重难04 细胞的分裂和分化（重难点突破讲义）高一生物上学期沪科版

该高中生物学讲义以“细胞分裂-分化”为主线构建知识体系，通过对比表格呈现动植物有丝分裂各时期特征，用数据表格归纳细胞周期中DNA、染色体数量变化规律，结合结构与功能观展现重难点内在联系。 讲义亮点在于分题型设置典例，如结合海拉细胞实验题引导学生用科学思维分析数据，通过细胞周期同步化等情境培养探究实践能力。基础梳理助薄弱学生巩固，拓展题型促优秀学生提升，为教师精准教学提供有力支持。

重难04 细胞的分裂和分化 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．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。 一、有丝分裂保证遗传信息的准确传递 1.有丝分裂基本定义： （1）有丝分裂：多细胞生物体细胞主要通过有丝分裂的方式实现增殖，一次分裂形成两个与亲代细胞完全相同的子代细胞。 （2）间期：在分裂前，细胞已通过DNA复制的方式形成两套完整的遗传物质的阶段。 （3）染色体是细胞核内的长丝状染色质经过螺旋化后的状态，通常呈现“X”形。 （4）两条染色单体互称为姐妹染色单体。 （5）两条染色单体互称为姐妹染色单体含有相同的遗传信息，通过着丝粒相连接。 （6）以中心体为起点构建由微管（蛋白）组成的呈放射状排列的纺锤丝。 （7）纺锤丝以两极中心体为顶点，在前期开始形成一个梭形的纺锤体结构。 2.有丝分裂各时期主要特点（动物细胞增殖过程） 时期 动物 高等植物 主要变化 间期 ①DNA和中心体复制； ②合成细胞分裂所需的蛋白质； ③有完整的核膜、核仁；染色体没有发生螺旋化。 前期 ①核膜、核仁开始消失； ②染色质高度螺旋化为染色体； ③中心体分离，分别移向细胞两极：同时形成纺锤丝，与染色体着丝粒部位相连，牵引染色体开始向细胞中央（赤道面）移动。 中期 ①染色体高度螺旋化到最大程度，着丝粒两侧分别与两极中心体形成的纺锤丝相连，整齐地排列在细胞赤道面上；②此时期染色体数目和形态最为清晰。 后期 ①每条染色体的姐妹染色单体在着丝粒部位分开，形成两组形态结构和数目相同的染色体，染色体在纺锤丝的牵引下分别向细胞的两极移动； ②细胞沿两极方向拉长，细胞赤道面处的细胞质膜开始向内凹陷 末期 ①染色体移动至细胞两极，开始恢复为染色质形态； ②核膜、核仁重现并包裹染色质 （1）有丝分裂的特点：有丝分裂前期的特点是形成染色体和纺锤丝，染色体的着丝粒部位连接纺锤丝，向细胞中央的赤道面移动。到了中期，所有染色体整齐排列在赤道面上。随后，姐妹染色单体在着丝粒部位分开，分别随纺锤丝向两极移动，细胞随之变长。染色体到达两极，解旋为染色质，被核膜包围，完成细胞核中遗传信息的平均分配。 （2）细胞质分裂：一般开始于有丝分裂后期。以动物细胞为例，随着细胞质膜在赤道面向内凹陷，细胞质发生分裂，最终形成两个完全独立的子细胞。 （3）DNA、染色体变化规律 项目 间期 前期 中期 后期 末期 染色体数 2n 2n 2n 4n 4n→2n 核DNA含量 2n→4n 4n 4n 4n 4n→2n 染色单体数 0→4n 4n 4n 0 0 3.有丝分裂的意义：有丝分裂后，子细胞中染色体数目与亲代细胞完全相同，分裂过程中染色体的行为保证了细胞遗传信息由亲代到子代的稳定遗传。 4.动物有丝分裂和高等植物有丝分裂的区别： （1）动物有丝分裂：位于细胞质中的两个中心体移向两极，并以中心体为起点构建由微管组成的呈放射状排列的纺锤丝。纺锤丝以两极中心体为顶点，在前期开始形成一个梭形的纺锤体结构。有丝分裂过程中，来自同一染色体的姐妹染色单体分别由纺锤丝牵引向两极移动，完成分裂中最重要的染色体分配。 （2）高等植物有丝分裂：高等植物细胞虽然没有中心体结构，但细胞分裂时同样有纺锤丝、纺锤体的形成（细胞两级直接发出纺锤丝）。 （3）动、植物细胞有丝分裂区别的比较 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 5.与细胞有丝分裂有关的细胞器 （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。 DNA的平均分配指细胞核中的染色体（含有DNA）平均分配，而细胞质中的DNA 在细胞分裂时期是随机分配的，如线粒体DNA在细胞分裂时随线粒体随机分配进入子细胞中。 二、细胞分裂具有周期性 1.细胞周期：细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的过程。 具有细胞周期的前提：连续分裂的细胞 （1）G1期：合成RNA和蛋白质，特别是与DNA复制相关的酶（如DNA聚合酶等），为S期的DNA复制做准备； （2）S期：DNA复制； （3）G2期：合成组成纺锤丝的蛋白质； （4）M期：将遗传物质均分到两个子细胞中。 2.