高中生物单元测试——第四章细胞增殖、分化、衰老和死亡（较难01）

**基本信息** 聚焦细胞增殖、分化、衰老和死亡核心内容，通过基础判断与综合探究结合，适配高中生物第四章单元复习，强化生命观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|12题/36分|细胞周期、有丝分裂过程等|如第3题辨析染色质与染色体，强化结构与功能观| |多选题|4题/24分|细胞周期各时期特征、端粒与衰老等|如第15题结合实验数据分析端粒与衰老关系，体现科学思维| |实验题|1题/约15分|有丝分裂装片制作、细胞周期影响因素|第17题以洗涤剂对蚕豆根尖细胞影响为情境，突出探究实践| |解答题|2题/约25分|干细胞衰老机制、线粒体自噬调控|第19题结合AcCoA调控线粒体自噬研究，体现科技前沿与态度责任|

高中生物单元测试 —— 第四章 细胞增殖、分化、衰老和死亡（较难01） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题3分）多细胞生物体中，细胞不能无限长大。下列叙述正确的是（    ） A．小鼠和大象的肝脏细胞体积相差很大 B．细胞越小，相对表面积越小，细胞的物质运输效率越高 C．细胞核的控制能力有限是限制细胞不能无限长大的原因之一 D．在相同时间内，物质扩散进细胞的体积可反映细胞的物质运输效率 【答案】C 【分析】细胞不能无限长大的原因：（1）细胞中细胞核所控制的范围有限，细胞体积不能无限增大；（2）细胞的表面积与体积的比值叫做相对表面积，细胞越小该比值越大，细胞与外界的物质交换速率越快，有利于细胞的生长。 【详解】A、小鼠和大象的肝脏细胞体积相差不大，肝脏大小的区别主要是因为肝脏细胞数目不同，细胞体积相差不大，A错误； B、细胞的表面积与体积的比值叫做相对表面积，细胞越小该比值越大，细胞与外界的物质交换速率越快，B错误； C、细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，其所能控制的范围有限，这是细胞体积不能无限增大的原因之一，C正确； D、在相同时间内，物质扩散进细胞的体积与细胞的总体积之比可以反映细胞的物质运输效率，D错误。 故选C。 2．（本题3分）某动物细胞的细胞周期如下图所示，a、b表示周期中的两个时间点，下列叙述正确的是（    ） A．所有分裂的细胞都有细胞周期 B．a→b过程中细胞内完成了DNA的平均分配 C．细胞增殖包括物质准备和细胞分裂两个相连续的过程 D．b→a过程中发挥作用的细胞器主要有中心体和线粒体 【答案】C 【分析】1、真核细胞分裂方式：无丝分裂、有丝分裂、减数分裂（共同点：都有DNA复制）。 2、连续分裂的细胞，从一次分裂完成开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。一个细胞周期包括分裂间期和分裂期，分裂间期时间长，分裂期时间短。 3、据图可知，b→a表示分裂间期，a→b表示分裂期，b→b表示一个细胞周期。 【详解】A、并不是所有分裂的细胞都有细胞周期，连续进行有丝分裂的细胞才具有细胞周期，A错误； B、a→b表示分裂期，只完成了核DNA的平均分配，而细胞质中的DNA随机分配，B错误； C、真核细胞分裂方式为无丝分裂、有丝分裂、减数分裂，增殖过程都包括物质准备和细胞分裂两个相连续的过程，C正确； D、b→a表示分裂间期，中心体主要在分裂前期发挥作用，D错误。 故选C。 3．（本题3分）下列关于染色质和染色体的叙述，正确的有（    ）项 ①染色质和染色体都能被碱性染料着色 ②染色质和染色体是同一物质的两种存在状态 ③在分裂间期，完成DNA复制和有关蛋白质合成后，染色体数目不变 ④染色质螺旋化成为染色体的过程发生在分裂间期 A．一项 B．二项 C．三项 D．四项 【答案】C 【分析】染色质和染色体是同一种物质在细胞分裂不同时期的两种形态；染色质和染色体的主要成分是DNA和蛋白质，存在于真核生物的细胞核中，在细胞分裂的过程中会发生复制、分离等行为。 【详解】①染色质和染色体的主要成分是DNA和蛋白质，是同一种物质在细胞分裂不同时期的两种形态，染色质和染色体都易被碱性染料染色，①正确； ②染色质和染色体是同一种物质在细胞分裂不同时期的两种形态，染色质是细长的丝状，分裂期螺旋、缩短、变粗而称为染色体，②正确； ③染色体的数目与着丝粒的数目一致，分裂间期DNA复制和有关蛋白质的合成后，DNA数目加倍，但形成的染色单体连在同一个着丝粒上，染色体数目不变，③正确； ④染色质螺旋化称为染色体的过程发生在分裂前期，④错误。 故选C。 4．（本题3分）高等动物胚胎干细胞的分裂过程中，发生在同一时期的过程或现象是（    ） A．DNA分子的复制和纺锤体的出现 B．着丝粒的分裂和染色体数目的加倍 C．DNA分子的复制和核膜的消失 D．中心粒的复制和细胞板的出现 【答案】B 【详解】A、DNA分子的复制发生在有丝分裂间期，纺锤体的出现发生在有丝分裂前期，A不符合题意； B、着丝粒的分裂发生在有丝分裂后期，着丝粒分裂后姐妹染色单体分开成为两条子染色体，直接导致染色体数目加倍，B符合题意； C、DNA分子的复制发生在有丝分裂间期，核膜的消失发生在有丝分裂前期，C不符合题意； D、中心粒的复制发生在有丝分裂间期，且细胞板是植物细胞有丝分裂末期特有的结构，高等动物细胞分裂过程中不出现细胞板，D不符合题意。 5．