第四单元 第20课时 有丝分裂过程中相关变化及观察实验（教师用书word）-【步步高】2025年高考生物大一轮复习讲义（人教版 鲁湘）

第20课时　有丝分裂过程中相关变化及观察实验 课标要求 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.活动：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。 考情分析 观察洋葱根尖分生区组织细胞的有丝分裂 2022·江苏·T7　2022·湖南·T6　2022·广东·T4　2020·北京·T5 考点一　有丝分裂过程中相关变化分析 1．染色体、染色单体、核DNA的数量关系 (1)染色体数＝着丝粒数，即根据着丝粒数计算染色体数。 (2)当染色单体存在时，染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数＝1∶2∶2。 (3)当无染色单体存在时，染色体数∶核DNA分子数＝1∶1。 2．细胞内核DNA、染色体、染色单体的数目变化(以二倍体生物为例) 时期 项目 分裂间期 有丝分裂 前期 中期 后期 末期 核DNA 2n→4n 4n 4n 4n 4n→2n 染色体 2n 2n 2n 4n 4n→2n 染色单体 0→4n 4n 4n 0 0 3.核DNA含量、染色体数、染色单体数、每条染色体上DNA含量变化曲线 (1)a→b、l→m、p→q变化原因都是DNA分子复制。 (2)g→h、n→o、r→s变化原因都是着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍。 (3)c→d、r→s的变化很相似，但原因不同，c→d的变化原因是一个亲代细胞分裂成两个子代细胞。 4．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分子数∶染色体数∶染色单体数＝ 判断正误 (1)分裂间期S期DNA复制后染色体数目加倍，有利于染色体的平均分配(　×　) 提示　DNA复制使得DNA数目加倍，染色体数目不变，造成染色体数目加倍的原因是着丝粒分裂。 (2)在有丝分裂后期核DNA分子数∶染色体数∶染色单体数＝1∶1∶1(　×　) 提示　有丝分裂后期由于着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为两条染色体，即染色单体数为0。 (3)处于有丝分裂中期和有丝分裂末期的细胞中染色体数目不同(　√　) 考向一　有丝分裂过程中相关变化 1．(2024·日照高三模拟)已知图甲为某二倍体生物的细胞有丝分裂部分时期的示意图；图乙表示该生物的细胞分裂过程中，不同时期细胞内核DNA含量、染色体数、染色单体数的关系；图丙表示在细胞分裂的不同分裂时期每条染色体上的DNA含量变化。下列有关说法错误的是(　　) A．图甲中与图乙中②时期相对应的细胞是 Ⅰ B．图乙中表示核DNA含量的是字母a C．因为有中心体无细胞壁，所以该生物是动物 D．图丙的BC段分别对应图甲的Ⅱ和图乙的① 答案　B 解析　图甲中细胞Ⅰ的着丝粒分裂，处于有丝分裂后期，图乙中，②中没有染色单体，染色体数∶核DNA分子数＝1∶1，染色体数目加倍，处于有丝分裂后期，A正确；图乙中，b会消失，为染色单体数，a小于或等于c，a为染色体数，c为核DNA含量，B错误；中心体分布于低等植物和动物细胞中，因为无细胞壁，所以该生物是动物，C正确；BC段每条染色体上含有两个DNA分子，此时着丝粒没有分裂，染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数＝1∶2∶2，对应图甲的Ⅱ和图乙的①，D正确。 2．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)。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(　　) A．