专題7 细胞的增殖，分化、衰老和凋亡 题源3 实验：现察细胞的有丝分裂探究细面积与体积的关系-【备战高考】备战2027高考生物母题题源同步练

分为连续分裂的细胞、暂不增殖的细胞和终端分化细胞。连续 分裂的细胞：如小肠绒毛上皮腺窝细胞、表皮基底层细胞、部分 骨髓造血细胞等，可在细胞周期中连续运转：暂不增殖细胞：如 某些免疫淋巴细胞，肝、肾细胞及大部分骨髓千细胞等，在适当 刺激下又会重新进行DNA复制，进行细胞分裂：终端分化细胞： 如神经细胞、肌纤维细胞等，不可逆地脱离细胞周期。 [答案]A 解题模型2.4 动、植物细胞有丝分裂的差异及原因 (1)差异 ①前期纺锤体形成方式不同：植物细胞是从两极发出 纺锤丝形成纺锤体，动物细胞则是由中心体分开时发出星 射线形成纺锤体。 ②末期两个子细胞的分开方式不同：植物细胞有丝分 裂末期在赤道板的位置形成细胞板，细胞板向四周扩展形 成细胞壁从而分隔开两个子细胞：动物细胞是细胞膜向内 凹陷，最终从中间缢裂成两部分。 (2)原因：细胞结构的差异是造成上述不同的原因。 动物细胞中心体发出星射线形成纺锤体：植物细胞的高尔 基体在其分裂末期能合成并分泌纤维素，从而在赤道板处 形成细胞板，进而形成细胞壁。 [真题10](2020·上海)要观察植物细胞的细胞板结构， 所选择的细胞应处于有丝分裂的 A.前期 B.中期 C.后期D.末期 [解析]植物细胞有丝分裂末期，细胞中央赤道板附近出 现细胞板，细胞板的形成与高尔基体有关。因此，该时期可以观 察植物细胞的细胞板这一结构。有丝分裂的前期、中期和后期， 细胞内的染色体发生复杂的变化，但不出现细胞板这一结构。 [答案]D 解题模型2.5 细胞分裂过程中相关细胞器的功能 细胞器 细胞类型 时期 生理作用 名称 各种蛋白质（组成染色 核糖体 动物、植物 主要是间期 体的蛋白质和细胞内 的蛋白质)的合成 动物、低 中心体 前期 纺锤体的形成 等植物 高尔基体 植物 末期 细胞板、细胞壁的形成 线粒体 动物、植物 整个时期 提供能量 [真题11](2022·海南)有关动物细胞有丝分裂的叙述， 正确的是 A.细胞板在细胞有丝分裂末期形成 B.同源染色体配对通常发生在分裂前期 C,在分裂末期，细胞膜内陷形成两个于细胞 D.在分裂中期，两个中心粒复制形成两组中心粒 [解析]动物细胞有丝分裂过程中不形成细胞板；同源染 色体配对发生在减数分裂过程中；中心体（或中心粒）的复制发 ·9 生在分裂间期。 [答案]C 解题模型2.6 细胞分裂方式归纳 原核细胞的 真核细胞的分裂方式 项目 分裂方式 有丝分裂 无丝分裂 减数分裂 二分裂 有纺锤 拟核DNA 无纺锤丝 有纺锤丝 丝和染 分子复制并 特点 和染色体 和染色体 色体的 平分至两个 的变化 的变化 变化 子细胞 常出现于 生长发 有性生殖 高度分化 育过程 过程中，如 成熟的组 细菌、蓝藻 举例 中体细 精子和 织，如蛙红 等的分裂 胞的产 卵细胞的 细胞的 生 形成 分裂 [真题12] (2002·全国)下列关于细胞周期的叙述，正确 的是 A.成熟的生殖细胞产生后立即进入下一个细胞周期 B.机体内所有的体细胞处于细胞周期中 C.抑制DNA的合成，细胞将停留在分裂期 D.细胞分裂间期为细胞分裂期提供物质基础 [解析]细胞周期指从一次分裂完成时开始，到下一次分 裂完成时为止，包括分裂间期和分裂期两个阶段。单从时间上 看，似乎两者谁先谁后都可以，但从物质变化看，必须分裂间期 在前，分裂期在后，因为分裂间期为分裂期提供了物质准备（完 成了DNA分子的复制和有关蛋白质的合成)。