内容正文:
第三单元
细胞的生命历程(含减数分裂)
第11讲 细胞的增殖
[课标内容] 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.实验:制作和观察根尖细胞有丝分裂简易装片,或观察其永久装片。
微考点大突破
考点一 细胞周期
1.细胞增殖
2.细胞周期
提醒 一些外界因素,如温度、pH等会影响细胞周期的长短,因此,同一细胞的细胞周期是可变的。
3.细胞不能无限长大
细胞的大小影响__________,即细胞越大,细胞的表面积与体积的比值越__________,物质运输的效率越__________,不利于细胞与外界进行物质交换。
(1)多细胞生物体体积的增大,既靠细胞生长增大细胞的体积,还要靠细胞分裂增加细胞的数量。(源自必修1 P110)()
(2)细胞在分裂之前,必须进行一定的物质准备,特别是遗传物质要进行复制。(源自必修1 P110)()
(3)同一生物的不同组织细胞的增殖都具有周期性。(源自必修1 P110)()
(4)抑制DNA的合成,细胞将停留在分裂期。(源自必修1 P111)()
(5)不同生物细胞周期持续时间不同,同一生物的不同组织细胞周期持续时间相同。(必修1 P111“图6-1”)()
干细胞技术是一把双刃剑,若细胞过度分裂可诱发肿瘤等疾病。研究发现放疗前用药物使肿瘤细胞同步化在细胞周期的某个特定阶段,治疗效果往往更好。诱导细胞同步化的方法主要有两种:胸苷(TdR)双阻断法、分裂中期阻断法。前者的作用原理: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期/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期/S期处,第二次阻断应该在第一次洗去TdR之后__________ h进行。后者可用秋水仙素抑制__________的形成,主要激活检验点__________(如图),使肿瘤细胞停滞于中期。
1.与细胞周期有关的几种常考图形
图1 图2
图3 图4
(1)以“时间长短”为衡量指标:图1中的a和c、图2中的乙→甲均为分裂间期;其余的为分裂期。
(2)以“核DNA含量”为衡量指标:图3中a、a~b处的细胞,以及b处部分细胞,可分别对应图4中的a、b、c,即分别对应G1期、S期、G2期,均属于分裂间期。
(3)以“mRNA含量”为衡量指标:G1、G2期均有蛋白质合成,G1期在前,G2期在后。
2.常和细胞周期联系的5个“热点”
能力 细胞增殖与细胞周期概念的理解(考查生命观念)
1.(2025·重庆调研)细胞周期包括分裂间期(G1、S、G2期)和细胞分裂期(M期),其中S期进行DNA的复制,研究发现在细胞周期中存在着周期蛋白(cyclin)和周期蛋白依赖性的蛋白激酶(CDK)两类重要的调节蛋白。如图所示为雌激素促进乳腺癌的机理,雌激素进入细胞后与雌激素受体结合形成激素—受体复合物,激素—受体复合物促进cyclinD与CDK4/6结合,促使CDK4/6活化,活化的CDK4/6促进细胞由G1期进入S期。下列说法正确的是 ( )
A.雌激素主要是由内质网上的核糖体合成的
B.在一个细胞周期中,DNA的复制和中心粒的倍增可发生在同一时期
C.控制cyclin和CDK合成的基因都是具有细胞周期的细胞中特有的基因
D.如果能够阻断雌激素与受体的结合,能使癌细胞的细胞增殖停滞在S期
2.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。回答下列问题:
(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,处于__________期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__________期,以达到细胞周期同步化的目的。
(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__________,使细胞周期被阻断,即可实现细胞周期同步化。经秋水仙素处理的细胞__________(填“会”或“不会”)被阻断在间期。
(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。分裂间期的特点是____________________________________________(答出1点即可)。
考点二 有丝分裂过程及相关变化
1.有丝分裂(以高等植物细胞为例)
2.动植物细胞有丝分裂的主要区别
提醒 有丝分裂过程中中心体经复制后,均等分配到两个子细胞中,而线粒体、叶绿体等细胞器随机、不均等分配到两个子细胞中。
3.无丝分裂
(1)有丝分裂后期着丝粒分裂,染色单体数量随着染色体数量的加倍而加倍。(必修1 P112、113“图6-2”)()
(2)有丝分裂过程中纺锤体、染色单体均形成于前期,消失于后期。(必修1 P112、113“图6-2”)()
(3)动植物细胞有丝分裂的过程中都会出现赤道板结构。(必修1 P112、113“图6-2”)()
(4)低等植物细胞和动物细胞都含有中心体,动物细胞有丝分裂前期,中心粒发出星射线形成纺锤体。(源自必修1 P114)()
(5)酵母菌和醋酸杆菌均以无丝分裂的方式进行增殖。(源自必修1 P115)()
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?