图1中，bc段的发生结果导致细胞中核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ab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 答案　A 解析　bc段每条染色体上的DNA含量减半，说明着丝粒分裂，处于有丝分裂后期，但细胞中核DNA含量不变，A错误；ab段可表示有丝分裂的前期、中期，观察染色体形态和数目的最佳时期是中期，B正确；SGO蛋白可以保护黏连蛋白不被水解，阻止着丝粒分裂，据此推测着丝粒分裂前SGO蛋白逐渐失去对黏连蛋白的保护作用，C正确；SGO蛋白在细胞分裂中的作用主要是保护黏连蛋白不被水解酶破坏，如果阻断正在分裂的细胞内SGO蛋白的合成，有可能导致染色体数目发生改变，D正确。 考点二　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 判断正误 (1)显微镜观察洋葱根尖分生区组织细胞的一个视野中，往往看不到细胞周期各个时期的图像(　√　) (2)在“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验中，制作装片的过程是染色→漂洗→解离→制片(　×　) 提示　制作装片的过程是解离→漂洗→染色→制片。 (3)在取洋葱根尖材料时，切取的洋葱根尖长度是2～3 cm(　×　) 提示　在取洋葱根尖材料时，切取的洋葱根尖长度是2～3 mm。 (4)统计视野中处于各个时期的细胞数，可比较各个时期的相对长短(　√　) (5)高倍镜下的分生区细胞中都可以清晰看到染色体(　×　) 提示　处于分裂间期的细胞中是染色质丝的状态，在分裂中期能观察到比较清晰的染色体。 (6)在显微镜下持续观察一个根尖分生区细胞，能看到一个完整的分裂过程(　×　) 提示　持续观察一个根尖分生区细胞，不能看到一个完整的分裂过程，因为解离时细胞已经死亡，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。 考向二　观察细胞的有丝分裂 3．(2022·江苏，7)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 答案　D 解析　四倍体中期细胞中的染色体数是4n，图中①处于二倍体根尖细胞有丝分裂后期，染色体数目加倍，染色体数目为4n，②处于二倍体根尖细胞有丝分裂间期，染色体数目为2n，③处于二倍体根尖细胞有丝分裂前期，染色体数目为2n，所以四倍体中期细胞中的染色体数与①的相等，是②的2倍，③的2倍，D错误。 4.(2022·湖南，6)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 答案　B 解析　图示细胞为洋葱根尖细胞的分裂图，有丝分裂过程中无同源染色体的分离现象，A错误；b细胞着丝粒整齐排列在赤道板上，细胞处于有丝分裂中期，且洋葱根尖细胞染色体数为8对(16条)，有丝分裂中期染色体数目与体细胞中的数目相同，但核DNA分子加倍，故b细胞含染色体16条，核DNA分子32个，B正确；各期细胞数目所占比例与其分裂周期所占时间呈正相关，故已知细胞周期时间，根据各时期细胞数目所占比例可计算各时期的时间，但应统计多个视野中的比例，图中只有一个视野，无法准确推算，C错误；分裂间期时的S期进行DNA分子复制，若根尖培养过程中用DNA合成抑制剂处理，细胞停滞在分裂间期，故分裂间期细胞所占比例升高，D错误。 1．(必修1 P116)根尖分生区细胞的特点是细胞呈正方形，排列紧密。若要观察植物根尖分生区细胞的有丝分裂，制作流程为解离、漂洗、染色、制片。 2．(必修1 P116)解离的目的是使组织中的细胞相互分离开来；漂洗的目的是洗去多余的药液，防止解离过度，以免影响染色。染色后用镊子把根尖弄碎，用拇指按压盖玻片的目的是使细胞分散开来，有利于观察。 3．请画出有丝分裂过程中染色体、核DNA、染色单体含量变化曲线(以二倍体生物为例)。 答案　如图所示 4．请填写有丝分裂时期。 课时精练 一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。 1．(2024·永州高三统考)人体细胞含有46条染色体。下列关于人某一精原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92个核DNA分子 B．在前期，每条染色体含2个DNA分子 C．