不同细胞细胞周期的长短差异很大 （1）有些细胞分裂一次仅需要数十分钟，如胚胎细胞、酵母等； （2）有些需要按小时计算，例如洋葱根尖细胞的细胞周期约为24h，人消化道上皮细胞的细胞周期为10h左右； （3）还有些细胞的细胞周期长达一年至数年。细胞周期长短的差异主要来自分裂间期的不同，细胞一旦进入到分裂期，持续的时间相对比较恒定。 3.细胞周期的表达方式： 4.细胞周期蛋白对分裂的影响 细胞周期蛋白（cyclin）和细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin-dependent kinase， CDK）。cyclin 和 CDK成员们彼此组成不同的复合物来调控细胞周期的有序进程。 它们表现异常，会造成细胞周期进程控制的失败，可能会引发肿瘤细胞的形成。科学家们在多种肿瘤细胞中发现CDK的酶活性过度活跃，使细胞分裂失去控制。因此，设想通过药物来抑制CDK酶活性，从而达到控制肿瘤细胞分裂的效果。 三、细胞通过分化形成组织器官 1.细胞分化：同一来源的细胞逐渐发生形态结构和生理功能上的差异，这一过程称为细胞分化。 2.细胞分化的特点 （1）贯穿于生物个体发育的全过程：与细胞内遗传信息的表达有关。受精卵分化形成的各种细胞拥有与受精卵相同的遗传信息，但在不同类型细胞中，这些遗传信息的表达状况是不同的，以致细胞形态结构和功能产生差异化。 （2）稳定和不可逆性：分化终端的细胞不再分裂，如神经细胞、肌肉细胞和表皮细胞等稳定地表现一定的形态特征，执行一定的生理功能，然后逐步走向衰老和死亡。但在某些特殊情况下，个别分化终端的细胞会失去控制，逆向恢复分裂 3.细胞分化的原因 细胞中基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。 4.细胞分化的意义 （1）是生物个体发育的基础。 （2）使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。 题型01细胞周期 1.判断细胞周期 1.“先长后短”：一个细胞周期要先经过一个长的分裂间期进行物质准备，再经过一个短的分裂期。 2.“终点到终点”：从完成时开始，到（下一次）完成时结束，为一个细胞周期。 3.“先复制后分裂”：一个细胞周期一定要先完成DNA的复制，才能完成细胞的分裂。 2.据表分析下列问题 不同细胞的细胞周期持续时间/h 细胞类型 分裂间期 分裂期 细胞周期 蚕豆根尖分生区细胞 15.3 2.0 17.3 小鼠十二指肠上皮细胞 13.5 1.8 15.3 人的肝细胞 21 1 22 人的宫颈癌细胞 20.5 1.5 22 ①不同生物细胞的细胞周期持续时间不一定相同，同种生物的不同细胞的细胞周期持续时间不一定相同。 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，是因为细胞周期中，分裂间期所占的时间长，因此观察细胞所处时期时，大部分细胞都处于分裂间期。 ③若要观察细胞的有丝分裂，应选择小鼠十二指肠上皮细胞，理由是细胞周期中分裂期所占时间相对较长，容易观察到处于分裂期的细胞。 在细胞处于旺盛分裂的培养液中添加适量的DNA合成可逆抑制剂，处于分裂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间(S)期，以达到细胞周期同步化的目的。 【典例1】1．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。 (1)据图可知，一个细胞周期所经历的时期依次是 （用图中字母和箭头表示）。 (2)与G1期细胞相比，G2期细胞中染色体及核DNA数量的变化是 。 (3)下列细胞中，有细胞周期的是 。（编号选填） ①根尖成熟区细胞 ②洋葱表皮细胞 ③神经细胞 ④癌细胞 ⑤干细胞 (4)细胞癌变与细胞周期调控异常有关。为了治疗癌症，常采用的方法主要有两种：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；后者抑制纺锤体的形成，主要激活检验点 ，使癌细胞停滞于中期。 【答案】(1)G1→S→G2→M期 (2)染色体数目不变，核DNA数目加倍 (3)④⑤ (4) 2 4 【分析】细胞周期中的检验点有五个，检验点1主要检验DNA是否损伤，细胞外环境是否适宜，细胞体积是否足够大；检验点2主要检查DNA复制是否完成；检验点3主要是检验DNA是否损伤，细胞体积是否足够大；检验点4主要检验纺锤体组装完成，着丝点是否正确连接到纺锤体上；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。 【详解】（1）一个细胞周期包括分裂间期和分裂期，依次经过G1→S→G2→M期。 （2）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染色单体，每个染色单体含有一个DNA，染色体数目不变，DNA加倍。 （3）①根尖成熟区细胞是高度分化的细胞，不再分裂，无细胞周期，①不符合题意； ②洋葱表皮细胞是高度分化的细胞，不再分裂，无细胞周期，②不符合题意； ③神经细胞是高度分化的细胞，不再分裂，无细胞周期，③不符合题意； ④癌细胞可以无限增殖，具有细胞周期，④符合题意； ⑤干细胞可以连续分裂，具有细胞周期，⑤符合题意。 故选④⑤。 （4）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。 题型02有丝分裂的过程及染色体和DNA变化 1．染色体行为变化 (1)当有染色单体(分裂间期的G2期、前期、中期)时，染色体数∶染色单体数∶核DNA数＝1∶2∶2。 (2)当无染色单体(分裂间期的G1期、后期、末期)时，染色体数∶核DNA数＝1∶1。 2．有丝分裂中核DNA、染色体、染色单体含量变化曲线分析 (1)曲线模型 细胞核末期开始减半，细胞末期结束开始减半 (2)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(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，染色体数目加倍 末期细胞一分为二，染色体数目减半 染色单体 间(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 【典例1】如图所示，甲图表示洋葱根尖的结构示意图，乙图表示细胞分裂过程中染色体的形态变化，丙图表示细胞有丝分裂各阶段一个细胞核中DNA含量的变化（a表示分裂间期）。 (1)比较甲图中洋葱根尖的①和③区域，分析造成①和③细胞形态结构不同的根本原因是 。 (2)为了更好地观察洋葱根尖细胞分裂过程中染色体的形态变化，可选取 （选填“①”“②”或“③”）区域的细胞制作临时装片。 (3)制作上述临时装片的操作步骤具体是解离→ →染色→制片。 (4)乙图中，⑤→⑥过程中染色质变染色体，请说出染色质和染色体的关系 。 (5)乙图中⑤→⑥过程发生在丙图b阶段的 期。 【答案】(1)基因的选择性表达 (2)③ (3)漂洗 (4)同种物质在不同时期的不同存在状态 (5)前 【分析】甲图中①是根毛区细胞，含有大液泡；②是伸长区细胞；③是分生区细胞，分裂能力旺盛； 乙图表示细胞分裂过程中染色体的形态变化，④→⑤表示间期染色体的复制；⑤→⑥表示前期染色体的出现； 丙图表示洋葱根尖处于有丝分裂各阶段细胞核中DNA的含量变化，其中a表示间期期，b表示有丝分裂的前、中、后期、末期，c表示分裂结束形成的子细胞。 【详解】（1）甲图中①和③区域细胞形态结构不同是细胞分化的结果，其根本原因是基因的选择性表达。 （2）甲图中，只有③分生区细胞分裂旺盛，应该选择该区域观察染色体的数目变化。 （3）制作装片的过程，先用解离液对根尖进行解离处理，再用清水进行漂洗，洗去多余的解离液，然后用醋酸洋红染液对染色体进行染色，制片。 （4）染色体和染色质是同种物质在不同时期的不同存在状态。 （5）⑤→⑥表示前期染色体的出现。 1．海拉细胞系是源自一位美国黑人妇女海瑞塔·拉克斯的宫颈癌细胞系。1951年，一位外科医生从她的肿瘤上取下组织样本，并在实验室中进行培养至今，已成为医学研究中非常重要的工具。图1中所示为海拉细胞系的细胞周期示意图，图2为显微镜下观察培养中的海拉细胞所见视野。 (1)图1中，细胞周期的正确表示方法是_____。 A．a→a B．b→b C．c→c D．d→d (2)图2中A细胞所处的分裂阶段是_____。 A．分裂前期 B．分裂中期 C．分裂后期 D．分裂末期 (3)关于图2中的B细胞，不考虑染色体变异，说法正确的有_____。（多选） A．着丝粒整齐排列在赤道面 B．每条染色体含有2条染色单体 C．染色体形态、数目最清晰 D．细胞中的赤道面结构清晰可见 (4)研究人员将纯化的PHB2蛋白加入海拉细胞培养液，培养24h后，检测处于细胞周期不同时期的细胞数量，结果如图3。由图可推测，PHB2蛋白能够将海拉细胞的细胞周期阻断在_____。 图3 A．G1期 B．S期 C．G2/M期 D．不确定 (5)根据上述资料推测，海拉细胞被PHB2蛋白阻断的环节可能是_____（多选） A．细胞的缢裂 B．纺锤体的形成 C．着丝粒的分裂 D．DNA的复制 (6)经研究显示，羟基喜树碱能有效抑制癌细胞的增殖，其原理为阻碍DNA复制，若下图对照组为未加入羟基喜树碱的实验结果，请用虚线补充绘制加入羟基喜树碱的实验组的大致结果 。 在电镜下观察乳腺癌细胞有丝分裂时，母细胞中的姐妹染色单体均须附着于纺锤丝上，这称为双定向作用。一种称为纺锤体装配检查点（SAC）的监控机制能监视纺锤丝附着过程，一旦发现如图4所示的异常现象（当只有一条染色单体附着在纺锤丝上，则3M2B附着在对侧着丝粒上），便暂停姐妹染色单体的分离和有丝分裂的继续进行，直到双定向作用完成才能继续进行分裂。 (7)图4中细胞所处的分裂时期是 ，理由是 。（编号选填） ①发生DNA复制 ②合成组装纺锤丝的蛋白质 ③形成纺锤丝 ④每条染色体有两条染色单体 ⑤核膜核仁消失 ⑥染色体的着丝粒都排在赤道面上 (8)根据题干信息和图4，判断MCC对APC的作用是 （促进/抑制），理由是 。这一监控机制的意义是： 。 【答案】(1)C (2)C (3)ABC (4)C (5)ABC (6) (7) 前期 ③④⑤ (8) 抑制 如果只有一条染色单体附着在纺锤丝上，则3M2B附着在对侧着丝粒上，并激活MCC，影响APC的活性，暂停姐妹染色单体的分离和有丝分裂继续进行，由此确保双定向作用完成。 维持生命活动正常进行。 【分析】据图分析，图1表示一个细胞周期，其中cd为G1期，da为S期，ab为G2期，bc为M期，据此分析作答。 【详解】（1）细胞周期是指从一次细胞分裂完成开始，到下一次分裂完成为止，图 1 中，细胞周期的正确表示方法是c→c，故选C。 （2）据图可知，A细胞中着丝粒（着丝点）分裂，姐妹染色单体分开，细胞处于有丝分裂后期。故选C。 （3）A、据图可知，图B的着丝粒整齐排列在赤道面上，A正确； B、此时细胞中每条染色体含有 2 条染色单体， B正确； C、染色体形态、数目最清晰，是观察染色体的最佳时期，C正确； D、赤道面不是真实存在的结构，不能在显微镜下观察到，D错误。 故选ABC。 （4）比较图3中各时期的细胞可知，G1期和S期细胞减少，而G2期细胞数目明显增多，说明了G1期和S期细胞可以进入G2期，而G2期的细胞没有能够完成分裂进入G1期，因此PHB2蛋白应该作用于G2/M期。 （5）根据题意海拉细胞被 PHB2 蛋白阻断后，处于分裂期的细胞比例较高，所以可推 PHB2 蛋白可将海拉细胞的分裂阻断分裂期，从而抑制其增殖，可能原因是抑制细胞的缢裂、抑制纺锤体的形成、抑制着丝粒的分裂、但不可能是抑制DNA的复制。故选ABC。 （6）羟基喜树碱能有效抑制癌细胞的增殖，其原理为阻碍DNA复制，加入羟基喜树碱的实验组中DNA含量为2的细胞数目增多，而DNA含量为4的细胞数目减少，即图示为： （7）图4中细胞所处的分裂时期是前期，该时期核仁、核膜消失；染色体出现且每条染色体含有两条姐妹染色单体；纺锤丝出现。故选③④⑤。 （8）根据题干信息和图4，判断MCC对APC的作用是抑制作用，如果只有一条染色单体附着在纺锤丝上，则3M2B附着在对侧着丝粒上，并激活MCC，影响APC的活性，暂停姐妹染色单体的分离和有丝分裂继续进行，由此确保双定向作用完成；该监控机制的意义为维持生命活动正常进行。 2.自然界中的多细胞生物从受精到发育为完整生物体，体内的细胞都放弃了各自独立性，顽强地结合在一起，承担着特殊的功能，为了更大的利益而减少自身繁殖，只增长到它们履行其功能所需要的数量。图1、图2是某细胞进行有丝分裂过程中细胞周期的图解及某一时期的图像。 (1)图1中可表示一个细胞周期的是____。 A．A→B→A B．B→A→B C．A→B D．B→A (2)图2中，染色体数目和DNA分子数目的比值是1：2的时期是有丝分裂的____。 A．G1期 B．中期 C．后期 D．末期 细胞异常增殖可导致肿瘤发生。图3示雌激素在特定条件下促进乳腺癌细胞增殖的机制。在雌激素的作用下，乳腺癌细胞中周期蛋白D（cyclinD）的合成量增加，cyclin D与周期蛋白依赖性激酶（CDK4/6）结合形成复合物，促进乳腺癌的恶性发展。 图3 (3)cyclin D的合成场所是 。若细胞核DNA含量开始增加，说明细胞周期开始进入图3中的 （X/Y/Z）期。 (4)据图2及所学知识推测，下列药物中能抑制乳腺癌恶性发展的是____。 A．CDK4/6活性抑制剂 B．雌激素受体抑制剂 C．cyclin D基因表达激活剂 D．纺锤体形成阻断剂 (5)CDK-cyclin复合体是由细胞周期蛋白（cyclin有多种类型）和细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK有多种类型）组成的，该复合体可以调控细胞周期内相邻时期之间的转换。下列叙述正确的是____。 A．cyclin和CDK在核糖体上合成后，即具有生物活性 B．调控前期转换成中期与中期转换成后期的CDK—cyclin复合体一定相同 C．抑制cyclin和CDK的结合，可能影响生物体的正常发育 D．不同CDK的功能不同，根本原因在于氨基酸的排列顺序不同 【答案】(1)B (2)B (3) 核糖体 Y (4)ABD (5)C 【分析】细胞周期是指连续分裂的细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的整个过程，包括分裂间期和分裂期，分裂间期包括DNA合成期（S期），以及S期前后的G1期和G2期。分裂期又包括前、中、后、末四个时期。分裂间期的时间总是长于分裂期的 【详解】（1）细胞周期是指连续分裂的细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的整个过程，包括分裂间期和分裂期，分裂间期的时间总是长于分裂期的，因此图中的AB代表分裂期，BA代表分裂间期，因此表示一个细胞周期的是B→A→B，故选B。 （2）S期DNA复制，复制完成后一条染色体上含有2个DNA分子，到了有丝分裂后期，由于着丝粒分裂，染色单体分离，一条染色体上只有1个DNA分子，因此染色体数目和DNA分子数目的比值是1：2的时期是有丝分裂的G2、前期、中期，故选B。 （3）cyclin D是乳腺癌细胞中周期蛋白D，蛋白质的合成场所是核糖体。据图分析，X为G1期、Y为S期，Z为G2期，S期进行DNA复制，因此若细胞核DNA含量开始增加，说明细胞周期开始进入图2中的Y期。 （4）据图分析，雌激素与细胞内的受体结合形成激素—受体复合物，进而促进cyclinD与CDK4/6结合形成复合物，促进乳腺癌的恶性发展。因此可利用CDK4/6活性抑制剂抑制CDK4/6活性，可利用雌激素受体抑制剂抑制雌激素和受体结合，利用纺锤体形成阻断剂阻止细胞分裂，ABD正确，C错误。 故选ABD。 （5）A、cyclin和CDK在核糖体上合成后，需要经过内质网和高尔基体的加工才能成熟，即具有生物活性，A错误； B、根据题干信息可知，cyclin和CDK都有多种类型，由两者组成的CDK—cyclin复合体也应该有多种类型，因此调控前期转换成中期与中期转换成后期的CDK—cyclin复合体可能不同，B错误； C、抑制cyclin和CDK的结合，影响细胞分裂，进而可能影响生物体的正常发育，C正确； D、基因控制蛋白质的合成，不同CDK的功能不同，根本原因在于基因的碱基排列顺序不同，D错误。 故选C。 3. 包括结肠癌在内的癌细胞通常会发生染色体分离异常， 科学家发现此类异常很可能与有丝分裂末期分裂沟的退化有关。分裂沟退化会产生双核的异常细胞（如图  所示）， 继而可能发生细胞凋亡、产生异常后代等情况。 (1)在正常的细胞分裂过程中， 保证亲子代细胞遗传信息相同的行为包括______。（多选） A．间期 DNA 复制 B．前期染色质螺旋化成染色体 C．中期染色体整齐地排列在赤道面 D．后期着丝粒分裂， 染色单体分离 (2)图中的异常细胞可能发生凋亡， 这是和细胞坏死不同的细胞死亡方式， 两者的差异表现在____ （多选） A．是否会激发免疫作用 B．是否会对周围健康细胞造成影响 C．是否受遗传信息控制， 程序性发生 D．是否发生细胞膜破裂， 内容物释放到细胞外 (3)根据图信息和所学知识分析， 有可能产生双核异常细胞的因素包括 。（编号选填） ①分裂沟退化 ②同源染色体联会 ③同源染色体分离④姐妹染色单体移向同一极 ⑤同源染色体移向同一极 【答案】(1)ABCD (2)BCD (3)①④ 【分析】分裂间期主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成，前期染色体散乱分布，中期着丝点排列在赤道板上，后期着丝点分裂，末期细胞一分为二。 【详解】（1）A、间期DNA复制，通过精确的复制机制保证了DNA数量加倍且遗传信息准确传递，为亲子代细胞遗传信息相同奠定基础，A正确； B、前期染色质螺旋化成染色体，使得染色质高度螺旋化缩短变粗形成染色体，有利于后续分裂过程中姐妹染色单体的分离，保证遗传物质能准确分配，B正确； C、中期染色体整齐地排列在赤道面，这一行为确保了在后期染色体能够平均分离，使得亲子代细胞中染色体数目相同，从而保证遗传信息相同，C正确； D、后期着丝粒分裂，染色单体分离，进而染色体平均分配到两个子细胞中，保证了亲子代细胞染色体数目相同，维持了遗传信息的一致性，D正确。 故选ABCD。 （2）A、细胞凋亡和细胞坏死都可能会激发免疫反应，A错误； B、细胞坏死往往会对周围健康细胞造成影响，因为细胞坏死时细胞膜破裂，内容物释放可能会损伤周围细胞；细胞凋亡不会对周围健康细胞造成影响，B正确； C、细胞凋亡是受遗传信息控制，程序性发生的；细胞坏死不受遗传信息程序性控制，是由于外界不利因素导致的细胞损伤和死亡，C正确； D、细胞坏死会发生细胞膜破裂，内容物释放到细胞外；细胞凋亡时细胞膜完整，内容物不会释放到细胞外，D正确。 故选BCD。 （3）①分裂沟退化会导致细胞不能正常分裂为两个子细胞，从而可能产生双核异常细胞，①正确； ②同源染色体联会发生在减数分裂过程中，题干讨论的是有丝分裂，②错误； ③同源染色体分离发生在减数分裂过程中，题干讨论的是有丝分裂，③错误； ④姐妹染色单体移向同一极，会导致染色体分配异常，可能产生染色体数目异常的细胞，进而可能产生双核异常细胞，④正确； ⑤同源染色体移向同一极发生在减数分裂过程中，题干讨论的是有丝分裂，⑤错误。 故选①④。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 重难04 细胞的分裂和分化 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．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。 