第四单元 细胞的生命历程（教师用书）-【新高考方案】2025版高考生物Ⅰ一轮总复习

第四单|元细胞的生命历程 第1讲　细胞的增殖 【学习目标】　1.描述细胞通过不同的方式进行分裂，其中有丝分裂保证了遗传信息在亲代和子代细胞中的一致性；　 2.阐明减数分裂产生了染色体数量减半的精细胞或卵细胞；　 3.说明进行有性生殖的生物体，其遗传信息通过配子传递给子代。 建构知识体系　 第一课时　有丝分裂 主题研习(一)　细胞增殖和细胞周期(深化·提能型)　　 1．细胞增殖 概念 细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程 意义 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 过程 包括物质准备和细胞分裂两个相连续的过程，细胞增殖具有周期性 2．细胞周期(以进行有丝分裂的细胞为例) |情|境|探|究| 下图是细胞周期的两种表示方法，据图回答有关问题： (1)根据图甲、图乙，用字母表示相应细胞周期。 图甲：a＋b、c＋d；图乙：a＋b＋c＋d＋e。 (2)若图甲中的b＋c＝a＋b＝a＋d，(b＋c)或(a＋d)可以表示一个细胞周期吗？请分析原因。 提示：①(b＋c)不是一个细胞周期，因为细胞周期分为分裂间期和分裂期，且分裂间期时间大于分裂期。 ②(a＋d)不是一个细胞周期，因为一个完整的细胞周期在时间上是连续的。 (3)并非所有细胞都有细胞周期，判断下列细胞有无细胞周期，并说明理由。 ①根尖分生区细胞　②根尖成熟区细胞　③神经细胞　④精子或卵细胞　⑤人的宫颈癌细胞　⑥人的成熟红细胞　⑦形成层细胞　⑧叶肉细胞　⑨洋葱表皮细胞　⑩受精卵 提示：①⑤⑦⑩有细胞周期，②③④⑥⑧⑨无细胞周期。连续分裂的细胞有细胞周期，高度分化的体细胞和生殖细胞不能分裂，因此无细胞周期。 |认|知|生|成| 1．细胞周期4种常用表示方法 (1)扇形图 (2)直线图 (3)坐标图 (4)柱状图 2．细胞分裂后产生的子细胞的3种去向 1．如图是细胞周期的示意图。G0期是具有分裂能力的细胞反复分裂数次之后处于停止分裂状态的时期，M期为分裂期，G1期主要进行RNA和有关蛋白质的合成，S期主要进行核DNA的复制，G2期为有丝分裂的准备期，同时还有一些RNA和有关蛋白质的合成。下列叙述错误的是(　 ) A．一个完整的细胞周期为G1期→S期→G2期→M期 B．相同抗原再次入侵时会将处于G0期的记忆细胞激活 C．S期核DNA复制后染色体数目加倍，为M期的进行提供所需物质 D．处于G1期的细胞数量远多于处于(M＋G2)期的细胞数量 解析：选C　S期主要进行核DNA的复制，但染色体数目此时期不加倍。 2．(2024·西安模拟)细胞周期包括分裂间期(G1、S、G2)和分裂期(M)，如图1；细胞增殖过程中核DNA含量会发生变化。通过测定一定数量细胞的核DNA含量，可分析其所处的细胞周期。根据细胞核DNA含量不同，将某种连续增殖的细胞株分为三组，每组的细胞数目如图2。据图分析，下列说法错误的是(　 ) A．分裂间期合成相关蛋白质需要核糖体的参与 B．染色体的着丝粒分裂发生在图1中的M期 C．图2中的乙存在于图1中的S期 D．将细胞周期阻断在DNA复制前会导致图2中甲组细胞数减少 解析：选D　分裂间期进行核DNA的复制和有关蛋白质的合成，核糖体是蛋白质的合成场所，A正确；染色体的着丝粒分裂发生在细胞分裂后期，所属时期为图1中的M期，B正确；乙组细胞中的核DNA含量为2C～4C，均为S期细胞，C正确；将细胞周期阻断在核DNA复制前会导致核DNA含量为2C的G1期细胞增多，即图2中甲组细胞数增多，D错误。 [反思·收获]　常和细胞周期联系的5个“热点” 基因突变 在细胞分裂间期的S期，核DNA复制时容易受到内外因素的干扰而发生基因突变 染色体变异 在细胞分裂前期，秋水仙素或低温处理可抑制纺锤体的形成，从而出现多倍体细胞 细胞癌变 用药物作用于癌细胞，使其核DNA分子不能复制，可抑制癌细胞的无限增殖 核DNA 复制 核DNA复制为半保留复制，若1个核DNA分子的两条链都被标记，则分裂一次产生的两个子细胞都含标记，而分裂多次产生的子细胞中，只有2个细胞含标记 免疫 在细胞因子的作用下，被抗原刺激后的B细胞将进入细胞周期迅速分裂，使细胞周期缩短 主题研习(二)　细胞的有丝分裂与无丝分裂(深化·提能型) 1．有丝分裂各时期主要特点(以高等植物细胞为例) 2．动物细胞和植物细胞有丝分裂的主要区别 3．有丝分裂的特征和意义 特征 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 意义 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 4．无丝分裂 (一)细胞周期中核DNA、染色体、染色单体含量变化 1．据图分析染色体形态及行为变化 (1)有染色单体(有丝分裂前、中期)时，染色体∶染色单体∶核DNA＝1∶2∶2。 (2)无染色单体(有丝分裂后、末期)时，染色体∶核DNA＝1∶1。 2．填表归纳核DNA、染色体、染色单体的数目变化(以二倍体生物为例) 项目 分裂间期 分裂期 前期 中期 后期 末期 核DNA 2n→4n 4n 4n 4n 4n→2n 染色体 2n 2n 2n 2n→4n 4n→2n 染色单体 0→4n 4n 4n 4n→0 0 |认|知|生|成| 1．细胞周期中核DNA、染色体、染色单体含量变化曲线分析(以二倍体生物为例) 曲线解读： 项目 上升段的变化原因 下降段的变化原因 核DNA 间期(S期)DNA复制，核DNA数目加倍 末期细胞一分为二，核DNA数目减半 染色体 后期着丝粒分裂，染色体数目暂时加倍 末期细胞一分为二，染色体数目减半 染色 单体 间期(S期)DNA复制，染色单体形成 后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色单体消失 2.细胞周期中染色体数与核DNA数比值的变化曲线 曲线解读： ef(BC)段 S期核DNA进行复制，染色单体形成 fg(CD)段 含有姐妹染色单体的时期，即G2期、有丝分裂前期和中期 gh(DE)段 有丝分裂后期着丝粒分裂，染色单体消失 [典例]　菠菜根的分生区细胞不断分裂使根向远处生长，在细胞分裂过程中，以下说法错误的是(　 ) A．细胞分裂末期高尔基体参与细胞壁的形成 B．细胞分裂前期核膜和核仁逐渐消失 C．细胞分裂间期中心体的两个中心粒各自产生一个新中心粒 D．细胞分裂中期染色体形态较稳定、数目较清晰 [解析]　由于高尔基体与细胞壁的形成有关，所以在菠菜细胞分裂末期，高尔基体参与细胞壁的形成，A正确；在细胞分裂前期，染色质变成染色体，细胞由两极发出纺锤丝形成纺锤体，核膜和核仁逐渐消失，B正确；菠菜属于高等植物，其细胞内不含中心体，C错误；在细胞分裂中期，染色体排列在赤道板上，形态较稳定、数目较清晰，D正确。 [答案]　C |认|知|生|成| 1．有丝分裂过程中细胞器的作用时期及生理作用 细胞器名称 生物类型 作用时期 生理作用 核糖体 动物、植物 主要是分裂间期 合成相关蛋白质 线粒体 动物、植物 整个细胞周期 提供能量 高尔基体 植物 末期 与细胞壁(板) 的形成有关 中心体 动物、低等植物 前期 与纺锤体的形成有关 2．有丝分裂过程中相关细胞器的分配 (1)中心体经复制后，均等分配到两个子细胞中。 (2)线粒体等细胞器随机分配到两个子细胞中。 题点(一)　有丝分裂的过程及特点 1．如图为动物细胞有丝分裂过程中星射线对染色体附着的连续过程示意图，下列分析错误的是(　 ) A．中心体倍增发生在有丝分裂前的间期 B．图1发生在分裂前期，中心体发出星射线 C．图2发生在分裂后期，染色体在星射线牵引下移动 D．图1～3过程保证了姐妹染色单体分开后移向细胞两极 解析：选C　有丝分裂前的间期主要发生核DNA分子复制和有关蛋白质合成，此时期也会发生中心体复制，A正确；图1中中心体发出星射线形成纺锤体，发生在有丝分裂前期，B正确；图2中的染色体上有2条姐妹染色单体，而有丝分裂后期着丝粒分裂，细胞中不存在姐妹染色单体，C错误；在中心体所发出星射线的牵引作用下，保证了图1～3过程姐妹染色单体分开后移向细胞两极，实现了染色体的平均分配，D正确。 2．(2024·重庆模拟)有丝分裂的核分裂是一个相对连续的过程，胞质分裂则相对独立，该过程开始于有丝分裂后期，完成于末期，如图表示胞质分裂的整个过程。收缩环由大量的肌动蛋白和肌球蛋白等组装而成，用抗肌动蛋白、抗肌球蛋白的药物处理处于分裂期的活细胞，收缩环的收缩活动停止，分裂沟逐渐消失。下列相关叙述正确的是(　 ) A．收缩环处细胞膜融合体现了细胞膜的功能特性 B．若该图表示某生物体细胞的胞质分裂，则该生物体细胞含有6条染色体 C．抗肌动蛋白、抗肌球蛋白的药物也可以诱导细胞中的染色体数目加倍，作用原理和秋水仙素作用原理相似 D．分裂沟的定位可能与纺锤体的位置有关 解析：选D　细胞膜融合依赖于细胞膜的流动性，体现了细胞膜的结构特点，A错误；据图可知，该生物的体细胞中含有3条染色体，B错误；抗肌动蛋白、抗肌球蛋白的药物能诱导细胞中的染色体数目加倍，但是作用的时期是有丝分裂后期，原理是抑制细胞质的分裂，该作用原理和秋水仙素作用原理不同，C错误；分裂沟在赤道板处确立，而赤道板是和纺锤体的中轴相垂直的平面，因此分裂沟的定位可能和纺锤体的位置有关，D正确。 题点(二)　辨析有丝分裂的图像或曲线 3．(2024·柳州模拟)如图为某动物细胞(2n＝4)有丝分裂过程示意图。下列叙述错误的是(　 ) A．甲图细胞正在发生染色质高度螺旋化成为染色体过程 B．乙图和丙图细胞的染色体数相等，染色体上DNA数也相等 C．丁图细胞内有两套形态和数目相同的染色体 D．戊图细胞的质膜从细胞中部向内凹陷，将细胞缢裂成两部分 解析：选A　甲图细胞处于分裂间期，而染色质高度螺旋化成为染色体过程发生在前期，A错误；乙图细胞处于前期，丙图细胞处于中期，这两个时期细胞中的染色体数相等，染色体上DNA数也相等，B正确；丁图细胞中着丝粒分裂，处于后期，此时细胞内有两套形态和数目相同的染色体，C正确；戊图细胞处于末期，此时细胞的质膜从细胞中部向内凹陷，将细胞缢裂成两部分，D正确。 4．如图甲、乙、丙依次表示某动物体内细胞分裂图，每条染色体上DNA含量的变化，不同分裂时期细胞核中染色体数目、染色单体数目与核DNA数目的关系。下列叙述正确的是(　 ) A．图甲所示细胞对应图乙中的DE段、图丙中的③ B．图甲中发生同源染色体的分离 C．图丙中引起①→②变化的原因是着丝粒分裂 D．图丙中与图乙中BC段对应的只有② 解析：选D　图甲所示细胞含有8条染色体，没有染色单体，处于有丝分裂后期，而图乙中的DE段可以表示有丝分裂后期和末期，图丙中的①也含有8条染色体，没有染色单体，所以图甲所示细胞可对应图乙中的DE段、图丙中的①，A错误；图甲所示细胞处于有丝分裂后期，同源染色体的分离发生在减数分裂Ⅰ后期，B错误；图丙中②可以表示有丝分裂前期和中期，①可以表示有丝分裂后期，因此图丙中引起②→①变化的原因是着丝粒分裂，C错误；图乙中BC段与图丙中的②都存在染色单体，而图丙中的①和③都不存在染色单体，所以图丙中与图乙中BC段对应的只有②，D正确。 　[反思·收获] 根据柱状图判断细胞分裂时期的规律 (以二倍体生物为例) (1)根据染色单体变化判断各时期 染色单体 (2)根据比例关系判断各时期 核DNA∶染色体∶染色单体＝ 　　　 主题研习(三)　观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂(实验·探究型) 1．实验原理 (1)高等植物根尖、芽尖等分生区细胞能进行有丝分裂。 (2)在高倍显微镜下，可根据细胞内染色体的存在状态判断该细胞处于有丝分裂的哪个时期。 (3)染色体容易被碱性染料(如甲紫溶液)着色。 2．实验步骤 3．实验操作的注意事项 [思考探究] 1．为什么不能对细胞有丝分裂过程进行连续观察？如何才能找到细胞分裂各个时期的细胞？ 提示：①解离过程中细胞已经死亡，观察到的只是一个固定时期。②如果要找到各个分裂时期的细胞，要不断移动装片，在不同的视野中寻找。 2．显微镜下观察某植物组织的有丝分裂时，大部分细胞处于分裂间期，为什么？ 提示：细胞周期中，分裂间期所占的时间长，分裂期所占的时间短。因此观察细胞所处时期时，大部分细胞都处于分裂间期。 题点(一)　实验原理与操作过程分析 1．(2023·浙江6月选考)为筛选观察有丝分裂的合适材料，某研究小组选用不同植物的根尖，制作并观察根尖细胞的临时装片。下列关于选材依据的叙述，不合理的是(　 ) A．选用易获取且易大量生根的材料 B．选用染色体数目少易观察的材料 C．选用解离时间短分散性好的材料 D．选用分裂间期细胞占比高的材料 解析：选D　选用分裂期细胞占比相对较高的材料有助于观察有丝分裂各个时期的染色体行为，D不合理。 2．(2023·湖北高考)在观察洋葱根尖细胞有丝分裂的实验中，某同学制作的装片效果非常好，他将其中的某个视野放大拍照，发给5位同学观察细胞并计数，结果如下表(单位：个)。关于表中记录结果的分析，下列叙述错误的是(　 ) 学生 分裂间期 分裂期 总计 前期 中期 后期 末期 甲 5 6 3 2 6 22 乙 5 6 3 3 5 22 丙 5 6 3 2 6 22 丁 7 6 3 2 5 23 戊 7 7 3 2 6 25 A．丙、丁计数的差异是由于有丝分裂是一个连续过程，某些细胞所处时期易混淆 B．五位同学记录的中期细胞数一致，原因是中期染色体排列在细胞中央，易区分 C．五位同学记录的间期细胞数不多，原因是取用的材料处于旺盛的分裂阶段 D．戊统计的细胞数量较多，可能是该同学的细胞计数规则与其他同学不同 解析：选C　有丝分裂是一个连续的过程，在制作装片的过程中细胞因解离而死亡，由于各个细胞的分裂是独立进行的，因此可以观察到处于不同分裂时期的细胞，但由于某些细胞所处时期易混淆，如分裂间期和末期的细胞染色体均呈染色质丝状态，因此丙、丁计数出现差异，A正确；中期每条染色体的着丝粒排列在细胞中央的一个平面上，形态稳定、数目清晰易区分，故五位同学记录的中期细胞数一致，B正确；细胞周期的大部分时间处于分裂间期，五位同学记录的间期细胞数不多，是由于只统计了一个视野中的细胞，样本数量较少，不具有代表性，C错误；计数规则不同，会导致实验误差，戊统计的细胞数量较多，可能与该同学的细胞计数规则与其他同学不同有关，D正确。 [反思·收获]　实验异常现象的常见原因分析 题点(二)　实验的拓展应用及分析 3．用不同浓度的药物X处理洋葱根尖一段时间后，分别制片观察分生区细胞有丝分裂各个时期特点，并统计有丝分裂指数[有丝分裂指数(%)＝分裂期细胞数/观察细胞数×100%]，结果如图所示，下列相关叙述正确的是(　 ) A．在制作装片过程中使用解离液的主要目的是固定细胞的形态 B．不用药物X处理的细胞有丝分裂中期与后期染色体数目相同 C．药物X浓度为0时的结果出现的原因是多数细胞没有进入细胞周期 D．药物X能抑制根尖细胞有丝分裂，且一定范围内随药物X浓度升高抑制程度增大 解析：选D　制作装片过程中使用解离液的目的是使组织细胞分离开来，A错误；不用药物处理的细胞有丝分裂后期着丝粒分裂，染色体数目加倍，染色体数目是中期的两倍，B错误；药物X浓度为0时有丝分裂指数只有9%，表明多数细胞处于分裂间期，而不是没有进入细胞周期，C错误；在题图所示的药物X浓度范围内，随着药物X浓度的增加，细胞有丝分裂指数减小，说明药物X抑制根尖分生区细胞有丝分裂，D正确。 |考|教|衔|接|——教材隐性命题点发掘 (一)教材素材“深加工” 1．(必修1 P111“表6-1”素材拓展)下表是三种细胞的细胞周期持续时间(h)，以下叙述正确的是(　 ) 细胞类型 分裂间期 分裂期 ①蚕豆根尖分生区细胞 15.3 2.0 ②小鼠十二指肠上皮细胞 T1 T2 ③人的肝细胞 21.0 1.0 A.①与②的中心体发出星射线形成纺锤体 B．与①相比，③更适合作为观察细胞有丝分裂的材料 C．②中T1≤T2，末期细胞中赤道板的位置会出现细胞板 D．③中分裂期细胞数所占比例低于4.7% 解析：选D　①是高等植物细胞，②是动物细胞，高等植物细胞由细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体，而动物细胞由中心粒发出星射线形成纺锤体，A错误；与③相比，①的分裂期所占比例相比较大，更适合用来观察有丝分裂，B错误；②是动物细胞，无细胞壁，故末期细胞中赤道板的位置不会出现细胞板，且T1>T2，C错误；③为人的肝细胞，进行有丝分裂时分裂间期所用时间为21 h，分裂期所用时间为1 h，分裂期细胞数所占比例为1/22，低于4.7%，D正确。 (二)科学思维“融会通” 2．(必修1 P112、113“图6-2”分析应用)植物细胞有丝分裂后期着丝粒的分裂是不是纺锤丝牵引的结果？如何验证你的结论。 提示：不是。用秋水仙素处理分裂中的细胞，秋水仙素抑制纺锤体形成，后期染色体的着丝粒仍然可以分裂，从而使细胞中染色体数目加倍，这说明着丝粒分裂不是纺锤丝牵引的结果。 