内容正文:
课时1 有丝分裂和减数分裂
[自我校对] ①完成DNA的复制 ②纺锤体 ③漂洗、染色 ④同源染色体分离 ⑤着丝粒分裂
1.判断下列有丝分裂叙述的正误
(1)(2024·安徽卷)根尖分生区细胞的核膜在分裂间期解体,在分裂末期重建。(×)
(2)(2024·北京卷)有丝分裂保证细胞的亲代和子代间遗传的稳定性。 (√)
(3)(2023·河北卷)动物细胞有丝分裂过程中,细胞DNA总量在分裂后期减半。 (×)
(4)(2021·辽宁卷)酵母菌和醋酸菌均以有丝分裂的方式进行增殖。(×)
(5)(2020·浙江7月选考,改编)高等动物胚胎干细胞分裂过程中,中心粒的复制和染色体组数的加倍发生在同一时期。(×)
2.判断下列减数分裂叙述的正误
(1)(2024·贵州卷)四肢细胞分裂时会发生同源染色体分离。(×)
(2)(2024·北京卷)同源染色体联会和交换发生在减数分裂Ⅱ。(×)
保分点一 有丝分裂和减数分裂的过程
1.(2025·北京卷)用于啤酒生产的酿酒酵母是真核生物,其生活史如图。下列叙述错误的是( )
A.子囊孢子都是单倍体
B.营养细胞均无同源染色体
C.芽殖过程中不发生染色体数目减半
D.酿酒酵母可进行有丝分裂,也可进行减数分裂
答案:B
解析:由图可知,营养细胞通过减数分裂形成子囊孢子,子囊孢子都是单倍体,A正确;经细胞核融合后,通过芽殖生成的营养细胞含有同源染色体,B错误;由图可知,芽殖过程中细胞不发生染色体数目减半,C正确;酿酒酵母的芽殖通过有丝分裂完成,营养细胞可进行减数分裂,D正确。
2.(2025·安徽卷)某动物初级精母细胞中,一部分细胞的一对同源染色体的两条非姐妹染色单体间发生了片段互换,产生了4种精细胞,如图所示。若该动物产生的精细胞中,精细胞2、3所占的比例均为4%,则减数分裂过程中初级精母细胞发生交换的比例是( )
A.2% B.4%
C.8% D.16%
答案:D
解析:先分析初级精母细胞发生交换后产生精细胞的情况:在减数分裂过程中,一个初级精母细胞经过减数分裂Ⅰ(同源染色体分离)和减数分裂Ⅱ(姐妹染色单体分离),会产生4个精细胞。当一对同源染色体的两条非姐妹染色单体间发生片段互换时,一个初级精母细胞(如图)产生的4个精细胞中,有2种是交换后的新类型(精细胞2、3),另外2种是未交换的类型(精细胞1、4),且这4种精细胞的数量相等,即一个发生交换的初级精母细胞产生的4个精细胞中,精细胞2、3各占1/4。再计算发生交换的初级精母细胞的比例:设发生交换的初级精母细胞的比例为X。因为一个发生交换的初级精母细胞产生的精细胞中,精细胞2(或精细胞3)占1/4,已知精细胞2、3所占的比例均为4%,则对于精细胞2(或精细胞3)来说,可列出等式:1/4X=4%。求解上述等式:X=16%。所以,减数分裂过程中初级精母细胞发生交换的比例是16%,故选D。
◎(2025·山东济南二模)将两条单链均被32P标记的基因A导入不含32P标记的某动物精原细胞中,两个基因A分别插入1号和2号两条非同源染色体上。将该精原细胞置于不含32P的培养液中培养,得到4个子细胞,不考虑同源染色体的非姐妹染色单体间的互换和染色体变异,检测子细胞中的标记情况。下列叙述正确的是( )
A.基因A的插入一定会导致该染色体上基因的数目发生变化
B.可能会出现3个子细胞含32P,1个子细胞不含32P的情况
C.若2个子细胞中含有32P,则该精原细胞一定进行了减数分裂
D.若4个子细胞中含32P,则该精原细胞一定进行了有丝分裂
答案:B
解析:若基因A插入染色体的某基因内部,则会破坏原有基因,因此基因A的插入不一定会导致该染色体上基因的数目发生变化,A错误;两个基因A分别插入1号和2号两条非同源染色体上,若该精原细胞进行两次有丝分裂,由于DNA的半保留复制,第一次有丝分裂产生的两个子细胞均含有32P(此时1号和2号染色体所含的基因A均只有一条链含32P),经第二次有丝分裂DNA复制后,含基因A的1号和2号染色体形成的两条姐妹染色单体,只有一条染色单体的一条DNA链含32P,着丝粒分裂后由于姐妹染色单体分开随机进入两个子细胞,可能出现4个子细胞中均含32P或3个子细胞中含32P、1个子细胞中不含32P或2个子细胞中含32P、2个子细胞中不含32P,B正确;根据B项分析可知,若进行两次有丝分裂,也可能出现2个子细胞中含有32P,C错误;若进行减数分裂,DNA复制一次,含基因A的1号染色体和2号染色体的两条姐妹染色单体均含32P,减数分裂Ⅰ时若含基因A的1号染色体和含基因A的2号染色体分别移向两个次级精母细胞,则减数分裂Ⅱ结束形成的4个子细胞均含32P,因此若4个子细胞中含32P,则该精原细胞不一定进行了有丝分裂,D错误。
1.辨析相关物质或结构变化的“四点”原因
2.细胞分裂中标记染色体去向的辨析
(1)若两次都是有丝分裂
(注:表示被3H标记的DNA链;表示没有被3H标记的DNA链)
(2)若两次分裂分别是减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ
保分点二 细胞分裂与遗传变异的关系
1.(2025·江苏卷)图示二倍体植物形成2n异常配子的过程,下列相关叙述错误的是( )
A.甲细胞中发生过染色体互换
B.乙细胞中不含有同源染色体
C.丙细胞含有两个染色体组
D.2n配子是由于减数分裂Ⅰ异常产生的
答案:D
解析:由题图甲细胞中染色体的阴影位置可知,甲细胞中发生过染色体互换,A正确;图示二倍体植物形成配子的过程,乙细胞含有一个染色体组,不含有同源染色体,B正确;由题图可知,丙细胞中含有两个染色体组,C正确;2n配子是减数分裂Ⅱ着丝粒分裂后形成的两条子染色体留在了同一个细胞中所致,D错误。
2.(2024·广东卷)克氏综合征是一种性染色体异常疾病。某克氏综合征患儿及其父母的性染色体组成见图。Xg1和Xg2为X染色体上的等位基因。导致该患儿染色体异常最可能的原因是( )
A.精母细胞减数分裂Ⅰ性染色体不分离
B.精母细胞减数分裂Ⅱ性染色体不分离
C.卵母细胞减数分裂Ⅰ性染色体不分离
D.卵母细胞减数分裂Ⅱ性染色体不分离
答案:A
解析:由患儿染色体组成可知,父亲提供的精子中同时存在X染色体和Y染色体,X染色体和Y染色体本应该在减数分裂Ⅰ后期分离,二者未分离而进入同一个精子中,所以导致该患儿染色体异常最可能的原因是精母细胞减数分裂Ⅰ性染色体不分离,A符合题意。
◎(2025·湖北武汉二模)某基因型为AaBb的雄性动物的一个精原细胞进行减数分裂Ⅰ产生了如图所示的2个次级精母细胞。下列说法正确的是( )
A.该精原细胞在间期发生了基因突变
B.该精原细胞在四分体时期发生了互换
C.该精原细胞在减数分裂Ⅰ后期发生了基因重组
D.该精原细胞产生4个精子均异常
答案:C
解析:依题意和图示分析可知,该精原细胞在减数分裂Ⅰ的过程中,非同源染色体的染色单体之间发生了染色体结构变异中的易位(基因A所在染色单体片段与基因b所在染色单体发生交换),A、B错误;该精原细胞在减数分裂Ⅰ后期会发生基因重组,使非同源染色体上的非等位基因重组,C正确;该精原细胞经减数分裂能产生4个基因型分别为AB、Bb、Aa、ab的精子,其中Bb、Aa为异常精子,D错误。
细胞分裂过程中变异类型的推断
争分点 细胞周期的调控与同步化
◎(2023·重庆卷)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( )
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
答案:C
解析:与Ⅰ组相比,Ⅱ组添加了试剂K,由表格数据可以看出,Ⅱ组的细胞主要停滞在S期,A错误;对比Ⅱ组和Ⅲ组可以得出,试剂K对细胞周期的阻滞作用可逆,B错误;与Ⅰ组相比,Ⅲ组处于G2+M期的细胞多,细胞凋亡率也高,可得出药物甲主要作用于G2+M期,Ⅱ组处于G2+M期的细胞数最少,所以Ⅱ组的凋亡率应最低,C正确;浆细胞为高度分化的细胞,不再进行细胞分裂,所以药物甲对造血干细胞的毒性强于浆细胞,D错误。
【思维路径】
(1)熟悉实验流程
(2)分析表格信息
①与Ⅰ组相比,Ⅱ组添加了试剂K,分析题图中的表格可知,Ⅱ组处于S期的细胞数量多于Ⅰ组,说明试剂K可以将细胞阻滞在S期,从而确定A错误。
②Ⅲ组先用添加试剂K的培养液培养16 h,再去除试剂K培养8 h,与Ⅱ组相比,其处于S期的细胞数量减少,说明试剂K对细胞周期的阻滞作用是可逆的,从而确定B错误。
(3)分析柱图信息
柱图信息显示Ⅰ组、Ⅲ组凋亡率与表格中G2+M期细胞占比的数据基本一致,Ⅲ组处于G2+M期的细胞最多,药物甲处理后其凋亡率最高,说明药物甲主要作用于G2+M期,Ⅱ组处于G2+M期细胞数最少,所以Ⅱ组的凋亡率应最低。
【解题策略】 “柱状图类”试题解题步骤
1.细胞周期的调控机制及检测点
在典型的细胞周期中,控制系统是通过细胞周期的检验点来进行调节的。在每一个检验点,由细胞所处的状态和环境决定细胞能否通过此检验点,进入下一阶段。
2.实现动物细胞周期同步化的三种方法
(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,会阻断间期的DNA复制过程,使处于间期的细胞停滞在间期;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期,从而实现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,秋水仙素能够抑制纺锤体形成,使细胞周期被阻断,从而实现细胞周期同步化。
(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。
◎(2025·福建厦门二模)细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK1)被激活后,可推动处于分裂前间期的细胞进入分裂期。CDK1的活性受到细胞周期蛋白(CyclinB)的调控,其激活过程如下图所示,“P”表示磷酸化。下列叙述错误的是( )
A.与CyclinB结合后,CDK1的构象发生变化
B.CDK1被激活后可能会促进染色体和纺锤体形成
C.若添加CyclinB抑制剂,可使细胞停留在分裂间期
D.CDK1的激活需要经过同一部位的去磷酸化和磷酸化过程
答案:D
解析:由图可知,CDK1在无活性时与Cyclin B结合后,构象发生变化,变为部分激活状态,A正确;CDK1被激活后可推动处于分裂前间期的细胞进入分裂期,而在细胞分裂期会发生染色体和纺锤体的形成等过程,所以CDK1被激活后可能会促进染色体和纺锤体形成,B正确;因为CDK1的活性受到Cyclin B的调控,若添加CyclinB抑制剂,会抑制CDK1的激活,从而使细胞停留在分裂间期,C正确;从图中可见,CDK1的激活是在不同部位分别进行磷酸化和去磷酸化等过程,不是经过同一部位的去磷酸化和磷酸化的过程,D错误。
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