（本题3分）科研人员在观察绵羊肺成纤维细胞和小麦根尖分生区细胞的有丝分裂时，观察到了以下现象：①细胞中央出现细胞板；②核膜消失又重现；③姐妹染色单体随着丝粒分裂而分离；④染色体散乱分布在细胞中；⑤细胞两极发出纺锤丝；⑥细胞膜从细胞中部向内凹陷。 其中只能在小麦根尖分生区细胞中观察到的是（    ） A．①②③④⑤ B．②③④ C．①⑤ D．⑤⑥ 【答案】C 【详解】①细胞中央出现细胞板：植物细胞有丝分裂末期，细胞板会逐渐扩展形成细胞壁，这是植物细胞分裂的特征，小麦根尖分生区细胞是植物细胞，会出现该现象；绵羊肺成纤维细胞是动物细胞，不会出现。 ②核膜消失又重现：动植物细胞有丝分裂过程中，前期核膜消失，末期核膜重现，所以动植物细胞都会出现。 ③姐妹染色单体随着丝粒分裂而分离：动植物细胞有丝分裂后期都会发生着丝粒分裂、姐妹染色单体分离，两者都会出现。 ④染色体散乱分布在细胞中：动植物细胞有丝分裂前期，染色体都会散乱分布在细胞中，两者都会出现。 ⑤细胞两极发出纺锤丝：植物细胞有丝分裂前期，由细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体；动物细胞是由中心体发出星射线形成纺锤体，所以该现象仅在小麦根尖分生区细胞中出现。 ⑥细胞膜从细胞中部向内凹陷：动物细胞有丝分裂末期，细胞膜会向内凹陷缢裂成两个细胞；植物细胞不会出现。 其中只能在小麦根尖分生区细胞中观察到的是①⑤。ABD错误，C正确。 故选C。 6．（本题3分）某同学制作了洋葱根尖细胞的临时装片，观察细胞的有丝分裂，在显微镜中观察到的图像如右图所示。下列叙述正确的是（　　） A．用光学显微镜可见细胞①中赤道板出现在细胞中央 B．细胞①与细胞②的染色体数目相同、核DNA含量相同 C．视野中细胞分散良好，说明解离、制片步骤操作正常 D．为了看到更多分裂期的细胞，可适当加热现有装片 【答案】C 【详解】A、在显微镜下不能观察到赤道板，A错误； B、细胞①处于有丝分裂中期，细胞②处于有丝分裂后期，②细胞着丝粒分裂后染色体的数目加倍，是①细胞染色体数目的2倍，两者的核DNA含量相同，B错误； C、制作并观察植物细胞有丝分裂的临时装片的过程包括解离→漂洗→染色→制片，解离用酒精和盐酸的混合液对根尖进行处理可使细胞相互分离开来，制片过程中压片可使细胞与细胞分散开，故视野中细胞分散良好，说明实验中解离和压片过程操作正常，C正确； D、洋葱根尖细胞的临时装片中细胞已经死亡，加热不能促进细胞分裂，D错误。 故选C。 7．（本题3分）下图为动物和高等植物细胞的有丝分裂图，据图分析正确的（    ） A．甲为动物细胞有丝分裂中期，乙为植物细胞有丝分裂后期 B．①和②是姐妹染色单体，④在分裂间期复制，⑥最终形成赤道板 C．甲、乙两种细胞的细胞质分裂方式相同 D．动植物细胞都可通过该分裂保持亲子代细胞的染色体数目恒定 【答案】D 【分析】1、有丝分裂不同时期的特点：①间期，进行DNA的复制和有关蛋白质的合成；②前期，核膜，核仁消失，出现纺锤体和染色体；③中期，染色体形态固定，数目清晰；④后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为染色体并均匀的移向两级；⑤末期，核膜核仁重建，纺锤体和染色体消失。 2、动植物细胞分裂的区别：①分裂前期纺锤体的形成不同： 动物细胞的纺锤体是由中心体在两极发射出的星射线形成的；植物细胞的纺锤体是由两极发射出的纺锤丝形成的。②分裂末期细胞形成方式不同：动物细胞的细胞膜从中间向内凹陷，缢裂成两个细胞；植物细胞分裂末期，在赤道板部位出现细胞板，并由中央向周围扩展形成细胞壁。 【详解】A、甲细胞不含细胞壁，含有中心体，染色体的着丝粒都排列在赤道板上，为动物细胞有丝分裂中期，乙细胞形成了两个细胞核，赤道板位置正在形成细胞板，为植物细胞有丝分裂末期，A错误； B、①和②是姐妹染色单体，④是中心体，在分裂间期复制，⑥最终形成细胞板，赤道板不是真实存在的结构，B错误； C、甲为动物细胞，乙为植物细胞，动物细胞分裂末期细胞膜从中间向内凹陷，缢裂成两个细胞，植物细胞分裂末期在赤道板部位出现细胞板，并由中央向周围扩展形成细胞壁，即甲、乙两种细胞的细胞质分裂方式不相同，C错误； D、有丝分裂过程中DNA复制一次，细胞分裂一次，形成的子细胞内染色体数与体细胞相同，故动植物细胞都可通过图示有丝分裂保持亲子代细胞的染色体数目恒定，D正确。 故选D。 8．（本题3分）医学上把已经消除体细胞“记忆”，且恢复到胚胎细胞状态的细胞称为“重编程”细胞。研究发现，将通透性强的纤维原细胞短暂地暴露于鼠胚胎干细胞提取物中能获得“重编程”细胞。下列有关叙述正确的是（　　） A．提取物一定通过改变细胞的遗传物质获得“重编程”细胞 B．“重编程”细胞的获得过程会改变细胞的形态、结构和功能 C．“重编程”细胞的获得过程体现了纤维原细胞的全能性 D．该项研究表明正常机体内细胞的分化过程是可逆的 【答案】B 【分析】细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。 【详解】A、提取物可通过调控基因表达（如表观遗传修饰改变）使纤维原细胞重编程，但遗传物质未改变，A错误； B、纤维原细胞分化为“重编程”细胞时，形态、结构和功能发生改变（如从分化状态恢复为未分化状态），B正确； C、细胞全能性需发育为完整个体，而“重编程”仅恢复多能性，未体现全能性，C错误； D、题干实验为体外人工干预，无法说明正常机体内分化可逆，D错误。 