专题04 细胞的生命历程（3大突破+3大命题）（培优讲义）2026年高考生物二轮复习讲练测

专题04 细胞的生命历程 目录 第一部分 高考考情精析 锁定靶心 高效备考 第二部分 思维建模突破 一问一答 扫清盲区 【突破01】有丝分裂/减数分裂的染色体行为调控机制解析 【突破02】细胞分化的分子开关机制解析 【突破03】细胞死亡的类型与信号通路机制解析 第三部分 高考命题深研 典例精析+方法提炼+变式巩固 【命题点01】干细胞应用情境分析 【命题点02】神经退行性疾病的细胞病理情境分析 【命题点03】单细胞测序解析细胞异质性情境分析 核心考向聚焦 主战场转移：从“基础概念记忆”转向细胞核心过程的机制解析（如有丝分裂/减数分裂的染色体行为调控、细胞分化的分子开关、细胞死亡的类型与信号通路），是尖子生拉开分差的关键。 核心价值：凸显“生命观念（结构与功能观、物质与能量观在细胞进程中的体现）”“科学思维（模型认知+逻辑推理）”“社会责任（癌症防治、再生医学等科技议题的社会应用）”，对接高考“高阶能力考查”导向。 关键能力与思维瓶颈 关键能力：精准推导细胞过程的“起点 - 中间环节 - 终点”（如减数分裂中染色体数目变化与配子形成的逻辑）、将“科研前沿情境”（如干细胞定向诱导技术）拆解为“教材机制模型”（细胞分裂、分化的基础模型）等。 培优瓶颈：1. 过程混淆，如混淆“有丝分裂与减数分裂各时期图像特征、染色体行为差异”；2. 逻辑疏漏，分析“细胞分化本质”时忽略“基因选择性表达与表观遗传的协同作用”，或阐释“细胞癌变机制”时遗漏“原癌基因/抑癌基因的突变累积逻辑”。 命题前瞻与备考策略 预测：以细胞工程（如干细胞应用）、疾病机制（癌症/神经退行性疾病的细胞病理）、技术前沿（单细胞测序解析细胞异质性）为核心情境，辐射考点；非选择题将融入“细胞分裂图像分析”“细胞死亡信号通路建模”，考查“过程→实验证据→结论推导”的逻辑；设问增加“原因解释类长句应答”，要求写出“3级以上逻辑链”（如“细胞分化为何不可逆？”需关联基因沉默、表观修饰、细胞微环境等层级）。 策略：溯源式学习：对每个核心过程画“推导逻辑图”（如“减数分裂中同源染色体分离→配子染色体数目减半→受精作用恢复二倍体”的完整链条），拒绝死记；模型化解题：对高频题型（如细胞周期调控类、细胞分化机制类）提炼“条件识别→过程推导→结论输出”的通用模型；靶向训练：多做“情境化+跨模块”题（如“细胞周期检验点异常与肿瘤发生的关联”“细胞分化与基因表达综合应用题”）。 ◇突破 01 有丝分裂/减数分裂的染色体行为调控机制解析 你如何理解有丝分裂与减数分裂的染色体行为分工？ 有丝分裂聚焦“复制 - 分离 - 传承”的稳定性： 染色体在间期完成精准复制，分裂期依赖纺锤体、着丝粒等结构协同，确保子细胞染色体数目与母细胞一致，是生物生长、发育、修复的基础； 减数分裂则侧重“重组 - 减半 - 多样”的创新性： 同源染色体联会时的交叉互换引入遗传变异， 后期同源染色体分离致染色体数目减半， 为有性生殖的遗传多样性提供分子基础。二者以染色体行为的“稳”与“变”，支撑生物个体生存与物种延续。 机制深解 机制深解 有丝分裂中，染色体凝聚依赖组蛋白修饰（如H3K9甲基化促使染色质紧缩）与凝聚素复合体结合；纺锤体组装由中心体（动物）或微管组织中心（植物）驱动，微管与染色体着丝粒的动粒结合，实现精准牵拉。关键检查点如G2/M检查点（验证DNA复制完整性）、纺锤体组装检查点（确保所有染色体正确附着）把控进程。 减数分裂中，染色体行为更依赖同源识别（如酵母Zip1蛋白介导联会）与重组酶（如Spo11启动双链断裂，MRX复合体参与修复）驱动的交叉互换；同源染色体分离则由减数分裂特异性黏连蛋白（如Rec8）维持姐妹染色单体连接，直至减Ⅱ期降解。独特检查点如减数分裂I期检查点（监测同源联会与重组）确保遗传物质重组有效。 场所与核心调控 差异与联系 有丝分裂可视为“单次精准复制 - 分离”，核心是姐妹染色单体忠实分配；减数分裂则是“两次分裂嵌套特殊重组”，核心是同源染色体定向分离 + 姐妹染色单体延迟分离。二者共享“染色体凝聚、纺锤体微管牵拉”等基础机制，又因生殖/体细胞功能分化，演化出“联会、重组、检查点特化”等独特调控通路，共同维系生物遗传的稳定性与多样性。 你会哪些角度比较有丝分裂和减数分裂的染色体行为？ 对比维度 有丝分裂 减数分裂 染色体复制次数 1次（间期） 1次（减Ⅰ间期） 同源染色体行为 无联会、分离 联会、交叉互换、减Ⅰ后期分离 姐妹染色单体分离时机 有丝分裂后期 减Ⅱ后期 染色体数目变化 子细胞 = 母细胞（2n→2n） 子细胞 = 母细胞1/2（2n→n） 关键调控蛋白 Cyclin B、CDK1等通用周期蛋白 减数分裂特异性激酶（如CDK8） 生物学意义 体细胞增殖，维持遗传稳定性 生殖细胞形成，推动遗传变异 ◇突破 02 细胞分化的分子开关机制解析 你如何理解细胞分化的分子开关？ 转录水平的“分子开关”​ 转录因子：如肌细胞分化中的 MyoD，结合靶基因（如肌动蛋白基因）启动子区域，启动分化相关基因转录；胚胎干细胞中 Oct4/Sox2/Nanog维持多能性，抑制分化基因表达。 信号通路介导：Wnt/β - catenin通路激活触发体细胞分化，TGF - β通路调控上皮 - 间充质转化，通路中关键分子（如β - catenin、Smad）的磷酸化/去磷酸化构成“开关”状态切换。 表观遗传的“分子开关”​ DNA甲基化：抑癌基因 p53启动子区高甲基化导致其沉默，驱动细胞异常增殖；胚胎发育中基因组整体去甲基化与特异位点甲基化重塑，决定细胞分化方向。 组蛋白修饰：组蛋白H3K4三甲基化（活化标记）促进基因表达（如造血干细胞向淋巴细胞分化中相关基因），H3K27三甲基化（抑制标记）沉默分化无关基因。 非编码RNA的“分子开关”​ miRNA：miR - 1调控心肌细胞分化，通过降解 Hand2mRNA抑制其表达；miR - 124促进神经细胞分化，靶向抑制非神经特异性基因。 lncRNA：Xist通过招募表观修饰复合物，引发X染色体失活（雌性细胞分化中性别相关基因调控）；H19作为miRNA前体或分子支架，调控胚胎干细胞分化时序。 过程辨析（核心过程对比表） 分化维度 胚胎干细胞（未分化） 心肌细胞（分化后） 神经细胞（分化后） 核心分子开关 Oct4/Sox2/Nanog MyoD、miR - 1 Neurogenin、miR - 124 调控靶点 多能性维持基因 肌动蛋白、肌钙蛋白 神经元特异性蛋白 表观修饰特征 基因组低甲基化 启动子区H3K4me3富集 增强子区H3K27ac富集 非编码RNA角色 lncRNA维持多能性 miR - 1抑制分化阻遏因子 miR - 124降解神经抑制因子mRNA 细胞分化中分子开关的“错误切换”会导致什么后果？ 