3．(必修1 P114“思考·讨论”拓展应用)鉴定一个正在进行有丝分裂的细胞是植物细胞还是动物细胞，最佳的方法是看分裂末期细胞质的分裂方式，如果形成细胞板则为植物细胞，如果是细胞膜从细胞的中部向内凹陷，则为动物细胞。 4．(必修1 P115“思维训练”深入思考)回答下列有关细胞体积的问题： (1)细胞越大，细胞的表面积与体积的比值越小。 (2)从物质运输的效率看，细胞不能太大的原因是细胞越大，表面积与体积的比值越小，物质运输的效率就越低。 (3)细胞不能太大，但也不是越小越好，原因是细胞中有众多的必需物质和细胞器，细胞太小，就没有足够的空间，细胞就不能进行相应的生命活动，发挥出相应的生理功能。 |应|用|创|新|——新情境问题的建模训练 1．(2024·济宁质检)在有丝分裂过程中，动粒(化学本质为蛋白质)位于着丝粒两侧，负责将着丝粒与纺锤丝连接在一起，在有丝分裂中期的早期阶段，动粒表面被覆盖纤维状蛋白形成纤维冠，纤维冠确保染色体的正常分离，如图所示，下列相关叙述错误的是(　 ) A．核膜和动粒从化学组成分析，主要区别是前者含有磷脂 B．观察染色体形态和数目最佳的时期为图乙 C．图甲细胞所处的时期特点是核膜、核仁消失，没有出现纺锤体 D．若纤维冠不能形成，则可能导致细胞分裂过程受阻 解析：选C　核膜的主要成分是蛋白质和磷脂，动粒的化学本质是蛋白质，因此两者的物质组成差异主要在于核膜含有磷脂，A正确；图乙中染色体环绕纺锤体，是有丝分裂中期，染色体形态固定、数目清晰，是观察染色体形态和数目最佳的时期，B正确；图甲细胞所处的时期是有丝分裂前期，特点是核膜、核仁消失，出现纺锤体和染色体，C错误；由题意可知，纤维冠确保染色体的正常分离，若纤维冠不能形成，则可能导致细胞分裂过程受阻，D正确。 2．(2024·长沙模拟)APC/C复合物促进有丝分裂进入后期，为研究其蛋白修饰对细胞周期调控的影响，利用药物对细胞进行同步化处理，测定洗去药物后不同时间(单位：h)的细胞周期时相，结果如图。下列分析不正确的是(　 ) A．G1、S、G2期为M期进行物质准备 B．药物使大部分细胞停滞在G1期 C．APC/C缺失蛋白修饰会阻碍细胞周期顺利完成 D．APC/C可能在后期将同源染色体拉向细胞两极 解析：选D　分裂间期包括G1、S、G2期，主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成，为M(分裂期)期做物质准备，A正确；分析题图可知，刚洗去药物时，G1期细胞占比最大，由此可知，药物使大部分细胞停滞在G1期，B正确；由题干可知，APC/C复合物促进有丝分裂进入后期，结合题图可推测APC/C缺失蛋白修饰会阻碍细胞周期顺利完成，C正确；APC/C复合物促进有丝分裂进入后期，即APC/C可能在后期将姐妹染色单体拉向细胞两极，D错误。 3．环境中的污染物能使处于分裂期的细胞产生缺失着丝粒的染色体片段，当子细胞进入下一次分裂间期时，它们便浓缩成主核之外的小核，即形成了微核。为研究镍对大蒜根尖细胞的毒害作用，科学家研究了不同浓度氯化镍在不同处理时间对大蒜根尖细胞有丝分裂指数(处于分裂期的细胞数占细胞总数的百分比)和微核率(出现微核细胞数占细胞总数的百分比)的影响，实验结果如图所示。下列有关该实验的叙述，错误的是(　 ) A．制作根尖细胞临时装片的流程是取材→解离→漂洗→染色→制片 B．氯化镍溶液浓度为0时大部分大蒜根尖细胞处于分裂间期 C．随着氯化镍溶液浓度的增加，有丝分裂指数和微核率均下降 D．氯化镍溶液对细胞作用时间越长，对细胞的毒害作用越强 解析：选C　制作根尖细胞临时装片的流程是取材→解离→漂洗→染色→制片，A正确；据图可知，氯化镍溶液浓度为0时，有丝分裂指数只有33%左右，表明多数细胞处于分裂间期，少数细胞处于分裂期，B正确；据图可知，随着氯化镍溶液浓度的增加，有丝分裂指数下降，而微核率有所增加，故推测氯化镍溶液对细胞作用时间越长，对细胞的毒害作用越强，C错误，D正确。 [课时跟踪检测] 一、选择题 1．(2024·襄阳模拟)进行有性生殖的生物，其细胞增殖方式通常包括有丝分裂、无丝分裂和减数分裂三种类型，下列说法正确的是(　 ) A．人类成熟红细胞在有丝分裂前期会出现纺锤体 B．蛙的红细胞无丝分裂过程中存在DNA复制 C．通常选用蝗虫卵巢观察减数分裂过程的图像 D．三种细胞增殖方式均具有细胞周期 解析：选B　人类成熟红细胞没有细胞核，是高度分化的细胞，不进行有丝分裂，A错误；无丝分裂中存在DNA复制，B正确；观察减数分裂的实验中常常选用雄性个体的生殖器官，雄性个体产生的精子数量多，容易找到不同分裂时期的细胞，而卵巢中卵细胞的分裂不是连续进行的，所以一般不用卵巢进行实验，C错误；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过程称为细胞周期。减数分裂和无丝分裂都不具有细胞周期，D错误。 2．(2024·泉州一模)染色体的移动依赖于微管的组装和解聚，紫杉醇可与微管结合，使微管稳定不解聚，从而阻止染色体移动。下列有关紫杉醇的作用叙述正确的是(　 ) A．促进染色质高度螺旋化 　　 B．不影响染色体分布 C．抑制染色质复制 　　 D．抑制细胞分裂 解析：选D　紫杉醇可与微管结合，使微管稳定不解聚，阻止染色体移动，影响染色体的分布，从而抑制细胞分裂，但不影响染色体的复制、凝缩。 3．下列关于观察植物细胞有丝分裂实验的叙述，正确的是(　 ) A．取新生根尖上2～3 cm处的细胞，就能持续观察到有丝分裂各时期 B．应提前一天用解离液充分浸泡洋葱根尖，以确保细胞分离充分 C．滴加清水、弄碎根尖以及压片都有利于细胞的分散和观察 D．统计视野中各时期的细胞数目，可精确计算细胞周期时长 解析：选C　取材时应剪取根尖2～3 mm，由于解离后细胞死亡，所以不能连续观察有丝分裂过程，A错误；进行观察植物细胞有丝分裂实验时，用解离液浸泡洋葱根尖3～5分钟即可，解离时间不能过长，B错误；滴加清水、弄碎根尖以及压片都有利于细胞分散成单层，便于观察，C正确；统计视野中各个时期的细胞数目可计算细胞周期中分裂期各时期的比例，但无法判断各时期的时间，不能精确计算细胞周期时长，D错误。 4.如图为某同学在“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验中观察到的图像，下列相关说法不正确的是(　 ) A．图中③细胞所在时期观察染色体的形态和数目最佳 B．图中④细胞中染色体会在纺锤丝的牵引下继续移向两极 C．图示过程可发生可遗传变异中的基因突变 D．图中细胞分裂顺序为①③④② 解析：选B　图中③细胞中染色体的着丝粒排列在细胞中央赤道板的部位，此时细胞中染色体形态固定、数目清晰，是观察染色体的形态和数目的最佳时期，A正确；图中④细胞中的染色体不会在纺锤丝的牵引下继续移动，因为此时的细胞已经死亡，B错误；图示过程为细胞通过有丝分裂进行增殖的过程，在有丝分裂前的间期，DNA复制时两条链解开，DNA分子不稳定，容易发生基因突变，故图示过程可发生可遗传变异中的基因突变，C正确；根据图中染色体的行为变化可知，图中细胞分裂顺序为①(前期)、③(中期)、④(后期)、②(末期)，D正确。 5．(2024·福州模拟)分裂间期包括G1期、S期和G2期，其中S期主要进行DNA的复制。细胞在分裂间期有适度的生长，如图表示观察洋葱根尖分生区细胞分裂时，细胞核中DNA含量和细胞核体积的变化，每个点代表记录到的一个细胞。下列有关叙述错误的是(　 ) A．为了便于观察，应用甲紫溶液或醋酸洋红液对染色体进行染色 B．利用药物抑制DNA聚合酶的活性，细胞将停留在分裂间期的S期 C．在细胞核体积约为750 μm3时，DNA完成复制，但染色体数目不变 D．细胞分裂后期，细胞中的叶绿体、线粒体等细胞器会随机移向细胞两极 解析：选D　染色体能被碱性染料染成深色，故为了便于观察，应用甲紫溶液或醋酸洋红液等碱性染料对染色体进行染色，A正确；利用药物抑制DNA聚合酶的活性，会影响细胞中DNA的复制，细胞将停留在分裂间期的S期，B正确；由题图可知，在细胞核体积约为750 μm3时，DNA完成复制，此时一条染色体上含有两条染色单体，但染色体数目不变，C正确；洋葱根尖分生区细胞不含叶绿体，D错误。 6．(2024·达州模拟)着丝点又称为动粒，内层附着在着丝粒的异染色质上，外层含有与微管正端结合的蛋白质，如图所示。动粒与染色体的移动有关。下列叙述正确的是(　 ) A．动粒和动粒微管最可能是在分裂间期结合 B．中期时，每条染色体上含有2个动粒 C．动粒微管是中心体发出的星状射线 D．由于动粒和动粒微管的作用使得染色单体分开 解析：选B　分析题意可知，动粒与染色体的移动有关，则动粒和动粒微管最可能是在前期结合，A错误；中期时，每条染色体上含有2条姐妹染色单体，据此推测每条染色体上含有2个动粒，B正确；高等植物细胞无中心体，但也可形成动粒微管，C错误；染色单体分开是着丝粒分裂的结果，该过程与动粒微管的作用无关，D错误。 7.用荧光标记技术显示细胞中心体和核DNA，获得有丝分裂某时期荧光图。有关叙述正确的是(　 ) A．图中细胞分裂方向由中心体位置确定 B．中心体复制和染色体加倍均发生在图示时期 C．图中两处DNA荧光标记区域均无同源染色体 D．秋水仙素通过抑制微管的组装，可促使细胞进入图示分裂时期 解析：选A　中心体周围发出星射线，将分开后的子染色体拉向两极，从而决定细胞分裂的方向，A正确；图示细胞处于后期，中心体的复制发生在间期，有丝分裂过程中染色体加倍发生在后期，B错误；在有丝分裂后期，移向细胞两极的染色体中存在同源染色体，C错误；秋水仙素能够通过抑制微管的组装从而抑制纺锤体的形成，使染色体不能移向细胞两极，并不能促使细胞进入图示分裂时期，D错误。 8．(2024·黄冈一模)图1和图2表示某同学绘制的有丝分裂不同时期染色体与核DNA的数量关系，下列叙述正确的是(　 ) A．图1中AC段动植物细胞中都会发生染色体复制和中心体复制 B．图1中CD段会发生同源染色体分离，染色体数目加倍 C．图1中DE段对应图2中的a时期，E点时每条染色体上有1个DNA分子 D．植物细胞在图2的c→d过程同时伴随细胞板扩展形成细胞壁的过程 解析：选C　高等植物细胞中无中心体，A错误；同源染色体分离是减数分裂过程中特有的行为，有丝分裂后期姐妹染色单体分离，染色体数目加倍，发生在图1中的DE段，B错误；图1中DE段表示着丝粒分裂，染色体数目暂时加倍，此时细胞中每条染色体上含有1个DNA分子，可对应图2中的a时期，E点时每条染色体上有1个DNA分子，C正确；植物细胞在图2的a→c过程中同时伴随细胞板扩展形成细胞壁的过程，图2中d状态是不存在的，D错误。 9．(2024·肇庆一模)不同植物根尖分生区组织细胞的细胞周期及分裂期时长如下表所示。下列说法正确的是(　 ) 植物品种 甲 乙 丙 丁 细胞周期/h 38 23 32 16 分裂期/h 5.8 4.0 3.5 3.1 A.植物根尖分生区组织细胞分裂旺盛，连续进行有丝分裂的细胞具有细胞周期 B．分裂间期只发生DNA的复制，且分裂间期时长比分裂期长 C．观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂时需选取根毛区域的细胞 D．观察植物细胞的有丝分裂时需用双缩脲试剂作为染色剂 解析：选A　植物根尖分生区组织细胞分裂旺盛，连续进行有丝分裂的细胞具有细胞周期，A正确；分裂间期发生DNA的复制和相关蛋白质的合成，并且细胞适度生长，B错误；观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂时需选取分生区的细胞，C错误；观察植物细胞的有丝分裂时需用甲紫溶液或醋酸洋红液作为染色剂，D错误。 10．(2024·黄冈高三联考)在细胞分裂时，微丝(一种细胞骨架)会突然把线粒体向各个方向弹射出去，实现线粒体的运动和均匀分配；但一些特定种类的干细胞会进行非对称分裂，分裂出两个不同功能的子细胞，这时线粒体会被不均等地分配到子细胞中。与乳腺干细胞相比，成熟的乳腺组织细胞代谢需要更多的能量。下列说法错误的是(　 ) A．细胞可根据功能需求借助微丝调控线粒体的分布和分配 B．非对称分裂的细胞中，核DNA分子能平均分配到两个子细胞中 C．微丝的成分是蛋白质，在动物细胞中微丝的形成与中心体有关 D．在乳腺干细胞非对称分裂时，接受较多线粒体的子细胞可能不具备继续分裂的能力 解析：选C　结合题意“一些特定种类的干细胞会进行非对称分裂”及“与乳腺干细胞相比，成熟的乳腺组织细胞代谢需要更多的能量”可知，细胞可根据功能需求借助微丝调控线粒体的分布和分配，A正确；非对称分裂不影响核DNA的分配，则在非对称分裂的细胞中，核DNA会被均等地分配到子细胞中，B正确；核糖体是蛋白质的“合成车间”，微丝的成分是蛋白质，在动物细胞中微丝的形成与核糖体有关，C错误；乳腺干细胞与成熟的乳腺组织细胞相比，后者需要更多的能量供应，由此推测，在乳腺干细胞非对称分裂时，接受较多线粒体的子细胞可能分化为成熟的乳腺组织细胞，可能不具备继续分裂的能力，D正确。 二、非选择题 11．图1表示细胞分裂不同时期染色体数与核DNA数比例的变化关系；图2、图3分别表示高等动物甲、高等植物乙细胞有丝分裂的部分图像。请回答下列问题： (1)细胞增殖包括____________和细胞分裂两个相连续的过程。 (2)图1中AD段完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度________。EF段形成的原因是______________。图2、图3分别处于图1中的________段和________段。 (3)图2细胞的下一时期，细胞中染色体数∶染色单体数∶核DNA数等于__________________。与图2相比，此时期乙植物细胞有丝分裂的主要区别为___________。 (4)图3中结构H为__________，其作用是_____________________________________。 解析：(1)细胞的增殖包括物质准备和细胞分裂两个相连续的过程。(2)图1中在AD段完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度生长；EF段形成的原因是着丝粒分裂；图2、图3分别处于有丝分裂的前期和末期，对应图1的DE段和FG段。(3)图2细胞处于有丝分裂的前期，其下一个时期是中期，分裂中期的细胞中染色体数∶染色单体数∶核DNA数等于1∶2∶2；有丝分裂前期，动物细胞与高等植物细胞的主要区别是动物细胞的纺锤体由中心体发出的星射线形成，而高等植物细胞的纺锤体由细胞两极发出的纺锤丝形成。(4)图3中结构H为细胞板，在植物细胞有丝分裂末期，细胞板逐渐扩展，形成新的细胞壁。 答案：(1)物质准备　(2)生长　着丝粒分裂　DE　FG　(3)1∶2∶2　纺锤体由细胞两极发出的纺锤丝形成　(4)细胞板　逐渐扩展，形成新的细胞壁 12．为了研究从植物中提取的可可碱是否可以作为除草剂，某科研小组开展了可可碱对鬼针草根尖细胞的有丝分裂和种子萌发影响的实验研究，结果如下表。请回答下列问题： 可可碱浓度/ (mmol·L－1) 根尖细胞有丝分裂 种子发芽率/% 有丝分裂指数/% 分裂期细胞占比/% 前期和中期 后期和末期 0 3.73 3.04 0.69 81.5 0.1 2.90 2.16 0.74 68.1 0.5 2.10 1.72 0.38 18.6 1.0 1.96 1.72 0.24 2.3 注：有丝分裂指数＝分裂期细胞数/观察细胞的总数×100%。 (1)本实验的自变量是____________________，本实验需要制作根尖分生区细胞有丝分裂装片，制片过程中根尖解离需要用到的试剂是____________________________，染色体染色需要用的碱性染料是____________。 (2)实验结果显示，与对照组相比，当可可碱浓度达到1.0 mmol·L－1时，在分裂期的细胞中，后期和末期的细胞数目相对________。产生这种结果的原因可能是可可碱能抑制________的形成，导致染色体无法移向细胞两极。 (3)实验结果表明，随着可可碱浓度的升高，种子发芽率________。为测定鬼针草种子发芽的最适温度，请简要写出实验思路：___________________________________________ _______________________________________________________________________， 否则，扩大温度范围，继续实验，直到出现峰值。 解析：(1)由题意可知本实验的自变量是可可碱(溶液)浓度。本实验需要制作根尖分生区细胞有丝分裂装片，所用的解离液是质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精的混合液(1∶1)，目的是使组织中的细胞相互分离。使用甲紫溶液或醋酸洋红液等碱性染料，能够使细胞中的染色体着色，便于观察。(2)据表可知，当可可碱浓度达到1.0 mmol·L－1时，处于后期和末期的细胞数目相对减少，产生这种结果的原因可能是可可碱能够抑制纺锤体的形成，导致染色体无法移向细胞两极。(3)根据表格数据可知，随着可可碱浓度的升高，种子发芽率明显降低。若实验目的为测定鬼针草种子发芽的最适温度，则该实验的自变量为温度，因变量为种子的发芽率。实验设计的基本思路见答案。 答案：(1)可可碱(溶液)浓度　(质量分数为15%的)盐酸和(体积分数为95%的)酒精　甲紫溶液(或醋酸洋红液)　(2)减少　纺锤体　(3)降低　在一定温度范围内设置若干个温度梯度，分别测量种子的发芽率，若所测数据内出现峰值，则峰值所对应的温度最接近种子发芽的最适温度 第二课时　减数分裂 主题研习(一)　减数分裂的过程(深化·提能型) 1．减数分裂的过程(以精子的形成过程为例) 2．比较精子和卵细胞形成过程的异同 (1)不同点 项目 精子 卵细胞 产生部位 动物的睾丸 动物的卵巢 细胞质分裂方式 均等分裂 不均等分裂 是否变形 变形 不变形 子细胞数目 个精子 个卵细胞、 3个极体(退化) (2)相同点 ①染色体都在减数分裂前的间期复制一次。 ②减数分裂Ⅰ都是同源染色体分开。 ③减数分裂 Ⅱ 都是着丝粒分裂，姐妹染色单体分开。 ④形成的精子和卵细胞中的染色体数目都减半。 3．减数分裂的概念分析 范围 进行有性生殖的生物 时期 从原始生殖细胞―→成熟生殖细胞 特点 染色体只复制一次，细胞连续分裂两次 结果 成熟生殖细胞中染色体数目是原始生殖细胞中的一半 (一)辨析同源染色体、非同源染色体和四分体 |情|境|探|究| 根据下面的图示，回答问题： 　　 (1)图1中1和2、3和4各是一对同源染色体，1和3、1和4、2和3、2和4是非同源染色体。 (2)图1中共含有个四分体，1个四分体中含有个DNA分子、条脱氧核苷酸链。 (3)图2表示互换现象，从时间上看，该过程发生于减数分裂Ⅰ前期，从范围上看，发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。 (4)由图2可知，等位基因可位于同源染色体上和姐妹染色单体上。 |认|知|生|成|　减数分裂中的三组概念分析 (1)同源染色体 形态和大小 一般相同(性染色体X、Y或Z、W不同) 来源 一条来自父方，一条来自母方 行为 减数分裂Ⅰ前期可以联会 (2)联会和四分体：减数分裂Ⅰ过程中(前期)，同源染色体两两配对的现象叫作联会。联会后的每对同源染色体都含有四条染色单体，叫作四分体。 注：1个四分体＝1对同源染色体＝2条染色体＝4条染色单体＝4个DNA分子＝8条脱氧核苷酸链。 (3)互换：四分体中的非姐妹染色单体之间交换相应片段的现象，发生在减数分裂Ⅰ前期同源染色体联会时。 (二)比较减数分裂 Ⅰ 与减数分裂 Ⅱ 的过程和特点 [例1]　下列有关减数分裂的叙述，正确的是(　 ) A．减数分裂Ⅰ过程中同源染色体先分离，后联会 B．减数分裂中联会的染色体是一对同源染色体 C．减数分裂Ⅱ过程中染色体的着丝粒分裂，导致等位基因分离 D．减数分裂Ⅰ染色体数目不变，减数分裂Ⅱ染色体数目减半 [解析]　联会发生在减数分裂Ⅰ前期，同源染色体分离发生在减数分裂Ⅰ后期，所以在减数分裂Ⅰ过程中同源染色体先联会，后分离，A错误；减数分裂中联会的染色体形态、大小一般相同，一条来自父方，一条来自母方，是一对同源染色体，B正确；正常情况下，减数分裂Ⅱ过程中染色体的着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，姐妹染色单体上是相同的基因，不是等位基因，等位基因随同源染色体的分离而分开，C错误；减数分裂过程中染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ末期，D错误。 [答案]　B |认|知|生|成| 减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ关键点比较 三辨析精子、卵细胞减数分裂过程图像 [例2]　(2021·福建高考)有同学用下列示意图表示某两栖类动物(基因型为AaBb)卵巢正常的细胞分裂可能产生的细胞，其中正确的是(　 ) [解析]　A项所示细胞着丝粒分裂，细胞中无同源染色体，且细胞质不均等分裂，可表示次级卵母细胞减数分裂Ⅱ后期，A正确；B项所示细胞中含有同源染色体，细胞质不均等分裂，应处于减数分裂Ⅰ后期，此时应发生同源染色体分离，分别移向细胞两极，而图中同源染色体位于细胞同一极，B错误；C项所示细胞同源染色体分离处于减数分裂Ⅰ后期，细胞质应不均等分裂，C错误；D项所示细胞着丝粒分裂，且细胞中含有同源染色体，应处于有丝分裂后期，细胞质应均等分裂，D错误。 [答案]　A |认|知|生|成| 根据细胞质的分裂方式判断细胞类型 (四)建模分析减数分裂中染色体、核DNA的数量变化规律 |情|境|探|究| 下图甲为某高等雌性动物的生殖细胞处于细胞分裂不同时期的染色体数目变化曲线；图乙表示每条染色体上DNA分子数的变化曲线。 据图分析下列问题： (1)图甲中①→②→③发生了染色体数目阶段性变化，分别在什么时期？染色体行为发生了什么变化？ 提示：①→②发生在减数分裂Ⅰ末期结束后，同源染色体分离分别进入两个子细胞，导致染色体数目减半；②→③发生在减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开导致染色体数目暂时加倍。 (2)图乙中AB段主要发生什么生理过程？BC段和CD段分别表示减数分裂的什么过程？ 提示：DNA复制　BC段表示减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ的前期和中期，CD段表示减数分裂Ⅱ后期。 |认|知|生|成| 减数分裂中染色体、核DNA的数量变化规律 (以精细胞形成过程为例) (1)甲为精原细胞；乙为初级精母细胞；丙、丁为次级精母细胞；戊为精细胞。 (2)染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ末期结束后，是由同源染色体分开平均进入两个子细胞造成的，减数分裂Ⅱ时染色体数变化为n→2n→n，没有减半。 (3)减数分裂Ⅱ后期染色体数、核DNA数都与正常体细胞相同，不同的是没有同源染色体。 (4)染色体/核DNA数的变化规律及原因： 1∶11∶21∶1。 题点(一)　减数分裂的相关概念理解 1.如图为某二倍体高等雄性动物的某细胞部分染色体组成示意图，图中①②表示染色体，a、b、c、d表示染色单体，不考虑突变和片段互换。下列叙述错误的是(　 ) A．a和b中的两个DNA分子所含遗传信息相同 B．在减数分裂Ⅰ前期，同源染色体①与②联会配对形成的四分体散乱分布在细胞中 C．在减数分裂Ⅱ过程中，一个次级精母细胞中可能存在0或1或2条X染色体 D．若a与c出现在该细胞产生的一个精子中，则b与d可出现在同时产生的另一精子中 解析：选D　若a与c出现在该细胞产生的一个精子中，则说明a、b、c所在的染色体进入了同一个次级精母细胞，d所在的染色体进入了另一个次级精母细胞，因此b与d不可能出现在与a、c同时产生的另一精子中，D错误。 题点(二)　精子与卵细胞的形成过程 2．(2023·天津高考)如图甲、乙、丙是某动物精巢中细胞减数分裂图像，有关说法正确的是(　 ) A．甲图像中细胞处于减数分裂Ⅱ中期 B．乙中染色体组是丙中两倍 C．乙中同源染色体对数是丙中两倍 D．乙、丙都是从垂直于赤道板方向观察的 解析：选B　甲图细胞中无同源染色体，着丝粒分裂，染色体移向细胞两极，为减数分裂Ⅱ后期，A错误；乙为减数分裂Ⅰ前期，丙为减数分裂Ⅱ中期，乙的染色体组数目是丙的两倍，B正确；丙为减数分裂Ⅱ中期，无同源染色体，C错误；丙是从平行于赤道板方向观察的，D错误。 3．下图表示某种动物不同个体的某些细胞分裂过程，下列相关说法不正确的是(　 ) A．甲、丙两细胞都发生了基因重组 B．图中的细胞均处于细胞分裂后期 C．可属于卵原细胞分裂过程的是甲、乙、丁 D．乙、丁的染色体数都是体细胞的一半 解析：选D　题图中甲为初级卵母细胞，丙为初级精母细胞，二者均处于减数分裂Ⅰ后期，都发生了非同源染色体的自由组合，乙和丁均为减数分裂Ⅱ后期的细胞，A、B正确；乙是处于减数分裂Ⅱ后期的次级卵母细胞，丁是处于减数分裂Ⅱ后期的极体或次级精母细胞，C正确；乙、丁的染色体数与体细胞的相同，D错误。 题点(三)　减数分裂过程中相关物质或结构的变化 4．(2024·海口模拟)如图表示雄果蝇体内某细胞分裂过程中，细胞内每条染色体上DNA含量的变化(甲曲线)及与之对应的细胞中染色体数目变化(乙曲线)。下列说法错误的是(　 ) A．BC过程中，DNA含量的变化是由于染色体复制 B．D点所对应时刻之后，单个细胞中可能不含Y染色体 C．CD与DH对应的时间段，细胞中均含有两个染色体组 D．CD段有可能发生同源染色体上非等位基因之间的重组 解析：选C　BC过程属于减数分裂前的间期，进行DNA复制，DNA含量加倍，A正确；由于减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离，因此D点所对应时刻之后，单个细胞中可能不含Y染色体，B正确；CD段处于G2期、减数分裂Ⅰ，FG段处于减数分裂Ⅱ后期和末期，它们对应的时间段细胞中均含有两个染色体组，但DF和GH段细胞中只含一个染色体组，C错误；CD段细胞处于G2期、减数分裂Ⅰ，在减数分裂Ⅰ的四分体时期，有可能发生同源染色体上非等位基因之间的重组，D正确。 5．(2024·汕头一模)马蛔虫的精子和卵细胞中都只有2条染色体，图1表示马蛔虫体内细胞正常分裂过程中不同时期细胞内染色体、染色单体和核DNA含量的关系，图2表示部分细胞分裂图像。下列说法错误的是(　 ) A．图1中Ⅲ时期所对应的细胞中不存在同源染色体 B．DNA分子的复制主要发生在图1的Ⅰ→Ⅱ过程中 C．若乙细胞来自甲细胞，则乙细胞一定是次级卵母细胞 D．图2中甲细胞是观察染色体形态、数目的最佳时期 解析：选D　图1中Ⅲ时期对应的细胞处于减数分裂Ⅱ前期或中期，不存在同源染色体，A正确；DNA分子的复制主要发生在间期，即图1的Ⅰ→Ⅱ过程中，B正确；若乙细胞来自甲细胞，则根据染色体颜色及甲的细胞质大小可知，乙细胞一定是次级卵母细胞，C正确；观察染色体形态和数目的最佳时期是中期，而图2中甲细胞处于后期，D错误。 [反思·收获] 细胞分裂中引发相关物质数量变化的四大原因 　　　　 主题研习(二)　配子的多样性与受精作用(基础·自学型)　　 (一)观察蝗虫精母细胞的减数分裂装片 1．实验原理 减数分裂过程中，细胞中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化，因而可据此识别减数分裂的各个时期。 2．实验步骤 3．观察减数分裂实验的注意事项 (1)宜选用雄性个体生殖器官如植物的花药、动物的精巢作为观察减数分裂的实验材料。 (2)原始生殖细胞的增殖是通过有丝分裂进行的，故观察到的图像应存在有丝分裂和减数分裂两类增殖方式，其染色体数目有三种情况：N、2N、4N(假设亲代为二倍体)。 (3)细胞在解离过程中已经死亡，无法观察到细胞中染色体的动态变化过程，欲看到全部过程，需通过移动装片，从不同的视野中寻找处于不同时期的细胞，进而推测细胞在减数分裂不同时期的染色体变化。 (二)配子中染色体组合多样性的原因 1．减数分裂Ⅰ前期同源染色体的非姐妹染色单体间的互换。 2．减数分裂Ⅰ后期非同源染色体的自由组合。 (三)受精作用的概念分析 概念 卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程 实质 精子的细胞核与卵细胞的细胞核相互融合，使彼此的染色体会合在一起 结果 受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，其中一半染色体来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方) 意义 减数分裂和受精作用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；对于生物的遗传和变异，都是十分重要的 　　[微点判断] (1)精子和卵细胞的相互识别是通过细胞的直接接触完成的。(√) (2)精子和卵细胞形成过程中的区别是精子需要变形，卵细胞不需要变形，其余完全相同。(×) (3)受精作用使子代的遗传物质一半来自父方，一半来自母方。(×) (4)受精作用实现了基因重组，造成有性生殖后代的多样性。(×) (5)双亲后代的多样性有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。(√) 题点(一)　观察细胞的减数分裂实验分析 1．下列关于观察减数分裂实验的叙述，错误的是(　 ) A．可用蝗虫精母细胞减数分裂装片观察减数分裂不同时期的细胞 B．用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的装片更容易观察到减数分裂现象 C．在能观察到减数分裂现象的装片中，可能观察到同源染色体联会现象 D．用洋葱根尖分生区细胞制成装片，能观察到同源染色体联会现象 解析：选D　蝗虫的精母细胞能进行减数分裂，可用来作为观察减数分裂的材料，A正确；因为雄配子较多，故选择植物雄蕊比选择植物雌蕊更容易观察到减数分裂现象，B正确；联会现象发生在减数分裂过程中，因此在能观察到减数分裂现象的装片中，可能观察到同源染色体联会现象，C正确；洋葱根尖分生区细胞进行的是有丝分裂，不能观察到同源染色体联会现象，D错误。 题点(二)　受精作用与配子多样性的原因 2．(2021·湖北高考)植物的有性生殖过程中，一个卵细胞与一个精子成功融合后通常不再与其他精子融合。我国科学家最新研究发现，当卵细胞与精子融合后，植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2。这两种酶能降解一种吸引花粉管的信号分子，避免受精卵再度与精子融合。下列叙述错误的是(　 ) A．多精入卵会产生更多的种子 B．防止多精入卵能保持后代染色体数目稳定 C．未受精的情况下，卵细胞不分泌ECS1和ECS2 D．ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合 解析：选A　多精入卵会使子代含有来自卵细胞和多个精子的染色体，破坏了亲子代之间遗传信息的稳定性，不会产生更多的种子，A错误；防止多精入卵可以保证子代遗传信息只来自一个精子和一个卵细胞，能保持后代染色体数目稳定，B正确；由题干信息可知，未受精的情况下，卵细胞不分泌ECS1和ECS2，C正确；据题意可知，ECS1和ECS2能降解一种吸引花粉管的信号分子，避免受精卵再度与精子融合，推测ECS1和ECS2可通过影响花粉管避免卵细胞和精子的融合，D正确。 3．人类遗传病分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病，其中有很多类型的患儿都是父母在产生生殖细胞的过程中细胞异常所致。如图为某个体产生的四个精细胞，有关这些细胞的形成，下列分析正确的是(　 ) A．①配子出现的原因是同源染色体中的非姐妹染色单体互换所致 B．①②③④四个精细胞可能由同一个精原细胞产生 C．④配子出现的原因是非同源染色体片段缺失所致 D．A、a与B、b两对非等位基因在产生配子过程中，遵循自由组合定律 解析：选B　①配子中b基因所在片段与d基因所在片段结合，说明发生了非同源染色体的片段易位，而不是同源染色体中非姐妹染色单体的片段互换，A错误；从图中基因及染色体的关系来看，A、b基因在同一条染色体上，a、B基因在另一条与之同源的染色体上，而D、d基因位于另一对同源染色体上，①②③④可能来自同一个精原细胞(如图)，B正确；④配子中，A基因所在片段与B基因所在片段结合，说明发生了同源染色体中非姐妹染色单体的片段互换，而不是非同源染色体的片段缺失，C错误；A、b基因在同一条染色体上，a、B基因在另一条与之同源的染色体上，所以A、a与B、b两对非等位基因在产生配子过程中随同源染色体的分离而分开，不遵循自由组合定律，D错误。 推断减数分裂产生配子的种类 1．精原细胞减数分裂产生配子的情况 (以AaBb为例，没有突变和互换) 2．具有n对同源染色体的个体产生配子的情况 (不考虑突变和互换) (1)一个个体有很多精(或卵)原细胞，因此可产生2n种配子(n代表同源染色体的对数)。 (2)一个卵原细胞只能产生1个卵细胞，只能产生1种配子。 (3)一个精原细胞只能产生4个精细胞，这4个细胞“两两相同”，即能产生2种配子。 |考|教|衔|接|——教材隐性命题点发掘 (一)教材素材“深加工” 1．(必修2 P20“图2-3”分析应用)如图甲、乙为“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”实验的相关照片，图乙中MⅠ代表减数分裂Ⅰ，MⅡ代表减数分裂Ⅱ。下列叙述正确的是(　 ) A．该实验过程中要进行解离、漂洗、染色、制片等操作 B．该实验可直接用高倍镜进行观察 C．可在显微镜视野下观察到图乙变化的连续过程 D．在图乙的MⅠ①中可能会找到图甲所示的结构 解析：选D　该实验是观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，不需要进行解离、漂洗、染色、制片等操作，A错误；观察装片时先在低倍镜下观察找到目标，再换高倍镜观察，B错误；装片中的细胞已经死亡，因此不能观察到图乙变化的连续过程，C错误；图甲表示四分体中的非姐妹染色单体发生缠绕，并交换相应的片段，图乙的MⅠ①为减数分裂Ⅰ前期的图像，减数分裂Ⅰ前期有可能发生同源染色体的非姐妹染色单体互换现象，故可能会在图乙的MⅠ①中找到图甲所示的结构，D正确。 (二)科学思维“融会通” 2．(必修2 P23“与社会的联系”素材分析)气温过低会影响水稻花粉母细胞的减数分裂，进而影响水稻的花粉数量和质量，导致稻谷减产。对此，农业生产上可以采取灌深水的措施来预防，请回答采取这样的措施的原因。 提示：水的比热容较大，其温度相对不容易改变，当气温过低时，灌深水后稻田温度下降幅度不会太大，从而减小了气温过低对水稻花粉母细胞减数分裂的影响。 3．(必修2 P28“拓展应用T1”延伸思考)请从精子或卵细胞形成的角度推测“21三体综合征”的病因。 提示：在形成精子或卵细胞的减数分裂过程中，由于某种原因，减数分裂Ⅰ时两条21号染色体没有分离而是进入了同一个次级精(卵)母细胞，再经过减数分裂Ⅱ，就会形成含有两条21号染色体的精子或卵细胞；如果减数分裂Ⅰ正常，减数分裂Ⅱ时21号染色体的着丝粒分裂，形成了两条21号染色体，但没有分别移向细胞的两极，而是进入了同一个精细胞或卵细胞，这样异常的精细胞或卵细胞就含有24条染色体，其中含两条21号染色体。当一个正常的卵细胞或精子与上述异常的精子或卵细胞结合成受精卵时，则该受精卵含47条染色体，其中含三条21号染色体。 4．(必修2 P28“拓展应用T2”延伸思考)马和驴杂交产生的骡不能繁殖后代，理由是骡的体细胞中含有63条染色体，其中32条来自马，31条来自驴。由于这63条染色体没有同源染色体，导致骡的生殖细胞不能进行正常的减数分裂，无法形成可育配子，因此骡不能繁殖后代。 |应|用|创|新|——新情境问题的建模训练 1．(2024·汕头一模)如图所示，减数分裂过程中，人类等高等哺乳动物的男(雄)性个体会出现一些特有的现象，如性染色体仅在染色 体端部的假常染色体区(PAR)发生配对和联会，性染色体上不能配对、联会的区段分布于性泡中。下列有关叙述错误的是(　 ) A．正常情况下，性泡区域中的基因一般不转录 B．哺乳动物进行减数分裂时，均可以形成性泡 C．PAR区域中，X染色体和Y染色体片段可发生互换 D．PAR区域的配对和联会发生在减数分裂Ⅰ前期 解析：选B　性染色体上不能配对、联会的区段分布于性泡中，此时染色体高度螺旋化，故正常情况下，性泡区域中的基因一般不转录，A正确；由题干及题图可知，仅有人类等高等哺乳动物的男(雄)性个体可以产生性泡，B错误；PAR区域中，X染色体和Y染色体属于同源区段，四分体时期可以发生互换，C正确；联会发生在减数分裂Ⅰ前期，故PAR区域的配对和联会发生在减数分裂Ⅰ前期，D正确。 2．(2024·长沙模拟)研究人员在研究卵原细胞进行减数分裂过程中，发现了如图1所示的“逆反”减数分裂现象，并经过对大量样本的统计研究发现其染色体的分配情况如图2所示。下列叙述不正确的是(　 ) A．“逆反”减数分裂相比正常的减数分裂将形成更加多样的配子 B．常规减数分裂与“逆反”减数分裂在减数分裂Ⅱ过程都不发生基因重组 C．“逆反”减数分裂中着丝粒分裂发生在减数分裂Ⅰ D．“逆反”减数分裂经减数分裂Ⅰ后染色体数目不变 解析：选B　“逆反”减数分裂同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换、非同源染色体的自由组合、卵细胞获得重组染色体的概率高，使得形成的配子多样性提高，A正确；常规减数分裂是减数分裂Ⅰ时同源染色体分离，而在“逆反”减数分裂中，减数分裂Ⅱ时同源染色体分离，同时非同源染色体自由组合，非等位基因也自由组合，实现基因重组，B错误；据图分析可知，“逆反”减数分裂中着丝粒分裂发生在减数分裂Ⅰ，C正确；据图分析可知，“逆反”减数分裂经减数分裂Ⅰ后染色体数目不变，D正确。 [课时跟踪检测] 一、选择题 1．下列有关果蝇(2N＝8)精巢细胞正常分裂过程中的叙述，错误的是(　 ) A．核DNA加倍的细胞中可能无同源染色体 B．染色体数为16的细胞中有4个染色体组 C．减数分裂Ⅰ后期和减数分裂Ⅱ后期的细胞中染色体数目相等 D．含有姐妹染色单体的细胞中有0或1条Y染色体 解析：选A　核DNA加倍的细胞为进行有丝分裂或减数分裂Ⅰ的精原细胞，细胞中一定有同源染色体，A错误；染色体数为16的细胞处于有丝分裂后期，有4个染色体组，B正确；减数分裂Ⅰ后期和减数分裂Ⅱ后期的细胞中染色体数目相等，均等于体细胞中染色体数目，C正确；含有姐妹染色单体的细胞处于有丝分裂的前期、中期或减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ前期、中期，细胞中有0或1条Y染色体，D正确。 2．(2024·凉山州模拟)果蝇(2N＝8)的精原细胞进行减数分裂过程中，某细胞中的染色体数∶核DNA数＝1∶2。下列相关叙述正确的是(　 ) A．DNA正在进行半保留复制，形成16个DNA分子 B．如果等位基因在分离，可能是同源染色体分离 C．如果发生基因重组，一定是非同源染色体分离 D．如果细胞中无四分体，则染色体数已完成减半 解析：选B　染色体数和核DNA分子数之比是1∶2，说明染色体已经完成复制，A错误。细胞内的染色体、核DNA分子二者数量之比为1∶2，可能处于减数分裂Ⅰ后期，此时等位基因随同源染色体的分开而分离，B正确。基因重组一般包括两种情况：减数分裂Ⅰ前期，同源染色体的非姐妹染色单体间的互换；减数分裂Ⅰ后期，随着同源染色体的分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合，C错误。四分体出现在减数分裂Ⅰ前期、中期，减数分裂Ⅰ后期时染色体数还未减半，D错误。 3．(2024·海口模拟)某二倍体动物(2N＝24)的基因型为Aa，某精原细胞分裂过程中形成了一个如图所示的子细胞(仅显示部分染色体)。不考虑染色体变异，下列有关分析合理的是(　 ) A．图示细胞处于减数分裂Ⅱ中期，含有24条染色体 B．图示细胞中无同源染色体，染色体数∶核DNA数＝1∶1 C．与图示细胞同时产生的子细胞中含1条Y染色体 D．图示细胞可能发生了基因突变，能产生2种精子 解析：选D　图示细胞处于减数分裂Ⅱ中期，此时细胞中染色体数目是体细胞的一半，即含有12条染色体，A错误；图示细胞中无同源染色体，染色体数∶核DNA数＝1∶2，B错误；减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离，图示细胞含有1条Y染色体，则与图示细胞同时产生的子细胞中含1条X染色体，C错误；图示细胞的姐妹染色单体上含有等位基因A和a，可能发生了基因突变或互换，能产生2种精子，D正确。 4．(2024·天水二模)如图甲、乙是某生物(2N＝2)细胞分裂过程中染色体分离示意图。下列叙述正确的是(　 ) A．甲图表示减数分裂Ⅱ后期的姐妹染色单体分离 B．甲图细胞中母源与父源染色体上可以存在等位基因 C．乙图细胞中会发生非同源染色体的自由组合 D．该生物有性生殖过程中不能发生基因重组 解析：选B　由图示分析可知，甲图表示有丝分裂后期，乙图表示减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离，A错误；等位基因是位于同源染色体相同位置上控制相对性状的基因，甲图母源与父源染色体上可以存在等位基因，B正确；该生物体细胞染色体数为2条，只有一对同源染色体，没有非同源染色体，因此乙图细胞不会发生非同源染色体的自由组合，C错误；该生物有性生殖过程中可能发生同源染色体非姐妹染色单体之间的互换，属于基因重组的一种，D错误。 5．(2024·柳州一模)雄蝗虫的性染色体组成为XO(只有一条性染色体)，取蝗虫精巢内的精小管进行染色压片，在光学显微镜下观察精母细胞的减数分裂，看到如图所示的分裂相。下列说法错误的是(　 ) A．a细胞中看到的“染色体”显得很粗，圆圈内实为一对同源染色体 B．根据细胞体积和细胞内染色体判断，a、c细胞可能为初级精母细胞 C．a细胞中有2个染色体组，d细胞分裂产生的精子中可能无性染色体 D．在高倍镜下观察，可观察到大多数细胞处于a细胞所示的分裂状态 解析：选D　据a细胞内染色体形态可知，a细胞为减数分裂Ⅰ前期，此时同源染色体已联会形成四分体，故圆圈内实为一对同源染色体，A正确。a细胞为减数分裂Ⅰ前期，b细胞为减数分裂Ⅱ中期，c细胞为减数分裂Ⅰ后期，d细胞为减数分裂Ⅱ后期，故a、c细胞为初级精母细胞，B正确。a细胞为减数分裂Ⅰ前期，细胞中有2个染色体组；d细胞为减数分裂Ⅱ后期，由于雄蝗虫的性染色体组成只有一条性染色体，减数分裂Ⅰ后期X染色体随机移向一极，故d细胞中可能没有性染色体，因此d细胞分裂产生的精子中可能无性染色体，C正确。由于分裂间期时间更长，a细胞为减数分裂Ⅰ前期，因此，在高倍镜下观察，可观察到大多数细胞处于分裂间期的状态，D错误。 6．下图为某植物(2N＝24)减数分裂过程中不同时期的细胞图像，下列有关叙述错误的是(　 ) A．应取该植物的花药制成临时装片，才更容易观察到上面的图像 B．图乙细胞中含有同源染色体，具有24条染色体 C．图丁的每个细胞中染色体和核DNA数目均为甲细胞的一半 D．仅考虑一对同源染色体上的两对基因，不考虑突变，图戊中4个细胞的基因型可能是一种、二种或四种 解析：选C　制作观察减数分裂的临时装片时，取植物的花药制成临时装片，更容易观察到减数分裂中的图像，A正确；图乙细胞是减数分裂Ⅰ后期，含有同源染色体，细胞中所含染色体数目与体细胞相同，具有24条染色体，B正确；图丁是减数分裂Ⅱ后期，与甲相比，核DNA数目减半但染色体的数目与甲一样多，C错误；假设相关基因用A/a、B/b表示，若该植物是杂合子(AaBb)，图戊中4个细胞的基因型可能为AB、AB、ab、ab或Ab、Ab、aB、aB，若出现互换，则可能会有Ab、AB、aB、ab 4种，若该植物是纯合子(AABB)，则图戊中4个细胞的基因型只有AB 1种，D正确。 7．某动物精原细胞的染色体数为2n，图中①～⑤代表该动物精巢的不同细胞中染色体数、染色单体数和核DNA分子数的数量关系。下列叙述不正确的是(　 ) A．在⑤所示的细胞中可能会发生四分体中非姐妹染色单体的互换 B．在④所示的细胞中一定不存在同源染色体 C．在③所示的细胞中可能会发生非同源染色体的自由组合 D．减数分裂的过程可表示为⑤→④→②→① 解析：选C　⑤可能处于减数分裂Ⅰ前期，此时期的细胞中可能会发生四分体中非姐妹染色单体的互换，A正确；④可能处于减数分裂Ⅱ前期或中期，此时的细胞中一定不存在同源染色体，B正确；③处于有丝分裂后期，非同源染色体的自由组合发生在减数分裂过程中，C错误；根据题图分析，减数分裂的过程可表示为⑤(减数分裂Ⅰ过程)→④(减数分裂Ⅱ前期或中期)→②(减数分裂Ⅱ后期或末期)→①(精细胞)，D正确。 8．(2024·广州模拟)MPF是一种促成熟因子，在细胞分裂中，MPF含量升高，促进核膜破裂，使染色质高度螺旋化形成染色体；MPF含量下降，染色体则解螺旋。如图表示卵原细胞形成卵细胞，受精并进行细胞分裂的过程中MPF的含量变化，相关推断错误的是(　 ) A．抑制MPF的合成或降解，均可阻滞细胞分裂进程 B．染色体在第一次分裂后有一定程度的解螺旋，且第二次分裂时螺旋化程度可能较低 C．受精作用发生时，卵细胞中的染色质是以染色体的状态存在 D．CD段和FG段均会发生基因重组 解析：选D　MPF在细胞分裂过程中与染色质的螺旋化相关，分裂前期，MPF含量升高促进染色质螺旋化，分裂末期，MPF含量下降促进染色体解螺旋，所以抑制其合成或降解都会阻滞细胞分裂进程，A正确；由图可知，在第一次分裂后，MPF含量有所下降，说明染色体在第一次分裂后有一定程度的解螺旋，且第二次分裂时MPF的含量低于第一次分裂，说明第二次分裂时螺旋化程度可能较低，B正确；由图可知，EF段MPF含量升高(染色质高度螺旋化形成染色体)，FG段MPF含量不变，GH段MPF含量下降(染色体解螺旋)，因此受精作用发生时，卵细胞中的染色质是以染色体的状态存在，C正确；由图可知，CD段可表示减数分裂Ⅰ中期和后期，FG段可表示减数分裂Ⅱ中期和后期，减数分裂Ⅰ后期会发生非同源染色体的自由组合，故CD段会发生基因重组，但FG段不会发生基因重组，D错误。 9．(2024年1月·安徽高考适应性演练)脉孢霉的二倍体合子，会先进行减数分裂产生四个单倍体细胞，紧接着再进行一次有丝分裂，产生的8个孢子在子囊中按分裂的顺序依次排列，如图所示。观察基因型Aa的脉孢霉子囊中孢子的颜色，基因型A的孢子深色，a的孢子浅色，以下①～④四种不同的结果中，支持细胞中同源染色体间A与a交换发生在DNA复制之后的是(假设只发生一次交换)(　 ) A．① B．② C．③④ D．②③④ 解析：选D　由题意可知，二倍体合子的基因型是Aa，由于发生减数分裂过程，且同源染色体之间发生了片段交换，所以在减数分裂Ⅰ结束后，产生的两个细胞里面的基因型都是Aa，接着又经历了减数分裂Ⅱ和一次有丝分裂，因此形成的8个孢子里顺序为前四个和后四个分别都是AAaa(顺序可以打乱)，因此D正确。 10．蜜蜂群体中蜂王和工蜂为二倍体(2N＝32)，雄蜂由卵细胞直接发育而来。如图为雄蜂产生精子过程中染色体行为变化示意图(染色体未全部呈现)，下列相关叙述正确的是(　 ) A．雄蜂的减数分裂机制能保证1个精原细胞产生4个正常的精子 B．雄蜂和蜂王的生殖细胞减数分裂过程中都存在同源染色体的分离 C．雄蜂有丝分裂后期与减数分裂Ⅱ后期细胞中都含有32条染色体 D．雄蜂产生精子时非同源染色体的自由组合提高了精子中染色体组成的多样性 解析：选C　雄蜂的减数分裂机制能保证1个精原细胞产生1个正常的精子，A错误；雄蜂由卵细胞直接发育而来，体细胞中含有16条染色体，结合题图可知，其有丝分裂后期与减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂，细胞中都含有32条染色体，C正确；雄蜂不含同源染色体，产生精子过程中不会发生同源染色体分离和非同源染色体的自由组合，B、D错误。 二、非选择题 11．(2024·广州模拟)图甲表示某二倍体动物(2N＝4)精原细胞的分裂模式图，图乙表示分裂过程中不同时期染色体数与核DNA数的比值变化，图丙表示相应细胞中染色体、核DNA、染色单体的数量。据图回答相关问题： (1)图甲中不属于该动物分裂模式图的是细胞________，判断的理由是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)图甲中细胞②对应图丙________时期，该时期染色体的主要特征是____________________________________________________。从染色体角度分析细胞⑤与细胞①的区别是_________________________________________________________________ __________________________________________________________________________。 (3)图乙中bc段形成的原因是__________________，de段对应图丙的________时期。 (4)若该精原细胞的基因型为AaXbY，减数分裂产生了一个AXbXb的精子，与其来自同一个次级精母细胞的精子的基因型为________，导致这种现象产生的原因是______________________________________________________________。 解析：(1)雄性动物的精原细胞减数分裂过程中细胞质均等分裂，而③④不均等分裂。(2)图甲中的②(减数分裂Ⅰ后期)有4条染色体、8条染色单体、8个核DNA分子，可以用图丙中的Ⅱ表示，该时期染色体的主要特征是同源染色体彼此分离，非同源染色体自由组合；细胞⑤和①在染色体上的主要区别是细胞⑤中有4条染色体但无同源染色体，细胞①中有4对同源染色体。(3)图乙中bc段表示DNA的复制，de段表示着丝粒分裂姐妹染色单体分离，de段对应图丙的Ⅰ(有丝分裂后期)和Ⅲ(减数分裂Ⅱ后期)。(4)若该精原细胞的基因型为AaXbY，减数分裂产生了一个AXbXb的精子，说明在减数分裂Ⅰ结束的时候A基因和b基因是组合在一起的，故该次级精母细胞的基因型是AAXbXb，因此与基因型为AXbXb的精子来自同一个次级精母细胞的精子的基因型为A；导致这种现象产生的原因是在减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂后，两条Xb染色体移向了细胞同一极。 答案：(1)③④　雄性动物的精原细胞减数分裂过程中细胞质均等分裂，而③④不均等分裂　(2)Ⅱ　同源染色体彼此分离，非同源染色体自由组合　细胞⑤中有4条染色体但无同源染色体，细胞①中有4对同源染色体　(3)DNA的复制(或染色体复制)　Ⅰ和Ⅲ　(4)A　在减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂后，两条Xb染色体移向了细胞同一极 第三课时　用模型建构法分析有丝分裂和减数分裂 有丝分裂和减数分裂的综合分析是高考重要的命题点。试题常以细胞分裂图像为信息载体考查有丝分裂、减数分裂的判断，或通过曲线与图像相结合，考查有丝分裂、减数分裂和核受精作用过程中染色体和核DNA的主要变化规律。复习时考生要注重运用归纳比较、构建模型等加强这方面的训练。 主题研习(一)　减数分裂与有丝分裂过程及图像辨析 [典例导析] (2023·浙江6月选考)某动物(2n＝4)的基因型为AaXBY，其精巢中两个细胞的染色体组成和基因分布如图所示，其中一个细胞处于有丝分裂某时期。下列叙述错误的是(　 ) A．甲细胞处于有丝分裂中期、乙细胞处于减数第二次分裂后期 B．甲细胞中每个染色体组的DNA分子数与乙细胞的相同 C．若甲细胞正常完成分裂则能形成两种基因型的子细胞 D．形成乙细胞过程中发生了基因重组和染色体变异 [解析]　乙细胞无同源染色体，且此时着丝粒分裂，可确定乙细胞处于减数第二次分裂后期；甲细胞含有同源染色体，着丝粒整齐排列在赤道板上，可确定甲细胞处于有丝分裂中期，A正确。甲细胞具有两个染色体组且每条染色体具有两个染色单体，每个染色体组含有4个DNA分子，而乙细胞的每个染色体组仅有2个DNA分子，B错误。根据A、a基因的数目，可确定甲细胞发生了基因突变，若甲细胞正常完成分裂则能形成两种基因型的子细胞，C正确。乙细胞处于减数第二次分裂后期，在此之前减数第一次分裂时非等位基因随着非同源染色体的自由组合而自由组合，在此之后乙细胞中本该出现在常染色体上的a基因出现在了Y染色体上，可确定乙细胞发生了染色体片段易位，D正确。 [答案]　B [思维建模] (一)减数分裂与有丝分裂的过程及特点比较 项目 有丝分裂 减数分裂 细胞分裂次数 一次 两次 子细胞类型 体细胞或精(卵)原细胞 精细胞或卵细胞、极体 子细胞数目 2个 4个 子细胞中染色体数目 与体细胞相同 与精(卵)原细胞相比减半 同源染色体行为(是区分二者图像的关键点) 存在同源染色体，但不联会，不分离，无互换 ①同源染色体联会，四分体中非姐妹染色单体互换； ②减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离 染色体数目变化 2n→4n→2n 2n→n→2n→n DNA分子数目变化 2n→4n→2n 2n→4n→2n→n 染色单体数目变化 0→4n→0 0→4n→2n→0 (二)图析细胞分裂的方式及特点 1．结合分裂图像比较分裂方式及特点(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次代表有丝分裂、减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ) (1)三种“前期”比较 (2)三种“中期”比较 (3)三种“后期”比较 2．结合细胞分裂图像识别细胞分裂方式 [应用体验] 题点(一)　有丝分裂与减数分裂的过程及特点 1．下列有关细胞有丝分裂和减数分裂的叙述，正确的是(　 ) A．在有丝分裂前的间期，通过染色体的复制使核DNA含量加倍 B．在有丝分裂后期，通过纺锤丝的牵引使染色单体变成子染色体 C．在减数分裂Ⅰ前期，通过姐妹染色单体的片段互换实现基因重组 D．在减数分裂Ⅰ后期，通过同源染色体的分离实现染色体数目减半 解析：选A　在有丝分裂间期，通过染色体的复制使核DNA含量加倍，但染色体数目不变，A正确；在有丝分裂后期，通过着丝粒分裂使染色单体变成子染色体，B错误；在减数分裂Ⅰ前期，通过同源染色体上非姐妹染色单体的片段互换实现基因重组，C错误；在减数分裂Ⅰ末期，通过细胞质分裂实现染色体数目减半，D错误。 2．果蝇属XY型性别决定生物，体细胞中有4对同源染色体。下列对雄果蝇细胞中染色体观察的结果及分析，正确的是(　 ) A．有丝分裂和减数分裂Ⅰ的细胞均有8条染色体，5种形态 B．有丝分裂和减数分裂Ⅱ的细胞中均有8条染色体，4种形态 C．有丝分裂和减数分裂Ⅰ的细胞中均有同源染色体，5种形态 D．有丝分裂和减数分裂Ⅱ的细胞中均有同源染色体，4种形态 解析：选C　有丝分裂后期由于着丝粒分裂，细胞中有16条染色体，5种形态，A、B错误；有丝分裂和减数分裂Ⅰ的细胞中均有同源染色体，且染色体有5种形态，C正确；减数分裂Ⅱ的细胞中无同源染色体，染色体有4种形态，D错误。 题点(二)　有丝分裂和减数分裂图像辨析 3．如图为某二倍体动物体内不同时期的细胞分裂图，下列叙述正确的是(　 ) A．上图中含有2个染色体组的细胞是乙和丁 B．甲细胞可以表示该动物初级精母细胞的分裂过程 C．乙、丙细胞中不含有同源染色体，核DNA分子数∶染色体数＝2∶1 D．丁细胞产生的子细胞的基因型为AB、Ab、aB、ab 解析：选A　据题图分析，该动物体细胞中含有两对同源染色体。图中甲含有4个染色体组，丙含有1个染色体组，乙和丁均含有2个染色体组，A正确；甲细胞中同源染色体没有分离表示有丝分裂过程，B错误；乙细胞中着丝粒分裂染色体数目加倍，核DNA分子数∶染色体数＝1∶1，C错误；丁细胞进行有丝分裂，产生的子细胞的基因型仍为AaBb，D错误。 主题研习(二)　有丝分裂与减数分裂过程中相关物质和结构变化规律 [典例导析] (2024年1月·贵州高考适应性演练)某哺乳动物细胞分裂过程中染色体数量变化的局部图如右。下列叙述正确的是(　 ) A．ab段，可表示减数分裂Ⅰ中期或有丝分裂中期 B．bc段，可表示有丝分裂过程中细胞核DNA含量加倍 C．cd段，有丝分裂与减数分裂的细胞中染色体数量不同 D．d点后，染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体 [解析]　分析题图，bc段染色体数目加倍，则ab段可表示减数分裂Ⅱ前期、中期或有丝分裂前期、中期，A错误；题图为染色体数量变化，bc段染色体数目加倍，可以表示有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期，但此时细胞核DNA含量不加倍，B错误；cd段染色体数目已完成加倍，可以表示有丝分裂后期或末期，此时染色体数目是体细胞的两倍，也可以表示减数分裂Ⅱ后期或末期，此时染色体数目和体细胞的一样，即cd段有丝分裂与减数分裂的细胞中染色体数量不同，C正确；染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体发生在前期，而不会发生在d点(后期或末期)后，D错误。 [答案]　C [思维建模] 1．细胞分裂中染色体、核DNA数量变化与细胞分裂方式的判断(体细胞染色体数为2n) (1)模型构建 (2)判断方法 2．每条染色体中DNA含量或染色体与核DNA比值变化曲线 3．“同源染色体对数”和“染色体组数”变化曲线 (以二倍体 生物为例) (1)图甲中①表示有丝分裂，②表示减数分裂。 (2)图乙中③表示有丝分裂，④表示减数分裂。 [应用体验] 1．(2024·衡水一模)如图为人体细胞正常分裂时有关物质或结构数量变化的曲线，下列分析正确的是(　 ) A．若曲线表示有丝分裂过程中每条染色体上DNA数目变化的部分曲线，则n等于1 B．若曲线表示减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ的染色体组数变化的部分曲线，则n等于2 C．若曲线表示减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ的核DNA数目变化的部分曲线，则2n等于46 D．若曲线纵坐标表示同源染色体数目变化情况，则a→b可能存在细胞质不均等分裂 解析：选A　有丝分裂过程中一条染色体上含有1个或2个DNA分子，因此若曲线表示有丝分裂中每条染色体上DNA分子数目变化的部分曲线，则n等于1，A正确；减数分裂过程中，染色体组数变化规律为2→1→2→1，因此若曲线表示减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ的染色体组数变化的部分曲线，则n等于1，B错误；减数分裂过程中，核DNA含量变化规律为46→92→46→23，因此若曲线表示减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ的核DNA数目变化的部分曲线，则2n等于46或92，C错误；若曲线纵坐标表示同源染色体数目变化情况，则表示有丝分裂，有丝分裂过程中不存在细胞质不均等分裂，D错误。 2.如图表示果蝇精原细胞在分裂过程中细胞内染色体数目、核DNA分子数等指标的变化情况，图1中的乙曲线表示减数分裂过程中的染色体数目变化。下列有关分析正确的是(　 ) A．图2中HI段只有1个染色体组 B．图3可表示减数分裂 C．图1中EF段和图2中BC段变化的原因不同 D．基因重组可发生在图1中的CE段和图3中的jk段 解析：选C　图2中实线表示有丝分裂过程，虚线表示减数分裂过程，HI段细胞处于减数分裂Ⅱ时期，减数分裂Ⅱ后期含有2个染色体组，A错误；图3 hj段染色体组数加倍，只能表示有丝分裂过程中一个细胞中染色体组数的变化，B错误；图1中EF段是减数分裂Ⅰ结束形成两个子细胞，导致核DNA含量减半，图2中BC段是有丝分裂后期着丝粒分裂，导致染色体数目加倍，从而使同源染色体对数加倍，C正确；基因重组通常可发生在减数分裂Ⅰ的前期和后期，有丝分裂过程中不能发生基因重组，D错误。 [课时跟踪检测] 一、选择题 1．人精原细胞中含有23对(2n＝46)染色体，下列有关有丝分裂与减数分裂的叙述，正确的是(　 ) A．有丝分裂后期和减数分裂Ⅰ后期染色单体数目相等 B．有丝分裂前期和减数分裂Ⅰ前期染色体组数目不等 C．有丝分裂中期和减数分裂Ⅱ中期核DNA数目不等 D．有丝分裂后期和减数分裂Ⅱ后期染色体数目相等 解析：选C　有丝分裂后期着丝粒分裂，不存在染色单体，减数分裂Ⅰ后期共92条染色单体，A错误。人是二倍体生物，体细胞含有2个染色体组，有丝分裂前期和减数分裂Ⅰ前期都含有2个染色体组，因此染色体组数目相等，B错误。有丝分裂中期核DNA数目为92个；减数分裂Ⅱ中期核DNA数目为46个，两者核DNA数目并不相等，C正确。有丝分裂后期含有92条染色体；减数分裂Ⅱ后期含有46条染色体，两者染色体数目不相等，D错误。 2．雄蝗虫的染色体较大且数目相对较少(2n＝23，性染色体组成为XO)，将雄蝗虫精巢中正常分裂的细胞制成临时装片，用光学显微镜观察染色体的形态和数目。下列相关叙述不正确的是(　 ) A．若细胞中观察到的染色体数是23条，则该细胞中一定含有姐妹染色单体 B．若细胞中观察到的染色体数是46条，则该细胞中一定含有两条X染色体 C．若观察到的细胞中无同源染色体，则该细胞的染色体条数一定是11或12 D．若细胞中观察不到X染色体，则该细胞进行的分裂方式一定是减数分裂 解析：选C　若细胞中观察到的染色体数是23条，则该细胞处于有丝分裂前期或中期或减数分裂Ⅰ过程中，一定含有姐妹染色单体，A正确。若细胞中观察到的染色体数是46条，则该细胞处于有丝分裂后期，一定含有两条X染色体，B正确。若观察到的细胞中无同源染色体，则该细胞处于减数分裂Ⅱ时期，若处于减数分裂Ⅱ前期或中期时，染色体条数是11或12；若处于减数分裂Ⅱ后期或末期时，染色体条数是22或24，C错误。若细胞中观察不到X染色体，说明同源染色体发生了分离，该细胞进行的分裂方式一定是减数分裂，且处于减数分裂Ⅱ过程中，D正确。 3．某二倍体雄性动物的生殖器官内，精原细胞A进行有丝分裂，精原细胞B进行减数分裂(均不考虑变异情况)。下列相关叙述错误的是(　 ) A．精原细胞A在分裂前期时，存在着没有配对的同源染色体 B．精原细胞A在分裂后期时，移向两极的染色体上的基因相同 C．精原细胞B着丝粒分裂后，染色体数目和核DNA数目相等 D．精原细胞B同源染色体分开时，同源染色体上的非等位基因发生自由组合 解析：选D　精原细胞A在有丝分裂前期时存在同源染色体，但不会发生配对，A正确；精原细胞A在有丝分裂后期时细胞的两极各有一套形态和数目相同的染色体，这两套染色体上的基因来自同一条染色体，故也相同，B正确；精原细胞B在减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂后，姐妹染色单体分开，此时1条染色体含1个DNA分子，C正确；精原细胞B在减数分裂Ⅰ后期同源染色体分开，非同源染色体上的非等位基因发生自由组合，D错误。 4．如图为某动物个体的细胞分裂图像。下列叙述正确的是(　 ) A．甲细胞中染色体数与核DNA数的比值为1∶1 B．乙细胞处于减数分裂Ⅱ中期，没有同源染色体 C．甲细胞可为体细胞，乙、丙细胞为次级精母细胞 D．丙细胞处于减数分裂Ⅰ后期，在该时期可发生等位基因的自由组合 解析：选B　甲细胞中每条染色体上含有两个DNA分子，因此染色体数与核DNA数的比值为1∶2，A错误；乙细胞没有同源染色体，所有染色体的着丝粒都排列在赤道板上，为减数分裂Ⅱ中期，B正确；甲细胞为有丝分裂中期，可能为体细胞，根据丙细胞的细胞质均等分裂，可知该动物为雄性动物，乙细胞不含同源染色体，为减数分裂Ⅱ中期图像，为次级精母细胞，丙细胞中同源染色体分离为减数分裂Ⅰ后期图像，为初级精母细胞，C错误；丙细胞处于减数分裂Ⅰ后期，同源染色体上等位基因的分离和非同源染色体上非等位基因的自由组合可发生在该时期，D错误。 5．(2024·南阳模拟)随体是位于某些染色体末端的圆柱形片段，通过次缢痕与主体相连，如图1。植物幼嫩的雌蕊细胞分裂旺盛，图2是以异源二倍体牡丹(2n＝10)幼嫩的雌蕊为材料进行核型分析的结果。相关叙述正确的是(　 ) A．选择幼嫩的雌蕊为材料，与其处于有丝分裂中期的细胞较多有关 B．分裂间期染色质高度螺旋化，此时显微观察更容易观察到随体 C．图2细胞处于减数分裂Ⅱ中期，可观察到4号、9号、10号染色体具有随体 D．有丝分裂后期及减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂，导致细胞中随体的数目加倍 解析：选A　幼嫩的雌蕊细胞分裂旺盛，有丝分裂中期染色体形态固定便于染色体核型的观察，A正确；分裂间期染色质呈染色质丝状态，此时显微观察不容易观察到随体，B错误；由图2可知，图2中染色体散乱排布，与减数分裂Ⅱ中期时的染色体状态不同，C错误；由图1可知，随体的数量并不会随着丝粒的分裂而发生改变，D错误。 6．图甲～丁是某二倍体生物生殖器官中的某些细胞的分裂图像，下列相关叙述错误的是(　 ) A．甲细胞处于有丝分裂后期，细胞内有4个染色体组 B．乙细胞可发生等位基因的分离与非等位基因的自由组合 C．丙细胞处于减数分裂Ⅱ的中期，不存在同源染色体 D．丁是卵细胞或极体，是由丙细胞分裂产生的 解析：选D　图甲所示细胞含有同源染色体，且着丝粒分裂，处于有丝分裂后期，细胞内有4个染色体组，A正确；图乙所示细胞同源染色体分离且细胞质不均等分裂，处于减数分裂Ⅰ后期，可发生等位基因的分离与非等位基因的自由组合，B正确；丙细胞不含有同源染色体，且着丝粒排列在赤道板上，处于减数分裂Ⅱ中期，C正确；由丁细胞所含染色体的大小和颜色结合图丙可知，丁不可能是由丙细胞分裂产生的，D错误。 7．(2024·宁德模拟)图甲是某雄性果蝇的细胞在分裂过程中同源染色体对数的变化，图乙是细胞分裂过程示意图(注：细胞中仅显示部分染色体)，下列说法错误的是(　 ) A．同源染色体上等位基因的分离一般发生在图甲中的AB段 B．图乙细胞③中1号和2号染色体相同位置上的基因属于等位基因 C．减数分裂中着丝粒分裂发生在图甲的CD段，DE段代表受精作用 D．图乙细胞②是次级精母细胞，其中共有4条形态大小不同的染色体 解析：选B　同源染色体上等位基因的分离一般发生在图甲中的AB段，即减数分裂Ⅰ过程中，A正确；等位基因位于同源染色体上，图乙细胞③中1号和2号染色体相同位置上的基因正常情况下属于相同基因，B错误；减数分裂中着丝粒分裂发生在减数分裂Ⅱ后期，处于图甲的CD段，DE段代表受精作用，C正确；由于该果蝇是雄性果蝇，且图乙细胞②处于减数分裂Ⅱ中期，故该细胞为次级精母细胞，其不含同源染色体，共有4条形态大小不同的染色体，D正确。 8．(2024·衡水模拟)对雄蛙(基因型为AaBb)的性腺组织细胞进行荧光标记，等位基因A、a都被标记为黄色，等位基因B、b都被标记为绿色，两对等位基因位于两对同源染色体上，在荧光显微镜下观察处于四分体时期的细胞。雄蛙的一个体细胞经有丝分裂形成两个子细胞(C1、C2)，一个初级精母细胞经减数分裂Ⅰ形成两个次级精母细胞(S1、S2)，比较C1与C2、S1与S2细胞核中DNA数目及其储存的遗传信息(不考虑变异)。下列有关推测合理的是(　 ) A．荧光显微镜观察处于四分体时期的细胞有1个四分体中出现2个黄色、2个绿色荧光点 B．荧光显微镜观察处于四分体时期的细胞有1个四分体中出现4个黄色、4个绿色荧光点 C．遗传信息C1与C2相同，S1与S2不同 D．DNA数目C1与C2不同，S1与S2相同 解析：选C　随染色体的复制，基因也随之加倍，使每个四分体上的等位基因含有4个，即2个A和2个a或2个B和2个b，故能观察到2个四分体中分别有4个黄色、4个绿色荧光点，A、B错误。有丝分裂形成的两个子细胞所含的遗传信息完全相同，所以遗传信息C1与C2相同；雄蛙为杂合子，减数分裂Ⅰ时由于非同源染色体的自由组合，所形成的两个次级精母细胞的遗传信息不同，所以遗传信息S1与S2不同，C正确。有丝分裂形成的两个子细胞的DNA数目相同，减数分裂Ⅰ形成的两个次级精母细胞的DNA数目也相同，D错误。 9．已知某动物的基因型为Aa，现分别用带有红色和绿色的荧光物质标记该动物的生殖腺细胞中的基因A和a(如图)。在不考虑突变的情况下，下列有关细胞分裂过程中可能观察到的现象的叙述，错误的是(　 ) A．进行有丝分裂时，细胞分裂产生的子细胞中都同时含2种颜色的荧光点 B．进行有丝分裂时，某细胞的两极各含有2个荧光点，且4个荧光点的颜色相同 C．进行减数分裂时，某细胞的一极含有2个红色荧光点，另一极含有2个绿色荧光点 D．进行减数分裂时，某细胞的一极含有1个红色荧光点，另一极含有1个绿色荧光点 解析：选B　进行有丝分裂时，细胞分裂产生的子细胞的基因型都为Aa，同时含2种颜色的荧光点，A正确；因为不考虑突变的情况，有丝分裂后期两极的基因都为Aa，因此进行有丝分裂时，某细胞的两极各含有2个荧光点(1个红色、1个绿色)，4个荧光点的颜色不完全相同，B错误；进行减数分裂时，减数分裂前的间期染色体进行复制后，其基因型为AAaa，减数分裂Ⅰ后期随同源染色体的分离两极的基因分别为AA和aa，因此减数分裂Ⅰ后期的细胞一极含有2个红色荧光点，另一极含有2个绿色荧光点，C正确；进行减数分裂时，同源染色体的非姐妹染色单体若发生互换，减数分裂Ⅰ后期两极的基因分别为Aa和Aa，在减数分裂Ⅱ后期两极的基因分别为A和a，则细胞一极含有1个红色荧光点，另一极含有1个绿色荧光点，D正确。 10．(2024·重庆巴蜀中学一模)高等植物的花粉是花粉母细胞经减数分裂形成的，它可经过一次有丝分裂形成一个营养细胞和一个生殖细胞，生殖细胞可继续进行一次有丝分裂，形成两个精子。如图是某二倍体高等植物花粉母细胞经分裂形成精子和营养细胞过程中相关物质的变化曲线，下列各项中能用该曲线表示的是(　 ) A．染色体数目在生殖细胞形成精子过程中的变化 B．同源染色体对数在花粉形成生殖细胞过程中的变化 C．染色体组数在花粉母细胞形成花粉过程中的变化 D．DNA分子数目在花粉形成生殖细胞过程中的变化 解析：选A　生殖细胞形成精子的过程是有丝分裂，该过程中染色体数目先不变，分裂后期因着丝粒的分裂而加倍，分裂结束时再次减半，A正确；花粉中已经不含同源染色体，其形成生殖细胞的过程是有丝分裂，这个过程中均无同源染色体，B错误；花粉母细胞形成花粉的过程是减数分裂，该过程中染色体组数在减数分裂Ⅰ结束时会减半，减数分裂Ⅱ后期恢复，减数分裂Ⅱ结束时再次减半，C错误；DNA有核DNA和细胞质DNA，且DNA分子数在细胞分裂过程中的增加是一个渐变的过程，D错误。 11．如图甲、乙、丙为某二倍体雄性生物细胞分裂的相关示意图。图甲为细胞分裂某时期的模式图，图乙为每条染色体上的DNA相对含量在细胞分裂各时期的变化，图丙为细胞分裂各时期染色体与核DNA分子的相对含量。下列叙述错误的是(　 ) A．图甲细胞为次级精母细胞，此时可能发生等位基因的分离 B．处于图乙BC段的细胞中可能含有0条或1条Y染色体 C．图甲所示细胞所处的时期可对应图乙的BC段和图丙的c时期 D．图甲细胞分裂后形成的子细胞可对应图乙的DE段和图丙的d时期 解析：选C　结合题干及题图可知，甲细胞不含同源染色体，着丝粒分裂，且细胞质均等分裂，故图甲细胞为减数分裂Ⅱ后期的次级精母细胞，若发生了互换或基因突变，此时可能发生等位基因的分离，A正确。BC段每条染色体上的DNA数目为2，对应的分裂时期为有丝分裂前期和中期；减数分裂Ⅰ前期、中期、后期、末期；减数分裂Ⅱ前期和中期，故处于图乙BC段的细胞中可能含有0条或1条Y染色体，B正确。甲细胞处于减数分裂Ⅱ后期，此时着丝粒已分裂，每条染色体上含有1个DNA分子，可对应图乙的DE段和图丙的c时期，C错误。图甲所示细胞处于减数分裂Ⅱ后期，该细胞分裂后形成的子细胞可对应图乙的DE段和图丙的d时期，D正确。 二、非选择题 12．图甲表示某高等动物在进行细胞分裂时的图像，图乙为某种生物的细胞内染色体及核DNA相对含量变化的曲线图。根据曲线和图示，回答下列问题： (1)减数分裂过程中染色体数目的减半发生在______________，这是由于________________，并分别进入两个子细胞。 (2)图甲中A处于____________期，对应图乙中________________时期(用图乙中数字表示)，B处于__________期，此细胞的名称是______________；C细胞分裂后得到的子细胞名称为__________。 (3)若图乙中该生物体细胞中染色体数为20条，则一个细胞在6～7时期染色体数目为________条，该生物体内染色体数目最多为________条，8对应的时期表示____________过程。 解析：(1)减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，分别进入不同的子细胞中，从而导致减数分裂产生的子细胞中染色体数目减半。(2)A细胞含同源染色体，且着丝粒分裂，处于有丝分裂后期，对应图乙中的11～12时期。B细胞含有同源染色体，且同源染色体正在分离，处于减数分裂Ⅰ后期，由于细胞质不均等分裂，该细胞为初级卵母细胞。C细胞为次级卵母细胞，产生的子细胞为极体和卵细胞。(3)6～7时期为减数分裂Ⅱ后期，此时细胞中染色体数目与体细胞中染色体数目相等，即为20条。当细胞处于有丝分裂后期时，该生物体内染色体数目最多，为40条。乙图中8对应的时期染色体与核DNA数量加倍的原因是发生了受精作用。 答案：(1)减数分裂Ⅰ　同源染色体分离　(2)有丝分裂后　11～12　减数分裂Ⅰ后　初级卵母细胞　卵细胞和极体　(3)20　40　受精作用 第2讲　细胞的分化、衰老和死亡 (概念理清课) 【学习目标】　1.说明在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化，形成了复杂的多细胞生物体；　 2.了解细胞的全能性与干细胞的应用；　 3.描述在正常情况下，细胞衰老和死亡是一种自然的生理过程，说出细胞衰老和凋亡的特点。 建构知识体系 　 主题研习(一)　细胞的分化与全能性(基础·自学型)　　 1．细胞的分化 (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、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。 (2)时间：发生在整个生命进程中，胚胎时期达到最大限度。 (3)结果：形成形态、结构、功能不同的细胞，不同类型的细胞形成不同的组织和器官。 (4)特点：持久性、不可逆性、普遍性、稳定性。 (5)实质：基因的选择性表达。 (6)意义：是生物个体发育的基础；使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高机体各种生理功能的效率。 2．细胞的全能性 3．干细胞 [微点判断] (1)(2023·海南卷)XO(去除Y染色体)胚胎干细胞转变为有功能的卵母细胞的过程发生了细胞分化。(√) (2)(2022·江苏卷)胚胎干细胞为未分化细胞，不进行基因的选择性表达。(×) (3)(2021·江苏卷)细胞分化使各种细胞的遗传物质发生改变。(×) (4)(2021·福建卷)愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的。(×) (5)(2021·河北卷)已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。(√) (6)哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆。(√) (7)高度分化的成熟叶肉细胞不具备发育成完整植株的潜能。(×) 题点(一)　细胞分化的实质和特点 1．(2024·林州一中模拟)毛囊干细胞是毛囊中的原始细胞，人的毛发都由毛囊中的细胞分化而来；毛囊干细胞也可以分化为皮脂腺，产生皮肤所需要的油脂。毛囊干细胞具有多向分化潜能、高增殖能力和保持休眠状态的能力。下列叙述正确的是(　 ) A．毛囊干细胞分化为不同种类细胞的过程中遗传物质发生选择性改变 B．毛囊干细胞的增殖具有周期性，且绝大多数毛囊干细胞处于分裂期 C．休眠状态的毛囊干细胞内物质的合成与分解均处于停止状态 D．由毛囊干细胞分化而来的不同细胞内，细胞器的功能一般不发生改变 解析：选D　毛囊干细胞分化为不同种类细胞的过程中遗传物质不变，细胞分化是基因选择性表达的结果，A错误；毛囊干细胞的增殖具有周期性，绝大多数毛囊干细胞处于分裂间期，因为在细胞周期中，分裂间期的时间最长，B错误；休眠状态的毛囊干细胞为维持正常的生命活动，细胞内物质的合成与分解仍然在进行，C错误；由毛囊干细胞分化来的不同细胞内，细胞器的功能一般不变，D正确。 题点(二)　细胞全能性与干细胞的应用 2．研究发现，胶原蛋白的含量增加有利于保持皮肤的年轻态。进一步研究表明，年轻小鼠胶原蛋白COL17A1基因表达水平较低的干细胞比表达水平高的干细胞容易被淘汰；随着年龄的增长，胶原蛋白COL17A1基因表达水平较低的干细胞增多。下列分析正确的是(　 ) A．皮肤干细胞能分化为表皮细胞，说明皮肤干细胞具有全能性 B．COL17A1基因含量的高低，可作为判断皮肤是否衰老的依据 C．老年小鼠COL17A1基因的表达水平较低，皮肤细胞都已衰老 D．年轻小鼠体内部分干细胞被淘汰，有利于皮肤年轻态的维持 解析：选D　细胞的全能性是指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，皮肤干细胞能分化为表皮细胞体现了基因的选择性表达，不能说明皮肤干细胞具有全能性，A错误；随着年龄的增长，胶原蛋白COL17A1基因表达水平较低的干细胞增多，因此通过判断COL17A1基因表达的程度可以作为判断皮肤是否衰老的一个依据，但基因含量的高低不能作为判断皮肤衰老的依据，B错误；老年小鼠COL17A1基因的表达水平较低，能说明较多的皮肤细胞已经衰老，但是不能说明所有皮肤细胞都已衰老，C错误；年轻小鼠胶原蛋白COL17A1基因表达水平较低的干细胞比表达水平高的干细胞容易被淘汰，这有利于细胞胶原蛋白的含量增加，有利于保持皮肤的年轻态，D正确。 1．从不同水平理解细胞分化 细胞 水平 细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异(细胞分化的结果) 细胞器 水平 细胞器的数目及细胞质基质成分发生改变 分子 水平 蛋白质种类、数量、功能发生改变(细胞分化的直接原因)；基因的选择性表达(细胞分化的根本原因) 2．分化细胞表达的基因 管家 基因 所有细胞均表达的一类基因，其表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因 奢侈 基因 不同类型细胞特异性表达的一类基因，其产物赋予不同细胞特异性的生理功能，如血红蛋白基因、胰岛素基因 3．有关细胞全能性和细胞分化的四个易错点 (1)种子萌发、壁虎断尾再生均不能表现细胞的全能性，因为它们发育的起点不是一个细胞，后者也没有产生新个体。 (2)同一个体的不同体细胞形态、结构不同的根本原因是基因的选择性表达，而不是遗传物质的不同。同一个体的所有体细胞来自同一细胞的有丝分裂。 (3)一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达，细胞分化程度越低，全能性越高，但卵细胞的分化程度较高，其全能性也较高。 (4)同一个体不同类型的分化细胞内，遗传物质相同，mRNA和蛋白质并非完全不同。 4．“三看”法确认细胞“全能性” 主题研习(二)　细胞的衰老和死亡(基础·自学型)　 (一)细胞衰老 1．细胞衰老时的各种变化 细胞膜 通透性改变，使物质运输功能降低 细胞核 细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深 细胞 代谢 细胞内的水分减少，细胞萎缩，体积变小；细胞内多种酶的活性降低，呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢；细胞内的色素逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递 2．细胞衰老的原因 (1)自由基学说 (2)端粒学说 (二)细胞的死亡 1．细胞凋亡 概念 由基因所决定的细胞自动结束生命的过程 类型 ①个体发育中细胞的程序性死亡； ②成熟生物体中细胞的自然更新； ③被病原体感染的细胞的清除 意义 ①完成正常的生长发育； ②维持内部环境的稳定； ③抵御外界各种因素的干扰 2.细胞坏死 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。 3．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。 (2)作用条件 ①在营养缺乏条件下，获得维持生存所需的物质和能量。 ②细胞受到损伤或衰老时，清除受损或衰老的细胞器。 ③微生物入侵时，清除感染的微生物和毒素。 [微点判断] (1)(2022·海南卷)细胞产生的自由基可攻击蛋白质，导致细胞衰老。(√) (2)衰老细胞中各种酶的活性显著降低。(×) (3)细胞中衰老的线粒体可被溶酶体分解清除。(√) (4)衰老的细胞内染色质收缩，影响了DNA的复制和转录。(√) (5)细胞凋亡过程中不需要合成新的蛋白质。(×) (6)清除被病原体感染的细胞的过程中不存在细胞凋亡现象。(×) (7)(2023·海南卷)根边缘细胞通过自噬可获得维持生存所需的物质和能量。(√) (8)(2023·辽宁卷改编)细胞的凋亡和自噬都受基因调控。(√) 题点(一)　细胞衰老的特征、原因及意义 1．关于细胞衰老的机制，目前为大家普遍接受的是自由基学说和端粒学说。下列叙述错误的是(　 ) A．个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程 B．自由基攻击和破坏蛋白质会导致细胞衰老 C．自由基攻击生物膜会产生新的自由基，加速自由基的积累 D．所有DNA分子都有端粒结构，端粒受损会导致细胞衰老 解析：选D　多细胞生物个体衰老的过程，也是组成个体的细胞普遍衰老的过程，A正确；自由基学说认为，自由基能攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子，如磷脂、DNA，还可以攻击蛋白质，使蛋白质活性下降，导致细胞衰老，B正确；自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子时能产生新的自由基，加速自由基的积累和细胞衰老，C正确；端粒是位于染色体两端的一段具有特殊序列的DNA—蛋白质复合体，并不是所有DNA分子都具有，D错误。 题点(二)　细胞的死亡与细胞自噬 2．(2024·南阳模拟)Na＋-K＋-ATP酶是哺乳类动物细胞膜进行离子转运的跨膜载体蛋白。近年研究发现，细胞的Na＋-K＋-ATP酶活性被抑制会导致细胞凋亡，且在Na＋-K＋-ATP酶抑制引起的细胞凋亡中还观察到了细胞肿胀、细胞器溶解等坏死特征，并同时兼具细胞染色质凝集等凋亡特征，这一现象被称为杂合性细胞死亡。下列叙述正确的是(　 ) A．细胞坏死是由遗传机制决定的编程性死亡 B．死亡和分化细胞中的遗传物质都会发生改变 C．Na＋-K＋-ATP酶活性抑制剂可降低化学反应的活化能 D．Na＋-K＋-ATP酶可能与神经细胞的膜电位的变化有关 解析：选D　细胞凋亡是由遗传机制决定的编程性死亡，细胞坏死是由外界环境不利因素引起的，属于不正常的细胞死亡，对生物体有害，A错误；死亡和分化细胞中的遗传物质都不会发生改变，B错误；酶具有降低化学反应活化能的功能，Na＋-K＋-ATP酶活性抑制剂抑制了酶的活性，不能降低化学反应的活化能，C错误；Na＋-K＋-ATP酶是哺乳类动物细胞膜进行离子转运的跨膜载体蛋白，Na＋-K＋-ATP酶可运输Na＋和K＋，所以Na＋-K＋-ATP酶可能与神经细胞的膜电位的变化有关，D正确。 3．细胞自噬是指在自噬相关基因的调控下，细胞利用溶酶体降解自身的细胞器及大分子物质的过程，以维持细胞自身的需要及细胞器的更新。以下关于细胞自噬的说法，正确的是(　 ) A．细胞自噬的发生对于细胞自身不利 B．大肠杆菌细胞能发生自噬现象 C．若阻断细胞自噬过程中相关基因的表达，则细胞自噬不能发生 D．细胞自噬过程不需要消耗能量 解析：选C　细胞自噬可以维持细胞自身的需要及细胞器的更新，对细胞有利，A错误；大肠杆菌属于原核生物，没有溶酶体，不能发生细胞自噬，B错误；细胞自噬受自噬相关基因的调控，若阻断细胞自噬相关基因的表达，则不能发生细胞自噬，C正确；溶酶体吞噬细胞器及大分子物质等过程需要消耗能量，D错误。 1．巧记细胞衰老的特征 2．“三看”法判断细胞凋亡与细胞坏死 从“方式”看 ①主动结束生命活动→细胞凋亡； ②被动结束生命活动→细胞坏死 从“机制”看 ①受“基因控制”的程序性死亡→细胞凋亡； ②由不利因素诱发，不受基因控制→细胞坏死 从“结果”看 ①对生物体是有利的→细胞凋亡； ②对生物体是有害的→细胞坏死 3．与病原体感染有关的细胞死亡方式 (1)若是被病原体感染而死亡，则属于细胞坏死； (2)若感染后被机体免疫系统清除，则属于细胞凋亡。 |考|教|衔|接|——教材隐性命题点发掘 (一)教材素材“深加工” 1．(必修1 P124“正文”素材分析)自由基学说是一种细胞衰老假说。如图是自由基学说示意图，据图分析，有关叙述错误的是(　 ) A．磷脂、蛋白质、DNA都含有C、H、O、N、P B．过程②①的作用效果会引发雪崩式反应，属于正反馈调节 C．过程③可能导致细胞膜的物质运输功能降低 D．过程④可能导致细胞发生癌变 解析：选A　磷脂、DNA都含有C、H、O、N、P，蛋白质不一定含有P，A错误；由图可知，自由基攻击磷脂，磷脂又可以产生更多的自由基，故过程②①的作用效果属于正反馈调节，B正确；若过程③攻击的是膜上的蛋白质，则可能会导致物质的跨膜运输效率降低，C正确；过程④使DNA分子中的基因碱基缺失或替换等，导致遗传信息发生改变，如果发生在原癌基因和抑癌基因上，则可能导致细胞癌变，D正确。 2．(必修1 P127“生物科技进展”素材分析)秀丽隐杆线虫身体微小透明，易饲养，繁殖快，发育过程中有131个细胞通过凋亡方式被去除，成虫仅含有959个体细胞，常作为发育生物学的模式生物。下列叙述错误的是(　 ) A．线虫细胞在分裂、分化、衰老和凋亡等过程中都涉及基因的选择性表达 B．细胞分化使细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率 C．细胞凋亡是受特定程序诱导的细胞死亡，对生物体是有利的 D．线虫细胞衰老过程中细胞表面积变大，细胞的形态、结构和功能发生改变 解析：选D　细胞的分裂、分化、衰老、凋亡和癌变等过程都受基因的调控，都涉及基因的选择性表达，A正确；细胞分化是多细胞生物个体发育的基础，使细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率，B正确；细胞凋亡是受特定程序诱导的细胞程序性死亡，是生物体正常的生命历程，对生物体是有利的，C正确；线虫细胞衰老过程中细胞体积变小，细胞的表面积会变小，D错误。 (二)科学思维“融会通” 3．(必修1 P118“思考·讨论”探究思考)人体的上皮细胞和神经细胞的核基因的种类和数量是相同的，而两种细胞的形态、结构和功能不同，请分析原因。 提示：两种细胞都是由同一个受精卵经分裂和分化而形成的，不同体细胞在形态、结构和功能上不同的根本原因是基因的选择性表达，直接原因是细胞中的蛋白质种类不同。 4．(必修1 P122“拓展应用T2”探究思考)利用干细胞的分离和体外培养在体外培育出组织和器官，并最终通过组织或器官移植实现对临床疾病的治疗，将干细胞体外培育出组织和器官的过程是否体现了体细胞的全能性，请说明理由。 提示：不能，细胞的全能性是指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，将干细胞体外培育出组织和器官不能体现细胞的全能性。 5．(必修1 P124“正文”素材分析)端粒酶是延长端粒的一种酶，是由RNA和蛋白质组成的核糖核蛋白复合体，属于逆转录酶。它以自身的RNA作为端粒DNA复制的模板，合成出端粒DNA序列后添加到染色体的末端并与蛋白质结合，从而稳定染色体的结构。据以上信息从染色体水平分析癌细胞无限增殖的原因。 提示：癌细胞能激活端粒酶活性，合成出DNA序列后添加到染色体的末端并与蛋白质结合，从而稳定染色体的结构。 |应|用|创|新|——新情境问题的建模训练 1．(2024·扬州调研)PI3K/AKT形成的蛋白通路在细胞凋亡及细胞周期的调控中起关键作用，胱天蛋白酶是促进细胞凋亡的关键蛋白，D1蛋白是调控细胞由间期进入分裂期的关键蛋白，胰岛素样生长因子(IGF)是PI3K/AKT通路的激活剂。为探究紫草素对细胞分裂和凋亡的影响，某研究小组用不同浓度的紫草素处理食管癌细胞，通过相关技术检测细胞中相关蛋白表达情况，结果如图。下列叙述错误的是(　 ) A．条带1说明紫草素能促进细胞凋亡，且细胞凋亡率与紫草素浓度有关 B．根据条带2推测，紫草素可能是通过抑制DNA复制而阻滞细胞增殖 C．提高PI3K和AKT蛋白表达量有利于抑制细胞增殖和促进细胞凋亡 D．紫草素具有促进食管癌细胞凋亡及细胞周期阻滞的作用，有望作为治疗食管癌的药物 解析：选C　紫草素组的PI3K和AKT蛋白含量显著低于对照组，说明PI3K和AKT蛋白能促进癌细胞增殖、抑制癌细胞凋亡，提高PI3K和AKT蛋白表达量不利于抑制细胞增殖和促进细胞凋亡，C错误。 2．(2023·湖南高考)基因Bax和Bcl-2分别促进和抑制细胞凋亡。研究人员利用siRNA干扰技术降低TRPM7基因表达，研究其对细胞凋亡的影响，结果如图所示。下列叙述错误的是(　 ) A．细胞衰老和细胞凋亡都受遗传信息的调控 B．TRPM7基因可能通过抑制Bax基因的表达来抑制细胞凋亡 C．TRPM7基因可能通过促进Bcl-2基因的表达来抑制细胞凋亡 D．可通过特异性促进癌细胞中TRPM7基因的表达来治疗相关癌症 解析：选D　细胞衰老和细胞凋亡都是由基因控制的细胞正常的生命活动，都受遗传信息的调控，A正确。据题意和题图可知，与对照组相比，siRNA干扰TRPM7基因实验组的细胞凋亡率增加，而siRNA可降低TRPM7基因表达，说明TRPM7基因可抑制细胞凋亡；与对照组相比，siRNA干扰TRPM7基因实验组的Bax基因表达量增加、Bcl-2基因表达量降低，推测TRPM7基因可能通过抑制Bax基因表达、促进Bcl-2基因表达来抑制细胞凋亡， B、C正确。结合以上分析可知，可以通过特异性抑制癌细胞中TRPM7基因表达来治疗相关癌症，D错误。 [课时跟踪检测] 一、选择题 1．细胞是生命活动的基本单位，下列关于真核细胞生命历程的说法，正确的是(　 ) A．分裂、分化、衰老、坏死是每个细胞的必经过程 B．已分化细胞的蛋白质种类与受精卵中的完全不同 C．细胞衰老可能是细胞内自由基减少或端粒缩短造成的 D．在营养缺乏时细胞可通过自噬获得维持生存所需物质 解析：选D　真核生物中的每个细胞一般都会经历分裂、分化、衰老、死亡等生命历程，但是有些细胞会因为不利因素而发生细胞坏死、有些细胞是因为基因控制而导致的凋亡，A错误；已分化细胞中的蛋白质种类与受精卵中的不完全相同，B错误；细胞衰老可能是细胞内自由基增加或端粒缩短造成的，C错误；在营养缺乏时，细胞可通过细胞自噬获得维持生存所需物质，D正确。 2．下列关于某动物体内的神经细胞、胰岛B细胞和造血干细胞三种细胞，说法错误的是(　 ) A．三种细胞的mRNA不完全相同 B．三者都含有原癌基因、胰岛素基因和血红蛋白基因 C．三者都能进行核DNA复制、转录和翻译 D．三者都含有端粒DNA 解析：选C　某动物体内的神经细胞、胰岛B细胞和造血干细胞都是由同一个受精卵发育而来，故所含基因相同，即三者都含有原癌基因、胰岛素基因和血红蛋白基因，但由于基因的选择性表达，三种细胞的mRNA不完全相同，A、B正确；神经细胞和胰岛B细胞都属于高度分化的细胞，不能进行核DNA分子的复制，C错误；端粒学说认为每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体，称为端粒，神经细胞、胰岛B细胞和造血干细胞都含有染色体，都含有端粒DNA，D正确。 3．(2024·广州一模)脑缺血会引起局部脑神经细胞出现不可逆损伤，甚至死亡。干细胞疗法有望实现对脑缺血受损神经细胞进行修复和重建。下列相关叙述错误的是(　 ) A．脑缺血引起的局部神经细胞死亡属于细胞坏死 B．神经干细胞是未分化细胞，能形成各种组织细胞 C．神经干细胞与神经细胞的mRNA和蛋白质种类不完全相同 D．修复和重建过程中伴随着细胞分裂、分化、衰老等过程 解析：选B　脑缺血引起的局部神经细胞死亡对机体是不利的，属于细胞坏死，A正确；神经干细胞是已经分化的细胞，能形成特定的组织细胞，但不能形成各种组织细胞，B错误；神经干细胞与神经细胞选择性表达的基因不同，因此它们所含的mRNA和蛋白质种类不完全相同，C正确；修复和重建过程中伴随着干细胞的分裂、分化以及神经细胞的衰老等过程，D正确。 4．如图中Ⅰ、Ⅱ为人体内某些细胞的部分生命历程，其中细胞1具有水分减少、代谢速度减慢的特征。下列有关叙述正确的是(　 ) A．血细胞与成体干细胞相比核酸没有变化 B．Ⅰ过程代表细胞分化，其实质是基因的选择性表达 C．图中细胞从左向右全能性依次升高 D．Ⅱ过程中细胞体积变小，染色质染色加深，所有酶活性下降 解析：选B　血细胞与成体干细胞相比，核DNA没有变化，但由于基因的选择性表达，mRNA不完全相同，A错误；Ⅰ过程成体干细胞形成不同细胞，是细胞分化的结果，其实质是基因的选择性表达，B正确；一般细胞分化程度越高，全能性越低，细胞1为衰老的浆细胞，故图中成体干细胞全能性最高，C错误；细胞1具有水分减少、代谢速度减慢的特征，说明细胞已经衰老，故Ⅱ过程中细胞体积变小，染色质染色加深，多数酶活性下降，D错误。 5．某种干细胞中，进入细胞核的蛋白APOE可作用于细胞核骨架和异染色质蛋白，诱导这些蛋白发生自噬性降解，影响异染色质上的基因的表达，促进该种干细胞的衰老。下列说法错误的是(　 ) A．细胞核中的APOE可改变细胞核的形态 B．敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老 C．异染色质蛋白在细胞核内发生自噬性降解 D．异染色质蛋白的自噬性降解产物可被再利用 解析：选C　由“蛋白APOE可作用于细胞核骨架”可知，APOE可改变细胞核的形态，A正确；蛋白APOE可促进该种干细胞的衰老，所以敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老，B正确；自噬是在溶酶体(如动物)或液泡(如植物、酵母菌)中进行，不在细胞核内，C错误；异染色质蛋白的自噬性降解产物是氨基酸，可被再利用，D正确。 6．科学家激活小鼠皮肤细胞中三种在神经前体细胞内大量表达的转录因子(调控基因转录的蛋白质)，将小鼠皮肤细胞直接转化为能发育成大脑神经细胞的前体细胞，且该细胞能在实验室大量培养，该方法为受损神经细胞的再生提供了一条崭新途径。下列相关叙述正确的是(　 ) A．由皮肤细胞转化为神经前体细胞是遗传物质发生改变的结果 B．皮肤细胞与神经细胞形态不同是由于组成细胞的蛋白质完全不同 C．正常状态下的小鼠皮肤细胞内一般不会大量表达这三种转录因子 D．神经前体细胞是一种不再具有分裂、分化能力的高度分化细胞 解析：选C　根据题干信息可知，使得皮肤细胞转化为神经前体细胞的实质是基因的选择性表达，遗传物质没有改变，A错误；皮肤细胞与神经细胞的蛋白质组成不完全相同，但部分蛋白质相同，如ATP合成酶和呼吸酶等，B错误；一般而言，正常的皮肤细胞属于高度分化的细胞，其细胞内不再大量表达这三种在神经前体细胞中大量表达的转录因子，C正确；根据题干信息，“大脑神经细胞的前体细胞能在实验室大量培养，该方法为受损神经细胞的再生提供了一条崭新途径”，说明神经前体细胞仍是一种具有分裂、分化能力的细胞，D错误。 7．研究人员研究肥胖机理时发现了一种与分化形成脂肪细胞有关的蛋白质M，其细胞分化过程如图所示。下列有关叙述错误的是(　 ) A．已分化的细胞不可能继续分化为其他类型的细胞 B．肌肉细胞与脂肪细胞中均含控制蛋白质M合成的基因 C．促进蛋白质M的合成是解决肥胖问题的一条途径 D．间充质细胞是一种成体干细胞，其分化过程具有组织特异性 解析：选A　已分化的细胞也可能再转化为其他类型的细胞，如题图人体的干细胞分化为间充质细胞，间充质细胞又分化为肌肉细胞或脂肪细胞，A错误；肌肉细胞和脂肪细胞都是由间充质细胞分化而来，所以都含有控制蛋白质M合成的基因，B正确；由图可知，促进间充质细胞中蛋白质M的表达，可以抑制脂肪细胞的形成，从而解决肥胖问题，C正确；间充质干细胞已经发生了分化，具有组织特异性，因此，在正常状态下不具有发育成完整个体的能力，D正确。 8．(2024·宁德模拟)miRNA是一种由20～24个核苷酸组成的内源性非编码单链RNA分子，miRNA主要通过与mRNA结合形成互补序列，调节基因的表达。研究表明miRNA参与调控细胞焦亡(一种新型程序性细胞死亡形式)。细胞焦亡主要表现为细胞肿胀、破裂和溶解，诱发炎症反应。下列有关叙述错误的是(　 ) A．miRNA是基因转录的产物但不能翻译合成蛋白质 B．miRNA通过抑制基因的翻译来调控细胞焦亡 C．细胞焦亡实质上就是细胞坏死，对机体不利 D．细胞焦亡通常会引起机体发生免疫反应 解析：选C　据题意可知，miRNA主要通过与mRNA结合形成互补序列，调节基因的表达，故miRNA是基因转录的产物但不能翻译合成蛋白质，其通过抑制基因的翻译来调控细胞焦亡，A、B正确；细胞焦亡由miRNA参与调控，是基因控制的生理活动，对机体有利，C错误；细胞焦亡主要表现为细胞肿胀、破裂和溶解，诱发炎症反应，故通常会引起机体发生免疫反应，D正确。 9．(2024·南宁一模)我国科学家研究发现了与抗衰老有关的代谢物——尿苷。尿苷是由尿嘧啶与核糖组成的一种生物活性分子，具有延缓干细胞衰老、促进哺乳动物多种组织再生修复的功能。对此有关叙述错误的是(　 ) A．干细胞在组织再生增殖过程中，会发生同源染色体中非姐妹染色单体的片段互换 B．衰老干细胞的水分减少，体积变小，细胞核增大 C．干细胞分化程度较低，也要经历衰老和凋亡过程 D．尿苷能延缓衰老可能与阻止自由基破坏生物分子有关 解析：选A　干细胞在组织再生增殖过程中进行的是有丝分裂，不会发生同源染色体中非姐妹染色单体的片段互换，A错误；衰老干细胞的水分减少，体积变小，细胞核增大，B正确；细胞分裂、分化、衰老和凋亡都是细胞正常的生命历程，与细胞分化程度无关，干细胞分化程度较低，也要经历衰老和凋亡过程，C正确；根据自由基学说，细胞衰老可能与自由基破坏干细胞内各种执行正常功能的生物分子有关，故尿苷可能通过阻止自由基破坏干细胞内各种执行正常功能的生物分子来延缓干细胞衰老，D正确。 10．(2023·重庆模拟)Fe3＋通过运铁蛋白与受体结合被输入哺乳动物生长细胞，经一系列过程最终以Fe2＋形式进入细胞质基质。若细胞内Fe2＋积累过多，关键调节因子谷胱甘肽过氧化物酶4(GPx4)活性受到抑制，细胞的抗氧化能力下降，活性氧(ROs)大量堆积，从而引发膜脂质过氧化，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(　 ) A．Fe3＋进入细胞依赖于细胞膜的识别功能和流动性 B．抑制GPx4的活性有利于延缓“铁死亡” C．ROs大量堆积导致生物膜产生更多自由基 D．细胞“铁死亡”过程中存在凋亡基因的表达 解析：选B　由于Fe3＋通过运铁蛋白与受体结合被输入哺乳动物生长细胞，即以胞吞方式进入细胞，所以依赖于细胞膜表面受体的识别与结合以及细胞膜的流动性，A正确；若抑制GPx4的活性，则细胞的抗氧化能力下降，活性氧大量堆积导致“铁死亡”，B错误；ROs大量堆积会导致产生自由基，自由基可攻击生物膜的磷脂，使细胞内产生更多的自由基，C正确；“铁死亡”是铁依赖的程序性死亡，所以存在凋亡基因的表达，D正确。 11．非转移性黑色素瘤糖蛋白B(GPNMB)是一种跨膜蛋白，在衰老细胞表面富集。敲除小鼠衰老细胞中的GPNMB基因，可减弱组织细胞的衰老程度。下列说法错误的是(　 ) A．GPNMB富集的细胞内水分减少、细胞膜通透性改变 B．GPNMB基因只存在于小鼠的衰老细胞中 C．敲除GPNMB基因后的小鼠衰老细胞的呼吸速率比正常衰老细胞高 D．参与GPNMB合成和运输的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体 解析：选B　GPNMB在衰老细胞表面富集，而衰老的细胞内水分会减少，细胞膜的通透性也会发生改变，使物质运输功能降低，A正确；GPNMB是一种跨膜蛋白，由核糖体合成，与之相关的基因存在于小鼠体内所有细胞中，只在衰老的细胞中表达，B错误；与正常衰老细胞相比，敲除GPNMB基因后可以减弱组织细胞的衰老程度，此时小鼠的呼吸速率会有所提高，C正确；GPNMB是一种跨膜蛋白，本质是蛋白质，合成场所为核糖体，由内质网和高尔基体进行加工和运输，线粒体提供能量，D正确。 12．(2024·北京西城高三期末)下图为淋巴细胞诱导癌细胞凋亡的过程，下列说法错误的是(　 ) A．该过程体现了细胞膜的信息交流功能 B．C蛋白被激活后其空间结构发生改变 C．细胞凋亡是特定基因表达的结果 D．细胞凋亡不利于生物体的生存 解析：选D　位于细胞膜上的F蛋白与F蛋白受体结合诱导癌细胞凋亡，体现了细胞膜的信息交流功能，A正确；由图可知，未激活的C蛋白和激活的C蛋白空间结构不一样，说明C蛋白被激活后其空间结构发生改变，B正确；细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，是特定基因表达的结果，C正确；细胞凋亡是由基因决定的，属于正常的生命现象，对生物体有利，D错误。 二、非选择题 13．诗仙李白在《将进酒》中写道：“君不见，高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪”。请结合诗句的意境，根据所学知识，回答下列有关问题： (1)通常，随着年龄的增长，人的头发会逐渐“青丝成雪”。试从细胞衰老的角度分析，其原因是_____________________________________________________________________。 (2)关于细胞衰老的自由基学说认为，自由基攻击生物膜上的磷脂分子时，对生物膜损伤比较大；攻击DNA分子时，可能引起______________；攻击蛋白质时，会使______________下降。 (3)对于人体而言，细胞的衰老与个体的衰老并不是同步的，人体内的细胞总是在不断更新中，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。但从总体上看，二者的关系可概括为______________________________________。 (4)人体内细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除等是通过细胞凋亡完成的。据此说明细胞凋亡的生物学意义有_____________________________________________________。(答出1点即可) 答案：(1)毛囊中的黑色素细胞衰老，细胞中的酪氨酸酶的活性降低，导致黑色素生成减少，头发变白 (2)基因突变　蛋白质活性　(3)个体衰老也是组成个体的细胞普遍衰老的过程　(4)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，抵御外界各种因素的干扰都起到非常关键的作用 第3讲　素养提升课——破译新情境·系统实验知能 一、破译新情境——抽象、理性的学科情境要读懂 新情境问题(一) 细胞周期的调控与细胞周期的同步化 [科普科研材料] 1．细胞周期的调控 细胞周期可分为分裂间期和分裂期(M期)，根据DNA合成情况，分裂间期又分为G1期、S期和G2期。只有当相应的过程正常完成，细胞周期才能进入下一个阶段。研究证明，细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)在细胞顺利通过检查点中发挥着重要作用。CDK可与细胞周期蛋白(cyclin)形成CDK/cyclin复合物，推动细胞跨越细胞周期各时期转换的检查点，且不同的CDK/cyclin复合物在细胞周期不同时期的作用不同(如图)。 2．动物细胞周期同步化的三种方法 根据细胞周期调控的原理，利用一定方法使细胞群体处于细胞周期的同一阶段，称为细胞周期同步化。以下是能够实现动物细胞周期同步化的三种方法。 (1) DNA合成阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的DNA合成可逆抑制剂，会阻断间期中S期的DNA复制过程，使处于间期的细胞停滞在间期的S期；处于S期之外的细胞不受影响而继续细胞周期的运转，最终细胞会停滞在细胞周期的G1/S期交界处，从而实现细胞周期同步化的目的。操作过程如下[假设一个细胞周期时长＝G1＋S＋G2＋M＝10＋7＋3.5＋1.5＝22(h)]： ①向细胞的培养液中加入过量的DNA合成可逆抑制剂，处于S期的细胞立刻被抑制。 ②继续培养G2＋M＋G1＝3.5＋1.5＋10＝15(h)，则处于G2、M、G1期的细胞都将被抑制在G1/S期交界处。 ③除去抑制剂，更换新鲜培养液，细胞将继续沿细胞周期运行，运行时间既要保证处于G1/S期交界处的细胞经过S期(7 h)进入G2期，又要保证处于S期的细胞不能再次进入S期，即运行时间应控制在7～15 h。 ④再加入DNA合成可逆抑制剂，则可实现全部细胞都被阻断在G1/S期交界处，实现细胞周期同步化。 (2)秋水仙素阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的秋水仙素，秋水仙素能够抑制纺锤体形成，使细胞周期被阻断，从而实现细胞周期同步化。 (3)血清饥饿法：培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在间期，以实现细胞周期同步化。 [内蕴知识解读] (1)据图和所学知识分析，若使更多细胞阻滞在G1/S期检查点，可采取的措施有____________________________________________________(答两点)。 (2)胸苷(TdR)双阻断法可使细胞周期同步化，若G1、S、G2、M期依次为10 h、7 h、3 h、1 h，经第一次阻断，S期细胞立刻被抑制，其余细胞最终停留在G1/S期交界处；洗去TdR可恢复正常的细胞周期，若要使所有细胞均停留在G1/S期交界处，第二次阻断应该在第一次洗去TdR之后______h进行。 (3)若将同步培养的G1期的HeLa细胞(一种癌细胞)与S期的HeLa细胞(预先紫外线照射去核)进行电融合，结果发现G1期的细胞核受到S期细胞的激活，启动了DNA复制。这一实验结果证明：____________________________________________________________。 (4)图中检验染色体是否都与纺锤体相连的细胞周期蛋白是__________，此检验点对有丝分裂的意义是________________________________。 答案：(1)降低CDK的表达、抑制cyclinE活性、抑制细胞对脱氧核苷酸的吸收等　(2)7～14　(3)S期细胞的细胞质中含有能促进G1期细胞进行DNA复制的调节因子　(4)cyclinC　确保染色体能够平均分配到子细胞中 [迁移创新训练] 1．(2022·浙江1月选考)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：选D　同一个体中不同类型细胞的细胞周期时间长短不同，A正确；不同时期需要不同的CDK-cyclin复合体有序转换，抑制某种CDK-cyclin复合体的活性会使细胞周期停滞在特定阶段，B、C正确；不同时期需要的CDK-cyclin复合体不同，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。 2．(2024年1月·安徽高考适应性演练)某种连续分裂的动物细胞，细胞周期如图所示，包括G1期(8 h)、S期(8 h)、G2期(6 h)和M期(2 h)。现有该种细胞若干，为使所有细胞处于细胞周期同一时相，需按如下步骤操作：①在培养液中添加过量TdR(一种DNA合成抑制剂)，培养细胞足够时间；②去除TdR，培养细胞10 h；③再次添加过量TdR，培养细胞足够时间。下列叙述错误的是(　 ) A．操作①后，原处于S期的细胞停滞于S/G2交界处 B．操作①后，原处于M期的细胞停滞于G1/S交界处 C．操作②后，培养液中没有处于S期的细胞 D．操作③后，所有细胞都停滞于G1/S交界处 解析：选A　操作①：在培养液中添加过量TdR(一种DNA合成抑制剂)，培养细胞足够时间后，原处于S期的细胞被抑制，A错误；操作①：在培养液中添加过量TdR(一种DNA合成抑制剂)，原处于M期的细胞沿着细胞周期运转，最后停在G1/S交界处，B正确；操作②：去除TdR，培养细胞10 h，使所有被积累在G1/S期和停留在S期(8 h)的细胞都通过S期，C正确；操作③：再次添加过量TdR，培养细胞足够时间，细胞群体通过G2、M和G1期的运转，最终被阻滞在G1/S交界处，D正确。 3．(2024·广州六校联考)在细胞周期中，周期蛋白水平的升降主要是由CDK活性决定的。科学家通过X射线晶体学来鉴定人的CDK2和周期蛋白的三维结构。下图表示的是CDK激活的结构基础。下列选项错误的是(　 ) A．在无活性状态，没有周期蛋白结合，活性位点被一个称为T环的蛋白质区堵住了 B．由于周期蛋白的结合，导致T环移出活性位点，致使CDK2具有部分活性 C．CAK将T环的苏氨酸残基磷酸化，改变了T环的状态，从而进一步将CDK2激活 D．将CDK活性位点附近的一个氨基酸残基磷酸化，周期蛋白-CDK复合物只恢复部分活性 解析：选D　据图可知，无活性的CDK2与周期蛋白结合后，T环结构改变，导致T环移出活性位点，致使CDK2具有部分活性，推测在无活性状态，没有周期蛋白结合，活性位点被一个称为T环的蛋白质区堵住了，A、B正确；具有部分活性的CDK2在CDK-激活激酶作用下，CAK将T环中的苏氨酸残基磷酸化，改变了T环的状态，从而进一步将CDK2激活，C正确；据图可知，将CDK活性位点附近的一个氨基酸(苏氨酸)残基磷酸化，周期蛋白-CDK复合物完全活化，完全恢复活性，D错误。 新情境问题(二)　 铁死亡和细胞焦亡 [科普科研材料] 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。 铁死亡主要特征如下：①细胞形态方面，铁死亡会导致细胞内线粒体变小，膜密度增高，嵴减少。细胞核的形态变化不明显，核体积正常且无核浓缩现象。②细胞成分方面，铁死亡表现为脂质过氧化增高。也有一些特征基因发生变化。 2．细胞焦亡 细胞焦亡是发现并证实的一种新的细胞程序性死亡方式，其特征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。研究表明，细胞焦亡广泛参与感染性疾病、神经系统相关疾病和动脉粥样硬化性疾病等的发生及发展，并发挥重要作用，对细胞焦亡的深入研究有助于认识其在相关疾病发生及发展中的作用，为临床防治提供新思路。 [内蕴知识解读] (1)铁死亡与衰老细胞相比，在细胞核变化方面的差异是___________________。 (2)从细胞结构方面，可以依据______________________________判断细胞正常凋亡和铁死亡。 (3)下列有关细胞焦亡的说法，正确的有________。 ①细胞焦亡和细胞坏死均会引发炎症反应　②细胞焦亡过程中，细胞膜的通透性会发生变化　③细胞凋亡和细胞焦亡都与细胞内基因的表达调控有关　④细胞焦亡过程中，细胞的核遗传物质发生了改变 答案：(1)细胞核的形态变化不明显，核体积正常且无核浓缩现象　(2)细胞核和线粒体的形态变化　(3)①②③ [迁移创新训练] 1．(2023·山东高考)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 解析：选B　蝌蚪尾的消失是细胞的程序性死亡，是通过细胞凋亡实现的，A正确；根据题干信息可知，蛋白酶L影响细胞焦亡，所以敲除编码蛋白酶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，刺激该机体内B淋巴细胞的增殖与分化，D正确。 2．(2024·潍坊模拟)细胞焦亡是由消皮素(CSDM)介导的细胞程序性死亡，执行蛋白消皮素D(GSDMD)既是具有膜成孔活性的GSDM家族的一员，也是Caspase家族的底物。Caspase是一组存在于细胞质中具有类似结构的蛋白酶，可直接裂解GSDMD。GSDMD被裂解后，C末端结构域与具有成孔活性的N末端结构域分离，释放的N末端结构域与细胞膜结合形成直径为10～33 nm的孔，进而引起细胞膜溶解，从而诱导细胞焦亡。下列叙述正确的是(　 ) A．细胞焦亡是基因调控的细胞自动结束生命的过程 B．GSDMD结构正常时才具备使细胞膜成孔的作用 C．Caspase可催化GSDMD彻底水解形成氨基酸 D．焦亡细胞的细胞膜溶解可激活机体免疫监视作用 解析：选A　细胞焦亡是由消皮素(CSDM)介导的细胞程序性死亡，细胞程序性死亡是基因调控的细胞自动结束生命的过程，A正确；据题意可知，GSDMD被裂解后，C末端结构域与具有成孔活性的N末端结构域分离，然后才具备使细胞膜成孔的作用，因此GSDMD结构正常时不具备使细胞膜成孔的作用，B错误；据题意可知，Caspase是一组存在于细胞质中具有类似结构的蛋白酶，可催化GSDMD的C末端结构域与具有成孔活性的N末端结构域分离，不能催化GSDMD彻底水解形成氨基酸，C错误；焦亡细胞的细胞膜溶解可激活机体免疫自稳作用，D错误。 3．(2022·辽宁高考改编)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 解析：选D　铁死亡是一种铁依赖的程序性死亡，和细胞自噬都受基因调控，A正确；从图中运铁蛋白与铁离子的结合及释放可以看出，运铁蛋白在细胞外结合Fe3＋，在pH为5.0的晚期内体内释放Fe3＋，两处环境pH不同，B正确；细胞器和细胞膜结构的改变及功能障碍是膜脂质过氧化的最明显结果，包括膜流动性降低，C正确；铁离子进入细胞的方式为胞吞，需要消耗细胞呼吸所释放的能量，D错误。 二、系统实验知能——模拟类实验 1．建立减数分裂中染色体变化的模型 2．模拟类实验及模型制作类实验的总结 研究课题 研究对象 主要操作 实验性质 制作真核细胞的三维结构模型 真核细胞的三维结构 利用泡沫塑料、纸板、塑料袋、细铁丝等制作实物模型 制作物理模型 性状分离比的模拟实验 基因分离定律 不同彩球模拟雌、雄配子；随机抓球组合，模拟雌、雄配子的随机结合 模拟过程和概率 建立减数分裂中染色体变化的模型 减数分裂中染色体数目和行为的变化 不同颜色、大小的橡皮泥模拟染色体 模拟染色体变化 制作DNA双螺旋结构模型 DNA双螺旋结构 利用曲别针、泡沫塑料、纸片等搭建空间结构 制作物理模型 通法归纳 [专题提能训练] 1．下列关于“建立减数分裂中染色体变化的模型”模拟活动的叙述，正确的是(　 ) A．模拟活动中两条颜色相同的染色体代表同源染色体 B．模拟活动中只能体验染色体行为变化，无法体验染色体数量变化 C．模拟活动可以解释减数分裂产生配子中染色体组合多样性的原因 D．模拟活动中新细胞内所含的两条染色体颜色必然相同，长短必然不同 解析：选C　同源染色体是形态、大小相同，一条来自父方、一条来自母方的两条染色体，应该用两条颜色不同的染色体代表同源染色体，A错误；模拟活动中既能体验染色体行为变化，也能体验染色体数量变化，B错误；模拟活动可以显示同源染色体彼此分离和非同源染色体自由组合过程，因此可以解释减数分裂产生配子中染色体组合多样性的原因，C正确；该建构活动中，新细胞中得到的两条染色体颜色可能相同，也可能不同，减数分裂的结果，子细胞中不存在同源染色体，所以细胞中的染色体长短必然不同，D错误。 2．以下是某小组对制作高等植物细胞的三维结构模型的描述，其中错误的做法是(　 ) A．用不同的颜色区分不同的细胞结构 B．在核膜和细胞膜之间放置内质网 C．细胞核的核膜用双层膜表示，上面有孔洞表示核孔 D．将中心体放置于细胞核附近 解析：选D　中心体存在于动物细胞和低等植物细胞中，高等植物细胞无中心体，D错误。 3．(2024·孝感模拟)模型建构是生物学中重要的研究方法。可用黑色和白色的橡皮泥来构建减数分裂中染色体变化的模型，图中展示了某同学用橡皮泥捏出的染色体的颜色和形态，在模型构建中用长度来区分非同源染色体，在不涉及性染色体且不发生互换的情况下。下列分析合理的是(　 ) A．减数分裂Ⅰ后期，从颜色上看，细胞一极应当均为③，另一极均为④ B．减数分裂Ⅱ后期，从颜色上看，细胞一极应当均为①或均为② C．减数分裂Ⅰ中期，染色体应当是③③配对或④④配对的形式，且配对的两条染色体长度应相同 D．减数分裂Ⅱ中期，③和④形式的染色体可以同时存在，但长短应不同 解析：选D　减数分裂Ⅰ后期非同源染色体自由组合，从颜色上看，细胞一极可能同时含有③④，A错误；减数分裂Ⅱ后期，从颜色上看，细胞一极可能同时含有①②，B错误；减数分裂Ⅰ中期，配对的同源染色体的形态、大小及长度相同，应当是③④配对的形式，C错误；减数分裂Ⅱ中期，非同源染色体可以③和④的形式同时存在，且染色体长短不同，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$