故选B。 9．（本题3分）骨骼肌受到牵拉或轻微损伤时，卫星细胞（一种成肌干细胞）被激活，增殖分化为新的肌细胞后与原有肌细胞融合，使肌肉增粗或修复损伤。Piezo1蛋白含量减少会显著降低新旧肌细胞之间的融合。下列说法错误的是（　　） A．卫星细胞形成肌细胞的过程中蛋白质的种类和数量发生了改变 B．卫星细胞与其分化形成的肌细胞的核酸组成相同，分化能力不同 C．推测骨骼肌细胞内可能含有多个细胞核 D．设法提高卫星细胞内Piezo1蛋白的含量是治疗肌肉萎缩症的方向之一 【答案】B 【详解】A、卫星细胞分化为肌细胞的过程属于细胞分化，实质是基因的选择性表达，导致合成的蛋白质种类和数量发生改变，A正确； B、卫星细胞分化形成的肌细胞中，DNA（遗传物质）相同，但由于分化时基因选择性表达，RNA（如mRNA）种类不同，B错误； C、增殖分化为新的肌细胞后与原有肌细胞融合，故细胞内常含有多个细胞核，C正确； D、题干指出Piezo1蛋白减少会降低肌细胞融合效率，因此提高其含量可能促进肌肉修复，为治疗肌肉萎缩提供思路，D正确。 故选B。 10．（本题3分）细胞凋亡程度通常被用作黏蛋白肾病（MKD）的评估指标，凋亡细胞的形态结构发生了改变，肾小球细胞凋亡率越高，患者的病情越严重。为研究新型药物B对MKD的治疗效果，利用肾小球的细胞进行实验，方案如下表，有关叙述错误的是（　　） 实验材料和处理方法 肾小球的细胞凋亡率 对照组1 用生理盐水处理正常细胞 ③ 对照组2 ① ④ 实验组 ② ⑤ A．可用显微镜观察并统计肾小球的细胞凋亡率 B．①处的处理是用生理盐水处理MKD肾小球细胞 C．②处的处理是用新型药物B处理MKD肾小球细胞 D．若③>④>⑤则说明新型药物B对MKD有治疗效果 【答案】D 【详解】A、细胞凋亡过程中细胞形态结构发生明显变化，可通过显微镜观察凋亡细胞特征并统计凋亡率，A正确； B、对照组2需提供MKD疾病模型的基础凋亡率，故①处应为用生理盐水处理MKD肾小球细胞，作为未治疗对照，B正确； C、实验组旨在测试药物B的治疗效果，故②处应为用新型药物B处理MKD肾小球细胞，C正确； D、正常细胞凋亡率（③）应低于MKD未治疗细胞凋亡率（④）；若药物B有效，实验组凋亡率（⑤）应低于④。③>④>⑤意味着正常凋亡率最高，与“凋亡率越高病情越严重”的题干信息矛盾，无法说明药物疗效，D错误。 故选D。 11．（本题3分）“辟谷”是道家学者崇尚的一种养生方式，它是指一段时间内不摄取谷类食物，仅以水、果汁等为食，以增强身体健康或减脂为目的。现代医学认为，“辟谷”期间，细胞自噬活动会加强，其原理如下图所示。下列叙述不正确的是（　　） A．细胞自噬过程中有细胞器膜成分的更新 B．若细胞内自噬体大量堆集，可能是缺乏泛素引起的 C．在营养缺乏条件下，细胞自噬可作为机体获得物质和能量的一种途径 D．机体中激烈的细胞自噬，可能会诱导细胞凋亡从而抑制肿瘤的增生 【答案】B 【分析】题图分析，细胞内由内质网形成一个双膜的杯形结构，衰老的细胞器从杯口进入，杯形结构形成双膜的小泡，后其与溶酶体结合，自噬溶酶体内的物质被水解后，其产物的去向是排出细胞或在细胞内被利用。 【详解】A、细胞自噬过程中涉及生物膜的融合，该过程依赖膜的流动性，且有细胞器膜成分的更新，A正确； B、细胞中出现自噬体大量堆积现象，其原因可能是自噬泡难以与溶酶体融合，不是缺乏泛素引起的，B错误； C、在营养缺乏条件下，细胞自噬可作为机体获得物质和能量的一种途径，满足细胞对物质和能量的需求，C正确； D、细胞自噬过于激烈，导致细胞受损，可能会诱导细胞凋亡起到抑制肿瘤增生的作用，D正确。 故选B。 12．（本题3分）科学家用含32P的磷酸盐作为标记物浸泡蚕豆幼花，追踪蚕豆根尖细胞分裂情况，得到蚕豆根尖分生区细胞连续分裂数据如下。下列有关描述不正确的是（    ） A．蚕豆根尖细胞分裂时，细胞周期的时间为19. 3h B．一个细胞周期可分为前期、中期、后期、末期 C．蚕豆根尖细胞分裂间期的时间比分裂期的长 D．蚕豆根尖细胞能通过有丝分裂维持细胞遗传的稳定性 【答案】B 【分析】分析题图：0～2h、第19.3h～第21.3h、第38.6h～第40.6h都表示分裂期；第2h～19.3h、第21.3h～第38.6h都表示分裂间期。其中第2h～第21.3h、第21.3h～第40.6h表示一个细胞周期。 【详解】A、图中2～19.3表示分裂间期，19.3～21.3表示分裂期，2～21.3表示一个细胞周期，因此细胞周期的时间为19.3h，A正确； B、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，一个细胞周期包括分裂间期、前期、中期、后期、末期，B错误； C、蚕豆根尖细胞分裂间期为物质准备期，主要进行DNA分子复制后和有关蛋白质合成，时间比分裂期的长，C正确； D、有丝分裂产生的子代遗传信息不变，蚕豆根尖细胞能通过有丝分裂维持细胞遗传的稳定性，D正确。 故选B。 二、多选题 13．（本题6分）一个细胞周期（如图）包含：G1期（DNA复制前期）、S期（DNA复制期）、G2期（DNA复制后期）和M期（分裂期）。下列相关叙述正确的是（    ） A．“M期→G1期→S期→G2期”表示一个细胞周期 B．与G1期相比，G2期结束时细胞中染色体数量加倍 C．M期细胞中染色质和染色体会出现周期性的消失和重现 D．