分子开关异常可能引发癌症（如抑癌基因开关沉默、原癌基因开关持续激活）、发育畸形（如Hox基因簇开关紊乱导致肢体结构异常）或退行性疾病（如神经元分化相关开关失调引发神经退行性病变） ◇突破 03 细胞死亡的类型与信号通路机制解析 为何细胞需要“程序性死亡”？ 1.维持稳态 胚胎发育中指（趾）形成、免疫系统克隆清除； 2.防御机制 清除病毒感染细胞（如细胞毒性T细胞诱导靶细胞凋亡）； 3.疾病关联 凋亡不足（肿瘤）、过度凋亡（神经退行性疾病）。 程序性细胞死亡有哪些核心类型？ 类型 关键特征​ 信号通路核心分子​ 生物学功能​ 凋亡​ 细胞皱缩、凋亡小体形成、DNA ladder Caspase级联激活（外源性：死亡受体；内源性：线粒体） 发育塑形、免疫净化 坏死性凋亡​ 细胞膜破裂、炎症反应、依赖RIPK1/RIPK3 MLKL磷酸化介导膜孔形成 抗病毒、组织损伤应答 自噬性死亡​ 自噬体大量堆积、Atg基因激活 mTOR/ULK1通路调控自噬小体形成 清除受损细胞器、代谢应激适应 铁死亡​ 铁依赖性脂质过氧化、线粒体萎缩 GPX4失活、脂氧合酶（LOX）激活 肿瘤抑制、神经毒性 凋亡的分子机制如何解析？ Bcl-2家族失衡（促凋亡因子Bax/Bak激活）→线粒体释放Cytochrome c→Apaf-1复合物形成→激活Caspase-9→下游效应Caspase级联； 内源性通路 机制解析 FasL/Fas结合→招募FADD→激活Caspase-8→切割Caspase-3/7→靶蛋白降解； 外源性通路 执行阶段 Caspase-3切割PARP、核纤层蛋白等，导致DNA断裂和细胞解体。 坏死与凋亡的关键区别是什么？ 特征 坏死 凋亡 诱因 物理/化学损伤（缺氧、毒素） 生理信号或病理刺激 膜完整性 早期破裂，释放DAMPs 晚期破裂，凋亡小体包裹 炎症反应 强烈 弱 分子机制 无Caspase级联 Caspase依赖/非依赖（如凋亡诱导因子AIF） ◇命题点 01 干细胞应用情境分析 典｜例｜精｜析 典例1（2026·江西·一模）肝酶是肝细胞发挥正常功能的一种酶。在对肝细胞离体培养过程中，细胞形态由圆形变为纺锤形，肝酶基因表达下降，而具有干细胞特性CK19基因表达上调。下列叙述正确的是（　　） A．肝细胞离体培养过程中分化程度增加 B．遗传物质的改变使培养细胞的形态发生变化 C．肝细胞离体培养过程中增殖能力增强 D．CK19基因表达上调后，肝细胞功能增强 变｜式｜巩｜固 变式1（2026·甘肃·一模）脐带血中含有的造血干细胞可用于治疗恶性血液病、免疫缺陷病等多种疾病。因其免疫原性弱，在老年患者的临床治疗中也具有独特优势。下列叙述正确的是（    ） A．造血干细胞分化形成各类血细胞时，遗传物质发生了改变 B．造血干细胞分化形成不同类型的血细胞体现了细胞的全能性 C．造血干细胞分化形成的血细胞会保持其特定功能，一般不会逆转 D．老年患者接受造血干细胞移植，治疗的独特优势在于细胞分化速度快 变式2（2026·浙江宁波·二模）研究人员将某些转录因子（调控基因转录的蛋白质）导入脐带细胞，使其转化为诱导滋养干细胞。此过程涉及了（　　） A．细胞坏死 B．细胞癌变 C．基因选择性表达 D．基因拷贝数改变 变式3（2025·江苏无锡·模拟预测）将自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为“胰岛样”细胞，以替代损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的。下列叙述错误的是（    ） A．该过程依赖于胰腺微环境对干细胞分化的定向诱导作用 B．“胰岛样”细胞与骨髓干细胞中端粒酶活性存在显著差异 C．骨髓干细胞分化为“胰岛样”细胞体现了动物细胞的全能性 D．植入自体骨髓干细胞进行治疗理论上可以避免免疫排斥反应 ◇命题点 02 神经退行性疾病的细胞病理情境分析 典｜例｜精｜析 典例1（2025·湖南长沙·模拟）下图为细胞凋亡和细胞坏死的过程。研究表明，细胞坏死与神经退行性等疾病有关，也有一定的程序性。下列说法错误的是（　　） A．凋亡小体可作为区分细胞凋亡和细胞坏死的标志 B．人体内神经细胞的自然更新可通过细胞凋亡完成 C．被病原体感染细胞的死亡都属于细胞凋亡 D．细胞正常代谢活动受损引起的细胞死亡可能受基因调控 变｜式｜巩｜固 变式1（2025·浙江·模拟）阿尔茨海默病是一种不可逆的退行性神经疾病，其致病机理是神经细胞凋亡的异常增加。研究发现凋亡酶Caspase可催化细胞凋亡过程，而蛋白A通过与凋亡酶Caspase结合可抑制细胞凋亡。下列叙述错误的是（    ） A．人体内衰老细胞和幼嫩细胞中凋亡酶活性和含量不同 B．蛋白A可能改变凋亡酶Caspase的活性部位来实现其功能 C．减少神经细胞内有活性的蛋白A含量可治疗阿尔茨海默病 D．控制蛋白A合成的基因在细胞内适时进行选择性表达 变式2（2026·河南濮阳·模拟）骨关节炎（OA）是一种主要影响老年人的慢性退行性关节疾病，以关节软骨结构破坏和功能障碍为标志性特征。研究显示，软骨细胞衰老和凋亡是OA发生的重要病理过程。研究人员利用小鼠（2n=40）进行相关实验。请回答下列问题： (1)软骨母细胞分裂分化形成软骨细胞的过程中，细胞内染色体数目为80条的时期是有丝分裂的_____期，在此时期，细胞中的中心粒数量为_____个。 (2)某软骨母细胞周期为20h，科研人员在观察该细胞有丝分裂时，获得以下2组数据：①共观察了10个视野，平均每个视野中有32个细胞。②统计观察结果（各时期细胞数目）：前期15个，中期13个，后期11个，末期9个。综合数据分析，分裂间期持续的时间大约是_____h。 (3)随着年龄的增长，端粒磨损、线粒体功能下降等原因会导致细胞衰老。端粒的主要成分为_____。细胞中功能受损或结构异常的线粒体会显著促进自由基的产生。Parkin蛋白是促进受损线粒体降解的关键因子，若Parkin蛋白表达量下降，则细胞衰老速度会_____，原因是_____。 变式3（25-26高三上·安徽六安·月考）骨关节炎（OA）是一种主要影响老年人的慢性退行性关节疾病，以关节软骨结构破坏和功能障碍为标志性特征。研究显示，软骨细胞衰老和凋亡是 OA 发生的重要病理过程。