在中期，46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，每对同源染色体分开，细胞中有92条染色体 答案　D 解析　在有丝分裂后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍，由46条变成92条，同源染色体不分离，D错误。 2．如图表示洋葱根尖分生组织内的细胞进行有丝分裂时，细胞核中DNA含量的变化，每个点代表记录到的一个细胞。下列叙述错误的是(　　) A．细胞分裂过程中显著的变化有核DNA含量和染色体行为及数量的变化 B．当细胞核体积增大到最大体积的一半时，核DNA的含量开始急剧增加 C．利用药物抑制DNA合成，细胞将停留在分裂期的中期 D．图中核DNA含量减半的原因是核膜重新形成 答案　C 解析　DNA合成发生在分裂间期，因此利用药物抑制DNA合成，细胞将停留在分裂间期，C错误。 3．(2023·湖北，10)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 答案　C 解析　丙和丁差别在于分裂间期和末期的数量不同，在区分两个时期时丙和丁同学判断结果不同，分裂时期发生混淆，A正确；有丝分裂中期，染色体整齐排列在细胞中央的赤道板位置，易区分，故五位同学记录的中期细胞数一致，B正确；取用的材料处于旺盛的分裂阶段时，观察结果仍应是绝大多数细胞处于分裂间期，只有少数细胞处于分裂期。五位同学记录的间期细胞数不多，可能原因是该同学进行拍照记录的区域处于分裂间期的细胞比例相对较低，C错误；戊统计的细胞数量较多，可能与该同学的细胞计数规则有关，戊的细胞计数规则可能与其他同学不同，D正确。 4．洋葱根尖分生区细胞的有丝分裂过程中，甲、乙、丙表示不同阶段的细胞中染色体组数和每条染色体上的DNA分子数，如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．甲→乙细胞内最重要的变化是核糖体增生 B．甲→乙→丙过程代表一个完整的细胞周期 C．乙阶段有些细胞中发生染色体螺旋变粗 D．乙→丙阶段细胞不会发生染色体的着丝粒一分为二 答案　C 解析　甲→乙细胞内最重要的变化是DNA分子的复制，A错误；甲→乙→丙→甲过程代表一个完整的细胞周期，B错误；乙阶段包括有丝分裂前期和中期，前期的细胞中发生染色体螺旋变粗，C正确。 5．如图甲为细胞核及其周围部分结构示意图，图乙为有丝分裂过程中核DNA含量变化曲线。下列相关叙述正确的是(　　) A．若图甲细胞处在细胞周期中，则图甲细胞相当于图乙的cd区 B．在图乙的ab区，图甲中③的数目会加倍 C．在细胞周期中，图甲中的④和⑤消失的时间是在图乙的de区 D．图甲所示结构不可能代表细菌，但细菌分裂过程中也会出现DNA复制 答案　D 解析　若图甲细胞处在细胞周期中，由于其染色质丝并没有螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体，所以仍然处在分裂间期，即相当于图乙的ab、fg区，A错误；图乙的ab区，表示细胞分裂间期，核DNA分子复制，细胞内核DNA含量加倍，图甲中③染色质丝的数目不会加倍，B错误；⑤核膜、④核仁的消失是在前期，即图乙的bc、gh区，C错误。 6.人体内体细胞增殖的主要方式是有丝分裂。如图表示在有丝分裂过程中核DNA和RNA的数量变化情况，下列叙述正确的是(　　) A．曲线甲为核DNA，b时期DNA复制需解旋酶和DNA酶参与 B．B细胞只要受到抗原刺激，其核DNA就会发生图示变化 C．c时期时，细胞中核DNA、染色体的数量均是a时期的2倍 D．de时期曲线乙代表的物质含量低的原因之一是染色体高度螺旋化 答案　D 解析　分析题图可知，曲线甲表示核DNA的数量变化，b时期为DNA复制过程，该过程需要解旋酶和DNA聚合酶的参与，A错误；图示包括DNA复制等过程，一些病原体可以和B细胞接触，这为激活B细胞提供了第一个信号，辅助性T细胞表面的特定分子发生变化并与B细胞结合，这是激活B细胞的第二个信号，B细胞受到两个信号的刺激后开始分裂、分化，B错误；c时期的细胞中含有的核DNA数目是a时期细胞中的2倍，而染色体数目与a时期的细胞中的相同，C错误；曲线乙表示RNA的数量变化，de时期RNA含量低，原因之一是染色体高度螺旋化，不利于DNA的转录，D正确。 7．真核细胞中的WDR26蛋白与调控细胞增殖的某信号途径密切相关。为探究WDR26蛋白对细胞增殖的影响，某实验小组以肝癌细胞为材料进行研究，对照组肝癌细胞WDR26蛋白基因正常表达，实验组肝癌细胞WDR26蛋白基因过量表达，结果如图所示。下列相关说法正确的是(　　) A．原代培养的肝癌细胞出现接触抑制时，要进行分瓶培养 B．促进肝癌细胞WDR26蛋白基因的表达，有利于治疗肝癌 C．图2中，M点对应的肝癌细胞处于有丝分裂的中期或后期 D．若抑制DNA合成，则图2中N点对应的细胞数量会减少 答案　D 解析　癌细胞一般不会出现接触抑制现象，A错误；由图1可知，WDR26蛋白能促进肝癌细胞增殖，促进肝癌细胞WDR26蛋白基因的表达，有利于肝癌细胞增殖，不利于治疗肝癌，B错误；图2中，M点对应的肝癌细胞核DNA含量在2n～4n之间，对应的时期是分裂间期，C错误。 8．如图1、2表示某二倍体生物细胞有丝分裂过程某时期模式图，图3表示不同时期每条染色体上DNA分子数的变化，图4表示不同时期染色体和核DNA分子的数量关系。下列有关叙述不正确的是(　　) A．图1细胞中共有4条染色体，8个核DNA分子；图2细胞中共有0条姐妹染色单体 B．有丝分裂过程中不会出现如图4中d所示的情况 C．图4中a可对应图3中的BC段，c可对应图3中的AB段 D．图1细胞处于图3中BC段；完成图3中CD段变化的细胞分裂时期是后期 答案　C 解析　分析题图可知，图1细胞处于有丝分裂中期，共有4条染色体，8个核DNA分子；图2细胞处于有丝分裂后期，没有姐妹染色单体，A正确；图4中d的染色体数是核DNA分子数的二倍，任何时候都不会存在这种数量关系，B正确；图4中a的核DNA分子数与染色体数相等，是体细胞的二倍，可表示有丝分裂后期，对应图3中的CE段；图4中c可对应图3中的AB段前的G1期，C错误。 9．(2020·北京，5)为探究干旱对根尖细胞有丝分裂的影响，用聚乙二醇溶液模拟干旱条件，处理白刺花的根尖，制片(压片法)后用显微镜观察染色体变异的情况，细胞图像如图所示。下列相关叙述正确的是(　　) A．制片需经甲紫染色→漂洗→盐酸解离等步骤 B．直接使用高倍镜寻找分生区细胞来观察染色体 C．染色体的形态表明该细胞正处于细胞分裂的分裂间期 D．观察结果表明该细胞染色体发生了变异 答案　D 解析　观察根尖细胞有丝分裂图像的实验中，需经过解离→漂洗→染色(甲紫)→制片等步骤，A错误；应先在低倍镜下找到分生区细胞并移至视野中央，再换高倍镜仔细观察，B错误；图示染色体的形态和位置，表明该细胞正处于有丝分裂的后期，C错误；由于图示中出现了断裂的染色体片段，表明该细胞染色体的结构发生了变异，D正确。 10．(2022·广东，4)用洋葱根尖制作临时装片以观察细胞有丝分裂，如图为光学显微镜下观察到的视野。下列实验操作正确的是(　　) A．根尖解离后立即用甲紫溶液染色，以防解离过度 B．根尖染色后置于载玻片上捣碎，加上盖玻片后镜检 C．找到分生区细胞后换高倍镜并使用细准焦螺旋调焦 D．向右下方移动装片可将分裂中期细胞移至视野中央 答案　C 解析　根尖解离后需要先漂洗，洗去药液后再进行染色，A错误；将已经染色的根尖取出来，放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子尖把根尖弄碎，盖上盖玻片后，需要用拇指轻轻按压盖玻片，使细胞分散开来，再进行观察，B错误；先放在低倍镜下观察，找到分生区细胞(呈正方形，排列紧密)，再换成高倍镜仔细观察，此时为使视野清晰，需要用细准焦螺旋进行调焦，C正确；分裂中期的染色体着丝粒整齐地排列在赤道板上，据图可知，图示分裂中期细胞位于视野左上方，故需要向左上方移动装片将分裂中期的细胞移至视野中央，D错误。 11.美花石斛的茎是名贵中药材，在一天中细胞分裂存在日节律性。如图1、2是某兴趣小组的实验结果，分裂期的细胞数占观察细胞总数的比值作为细胞分裂指数。下列说法正确的是(　　) A．选取新生茎尖作为实验材料的主要原因是茎尖伸长区细胞分裂旺盛 B．细胞周期中各时期的顺序是⑤→④→②→①→③ C．由图1可知，细胞周期中分裂期的细胞持续时间更长 D．由图2可知，在日节律上，9：00左右是美花石斛细胞分裂的高峰期 答案　D 解析　选取新生茎尖作为实验材料的主要原因是茎尖分生区细胞分裂旺盛，A错误；据图可知，①处于分裂后期，②处于分裂末期，③处于分裂间期，④处于分裂中期，⑤处于分裂前期，因此细胞周期中各时期的顺序是③→⑤→④→①→②，B错误；细胞周期分为分裂间期和分裂期，分裂间期的细胞数目远多于分裂期，因此细胞周期中分裂间期的细胞持续时间更长，C错误；由图2可知，9：00时细胞分裂指数最大，因此9：00左右是美花石斛细胞分裂的高峰期，D正确。 12．在制作和观察植物细胞有丝分裂临时装片的活动中，甲、乙、丙三位同学剪取洋葱根尖后，立即进行如表所示的操作步骤。下列叙述错误的是(　　) 学生 操作步骤 解离 漂洗 染色 制片 观察 甲 ＋ － ＋ ＋ ＋ 乙 ＋ ＋ － ＋ ＋ 丙 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 注：“＋”表示进行了该项操作，“－”则表示没有进行。 A．实验中解离和压片都有利于根尖分生区细胞分散 B．甲、乙两位同学观察不到染色体都是因为染色体未被着色 C．丙同学观察到视野中处于分裂期的细胞数目少于分裂间期的细胞数目 D．漂洗的目的是洗去浮色，便于观察 答案　D 解析　甲同学没有进行漂洗，而漂洗的目的是洗去药液，防止解离过度，便于染色体着色，故甲同学观察不到染色体是因为染色体未被着色，乙同学没有对染色体进行染色，故乙同学观察不到染色体也是因为染色体未被着色，B正确，D错误；在细胞周期中，分裂期所占时间较短，故视野中处于分裂期的细胞数目少于分裂间期的细胞数目，C正确。 二、选择题：每小题给出的四个选项中有一个或多个符合题目要求。 13．(2024·莱芜高三模拟)如图1和图2表示细胞周期不同时期染色体和核DNA的数量关系，下列有关叙述不正确的是(　　) A．观察染色体形态和数目的最佳时期处于图1的CD段 B．图1中DE段的细胞染色体数目加倍，但核DNA数量不变 C．图2中a对应图1中的AB段，c对应图1中的EF段 D．有丝分裂过程不会出现图2中d所示的情况 答案　C 解析　图2中a表示有丝分裂后期、末期，对应图1中的EF段，c表示G1期，对应图1中的AB段，C错误。 14．(2024·怀化高三质检)研究表明，葡萄糖能调节类甲基化转移酶3(METTL3)的合成，进而影响细胞的增殖。为进一步探究METTL3在葡萄糖诱导下的作用机制，研究人员以大鼠肾小管上皮细胞为材料进行了相关实验，结果如表。下列说法正确的是(　　) 组别 细胞增殖率(%) 分裂间期各阶段细胞比例(%) G1期 S期 G2期 对照组 100 63.67 27.98 8.35 高糖组 85.96 63.13 25.36 11.51 高糖＋METTL3合成抑制剂组 94.88 55.94 30.48 13.58 注：对照组和高糖组的葡萄糖浓度分别为5.5 mmol/L和35 mmol/L。 A．该实验的自变量是葡萄糖的浓度 B．METTL3会抑制细胞从G1期进入S期 C．高糖会促进METTL3的合成，进而抑制细胞增殖 D．METTL3的合成在G2期进行 答案　BC 解析　该实验的自变量是METTL3的有无和葡萄糖的浓度，A错误；比较高糖组和高糖＋METTL3合成抑制剂组分裂间期各阶段细胞比例可知，高糖＋METTL3合成抑制剂组的G1期细胞比例减少，S期细胞比例增大，则说明METTL3会抑制细胞从G1期进入S期，METTL3的合成在G1期进行，B正确，D错误；分析三组实验细胞增殖率可知，高糖会促进METTL3的合成，进而抑制细胞增殖，C正确。 15．(2024·益阳高三模拟)图甲中a、b、c、d表示洋葱根尖的不同区域，图乙为洋葱根尖细胞有丝分裂的显微照片。下列说法正确的是(　　) A．观察根尖有丝分裂时应该选择c区细胞，可以使用甲紫溶液对染色体染色 B．图乙中有丝分裂过程的排序应为②→①→④→③，①时期为观察染色体最佳时期 C．图乙中核DNA、染色体、染色单体三者数量比为2∶1∶2的时期有①②细胞 D．观察细胞质壁分离时不可选用a区细胞，因为该区细胞中没有紫色大液泡 答案　ABC 解析　a区为成熟区细胞，含有中央大液泡，可作为质壁分离实验的材料，D错误。 谢谢 学科网（北京）股份有限公司 $