分裂间期的细胞在完成DNA复制和有关蛋白质合成的同时，细胞适度生长 【答案】CD 【详解】A、一个细胞周期是从间期开始的，所以“G1期→S期→G2期M期”表示一个细胞周期，A错误； B、染色体数量加倍在有丝分裂后期（M期），不在G1期，也不在G2期，B错误； C、染色质在前期消失，末期重现，染色体在前期出现，末期消失，所以M期细胞中染色质和染色体会出现周期性的消失和重现，C正确； D、分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备，完成DNA复制和有关蛋白质合成，同时细胞有适度的生长，D正确。 故选CD。 14．（本题6分）人类大多数干细胞不会直接形成分化的子细胞。干细胞首先通过不对称的有丝分裂，产生一个干细胞和一个过渡放大细胞，过渡放大细胞经过若干次分裂、分化后产生终末分化细胞，如图所示。下列说法正确的是（    ） A．①过程产生的过渡放大细胞的核遗传物质与亲本不同 B．②过程使细胞趋向专门化，提高了生物体生理功能的效率 C．遗传信息的选择性表达导致终末分化细胞在形态、结构和功能上出现差异 D．终末分化细胞的细胞核仍具有全能性 【答案】BCD 【分析】细胞分化指的是细胞的形态、结构和功能发生稳定性差异的过程。细胞分化的本质是遗传信息的选择性表达。 【详解】A、有丝分裂产生的子细胞和亲本遗传物质相同，干细胞首先通过不对称的有丝分裂，产生一个干细胞和一个过渡放大细胞，因此过渡放大细胞的核遗传物质与亲本相同，A错误； B、②过程为细胞分化，可以产生形态、结构和功能不同的细胞，使细胞趋向专门化，提高了生物体生理功能的效率，B正确； C、细胞分化的本质是遗传信息的选择性表达，正因为遗传信息的选择性表达导致终末分化细胞在形态、结构和功能上出现差异，C正确； D、终末分化细胞的细胞核含有该物种生长发育的全套遗传信息，因此仍具有全能性，D正确。 故选BCD。 15．（本题6分）研究人员对不同年龄组小鼠的肝细胞进行培养，检测细胞端粒长度和端粒酶活性，结果如下： 年龄组 端粒长度（kb） 端粒酶活性（U/L） 幼年鼠 9.2 45.3 成年鼠 7.6 23.1 老年鼠 5.1 8.7 端粒是染色体末端的DNA-蛋白质复合体，端粒酶可延长端粒。下列关于细胞衰老与端粒关系的叙述，正确的是（　　） A．端粒长度随年龄增长而缩短，可能是细胞衰老的原因之一 B．端粒酶活性降低导致端粒缩短，进而引发细胞衰老 C．老年鼠肝细胞的分裂能力可能弱于幼年鼠肝细胞 D．可通过提高端粒酶活性来逆转所有细胞的衰老过程 【答案】ABC 【详解】A、表格数据显示年龄越大，端粒越短，支持端粒学说（端粒缩短是衰老原因之一），A正确； B、端粒酶可延长端粒，其活性降低会导致端粒无法有效延长而缩短，引发衰老，B正确； C、端粒长度影响细胞分裂能力，老年鼠端粒短，分裂能力可能较弱，C正确； D、细胞衰老受多种机制调控，如自由基学说等，提高端粒酶活性仅能改善端粒相关的衰老，不能逆转所有细胞衰老，D错误。 故选ABC。 16．（本题6分）研究表明，谷氨酰胺合成酶(GS)和核孔复合物蛋白NUP88结合后，可加快细胞有丝分裂中期到后期的转化，促进细胞增殖，具体机理如图。下列有关叙述中错误的是（　　）    A．不增殖的细胞或GS表达量少的细胞中，GS与NUP88不结合 B．GS与NUP88的结合可促进APC/C与cdc20结合,进而促进着丝粒分裂 C．若正常细胞中GS基因过量表达，则细胞周期时长可能会延长 D．有丝分裂中期，GS通过核孔进入细胞核，体现了核膜的选择透过性 【答案】CD 【分析】有丝分裂不同时期的特点：①间期，进行DNA的复制和有关蛋白质的合成；②前期，核膜，核仁消失，出现纺锤体和染色体；③中期，染色体形态固定，数目清晰；④后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为染色体并均匀的移向两级；⑤末期，核膜核仁重建，纺锤体和染色体消失。 【详解】A、增殖的细胞进入分裂期后，核膜核仁解体，GS才与 NUP88结合，不增殖的细胞两者不结合；据图可知，若GS含量少，则GS与NUP88不结合，A正确； BC、GS与NUP88的结合可促进APC/C与cdc20结合，进而加快细胞有丝分裂中期到后期的转化，即促进着丝粒分裂，进而促进细胞增殖，细胞周期会缩短，B正确，C错误； D、有丝分裂前期核膜、核仁消失，有丝分裂中期不存在核孔，D错误。 故选CD。 三、实验题 17．为研究洗涤剂对蚕豆根尖细胞有丝分裂的影响，科研人员选取了在洗涤剂环境下生长的蚕豆根尖细胞作为观察对象，进行了显微观察，结果如图1所示。 注：细胞a、b、c中“←”所指的结构分别表示独立于主核之外的微核、染色体断片、染色体断片连接形成的染色体桥。 回答下列问题： (1)制作蚕豆根尖有丝分裂装片时，为了便于观察染色体，需要用______（填试剂）进行染色处理，显微镜观察需找到_______区的细胞。 (2)图1中细胞a处于分裂间期，此时细胞核内发生的主要变化为______。 (3)显微观察显示，洗涤剂会使蚕豆根尖细胞有丝分裂产生微核、染色体断片和染色体桥，分析原因是洗涤剂中的有害成分破坏染色体结构所致，有害成分还可能影响分裂前期微管蛋白的合成及组装，抑制______的形成，造成染色体落单，使细胞缺失部分DNA，最终导致蚕豆亲子代细胞之间无法保证______。 (4)图2是科研人员利用流式细胞仪（可根据细胞中DNA含量的不同对细胞分别计数）测出蚕豆根尖细胞周期中DNA含量不同的细胞数。 据图可知，洗涤剂对蚕豆根尖细胞分裂的作用可能是______，图中两组细胞数量都有两个峰值，其中左侧峰表示________期细胞，图2的B峰所对应细胞中染色体与核DNA的比值为______。 【答案】(1) 龙胆紫溶液 分生 (2)染色体复制（DNA复制） (3) 纺锤体 遗传物质（性状）的稳定性 (4) 阻断DNA复制 分裂间 1：1或1：2 【分析】高等植物细胞有丝分裂过程：分裂间期：完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长；分裂期：①前期：染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体，每条染色体包括两条由一个共同的着丝粒连接着的并列的姐妹染色单体；细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体 ；核仁逐渐解体，核膜逐渐消失；②中期：纺锤丝牵引染色体运动，使其着丝粒排列在赤道板上 ，染色体形态比较稳定，数目比较清晰，便于观察；③后期：每个着丝粒分裂成两个，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍，子染色体在纺锤丝的牵引下移向细胞两极；④末期：染色体变成染色质丝，纺锤丝消失；核膜、核仁出现，形成两个新的细胞核；赤道板位置出现细胞板逐渐扩展为细胞壁。 【详解】（1）染色体易被碱性染料（如龙胆紫溶液、醋酸洋红液）染色，故①为龙胆紫溶液；蚕豆根尖分生区细胞分裂旺盛，是观察有丝分裂的理想材料，因此需找分生区细胞。 （2）有丝分裂间期，细胞核内主要进行DNA 复制和相关蛋白质合成（即染色体复制），为分裂期做物质准备。 （3）纺锤体由微管蛋白组装而成，若洗涤剂抑制微管蛋白合成 / 组装，会阻断纺锤体形成；纺锤体负责牵引染色体分离，其异常导致染色体分配紊乱，最终使亲子代细胞遗传物质（性状）无法稳定传递。 （4）对比清水组和洗涤剂组，洗涤剂组 低DNA含量细胞（左侧峰）比例升高，说明细胞停留在DNA复制前，推测洗涤剂阻断DNA复制；左侧峰DNA相对含量低，对应分裂间期（G₁期，DNA未复制） 的细胞；图2中B峰为DNA复制后（G₂期、分裂期）的细胞：若为G₂期、前期、中期，染色体：核 DNA=1:2；若为后期、末期（着丝粒分裂），则为1:1，故比值为1:1或 1:2。 四、解答题 18．人类间充质干细胞（hMSC）是机体内部分组织细胞再生的重要来源。新生儿脐带中的hMSC具有更新快、抗炎、病菌少、易迁移等优点，经移植后可用于受损器官的修复。但因其在体外大规模培养若干代后易自发衰老，限制了它在临床的应用。 细胞衰老时，往往伴随着异常蛋白质的积累，导致细胞损伤。泛素-蛋白酶体系统是细胞内清除异常蛋白质的主要途径之一。泛素（Ub）是真核细胞内的小分子蛋白质，可在酶的作用下结合到目标蛋白上进行标记，被标记的蛋白质会被引导进入含有大量水解酶的蛋白酶体中被降解。泛素与目标蛋白的结合需要多种酶家族的协同作用。科研人员发现，hMSC中属于酶家族成员之一的CUL2蛋白缺失可以诱发最强烈的衰老现象。CUL2通过什么机制抵抗hMSC衰老呢？目前已知蛋白质T2可通过调节细胞周期相关蛋白P21的含量影响细胞衰老，而CUL2参与了T2的降解（如图）。 研究还发现，hMSC细胞线粒体中的S3蛋白一方面可通过抑制自由基的形成从而维持线粒体结构和功能的稳定；另一方面可进入细胞核中与相关蛋白结合，抑制染色体两端结构的分解，从而延缓细胞衰老。研究脐带hMSC衰老的分子机制，找到相应策略实现延缓hMSC衰老，对于再生医学等领域具有重要意义。 (1)hMSC之所以能作为机体部分组织细胞再生的重要来源，是因其具有_______能力。在特定条件下将脐带hMSC诱导为神经元、软骨细胞和肝细胞等多种细胞的过程，这是基因_______的结果。 (2)自发衰老是限制脐带hMSC在临床应用的主要因素，细胞衰老会表现出_______、_______等特征。衰老的细胞会被人体清除更新，这是一种______________现象。 (3)下列关于CUL2和S3抗衰机制的推断正确的是_______（选填字母）。 A．CUL2缺失细胞中，T2更多 B．T2可降低P21的含量 C．细胞周期相关蛋白P21可能抑制有丝分裂 D．S3有助于细胞中能量的充足供应 E．S3缺失的细胞可能由于端粒长度的缩短而衰老 (4)为延缓脐带hMSC衰老，根据文中信息，尝试从分子水平提出一条解决思路_______。 【答案】(1) 分裂和分化 选择性表达 (2) 细胞膜通透性改变，物质运输功能降低 细胞核体积增大、核膜内折、染色质收缩、染色加深；细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小；细胞内多种酶活性降低，呼吸速率减慢，代谢速率减慢；细胞内的色素累积 细胞凋亡 (3)ACDE (4)增加CUL2（或S3）的含量/减少P21（或T2）的含量 【详解】（1）干细胞是已经分化但还保留有分裂能力的细胞，所以hMSC之所以能作为机体部分组织细胞再生的重要来源，是因其具有分裂和分化的能力，在特定条件下将脐带hMSC诱导为神经元、软骨细胞和肝细胞等多种细胞的过程是细胞分化，细胞分化的实质是基因的选择性表达。 （2）衰老的细胞具有细胞膜通透性改变,物质运输功能降低；细胞核体积增大，核膜内折、染色质收缩、染色加深；细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小；细胞内多种酶活性降低,呼吸速率减慢﹐代谢速率减慢；细胞内的色素累积;异常蛋白质积累增多等特点。衰老的细胞会被人体清除更新，这是一种由基因所决定的细胞凋亡现象。 （3）A、CUL2参与了T2的降解，所以CUL2缺失细胞中，T2降解能力弱，所以数量更多，A正确； B、从图中看出，衰老的细胞中，有T2的参与，P21数量更多，B错误； C、衰老的细胞分裂能力弱，从图中看出，衰老细胞P21更多，所以细胞周期相关蛋白P21可能抑制有丝分裂，C正确； D、hMSC细胞线粒体中的S3蛋白可通过抑制自由基的形成从而维持线粒体结构和功能的稳定，而线粒体为细胞提供能量，所以S3有助于细胞中能量的充足供应，D正确； E、S3蛋白可进入细胞核中与相关蛋白结合，抑制染色质两端结构的分解，从而延缓细胞衰老，如果S3缺失，细胞可能由于端粒长度的缩短而衰老，E正确。 （4）根据题干信息，衰老细胞中CUL2减少，S3蛋白可以抑制细胞衰老，所以可增加CUL2(或S3)的含量延缓衰老，同时P21或T2增多使细胞衰老，因此可以减少P21(或T2)的含量延缓衰老。 19．（本题14分）我国科学家首次发现：细胞质中的乙酰辅酶A(AcCoA)，可直接结合线粒体外膜上的受体NLRX1，从而调控线粒体自噬，以清除受损或多余的线粒体，如图所示。回答下列问题： (1)衰老的线粒体会功能退化，直接影响细胞的_____过程，将通过_____(填细胞器名称)降解，其产物的去向是_____。 (2)LC3 是自噬体膜上的关键蛋白。营养匮乏时，AcCoA 水平下降，图中NLRX1的_____会发生改变并形成三聚体，进而与LC3 结合，启动线粒体自噬。这体现了蛋白质的_____功能。 (3)为验证AcCoA 与NLRX1 的直接结合是调控线粒体自噬的关键，科研人员构建了无法结合AcCoA的NLRX1 突变体。推测在营养充足时，导入该突变体的细胞与导入正常NLRX1的细胞相比，其线粒体自噬水平会_____(填“升高”、“降低”或“不变”)，理由是________________。 (4)从饮食角度分析，这项新发现为健康生活带来的启示是____________。 【答案】(1) 有氧呼吸 溶酶体 被细胞再利用或排出细胞外 (2) 空间结构 信息传递（或识别） (3) 升高 营养充足时，正常NLRX1与AcCoA结合抑制线粒体自噬，突变体无法结合AcCoA，抑制作用解除 (4)合理饮食，避免营养过剩（或保持营养均衡） 【分析】1、溶酶体：(1）形态:内含有多种水解酶，膜上有许多糖，防止本身的膜被水解。(2）作用：能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌。 2、细胞自噬是细胞在应激、衰老、损伤等条件下，通过溶酶体降解自身受损细胞器、错误折叠蛋白、胞内病原体等多余组分，将降解产物回收再利用的自我消化、自我更新过程，是真核生物保守的生命活动。 【详解】（1）线粒体是有氧呼吸的主要场所，衰老的线粒体功能退化，直接影响细胞的有氧呼吸（或能量供应）过程。溶酶体是细胞的 “消化车间”，负责分解衰老或损伤的细胞器，因此衰老的线粒体将通过溶酶体降解，其产物的去向是有用的物质（如氨基酸、核苷酸）被细胞回收再利用，废物则排出细胞外。 （2）营养匮乏时，AcCoA 水平下降，图中 NLRX1 的空间结构（或构象）会发生改变并形成三聚体，进而与 LC3 结合，这体现了蛋白质的信息传递（或识别、调节）功能（通过构象变化传递信号，启动自噬过程）。 （3）推测在营养充足时，导入该突变体的细胞与导入正常 NLRX1 的细胞相比，其线粒体自噬水平会升高。理由是：正常NLRX1在营养充足时会结合高浓度 AcCoA，从而抑制线粒体自噬；而突变体无法结合 AcCoA，这种抑制作用被解除，线粒体自噬水平就会升高。 （4）从饮食角度分析，这项新发现为健康生活带来的启示是：建议合理饮食，避免营养过剩；保持营养均衡，避免长期高营养摄入导致细胞内 AcCoA 浓度过高而持续抑制线粒体自噬；也可适当控制热量摄入，通过降低 AcCoA 水平来促进线粒体自噬，维持细胞稳态。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $ 高中生物单元测试 —— 第四章 细胞增殖、分化、衰老和死亡（较难01） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题3分）多细胞生物体中，细胞不能无限长大。下列叙述正确的是（    ） A．小鼠和大象的肝脏细胞体积相差很大 B．细胞越小，相对表面积越小，细胞的物质运输效率越高 C．细胞核的控制能力有限是限制细胞不能无限长大的原因之一 D．在相同时间内，物质扩散进细胞的体积可反映细胞的物质运输效率 2．（本题3分）某动物细胞的细胞周期如下图所示，a、b表示周期中的两个时间点，下列叙述正确的是（    ） A．所有分裂的细胞都有细胞周期 B．a→b过程中细胞内完成了DNA的平均分配 C．细胞增殖包括物质准备和细胞分裂两个相连续的过程 D．b→a过程中发挥作用的细胞器主要有中心体和线粒体 3．（本题3分）下列关于染色质和染色体的叙述，正确的有（    ）项 ①染色质和染色体都能被碱性染料着色 ②染色质和染色体是同一物质的两种存在状态 ③在分裂间期，完成DNA复制和有关蛋白质合成后，染色体数目不变 ④染色质螺旋化成为染色体的过程发生在分裂间期 A．