研究人员利用小鼠进行相关实验。请回答下列问题： (1)胚胎软骨组织形成及出生后软骨生长过程中，软骨细胞由软骨干细胞经______形成。 (2)随着年龄的增长，端粒磨损、线粒体功能下降等原因会直接导致细胞衰老。端粒的主要成分为________，在正常体细胞中，端粒长度与细胞分裂次数呈______相关。研究发现，端粒酶能以自身成分为模板合成端粒DNA使端粒延长，从而延缓细胞衰老，不同细胞的端粒酶活性是不同的，据此分析引起细胞衰老的原因可能是________。 (3)细胞中功能受损或结构异常的线粒体会显著促进自由基的产生。Parkin 蛋白是促进受损线粒体降解的关键因子，若 Parkin 蛋白表达量下降，则细胞衰老速度会________，原因是________。 (4)为探究药物 X 对细胞凋亡的影响，科研人员设置对照组（正常小鼠的软骨细胞）、模型组（OA 小鼠的软骨细胞）、实验组（药物 X + OA 小鼠的软骨细胞）进行实验，经过一段时间培养后，检测各组细胞的凋亡率，结果如下图： 根据该实验结果，本实验的结论为________。 ◇命题点 03 单细胞测序解析细胞异质性情境分析 典｜例｜精｜析 典例1（2025·河南驻马店·一模）北大医学团队通过单细胞基因组测序，在单个细胞的水平上检测细胞之间的异质性，大幅增加了试管婴儿成功率。从刚刚受精的卵细胞周围抽取两个被废弃的极体，通过对两个极体进行基因组测序，就能推算卵细胞是否异常。不考虑基因突变，下列叙述错误的是（    ） A．卵细胞的基因组成与第一极体不同，与第二极体相同 B．第一极体含有46个核DNA，第二极体含有23个核DNA C．相比抽取胚胎细胞进行测序，对极体测序能降低胚胎受损的风险 D．单细胞基因组测序还可用于了解细胞是否发生癌变 变｜式｜巩｜固 变式1（2024·全国·模拟）单细胞RNA测序得到了越来越多的应用，相比于多细胞混合（Bulk）测序，它的优势是（　　） A．揭示罕见的细胞类型 B．检测癌组织内部的异质性 C．推断早期发育阶段的谱系信息 D．一般具有更高的测序覆盖度 变式2（2025·上海杨浦·二模）ATR-X综合征又称α地中海贫血伴智力低下综合征，是一种罕见遗传病。患者智力低下、面容异常，但其染色体（核型）正常。现发现一个家系，先证者为6岁男性，系谱图见图1。研究人员获取该家系三名成员外周静脉血，测序ATR-X基因位点，得到图2结果。    (1)据图1和图2信息可判断，该遗传病的遗传方式为伴X染色体隐性遗传，有助于完成该判断的最关键信息是______。 A．先证者患病 B．先证者母亲序列 C．先证者序列 D．先证者父亲序列 (2)若对图1所示的家族成员进一步开展基因测序，测序结果一定与图9中先证者母亲相同的是______。（编号选填） ①I-1  ②I-2  ③I-3  ④I-4  ⑤Ⅲ-2 (3)图2所示突变导致ATR-X蛋白第179位氨基酸由天冬酰胺（AAU）变为丝氨酸（AGU）。试写出突变基因方框内所示序列转录出的mRNA应为5'______3'。 (4)图3所示为野生型和突变型ATR-X蛋白的空间结构（箭头所指为第179位氨基酸），分析造成两者结构差异的原因是两者的_____。（编号选填）    ①氨基酸数目差异 ②氨基酸排序不同 ③肽链空间结构不同 ④第179位氨基酸不同 (5)为了快速获得检测结果，临床上通常需要采用PCR提取基因的关键部分进行局部测序。构建PCR体系需依次加入反应缓冲液、dNTP、_______、DNA聚合酶、DNA模板。 (6)构建好PCR体系后，置入PCR仪器进行扩增，常规PCR每一轮扩增反应的温度变化顺序为_______。（图中纵坐标表示操作温度，横坐标表示反应进程） A． B． C． D． (7)若测序结果显示，I-1与图2中“先证者父亲”该基因的测序结果完全相同，对此现象的解释，合理的是_______。 A．I-1产生的卵细胞发生突变 B．I-2产生的精细胞发生突变 C．发育成I-1的受精卵发生突变 D．发育成Ⅱ-1的受精卵发生突变 研究显示，ATR-X蛋白可改变染色质上核小体的致密程度；反过来，染色质的致密程度也会影响ATR-X蛋白发挥调控的性质和程度。ATR-X综合征呈显著的临床异质性（即存在很多表型），即使同一突变位点也可造成临床异质性。表是三位患者ATR-X基因发生图2所示突变的临床表型。 表1  ATR-X基因突变所致的表型（A536G表示ATR-X基因第536位核苷酸由A突变为G） 突变类型 面容畸形 智力低下 地中海贫血 生殖道异常 骨骼异常 流口水 A536G 有 有 无 无 无 无 A536G 有 有 不详 有 有 有 A536G 有 有 不详 有 不详 不详 (8)ATR-X蛋白通过改变染色质上核小体的致密程度调控相关基因表达，继而影响个体表型。据所学知识判断，该现象在遗传学上属于______。 (9)同一突变产生临床异质性的原因很多，据题干和所学知识解释，表中三位患者临床表型出现差异的可能原因，合理的是_______。（编号选填） ①不同个体染色体的化学组成存在差异 ②不同个体染色体的表观修饰状态不同 ③同一个体不同组织细胞，染色体数目不同 ④同一个体不同组织细胞，染色体表观修饰不同 变式3（2025·吉林·模拟）遗传性耳聋是一种遗传病，具有很强的遗传异质性，即不同位点的耳聋致病基因可导致相同表型的听觉功能障碍，而同一个基因的不同突变可以引起不同临床表现的耳聋。科研人员确定了一种与耳聋相关的基因，并对其进行测序，结果如图所示。下列分析不合理的是（    ） A．氨基酸序列合成的场所是核糖体，该过程需要RNA聚合酶的参与 B．同一个基因可突变出不同基因，体现了基因突变具有随机性 C．图中的基因序列与该基因的mRNA碱基序列一致，但需要把碱基T换成碱基U D．突变的基因C控制合成的蛋白质的结构发生改变 17 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 细胞的生命历程 目录 第一部分 高考考情精析 锁定靶心 高效备考 第二部分 思维建模突破 一问一答 扫清盲区 【突破01】有丝分裂/减数分裂的染色体行为调控机制解析 【突破02】细胞分化的分子开关机制解析 【突破03】细胞死亡的类型与信号通路机制解析 第三部分 高考命题深研 典例精析+方法提炼+变式巩固 【命题点01】干细胞应用情境分析 【命题点02】神经退行性疾病的细胞病理情境分析 【命题点03】单细胞测序解析细胞异质性情境分析 核心考向聚焦 主战场转移：从“基础概念记忆”转向细胞核心过程的机制解析（如有丝分裂/减数分裂的染色体行为调控、细胞分化的分子开关、细胞死亡的类型与信号通路），是尖子生拉开分差的关键。 