生殖细胞是经过 减数分裂产生的，成熟后不可能再继续分裂；机体内的体细胞并 不都在进行细胞分裂（成年人只有皮肤的生发层、红骨髓的细胞 不断地分裂)，故不是都处于细胞周期：若抑制DNA的合成，细 胞则停留在分裂间期。 [答案]D 题源3实验：观察细胞的有丝分裂 探究细胞表面积与体积的关系 解题模型3.1 1.观察细胞的有丝分裂 (1)细胞有丝分裂的观察原理与依据 高等植物体的分生区细胞能进行有丝分裂，用高倍显 微镜观察有丝分裂各个时期细胞内的染色体变化情况，从 而识别该细胞处于有丝分裂的哪个时期。 (2)实验材料的选择 观察对象应选择分裂旺盛的部位（根尖、茎尖的分生 区)，取材必须在分裂旺盛的时间（不同植物、不同地区、不 同时间)，这样才能保证制作的装片可观察到较多的细胞 分裂图像。在本实验中，一般选择生长旺盛、带有分生区 的根尖，且在中午10点左右分裂旺盛。 (3)观察植物有丝分裂实验的问题分析 ①剪取洋葱根尖2一3mm的原因 洋葱根尖结构包括根冠、分生区、伸长区和成熟区，只 有分生区细胞有分裂能力，选取2~3mm是保证所取部位 主要是分生区，选取太长，会因分生区细胞所占比例太小 不容易在视野中找到。 ②漂洗的目的 a.防止解离过度，根尖过分酥软。 b.洗去盐酸，防止与碱性染液发生作用，便于染色。 ③使根尖细胞相互分散的方法 a.解离，盐酸可破坏细胞壁的果胶层，使组织细胞 分离。 b.制片时的镊子捣碎和压片。 ④在观察洋葱根尖细胞有丝分裂装片时发现，即使连 续观察，但对于某一个细胞来说，只能看到它呈细胞周期 中的一种状态，而不能看到它的连续变化。这是因为我们 看到的细胞已经解离死亡。 2.模拟实验 (1)实验原理 ①用含有酚酞的琼脂块模拟细胞，以N()H溶液模拟 被细胞吸收的物质。 ②由于酚酞遇NaOH显紫红色，可以通过测量Na)H 扩散进入琼脂块的深度，获得相应数据，从而计算、比较不 同体积琼脂块吸收物质的速率，进而探究细胞表面积与体 积之比与物质运输效率的关系。 (2)实验步骤 制备琼脂块：用塑料餐刀将琼脂块切成边长分别为 3cm、2cm、lcm的立方体。 浸泡：将3块琼脂块放在烧杯内，加入质量分数为 0.1%的NaOH溶液，将琼脂块淹没，浸泡10分钟，用塑料 勺不时翻动琼脂块。（注意：不要将琼脂块切开或挖动其 表面) 切割：戴上手套，用塑料勺将琼脂块从Na)H溶液中 取出来，用纸巾把溶液吸干，用塑料刀把琼脂块切成两半。 测量、记录、计算：观察切面，测量每一琼脂块上 NaOH扩散的深度，记录测量结果，进行计算，并填表。 (3)结果讨论 ①从琼脂块的颜色变化可知NOH扩散到多深。 ②在相同时间内，NOH在每一琼脂块内扩散的深度 基本相同，说明NaOH在每一琼脂块内扩散的速率是相同 的。 9 ③NOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随琼 脂块的增大而减小。 (4)实验结论 细胞体积越大，相对表面积越小，物质运输的效率越 低，所以多细胞生物都是由许多细胞而不是由少数体积更 大的细胞构成的，细胞表面积与体积的关系限制了细胞的 长大。 温馨提示：细胞也不是越小越好，细胞体积的最小限 度，是由完成细胞功能所必需的基本结构（如核糖体）和物 质（如酶）所需要的空间决定的。 「真题13](2022·天津) 在“观察根尖分生组织细胞的有 丝分裂”实验中，以下操作和结 论正确的是 A.剪取5cm根尖，用酒精 和吡罗红混合液解离染色 B.右图是高倍显微镜下调 节细准焦螺旋看到的视野 C.持续观察，视野中的K 20um 细胞将分裂成两个于细胞 D.视野中，N细胞的染色体数目是M细胞的一半 [解析]在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中， 需用解离液（盐酸十酒精）对剪取的2~3mm的根尖进行解离 处理。因解离液可杀死细胞，故显微镜下观察到的细胞均是停 留在某一细胞周期的死细胞。视野中N细胞（处于有丝分裂后 期)的染色体数是M细胞（处于有丝分裂中期）的两倍。由图示 可看出该视野是高倍镜下调节细准焦螺旋后所观察到的。 该题考查“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验的有关 内容。解答本题的关键是对解离液作用结果的正确分析。 [答案]B [真题14](2023·天津)下列实验操作能达到预期结果 的是 A.在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中，统计每 一时期细胞数占计数细胞总数的比例，能比较细胞周期各时期 的时间长短 B.在“探究细胞大小与物质运输的关系”实验中，计算紫红 色区域的体积与整个琼脂块的体积之比，能反映NaOH进入琼 脂块的速率 C.在“探究培养液中酵母菌种群数量变化”实验中，培养期 内共三次取样测定密度，即可准确绘制酵母菌种群增长曲线 D.在“探究：一萘乙酸促进插条生根的最适浓度”实验中， 用高浓度组的α紫乙酸溶液浸泡插条基部一天后，观察生根情 况以确定最适浓度 [解析]生物学实验遵循等量原则、对照原则、单因子原则 等。观察植物根尖分生区细胞的有丝分裂，通过比较各时期细 胞数与视野中细胞总数的比例，可以比较细胞周期中各时期的 时间长短，如视野中间期细胞数目最多，即视野中间期细胞数比 视野中细胞总数 值大，表明间期时间相对较长。在“探究细胞大小与物质运输的 关系”实验中，计算紫红色区城的体积与整个琼脂块体积的比 值，能够反映NOH进入琼脂块的效率。在“探究培养液中酵母 菌种群数量变化”实验中，要选择七支规格相同的试管，每支试 管中加入体积相同且适宜的培养液，然后放置在条件相同且适 宜的条件下连续培养七天，每天同一时间取样，用血球计数板统 计并计算酵母菌的种群密度。为了实验准确，应该多做几组实 验，取平均值，然后绘图才能更合理、更准确。在“探究《-萘乙 酸促进插条生根的最适浓度”实验中，要选择同种、长势相同的 植物枝条，分成若干组，配制系列浓度梯度的α-茶乙酸溶液，将 不同组的插条浸泡在不同浓度梯度的《一茶乙酸溶液中相同时 间后移栽到土壤中，一段时间后取插条统计生根数目或根的长 度，分析并得出最适促进生根的《一萘乙酸溶液浓度。 [答案]A 题源4细胞的分化、衰老和凋亡 解题模型4.1 细胞的分化 (])细胞分化的概念：在个体发育过程中，相同细胞的 后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程， 叫做细胞分化。 细胞分化的结果：后代细胞的形态、结构和生理功能 发生改变，但是后代细胞的遗传物质与分化之前相比没有 发生任何变化。 (2)细胞分化的过程 ○有丝分裂O分化，○O继铁分化， 口0 受精卵 各方面都相首先出现化学成分上继而出现形态、结构和生理功能上的 同的细胞的不同，如酶的不同不同（染色体数、核DNA彼此相同，且 都与受精卵相同) (3)细胞分化的特点 ①持久性：细胞分化发生在整个生命过程中，在胚胎 时期达到最大限度。 ②不可逆性：受精卵可以分化为体细胞，但是体细胞 不能再回到未分化的受精卵的状态。 ③普遍性：不论高等生物还是低等生物都会发生细胞 的分化。 ④差异性：高等生物细胞比低等生物细胞分化更显 著，动物细胞比植物细胞的分化更显著。单细胞生物和多 细胞生物的分化形式不同：单细胞生物的细胞分化不表现 为细胞间的差异，而是在生活史中有规律地发生形态和生 理上的阶段性变化；多细胞生物通过细胞分化形成特定形 态、结构和功能的组织、器官，各自完成特定的功能。 特别提醒：植物的组织细胞经过脱分化形成愈伤组 织，是在人工条件下细胞分化的逆过程，是使已分化的细 胞，回到未分化状态的过程，但在自然条件下，细胞分化是 不可逆的。 (4)细胞分化的机理 ①在个体的发育过程中，细胞分化的实质是基因选择 性表达。同一个体的不同体细胞中核遗传物质完全相同， 但由于选择性表达的基因不同，因而转录生成的mRNA及 翻译生成的蛋白质不同，这是不同细胞出现形态、结构和 生理功能差异的根本原因。 ②细胞质在细胞分化中的作用：受精卵细胞质的不均 匀分配在一定程度上决定着细胞分化的方向。 ③细胞核在细胞分化中的作用：细胞核具有全能性， 细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育的潜能。 9 大量科学实验证明，高度分化的植物细胞仍然有发育成完 整植株的能力，即保持着细胞的全能性。在动物体中，随 着细胞分化程度的提高，细胞分化的潜能越来越小，但它 们的细胞核仍然保持着原有的全部遗传物质，具有全能 性。多利羊的克隆成功就证明了动物细胞核具有全能性。 [真题15](2023·海南)关于细胞分化的叙述，错误的是 A.白细胞和红细胞都是由造血干细胞分化来的 B.基因突变可使已分化的正常细胞变成癌细胞 C,同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因不同 D.同一个体茎分生组织细胞的分化能力比叶肉细胞的强 [解析]细胞分化是基因选择性表达的结果，其中的基因都是 相同的，只不过是转录时所产生的mRNA不同，因此C错误。 [答案]C [真题16](2023·新课标全国卷Ⅱ)同一动物个体的神经 细胞与肌肉细胞在功能上是不同的，造成这种差异的主要原因是 A.两者所处的细胞周期不同 B.两者合成的特定蛋白不同 C.两者所含有的基因组不同 D.两者核DNA复制的方式不同 [解析门本题考查的是细胞分化这个知识点。同一生物个 体的不同细胞，在形态结构与功能上是不同的，是基因的选择性 表达的结果，其DNA分子或遗传物质并没有差异，A、C、D都不 正确，基因选择性表达之后，形成了不同的蛋白质，使各细胞中 的蛋白质有所不同，故B项正确。 [答案]B 解题模型4.2 细胞的全能性及其全能性表达的条件 （1)细胞全能性 ①细胞全能性的概念：细胞全能性是指高度分化的细 胞具有形成完整个体的潜能。 ②具有全能性的细胞种类：受精卵、生殖细胞和已分 化的体细胞均具有全能性。 ③细胞具有全能性的原因：细胞内含有形成完整个体 所需的全套基因。同一个体的每一个已分化的体细胞都 是由受精卵经有丝分裂而来，体细胞核内基因与受精卵一 样，因此都具有全能性。 ④全能性表达的难易程度：受精卵>生殖细胞>体细 胞：植物细胞>动物细胞。 ⑤全能性表达的标志：细胞形成了完整的个体。 (2)全能性表达需要的条件 ①离体。生物体内的活细胞尽管具有全能性，但受基 因选择性表达的调控，一般都要进行定向的、不可递转的 细胞分化，不能表现其全能性。 ②适宜的营养、适宜的环境条件、植物激素（生长素和 细胞分裂素)。 (3)细胞分化与全能性 ①细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞都 含有保持物种遗传性所需要的全套遗传物质，因而都具有 全能性。 ②一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以实现， 细胞分化程度越低，全能性就越高。