一项 B．二项 C．三项 D．四项 4．（本题3分）高等动物胚胎干细胞的分裂过程中，发生在同一时期的过程或现象是（    ） A．DNA分子的复制和纺锤体的出现 B．着丝粒的分裂和染色体数目的加倍 C．DNA分子的复制和核膜的消失 D．中心粒的复制和细胞板的出现 5．（本题3分）科研人员在观察绵羊肺成纤维细胞和小麦根尖分生区细胞的有丝分裂时，观察到了以下现象：①细胞中央出现细胞板；②核膜消失又重现；③姐妹染色单体随着丝粒分裂而分离；④染色体散乱分布在细胞中；⑤细胞两极发出纺锤丝；⑥细胞膜从细胞中部向内凹陷。 其中只能在小麦根尖分生区细胞中观察到的是（    ） A．①②③④⑤ B．②③④ C．①⑤ D．⑤⑥ 6．（本题3分）某同学制作了洋葱根尖细胞的临时装片，观察细胞的有丝分裂，在显微镜中观察到的图像如右图所示。下列叙述正确的是（　　） A．用光学显微镜可见细胞①中赤道板出现在细胞中央 B．细胞①与细胞②的染色体数目相同、核DNA含量相同 C．视野中细胞分散良好，说明解离、制片步骤操作正常 D．为了看到更多分裂期的细胞，可适当加热现有装片 7．（本题3分）下图为动物和高等植物细胞的有丝分裂图，据图分析正确的（    ） A．甲为动物细胞有丝分裂中期，乙为植物细胞有丝分裂后期 B．①和②是姐妹染色单体，④在分裂间期复制，⑥最终形成赤道板 C．甲、乙两种细胞的细胞质分裂方式相同 D．动植物细胞都可通过该分裂保持亲子代细胞的染色体数目恒定 8．（本题3分）医学上把已经消除体细胞“记忆”，且恢复到胚胎细胞状态的细胞称为“重编程”细胞。研究发现，将通透性强的纤维原细胞短暂地暴露于鼠胚胎干细胞提取物中能获得“重编程”细胞。下列有关叙述正确的是（　　） A．提取物一定通过改变细胞的遗传物质获得“重编程”细胞 B．“重编程”细胞的获得过程会改变细胞的形态、结构和功能 C．“重编程”细胞的获得过程体现了纤维原细胞的全能性 D．该项研究表明正常机体内细胞的分化过程是可逆的 9．（本题3分）骨骼肌受到牵拉或轻微损伤时，卫星细胞（一种成肌干细胞）被激活，增殖分化为新的肌细胞后与原有肌细胞融合，使肌肉增粗或修复损伤。Piezo1蛋白含量减少会显著降低新旧肌细胞之间的融合。下列说法错误的是（　　） A．卫星细胞形成肌细胞的过程中蛋白质的种类和数量发生了改变 B．卫星细胞与其分化形成的肌细胞的核酸组成相同，分化能力不同 C．推测骨骼肌细胞内可能含有多个细胞核 D．设法提高卫星细胞内Piezo1蛋白的含量是治疗肌肉萎缩症的方向之一 10．（本题3分）细胞凋亡程度通常被用作黏蛋白肾病（MKD）的评估指标，凋亡细胞的形态结构发生了改变，肾小球细胞凋亡率越高，患者的病情越严重。为研究新型药物B对MKD的治疗效果，利用肾小球的细胞进行实验，方案如下表，有关叙述错误的是（　　） 实验材料和处理方法 肾小球的细胞凋亡率 对照组1 用生理盐水处理正常细胞 ③ 对照组2 ① ④ 实验组 ② ⑤ A．可用显微镜观察并统计肾小球的细胞凋亡率 B．①处的处理是用生理盐水处理MKD肾小球细胞 C．②处的处理是用新型药物B处理MKD肾小球细胞 D．若③>④>⑤则说明新型药物B对MKD有治疗效果 11．（本题3分）“辟谷”是道家学者崇尚的一种养生方式，它是指一段时间内不摄取谷类食物，仅以水、果汁等为食，以增强身体健康或减脂为目的。现代医学认为，“辟谷”期间，细胞自噬活动会加强，其原理如下图所示。下列叙述不正确的是（　　） A．细胞自噬过程中有细胞器膜成分的更新 B．若细胞内自噬体大量堆集，可能是缺乏泛素引起的 C．在营养缺乏条件下，细胞自噬可作为机体获得物质和能量的一种途径 D．机体中激烈的细胞自噬，可能会诱导细胞凋亡从而抑制肿瘤的增生 12．（本题3分）科学家用含32P的磷酸盐作为标记物浸泡蚕豆幼花，追踪蚕豆根尖细胞分裂情况，得到蚕豆根尖分生区细胞连续分裂数据如下。下列有关描述不正确的是（    ） A．蚕豆根尖细胞分裂时，细胞周期的时间为19. 3h B．一个细胞周期可分为前期、中期、后期、末期 C．蚕豆根尖细胞分裂间期的时间比分裂期的长 D．蚕豆根尖细胞能通过有丝分裂维持细胞遗传的稳定性 二、多选题 13．（本题6分）一个细胞周期（如图）包含：G1期（DNA复制前期）、S期（DNA复制期）、G2期（DNA复制后期）和M期（分裂期）。下列相关叙述正确的是（    ） A．“M期→G1期→S期→G2期”表示一个细胞周期 B．与G1期相比，G2期结束时细胞中染色体数量加倍 C．M期细胞中染色质和染色体会出现周期性的消失和重现 D．分裂间期的细胞在完成DNA复制和有关蛋白质合成的同时，细胞适度生长 14．（本题6分）人类大多数干细胞不会直接形成分化的子细胞。干细胞首先通过不对称的有丝分裂，产生一个干细胞和一个过渡放大细胞，过渡放大细胞经过若干次分裂、分化后产生终末分化细胞，如图所示。下列说法正确的是（    ） A．①过程产生的过渡放大细胞的核遗传物质与亲本不同 B．②过程使细胞趋向专门化，提高了生物体生理功能的效率 C．遗传信息的选择性表达导致终末分化细胞在形态、结构和功能上出现差异 D．终末分化细胞的细胞核仍具有全能性 15．（本题6分）研究人员对不同年龄组小鼠的肝细胞进行培养，检测细胞端粒长度和端粒酶活性，结果如下： 年龄组 端粒长度（kb） 端粒酶活性（U/L） 幼年鼠 9.2 45.3 成年鼠 7.6 23.1 老年鼠 5.1 8.7 端粒是染色体末端的DNA-蛋白质复合体，端粒酶可延长端粒。