一、有丝分裂保证遗传信息的准确传递 1.有丝分裂基本定义： （1）有丝分裂：多细胞生物体细胞主要通过有丝分裂的方式实现增殖，一次分裂形成两个与亲代细胞完全相同的子代细胞。 （2）间期：在分裂前，细胞已通过DNA复制的方式形成两套完整的遗传物质的阶段。 （3）染色体是细胞核内的长丝状染色质经过螺旋化后的状态，通常呈现“X”形。 （4）两条染色单体互称为姐妹染色单体。 （5）两条染色单体互称为姐妹染色单体含有相同的遗传信息，通过着丝粒相连接。 （6）以中心体为起点构建由微管（蛋白）组成的呈放射状排列的纺锤丝。 （7）纺锤丝以两极中心体为顶点，在前期开始形成一个梭形的纺锤体结构。 2.有丝分裂各时期主要特点（动物细胞增殖过程） 时期 动物 高等植物 主要变化 间期 ①DNA和中心体复制； ②合成细胞分裂所需的蛋白质； ③有完整的核膜、核仁；染色体没有发生螺旋化。 前期 ①核膜、核仁开始消失； ②染色质高度螺旋化为染色体； ③中心体分离，分别移向细胞两极：同时形成纺锤丝，与染色体着丝粒部位相连，牵引染色体开始向细胞中央（赤道面）移动。 中期 ①染色体高度螺旋化到最大程度，着丝粒两侧分别与两极中心体形成的纺锤丝相连，整齐地排列在细胞赤道面上；②此时期染色体数目和形态最为清晰。 后期 ①每条染色体的姐妹染色单体在着丝粒部位分开，形成两组形态结构和数目相同的染色体，染色体在纺锤丝的牵引下分别向细胞的两极移动； ②细胞沿两极方向拉长，细胞赤道面处的细胞质膜开始向内凹陷 末期 ①染色体移动至细胞两极，开始恢复为染色质形态； ②核膜、核仁重现并包裹染色质 （1）有丝分裂的特点：有丝分裂前期的特点是形成染色体和纺锤丝，染色体的着丝粒部位连接纺锤丝，向细胞中央的赤道面移动。到了中期，所有染色体整齐排列在赤道面上。随后，姐妹染色单体在着丝粒部位分开，分别随纺锤丝向两极移动，细胞随之变长。染色体到达两极，解旋为染色质，被核膜包围，完成细胞核中遗传信息的平均分配。 （2）细胞质分裂：一般开始于有丝分裂后期。以动物细胞为例，随着细胞质膜在赤道面向内凹陷，细胞质发生分裂，最终形成两个完全独立的子细胞。 （3）DNA、染色体变化规律 项目 间期 前期 中期 后期 末期 染色体数 2n 2n 2n 4n 4n→2n 核DNA含量 2n→4n 4n 4n 4n 4n→2n 染色单体数 0→4n 4n 4n 0 0 3.有丝分裂的意义：有丝分裂后，子细胞中染色体数目与亲代细胞完全相同，分裂过程中染色体的行为保证了细胞遗传信息由亲代到子代的稳定遗传。 4.动物有丝分裂和高等植物有丝分裂的区别： （1）动物有丝分裂：位于细胞质中的两个中心体移向两极，并以中心体为起点构建由微管组成的呈放射状排列的纺锤丝。纺锤丝以两极中心体为顶点，在前期开始形成一个梭形的纺锤体结构。有丝分裂过程中，来自同一染色体的姐妹染色单体分别由纺锤丝牵引向两极移动，完成分裂中最重要的染色体分配。 （2）高等植物有丝分裂：高等植物细胞虽然没有中心体结构，但细胞分裂时同样有纺锤丝、纺锤体的形成（细胞两级直接发出纺锤丝）。 （3）动、植物细胞有丝分裂区别的比较 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 5.与细胞有丝分裂有关的细胞器 （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。 DNA的平均分配指细胞核中的染色体（含有DNA）平均分配，而细胞质中的DNA 在细胞分裂时期是随机分配的，如线粒体DNA在细胞分裂时随线粒体随机分配进入子细胞中。 二、细胞分裂具有周期性 1.细胞周期：细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的过程。 具有细胞周期的前提：连续分裂的细胞 （1）G1期：合成RNA和蛋白质，特别是与DNA复制相关的酶（如DNA聚合酶等），为S期的DNA复制做准备； （2）S期：DNA复制； （3）G2期：合成组成纺锤丝的蛋白质； （4）M期：将遗传物质均分到两个子细胞中。 2.不同细胞细胞周期的长短差异很大 （1）有些细胞分裂一次仅需要数十分钟，如胚胎细胞、酵母等； （2）有些需要按小时计算，例如洋葱根尖细胞的细胞周期约为24h，人消化道上皮细胞的细胞周期为10h左右； （3）还有些细胞的细胞周期长达一年至数年。细胞周期长短的差异主要来自分裂间期的不同，细胞一旦进入到分裂期，持续的时间相对比较恒定。 3.细胞周期的表达方式： 4.细胞周期蛋白对分裂的影响 细胞周期蛋白（cyclin）和细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin-dependent kinase， CDK）。cyclin 和 CDK成员们彼此组成不同的复合物来调控细胞周期的有序进程。 它们表现异常，会造成细胞周期进程控制的失败，可能会引发肿瘤细胞的形成。科学家们在多种肿瘤细胞中发现CDK的酶活性过度活跃，使细胞分裂失去控制。因此，设想通过药物来抑制CDK酶活性，从而达到控制肿瘤细胞分裂的效果。 三、细胞通过分化形成组织器官 1.细胞分化：同一来源的细胞逐渐发生形态结构和生理功能上的差异，这一过程称为细胞分化。 2.细胞分化的特点 （1）贯穿于生物个体发育的全过程：与细胞内遗传信息的表达有关。受精卵分化形成的各种细胞拥有与受精卵相同的遗传信息，但在不同类型细胞中，这些遗传信息的表达状况是不同的，以致细胞形态结构和功能产生差异化。 （2）稳定和不可逆性：分化终端的细胞不再分裂，如神经细胞、肌肉细胞和表皮细胞等稳定地表现一定的形态特征，执行一定的生理功能，然后逐步走向衰老和死亡。但在某些特殊情况下，个别分化终端的细胞会失去控制，逆向恢复分裂 3.细胞分化的原因 细胞中基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。 4.细胞分化的意义 （1）是生物个体发育的基础。 （2）使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。 题型01细胞周期 1.判断细胞周期 1.“先长后短”：一个细胞周期要先经过一个长的分裂间期进行物质准备，再经过一个短的分裂期。 2.“终点到终点”：从完成时开始，到（下一次）完成时结束，为一个细胞周期。 3.“先复制后分裂”：一个细胞周期一定要先完成DNA的复制，才能完成细胞的分裂。 2.据表分析下列问题 不同细胞的细胞周期持续时间/h 细胞类型 分裂间期 分裂期 细胞周期 蚕豆根尖分生区细胞 15.3 2.0 17.3 小鼠十二指肠上皮细胞 13.5 1.8 15.3 人的肝细胞 21 1 22 人的宫颈癌细胞 20.5 1.5 22 ①不同生物细胞的细胞周期持续时间不一定相同，同种生物的不同细胞的细胞周期持续时间不一定相同。 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，是因为细胞周期中，分裂间期所占的时间长，因此观察细胞所处时期时，大部分细胞都处于分裂间期。 ③若要观察细胞的有丝分裂，应选择小鼠十二指肠上皮细胞，理由是细胞周期中分裂期所占时间相对较长，容易观察到处于分裂期的细胞。 在细胞处于旺盛分裂的培养液中添加适量的DNA合成可逆抑制剂，处于分裂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间(S)期，以达到细胞周期同步化的目的。 【典例1】1．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。 (1)据图可知，一个细胞周期所经历的时期依次是 （用图中字母和箭头表示）。 (2)与G1期细胞相比，G2期细胞中染色体及核DNA数量的变化是 。 (3)下列细胞中，有细胞周期的是 。（编号选填） ①根尖成熟区细胞 ②洋葱表皮细胞 ③神经细胞 ④癌细胞 ⑤干细胞 (4)细胞癌变与细胞周期调控异常有关。为了治疗癌症，常采用的方法主要有两种：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；后者抑制纺锤体的形成，主要激活检验点 ，使癌细胞停滞于中期。 题型02有丝分裂的过程及染色体和DNA变化 1．染色体行为变化 (1)当有染色单体(分裂间期的G2期、前期、中期)时，染色体数∶染色单体数∶核DNA数＝1∶2∶2。 (2)当无染色单体(分裂间期的G1期、后期、末期)时，染色体数∶核DNA数＝1∶1。 2．有丝分裂中核DNA、染色体、染色单体含量变化曲线分析 (1)曲线模型 (2)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(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，染色体数目加倍 末期细胞一分为二，染色体数目减半 染色单体 间(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 【典例1】如图所示，甲图表示洋葱根尖的结构示意图，乙图表示细胞分裂过程中染色体的形态变化，丙图表示细胞有丝分裂各阶段一个细胞核中DNA含量的变化（a表示分裂间期）。 (1)比较甲图中洋葱根尖的①和③区域，分析造成①和③细胞形态结构不同的根本原因是 。 (2)为了更好地观察洋葱根尖细胞分裂过程中染色体的形态变化，可选取 （选填“①”“②”或“③”）区域的细胞制作临时装片。 (3)制作上述临时装片的操作步骤具体是解离→ →染色→制片。 (4)乙图中，⑤→⑥过程中染色质变染色体，请说出染色质和染色体的关系 。 (5)乙图中⑤→⑥过程发生在丙图b阶段的 期。 1．海拉细胞系是源自一位美国黑人妇女海瑞塔·拉克斯的宫颈癌细胞系。1951年，一位外科医生从她的肿瘤上取下组织样本，并在实验室中进行培养至今，已成为医学研究中非常重要的工具。图1中所示为海拉细胞系的细胞周期示意图，图2为显微镜下观察培养中的海拉细胞所见视野。 (1)图1中，细胞周期的正确表示方法是_____。 A．a→a B．b→b C．c→c D．d→d (2)图2中A细胞所处的分裂阶段是_____。 A．分裂前期 B．分裂中期 C．分裂后期 D．分裂末期 (3)关于图2中的B细胞，不考虑染色体变异，说法正确的有_____。（多选） A．着丝粒整齐排列在赤道面 B．每条染色体含有2条染色单体 C．染色体形态、数目最清晰 D．细胞中的赤道面结构清晰可见 (4)研究人员将纯化的PHB2蛋白加入海拉细胞培养液，培养24h后，检测处于细胞周期不同时期的细胞数量，结果如图3。由图可推测，PHB2蛋白能够将海拉细胞的细胞周期阻断在_____。 图3 A．G1期 B．S期 C．G2/M期 D．不确定 (5)根据上述资料推测，海拉细胞被PHB2蛋白阻断的环节可能是_____（多选） A．细胞的缢裂 B．纺锤体的形成 C．着丝粒的分裂 D．DNA的复制 (6)经研究显示，羟基喜树碱能有效抑制癌细胞的增殖，其原理为阻碍DNA复制，若下图对照组为未加入羟基喜树碱的实验结果，请用虚线补充绘制加入羟基喜树碱的实验组的大致结果 。 在电镜下观察乳腺癌细胞有丝分裂时，母细胞中的姐妹染色单体均须附着于纺锤丝上，这称为双定向作用。一种称为纺锤体装配检查点（SAC）的监控机制能监视纺锤丝附着过程，一旦发现如图4所示的异常现象（当只有一条染色单体附着在纺锤丝上，则3M2B附着在对侧着丝粒上），便暂停姐妹染色单体的分离和有丝分裂的继续进行，直到双定向作用完成才能继续进行分裂。 (7)图4中细胞所处的分裂时期是 ，理由是 。（编号选填） ①发生DNA复制 ②合成组装纺锤丝的蛋白质 ③形成纺锤丝 ④每条染色体有两条染色单体 ⑤核膜核仁消失 ⑥染色体的着丝粒都排在赤道面上 (8)根据题干信息和图4，判断MCC对APC的作用是 （促进/抑制），理由是 。这一监控机制的意义是： 。 2.自然界中的多细胞生物从受精到发育为完整生物体，体内的细胞都放弃了各自独立性，顽强地结合在一起，承担着特殊的功能，为了更大的利益而减少自身繁殖，只增长到它们履行其功能所需要的数量。图1、图2是某细胞进行有丝分裂过程中细胞周期的图解及某一时期的图像。 (1)图1中可表示一个细胞周期的是____。 A．A→B→A B．B→A→B C．A→B D．B→A (2)图2中，染色体数目和DNA分子数目的比值是1：2的时期是有丝分裂的____。 A．G1期 B．中期 C．后期 D．末期 细胞异常增殖可导致肿瘤发生。图3示雌激素在特定条件下促进乳腺癌细胞增殖的机制。在雌激素的作用下，乳腺癌细胞中周期蛋白D（cyclinD）的合成量增加，cyclin D与周期蛋白依赖性激酶（CDK4/6）结合形成复合物，促进乳腺癌的恶性发展。 图3 (3)cyclin D的合成场所是 。若细胞核DNA含量开始增加，说明细胞周期开始进入图3中的 （X/Y/Z）期。 (4)据图2及所学知识推测，下列药物中能抑制乳腺癌恶性发展的是____。 A．CDK4/6活性抑制剂 B．雌激素受体抑制剂 C．cyclin D基因表达激活剂 D．纺锤体形成阻断剂 (5)CDK-cyclin复合体是由细胞周期蛋白（cyclin有多种类型）和细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK有多种类型）组成的，该复合体可以调控细胞周期内相邻时期之间的转换。下列叙述正确的是____。 A．cyclin和CDK在核糖体上合成后，即具有生物活性 B．调控前期转换成中期与中期转换成后期的CDK—cyclin复合体一定相同 C．抑制cyclin和CDK的结合，可能影响生物体的正常发育 D．不同CDK的功能不同，根本原因在于氨基酸的排列顺序不同 3. 包括结肠癌在内的癌细胞通常会发生染色体分离异常， 科学家发现此类异常很可能与有丝分裂末期分裂沟的退化有关。分裂沟退化会产生双核的异常细胞（如图  所示）， 继而可能发生细胞凋亡、产生异常后代等情况。 (1)在正常的细胞分裂过程中， 保证亲子代细胞遗传信息相同的行为包括______。（多选） A．间期 DNA 复制 B．前期染色质螺旋化成染色体 C．中期染色体整齐地排列在赤道面 D．后期着丝粒分裂， 染色单体分离 (2)图中的异常细胞可能发生凋亡， 这是和细胞坏死不同的细胞死亡方式， 两者的差异表现在____ （多选） A．是否会激发免疫作用 B．是否会对周围健康细胞造成影响 C．是否受遗传信息控制， 程序性发生 D．是否发生细胞膜破裂， 内容物释放到细胞外 (3)根据图信息和所学知识分析， 有可能产生双核异常细胞的因素包括 。（编号选填） ①分裂沟退化 ②同源染色体联会 ③同源染色体分离④姐妹染色单体移向同一极 ⑤同源染色体移向同一极 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $