内容正文:
专题7 细胞的生命历程
高考生物学
新高考适用
重难透析
目 录
考点1 细胞的增殖
考点2 减数分裂
考点3 细胞的分化、衰老和死亡
解题策略 热门拓展4 细胞周期新情境
考点1 细胞的增殖
一、细胞增殖和细胞周期
重难透析
细胞增殖 细胞周期
目 录
易混易错 (1)只有连续分裂的细胞才有细胞周期,高度分化的细胞、发生减数分裂的
细胞没有细胞周期。
(2)不同生物细胞的细胞周期存在差异,同种生物的不同细胞的细胞周期不一定相同,分
裂旺盛的细胞细胞周期一般较短。
目 录
二、有丝分裂与无丝分裂
1.细胞周期的过程(以二倍体生物为例)
图像 特点 染色体行为及
各组分数量变化
植物细胞 动物细胞
(1)物质准备:DNA复制和相关蛋白质的合成;
(2)核糖体数目增加,染色单体出现;
(3)动物、低等植物等细胞中的中心体在此时期倍
增(高等植物细胞中不具有中心体)
(1)染色体:2n→2n;
(2)核DNA:2n→4n;
(3)染色单体:0→4n
目 录
前
期 (1)核膜消失,核仁解体;
(2)染色质→染色体;
(3)形成纺锤体(低等植物或动物细胞由中心体向外发出星射线;高等植物细胞由两极发出纺锤丝)
(1)染色体:2n→2n;
(2)核DNA:4n→4n;
(3)染色单体:4n→4n
中
期 着丝粒排列在赤道板上,是观察染色体形态、数目的最佳时期
各组分数目不变
目 录
后
期 (1)着丝粒分裂,染色体数目加倍,染色单体分开;
(2)姐妹染色单体分别移向细胞两极
(1)染色体:2n→4n;
(2)核DNA:4n→4n;
(3)染色单体:4n→0
末
期 (1)染色体→染色质;
(2)纺锤体消失; (3)核膜、核仁重
新出现;
(4)植物细胞在赤道板的位置上形成细胞板(与高尔基体有关),细胞板逐渐扩展形成新的细胞壁;动物细胞膜向内凹陷, 将细胞缢裂成两个子细胞
(1)染色体:4n→2n(子细胞);
(2)核DNA:4n→2n(子细胞);
(3)染色单体:0
目 录
无丝
分裂
蛙的红细胞的无丝分裂 (1)过程:细胞核延长→核缢裂→质缢
裂→两个子细胞;
(2)特点:没有出现纺锤丝和染色体的
变化
目 录
2.有丝分裂的意义: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。由于染色体上有遗传物质DNA,因此在细胞的亲代和子代之
间保持了遗传的稳定性。
易混易错 (1)DNA复制、加倍的时期是间期;染色体加倍的时期是后期,染色体复制
的时期是间期,染色体复制后,染色体数目不变,只是1条染色体含2条染色单体(每条染
色单体上有1个DNA)。
(2)无丝分裂≠二分裂,无丝分裂是真核细胞的分裂方式,原核细胞主要进行二分裂。
目 录
小表达 (1)没有纺锤丝的牵引,着丝粒____(填“能”或“不能”)分裂,原因是____
___________________________________________________________________。
(2)染色体和染色质是同一种物质在细胞不同时期的两种状态,这两种不同的状态对细
胞生命活动的意义是_________________________________________________________
__________________________________________________________________。
到子细胞中去;而染色质呈细丝状,有利于DNA解螺旋完成复制、转录等
染色体呈高度螺旋状,有利于在细胞分裂过程中移动并平均分配
分裂不是由纺锤丝牵引导致的,而是自行分裂的结果
着丝粒的
能
目 录
原理 染色体容易被碱性染料(如甲紫溶液)着色
三、观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
制
片
流
程
与
观
察 解离 解离液(体积分数为95%的酒精和质量分数为15%的HCl等体积混合) 使组织细胞相互分离开来
漂洗 清水 洗去解离液,防止解离过度,便于染色
染色 甲紫溶液(或醋酸洋红液) 使染色体着色,便于观察
制片 用镊子尖将根尖弄碎,盖上盖玻片,用拇指轻压盖玻片 使细胞分散,有利于观察
目 录
制
片
流
程
与
观
察
观察
低倍镜下找到分生区细胞(细胞呈正方形,排列紧密),换用高倍镜后依据染色体形态和数目判断各时期
目 录
易混易错 (1)由于解离过程中细胞已经死亡,因此在显微镜下并不能观察到细胞的动
态分裂过程,只能观察到细胞所处的状态。(2)利用某时期细胞总数/计数细胞总数的值
可估算某时期的时间在细胞周期中的占比。
目 录
考点2 减数分裂
一、哺乳动物精细胞、卵细胞形成过程(以二倍体为例:设体细胞含2n条染色体)
时期 图像 细胞 主要特点 数目变化
精细胞形
成过程 卵细胞形
成过程 染色
体 核
DNA 染色
单体
减数分
裂前的
间期 精/卵
原细胞 主要进行
DNA的复
制和有关
蛋白质的
合成 2n 2n
↓
4n 0
↓
4n
目 录
减
数
分
裂
Ⅰ 前
期 初级精/
卵母
细胞 (1)同源染色体联会, 形成四分
体;(2)四分体中的非姐妹染色
单体可能发生互换
2n 4n 4n
中
期 同源染色体排列在赤道板两侧
后
期 同源染色体分离,非同源染色体自由组合
末
期 末期结束时,细胞一分为二,核
DNA、染色体数目减半 2n
↓
n
(子细胞) 4n
↓
2n
(子细胞) 4n
↓
2n
(子细胞)
目 录
减
数
分
裂
Ⅱ 前
期 2个次
级精母
细胞/1
个次级
卵母细
胞+1
个第一
极体 染色体散
乱分布在
细胞中 n 2n 2n
中
期 染色体着丝粒排列
在赤道板上 n 2n 2n
后
期 着丝粒分裂,染色体数目加倍, 染色单体分开 n
↓
2n 2n 2n
↓
0
末
期 核膜、核仁重新出
现,纺锤丝逐渐消失,
末期结束时,细胞一
分为二,核DNA、染
色体数目减半 2n
↓
n
(子细胞) 2n
↓
n
(子细胞) 0
目 录
易混易错 一个含n对同源染色体的精原细胞能产生的配子种类是2种(不考虑突变和
互换)。一个含n对同源染色体的雄性个体可形成至少2n种配子。
目 录
小表达 (2022福建,12)配子多样性形成的原因是________________________________
________________________________________________________。
色单体互换,减数分裂Ⅰ后期非同源染色体自由组合
减数分裂Ⅰ前期四分体中非姐妹染
目 录
二、减数分裂与有丝分裂辨析
1.过程的辨析
目 录
2.物质变化辨析
目 录
三、减数分裂形成配子时变异等情况分析
1.减数分裂中的互换与基因突变
减数分裂Ⅰ时期发生的基因突变或互换,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。
目 录
2.减数分裂中的染色体分配异常(以二倍体生物为例)
目 录
配子遵循“两两相同,并且互补”(出现减数分裂Ⅱ异常除外)。
目 录
3.三体中的减数分裂(以雄性个体为例)
AAa在减数分裂Ⅰ时,也可能A、A所在染色体移向同一极,a所在染色体移向另一极,产
生基因型为AA和a的配子。
目 录
考点3 细胞的分化、衰老和死亡
一、细胞的分化和全能性
细胞
分化 实质 基因的选择性表达(不同种类的细胞中遗传信息的执行情况不同,即遗传
物质DNA一般不变,mRNA、蛋白质的种类和数量等发生改变)
特点 普遍性、持久性、稳定性(不可逆性)、遗传物质不变性
目 录
细胞的
全能性 概念 细胞经分裂和分化后,仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性
原因 细胞具有本物种个体发育所需要的全套遗传物质
体现 (1)植物组织培养→证明植物细胞具有全能性;
(2)动物克隆→证明已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性
目 录
二、细胞的衰老和死亡
1.细胞的衰老
特
点 代谢减慢 (1)水分减少,细胞萎缩,体积变小;(2)多种酶活性降低;(3) 呼吸速率减慢;(4)细胞膜通透性改变,物质运输功能降低;(5)细胞内色素逐渐积累,妨碍细胞内物质的交流和传递
细胞核变化 (1)染色质收缩、染色加深;(2)细胞核体积增大;(3)核膜内折
原因 自由基学说
端粒学说
目 录
易混易错 (1)衰老细胞中并不是所有酶的活性均降低,与衰老相关的酶的活性会提
高。
(2)正常细胞会随分裂次数增多而衰老,而癌细胞中有端粒酶,可合成端粒DNA序列,使
癌细胞可以无限增殖。
目 录
2.细胞的死亡
(1)细胞凋亡和细胞坏死的比较
细胞凋亡 细胞坏死
概念 由基因所决定的细胞自动结束生命
的过程 在种种不利因素影响下,由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡
影响因素 受遗传机制决定的程序性调控 极端的物理、化学因素或严重的病
理性刺激
对生物体
的影响 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 不受机体控制的被动性死亡,对机体
有害
目 录
实例 ①个体发育中细胞的程序性死亡,如
胎儿手的发育;
②成熟个体中细胞的自然更新,如小
肠上皮细胞的自然更新;
③被病原体感染的细胞的清除,如免
疫系统清除靶细胞 ①缺血性坏死;
②有毒物质导致的化学性坏死;
③被病原体感染而死亡
目 录
(2)细胞自噬:有些激烈的细胞自噬可能诱导细胞凋亡。
①概念:在一定条件下,细胞会将受损或功能退化的细胞结构等,通过溶酶体降解后再利
用。
②作用:在营养缺乏条件下,获得维持生存所需的物质和能量;细胞受到损伤或衰老时,
清除受损或衰老的细胞器;微生物入侵时,清除感染的微生物和毒素。
目 录
细胞周期分为分裂间期和分裂期(M期),分裂间期又依次分为G1期(DNA合成前
期)、S期(DNA合成期)、G2期(分裂准备期),通常情况下细胞周期沿G1→S→G2→M依
次运转。
一、细胞周期检验点
细胞周期检验点是细胞周期的一种监控机制,主要作用是确保细胞周期事件高度有序
地完成。常见的检验点及其主要功能如表:
解题策略
热门拓展4 细胞周期新情境
命题拓展
目 录
检验点 主要功能
G1/S期检验点 主要检验G1期合成的蛋白质(如DNA复制所需的酶)和糖类等是否充足,DNA是否损伤、能否启动DNA的复制
S期检验点 主要检验DNA复制是否完成,DNA是否损伤,若损伤则抑制DNA复制并修复
G2/M期检验点 主要检验DNA是否完成复制,细胞中合成的物质是否充足,细胞是否已生长到合适大小,环境是否利于分裂
纺锤体组装检验点 主要检查纺锤体是否正确组装,纺锤丝是否正确连接染色体的着丝粒
M期的末期检验点 主要检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极,从而决定胞质是否分裂
目 录
24.(2020江苏,29,8分)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。为了保证细胞周期的正常运转,细胞自身存在着一系
列监控系统(检验点),对细胞周期的过程是否发生异常加以检测,部分检验点如图所
示。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运行。请据图回答下
列问题:
核心好题
目 录
(1)与G1期细胞相比,G2期细胞中染色体及核DNA数量的变化是__________________
_________________。
(2)细胞有丝分裂的重要意义在于通过_________________________,保持亲子代细胞之
染色体正确复制和平均分配
数加倍
染色体数不变,核DNA
间的遗传稳定性。图中检验点1、2和3的作用在于检验DNA分子是否_____(填序号:①
损伤和修复、②完成复制);检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极,从而决定
胞质是否分裂的检验点是__________。
(3)细胞癌变与细胞周期调控异常有关,癌细胞的主要特征是______________。有些癌症
采用放射性治疗效果较好,放疗前用药物使癌细胞同步化,治疗效果会更好。诱导细胞
同步化的方法主要有两种:DNA合成阻断法、分裂中期阻断法。前者可用药物特异性
抑制DNA合成,主要激活检验点___,将癌细胞阻滞在S期;后者可用秋水仙碱(素)抑制____
___的形成,主要激活检验点_____,使癌细胞停滞于中期。
4
体
纺锤
2
细胞无限增殖
检验点5
①②
目 录
解析 (1)G2期细胞已完成DNA复制和组蛋白合成,其每条染色体含有两条姐妹染色单
体,染色体数目不变,核DNA数量加倍。(2)细胞有丝分裂的重要意义在于通过间期的
染色体正确复制和分裂期的平均分配,使亲子代细胞中遗传物质保持一致,保持了遗传
的稳定性。图中检验点1、2和3依次处在间期的G1—S、S、G2—M,其主要作用在于检
验DNA分子是否损伤和修复,DNA是否完成复制;检验点5主要检验发生分离的染色体
是否正确到达细胞两极,从而决定胞质是否分裂。(3)癌细胞的主要特征是细胞可无限
增殖。DNA合成阻断法是用药物特异性抑制癌细胞的DNA合成,主要激活检验点2,将
癌细胞阻断在S期;分裂中期阻断法可用秋水仙素抑制纺锤体的形成,染色体不能移向
两极,故主要激活检验点4,使癌细胞停滞于中期。
目 录
二、细胞周期同步化
为了研究某一时期细胞的代谢、增殖、基因表达或凋亡等,常通过人工诱导(如药物)
的方式使细胞同步化在细胞周期的某个特定时期。常用的细胞周期同步化的方法及
原理如下:
方法1:DNA合成阻断法——常使用TdR(胸腺嘧啶脱氧核苷)等DNA合成抑制剂,可使细
胞被抑制在G1/S期,具体见图。TdR可特异性抑制DNA的合成,而不影响处于其他时期
的细胞进行细胞周期的运转。
命题拓展
目 录
第一次用TdR处理 所有处于S期的细胞立刻被抑制,其他细胞运行到G1/S期交界处被抑制
洗脱TdR 解除抑制,被抑制的细胞沿细胞周期运行,使所有细胞均不处于S期
第二次用TdR处理 使所有的细胞被抑制在G1/S期交界处
方法2:分裂中期阻断法——常用药物为秋水仙素,培养液中添加适量的秋水仙素,能够
抑制纺锤体形成,使细胞阻断在分裂中期,从而实现细胞周期同步化。
目 录
25.(2023重庆,14,3分)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( )
C
核心好题
目 录
[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
解析 本题利用试剂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,通过制订并实施方案后,得出了相关数据(表格数据和柱形图数据),现引导
考生分析与探讨得出的结果。相关分析见表。
目 录
实验组分 内容 目的
操
作 相同操作
(无关变
量操作) 使用细胞的类型和生理状态;培养总时长(24 h) 排除非测试因素对实
验结果的干扰
不同操作
(自变量
操作) 各组
之间 ①培养过程中是否添加试剂K(Ⅰ组与Ⅱ组;
Ⅰ组与Ⅲ组)
②试剂K的添加顺序 (Ⅱ组与Ⅲ组) 观察细胞周期中各时期细胞占比,探讨试
剂K对细胞分裂的影响(阻滞在哪个时期)
每组
内部 是否加入药物甲(每组分成的两个平行组
之间) 观察药物甲处理后细胞的凋亡率,通过与第一个平行实验组得到的数据对比,进而确定第二个平行组中药物甲的作用时期
目 录
各组之间:比较第一个不同操作(是否加入试剂K)带来的影响:与Ⅰ组相比,Ⅱ组(加入试
剂K)S期细胞相对增多、G2+M期的细胞明显减少,这一结果可以说明试剂K能将细胞
阻滞在S期,A错误。比较第二个不同操作(试剂K的添加顺序)带来的影响:与Ⅱ组相比,
Ⅲ组(先有试剂K,后无试剂K)S期细胞明显减少、G2+M期细胞明显增多,说明试剂K对
细胞周期的阻滞作用是可逆的,B错误。
每组内部:题中柱形图中Ⅰ、Ⅲ组的数据(细胞凋亡率)与G2+M期细胞的数量占比基本
相同,因此,推测药物甲主要作用于G2+M期(进而推知Ⅱ组细胞凋亡率的数据应最低),C
正确。
拓展:分裂能力越强的细胞,药物甲对其毒性越大。浆细胞为高度分化的细胞,不再进行
细胞分裂,造血干细胞分裂能力强,所以药物甲对造血干细胞的毒性强于浆细胞,D错误。
目 录
三、周期蛋白依赖性激酶(CDK)与细胞周期调控
周期蛋白依赖性激酶(CDK)通过调节靶蛋白磷酸化而对细胞周期运行起着核心性调控
作用,因此将其称为周期“引擎”分子。CDK只有与特定的周期蛋白(cyclin)结合才能
表现出激酶的活性,而且cyclin决定了CDK对底物的特异性。
细胞具有多种周期蛋白(cyclin)和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,其中CDK1-cyclinA/B复合体可以促进G2/M期的转化。
命题拓展
目 录
激活条件 cyclinA或B与CDK1结合,CDK1的部分氨基酸被磷酸化,部分被去磷酸化
作用底物
及结果 底物 组蛋白 核纤层蛋白 核仁蛋白 p60c-Src(细胞骨架
相关蛋白)
结果 组蛋白磷酸化,促
进染色质凝缩 核纤层蛋白磷酸
化,促使核纤层解
聚 核仁蛋白磷酸化,
促使核仁解体 p60c-Src磷酸化,促
使细胞骨架重排
周期蛋白与
细胞分裂中期
向后期的转化 有丝分裂中期过后,cyclin与CDK1分离,在APC(后期促进复合物)的作用下,
M期cyclinA和B迅速降解,CDK1失活,上述被CDK1磷酸化的靶蛋白去磷酸
化,细胞周期从M期中期向后期转化
目 录
26.(2020山东,5,2分)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 ( )
C
核心好题
目 录
A.正常细胞中DNA复制未完成时,磷酸化的CDK1的去磷酸化过程受到抑制
B.正常细胞中磷酸化的CDK1发生去磷酸化后,染色质螺旋化形成染色体
C.感染BYDV的细胞中,M蛋白通过促进CDK1的磷酸化而影响细胞周期
D.M蛋白发挥作用后,感染BYDV的细胞被阻滞在分裂间期
解析 据题意知,正常细胞中DNA复制完成前,磷酸化的CDK1去磷酸化过程被抑制,
DNA复制完成且物质准备充分后,磷酸化的CDK1去磷酸化,细胞进入分裂期,染色质螺
旋化形成染色体,A、B正确;据图可知,感染BYDV的细胞中,磷酸化的CDK1去磷酸化
过程受阻,说明M蛋白通过抑制磷酸化的CDK1去磷酸化而使细胞无法进入分裂期,C错
误,D正确。
目 录
$