下列关于细胞衰老与端粒关系的叙述，正确的是（　　） A．端粒长度随年龄增长而缩短，可能是细胞衰老的原因之一 B．端粒酶活性降低导致端粒缩短，进而引发细胞衰老 C．老年鼠肝细胞的分裂能力可能弱于幼年鼠肝细胞 D．可通过提高端粒酶活性来逆转所有细胞的衰老过程 16．（本题6分）研究表明，谷氨酰胺合成酶(GS)和核孔复合物蛋白NUP88结合后，可加快细胞有丝分裂中期到后期的转化，促进细胞增殖，具体机理如图。下列有关叙述中错误的是（　　）    A．不增殖的细胞或GS表达量少的细胞中，GS与NUP88不结合 B．GS与NUP88的结合可促进APC/C与cdc20结合,进而促进着丝粒分裂 C．若正常细胞中GS基因过量表达，则细胞周期时长可能会延长 D．有丝分裂中期，GS通过核孔进入细胞核，体现了核膜的选择透过性 三、实验题 17．为研究洗涤剂对蚕豆根尖细胞有丝分裂的影响，科研人员选取了在洗涤剂环境下生长的蚕豆根尖细胞作为观察对象，进行了显微观察，结果如图1所示。 注：细胞a、b、c中“←”所指的结构分别表示独立于主核之外的微核、染色体断片、染色体断片连接形成的染色体桥。 回答下列问题： (1)制作蚕豆根尖有丝分裂装片时，为了便于观察染色体，需要用______（填试剂）进行染色处理，显微镜观察需找到_______区的细胞。 (2)图1中细胞a处于分裂间期，此时细胞核内发生的主要变化为______。 (3)显微观察显示，洗涤剂会使蚕豆根尖细胞有丝分裂产生微核、染色体断片和染色体桥，分析原因是洗涤剂中的有害成分破坏染色体结构所致，有害成分还可能影响分裂前期微管蛋白的合成及组装，抑制______的形成，造成染色体落单，使细胞缺失部分DNA，最终导致蚕豆亲子代细胞之间无法保证______。 (4)图2是科研人员利用流式细胞仪（可根据细胞中DNA含量的不同对细胞分别计数）测出蚕豆根尖细胞周期中DNA含量不同的细胞数。 据图可知，洗涤剂对蚕豆根尖细胞分裂的作用可能是______，图中两组细胞数量都有两个峰值，其中左侧峰表示________期细胞，图2的B峰所对应细胞中染色体与核DNA的比值为______。 四、解答题 18．人类间充质干细胞（hMSC）是机体内部分组织细胞再生的重要来源。新生儿脐带中的hMSC具有更新快、抗炎、病菌少、易迁移等优点，经移植后可用于受损器官的修复。但因其在体外大规模培养若干代后易自发衰老，限制了它在临床的应用。 细胞衰老时，往往伴随着异常蛋白质的积累，导致细胞损伤。泛素-蛋白酶体系统是细胞内清除异常蛋白质的主要途径之一。泛素（Ub）是真核细胞内的小分子蛋白质，可在酶的作用下结合到目标蛋白上进行标记，被标记的蛋白质会被引导进入含有大量水解酶的蛋白酶体中被降解。泛素与目标蛋白的结合需要多种酶家族的协同作用。科研人员发现，hMSC中属于酶家族成员之一的CUL2蛋白缺失可以诱发最强烈的衰老现象。CUL2通过什么机制抵抗hMSC衰老呢？目前已知蛋白质T2可通过调节细胞周期相关蛋白P21的含量影响细胞衰老，而CUL2参与了T2的降解（如图）。 研究还发现，hMSC细胞线粒体中的S3蛋白一方面可通过抑制自由基的形成从而维持线粒体结构和功能的稳定；另一方面可进入细胞核中与相关蛋白结合，抑制染色体两端结构的分解，从而延缓细胞衰老。研究脐带hMSC衰老的分子机制，找到相应策略实现延缓hMSC衰老，对于再生医学等领域具有重要意义。 (1)hMSC之所以能作为机体部分组织细胞再生的重要来源，是因其具有_______能力。在特定条件下将脐带hMSC诱导为神经元、软骨细胞和肝细胞等多种细胞的过程，这是基因_______的结果。 (2)自发衰老是限制脐带hMSC在临床应用的主要因素，细胞衰老会表现出_______、_______等特征。衰老的细胞会被人体清除更新，这是一种______________现象。 (3)下列关于CUL2和S3抗衰机制的推断正确的是_______（选填字母）。 A．CUL2缺失细胞中，T2更多 B．T2可降低P21的含量 C．细胞周期相关蛋白P21可能抑制有丝分裂 D．S3有助于细胞中能量的充足供应 E．S3缺失的细胞可能由于端粒长度的缩短而衰老 (4)为延缓脐带hMSC衰老，根据文中信息，尝试从分子水平提出一条解决思路_______。 19．（本题14分）我国科学家首次发现：细胞质中的乙酰辅酶A(AcCoA)，可直接结合线粒体外膜上的受体NLRX1，从而调控线粒体自噬，以清除受损或多余的线粒体，如图所示。回答下列问题： (1)衰老的线粒体会功能退化，直接影响细胞的_____过程，将通过_____(填细胞器名称)降解，其产物的去向是_____。 (2)LC3 是自噬体膜上的关键蛋白。营养匮乏时，AcCoA 水平下降，图中NLRX1的_____会发生改变并形成三聚体，进而与LC3 结合，启动线粒体自噬。这体现了蛋白质的_____功能。 (3)为验证AcCoA 与NLRX1 的直接结合是调控线粒体自噬的关键，科研人员构建了无法结合AcCoA的NLRX1 突变体。推测在营养充足时，导入该突变体的细胞与导入正常NLRX1的细胞相比，其线粒体自噬水平会_____(填“升高”、“降低”或“不变”)，理由是________________。 (4)从饮食角度分析，这项新发现为健康生活带来的启示是____________。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $