第四、五、六单元

第四单元eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(细胞的生命历程))第一讲细胞的增殖知识点一细胞的生长和细胞周期[系统主干知识]1．细胞不能无限长大(1)模拟实验——细胞大小与物质运输的关系(2)细胞不能无限长大的原因2．细胞增殖(1)概念：细胞以分裂的方式进行增殖，包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。(2)方式真核生物：无丝分裂、有丝分裂和减数分裂。原核生物：二分裂。(3)意义：是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。3．细胞周期4．无丝分裂[聚焦关键微点]一、澄清概念——所用教材的关键语句要理解透1．细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。(1)细胞越小，相对表面积也越小，这样有利于提高物质运输效率。(×)(2)卵细胞体积大，与外界物质交换的效率高。(×)(3)同一生物体器官的大小主要取决于细胞数量的多少。(√)2．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。(1)同一生物的不同组织细胞都具有细胞周期。(×)(2)任何具有分裂能力的细胞都具有细胞周期。(×)(3)洋葱的表皮细胞比分生区细胞的增殖周期长。(×)(4)人体所有细胞的细胞周期持续时间相同。(×)二、科学思维——新版教材的教考导向需领悟好1．(新人教版必修1P117“拓展应用”1题)在细胞周期中，分裂间期持续的时间明显比分裂期长，你能对此作出合理的解释吗？提示：分裂间期持续时间明显比分裂期长，这是因为在分裂间期，细胞要进行DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，即为分裂期进行物质准备，这都需要时间。2．(新人教版必修1P117“拓展应用”2题)细胞周期是靠细胞内部精确的调控实现的。如果这种调控出现异常，就可能导致细胞的癌变。因此，研究细胞周期的调控机制对防治癌症有重要意义。你能否说明如何利用细胞周期的调控机制防治癌症。提示：可以利用癌细胞细胞周期比正常细胞周期短的特点，选择性抑制癌细胞的DNA复制，将癌细胞的增殖阻滞在分裂间期，抑制癌细胞的增殖。[深化拓展提能]1．细胞周期4种常用表示方法2．与细胞周期相联系的知识(1)基因突变：在细胞分裂间期的S期，DNA复制时容易受到内外因素的干扰而发生差错，即发生基因突变。(2)染色体变异：在细胞分裂期的前期，秋水仙素或低温都可抑制纺锤体的形成，引起细胞内染色体数目加倍，继续进行有丝分裂，可出现多倍体植株。(3)细胞癌变：用药物作用于癌细胞，在分裂间期，DNA不能复制，可抑制癌细胞的增殖。(4)免疫：在淋巴因子的作用下，被抗原刺激后的B细胞将进入细胞周期迅速分裂，使细胞周期缩短。[题点全训过关]题点(一)细胞不能无限长大的原因分析[典例1](2021·南昌调研)以下有关细胞大小和分裂的叙述正确的是()A．细胞体积越小，表面积也越小，物质运输效率越低B．细胞不能无限长大的原因之一是细胞核中的DNA不会随着细胞体积的扩大而增加C．人的成熟红细胞可以进行有丝分裂，蛙的红细胞能进行无丝分裂D．原核细胞只能通过无丝分裂增加数目[解析]细胞体积越小，其相对表面积越大，物质运输效率越高，A错误；细胞核中的DNA不会随着细胞体积的扩大而增加也导致细胞不能无限长大，B正确；人的成熟红细胞为分化细胞不能发生细胞分裂，蛙的红细胞能进行无丝分裂，C错误；无丝分裂是真核生物的细胞分裂方式，D错误。[答案]Beq\a\vs4\al([归纳拓展])有关模拟实验的几点说明(1)物质扩散体积与总体积之比表示物质运输效率。(2)在相同时间内，NaOH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。(3)NaOH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，其相对表面积越小，细胞与周围环境之间物质交换的面积相对越小，所以物质运输的效率越低。[对点训练]1．科学家通过模拟实验探究细胞大小与物质运输的关系，实验过程：将三个边长分别为1cm、2cm、3cm含有酚酞的琼脂块，浸泡于NaOH溶液10min后取出，切成两半，每块NaOH扩散的深度如图中阴影所示(琼脂块中数据表示未被扩散部分的长度)。对于该实验及其相关的说法，错误的是()A．用不同大小的琼脂块模拟不同体积的细胞B．由实验结果可知，体积越大，物质运输的速率越小C．随着琼脂块体积增大，其相对表面积减小D．除了该实验模拟的因素外，限制细胞长大的因素还有细胞核中的DNA的含量解析：选B图中不同大小的琼脂块模拟不同体积的细胞，A正确；不同琼脂块中NaOH扩散的深度相同，说明物质运输的速率相同，但变红部分占整个琼脂块的体积不同，即物质交换的效率不同，B错误；琼脂块体积为边长的立方，表面积为边长平方的六倍，随着琼脂块体积增大，其相对表面积减小，C正确；细胞核中DNA中的含量有限，这一因素也限制了细胞的进一步长大，D正确。2.在探究细胞大小与物质运输关系的实验中，用NaOH溶液浸泡不同边长的含酚酞的琼脂立方块一定时间后，取出立方块切成两半。其剖面如图所示，其中x为NaOH扩散的深度，y为立方块的边长，阴影代表紫红色。则()A．该实验的自变量为x，因变量为yB．x的值随y值的增大而增大C．NaOH扩散的体积为(y－x)3D．y值越小，扩散体积的比例越大解析：选D该实验的目的为探究细胞大小与物质运输的关系，即自变量为y，因变量为NaOH扩散的体积占琼脂立方块体积的比例，A错误；x为NaOH扩散的深度，与y(立方块的边长)没有关系，B错误；NaOH扩散的体积应为y3－(y－2x)3，C错误；y值越小，琼脂立方块的相对表面积越大，扩散体积的比例越大，D正确。题点(二)围绕细胞周期，考查理解能力[典例2](2017·全国卷Ⅲ)利用一定方法使细胞群体处于细胞周期的同一阶段，称为细胞周期同步化。以下是能够实现动物细胞周期同步化的三种方法。回答下列问题：(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，处于________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________期，以达到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________________，使细胞周期被阻断，即可实现细胞周期同步化。经秋水仙素处理的细胞_______(填“会”或“不会”)被阻断在间期。(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。分裂间期的特点是_________________________________(答出1点即可)。[解析](1)DNA复制发生在细胞分裂间期，添加适量的DNA合成可逆抑制剂后，DNA合成被阻断，使细胞停滞于间期(S期)，而处于分裂期的细胞暂时不受影响。(2)秋水仙素通过抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而阻断细胞周期，而纺锤体形成于分裂前期，因此经秋水仙素处理的细胞不会被阻断在间期。(3)分裂间期的特点是完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，为分裂期进行活跃的物质准备，同时细胞有适度的生长。[答案](1)分裂间(或答S)(2)纺锤体形成不会(3)完成DNA复制和有关蛋白质的合成，为分裂期准备物质eq\a\vs4\al([归纳拓展])利用DNA合成抑制剂实现细胞周期的同步化(1)假设一个细胞周期时长＝G1＋S＋G2＋M＝10＋7＋3.5＋1.5＝22(h)。(2)向细胞的培养液中加入过量的DNA合成抑制剂，处于S期的细胞立刻被抑制。(3)再培养G2＋M＋G1＝3.5＋1.5＋10＝15(h)，则处于G2、M、G1期的细胞都将被抑制在G1/S期交界处。(4)除去抑制剂，更换新鲜培养液，细胞将继续沿细胞周期运行，运行时间既要保证处于G1/S期交界处的细胞经过S期(7h)进入G2期，又要保证处于S期的细胞不能再次进入S期，即运行时间应控制在7～15h。(5)再加入DNA合成抑制剂，则可实现全部细胞都被阻断在G1/S期交界处，实现细胞周期同步化。[对点训练]3．(2020·浙江1月选考)下列关于用不同方法处理与培养小鼠骨髓细胞的叙述，正确的是()A．用缺乏营养物质的培养液培养，会使M期细胞减少B．用蛋白质合成抑制剂处理，不影响G1期细胞进入S期C．用促进细胞分裂的试剂处理，G2期细胞中染色体数目增加D．用仅含适量3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷的培养液培养，S期细胞的数量增加解析：选A在缺乏营养物质的培养液中培养细胞，DNA的复制和蛋白质合成受到抑制，可得到大量的G1期细胞，会使M期细胞减少，A正确；用蛋白质合成抑制剂处理G1期细胞会影响蛋白质的合成，进而影响细胞进入S期，B错误；G2期为DNA分子复制后，已经完成DNA分子的复制，因此细胞的核DNA含量已增加一倍，但染色体数目并没有改变(有丝分裂后期因为着丝粒的分裂，染色体数目加倍)，C错误；用仅含适量3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷的培养液培养，缺少其他的脱氧核苷酸，则S期DNA复制受阻，S期细胞的数量减少，D错误。4．(2021·绵阳模拟)如图是关于细胞周期的示意图(G0期是具有分裂能力的细胞反复分裂数次之后处于停止分裂状态的时期、M期为分裂期、G1期主要进行RNA和有关蛋白质的合成、S期主要进行DNA的复制、G2期为有丝分裂的准备期，还有一些RNA和有关蛋白质的合成)。下列叙述错误的是()A．一个完整的细胞周期为G1期→S期→G2期→M期B．相同抗原再次入侵时会将处于G0期的记忆细胞激活C．S期DNA复制后染色体加倍，为M期的进行提供所需物质D．处于G1期的细胞数量远多于处于(M＋G2)期的细胞数量解析：选C由题意可知，G0期是具有分裂能力的细胞反复分裂数次之后处于停止分裂状态的时期，因此细胞周期不包括G0期，故一个完整的细胞周期包括G1期、S期、G2期、M期，A正确；记忆细胞对抗原保持一定的记忆能力，当相同抗原再次入侵时记忆细胞会被激活，记忆细胞属于暂时停止分裂的细胞，由A项的分析可知，处于G0期的细胞有分裂能力，但处于暂时不分裂状态，因此，当相同抗原再次入侵时会将处于G0期的记忆细胞激活，B正确；S期主要进行DNA复制，为M期的进行提供所需物质，但染色体不加倍，C错误；根据图示，处于G1期的细胞数量远多于处于(M＋G2)期的细胞数量，D正确。5．(2021·南宁模拟)细胞周期包括分裂间期(分为G1期、S期和G2期)和分裂期(M期)。如图标注了某动物(2n＝12)甲种细胞的细胞周期各阶段的时长及DNA含量，若向该种细胞的培养液中加入过量胸苷，处于S期的细胞立刻被抑制，处于其他时期的细胞不受影响。下列叙述错误的是()A．处于M期的染色体数目变化是12→24→12B．加入过量胸苷约7.4h后，甲种细胞都将停留在S期C．G1期发生的变化主要是DNA的复制和有关蛋白质的合成D．若乙种细胞的细胞周期为24h，M期为1.9h，选择甲种细胞观察有丝分裂染色体变化更合适解析：选C由于后期着丝点分裂，染色体数目暂时加倍，所以处于M期的染色体数目变化是12→24→12，A正确；加入过量胸苷约7.4h(2.2＋1.8＋3.4)后，甲种细胞都将停留在S期，B正确；G1期发生的变化主要是RNA和有关蛋白质的合成，S期发生的变化主要是DNA的复制，C错误；若乙种细胞周期为24h，M期为1.9h，M期占比为1.9/24＝7.92%，而甲种细胞M期占比为1.8/(3.4＋7.9＋2.2＋1.8)＝11.76%，所以选择甲种细胞观察有丝分裂染色体变化更合适，D正确。知识点二细胞的有丝分裂[系统主干知识]1．有丝分裂(以高等植物细胞为例)2．动植物细胞有丝分裂的主要区别[聚焦关键微点]一、澄清概念——所用教材的关键语句要理解透1．分裂间期主要完成DNA复制和有关蛋白质的合成，分裂期是将复制后的染色体平均分到两个子细胞中。(1)间期细胞核中的主要变化是DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。(×)(2)前期染色质丝逐渐螺旋化形成了染色单体。(×)(3)有丝分裂后期，着丝点分裂导致染色单体的数目加倍。(×)(4)在一个细胞周期中，DNA的复制和中心粒的倍增可能发生在同一时期。(√)(5)有丝分裂中染色体数目加倍和核DNA数目加倍不是发生在同一时期。(√)2．有丝分裂在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。(1)有丝分裂将DNA平均分配到两个子细胞中。(×)(2)有丝分裂对于生物的遗传有重要意义。(√)(3)染色体复制的实质是DNA复制。(√)二、科学思维——新版教材的教考导向需领悟好1．(新人教版必修1P112图62)植物细胞有丝分裂的过程。(1)在有丝分裂过程中，染色体、纺锤体的出现和消失分别在什么时期？核膜、核仁的解体和重建分别在什么时期？提示：染色体、纺锤体：前期出现、末期消失；核膜、核仁：前期解体、末期重建。(2)染色单体形成于何时，消失于何时？什么时期存在染色单体？提示：染色单体形成于间期(染色体复制)，消失于后期(着丝粒分裂)。G2期、前期、中期存在染色单体。2．(新人教版必修1P112图62)下图为洋葱根尖细胞有丝分裂显微照片，请按照有丝分裂的过程排序___________________________________________________________。提示：图2、图3、图1、图4、图5[深化拓展提能]1．理清染色体、染色单体和核DNA的关系①当有染色单体(前、中期)时，染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2②当无染色单体(后、末期)时，染色体∶DNA＝1∶12．归纳细胞有丝分裂中相关结构的变化规律细胞结构变化规律纺锤体形成(前期)→消失(末期)核膜、核仁消失(前期)→重建(末期)中心体倍增(间期)→移向两极(前期)→平均分配(末期)3.与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用名称生物类型作用时期生理作用核糖体动物、植物主要是间期合成相关蛋白质线粒体动物、植物整个细胞周期提供能量高尔基体植物末期与细胞壁(板)的形成有关中心体动物、低等植物前期与纺锤体的形成有关[题点全训过关]题点(一)围绕有丝分裂的过程及特点，考查理解能力[典例1](2020·浙江7月选考)高等动物胚胎干细胞分裂过程中，发生在同一时期的是()A．核糖体的增生和环沟的形成B．染色体的出现和纺锤体的出现C．染色单体的形成和着丝点的分裂D．中心体的复制和染色体组数的加倍[解析]高等动物胚胎干细胞进行的是有丝分裂。细胞周期中，核糖体增生发生在G1期，环沟形成于后期或末期。染色体和纺锤体均出现在前期。染色单体因为染色体复制而形成，发生在间期，着丝点分裂发生在后期。中心体复制发生在间期，染色体组数加倍发生在后期。[答案]B[归纳拓展]归纳有丝分裂过程中的“加倍”成分或结构时期原因DNA间期DNA复制染色体后期着丝点分裂中心体间期中心粒倍增细胞核末期新核膜已经形成，细胞质尚未分裂[对点训练]1．如图表示二倍体真核生物细胞分裂过程中一条染色体的变化情况，下列有关叙述错误的是()A．这种变化发生在有丝分裂或减数分裂过程中B．高等植物细胞中，d～e时期高尔基体的活动加强C．c～d时期，细胞中染色体数量加倍且都存在同源染色体D．染色体的这种行为变化保持了生物前后代遗传性状的稳定性解析：选C染色体的复制和染色质与染色体的变化发生在有丝分裂或减数分裂过程中，A正确；高等植物细胞中，d～e时期出现细胞板，形成细胞壁，此时高尔基体的活动加强，B正确；c～d时期，发生在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期，细胞中染色体数量加倍，有丝分裂后期存在同源染色体，但减数第二次分裂后期不存在同源染色体，C错误；染色体的这种行为变化保持了生物前后代遗传性状的稳定性，D正确。2．(2021·洛阳联考)下列关于细胞分裂各时期的叙述，正确的是()A．有核膜和核仁的时期，细胞内的DNA聚合酶较为活跃，而RNA聚合酶不活跃B．染色体螺旋化程度达到最高的时期，细胞内不一定有同源染色体，但一定有染色单体C．着丝点数目加倍的时期，细胞内的全部染色体数与全部DNA数之比为1∶1D．蛋白质合成较旺盛的时期，纺锤体可由中心粒发出的星射线或者细胞两极发出的纺锤丝形成解析：选B细胞分裂间期有核膜和核仁，间期主要完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，此时细胞内的DNA聚合酶与RNA聚合酶均较为活跃，A错误；中期染色体螺旋化程度达到最高，此时细胞内一定有染色单体，但对于只含一个染色体组的单倍体而言，中期细胞没有同源染色体，B正确；有丝分裂后期着丝点数目加倍，该时期细胞内染色体数与核DNA数之比为1∶1，但细胞质中还有少量DNA，C错误；间期蛋白质合成较旺盛，而纺锤体的形成发生在有丝分裂的前期，D错误。题点(二)借助有丝分裂的图像，考查识图能力[典例2](2021·河南省百校联盟联考)下面为动物和植物细胞的有丝分裂图，据图分析正确的是()A．甲为分裂间期，乙为分裂末期，⑤聚集成为细胞板B．①由微管组成，在前期较晚时形成纺锤体作用于②C．甲细胞中无同源染色体，甲产生的子细胞为生殖细胞D．③、④均为细胞膜，两种细胞的细胞质分裂方式相同[解析]甲出现染色体和纺锤体，处于分裂前期，A错误；①中心体由微管组成，在前期较晚时形成纺锤体作用于②着丝点，B正确；甲细胞中有同源染色体，甲产生的子细胞为体细胞，C错误；③为细胞膜，④为细胞壁，动、植物细胞的细胞质分裂方式不同，后者产生细胞板，D错误。[答案]B[规律方法]“三看法”界定动植物细胞有丝分裂图像[对点训练]3．(2021·广州六校一模)如图为高等植物细胞(2n)处于有丝分裂不同时期的模式图，图中①代表囊泡，②代表细胞壁，③代表纺锤丝。下列分析正确的是()A．图甲细胞中的着丝点断裂导致DNA数目加倍B．图乙细胞中的②是通过①与赤道板融合而形成的C．若加入DNA合成抑制剂，将会阻止图丙细胞的继续分裂D．若用秋水仙素抑制③的形成，则图甲细胞中的着丝点不能正常分裂解析：选C图甲为处于有丝分裂后期的细胞，图乙为处于有丝分裂末期的细胞，图丙为分裂形成的子细胞或间期细胞。DNA数目加倍的原因是DNA复制，着丝点分裂导致染色体数目加倍，A错误；②是细胞板，是由①融合而形成的，赤道板不是真实存在的结构，B错误；若加入DNA合成抑制剂，将使细胞停留在间期，图丙细胞不能继续分裂，C正确；着丝点分裂与纺锤丝无关，D错误。4．(2021·河南名校调研)如图所示某动物细胞的有丝分裂过程图。下列相关叙述正确的是()A．图中从时期①到⑧可表示一个完整的细胞周期B．图中时期②染色质已变成空间结构稳定的染色体C．图中时期③同源染色体两两配对并形成四分体D．图中时期⑥到⑦在赤道板的位置不会出现细胞板解析：选D细胞周期从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，因此图中可表示一个完整的细胞周期的应该是从时期⑧到⑧，A错误；有丝分裂中期的染色体空间结构最稳定，时期②为前期，此时期染色质变化为染色体，B错误；同源染色体联会形成四分体发生于减数第一次分裂前期，有丝分裂过程中不发生联会现象，C错误；动物细胞有丝分裂过程中不出现细胞板，D正确。一、科学思维——用模型建构法分析有丝分裂中染色体、核DNA变化曲线[典例](2021·湖南长郡中学联考)如图为某二倍体植物有丝分裂过程中有关数量变化情况，以下相关叙述正确的是()A．de时间段染色单体数是ab时间段的两倍B．ab、bc、cd三个时间段都有水生成，并且来源完全相同C．fg段染色体数是该生物正常染色体数的两倍D．若用秋水仙素处理该植物，会抑制分裂后期着丝点的分裂[解析]图中ab、bc、cd分别为G1期、S期和G2期，G1期还未进行DNA复制，此时没有染色单体，A错误；G1期、S期和G2期都可进行核酸和蛋白质的合成，都有水的生成，S期中水的生成主要来自脱氧核苷酸间的脱水缩合，G1期和G2期中水的生成主要来自氨基酸间的脱水缩合和核糖核苷酸间的脱水缩合，B错误；fg段由于着丝点分裂，导致染色体数目暂时加倍，C正确；秋水仙素的作用是抑制纺锤体的出现，染色体着丝点是自主分裂的，与纺锤体无关，D错误。[答案]C[内化于心—思维建模][模型解读](1)图1中①表示有丝分裂中核DNA数量变化曲线，②表示染色体数量变化曲线，其中ab段变化的原因是DNA复制，ef段数量变化的原因是着丝点分裂，姐妹染色单体分开。(2)图2表示有丝分裂过程中每条染色体上DNA含量变化曲线，图中ef段表示间期(S期)，fg段表示含有姐妹染色单体的时期，即有丝分裂的前期和中期，hi段表示有丝分裂的后期和末期。(3)图3是图2的变式，在有染色单体时，染色体与核DNA数目之比为1∶2，不存在染色单体的时期，染色体数与核DNA数目之比为1∶1。图中BC段表示S期，CD段表示有丝分裂G2期、前期和中期，EF段表示有丝分裂的后期和末期。(4)图2和图3还可表示减数分裂过程中每条染色体上DNA含量变化曲线图，其中fg(CD)段表示减数第一次分裂和减数第二次分裂的前期和中期。(5)请在下图中画出有丝分裂间期染色体数量变化曲线。答案：[外化于用]1．如图甲、乙为某生物的体细胞有丝分裂染色体行为变化示意图，图1和图2为DNA含量变化图。下列有关叙述错误的是()A．甲图对应图1中曲线的cd段，对应图2中曲线的fg段B．乙图为细胞分裂后期图，这一时期两曲线有不同的变化C．甲图所示变化在光学显微镜下难以观察到D．观察组织细胞有丝分裂时，可用同一细胞来观察甲、乙两种时期解析：选D甲图表示染色体的复制，DNA含量加倍，对应图1中曲线的cd段，对应图2中曲线的fg段；有丝分裂后期着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为两条子染色体，染色体数目加倍，但细胞中核DNA含量没有减少，一条染色体上DNA数目减半；染色体复制发生在间期，在光学显微镜下观察不到；在显微镜下不能观察到细胞有丝分裂的动态变化，因为材料经解离后，细胞已经死亡。2．如图1和图2表示有丝分裂不同时期染色体和核DNA的数量关系，下列有关叙述错误的是()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含量不变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所示的情况解析：选C图1中的CD段包括有丝分裂G2期、前期和中期，中期是观察染色体形态和数目的最佳时期；图1中DE段形成的原因是着丝点分裂，此时细胞中染色体数目加倍，但核DNA含量不变；图2中a表示有丝分裂后期、末期，对应图1中的EF段，c时期染色体与核DNA的量比a时期减少一半，对应图1中的AB段；图2中d表示染色体∶DNA＝2∶1，有丝分裂过程中不存在这种情况。3．(2021·临沂模拟)如图表示动物细胞分裂各阶段染色体数与核DNA数的比例关系(用实线表示)和细胞质中mRNA含量的变化(用虚线表示)。下列分析合理的是()A．a阶段可能在进行DNA聚合酶的合成B．b阶段可发生于减数第二次分裂过程中C．c段末形成的姐妹染色单体所含基因不会发生差异D．d～e段二者比例的变化是同源染色体的分离所导致解析：选Aa表示G1期，DNA聚合酶的合成发生在此阶段；b表示S期，该阶段不可能发生于减数第二次分裂过程中；b段末形成的姐妹染色单体所含基因可能会发生差异，如基因突变；d～e段二者比例的变化是着丝点分裂所致。二、科学探究——观察根尖分生组织细胞的有丝分裂1．实验步骤2．实验成功的关键及注意事项实验材料的选择类型选取分裂期占细胞周期比例相对较大的材料部位选取分裂旺盛的部位(如根尖、芽尖的分生区)时间必须在分裂旺盛的时间操作注意事项解离时间太短细胞间质未被完全溶解，压片时细胞不易分散过长导致细胞解离过度、根尖酥软，影响染色漂洗时间适宜洗去多余的解离液，防止解离过度而影响染色染色时间太短染色体或染色质不能完全着色过长使其他部分也被染成深色，无法分辨染色体压片过轻细胞未分散开过重将组织压烂显微镜观察细胞状态显微镜观察的都是死细胞，不能看到动态变化细胞数目间期的细胞数目最多，原因是间期历时最长[典例](2019·浙江4月选考)在“制作并观察植物细胞有丝分裂的临时装片”活动中，观察到不同分裂时期的细胞如图所示：下列叙述错误的是()A．装片制作过程中需用清水漂洗已解离的根尖便于染色B．观察过程中先用低倍镜找到分生区细胞再换用高倍镜C．图甲细胞所处时期发生DNA复制及相关蛋白质的合成D．图丙细胞中的染色体数目比图乙细胞中的增加了一倍[解析]装片制作过程中需用清水漂洗已解离的根尖以便于染色，A正确；使用显微镜进行观察时，应先用低倍镜找到分生区细胞再换用高倍镜，B正确；图甲细胞处于有丝分裂前期，DNA复制和相关蛋白质合成发生在间期，C错误；图丙细胞处于有丝分裂后期，染色体数目比中期细胞(图乙)增加了一倍，D正确。[答案]C[内化于心]实验试剂的选择——归纳盐酸和酒精的“同材异用”1．不同浓度酒精的用途酒精浓度用途体积分数为50%在脂肪检测中用于洗去浮色体积分数为70%在土壤小动物类群丰富度调查实验中用于杀死并保存小动物；无菌操作时的消毒体积分数为95%与质量分数为15%的盐酸混合用于有丝分裂实验中的解离低温诱导染色体加倍实验中用于冲洗卡诺氏液无水乙醇用于光合色素的提取2．盐酸在不同实验中的应用实验名称盐酸的作用观察DNA和RNA在细胞中的分布①改变膜的通透性，加速染色剂进入细胞②使染色质中DNA与蛋白质分离，有助于DNA与染色剂结合质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精按1∶1混合成解离液，使组织中的细胞相互分离观察根尖有丝分裂，低温诱导植物染色体数目的变化[外化于用]1．如图是关于观察洋葱根尖组织细胞的有丝分裂实验的部分操作，下列评价合理的是()A．剪取洋葱根尖2～3mm，因为该区域属于根毛区，细胞有丝分裂旺盛B．该实验步骤中唯一错误的是在②和③之间缺少用清水漂洗这一环节C．在观察的图像中，b属于分生区的细胞，细胞已死亡D．若用图中b区域的细胞观察质壁分离和复原，实验现象明显解析：选C洋葱根尖2～3mm的区域属于分生区；在②和③之间应增加清水漂洗这一环节，而在③和⑤之间的清水漂洗环节应删除；分生区的细胞呈正方形，排列紧密，细胞经解离已死亡；b区域的细胞属于分生区细胞，其液泡较小，渗透作用不明显，若用于观察质壁分离与复原，现象不明显。2．紫色洋葱是生物学实验的常用材料，下列相关叙述错误的是()A．观察细胞的有丝分裂，宜选取紫色洋葱根尖分生区细胞B．观察植物细胞的质壁分离和复原，宜选取紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞C．观察细胞中的叶绿体，宜选取紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞D．观察DNA、RNA在细胞中的分布，宜选取紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞解析：选C洋葱根尖分生区细胞有丝分裂活动旺盛，是常用的观察植物细胞有丝分裂的实验材料；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞具有紫色大液泡，是观察植物细胞的质壁分离和复原的理想材料；紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞中无叶绿体，不可用来观察细胞中的叶绿体；紫色洋葱鳞片叶内表皮细胞接近无色，染色后可用于观察DNA和RNA在细胞中的分布。3．(多选)酒精是高中生物学实验常用的试剂，下列有关叙述正确的是()A．脂肪检测过程中需用质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精1∶1混合洗去浮色B．经低温培养的洋葱根尖用卡诺氏液固定后，需用体积分数为95%的酒精冲洗C．体积分数为75%的酒精最适宜作为溶剂提取绿叶中的色素D．在观察植物细胞有丝分裂的实验中，酒精和盐酸混合液主要起解离作用解析：选BD脂肪检测过程中需用体积分数为50%的酒精洗去浮色；经低温培养的洋葱根尖用卡诺氏液固定后，需用体积分数为95%的酒精进行冲洗；绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，故可用无水乙醇提取绿叶中的色素；在观察植物细胞有丝分裂的实验中，盐酸和酒精混合液作为解离液，主要作用是使组织中的细胞相互分离。4．(2021·徐州一模)某实验小组以同一品种蚕豆(2n＝12)幼嫩的花蕾和浸泡种子后长出的幼根为材料，开展相关实验，主要步骤和结果如下。回答有关问题：实验Ⅰ：取幼嫩的花蕾→卡诺氏液固定→70%乙醇中保存→花药剥离→改良苯酚品红染液染色→压片→镜检(图①～⑥是光学显微镜下观察到的减数分裂部分时期实拍图)实验Ⅱ：幼根长至1.0～1.5cm→冰箱内4℃培养36h→剪取5mm左右根尖→卡诺氏液固定→70%乙醇中保存→解离→漂洗→染色→压片→镜检(图⑦(1)实验Ⅰ和Ⅱ中，选取的新鲜材料均先置于卡诺氏液(按3份无水乙醇、1份冰醋酸的比例配制)中进行固定处理，目的是_______________________________________________。(2)实验Ⅰ观察到的实拍图，按减数分裂的时期先后顺序进行排序应为⑥→________________________，判断细胞所处的分裂时期主要依据是染色体______________________________的变化。(3)图②中有______个DNA分子。等位基因的分离和非同源染色体上非等位基因的自由组合发生在图________对应的时期。(4)开展蚕豆染色体核型分析时，将剪取的幼根置于2mmol/L的8­羟基喹啉溶液中处理，以提高根尖细胞中______(填图⑦的字母)时期细胞的比例，便于染色体观察、计数，c时期染色体数与核DNA数的比例为________。(5)在实验Ⅱ中，小组成员进一步优化实验操作，用纤维素酶和果胶酶混合液处理根尖，再用低浓度的KCl处理一段时间，使细胞适度膨胀，以利于__________更好地分散。若光学显微镜下观察到某一视野中部分中期细胞染色体数目加倍，则最可能的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)实验Ⅰ和Ⅱ中，选取的新鲜材料均先置于卡诺氏液中进行固定处理，目的是新鲜材料死亡，使细胞停留在原来的分裂时期，排除季节和取材时间等干扰，提高实验成功率。(2)实验Ⅰ观察到的实拍图，按减数分裂的时期先后顺序进行排序应为⑥→②→⑤→①→③→④；可根据染色体的形态、数目、分布情况，判断细胞所处的分裂时期。(3)图②中有24个DNA分子。等位基因的分离和非同源染色体上非等位基因的自由组合发生在图⑤对应的时期。(4)开展蚕豆染色体核型分析时，将剪取的幼根置于2mmol/L的8­羟基喹啉溶液中处理，以提高根尖细胞中a时期细胞的比例，便于染色体观察、计数；c表示有丝分裂后期，此时染色体数与核DNA数的比例为1∶1。(5)实验Ⅱ中，小组成员进一步优化实验操作，用纤维素酶和果胶酶混合液处理根尖，再用低浓度的KCl处理一段时间，使细胞适度膨胀，以利于染色体更好地分散。若光学显微镜下观察到某一视野中部分中期细胞染色体数目加倍，则最可能的原因是低温抑制了纺锤体的形成，染色体数目加倍。答案：(1)新鲜材料死亡，使细胞停留在原来的分裂时期，排除季节和取材时间等干扰，提高实验成功率(2)②→⑤→①→③→④形态、数目、分布(位置)(3)24⑤(4)a1∶1(5)染色体低温抑制纺锤体的形成，染色体数目加倍一、立足主干知识，注重基础性和综合性1．下列关于细胞增殖的叙述，正确的是()A．分裂间期进行染色体复制，染色体数量加倍B．动物细胞有丝分裂与膜的流动性密切相关C．高度分化的动物细胞永远失去了增殖的能力D．同一生物体内不能同时存在有丝分裂、无丝分裂和减数分裂三种细胞增殖解析：选B分裂间期进行染色体复制，核DNA含量加倍，但染色体数量不变，A错误；动物细胞有丝分裂与膜的流动性密切相关，B正确；部分高度分化的动物细胞在一定条件下可以恢复增殖的能力，如肝细胞，C错误；同一生物体内能同时存在有丝分裂、无丝分裂和减数分裂三种细胞增殖，D错误。2．(2021·东阳模拟)研究人员在研究细胞周期调控机制时，发现了一种促使核仁解体的蛋白质。下列有关叙述正确的是()A．癌细胞中该蛋白质的合成受阻，可抑制细胞分裂B．在衰老的细胞中该蛋白质合成速率变快C．核仁解体后，细胞内不再发生转录和翻译D．该蛋白质是一种水解酶，在分裂间期活性最高解析：选A癌细胞中该蛋白质的合成受阻，会抑制癌细胞的无限增殖，A正确；衰老的细胞不再进行细胞分裂，因此其中该蛋白质合成速率变慢，B错误；核仁解体后，染色体高度螺旋化，细胞内不再发生转录，但是能翻译形成蛋白质，C错误；核仁是在分裂前期解体消失的，该蛋白质可促进核仁解体，可见该蛋白质可能是一种水解酶，在细胞分裂前期活性较高，D错误。3．(2021·达州模拟)M是人体细胞合成腺嘌呤核苷酸等的底物。N是一种抑癌药物，可抑制M转变为腺嘌呤核苷酸，同时抑制细胞呼吸中P的合成(P与H＋、e－结合形成[H])。N能人工转变为Q，Q使细胞周期中S期细胞明显增多，同时G1期细胞显著减少。下列推测正确的是()A．Q和各种射线都不利于降低肿瘤复发可能性B．Q和降低胎牛血清含量都使S期细胞明显增多C．N会抑制瘤细胞中P的活性和无氧呼吸过程D．N会抑制瘤细胞中DNA和ATP等物质的合成解析：选D由题意可知，Q能够促进G1期细胞进入S期，进而促进细胞增殖，不利于降低肿瘤复发可能性，但大剂量的各种射线可导致细胞死亡，有利于降低肿瘤复发可能性，A错误；胎牛血清含有丰富的细胞生长必需的营养成分，Q和提高胎牛血清含量都使S期细胞明显增多，B错误；P为NAD＋，NAD＋与H＋、e－结合形成的NADH在有氧呼吸的第三阶段发挥重要的作用，N可抑制细胞呼吸中P的合成，进而抑制瘤细胞的有氧呼吸过程，C错误；腺嘌呤核苷酸是合成核酸的原料之一，也是合成ATP的原料，N可抑制M转变为腺嘌呤核苷酸，据此可推知：N会抑制瘤细胞中DNA和ATP等物质的合成，D正确。4．如图表示某高等植物茎形成层细胞发生的一系列变化过程，下列有关分析正确的是()A．过程①代表细胞周期的分裂间期，主要进行中心体和DNA的复制B．①过程之后，细胞的表面积与体积的比值增大，物质运输效率增强C．过程②中，细胞可能发生基因重组和染色体变异D．过程③表示细胞分化，增加了细胞的种类，使细胞的功能趋向专门化解析：选D过程①代表细胞周期的分裂间期，植物细胞中没有中心体，主要进行蛋白质合成和DNA的复制，A错误；①过程之后，细胞的表面积与体积的比值减小，物质运输效率降低，B错误；过程②中，细胞可能发生基因突变和染色体变异，不可能发生基因重组，C错误；过程③表示细胞分化，增加了细胞的种类，使细胞的功能趋向专门化，D正确。5．(2021·兰州一研)可可碱对鬼针草根尖细胞有丝分裂和种子萌发影响的实验结果如图。下列叙述正确的是()A．实验过程中用盐酸破坏细胞之间的纤维素，使细胞容易分开B．有丝分裂指数、种子发芽率均与可可碱浓度呈正相关C．可可碱对根尖细胞分裂的影响可能与秋水仙素基本相同D．可可碱可能通过延长或停滞分裂间期而降低种子发芽率解析：选D纤维素和果胶组成植物的细胞壁，而盐酸不能破坏细胞之间的纤维素，盐酸使植物细胞之间的果胶质层松散，从而使根尖细胞彼此容易分开，A错误；据图分析可知，随着可可碱浓度的升高，细胞有丝分裂指数和种子的发芽率都逐渐降低，呈现负相关，B错误；可可碱抑制细胞有丝分裂指数，使得细胞无法进入分裂期，秋水仙素是抑制纺锤体的形成，C错误；可可碱抑制细胞有丝分裂指数，说明可可碱可以通过延长或停滞分裂间期而降低种子发芽率，D正确。6．(2021·豫南九校联考)如图是某动物细胞有丝分裂模式图，下列叙述错误的是()A．上述细胞有丝分裂的顺序是图1→图4→图2→图3B．在图2时期，细胞中的核DNA数目不变，但染色体数目加倍C．若某药物可抑制纺锤体形成，则它极可能作用于图2细胞所属时期D．开始出现染色体的时期是图4，染色体开始转变成染色质形态的时期是图3解析：选C分析题图可知，图1细胞处于有丝分裂间期；图2细胞中着丝点分裂，应处于有丝分裂后期；图3细胞的细胞质中央向内凹陷，应处于有丝分裂末期；图4细胞中出现染色体，且染色体分布散乱，应处于有丝分裂前期。由以上分析可知，上述细胞有丝分裂的顺序是图1→图4→图2→图3，A正确。图2细胞处于有丝分裂后期，此时细胞中的核DNA数目不变，但着丝点分裂使染色体数目加倍，B正确。纺锤体的形成发生在有丝分裂前期，即图4细胞所属时期；若某药物可抑制纺锤体的形成，则它极可能作用于图4细胞所属时期，C错误。染色体出现于分裂前期，即图4细胞所处时期，染色体解螺旋形成染色质丝的时期是末期，即图3细胞所处时期，D正确。7.(2021·海口一模)细胞在有丝分裂时，纺锤丝通过动粒附着在着丝粒区域，姐妹染色单体均附着于纺锤丝上，这称为“双定向作用”。若该作用出现异常，便暂停有丝分裂的进行。下列叙述错误的是()A．“双定向作用”是细胞内染色体向两极移动的前提B．染色体数目的加倍与“双定向作用”存在因果关系C．不是所有细胞都存在“双定向作用”，如根尖成熟区细胞D．限制有丝分裂的“双定向作用”会影响细胞周期的完整性解析：选B结合题意和题图可知，“双定向作用”可使着丝点分裂后，在纺锤丝的牵引下，产生的子染色体分别向细胞两极移动，从而实现染色体平均分配，A正确；染色体数目的加倍是着丝点分裂导致的，而着丝点的分裂不是纺锤丝牵引的结果，因此染色体数目加倍与“双定向作用”不存在因果关系，B错误；“双定向作用”是进行分裂的细胞中存在的现象，而根尖成熟区细胞不具有分裂能力，因此不是所有细胞都存在“双定向作用”，C正确；由题干可知，若“双定向作用”出现异常，便暂停有丝分裂的进行，据此可推测限制有丝分裂的“双定向作用”会影响细胞周期的完整性，D正确。8．(2021·北京西城区模拟)在有丝分裂中期，若出现单附着染色体(染色体的着丝点只与一侧的纺锤丝相连，如图所示)，细胞将延缓后期的起始，直至该染色体与另一极的纺锤丝相连，并正确排列在赤道板上。此过程受位于前期和错误排列的中期染色体上的MAD2蛋白的监控，正确排列的中期染色体上没有MAD2蛋白。用玻璃微针勾住单附着染色体，模拟施加来自对极的正常拉力时，细胞会进入分裂后期。下列说法错误的是()A．细胞分裂能否进入到后期与来自两极纺锤丝的均衡拉力有关B．当所有染色体上的MAD2蛋白都消失后细胞才能进入分裂后期C．MAD2蛋白功能异常，细胞将在染色体错误排列时停止在分裂中期D．癌细胞的染色体排布异常时仍然能继续分裂可能与监控缺失有关解析：选C由题意和图示可知，细胞分裂能否进入到后期与来自两极纺锤丝的均衡拉力有关，A正确；当所有染色体上的MAD2蛋白都消失后细胞才能进入分裂后期，B正确；MAD2蛋白功能异常，细胞分裂监控缺失，不会停止在分裂中期，能继续分裂，C错误；癌细胞的染色体排布异常时仍然能继续分裂，可能与监控缺失有关，D正确。9．(2020·兰州三模)PLK1是一种对细胞周期有重要调控作用的蛋白激酶。可以催化磷酸基团转移到不同的特异性底物上，在促进纺锤体两极分配、染色体运动等方面具有重要作用。下列说法合理的是()①大肠杆菌增殖过程中PLK1活性较高②PLK1在细胞分裂间期大量合成且达到最大活性③通过阻断PLK1的表达可有效抑制肿瘤细胞增殖④PLK1发挥作用时可能伴随着ATP的水解A．①② B．②④C．③④ D．①④解析：选C大肠杆菌属于原核生物，不能进行有丝分裂，没有细胞周期，①错误；PLK1在细胞分裂间期大量合成，在前期达到最大活性，②错误；通过阻断PLK1的表达可有效抑制纺锤体两极分配、染色体运动，使细胞周期受到阻断，从而达到抑制肿瘤细胞的增殖，③正确；PLK1发挥作用时可能伴随着ATP的水解，为纺锤体两极分配、染色体运动提供能量，④正确。10．(2020·江苏高考)细胞周期可分为分裂间期和分裂期(M期)，根据DNA合成情况，分裂间期又分为G1期、S期和G2期。为了保证细胞周期的正常运转，细胞自身存在着一系列监控系统(检验点)，对细胞周期的过程是否发生异常加以检测，部分检验点如图所示。只有当相应的过程正常完成，细胞周期才能进入下一个阶段运行。请据图回答下列问题：(1)与G1期细胞相比，G2期细胞中染色体及核DNA数量的变化是__________________。(2)细胞有丝分裂的重要意义在于通过________________________，保持亲子代细胞之间的遗传稳定性。图中检验点1、2和3的作用在于检验DNA分子是否______(填序号：①损伤和修复、②完成复制)；检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极，从而决定胞质是否分裂的检验点是________。(3)细胞癌变与细胞周期调控异常有关，癌细胞的主要特征是______________。有些癌症采用放射性治疗效果较好，放疗前用药物使癌细胞同步化，治疗效果会更好。诱导细胞同步化的方法主要有两种：DNA合成阻断法、分裂中期阻断法。前者可用药物特异性抑制DNA合成，主要激活检验点________，将癌细胞阻滞在S期；后者可用秋水仙碱抑制________的形成，主要激活检验点________，使癌细胞停滞于中期。解析：(1)DNA复制发生在S期，着丝点分裂染色体数目加倍发生在M期；与G1期细胞相比，G2期细胞染色体数不变，核DNA数加倍。(2)有丝分裂的重要意义是将亲代细胞的染色体复制(实质为DNA的复制)以后，精确地平均分配到两个子细胞中，使亲代和子代细胞之间保持了遗传的稳定性。检验点1、2和3都在分裂间期，间期DNA复制，在DNA复制过程中其双螺旋结构解开易受损伤，所以要检验DNA分子是否损伤和修复以及DNA是否完成复制。染色体分离发生在分裂后期，应该在检验点5检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极。(3)癌细胞的主要特征是可以无限增殖。DNA复制发生在S期，对应检验点2。秋水仙碱可以抑制纺锤体的形成而使癌细胞停滞在中期，对应检验点4。答案：(1)染色体数不变，核DNA数加倍(2)染色体正确复制和平均分配①②检验点5(3)细胞无限增殖2纺锤体411．图1表示细胞有丝分裂不同时期染色体数与核DNA数比例的变化关系；图2、图3分别表示高等动物甲、高等植物乙细胞有丝分裂的部分图像。请回答下列问题：(1)细胞增殖包括________和细胞分裂整个连续的过程。(2)图1中AD段完成DNA复制和有关蛋白质合成，同时细胞有适度________。EF段形成的原因是__________。图2、图3分别处于图1中的______、______段(填字母)。(3)图2细胞的下一时期，细胞中染色体数∶染色单体数∶核DNA数等于____________。与图2相比，此时期乙植物细胞有丝分裂的主要区别为________________________________。(4)图3结构H为________，其作用是__________________________________________。解析：(1)细胞的增殖包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。(2)在AD段完成DNA复制和有关蛋白质合成，同时细胞表现为适度生长；EF段形成的原因是着丝点分裂；图2、图3分别处于有丝分裂的前期和末期，对应图1的DE段和FG段。(3)图2细胞处于有丝分裂的前期，其下一个时期是中期，细胞中染色体数∶染色单体数∶核DNA数等于1∶2∶2；图2是动物细胞，纺锤体由中心体发出的星射线形成，而植物细胞的纺锤体由细胞两极发出的纺锤丝形成。(4)图3中结构H为细胞板。在植物细胞有丝分裂末期，细胞板由细胞的中央向四周扩展，将细胞一分为二，且最终形成新的细胞壁。答案：(1)物质准备(2)生长着丝点分裂DEFG(3)1∶2∶2纺锤体由细胞两极发出的纺锤丝形成(4)细胞板由细胞的中央向四周扩展，逐渐形成新的细胞壁二、强化迁移能力，突出创新性和应用性12．(2021·遵义模拟)某二倍体动物细胞在体外培养时连续分裂，依据细胞核内DNA含量的不同，可以分为甲、乙、丙三组，如表所示。下列分析正确的是()细胞核内DNA含量相对值甲组(2c乙组(2c～4丙组(4c细胞数占全部细胞的百分数433423A．乙组细胞内染色体组数是甲组的2倍B．可以用丙组的部分细胞来研究染色体核型C．上述培养过程中细胞可以发生基因突变、基因重组和染色体畸变D．丙组的某些细胞中染色体以不同的速率被纺锤丝拉向两极解析：选B除了有丝分裂后期，其余各时期细胞中染色体组数均为2个，而有丝分裂后期位于丙组，因此甲、乙两组细胞内均含有2个染色体组，A错误；丙可表示G2期、前期、中期和后期，其中中期的细胞染色体形态比较稳定数目比较清晰，可用来研究染色体核型，B正确；上述培养过程中细胞能连续分裂，表示有丝分裂，只能发生基因突变和染色体畸变，C错误；后期中分离的染色体被纺锤丝拉向细胞两极的速率是相同的，D错误。13．(2021·日照模拟)在细胞周期中有一系列的检验点对细胞增殖进行严密监控，确保细胞增殖有序进行。周期蛋白cyclinB与蛋白激酶CDK1结合形成复合物MPF后，被激活的CDK1促进细胞由G2期进入M期；周期蛋白cyclinE与蛋白激酶CDK2结合形成复合物后，被激活的CDK2促进细胞由G1期进入S期。上述调控过程中MPF的活性和周期蛋白的浓度变化如图所示。有关叙述错误的是()A．抑制cyclinB基因的表达或CDK1的活性都可使细胞周期停滞在G2/M检验点B．cyclinE可能与细胞内染色质螺旋化和纺锤体的形成密切相关C．若将G2期和M期细胞融合，则G2期细胞进入M期的时间会提前D．蛋白激酶CDK2可能参与了中心体复制的起始调控解析：选B分析题干信息，周期蛋白cyclinB与蛋白激酶CDK1结合形成复合物MPF后，被激活的CDK1促进细胞由G2期进入M期，故抑制cyclinB基因的表达或CDK1的活性都可使细胞周期停滞在G2/M检验点，A正确；染色质螺旋化形成染色体和纺锤体的形成都发生在分裂前期，而cyclinE与蛋白激酶CDK2结合形成复合物后，被激活的CDK2促进细胞由G1期进入S期，故cyclinE与细胞内染色质螺旋化和纺锤体的形成无关，B错误；由于周期蛋白cyclinB与蛋白激酶CDK1结合形成复合物MPF后，被激活的CDK1促进细胞由G2期进入M期，所以G2和M期细胞融合，则可促使G2期细胞进入M期的时间提前，C正确；中心体复制发生在间期，cyclinE与蛋白激酶CDK2结合形成复合物后，被激活的CDK2促进细胞由G1期进入S期，蛋白激酶CDK2可能参与了中心体复制的起始调控，D正确。14．(2021·潍坊模拟)真核细胞分裂过程中，染色体完成复制后产生的姐妹染色单体保持相互黏附状态，在分裂期才会分离并平均分配到子细胞中。黏连蛋白(姐妹染色单体之间的连结蛋白)的裂解是分离姐妹染色单体的关键性事件，分离酶(SEP)是水解黏连蛋白的关键酶。如图(a)(b)(c)分别表示分裂过程中细胞内发生的变化以及对应细胞内某些化合物的含量变化。请回答下列问题：(1)如图表示某细胞分裂的不同时期，其中(b)所处的时期为________，你的判断依据是________________________________________________________________________。(2)分离酶(SEP)的活性需要被严密调控。保全素(SCR)能与分离酶紧密结合，并充当假底物而阻断其活性。据此分析，下列叙述正确的是________。A．分离酶没有专一性B．保全素和黏连蛋白是同一种蛋白质C．保全素和黏连蛋白空间结构有局部相似之处D．保全素和黏连蛋白竞争分离酶的活性部位(3)在人类细胞中，分离酶在分裂间期时被阻挡在细胞核外。如果此时核膜的通透性不恰当改变，使分离酶处于细胞核内，其可能的结果是__________________________，而此时纺锤丝还没有附着，分散的染色单体随意移动会使得染色体分配混乱，从而导致无法保证DNA平均分配。(4)据图中信息，蛋白复合物APC在间期和分裂期含量变化是_________________，该含量变化在细胞周期中的具体作用是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)观察图(b)细胞，着丝点整齐地排列在赤道板上，所以(b)细胞所处的时期为中期。(2)酶都具有专一性，分离酶也具有专一性，A错误；保全素和黏连蛋白是不同种蛋白质，B错误；保全素和黏连蛋白都能与分离酶结合，二者空间结构有局部相似之处，C正确；保全素和黏连蛋白都能与分离酶结合，竞争活性部位，D正确。(3)分离酶的作用是分离姐妹染色单体，如果间期时分离酶出现在细胞核内，将提早使得姐妹染色单体分开，而此时纺锤丝还没有附着，分散的染色单体随意移动会使得染色体分配混乱，无法保证DNA平均分配。(4)由柱形图可知，间期时APC含量低，到了中期APC含量上升；根据图中信息，APC含量上升，将使得保全素(SCR)分解，于是释放分离酶，分离酶分解染色单体之间的黏连蛋白，为染色单体移动到细胞两极完成DNA均分做准备。答案：(1)中期着丝点整齐地排列在赤道板上(2)CD(3)使得姐妹染色单体提早分开(4)间期时APC含量低，到了中期APC含量上升APC含量上升，将使得保全素分解，于是释放分离酶，分离酶分解染色单体之间的黏连蛋白，为染色单体移动到细胞两极完成DNA均分做准备第二讲减数分裂与受精作用知识点一减数分裂[系统主干知识]1．减数分裂的概念2．减数分裂的过程(以二倍体动物精子的形成过程为例)3．精子和卵细胞形成过程的比较[聚焦关键微点]一、澄清概念——所用教材的关键语句要理解透1．联会是同源染色体两两配对的现象，联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，称为四分体。(1)一条来自父方、一条来自母方的染色体是同源染色体。(×)(2)减数分裂中联会的染色体是同源染色体。(√)(3)经过复制的同源染色体都能形成四分体。(×)(4)四分体时期可能发生姐妹染色单体间的交叉互换。(×)2．减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数第一次分裂。(1)减数第一次分裂过程中同源染色体先分离，后联会。(×)(2)减数第二次分裂过程中染色体的着丝点分裂，姐妹染色单体分开。(√)(3)减数第一次分裂染色体数目不变，减数第二次分裂染色体数目减半。(×)(4)减数第一次分裂中，着丝点分裂导致染色体数目减半。(×)二、科学思维——新版教材的教考导向需领悟好1．(新人教版必修2P23“拓展应用”1题)下图是水稻花粉母细胞减数分裂不同时期的显微照片，A至D为减数分裂Ⅰ，E和F为减数分裂Ⅱ。图中的短线表示长度为5μm。请你说说怎样判断图中的细胞处于减数分裂Ⅰ还是减数分裂Ⅱ。提示：根据细胞大小，染色体的形态、位置和数目判断细胞处于减数分裂的哪个时期。2．(新人教版必修2P23“与社会的联系”)气温过低会影响水稻花粉母细胞的减数分裂，进而影响水稻的花粉数量和质量，导致稻谷减产。对此，农业生产上可以采取灌深水的措施来预防，采取这样的措施的原因是_____________________________________________________________________________________________________________。提示：水的比热容较大，水的温度相对不容易改变，当气温过低时，灌深水后稻田温度不会降低太多[深化拓展提能]1．比较减数第一次分裂与减数第二次分裂的区别项目减数第一次分裂减数第二次分裂着丝点不分裂分裂染色体2n→n，减半n→2n→n，不减半DNA数目4n→2n，减半2n→n，减半染色体主要行为同源染色体联会、分离姐妹染色单体分开同源染色体有无2．归纳减数分裂中染色体、DNA数量变化规律(1)数量变化(体细胞染色体数为2n)性母细胞→初级性母细胞→次级性母细胞→性细胞间期减Ⅰ减Ⅱ前、中减Ⅱ后减Ⅱ末染色体数2n2n→nn2n2n→n核DNA数2n→4n4n→2n2n2n2n→n(2)典型图示分析①甲为性原细胞；乙为初级性母细胞；丙、丁为次级性母细胞；戊为性细胞。②染色体数目减半发生在减Ⅰ末期，是由同源染色体分开平均进入两个子细胞造成的，减数第二次分裂时染色体数变化为n→2n→n，没有减半。③减Ⅱ后期染色体数、DNA数都与正常体细胞相同，不同的是没有同源染色体。④染色体/DNA的值变化规律及原因：1∶1eq\o(→,\s\up7(染色体复制),\s\do5(间期))1∶2eq\o(→,\s\up7(着丝点分裂),\s\do5(减Ⅱ后期))1∶1[题点全训过关]题点(一)考查对减数分裂的相关概念辨析和理解[典例1](2020·浙江1月选考)二倍体高等雄性动物某细胞的部分染色体组成示意图如图所示，图中①、②表示染色体，a、b、c、d表示染色单体。下列叙述错误的是()A．一个DNA分子复制后形成的两个DNA分子，可存在于a与b中，但不存在于c与d中B．在减数分裂中期Ⅰ，同源染色体①与②排列在细胞中央的赤道面上C．在减数分裂后期Ⅱ，2条X染色体会同时存在于一个次级精母细胞中D．若a与c出现在该细胞产生的一个精子中，则b与d可出现在同时产生的另一精子中[解析]一个DNA分子复制后形成的两个DNA分子位于两条姐妹染色单体中，因而可存在于a与b中，但不存在于c与d中，A正确；在减数第一次分裂中期，同源染色体①与②排列在细胞中央的赤道面上，B正确；在减数第二次分裂后期，着丝点分裂后，2条X染色体会同时存在于一个次级精母细胞中，C正确；若a与c出现在该细胞产生的一个精子中，则b与c可出现在同时产生的另一精子中，但b与d不可能出现在同时产生的另一精子中，D错误。[答案]Deq\a\vs4\al([易错提醒])关于同源染色体的5点提醒①同源染色体的形态、大小一般都相同，但也有大小不同的，如男性体细胞中的X染色体和Y染色体是同源染色体，X染色体较大，Y染色体较小。②形状、大小相同的两条染色体不一定是同源染色体，如着丝点分裂后，姐妹染色单体形成的染色体尽管大小、形状相同，但不是同源染色体。③有丝分裂中同源染色体不联会，也就不形成四分体。④同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换不一定导致基因重组，交换的片段所含基因也可能相同。⑤同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换和非同源染色体的自由组合都可能导致基因重组。[对点训练]1．(2019·江苏高考)如图为初级精母细胞减数分裂时的一对同源染色体示意图，图中1～8表示基因。不考虑突变的情况下，下列叙述正确的是()A．1与2、3、4互为等位基因，与6、7、8互为非等位基因B．同一个体的精原细胞有丝分裂前期也应含有基因1～8C．1与3都在减数第一次分裂分离，1与2都在减数第二次分裂分离D．1分别与6、7、8组合都能形成重组型的配子解析：选B不考虑突变的情况下，1与2不是等位基因，而是相同基因。1与3、4可能是相同基因，也可能是等位基因，A错误。不考虑突变的情况下，同一个体的精原细胞的染色体与体细胞相同，有丝分裂前期时一条染色体上含两条姐妹染色单体，故也含有图中的基因1～8，B正确。不考虑突变的情况下，若发生了交叉互换引起的基因重组，则1与3也可能在减数第二次分裂分离，1与2也可能在减数第一次分裂分离，C错误。1与6在同一条染色体的两条姐妹染色单体上，故1与6不能组合形成重组型的配子，D错误。2．(2021·惠州调研)在不考虑交叉互换、基因突变、染色体变异等前提下，下列关于减数分裂有关过程的先后顺序的说法错误的是()A．四分体中同源染色体分离伴随着着丝点分裂B．姐妹染色单体的分离发生在同源染色体分离之后C．等位基因的分离发生在细胞中的染色体减半前D．同源染色体联会发生在细胞中的核DNA数目减半前解析：选A同源染色体的分离发生在减数第一次分裂的后期，在减数第二次分裂的后期，染色体着丝点断裂，姐妹染色单体分开，所以姐妹染色单体的分离发生在同源染色体分离之后，A错误、B正确；等位基因的分离发生在减数第一次分裂后期，细胞中的染色体减半发生在减数第一次分裂末期，所以等位基因的分离发生在细胞中的染色体减半前，C正确；同源染色体联会发生在减数第一次分裂前期，细胞中的核DNA数目减半发生在减数第一次分裂后期之后，D正确。题点(二)考查精子与卵细胞形成过程比较[典例2](2021·吉林十校联考)如图为高等动物的细胞分裂示意图。下列叙述正确的是()A．图甲一定为次级精母细胞B．图乙一定为初级精母细胞C．图丙为次级卵母细胞或极体D．图丙中的M、m为一对同源染色体[解析]据题图分析，图甲是减数第二次分裂后期，其细胞质均等分裂，可能为次级精母细胞或第一极体，A错误；图丙为减数第二次分裂后期，其细胞质是不均等分裂的，应是次级卵母细胞，不可能为极体，C错误；图丙中的M、m不是同源染色体，应是姐妹染色单体分开后形成的两条子染色体，D错误。[答案]Beq\a\vs4\al([规律方法])根据细胞质的分配方式判断减数分裂中的细胞类型若减数第一次分裂后期细胞质出现均等分裂，则一定为初级精母细胞；若减数第二次分裂后期细胞质出现均等分裂，可能是次级精母细胞，也可能是第一极体。[对点训练]3．(2021·安阳调研)下图表示某种动物不同个体的某些细胞分裂过程，相关说法错误的是()A．甲、丙两细胞都发生了基因重组B．图中的细胞均处于细胞分裂后期C．可属于卵原细胞分裂过程的是甲、乙、丁D．乙、丁的染色体数都是体细胞的一半解析：选D由图可知，图中细胞均处于细胞分裂后期，B正确；甲、丙两细胞均处于减数第一次分裂的后期，非同源染色体上的非等位基因可随着非同源染色体的自由组合而重组，A正确；甲、乙两细胞的细胞质均为不均等分裂，属于卵原细胞分裂过程，丁细胞虽为均等分裂，也可能是第一极体的分裂，C正确；乙、丁两图均为减数第二次分裂后期的细胞图，其染色体数同体细胞一样，D错误。4．(2020·温州三模)如图为基因型AaBb果蝇的细胞分裂图(仅图示部分染色体)，不考虑染色体畸变，下列叙述正确的是()A．该细胞含2套遗传物质和2个染色体组B．该细胞继续分裂可以形成4个不同基因型的配子C．该细胞继续分裂产生的子细胞为次级卵母细胞和第二极体D．该果蝇体细胞中有形态、结构和功能不同的4种染色体解析：选D该细胞已经完成DNA分子的复制，因此含4套遗传物质和2个染色体组，A错误；该细胞为初级卵母细胞，由于发生过交叉互换，其继续分裂可以形成4个不同基因型的子细胞，但只有一个配子(卵细胞)，B错误；该细胞继续分裂产生的子细胞为次级卵母细胞和第一极体，C错误；该果蝇为雌果蝇，其体细胞中有形态、结构和功能不同的4种染色体，D正确。题点(三)考查减数分裂过程中相关结构或物质数量的变化[典例3](2021·咸阳质检)马蛔虫的精子和卵细胞中都只有2条染色体，图1表示马蛔虫体内细胞正常分裂过程中不同时期细胞内染色体、染色单体和DNA含量的关系，图2表示部分细胞分裂图像。下列说法错误的是()A．图1中Ⅲ所对应的细胞中一定不存在同源染色体B．DNA分子的复制主要发生在图1的Ⅰ→Ⅱ过程中C．若乙细胞来自甲细胞，则乙细胞一定是次级卵母细胞D．图2中甲细胞是观察染色体形态、数目的最佳时期[解析]图1中Ⅲ对应的细胞处于减数第二次分裂前期或中期，不存在同源染色体，A正确；DNA分子的复制主要发生在间期，即图1的Ⅰ→Ⅱ过程中，B正确；若乙细胞来自甲细胞，则根据染色体颜色可知，乙细胞一定是次级卵母细胞，C正确；观察染色体形态和数目的最佳时期是中期，而图2甲细胞处于前期，D错误。[答案]Deq\a\vs4\al([归纳拓展])引发相关物质数量变化的四大原因[对点训练]5.如图表示细胞分裂过程中染色体、核DNA变化相对值。有关a～c段(不含a、c点)的叙述，正确的是()A．细胞中始终存在染色单体B．细胞中始终存在同源染色体C．细胞中染色体和核DNA数之比由1∶2变为1∶1D．此段中染色体行为是生物变异的根本来源解析：选A据图可知，图中虚线数目加倍一次，但连续减半两次，因此表示减数分裂过程中核DNA的变化相对值，实线表示染色体的变化相对值。O～a段表示减数第一次分裂前的间期，a～c段中b为减数第一次分裂末期的终点，同源染色体彼此分离进入两个子细胞中，b～c段无同源染色体；c点为姐妹染色单体彼此分离形成子染色体的过程，a～c段(不含a、c点)细胞中始终存在染色单体；细胞中染色体和核DNA数之比一直为1∶2；a～c段中，一般不会发生基因突变，可进行基因重组与染色体变异，而生物变异的根本来源为基因突变。6．如图表示雄果蝇进行某种细胞分裂时，处于四个不同阶段的细胞(Ⅰ～Ⅳ)中遗传物质或其载体(①～③)的数量。下列叙述与图中信息不相符的是()A．Ⅱ所处阶段可发生基因自由组合B．Ⅲ所处阶段可发生姐妹染色单体分开并分别移向两极C．②代表染色单体D．Ⅰ～Ⅳ中③的数量比是2∶4∶2∶1解析：选BⅡ中染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数＝1∶2∶2，且染色体数目与体细胞相同，可能处于有丝分裂前期、中期或减数第一次分裂过程，若处于减数第一次分裂后期，则细胞中会发生非同源染色体上的非等位基因自由组合；Ⅲ中染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数＝1∶2∶2，且染色体数目是体细胞的一半，可能处于减数第二次分裂前期、中期，而姐妹染色单体分开并分别移向两极发生在细胞分裂后期；①代表染色体，②代表染色单体，③代表核DNA分子；Ⅰ～Ⅳ中③(核DNA分子)的数量比是8∶16∶8∶4＝2∶4∶2∶1。知识点二观察细胞的减数分裂和受精作用[系统主干知识]1．观察细胞减数分裂的实验步骤2．配子中染色体组合的多样性的原因(1)减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合。(2)减数第一次分裂前期同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换。3．受精作用(1)概念：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。如右图所示：(2)实质：精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合，使彼此的染色体会合在一起。(3)结果：受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目。[聚焦关键微点]一、澄清概念——所用教材的关键语句要理解透1．受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，其中一半的染色体来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)。(1)精子和卵细胞的相互识别是通过细胞的直接接触完成的。(√)(2)精子和卵细胞的结合主要体现了细胞膜的选择透过性。(×)(3)受精卵中的染色体和遗传物质均有一半来自父方，一半来自母方。(×)2．减数分裂和受精作用对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。(1)受精作用实现了基因重组，造成有性生殖后代的多样性。(×)(2)双亲后代的多样性有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。(√)(3)受精过程中卵细胞和精子结合具有随机性。(√)二、科学思维——新版教材的教考导向需领悟好(新人教版必修2P23“拓展应用”3题)在精细胞变形为精子的过程中，精子的头部几乎只保留了细胞核，部分细胞质变成了精子的颈部和尾部，大部分细胞质及多数细胞器被丢弃，但全部线粒体被保留下来，并主要集中在尾的基部。你怎样解释这一现象？提示：精细胞的变形是指由精细胞变为精子的过程，其中细胞核变成精子头部的主要部分，高尔基体发育为头部的顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体集中在尾的基部形成线粒体鞘。变形后的精子具备了游向卵细胞并进行受精作用的能力。[深化拓展提能]1．减数分裂产生配子的种类(1)原始生殖细胞减数分裂产生配子情况(以AaBb为例，没有基因突变和交叉互换)如图：(2)具有n对同源染色体的个体产生配子情况(不考虑基因突变和交叉互换)项目可能产生配子的种类实际能产生配子的种类1个精原细胞2n种2种1个雄性个体2n种2n种1个卵原细胞2n种1种1个雌性个体2n种2n种2．观察细胞的减数分裂实验的注意事项(1)观察细胞的减数分裂实验中选取的材料能进行减数分裂，如植物的花药，动物的精巢、卵巢等。(2)宜选用雄性个体生殖器官作实验材料的原因：①雄性个体产生精子的数量多于雌性个体产生卵细胞的数量。②在动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底，排卵时排出的仅仅是次级卵母细胞，只有和精子相遇后，在精子的刺激下，才能继续完成减数第二次分裂。(3)动物的精巢、卵巢以及植物的花药、胚珠中的细胞既进行有丝分裂又进行减数分裂；其染色体数目有三种情况：N、2N、4N(假设亲代为二倍体)。原始的精原细胞(或卵原细胞)本身的增