答:____________________________________________。
1.有丝分裂过程中核DNA、染色体、染色单体含量变化曲线分析
(1)曲线模型一。
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,DNA数目加倍
末期细胞一分为二,DNA数目减半
染色体
后期着丝粒分裂,染色体数目加倍
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,姐妹染色单体分离,染色单体消失
(2)曲线模型二。
甲 乙
2.根据柱状图判断细胞分裂时期的规律(以二倍体生物为例)
甲 乙 丙
(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=
能力一 有丝分裂的过程及特点(考查科学思维)
1.(2023·辽宁卷,T11)如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
2.(2021·全国乙卷,T1)果蝇体细胞含有8条染色体。下列关于果蝇体细胞有丝分裂的叙述,错误的是( )
A.在间期,DNA进行半保留复制,形成16个DNA分子
B.在前期,每条染色体由2条染色单体组成,含2个DNA分子
C.在中期,8条染色体的着丝粒排列在赤道板上,易于观察染色体
D.在后期,成对的同源染色体分开,细胞中有16条染色体
能力二 细胞周期相关的曲线(图像)分析(考查科学思维)
3.(2025·绵阳模拟)如图是对洋葱根尖细胞有丝分裂时染色体(a)数、染色单体(b)数和核DNA分子(c)数的统计图。下列叙述错误的是( )
① ② ③
A.分裂间期用图②表示最恰当
B.染色体螺旋化程度最高在图①所示时期
C.图①可以表示细胞分裂的前期
D.图③可表示分裂完成的细胞
4.(2025·安阳模拟)如图1表示细胞有丝分裂过程中每条染色体上的DNA含量变化曲线(部分)。如图2表示细胞分裂过程中染色体的系列变化过程(黏连蛋白与细胞中染色体的正确排列、分离有关,分裂中期开始在水解酶的作用下水解;SGO蛋白可以保护黏连蛋白不被水解)。下列分析不正确的是( )
图1 图2
A.图1中,bc段的发生结果不会导致细胞中核DNA含量减半
B.图1中,观察染色体形态和数目的最佳时期处于cd段
C.着丝粒分裂前SGO蛋白逐渐失去对黏连蛋白的保护作用
D.抑制SGO蛋白的合成,可能导致细胞中染色体数量异常
关注细胞周期中的“加倍”
考点三 观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
1.实验原理
2.实验步骤
提醒 不能观察一个细胞的连续分裂过程,因为解离时细胞已死亡,可以寻找处于不同时期的细胞,连起来体现出细胞分裂的连续过程。
(1)解离和压片都有利于根尖分生区细胞分散。(必修1 P116“探究·实践”)()
(2)在“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验中,持续观察,视野中处于后期的细胞将分裂成两个子细胞。(必修1 P116“探究·实践”)()
(3)要观察植物细胞的细胞板结构,应选取处于有丝分裂后期的细胞。(必修1 P116“探究·实践”)()
(必修1 P117“讨论”)如何比较细胞周期中不同时期的时间长短?
答:____________________________________________。
实验操作的注意事项
能力 实验原理与过程(考查实验技能与操作能力)
1.(2022·江苏卷,T7)培养获得二倍体和四倍体洋葱根尖后,分别制作有丝分裂装片,镜检、观察。如图为二倍体根尖细胞的照片。下列相关叙述错误的是( )
A.两种根尖都要用有分生区的区段进行制片
B.装片中单层细胞区比多层细胞区更易找到理想的分裂期细胞
C.在低倍镜下比高倍镜下能更快找到各种分裂期细胞
D.四倍体中期细胞中的染色体数与①的相等,是②的4倍,③的2倍
2.(2023·湖北卷,T10)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
微真题重体悟
1.(2024·浙江1月选考,T4)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
2.(2022·浙江1月选考,T18)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
3.(2022·湖南卷,T6)洋葱根尖细胞染色体数为8对,细胞周期约12小时。观察洋葱根尖细胞有丝分裂,拍摄照片如图所示。下列分析正确的是( )
A.a为分裂后期细胞,同源染色体发生分离
B.b为分裂中期细胞,含染色体16条,核DNA分子32个
C.根据图中中期细胞数的比例,可计算出洋葱根尖细胞分裂中期时长
D.根尖培养过程中用DNA合成抑制剂处理,分裂间期细胞所占比例降低
4.(2021·海南卷,T7)真核细胞有丝分裂过程中核膜解体和重构过程如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A.Ⅰ时期,核膜解体后形成的小泡可参与新核膜重构
B.Ⅰ→Ⅱ过程中,核膜围绕染色体重新组装
C.Ⅲ时期,核膜组装完毕,可进入下一个细胞周期
D.组装完毕后的核膜允许蛋白质等物质自由进出核孔
5.(2020·山东卷,T5)CDK1是推动细胞由分裂间期进入分裂期的关键蛋白。在DNA复制开始后,CDK1发生磷酸化导致其活性被抑制,当细胞中的DNA复制完成且物质准备充分后,磷酸化的CDK1发生去磷酸化而被激活,使细胞进入分裂期。大麦黄矮病毒(BYDV)的M蛋白通过影响细胞中CDK1的磷酸化水平而使农作物患病。正常细胞和感染BYDV的细胞中CDK1的磷酸化水平变化如图所示。下列说法错误的是( )
A.正常细胞中DNA复制未完成时,磷酸化的CDK1的去磷酸化过程受到抑制
B.正常细胞中磷酸化的CDK1发生去磷酸化后,染色质螺旋化形成染色体
C.感染BYDV的细胞中,M蛋白通过促进CDK1的磷酸化而影响细胞周期
D.M蛋白发挥作用后,感染BYDV的细胞被阻滞在分裂间期
把握高考微点,实现素能提升完成P396课时微练(十一)
第12讲 减数分裂和受精作用
[课标内容] 1.阐明减数分裂产生染色体数量减半的精细胞或卵细胞。2.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。3.运用模型、装片或视频观察模拟减数分裂过程中染色体的变化(活动)。
微考点大突破
考点一 减数分裂与受精作用
1.减数分裂的概念
提醒 减数分裂不具有细胞周期。
2.核心概念辨析
(1)同源染色体(图中的①和②、③和④)。
提醒 二倍体生物有丝分裂过程中始终存在同源染色体,但不联会,也不形成四分体。
(2)联会和四分体。
①联会:减数分裂Ⅰ____期,同源染色体缩短变粗并__________的现象。
②四分体:联会后的每对同源染色体含有____条染色单体,叫作四分体。
提醒 ①联会时DNA已完成复制,染色单体已形成。1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体,含4个DNA分子(有8条脱氧核苷酸链)。
②四分体形成于减数分裂Ⅰ前期。
(3)互换。
①概念:减数分裂Ⅰ前期,__________之间发生缠绕,并交换相应片段的现象。
②意义:进一步丰富了配子的类型,增强了有性生殖生物的多样性。
提醒 ①姐妹染色单体同一位置的基因一般相同。若姐妹染色单体同一位置的基因不同,原因可能是基因突变或染色体互换引起的基因重组。究竟是什么原因引起的,需结合题干信息进一步分析。
②同源染色体同一位置的基因可能是相同基因,也可能是等位基因。
3.减数分裂的过程——精细胞的形成过程
(1) 减数分裂前的间期(精原细胞)。
(2)减数分裂Ⅰ(初级精母细胞)。
(3)减数分裂Ⅱ(次级精母细胞)。
(4)精细胞。
提醒 精细胞不是精子,精细胞变形后成为精子,精子头部含有细胞核,几乎无细胞质,线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘,受精时精子只有头部进入卵细胞,而尾部留在外面。
4.比较精子和卵细胞形成过程的异同
5.受精作用
提醒 受精卵中的染色体一半来自父方,一半来自母方,重新构成同源染色体。精子只提供核基因给受精卵,细胞质基因都来自母方,细胞质基因的遗传方式为“母系遗传”。
(1)魏斯曼预测在精子和卵细胞成熟的过程中,必然有一个特殊的过程使染色体数目减半;受精时,精子和卵细胞融合,染色体数目恢复正常。(源自必修2 P18、19)()
(2)基因的分离和自由组合与同源染色体的分离与自由组合有关。(必修2 P20“旁栏思考”)()
(3)玉米体细胞中有10对染色体,经过减数分裂后,卵细胞中染色体数目为5对。(必修2 P23“概念检测”1)()
(4)受精作用实现了基因重组,造成有性生殖后代的多样性。(源自必修2 P27)()
(5)精子只提供核基因给受精卵,细胞质基因几乎都来自母方。(源自必修2 P27)()
蜂王和工蜂由受精卵发育而成(2n=32),工蜂不育,负责采集花粉、喂养幼虫等工作,蜂王通过减数分裂专职产卵。未受精的卵发育成雄蜂,雄蜂通过假减数分裂产生精子,即减数分裂Ⅰ过程中,1个初级精母细胞分裂成1个含有细胞核的次级精母细胞和1个体积较小不含细胞核的细胞(退化凋亡);减数分裂Ⅱ过程中,1个次级精母细胞着丝粒分裂产生1个体积较大的精细胞(变形成精子)和1个体积较小的细胞(退化凋亡)。请从染色体行为和细胞质分裂方式分析,雄蜂的初级精母细胞和蜂王初级卵母细胞减数分裂Ⅰ过程中还有哪些异同点?
答:__________________________________________________________________。
1.减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ关键点比较
2.根据细胞质的分裂方式判断减数分裂中的细胞类型
提醒 若减数第一次分裂后期细胞质出现均等分裂,则一定为初级精母细胞;若减数第二次分裂后期细胞质出现均等分裂,可能是次级精母细胞,也可能是第一极体。
3.减数分裂过程中相关物质变化
(1)染色体数目变化曲线及原因分析。
(2)核DNA数目变化曲线及原因分析。
(3)染色单体数目变化曲线及原因分析。
4.配子多样性的成因——自由组合
提醒 分析产生配子种类时应特别注意是“一个个体”还是“一个性原细胞”。①一个个体有很多性原细胞,图中各种情况都可以发生,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,只能是1种。③一个精原细胞只能发生图中的一种情况,因此可产生4个精细胞,这4个细胞“两两相同”,是2种。
能力一 减数分裂与受精作用的过程(考查生命观念、科学思维)
1.如图甲、乙、丙是某动物精巢中细胞减数分裂图像,下列有关说法正确的是( )
甲 乙 丙
A.图甲中细胞处于减数分裂Ⅱ中期
B.图乙中染色体组数是图丙中的两倍
C.图乙中同源染色体对数是图丙中的两倍
D.图乙、丙都是从垂直于赤道板方向观察的
2.(2021·湖北卷,T13)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
能力二 减数分裂过程中相关物质或结构的变化(考查科学思维)
3.(2025·宁夏模拟)某研究小组在观察果蝇细胞时,发现一个正在正常分裂的细胞,该细胞共有8条染色体,16个DNA分子,染色体呈现5种不同形态。下列说法错误的是( )
A.该果蝇一定是雄果蝇,此细胞中一定含有Y染色体
B.该细胞中一定含有同源染色体
C.若该细胞正在进行减数分裂,此时可能会有同源染色体联会
D.若该细胞处于有丝分裂的后期,一定发生基因重组
4.(2025·安阳模拟)如图表示基因型为AaBb的雄果蝇精子形成过程中,每条染色体上DNA含量的变化。下列叙述错误的是( )
A.DE段下降的原因是着丝粒分裂,姐妹染色单体分离
B.E点时单个细胞中含有0条或2条Y染色体
C.CD段细胞内始终含有同源染色体
D.若D点时细胞基因型为AAbb,则正常情况下其子细胞有1种基因型
减数分裂过程中相关物质数量变化的原因
考点二 减数分裂与有丝分裂的比较
1.减数分裂与有丝分裂的过程及特点比较
2.细胞分裂图像“3、3、5”模型
减数分裂与有丝分裂典型的细胞图像比较,主要包括3个前期图像、3个中期图像和5个后期图像的比较判断,为清晰把握它们的特征,构建细胞图像比较模型,简称“3、3、5”模型。
(1)3个前期图像的判断。
A B C
①判断步骤。
是否出现
四分体
②结论:A为__________,B为__________,C为减数分裂Ⅱ前期
(2)3个中期图像的判断。
A B C
①判断步骤。
着丝粒是否排列在赤道板上
②结论:A为有丝分裂中期,B为__________,C为__________
(3)5个后期图像的判断。
A B C D E
①判断步骤
②结论:A为有丝分裂后期,B为__________,C为减数分裂Ⅰ后期(初级精母细胞),D为______________,E为减数分裂Ⅱ后期(次级卵母细胞)
(1)减数分裂和有丝分裂过程中染色体、染色单体和核DNA数目变化曲线的比较(假设体细胞内染色体数为2n)。
项目
染色体
染色单体
核DNA分子
减数
分裂
有丝
分裂
(2)柱状图模型。
①有丝分裂。
②减数分裂。
提醒 ①有数目为0的一定是染色单体,细胞中核DNA和染色体数目不可能为0。
②柱形图各时期图像中,核DNA的数目一定大于或等于染色体的数目(2∶1或1∶1)。
(3)每条染色体DNA含量或染色体与核DNA数目比值的变化。
甲 乙
①图中表示DNA分子复制的过程为图甲中的A→B和图乙中的A'→B'。
②图中B→C,B'→C'处于有丝分裂前期、中期或减数分裂Ⅰ全过程和减数分裂Ⅱ前期、中期,此时段每条染色体包含2个DNA分子。
③图中C→D,C'→D'发生在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期,原因是着丝粒分裂。
④图中D→E,D'→E'处于有丝分裂后期、末期或减数分裂Ⅱ后期、末期,此时段每条染色体包含1个DNA分子。
(4)同源染色体对数的变化。
①有丝分裂后期,着丝粒分裂导致同源染色体数目加倍,末期细胞质分裂,同源染色体数目恢复。
②减数分裂Ⅰ末期,同源染色体分离,分别进入两个子细胞,细胞中不再存在同源染色体。
(5)染色体组数目的变化。
①有丝分裂后期因着丝粒分裂,染色体组数加倍,末期细胞质分裂,染色体组数恢复。
②减数分裂Ⅰ末期,同源染色体分离,分别进入两个子细胞,染色体组数减半;减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,细胞中染色体组数暂时加倍,末期细胞质分裂,子细胞中染色体组数减半。
能力一 减数分裂与有丝分裂过程(考查科学思维)
1.(2022·全国乙卷,T1)有丝分裂和减数分裂是哺乳动物细胞分裂的两种形式。某动物的基因型是Aa,若该动物的某细胞在四分体时期一条染色单体上的A和另一条染色单体上的a发生了互换,则通常情况下姐妹染色单体分离导致等位基因A和a进入不同细胞的时期是( )
A.有丝分裂的后期 B.有丝分裂的末期
C.减数第一次分裂 D.减数第二次分裂
2.(2021·福建卷,T12)有同学用如图表示某两栖类动物(基因型为AaBb)卵巢中正常的细胞分裂可能产生的细胞,其中正确的是( )
A B C D
能力二 减数分裂与有丝分裂过程中相关物质或结构的变化(考查科学思维)
3.(2025·连云港模拟)生物学研究中曲线和图像常用于变量分析,如图甲是某二倍体生物的细胞分裂相关图像,图乙是另一生物细胞分裂过程中核DNA含量变化曲线,图丙是完整的细胞分裂过程中某种变量随时间变化的曲线。下列分析正确的是( )
甲 乙 丙
A.产生图甲细胞的原因是减数分裂Ⅰ前的间期发生了基因突变
B.图乙中秋水仙素在cd段发挥作用,受精作用发生在de段
C.图丙所示曲线,无论表示何种分裂方式,纵坐标均有三种含义
D.图丙所示曲线,e点时的细胞数目是a点时的两倍或四倍
4.(2025·重庆联考)家鸽属于ZW型性别决定的生物,如图表示雄性家鸽(2N=80)进行细胞分裂时,处于四个不同阶段的细胞(Ⅰ~Ⅳ)中染色体、染色单体和核DNA数量。下列有关叙述错误的是( )
A.①②③分别代表染色体、染色单体和核DNA
B.Ⅱ可表示处于减数分裂Ⅰ前期的细胞,此时细胞中有80条染色体,40种形态
C.处于Ⅰ、Ⅱ阶段的细胞含两个染色体组,处于Ⅲ阶段的细胞含一个或两个染色体组
D.处于Ⅲ阶段的细胞为次级精母细胞,形成该细胞的过程中可能发生了基因重组
考点三 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
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__________的各个时期。
2.实验流程
提醒 宜选用雄性个体生殖器官的原因
①一般来说,雄性个体产生的雄配子数量远远多于雌性个体产生的雌配子的数量。
②雌性动物排卵排出的仅仅是初级卵母细胞或次级卵母细胞,排出的细胞先在输卵管中发育到减数分裂Ⅱ中期,只有在受精的过程中才能继续进行减数分裂Ⅱ,因此在卵巢中看不到完整的减数分裂。
③精巢内精原细胞既可进行有丝分裂,又可进行减数分裂,因此可以观察到染色体数为n、2n、4n的不同细胞分裂图像。
(1)通过比较同一时刻不同细胞的染色体特点,可以推测精母细胞的减数分裂过程。(必修2 P24“探究·实践”)()
(2)可以观察到次级精母细胞中的染色体数目都是正常体细胞染色体数目的一半。(必修2 P24“探究·实践”)()
能力 观察细胞的减数分裂(考查科学探究)
1.(2023·北京卷,T5)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
2.如图①~⑤是用某种方法在显微镜(不用染色)下拍到的二倍体百合(2n=24)某个细胞的减数分裂不同时期的图像。下列相关叙述错误的是( )
①②③④⑤
A.图中细胞分裂顺序为①→③→②→⑤→④
B.图①细胞内核DNA和染色体数目加倍
C.图②③细胞中均可能发生基因重组
D.图②③⑤细胞中均含有两个染色体组
微真题重体悟
1.(2021·重庆卷,T8)人的一个卵原细胞在减数第一次分裂时,有一对同源染色体没有分开而进入次级卵母细胞,最终形成染色体数目异常的卵细胞个数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
2.(2021·辽宁卷,T12)基因型为AaBb的雄性果蝇,体内一个精原细胞进行有丝分裂时,一对同源染色体在染色体复制后彼此配对,非姐妹染色单体进行了互换,结果如图所示。该精原细胞此次有丝分裂产生的子细胞,均进入减数分裂,若此过程中未发生任何变异,则减数分裂Ⅰ产生的子细胞中,基因组成为AAbb的细胞所占的比例是( )
A.1/2 B.1/4 C.1/8 D.1/16
3.(2022·浙江1月选考,T13)在“减数分裂模型的制作研究”活动中,先制作4个蓝色(2个5 cm、2个8 cm)和4个红色(2个5 cm、2个8 cm)的橡皮泥条,再结合细铁丝等材料模拟减数分裂过程,下列叙述错误的是( )
A.将2个5 cm蓝色橡皮泥条扎在一起,模拟1个已经复制的染色体
B.将4个8 cm橡皮泥条按同颜色扎在一起再并排,模拟1对同源染色体的配对
C.模拟减数分裂Ⅰ后期时,细胞同极的橡皮泥条颜色要不同
D.模拟减数分裂Ⅱ后期时,细胞一极的橡皮泥条数要与另一极的相同
4.(2023·浙江6月选考,T17)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( )
甲 乙
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
5.(经典高考题)研究人员对珍珠贝(2n)有丝分裂和减数分裂细胞中染色体形态、数目和分布进行了观察分析,如图甲为其细胞分裂一个时期的示意图(仅示部分染色体)。图乙中细胞类型是依据不同时期细胞中染色体数和核DNA分子数的数量关系而划分的。请回答下列问题:
甲 乙
(1)图甲中细胞分裂的方式和时期是___________________,它属于图乙中类型__________的细胞。
(2)若某细胞属于类型c,取自精巢,没有同源染色体,那么该细胞的名称是______________。
(3)若类型b、d、e的细胞属于同一次减数分裂,那么三者出现的先后顺序是__________。
(4)在图乙的5种细胞类型中,一定具有同源染色体的细胞类型有__________。
(5)着丝粒分裂导致图乙中一种细胞类型转变为另一种细胞类型,其转变的具体情况有__________(用图中字母和箭头表示)。
(6)珍珠贝卵母细胞分裂一般停留在减数第一次分裂中期,待精子入卵后完成后续过程。
细胞松弛素B能阻滞细胞分裂而导致染色体数加倍,可用于诱导三倍体。现有3组实验:用细胞松弛素B分别阻滞卵母细胞的减数第一次分裂、减数第二次分裂和受精卵的第一次卵裂。请预测三倍体出现率最低的是__________,理由是____________________________________________。
把握高考微点,实现素能提升完成P399课时微练(十二)完成P402高频考点强化练6
争分提升课(三) 细胞分裂与生物变异
1.减数分裂与基因突变
在减数分裂前的间期,DNA分子复制过程中,若复制出现差错,则会引起基因突变,可导致姐妹染色单体上含有等位基因,这种突变能通过配子传递给下一代,如图所示。
2.减数分裂与基因重组
(1)非同源染色体上的非等位基因自由组合导致基因重组(自由组合定律)。在减数分裂Ⅰ后期,可因同源染色体分离,非同源染色体自由组合而出现基因重组,如图中A与B或A与b组合。
(2)同源染色体上的非姐妹染色单体互换导致基因重组。在减数分裂Ⅰ的四分体时期,可因同源染色体的非姐妹染色单体间互换而导致基因重组,如原本A与B组合、a与b组合,经重组可导致A与b组合、a与B组合。
3.减数分裂与染色体变异
在减数分裂过程中,由于一些原因也会出现染色体结构变异和数目变异的配子,可通过配子将这些变异传递给下一代,现分析如下:
如果减数分裂Ⅰ异常,则所形成的配子全部不正常;如果减数分裂Ⅱ中的一个次级精母细胞分裂异常,则所形成的配子有的正常,有的不正常,如图所示:
4.XXY与XYY异常个体成因分析
(1)
(2)XYY成因:父方减数分裂Ⅱ异常,即减数分裂Ⅱ后期Y染色体着丝粒分裂后两条Y染色体进入同一精细胞。
1.(2021·河北卷,T7)如图中①②和③为三个精原细胞,①和②发生了染色体变异,③为正常细胞。②减数分裂时三条同源染色体中任意两条正常分离,另一条随机移向一极。不考虑其他变异,下列叙述错误的是( )
A.①减数第一次分裂前期两对同源染色体联会
B.②经减数分裂形成的配子有一半正常
C.③减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合,最终产生4种基因型配子
D.①和②的变异类型理论上均可以在减数分裂过程中通过光学显微镜观察到
2.(2025·温州模拟)如图甲为人类14号与21号染色体发生融合形成14/21异常的复合染色体的过程,该染色体携带者(2n=45)具有正常表型,但在产生生殖细胞过程中,细胞中联会的染色体如图乙所示,50%的可能为染色体①②分离,染色体③随机移到一极;50%的可能为染色体②③分离,染色体①随机移到一极,假设各种配子受精概率相同,不考虑其他变异。关于该染色体携带者的叙述,错误的是 ( )
甲 乙
A.该变异既是染色体结构变异也是染色体数目变异
B.理论上该个体产生的配子中染色体组成正常的占1/4
C.该个体与染色体正常异性婚配,理论上所生子女表型正常的概率为1/2
D.该个体与染色体正常异性婚配,体细胞染色体数为45的子代表型正常
3.(2025·无锡模拟)某二倍体高等哺乳动物(2n=6)雄性个体的基因型为AaBb,其体内某细胞处于细胞分裂某时期的示意图如图所示。下列叙述错误的是( )
A.图中所示分裂过程只发生在该动物某种器官内
B.该细胞分裂形成的配子的基因型为aBXA、AbY、aBX、bY
C.图示细胞中有四分体,含6条染色体,核DNA分子数为12
D.该细胞由图示状态继续完成分裂过程,会出现均等分裂现象
第13讲 细胞的分化、衰老与死亡
[课标内容] 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分化,形成了复杂的多细胞生物体。2.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。
微考点大突破
考点一 细胞的分化与全能性
1.细胞的分化
提醒 ①分化的细胞不一定不再进行分裂,如B淋巴细胞,接受抗原和细胞因子等刺激后仍可再分裂。
②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。
2.细胞的全能性
提醒 全能性表达的标志:细胞发育成完整有机体或分化成其他各种细胞。
3.干细胞
(1)同一人体内的上皮细胞、骨骼肌细胞、软骨细胞、神经细胞等都源自早期胚胎中一群彼此相似的细胞。(必修1 P118、119“思考·讨论”)()
(2)B细胞与红细胞中的基因、mRNA、蛋白质均不同。(源自必修1 P119)()
(3)非洲爪蟾蝌蚪的肠上皮细胞核移植实验证明了动物体细胞具有全能性。(必修1 P120“思考·讨论”)()
(4)自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为“胰岛样”细胞,基因表达情况与胰岛B细胞相同,可以替代损伤的胰岛B细胞,治疗糖尿病。(必修1 P122“概念检测”2)()
(5)自体造血干细胞移植不改变后代的血型,异体造血干细胞移植可以改变后代的血型。(必修1 P122“科学·技术·社会”拓展)()
1.(必修1 P118“问题探讨”拓展)骨髓移植可以改变血型或影响下一代的遗传吗?
答:______________________。
2.请分析以下基因在不同分化细胞内的表达情况并将其分类。
①胰岛素基因;②ATP合酶基因;③血红蛋白基因;④呼吸酶基因;⑤抗体基因;⑥核糖体合成酶基因。
(1)管家基因(所有细胞均表达的一类基因):__________(填序号,下同)。
(2)奢侈基因(不同类型细胞特异性表达的一类基因):__________。
能力一 细胞分化的实质和特点(考查生命观念)
1.骨骼肌受牵拉或轻微损伤时,卫星细胞(一种成肌干细胞)被激活,增殖、分化为新的肌细胞后与原有肌细胞融合,使肌肉增粗或修复损伤。下列叙述错误的是( )
A.卫星细胞具有自我更新和分化的能力
B.肌动蛋白在肌细胞中特异性表达,其编码基因不存在于其他类型的细胞中
C.激活的卫星细胞中,多种细胞器分工合作,为细胞分裂进行物质准备
D.适当进行抗阻性有氧运动,有助于塑造健美体型
2.(2025·重庆联考)研究发现,在骨细胞形成过程(骨祖细胞→成骨细胞→骨细胞)中存在线粒体的断裂现象,研究人员对诱导成骨细胞形成骨细胞的过程中,显微镜下观察线粒体形态、数量变化结果如图所示,研究人员进一步追踪溶酶体的活动,发现溶酶体在第14天后的活动增强。下列叙述错误的是( )
A.成骨细胞到骨细胞,细胞中的细胞器种类和数量发生变化
B.与成骨细胞相比,骨细胞的形态、结构、遗传物质发生变化
C.线粒体的断裂受基因调控,是基因选择性表达的结果
D.溶酶体活动增强的原因可能是清除断裂的线粒体
能力二 细胞全能性与干细胞的应用(考查社会责任)
3.(2021·辽宁卷,T9)被子植物的无融合生殖是指卵细胞、助细胞和珠心细胞等直接发育成胚的现象。助细胞与卵细胞染色体组成相同,珠心细胞是植物的体细胞。下列有关某二倍体被子植物无融合生殖的叙述,错误的是( )
A.由无融合生殖产生的植株有的是高度不育的
B.由卵细胞直接发育成完整个体体现了植物细胞的全能性
C.由助细胞无融合生殖产生的个体保持了亲本的全部遗传特性
D.由珠心细胞无融合生殖产生的植株体细胞中有两个染色体组
细胞“具有”全能性与“体现”全能性的辨析。
(1)细胞具有全能性的原因:________________________________________。
(2)细胞全能性表达的标志:________________________________________。
(3)干细胞发育成组织或器官__________(填“能”或“不能”)体现细胞的全能性。
4.(2021·重庆卷,T5)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
考点二 细胞的衰老和死亡
1.细胞的衰老
(1)个体衰老与细胞衰老的关系。
(2)细胞衰老的特征。
(3)细胞衰老的原因。
2.细胞的死亡
(1)细胞的凋亡和坏死。
提醒 注意区分与病原体感染有关的细胞死亡的不同情况:若是被病原体感染而死亡,则属于细胞坏死;若感染后被机体免疫系统清除,则属于细胞凋亡。
(2)细胞自噬。
(1)老年人体内有幼嫩的细胞,年轻人体内没有衰老的细胞。(必修1 P123“问题探讨”)()
(2)衰老细胞内染色质收缩、染色加深,这样会影响DNA复制和转录。(必修1 P123“图6-8”)()
(3)细胞的衰老、凋亡都是基因控制的细胞行为,与基因的选择性表达有关,其遗传物质不变。(源自必修1 P126)()
(4)蝌蚪尾的消失、细胞毒性T细胞裂解含有病毒的组织细胞属于细胞坏死。(源自必修1 P126)()
(5)寿命越短的细胞,其分裂能力不一定越强。(必修1 P127“思维训练”)()
小肠上皮是研究成体干细胞的理想材料之一。它由大量重复的单元构成,每个单元结构如图甲所示,a处是干细胞,其分化形成的新细胞在向上迁移的过程中逐渐成熟为具有吸收、分泌功能的绒毛细胞。科学家用含有3H⁃胸苷的营养液处理活的小肠上皮,半小时后洗去游离的3H⁃胸苷。连续48小时检测小肠上皮的被标记部位,结果如图乙(黑点表示放射性部位)所示。
甲 乙
(1)处理后开始的几小时,发现只有a处能够检测到放射性,原因是________________________________________。
(2)48小时后继续跟踪检测,发现小肠上皮上的放射性完全消失了,原因可能是____________________________ ____________。
能力一 细胞的衰老和自噬(考查科学思维)
1.(2023·海南卷,T4)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
2.(2024·甘肃卷,T4)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
能力二 细胞的生命历程(考查生命观念)
3.(2023·江苏卷,T1)下列关于细胞生命历程的叙述,错误的是( )
A.细胞分裂和凋亡共同维持多细胞生物体的细胞数量
B.抑制细胞端粒酶的活性有助于延缓细胞衰老
C.细胞自噬降解细胞内自身物质,维持细胞内环境稳态
D.DNA甲基化抑制抑癌基因的表达可诱发细胞癌变
4.(2024·黑吉辽卷,T2)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
微真题重体悟
1.(2023·山东卷,T3)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
2.(2023·湖南卷,T7)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
3.(2022·山东卷,T1)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
4.(2023·天津卷,T4)脊椎动物发育过程中,躯体运动神经元接受到肌细胞分泌的足量神经营养性蛋白才能存活,并与肌细胞建立连接,否则发生凋亡。下列叙述错误的是 ( )
A.神经营养性蛋白是一种神经递质
B.躯体运动神经元和肌细胞建立的连接可发育为突触
C.神经元凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程
D.使用神经营养性蛋白合成抑制剂可促进躯体运动神经元凋亡
5.(2022·重庆卷,T6)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
把握高考微点,实现素能提升完成P404课时微练(十三)
学科网(北京)股份有限公司
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