核心价值：凸显“生命观念（结构与功能观、物质与能量观在细胞进程中的体现）”“科学思维（模型认知+逻辑推理）”“社会责任（癌症防治、再生医学等科技议题的社会应用）”，对接高考“高阶能力考查”导向。 关键能力与思维瓶颈 关键能力：精准推导细胞过程的“起点 - 中间环节 - 终点”（如减数分裂中染色体数目变化与配子形成的逻辑）、将“科研前沿情境”（如干细胞定向诱导技术）拆解为“教材机制模型”（细胞分裂、分化的基础模型）等。 培优瓶颈：1. 过程混淆，如混淆“有丝分裂与减数分裂各时期图像特征、染色体行为差异”；2. 逻辑疏漏，分析“细胞分化本质”时忽略“基因选择性表达与表观遗传的协同作用”，或阐释“细胞癌变机制”时遗漏“原癌基因/抑癌基因的突变累积逻辑”。 命题前瞻与备考策略 预测：以细胞工程（如干细胞应用）、疾病机制（癌症/神经退行性疾病的细胞病理）、技术前沿（单细胞测序解析细胞异质性）为核心情境，辐射考点；非选择题将融入“细胞分裂图像分析”“细胞死亡信号通路建模”，考查“过程→实验证据→结论推导”的逻辑；设问增加“原因解释类长句应答”，要求写出“3级以上逻辑链”（如“细胞分化为何不可逆？”需关联基因沉默、表观修饰、细胞微环境等层级）。 策略：溯源式学习：对每个核心过程画“推导逻辑图”（如“减数分裂中同源染色体分离→配子染色体数目减半→受精作用恢复二倍体”的完整链条），拒绝死记；模型化解题：对高频题型（如细胞周期调控类、细胞分化机制类）提炼“条件识别→过程推导→结论输出”的通用模型；靶向训练：多做“情境化+跨模块”题（如“细胞周期检验点异常与肿瘤发生的关联”“细胞分化与基因表达综合应用题”）。 ◇突破 01 有丝分裂/减数分裂的染色体行为调控机制解析 你如何理解有丝分裂与减数分裂的染色体行为分工？ 有丝分裂聚焦“复制 - 分离 - 传承”的稳定性： 染色体在间期完成精准复制，分裂期依赖纺锤体、着丝粒等结构协同，确保子细胞染色体数目与母细胞一致，是生物生长、发育、修复的基础； 减数分裂则侧重“重组 - 减半 - 多样”的创新性： 同源染色体联会时的交叉互换引入遗传变异， 后期同源染色体分离致染色体数目减半， 为有性生殖的遗传多样性提供分子基础。二者以染色体行为的“稳”与“变”，支撑生物个体生存与物种延续。 机制深解 机制深解 有丝分裂中，染色体凝聚依赖组蛋白修饰（如H3K9甲基化促使染色质紧缩）与凝聚素复合体结合；纺锤体组装由中心体（动物）或微管组织中心（植物）驱动，微管与染色体着丝粒的动粒结合，实现精准牵拉。关键检查点如G2/M检查点（验证DNA复制完整性）、纺锤体组装检查点（确保所有染色体正确附着）把控进程。 减数分裂中，染色体行为更依赖同源识别（如酵母Zip1蛋白介导联会）与重组酶（如Spo11启动双链断裂，MRX复合体参与修复）驱动的交叉互换；同源染色体分离则由减数分裂特异性黏连蛋白（如Rec8）维持姐妹染色单体连接，直至减Ⅱ期降解。独特检查点如减数分裂I期检查点（监测同源联会与重组）确保遗传物质重组有效。 场所与核心调控 差异与联系 有丝分裂可视为“单次精准复制 - 分离”，核心是姐妹染色单体忠实分配；减数分裂则是“两次分裂嵌套特殊重组”，核心是同源染色体定向分离 + 姐妹染色单体延迟分离。二者共享“染色体凝聚、纺锤体微管牵拉”等基础机制，又因生殖/体细胞功能分化，演化出“联会、重组、检查点特化”等独特调控通路，共同维系生物遗传的稳定性与多样性。 你会哪些角度比较有丝分裂和减数分裂的染色体行为？ 对比维度 有丝分裂 减数分裂 染色体复制次数 1次（间期） 1次（减Ⅰ间期） 同源染色体行为 无联会、分离 联会、交叉互换、减Ⅰ后期分离 姐妹染色单体分离时机 有丝分裂后期 减Ⅱ后期 染色体数目变化 子细胞 = 母细胞（2n→2n） 子细胞 = 母细胞1/2（2n→n） 关键调控蛋白 Cyclin B、CDK1等通用周期蛋白 减数分裂特异性激酶（如CDK8） 生物学意义 体细胞增殖，维持遗传稳定性 生殖细胞形成，推动遗传变异 ◇突破 02 细胞分化的分子开关机制解析 你如何理解细胞分化的分子开关？ 转录水平的“分子开关”​ 转录因子：如肌细胞分化中的 MyoD，结合靶基因（如肌动蛋白基因）启动子区域，启动分化相关基因转录；胚胎干细胞中 Oct4/Sox2/Nanog维持多能性，抑制分化基因表达。 信号通路介导：Wnt/β - catenin通路激活触发体细胞分化，TGF - β通路调控上皮 - 间充质转化，通路中关键分子（如β - catenin、Smad）的磷酸化/去磷酸化构成“开关”状态切换。 表观遗传的“分子开关”​ DNA甲基化：抑癌基因 p53启动子区高甲基化导致其沉默，驱动细胞异常增殖；胚胎发育中基因组整体去甲基化与特异位点甲基化重塑，决定细胞分化方向。 组蛋白修饰：组蛋白H3K4三甲基化（活化标记）促进基因表达（如造血干细胞向淋巴细胞分化中相关基因），H3K27三甲基化（抑制标记）沉默分化无关基因。 非编码RNA的“分子开关”​ miRNA：miR - 1调控心肌细胞分化，通过降解 Hand2mRNA抑制其表达；miR - 124促进神经细胞分化，靶向抑制非神经特异性基因。 lncRNA：Xist通过招募表观修饰复合物，引发X染色体失活（雌性细胞分化中性别相关基因调控）；H19作为miRNA前体或分子支架，调控胚胎干细胞分化时序。 过程辨析（核心过程对比表） 分化维度 胚胎干细胞（未分化） 心肌细胞（分化后） 神经细胞（分化后） 核心分子开关 Oct4/Sox2/Nanog MyoD、miR - 1 Neurogenin、miR - 124 调控靶点 多能性维持基因 肌动蛋白、肌钙蛋白 神经元特异性蛋白 表观修饰特征 基因组低甲基化 启动子区H3K4me3富集 增强子区H3K27ac富集 非编码RNA角色 lncRNA维持多能性 miR - 1抑制分化阻遏因子 miR - 124降解神经抑制因子mRNA 细胞分化中分子开关的“错误切换”会导致什么后果？ 分子开关异常可能引发癌症（如抑癌基因开关沉默、原癌基因开关持续激活）、发育畸形（如Hox基因簇开关紊乱导致肢体结构异常）或退行性疾病（如神经元分化相关开关失调引发神经退行性病变） ◇突破 03 细胞死亡的类型与信号通路机制解析 为何细胞需要“程序性死亡”？ 1.维持稳态 胚胎发育中指（趾）形成、免疫系统克隆清除； 2.