵引染色体向细胞两极移动的正常进行,进而影响分裂末期细胞两极染色体数,D错误。
故选C。
5.(2025·湖北黄石·二模)下列有关细胞生命历程的叙述,正确的是( )
A.被病原体感染的细胞的清除均属于细胞坏死
B.染色体端粒受损可能会抑制细胞衰老
C.有丝分裂包括间期、前期、中期、后期、末期
D.衰老细胞的细胞核体积变大,染色质收缩
【答案】D
【分析】衰老细胞的特征:细胞内水分减少,细胞萎缩,体积变小,但细胞核体积增大,染色质固缩,染色加深;细胞膜通透性功能改变,物质运输功能降低;细胞色素随着细胞衰老逐渐累积;有些酶的活性降低;呼吸速度减慢,新陈代谢减慢。
【详解】A、被病原体感染的细胞的清除属于细胞凋亡,A错误;
B、端粒受损可能会使染色体DNA损伤,会导致细胞衰老,B错误;
C、有丝分裂包括前期、中期、后期、末期,C错误;
D、衰老细胞的细胞核体积变大,染色质收缩,D正确。
故选D。
6.(2025·天津武清·二模)FDR指减数分裂Ⅰ时,联会后姐妹染色单体提前分离进入2个子细胞,到减数分裂Ⅱ时,染色体不再分离;SDR指减数分裂Ⅱ时,姐妹染色单体分开后没有移向两极。以上两种由于原始生殖细胞(2n)减数分裂失败而形成染色体数为2n配子的过程称为核重组,现有一雄性个体基因型为AaBb,染色体如图所示,不考虑其他变异类型。下列说法错误的是( )
A.核重组现象属于染色体变异,可为进化提供原材料
B.若只考虑SDR,该雄性个体最多可以产生4种染色体加倍的精子
C.该个体中1个精原细胞在减数分裂时仅发生一次核重组产生精细胞种类可能为1或2种
D.光学显微镜不能观察到初级精母细胞中A/a、B/b是否发生基因重组
【答案】B
【分析】染色体变异包括染色体数目和结构变异,可遗传变异能为生物进化提供原材料。基因重组包括互换和自由组合,光学显微镜无法直接观察到基因层面的重组。
【详解】A 、核重组现象属于染色体变异,可为进化提供原材料,题干中“核重组”指FDR和SDR导致的减数分裂失败,本质是染色体数目变异(配子染色体数为2n,异常于正常配子的n)。染色体数目变异属于染色体变异,可遗传变异能为进化提供原材料,A正确;
B、精原细胞基因型为AaBb,A和B连锁在一条染色体,a和b连锁在同源染色体的另一条, 正常减数分裂Ⅰ时,同源染色体分离,形成两个次级精母细胞:一个含AABB(复制后),另一个含aabb(复制后)。 若只考虑SDR(减数分裂Ⅱ时姐妹染色单体未分离),每个次级精母细胞分裂后,AABB型次级精母细胞产生两个AABB型配子(实际因未分离,可视为一个加倍配子),aabb型次级精母细胞产生两个aabb型配子。 由于两对基因连锁且无交叉互换,最多只能产生2种染色体加倍的精子(AABB和aabb),而非4种,B错误;
C、若发生FDR(减数分裂Ⅰ异常):姐妹染色单体提前分离,两个子细胞均含同源染色体(如AaBb),减数分裂Ⅱ不再分离,最终产生的精细胞均为AaBb(1种)。 若发生SDR(减数分裂Ⅱ异常):减数分裂Ⅰ正常产生AABB和aabb型次级精母细胞,若其中一个次级精母细胞发生SDR(产生AABB或aabb),另一个正常分裂(产生AB或ab),则精细胞种类为2种(如AABB和ab,或aabb和Ab)。 因此仅发生一次核重组时,精细胞种类可能为1或2种,C正确;
D、基因重组(如互换)发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间,属于分子水平的变化,光学显微镜只能观察染色体的形态和数目,无法直接检测基因层面的重组,D正确。
故选B。
7.(2025·天津蓟州·三模)下图是玉米(2n=20)的花粉母细胞减数分裂过程中几个特定时期的显微照片,①⑤代表不同的细胞。观察图中染色体的行为特点,下列叙述正确的是( )
A.细胞②处于减数第二次分裂中期,此时不含有姐妹染色单体
B.②④细胞中核DNA、染色体、染色单体三者数量比均为2:1:2
C.细胞①④⑤中染色体移向两极,均需要纺锤丝的牵引
D.若①细胞中有一对同源染色体没有分离,则形成的4个花粉粒中有2个异常
【答案】C
【分析】细胞①同源染色体分离,移向细胞两极,处于减数第一次分裂后期;细胞②③染色体着丝粒排列在赤道板上,处于减数第二次分裂中期;细胞④和细胞⑤染色体着丝粒分裂,移向细胞两极,处于减数第二次分裂后期。
【详解】A、细胞②染色体着丝粒排列在赤道板上,且分成两个细胞,故处于减数第二次分裂中期,此时细胞中含有姐妹染色单体,A错误;
B、细胞④着丝粒分裂,移向细胞两极,处于减数第二次分裂后期,此时染色体数目和核DNA数目相同,无染色单体,B错误;
C、纺锤丝与细胞分裂有关,细胞①④⑤中染色体移向两极,均需要纺锤丝的牵引,C正确;
D、细胞①同源染色体分离,移向细胞两极,处于减数第一次分裂后期,若①细胞中有一对同源染色体没有分离,则形成的4个花粉均异常,D错误。
故选C。
8.(2025·四川眉山·模拟预测)研究人员设计了自噬驱动的细胞膜蛋白靶向降解技术,主要技术如图,自噬诱导分子PEI能诱导细胞膜蛋白降解。相关叙述正确的是( )
A.靶细胞将AUTAB分子吸收进入细胞过程涉及细胞膜的选择透过性
B.通过搭配不同的PEI可实现对多种膜蛋白的靶向降解
C.AUTAB分子激活自噬机制,一定会导致细胞的凋亡
D.靶向降解过程中需要溶酶体、线粒体等结构共同参与
【答案】D
【分析】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。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;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。
【详解】A、由图可知,靶细胞以胞吞的方式将AUTAB分子吸收进入细胞,不涉及细胞膜的选择透过性,涉及细胞膜的流动性,A错误;
B、由图可知,靶蛋白抗体具有识别膜蛋白的作用,通过搭配不同的靶蛋白抗体可实现对多种膜蛋白的靶向降解,B错误;
C、由图可知,AUTAB分子激活自噬机制,过强的细胞自噬会导致细胞凋亡,但图示不能看出细胞凋亡,C错误;
D、细胞自噬需要溶酶体将物质分解,同时需要线粒体提供能量,D正确。
故选D。
二、多选题
9.(2025·河北衡水·三模)细胞中染色体的正确排列与分离依赖于染色单体之间的粘连。动物细胞内存在有一种SGO蛋白,保护粘连蛋白不被水解酶破坏,其主要集中在染色体的着丝粒位置,在染色体的其他位置也有分布,如下图所示。下列说法错误的是( )
A.粘连蛋白只与姐妹染色单体的分离有关,与同源染色体的非姐妹染色单体片段互换无关
B.在细胞分裂过程中,细胞会产生水解酶将粘连蛋白分解,而染色体上的其他蛋白质不受影响,这体现了酶的专一性
C.阻断正在分裂的动物体细胞内SGO蛋白的合成,细胞最可能出现染色体结构变异
D.图1所发生的变化只发生在有丝分裂,图2发生的变化只发生在减数分裂
【答案】ACD
【分析】分析图一:图一表示着丝点分裂后,姐妹染色单体分开成为染色体,并在纺锤丝的牵引下均匀地移向两极;
分析图二:图二表示同源染色体分离。
【详解】A、细胞中染色体的正确排列与分离依赖于染色单体之间的粘连。图2进行的是同源染色体的分离,图2中的粘连蛋白可能与同源染色体的非姐妹染色单体发生片段交换有关,A错误;
B、酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应,因此在细胞分裂过程中,细胞会产生水解酶将粘连蛋白分解,而染色体上的其他蛋白质不受影响,这体现了酶的专一性,B正确;
C、结合图可推知SGO蛋白在细胞分裂中的作用主要是保护粘连蛋白不被水解酶破坏;如果阻断正在分裂的动物体细胞内SGO蛋白的合成,则粘连蛋白将被水解酶破坏,导致染色体(数目)变异,C错误;
D、图1表示着丝点分裂后,姐妹染色单体分开成为染色体,并在纺锤丝的牵引下均匀地移向两极,这在减数第二次分裂也有发生,D错误。
故选ACD。
10.(2025·江西赣州·二模)细胞中的纺锤体一般由星体微管、动粒微管、极微管及结合蛋白构成。星体微管固定细胞形态,为细胞器定位,同时确定分裂沟的位置;动粒微管与染色体的着丝粒相连,牵引染色体移动;极微管由纺锤体的两极发出,在纺锤体的中部相互重叠,重叠区域发生滑动可改变细胞两极的距离。下列叙述正确的是( )
A.低等植物细胞通过中心体发出星射线形成纺锤体
B.动粒微管、极微管等聚合组装的时期为分裂前期
C.有丝分裂后期染色体数量加倍,极微管重叠减少
D.动粒微管合成受阻,分裂形成的子细胞大小不同
【答案】ABC
【分析】细胞周期分为两个阶段:分裂间期和分裂期。
(1)分裂间期主要变化:DNA复制,蛋白质合成。
(2)分裂期主要变化:1)前期:①出现染色体,染色质螺旋变粗变短的结果;②核仁逐渐解体,核膜逐渐消失;③纺锤体形成纺锤丝。2)中期:染色体的着丝点排列在细胞中央的赤道板上.染色体形态稳定,数目清晰,便于观察。3)后期:着丝粒分裂,两条姐妹染色单体分开成为两条子染色体,纺锤丝牵引分别移向两极。4)末期:①纺锤体解体消失;②核膜核仁重新形成;③染色体解旋成染色质形态;④细胞质分裂,形成两个子细胞(植物形成细胞壁,动物直接从中部凹陷)。
【详解】A、低等植物细胞和动物细胞都有中心体。 在细胞分裂前期,中心体发出星射线形成纺锤体,这是低等植物细胞形成纺锤体的方式,A正确;
B、细胞有丝分裂过程中,在分裂前期,染色体出现,纺锤体形成,动粒微管、极微管等聚合组装形成纺锤体相关结构,B正确;
C、有丝分裂后期,着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为两条子染色体,染色体数量加倍。 同时,极微管重叠区域发生滑动,导致极微管重叠减少,C正确;
D、动粒微管主要作用是牵引染色体移动。 动粒微管合成受阻,会影响染色体的正常分离,但一般不会直接导致分裂形成的子细胞大小不同,子细胞大小不同更多与细胞质分裂不均等这些因素相关,D错误。
故选ABC。
11.(2025·河北张家口·三模)SW是从植物中提取的一种具有抗癌功能的生物碱。研究人员将等量的小鼠肝癌细胞悬液,接种于添加了不同浓度SW的等量培养液中培养24h,分析各SW浓度下不同核DNA含量的细胞所占的比例,结果如图1。同时,测定各组癌细胞的增殖抑制率和细胞凋亡比例,结果如图2。下列叙述错误的是( )
A.细胞凋亡是由基因控制的,不会受到环境因素的影响
B.核DNA含量为4n的细胞增多是由于SW促进了间期DNA复制
C.SW可能会诱导癌细胞中凋亡相关基因的表达
D.SW的给药浓度为20pg·L-1时可达到最好的癌症治疗效果
【答案】ABD
【分析】分析图形,随着SW浓度升高,4n细胞数目比例升高,2n细胞数目比例降低,增殖抑制率和细胞凋亡比例升高。
【详解】A、细胞凋亡是由基因调控的程序性死亡过程,会受到环境因素的影响,A错误;
B、核DNA含量为4n的细胞比例增加,可能是由于细胞核DNA复制完成后,在SW的抑制作用下,细胞不能分裂为两个细胞,导致细胞中的核DNA含量加倍,B错误;
C、图2显示,随着SW浓度的增大,细胞凋亡的比例增加,说明SW可能会诱导癌细胞中凋亡相关基因的表达,C正确;
D、给药浓度在0~20pg·L-1范围内,癌细胞增殖抑制率和细胞凋亡比例均随SW浓度增大而升高,SW的给药浓度大于20pg·L-1时对癌细胞的影响未知,因此不能确定达到最好癌症治疗效果的给药浓度,D错误。
故选ABD。
12.(2025·江西吉安·二模)减数分裂过程中容易发生下图所示染色体变异导致异常染色体组成的配子不育。图1表示同源染色体配对时,有2条非同源染色体发生融合,导致染色体丢失或失活,失活的染色体失去了着丝粒分裂等功能;图2表示连接两条姐妹染色单体的着丝粒在本该正常纵裂时,却发生异常横裂而形成“等臂染色体”。下列叙述正确的有( )
A.图1过程发生的时期为减数分裂Ⅰ前期,此时发生了染色体数目和结构变异
B.图1中失活染色体和2条正常染色体随机分配到两极,产生可育配子占比为1/3
C.图2的异常横裂受细胞中某基因抑制,该基因缺失可能会导致部分配子不育
D.图2过程2条“等臂染色体”会随机分配到细胞两极,产生可育配子占比为1/4
【答案】AC
【分析】在减数分裂前,每个精原细胞的染色体复制一次,而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次,最后形成四个精细胞。这两次分裂分别叫作减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ。同源染色体的联会和分离发生在减数分裂Ⅰ的过程中,姐妹染色单体的分离发生在减数分裂Ⅱ的过程中。
【详解】A、图1过程发生的时期为减数第一次分裂的四分体时期即前期,此时细胞中有2条非同源染色体发生融合,导致染色体丢失或失活,因而图中发生了染色体数目和结构变异,A正确;
B、图1中失活染色体和2条正常染色体随机分配到两极,即3条染色体随机分配,3条中至少有一条会分配到细胞的一极,且染色体数目异常或染色体形态异常的配子一般都不可育。假设与图甲中变化的相关的三条染色体为A、B、D,且D染色体是结构异常的那条染色体。则初级精母细胞经图1变异后,产生的配子及比例可表示为:1AB:1D:1AD:1B:1BD、1A。其中,含正常染色体数和形态正常的染色体的配子可育,即A、B是可育配子,故产生的花粉中可育花粉的占比为1/6,B错误;
C、图2的异常横裂受细胞中某基因抑制,该基因缺失可能会导致异常横裂,形成等臂染色体,该异常横裂过程可导致某些基因缺失而引起部分配子不育,C正确;
D、图2过程2条“等臂染色体”产生的现象发生在减数分裂Ⅱ后期,该染色体所在的细胞为次级精母细胞,由该细胞产生的两个精细胞染色体异常,而由同一初级精母细胞分裂而来的另一次级精母细胞产生的配子是正常的,因此,该精原细胞产生的配子中可育配子占比为1/2,D错误。
故选AC。
三、解答题
13.(2025·河北廊坊·三模)桔梗(2n=18)小孢子母细胞能够进行减数分裂,并形成正常的雄配子。如图1是某基因型为AABb的桔梗组织体细胞有丝分裂的间期细胞,图2~图5是该植株小孢子母细胞减数分裂的细胞分裂图。回答下列问题:
(1)若图1体细胞处于G1期(DNA合成前期),则该期进行的主要生理活动有 ,该细胞进入有丝分裂后期时的基因型为 (写全基因)。
(2)图2和图4是减数分裂过程中发生基因重组的重要时期,则图2处于 期,图4染色体的主要行为是 ,图3和图5一个细胞中每条染色体上DNA含量及染色体组数异同点是 。
(3)另取该植株某组织置于含有5-溴尿嘧啶脱氧核苷酸(简称BrdU,可与碱基A配对)、不含胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养,在不同分裂时期取出细胞,然后用姬姆萨染料染色(已知双链DNA分子不掺或一条单链掺有BrdU时呈深蓝色,两条单链都掺有BrdU时呈浅蓝色),则在第二次分裂中期的细胞中出现的色差染色体(一条染色体的两条染色单体颜色有差异)数为 ,若该细胞进入下一时期出现9条无色差的浅蓝色染色体,则该细胞所处的时期为 。
(4)控制减数分裂过程有三个关键基因PAIR1、REC8和OSD1,PAIR1基因参与同源染色体正确的配对和联会;REC8基因在减数分裂I时抑制着丝粒提前分裂,从而防止姐妹染色单体提前分离;OSD1基因保证减数分裂Ⅱ过程中正常细胞质分裂。敲除三个基因中的 基因,细胞减数分裂后只能得到2个细胞。
【答案】(1) 相关RNA和蛋白质的合成 AAAABBbb
(2) 减数分裂I前 同源染色体分离,非同源染色体自由组合 相同点:每条染色体上的DNA含量都为2;不同点:图3有2个染色体组,图5有1个染色体组
(3) 18或0 有丝分裂后期
(4)OSD1
【分析】图1是某基因型为AABb的桔梗组织体细胞有丝分裂的间期细胞,图2为减数第一次分裂前期,图3为减数第一次分裂中期,图4为减数第一次分裂后期,图5为减数第二次分裂中期。
【详解】(1)G1期主要进行相关RNA和蛋白质的合成,S期进行DNA复制。经过间期DNA复制后,基因会加倍,因此基因型为AABb的桔梗组织体细胞中基因组成会变为AAAABBbb,故有丝分裂后期的基因型为AAAABBbb。
(2)图2中同源染色体联会,为减数第一次分裂前期,此时同源染色体的非姐妹染色单体之间可能会发生片段互换而产生基因重组。图4中同源染色体正在分离,非同源染色体自由组合,为减数第一次分裂后期。图3为减数第一次分裂中期,图5为减数第二次分裂中期,两个细胞内都含有染色单体,每条染色体上的DNA含量都为2,但图3细胞内含有两个染色体组,图5细胞内含有1个染色体组。
(3)DNA复制为半保留复制,在减数分裂过程中,DNA复制一次,细胞分裂两次,若为减数分裂,则在减数第二次分裂中期每条染色体的DNA均为一条链掺有BrdU,呈深蓝色,两条姐妹染色单体颜色相同,故第二次分裂中期细胞中出现的色差染色体(一条染色体的两条染色单体颜色有差异)数为0,若为有丝分裂,则第一次分裂结束形成的子细胞内每条染色体的DNA均为一条链掺有BrdU,呈深蓝色,第二次DNA复制后,每条染色体的两个DNA中,均为一个DNA的两条链均掺有BrdU,另一个DNA只有一条链掺有BrdU,而两条单链都掺有BrdU时呈浅蓝色,因此两条姐妹染色单体的颜色不同,故在第二次分裂中期的细胞中出现的色差染色体(一条染色体的两条染色单体颜色有差异)数为18;若该细胞进入下一时期出现9条无色差的浅蓝色染色体,由于浅蓝色染色体是两条单链都掺有BrdU,说明DNA至少复制了两次,且姐妹染色单体已经分离,则该细胞所处的时期为有丝分裂后期。
(4)PAIR1基因参与同源染色体正确的配对和联会,若敲除该基因,则细胞分裂过程中不能保证同源染色体正常分离,但不影响细胞减数分裂形成四个子细胞,REC8基因在减数分裂I时抑制着丝粒提前分裂,从而防止姐妹染色单体提前分离,若敲除该基因,则会导致姐妹染色单体提前分离进入不同细胞,但不会影响细胞质的分离,因此不影响细胞减数分裂形成四个子细胞,OSD1基因保证减数分裂Ⅱ过程中正常细胞质分裂,若敲除该基因,则减数第二次分裂的细胞不能继续分裂形成子细胞,因此细胞减数分裂后只能得到2个细胞。
14.(2025·河北沧州·二模)如图甲、乙是某一生物细胞进行有丝分裂的细胞周期相关示意图。回答下列问题:
(1)图甲为细胞周期中 (填“核DNA分子”“染色体”或“染色单体”)数目变化规律曲线图,根据图乙可知图甲中N值是 。
(2)发生基因突变的高风险期为图甲中的 (用图甲中的字母表示)段。
(3)若用胰蛋白酶处理图乙中的结构M,剩余的细丝状结构是 。图乙中结构Z正在收缩,推测此时其周围所集结的细胞器是 。
(4)骨髓移植实质上是将图丙中的 (填字母)细胞移植到患者体内。图丙中,皮肤细胞、肝细胞、白细胞来源相同,但彼此的结构和功能都出现了不同,其根本原因是 。
【答案】(1) 染色体 2
(2)ab
(3) DNA 线粒体
(4) c 基因的选择性表达
【分析】有丝分裂过程:
(1)间期:进行DNA的复制和有关蛋白质的合成,即染色体的复制,DNA数目加倍,但染色体数目不变;
(2)前期:核膜、核仁逐渐解体消失,出现纺锤体和染色体;
(3)中期:染色体形态固定、数目清晰,是观察染色体形态和数目的最佳时期;
(4)后期:着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,染色体数目加倍;
(5)末期:核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。
【详解】(1)图甲中曲线在分裂后期有数目加倍的特点,有丝分裂过程中,染色体在后期着丝粒分裂导致数目加倍,所以图甲为细胞周期中染色体数目变化规律曲线图,图乙细胞中含有同源染色体,不含染色单体,且着丝粒分裂形成的子染色体正移向细胞两极,因此图乙细胞处于有丝分裂后期,处于图甲中的ef段,而图乙细胞中含有8条染色体,对应于图甲的4N,即4N=8,因此N=2。
(2)间期DNA复制时双链解开,稳定性较低,因此基因突变多发生在间期DNA复制时,对应图甲中的ab段。
(3)图乙中的结构M表示染色体,染色体的主要成分为DNA和蛋白质,若用胰蛋白酶处理M,剩余的细丝状结构为DNA。图乙中结构Z是纺锤丝,此时正缩,需要消耗大量的能量,因此其周围集结了较多的线粒体,因为线粒体是细胞中的动力工厂。
(4)骨髓移植实质上是将图丙中的c细胞(造血干细胞)移植到患者体内,从而通过造血干细胞分裂、分化成多种血细胞,达到治疗疾病的目的。图丙中,皮肤细胞、肝细胞、白细胞来源相同,但彼此的结构和功能都出现了不同,其根本原因是基因的选择性表达。
15.(2025·北京海淀·二模)细胞周期是靠细胞内部精确的调控实现的,研究细胞周期的调控机制对防治癌症有重要意义。
(1)连续分裂的细胞, ,为一个细胞周期。
(2)细胞周期调控的经典模型如图1所示,有丝分裂原是一类能刺激细胞启动有丝分裂的信号分子,可影响一系列下游蛋白质的活性。
①当Rb的活性低于某一临界值时,由于CDK2对Rb活性存在 调节,即使有丝分裂原消失,Rb活性也会持续下降,细胞正常完成细胞周期;当Rb的活性高于临界值时,若有丝分裂原消失,细胞会退出细胞周期。“R点”是Rb活性等于临界值的关键调控点,该调控过程应发生在DNA复制之前。
②研究者用CDK4抑制剂处理人类宫颈癌细胞(模拟有丝分裂原消失),一段时间后检测退出细胞周期的宫颈癌细胞中的DNA数目,发现部分细胞中DNA数目 (选填“<”“=”“>”)46条,说明这些细胞在R点后才退出细胞周期,不符合经典模型。
(3)为探究上述细胞退出细胞周期的机制,研究者利用已通过R点的宫颈癌细胞进行图2所示实验。已知CNA蛋白有助于CDK2活性的维持。据(2)和图2结果推测,有丝分裂原消失,① ,CDK2② ,部分细胞在R点后退出细胞周期。
(4)结合上述研究成果,提出一条治疗癌症的思路 。
【答案】(1)从一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成时为止
(2) 反馈 >
(3) CDK4活性降低,导致Rb活性升高 活性降低,减弱对Rb活性的抑制,导致Rb活性超过临界值
(4)开发靶向抑制CDK4活性(或“提高Rb活性”“抑制CNA活性”“抑制CDK2 活性”)的药物
【分析】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。细胞周期分为两个阶段:分裂间期和分裂期。分裂间期主要完成DNA的复制和有关蛋白质的合成,同时细胞有适度的生长。分裂期包括前期、中期、后期、末期,是一个连续变化过程。
【详解】(1)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,为一个细胞周期。
(2)①当Rb活性低于临界值时,CDK2的作用使Rb活性进一步下降,由于存在反馈调节,即使有丝分裂原消失,该过程仍持续,Rb活性也会持续下降,细胞正常完成细胞周期。
②正常人类体细胞DNA数目为46条(未复制时)。若细胞在“R点后”退出细胞周期,说明已通过R点(位于DNA复制前,即G₁期),可能进入S期完成DNA复制(DNA数目加倍至92条),或处于G₂期 /分裂期(DNA数目仍为92条),因此这些细胞的DNA数目>46条。
(3)由图2分析可知,当添加CDK4抑制剂,未添加CNA激活剂时,退出细胞周期的细胞相对比例较高,其他三种情况:CDK4抑制剂和CNA激活剂均未添加、CDK4抑制剂和CNA激活剂均添加、只添加CNA激活剂,结果都是退出细胞周期的细胞比例较低。已知CNA蛋白有助于CDK2活性的维持。根据图2结果,结合之前的分析可知,有丝分裂原消失,CDK4活性降低,导致Rb活性升高;Rb活性升高抑制CDK2活性;CDK2活性降低,减弱对Rb活性的抑制,导致Rb活性超过临界值,部分细胞在R点后退出细胞周期。
(4)针对上述机制,可开发抑制 CNA蛋白功能(如阻断其与CDK2的结合)的药物,或直接抑制CDK2活性,使癌细胞无法维持细胞周期进程,被迫退出分裂,从而阻止无限增殖。
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