防御机制 清除病毒感染细胞（如细胞毒性T细胞诱导靶细胞凋亡）； 3.疾病关联 凋亡不足（肿瘤）、过度凋亡（神经退行性疾病）。 程序性细胞死亡有哪些核心类型？ 类型 关键特征​ 信号通路核心分子​ 生物学功能​ 凋亡​ 细胞皱缩、凋亡小体形成、DNA ladder Caspase级联激活（外源性：死亡受体；内源性：线粒体） 发育塑形、免疫净化 坏死性凋亡​ 细胞膜破裂、炎症反应、依赖RIPK1/RIPK3 MLKL磷酸化介导膜孔形成 抗病毒、组织损伤应答 自噬性死亡​ 自噬体大量堆积、Atg基因激活 mTOR/ULK1通路调控自噬小体形成 清除受损细胞器、代谢应激适应 铁死亡​ 铁依赖性脂质过氧化、线粒体萎缩 GPX4失活、脂氧合酶（LOX）激活 肿瘤抑制、神经毒性 凋亡的分子机制如何解析？ Bcl-2家族失衡（促凋亡因子Bax/Bak激活）→线粒体释放Cytochrome c→Apaf-1复合物形成→激活Caspase-9→下游效应Caspase级联； 内源性通路 机制解析 FasL/Fas结合→招募FADD→激活Caspase-8→切割Caspase-3/7→靶蛋白降解； 外源性通路 执行阶段 Caspase-3切割PARP、核纤层蛋白等，导致DNA断裂和细胞解体。 坏死与凋亡的关键区别是什么？ 特征 坏死 凋亡 诱因 物理/化学损伤（缺氧、毒素） 生理信号或病理刺激 膜完整性 早期破裂，释放DAMPs 晚期破裂，凋亡小体包裹 炎症反应 强烈 弱 分子机制 无Caspase级联 Caspase依赖/非依赖（如凋亡诱导因子AIF） ◇命题点 01 干细胞应用情境分析 典｜例｜精｜析 典例1（2026·江西·一模）肝酶是肝细胞发挥正常功能的一种酶。在对肝细胞离体培养过程中，细胞形态由圆形变为纺锤形，肝酶基因表达下降，而具有干细胞特性CK19基因表达上调。下列叙述正确的是（　　） A．肝细胞离体培养过程中分化程度增加 B．遗传物质的改变使培养细胞的形态发生变化 C．肝细胞离体培养过程中增殖能力增强 D．CK19基因表达上调后，肝细胞功能增强 【答案】C 【详解】A、肝细胞离体培养过程中表现为 CK19 基因表达上调，使肝细胞具有了干细胞特性，属于去分化，分化程度减弱，A 错误； B、肝细胞离体培养过程中细胞形态发生改变是基因选择性表达的结果，遗传物质并未改变，B 错误； C、肝细胞离体培养过程中具有干细胞特性，即表现为 CK19 基因表达上调，说明细胞增殖能力增强，C正确； D、肝细胞离体培养过程中，CK19 基因表达上调后，具有干细胞特性，其作为肝细胞的功能减弱，D错误。 变｜式｜巩｜固 变式1（2026·甘肃·一模）脐带血中含有的造血干细胞可用于治疗恶性血液病、免疫缺陷病等多种疾病。因其免疫原性弱，在老年患者的临床治疗中也具有独特优势。下列叙述正确的是（    ） A．造血干细胞分化形成各类血细胞时，遗传物质发生了改变 B．造血干细胞分化形成不同类型的血细胞体现了细胞的全能性 C．造血干细胞分化形成的血细胞会保持其特定功能，一般不会逆转 D．老年患者接受造血干细胞移植，治疗的独特优势在于细胞分化速度快 【答案】C 【详解】A、细胞分化的实质是基因的选择性表达，分化过程中遗传物质不会发生改变，A错误； B、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，造血干细胞仅分化形成各类血细胞，不能体现细胞全能性，B错误； C、细胞分化具有稳定性、不可逆性的特点，分化形成的血细胞会保持分化后的特定功能，一般不会发生逆转，C正确； D、题干明确说明脐带血造血干细胞在老年患者治疗中的独特优势是免疫原性弱，而非细胞分化速度快，D错误。 变式2（2026·浙江宁波·二模）研究人员将某些转录因子（调控基因转录的蛋白质）导入脐带细胞，使其转化为诱导滋养干细胞。此过程涉及了（　　） A．细胞坏死 B．细胞癌变 C．基因选择性表达 D．基因拷贝数改变 【答案】C 【详解】A、细胞坏死是细胞受不利因素影响出现的非正常死亡过程，题干中仅发生脐带细胞向诱导滋养干细胞的转化，无细胞坏死发生，A错误； B、细胞癌变是原癌基因和抑癌基因发生突变导致细胞恶性增殖的过程，该过程仅导入转录因子调控基因转录，未发生细胞癌变，B错误； C、导入的转录因子可调控基因的转录过程，使脐带细胞中与干细胞相关的基因开启表达、部分脐带细胞特有基因关闭表达，即发生基因的选择性表达，最终转化为诱导滋养干细胞，C正确； D、基因拷贝数指基因组中某基因的数量，该过程仅调控基因的转录，未改变细胞内原有基因的拷贝数，D错误。 变式3（2025·江苏无锡·模拟预测）将自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为“胰岛样”细胞，以替代损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的。下列叙述错误的是（    ） A．该过程依赖于胰腺微环境对干细胞分化的定向诱导作用 B．“胰岛样”细胞与骨髓干细胞中端粒酶活性存在显著差异 C．骨髓干细胞分化为“胰岛样”细胞体现了动物细胞的全能性 D．植入自体骨髓干细胞进行治疗理论上可以避免免疫排斥反应 【答案】C 【详解】A、胰腺微环境中的特定信号分子可诱导骨髓干细胞向胰岛样细胞分化，体现微环境对分化的定向诱导作用，A正确； B、骨髓干细胞具有较高端粒酶活性以维持增殖能力，而分化的“胰岛样”细胞端粒酶活性显著降低，二者存在差异，B正确； C、细胞全能性指细胞发育成完整有机体或其他各种细胞的潜能和特性，骨髓干细胞分化为特定细胞仅体现细胞分化，未形成完整有机体或其他各种细胞，故不体现全能性，C错误； D、自体干细胞源于患者自身，其细胞表面抗原与自身免疫系统兼容，理论上不会引发免疫排斥反应，D正确。 故选C。 ◇命题点 02 神经退行性疾病的细胞病理情境分析 典｜例｜精｜析 典例1（2025·湖南长沙·模拟）下图为细胞凋亡和细胞坏死的过程。研究表明，细胞坏死与神经退行性等疾病有关，也有一定的程序性。下列说法错误的是（　　） A．凋亡小体可作为区分细胞凋亡和细胞坏死的标志 B．人体内神经细胞的自然更新可通过细胞凋亡完成 C．被病原体感染细胞的死亡都属于细胞凋亡 D．细胞正常代谢活动受损引起的细胞死亡可能受基因调控 【答案】C 【分析】细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，属于正常的生命现象，对生物体有利；细胞坏死是由外界环境因素引起的，属于不正常的细胞死亡，对生物体有害。 【详解】A、从图中可以明显看出，细胞凋亡过程中会形成凋亡小体，而细胞坏死过程中没有凋亡小体的形成。所以凋亡小体可作为区分细胞凋亡和细胞坏死的标志，A正确； B、细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，在生物体内，细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除等都是通过细胞凋亡完成的。因此，人体内神经细胞的自然更新可通过细胞凋亡完成，B正确； C、被病原体感染细胞的死亡不一定都对机体健康有利。如果是通过细胞凋亡清除被病原体感染的细胞，对机体健康有利；但如果是细胞坏死，细胞解体后释放出细胞内容物，会引起炎症，对机体健康不利，C错误； D、细胞正常代谢活动受损引起的细胞死亡可能是细胞凋亡，而细胞凋亡是受基因调控的程序性死亡。所以细胞正常代谢活动受损引起的细胞死亡可能受基因调控，D正确。 故选C。 变｜式｜巩｜固 变式1（2025·浙江·模拟）阿尔茨海默病是一种不可逆的退行性神经疾病，其致病机理是神经细胞凋亡的异常增加。研究发现凋亡酶Caspase可催化细胞凋亡过程，而蛋白A通过与凋亡酶Caspase结合可抑制细胞凋亡。下列叙述错误的是（    ） A．人体内衰老细胞和幼嫩细胞中凋亡酶活性和含量不同 B．蛋白A可能改变凋亡酶Caspase的活性部位来实现其功能 C．减少神经细胞内有活性的蛋白A含量可治疗阿尔茨海默病 D．控制蛋白A合成的基因在细胞内适时进行选择性表达 【答案】C 【分析】细胞凋亡过程受基因控制，通过凋亡基因的表达，使细胞发生程序性死亡，它是一种主动的细胞死亡过程，对生物的生长发育起重要作用。 【详解】A、人体衰老细胞和幼嫩细胞寿命不同，衰老细胞中凋亡酶活性和含量高于幼嫩细胞，A正确； B、凋亡酶可催化细胞凋亡过程，蛋白A通过与凋亡酶结合抑制细胞凋亡，蛋白A可能改变凋亡酶的活性部位实现抑制功能，B正确； C、减少神经细胞内蛋白A含量，可促进凋亡酶催化细胞凋亡过程，使得更多的神经细胞凋亡，不能治疗阿尔茨海默病，C错误； D、不同的细胞中，细胞生长发育的不同阶段，凋亡酶和蛋白A的表达量均可能存在差异，控制蛋白A合成的基因在细胞内适时进行选择性表达，D正确。 故选C。 变式2（2026·河南濮阳·模拟）骨关节炎（OA）是一种主要影响老年人的慢性退行性关节疾病，以关节软骨结构破坏和功能障碍为标志性特征。研究显示，软骨细胞衰老和凋亡是OA发生的重要病理过程。研究人员利用小鼠（2n=40）进行相关实验。请回答下列问题： (1)软骨母细胞分裂分化形成软骨细胞的过程中，细胞内染色体数目为80条的时期是有丝分裂的_____期，在此时期，细胞中的中心粒数量为_____个。 (2)某软骨母细胞周期为20h，科研人员在观察该细胞有丝分裂时，获得以下2组数据：①共观察了10个视野，平均每个视野中有32个细胞。②统计观察结果（各时期细胞数目）：前期15个，中期13个，后期11个，末期9个。综合数据分析，分裂间期持续的时间大约是_____h。 (3)随着年龄的增长，端粒磨损、线粒体功能下降等原因会导致细胞衰老。端粒的主要成分为_____。细胞中功能受损或结构异常的线粒体会显著促进自由基的产生。Parkin蛋白是促进受损线粒体降解的关键因子，若Parkin蛋白表达量下降，则细胞衰老速度会_____，原因是_____。 【答案】(1) 后 4 (2)17 (3) DNA和蛋白质 加快 Parkin蛋白表达量下降，受损线粒体降解减少，会显著促进自由基的产生，加速细胞衰老 【分析】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。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，为一个细胞周期。一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期。细胞周期的大部分时间处于分裂间期。 【详解】（1） 小鼠体细胞中染色体数目为80条的时期是有丝分裂后期，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。在此时期，细胞中的中心粒数量为4个，因为在有丝分裂间期中心体进行了复制，前期移向细胞两极，后期细胞中含有2个中心体，每个中心体含有2个中心粒，共4个中心粒。 （2）共观察到细胞数为10×32=320个，其中分裂期细胞数为15+13+11+9=48个，则分裂间期细胞数为320−48=272个。间期细胞占全部细胞的比例为272/320=17/20，细胞周期为20h，分裂间期持续的时间大约是20×17/20=17h。 （3） 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，端粒的主要成分为DNA和蛋白质；若Parkin蛋白表达量下降，则细胞衰老速度会加快。原因是Parkin蛋白表达量下降，受损线粒体降解减少，会显著促进自由基的产生，而自由基会攻击细胞内的生物分子，加速细胞衰老。 变式3（25-26高三上·安徽六安·月考）骨关节炎（OA）是一种主要影响老年人的慢性退行性关节疾病，以关节软骨结构破坏和功能障碍为标志性特征。研究显示，软骨细胞衰老和凋亡是 OA 发生的重要病理过程。研究人员利用小鼠进行相关实验。请回答下列问题： (1)胚胎软骨组织形成及出生后软骨生长过程中，软骨细胞由软骨干细胞经______形成。 (2)随着年龄的增长，端粒磨损、线粒体功能下降等原因会直接导致细胞衰老。端粒的主要成分为________，在正常体细胞中，端粒长度与细胞分裂次数呈______相关。研究发现，端粒酶能以自身成分为模板合成端粒DNA使端粒延长，从而延缓细胞衰老，不同细胞的端粒酶活性是不同的，据此分析引起细胞衰老的原因可能是________。 (3)细胞中功能受损或结构异常的线粒体会显著促进自由基的产生。Parkin 蛋白是促进受损线粒体降解的关键因子，若 Parkin 蛋白表达量下降，则细胞衰老速度会________，原因是________。 (4)为探究药物 X 对细胞凋亡的影响，科研人员设置对照组（正常小鼠的软骨细胞）、模型组（OA 小鼠的软骨细胞）、实验组（药物 X + OA 小鼠的软骨细胞）进行实验，经过一段时间培养后，检测各组细胞的凋亡率，结果如下图： 根据该实验结果，本实验的结论为________。 【答案】(1)细胞分裂和细胞分化 (2) DNA和蛋白质 负 端粒酶的活性下降（或端粒酶的活性受到抑制） (3) 加快 Parkin 蛋白表达量下降，受损线粒体降解减少，会显著促进自由基的产生，加速细胞衰老 (4)药物 X能抑制OA小鼠软骨细胞的凋亡 【分析】衰老细胞的特征：（1）细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小，但细胞核体积增大，染色质固缩，染色加深；（2）细胞膜通透性功能改变，物质运输功能降低；（3）细胞色素随着细胞衰老逐渐累积；（4）有些酶的活性降低；（5）呼吸速度减慢，新陈代谢减慢。 【详解】（1）胚胎软骨组织形成及出生后软骨生长过程中，软骨细胞由软骨干细胞经细胞分裂和细胞分化形成，通过细胞分裂增加细胞数量，通过细胞分化形成不同功能的软骨细胞。 （2）端粒的主要成分为DNA和蛋白质。在正常体细胞中，端粒长度与细胞分裂次数呈负相关，细胞每分裂一次，端粒就会缩短一点。端粒酶能以自身成分为模板合成端粒DNA使端粒延长，从而延缓细胞衰老，不同细胞的端粒酶活性是不同的，据此分析引起细胞衰老的原因可能是：端粒酶的活性下降（或端粒酶的活性受到抑制）。 （3）若Parkin蛋白表达量下降，则细胞衰老速度会加快。原因是Parkin蛋白表达量下降，受损线粒体降解减少，会显著促进自由基的产生，而自由基会攻击细胞内的生物分子，加速细胞衰老。 （4）从实验结果看，模型组（OA小鼠的软骨细胞）凋亡率远高于对照组（正常小鼠的软骨细胞），实验组（药物X+OA小鼠的软骨细胞）凋亡率低于模型组，说明药物X能抑制OA小鼠软骨细胞的凋亡。 ◇命题点 03 单细胞测序解析细胞异质性情境分析 典｜例｜精｜析 典例1（2025·河南驻马店·一模）北大医学团队通过单细胞基因组测序，在单个细胞的水平上检测细胞之间的异质性，大幅增加了试管婴儿成功率。从刚刚受精的卵细胞周围抽取两个被废弃的极体，通过对两个极体进行基因组测序，就能推算卵细胞是否异常。不考虑基因突变，下列叙述错误的是（    ） A．卵细胞的基因组成与第一极体不同，与第二极体相同 B．第一极体含有46个核DNA，第二极体含有23个核DNA C．相比抽取胚胎细胞进行测序，对极体测序能降低胚胎受损的风险 D．单细胞基因组测序还可用于了解细胞是否发生癌变 【答案】A 【分析】第一极体所含的核DNA分子数量与正常体细胞的相同，第二极体所含的核DNA分子数量是正常体细胞的一半，第一极体与次级卵母细胞分裂产生的第二极体所含基因不同，卵细肥与次级卵母细胞产生的极体所含基因相同。 【详解】A、减数第一次分裂形成次级卵母细胞和第一极体，第一极体减数第二次分裂形成两个基因组成相同的第二极体，次级卵母细胞减数第二次分裂产生基因组成相同的卵细胞和第二极体，卵细胞的基因组成与第一极体不同，与第二极体可能相同，也可能不同，A错误； B、人体有46条染色体，完成复制后有92个核DNA分子，减数第一次分裂形成第一极体时核DNA减半，第一极体含有46个核DNA，第一极体减数第二次分裂形成第二极体，核DNA再次减半，第二极体含有23个核DNA，B正确； C、胚胎继续发育将形成幼体（个体），相比抽取胚胎细胞进行测序，对极体测序能降低胚胎受损的风险，C正确； D、癌变是基因突变的结果，突变基因和正常基因相比，碱基序列发生了改变，因此单细胞基因组测序还可用于了解细胞是否发生癌变，D正确。 故选A。 变｜式｜巩｜固 变式1（2024·全国·模拟）单细胞RNA测序得到了越来越多的应用，相比于多细胞混合（Bulk）测序，它的优势是（　　） A．揭示罕见的细胞类型 B．检测癌组织内部的异质性 C．推断早期发育阶段的谱系信息 D．一般具有更高的测序覆盖度 【答案】ABC 【分析】单细胞测序凭借其高度的准确性和特异性成为单细胞研究的理想工具，它能以最小的样本起始量开展无偏差的高通量研究。 【详解】相比于多细胞混合（Bulk）测序，单细胞RNA测序具有如下优点， 例如精细解析细胞异质性，即单细胞测序可以提供单个细胞的基因表达谱，允许研究者分析每个单个细胞的基因表达特征，揭示细胞间的异质性，从而更好地理解细胞的功能和发育过程，可以检测癌组织内部的异质性。 又如发现新的细胞类型和亚群，即单细胞测序可以帮助鉴定和发现更多的细胞类型和亚群，尤其是在复杂的组织样本中，能够解析具有微小差异的细胞群体，揭示罕见的细胞类型。 另外，潜在生物学应用广泛，即单细胞测序可以应用于多个生物学领域，如癌症研究、胚胎发育研究、免疫学和神经科学等，帮助研究者深入了解细胞的功能和相互关系。具有强大的分析能力，随着单细胞测序技术的发展，涌现出了许多分析方法和工具，如聚类分析、单细胞DEG分析、细胞轨迹推断等，可以更好地挖掘数据中隐藏的信息。综上所述，ABC正确，D错误。 故选ABC。 变式2（2025·上海杨浦·二模）ATR-X综合征又称α地中海贫血伴智力低下综合征，是一种罕见遗传病。患者智力低下、面容异常，但其染色体（核型）正常。现发现一个家系，先证者为6岁男性，系谱图见图1。研究人员获取该家系三名成员外周静脉血，测序ATR-X基因位点，得到图2结果。    (1)据图1和图2信息可判断，该遗传病的遗传方式为伴X染色体隐性遗传，有助于完成该判断的最关键信息是______。 A．先证者患病 B．先证者母亲序列 C．先证者序列 D．先证者父亲序列 (2)若对图1所示的家族成员进一步开展基因测序，测序结果一定与图9中先证者母亲相同的是______。（编号选填） ①I-1  ②I-2  ③I-3  ④I-4  ⑤Ⅲ-2 (3)图2所示突变导致ATR-X蛋白第179位氨基酸由天冬酰胺（AAU）变为丝氨酸（AGU）。试写出突变基因方框内所示序列转录出的mRNA应为5'______3'。 (4)图3所示为野生型和突变型ATR-X蛋白的空间结构（箭头所指为第179位氨基酸），分析造成两者结构差异的原因是两者的_____。（编号选填）    ①氨基酸数目差异 ②氨基酸排序不同 ③肽链空间结构不同 ④第179位氨基酸不同 (5)为了快速获得检测结果，临床上通常需要采用PCR提取基因的关键部分进行局部测序。构建PCR体系需依次加入反应缓冲液、dNTP、_______、DNA聚合酶、DNA模板。 (6)构建好PCR体系后，置入PCR仪器进行扩增，常规PCR每一轮扩增反应的温度变化顺序为_______。（图中纵坐标表示操作温度，横坐标表示反应进程） A． B． C． D． (7)若测序结果显示，I-1与图2中“先证者父亲”该基因的测序结果完全相同，对此现象的解释，合理的是_______。 A．I-1产生的卵细胞发生突变 B．I-2产生的精细胞发生突变 C．发育成I-1的受精卵发生突变 D．发育成Ⅱ-1的受精卵发生突变 研究显示，ATR-X蛋白可改变染色质上核小体的致密程度；反过来，染色质的致密程度也会影响ATR-X蛋白发挥调控的性质和程度。ATR-X综合征呈显著的临床异质性（即存在很多表型），即使同一突变位点也可造成临床异质性。表是三位患者ATR-X基因发生图2所示突变的临床表型。 表1  ATR-X基因突变所致的表型（A536G表示ATR-X基因第536位核苷酸由A突变为G） 突变类型 面容畸形 智力低下 地中海贫血 生殖道异常 骨骼异常 流口水 A536G 有 有 无 无 无 无 A536G 有 有 不详 有 有 有 A536G 有 有 不详 有 不详 不详 (8)ATR-X蛋白通过改变染色质上核小体的致密程度调控相关基因表达，继而影响个体表型。据所学知识判断，该现象在遗传学上属于______。 (9)同一突变产生临床异质性的原因很多，据题干和所学知识解释，表中三位患者临床表型出现差异的可能原因，合理的是_______。（编号选填） ①不同个体染色体的化学组成存在差异 ②不同个体染色体的表观修饰状态不同 ③同一个体不同组织细胞，染色体数目不同 ④同一个体不同组织细胞，染色体表观修饰不同 【答案】(1)D (2)① (3)5'CAGUCAU3' (4)②③④ (5)引物（引物1和引物2） (6)D (7)ABD (8)表观遗传 (9)②④ 【分析】1、可遗传变异包括基因突变、染色体变异和基因重组； 2、生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传，主要有DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等。 【详解】（1）根据图1的遗传家系图，可以观察到该遗传病在家族中的传递模式。由于该病只在男性中出现，且女性携带者不发病，这提示该遗传病可能是伴X染色体隐性遗传；分析图2的测序结果图2显示了正常序列、先证者序列、先证者母亲序列和先证者父亲序列。通过比较这些序列，可以发现先证者父亲的序列与正常序列相同，而先证者的序列与正常序列不同，说明父亲为正常纯合子，但生育了患病的孩子，这有助于确定该遗传病的遗传方式，D正确。 故选D。 （2）因为该病为伴X染色体隐性遗传，先证者母亲为携带者。Ⅰ - 1作为先证者的外祖母，其女儿（先证者母亲）为携带者，所以Ⅰ - 1一定是携带者，基因测序结果一定与先证者母亲相同；Ⅱ - 2是先证者的父亲，其基因正常；Ⅰ - 3和Ⅰ - 4不一定是携带者；Ⅲ - 2有可能是携带者，但不一定与先证者母亲基因测序结果相同，①正确； （3）已知正常序列为CAATCAT，突变后先证者序列为CAGTCAT（变化部分为方框内），根据转录时碱基互补配对原则（A-U、T-A、G-C、C-G），图2所示突变导致ATR-X蛋白第179位氨基酸由天冬酰胺（AAU）变为丝氨酸（AGU）。因此可知图中序列为编码链，根据碱基互补配对原则，可知突变基因方框内所示序列转录出的mRNA应为5'CAGUCAU3'； （4）①观察中野生型和突变型 ATR - X 蛋白的空间结构，箭头所指第 179 位氨基酸处有明显差异。  ①图中未显示氨基酸数目有差异，所以①不符合； ②从整体结构看，氨基酸排序不同会导致蛋白质结构不同，这里两者结构有差异，有可能是氨基酸排序不同，②符合； ③图中明显看到两者的肽链空间结构不同，③符合； ④箭头所指第 179 位氨基酸不同，这是导致结构差异的一个原因，④符合。 故选②③④。 （5）PCR体系中除缓冲液、dNTP、DNA聚合酶和模板外，还需加入与目的序列互补的引物。 （6）常规PCR每轮扩增温度依次是高温变性（约94℃）→ 低温退火（约55～60℃） → 中温延伸（约72℃），ABC错误，D正确。 故选D。 （7）若I‐1（先证者的外祖母）与图2中“先证者父亲”该基因的测序结果完，说明I‐1不携带致病基因，该病为伴X染色体隐性遗传病，Ⅱ-1为携带者，因此可推测产生的原因是，I-1产生的卵细胞发生突变，也可能是I-2产生的精细胞发生突变，或是由于发育成Ⅱ-1的受精卵发生突变，ABD正确，C错误。 故选ABD。 （8）ATR-X蛋白通过改变染色质上核小体的致密程度调控相关基因表达，继而影响个体表型。未改变基因而改变表型，可知该现象在遗传学上属于表观遗传。 （9）同一基因突变在不同个体甚至同一个体不同组织中，因表观修饰状态（如染色质开放程度）不同，会导致基因实际表达水平差异，②④正确；染色体化学组成或染色体数目在正常个体/组织中并无此种差异，①③错误。 故合理原因是②④。 变式3（2025·吉林·模拟）遗传性耳聋是一种遗传病，具有很强的遗传异质性，即不同位点的耳聋致病基因可导致相同表型的听觉功能障碍，而同一个基因的不同突变可以引起不同临床表现的耳聋。科研人员确定了一种与耳聋相关的基因，并对其进行测序，结果如图所示。下列分析不合理的是（    ） A．氨基酸序列合成的场所是核糖体，该过程需要RNA聚合酶的参与 B．同一个基因可突变出不同基因，体现了基因突变具有随机性 C．图中的基因序列与该基因的mRNA碱基序列一致，但需要把碱基T换成碱基U D．突变的基因C控制合成的蛋白质的结构发生改变 【答案】AB 【分析】DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变，叫做基因突变。 【详解】A、氨基酸序列合成的场所是核糖体，该过程为翻译过程，不需要RNA聚合酶的参与，A错误； B、基因突变的随机性是指基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期、任何DNA分子上以及同一DNA分子的不同部位；基因突变的不定向性是指一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。同一个基因可突变出不同的基因，体现了基因突变具有不定向性，B错误； C、根据基因序列可以推出mRNA的碱基序列，因此图中的基因序列与该基因的mRNA碱基序列一致，但需要把碱基T换成碱基U，C正确； D、由图示分析可知，与正常基因C相比，突变的基因C编码的mRNA中终止密码子提前出现，则其所编码的肽链变短，控制合成的蛋白质的结构发生改变，D正确。 故选AB。 17 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $