2025导与练总复习生物学Ⅰ(高考一轮)(人教)第四单元　细胞的生命历程含答案

2025导与练总复习生物学Ⅰ(高考一轮)(人教)第四单元细胞的生命历程第13讲细胞的增殖[课标要求]1.描述细胞通过不同的方式进行分裂,其中有丝分裂保证了遗传信息在亲代和子代细胞中的一致性。2.活动:制作和观察根尖细胞有丝分裂简易装片,或观察其永久装片。考点一细胞增殖和细胞周期1.细胞增殖2.细胞周期分裂间期与分裂期的联系:分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备,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。(1)只有能连续分裂的细胞才具有细胞周期,进行减数分裂的细胞没有。(2)细胞周期必须是分裂间期在前,分裂期在后,不能颠倒。(3)一些外界因素,如温度、pH等会影响细胞周期的长短,因此,同一细胞的细胞周期是可变的。3.细胞不能无限长大细胞的大小影响物质运输效率,即细胞越大,细胞的表面积与体积的比值越小,物质运输的效率越低,不利于细胞与外界进行物质交换。[正误辨析]1.同一生物体不同器官的大小主要取决于细胞数量的多少。(√)2.任何具有分裂能力的细胞都具有细胞周期。(×)提示:连续分裂的细胞才有细胞周期。3.洋葱的表皮细胞比分生区细胞的增殖周期长。(×)提示:洋葱表皮细胞是高度分化的细胞,不分裂,没有细胞周期。4.细胞分裂间期既有基因表达又有DNA复制。(√)[教材微点思考]1.(必修1P111正文拓展)观察细胞有丝分裂装片时不断移动视野,视野中的细胞绝大多数是分裂间期的细胞,这是为什么?提示:细胞周期的大部分时间处于分裂间期,占细胞周期的90%～95%,所以视野中的细胞绝大多数是分裂间期的细胞。2.(必修1P115“思维训练”拓展)细胞不能太大,也不是越小越好,原因是细胞如果太大,物质运输效率会降低,所以细胞不能太大;而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。1.细胞周期4种常用表示方法(1)扇形图。(2)线段图。(3)曲线图。(4)条形图。2.细胞分裂后产生的子细胞有3种去向3.常和细胞周期联系的5个“热点”细胞周期的分析和应用1.(2023·广东佛山期末)如图是按顺时针方向表示的4种植物细胞的细胞周期,下列说法正确的是(B)A.图中的b→a→b表示细胞增殖过程的一个细胞周期B.图甲的b→a与图丙的b→a所用的时间可能一样长C.温度对植物a→b的生理活动没有影响D.细胞中核DNA的复制发生在b→a段解析:a→b面积更大,表示分裂间期,b→a表示分裂期,故一个细胞周期应是a→b→a;由于图中只表示了分裂间期与分裂期在一个细胞周期中所占时间的比例,并没有表示时间的长短,所以各图中b→a(分裂期)所用的时间可能一样长;a→b表示分裂间期,主要进行DNA复制和蛋白质的合成,而温度会影响酶的活性从而影响植物a→b的生理活动;细胞中核DNA的复制发生在分裂间期,即图中的a→b段。2.(多选)(2024·湖南邵阳月考)细胞周期控制器是由细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)和细胞周期蛋白(cyclin)两种蛋白质构成的复合物。如图为多种cyclin在细胞周期中的表达情况,Wee1蛋白激酶可抑制cyclinB-CDK复合物的活性。下列相关叙述错误的是(CD)A.cyclinA蛋白可能参与DNA的复制B.cyclinB可能与启动纺锤体的组装及纺锤丝与染色体的连接有关C.若细胞要顺利进入M期时,Wee1蛋白激酶的活性会增强D.若Wee1蛋白激酶活性降低,则细胞分裂间期的时间增加解析:S期进行DNA分子的复制,cyclinA蛋白在S期合成和增加,与DNA的复制同步,推测cyclinA蛋白可能参与DNA的复制;cyclinB蛋白在G2期开始合成,在M期前期达到最多,之后逐渐降低,可能与前期的细胞分裂活动相关,如启动纺锤体的组装及纺锤丝与染色体的连接等;Wee1蛋白激酶可抑制cyclinB-CDK复合物的活性,而细胞进入M期,cyclinB有较高表达水平,说明cyclinB-CDK复合物的合成及活性的保持有利于细胞进入M期,则此时Wee1蛋白激酶的活性减弱;Wee1蛋白激酶的活性增强会阻止细胞从分裂间期进入分裂期,它的活性减弱会让细胞提前进入分裂期,分裂间期时间减少。考点二有丝分裂和无丝分裂1.有丝分裂——以高等植物细胞为例提醒有丝分裂不包括分裂间期。2.无丝分裂提醒原核细胞以二分裂方式增殖,二分裂不属于无丝分裂,也不属于有丝分裂。无丝分裂和有丝分裂都是真核细胞的分裂方式。[正误辨析]1.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。(√)2.有丝分裂中染色体数目加倍和核DNA数目加倍发生在同一时期。(×)提示:染色体数目加倍发生在有丝分裂后期,核DNA数目加倍发生在分裂间期。3.赤道板和细胞板都可以在显微镜下观察到。(×)提示:赤道板不是真实存在的细胞结构,观察不到;细胞板是由高尔基体形成的细胞结构,可以观察到。4.除中心体之外的细胞器在子细胞中的分配是随机的。(√)5.有丝分裂将DNA平均分配到两个子细胞中。(×)提示:有丝分裂中亲代细胞的染色体经过复制之后,精确地平均分配到两个子细胞中。[教材微点思考]1.(必修1P111正文拓展)细胞分裂间期是蛋白质合成的主要时期,分裂期蛋白质合成的很少,原因是什么?提示:分裂期染色体高度螺旋化,DNA难以解旋,无法正常转录。2.(必修1P112“图6-2”拓展)有丝分裂后期着丝粒的分裂是不是纺锤丝牵引的结果?如何验证你的结论?提示:不是。用秋水仙素处理分裂中的细胞,秋水仙素抑制纺锤体的形成,后期染色体中的着丝粒依然可以分裂,从而使细胞中染色体数目加倍,这说明着丝粒分裂不是纺锤丝牵引的结果。3.(必修1P114“思考·讨论”拓展)如何通过有丝分裂过程中结构变化快速区分植物细胞和动物细胞?提示:看分裂末期细胞质的分裂方式,如果形成细胞板,则为植物细胞,如果是细胞膜从细胞的中部向内凹陷,则为动物细胞。1.细胞周期中染色体、染色单体和核DNA的关系(1)当有染色单体(分裂前期、中期)时,染色体∶染色单体∶核DNA=1∶2∶2。(2)无染色单体(后期、末期)时,染色体∶核DNA=1∶1。2.细胞周期中核DNA、染色体、染色单体含量变化曲线分析(1)曲线模型。(2)曲线解读。项目上升段的变化原因下降段的变化原因核DNA间期(S期)DNA复制,核DNA数目加倍末期细胞一分为二,核DNA数目减半染色体后期着丝粒分裂,染色体数目加倍末期细胞一分为二,染色体数目减半染色单体间期(S期)DNA复制,染色单体形成后期着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,染色单体消失3.根据条形图判断细胞分裂时期的规律(以二倍体生物为例)(1)根据染色单体变化判断各时期。染色(2)根据比例关系判断各时期。核DNA∶染色体4.有丝分裂中染色体数与核DNA数比值的变化曲线图中E′F′(BC)段表示S期DNA的复制,染色单体形成,F′G(CD)段表示含有姐妹染色单体的时期,即分裂间期的G2期、有丝分裂前期和中期,GH(DE)段表示有丝分裂后期着丝粒分裂,染色单体消失。5.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、植物主要是分裂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有丝分裂的过程及特点1.(2024·吉林通化期中)如图表示某植物细胞在细胞周期过程中染色体的行为变化,下列相关分析错误的是(C)A.a→b过程高尔基体活动活跃,有细胞板的形成B.b→c表示在分裂间期发生了DNA复制过程C.c→d过程染色质和核膜、核仁逐渐解体D.e时期染色体形态数目最清晰解析:据图可知,a→b过程染色体解螺旋变成染色质,为有丝分裂末期,植物细胞有丝分裂末期在赤道板的位置上出现细胞板,它向四周扩展形成新的细胞壁,细胞板和细胞壁的形成与高尔基体有关;b→c过程染色质复制,表示有丝分裂间期发生了DNA的复制;c→d过程表示有丝分裂前期,此时期核膜、核仁逐渐解体,但染色质高度螺旋,缩短变粗,形成染色体;e可表示有丝分裂中期,此时期染色体形态数目最清晰。2.(2024·辽宁沈阳期中)如图为一条染色体的结构示意图。高等植物细胞两极发出的纺锤丝和动物中心体发出的星射线都属于微管蛋白,它们形成的纺锤体必须有附着支点,即动粒,才能实现对染色体的牵拉移动。下列有关说法正确的是(D)A.细胞分裂间期,细胞核内会完成DNA分子的复制和微管蛋白等的合成B.有丝分裂前期,动物细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体C.有丝分裂中期,细胞中央形成一个赤道板,染色体的着丝粒排列在其中D.有丝分裂后期,染色体着丝粒分裂形成的两条染色体在纺锤体和动粒的共同作用下移向细胞两极解析:细胞分裂间期细胞核中完成DNA分子复制,微管蛋白的合成是由核糖体在细胞质中完成的;有丝分裂前期,动物细胞中心体发出星射线形成纺锤体;有丝分裂中期,染色体的着丝粒排列在赤道板上,但赤道板是假想的平面,并不是真实存在的结构;有丝分裂后期,染色体着丝粒分裂,姐妹染色单体分开并在纺锤体和动粒的共同作用下移向细胞两极。有丝分裂的图像或曲线3.(2024·河南郑州月考)如图所示为细胞有丝分裂过程中核DNA数目、染色体数目的变化曲线,下列有关叙述不正确的是(B)A.图甲和图乙的纵坐标分别为核DNA数目和染色体数目B.图甲中ac段过程和图乙中ac段过程代表细胞的同一时期C.图乙中b点到c点是着丝粒分裂的结果D.图甲中的cd段和图乙中的de段表示的是同一个过程解析:分裂间期DNA复制导致核内DNA含量逐渐加倍,末期核DNA随染色体平分到两个子细胞中导致细胞内核DNA含量减半,所以图甲的纵坐标为核DNA数目;由于有丝分裂后期着丝粒分裂导致染色体数目加倍是在短时间内完成的,末期染色体平分到两个子细胞中导致细胞内染色体数目减半,所以图乙的纵坐标为染色体数目;图甲中ac段可代表分裂间期至分裂期的末期,图乙中的ac段可代表分裂间期至有丝分裂的后期,故图甲中ac段和图乙中ac段不代表相同时期;图乙中b→c是染色体数目加倍的过程,是着丝粒分裂的结果;图甲中的cd和图乙中的de表示的是末期核DNA随染色体平分到两个子细胞中,是同一个过程。4.(多选)(2023·河北邢台月考)下列是一组动物活细胞细胞周期各时期示意图,有关说法正确的是(CD)A.b图细胞将出现细胞板,并缢裂成两个子细胞;c图细胞核中染色体数和DNA数相等B.该生物与高等植物细胞有丝分裂的区别主要在c和e两个时期C.d图细胞中染色体∶核DNA数=1∶2D.上述细胞在细胞周期中出现的顺序是a→c→d→e→b解析:b图是动物细胞有丝分裂末期,细胞膜向内凹陷缢裂成两个子细胞,不会出现植物细胞才有的细胞板,c图中核DNA分子已经复制,但染色体数没有加倍,两者不相等;动物细胞与高等植物细胞有丝分裂的区别主要在前期和末期,即c、b时期;d细胞中染色体的着丝粒都排列在赤道板上,处于中期,此时细胞中染色体∶核DNA数=1∶2;a图细胞中中心体已复制,处于间期,c图核仁消失,中心体向两极移动,细胞处于前期,d图细胞中着丝粒排列在赤道板上,处于中期,e图细胞中染色体移向两极,处于后期,b图处于末期,细胞分裂顺序为a→c→d→e→b。考点三观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂1.实验原理(1)高等植物根尖、芽尖等分生区细胞能进行有丝分裂。(2)由于各个细胞的分裂是独立进行的,在同一分生组织中可以通过高倍显微镜观察细胞内染色体的存在状态,判断该细胞处于有丝分裂的哪个时期。(3)细胞核内的染色体容易被碱性染料(如甲紫溶液)着色。2.实验步骤(1)根尖中只有分生区细胞才可以进行分裂,伸长区和成熟区细胞不能分裂。(2)不能观察一个细胞的连续分裂过程,因为解离时细胞已死亡,可以寻找处于不同时期的细胞,连起来体现出细胞分裂的连续过程。(3)“解离→漂洗→染色→制片”的步骤顺序不能颠倒、不能缺失,否则不易观察到预期现象。[教材微点思考](必修1P116“探究·实践”拓展)观察用甲紫溶液染色的洋葱表皮细胞,看不到染色体的原因是只有处于分裂状态的细胞(如分生区组织细胞)才能看到染色体,洋葱表皮细胞不再进行分裂。1.实验操作的注意事项2.细胞分裂时期与所观察细胞数目的关系及计算(1)细胞周期中不同时期持续时间长短与处于该时期的细胞数呈正相关。(2)某时期持续时间(t)=处于该时期细胞数观察细胞总数×有丝分裂的观察实验1.(2023·河南南阳期末)某兴趣小组进行了观察洋葱根尖分生区组织细胞有丝分裂的实验。下列关于该实验的叙述,正确的是(D)A.使用体积分数为50%的酒精能够使组织中的细胞相互分离开来B.实验中使用的染色剂进入细胞时需要消耗线粒体产生的ATPC.观察有丝分裂中期细胞可清晰看到染色体且随后染色体的着丝粒分裂D.细胞内染色体的存在状态可作为判断有丝分裂各个时期的依据解析:制作洋葱根尖细胞有丝分裂装片时,使用解离液使细胞分离,解离液成分是质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精;用染色剂染色时,细胞已经被杀死,染色剂进入细胞内不需要消耗ATP;观察中期细胞可清晰地看到染色体,但是看到的细胞均是死细胞,所以看不到着丝粒分裂的动态过程;有丝分裂不同时期,细胞中染色体的形态存在一定差异,因此细胞内染色体的存在状态可作为判断有丝分裂各时期的依据。2.(2022·广东卷)用洋葱根尖制作临时装片以观察细胞有丝分裂,如图为光学显微镜下观察到的视野。下列实验操作正确的是(C)A.根尖解离后立即用甲紫溶液染色,以防解离过度B.根尖染色后置于载玻片上捣碎,加上盖玻片后镜检C.找到分生区细胞后换高倍镜并使用细准焦螺旋调焦D.向右下方移动装片可将分裂中期细胞移至视野中央解析:根尖解离后需要先漂洗,洗去解离液后再进行染色;将已经染色的根尖置于载玻片上,加一滴清水后,用镊子尖将根尖弄碎,盖上盖玻片,需要用拇指轻轻按压盖玻片,使细胞分散开,再进行观察;在低倍镜下找到分生区细胞(呈正方形,排列紧密)后,再换用高倍镜进行观察,此时为使视野清晰,需要用细准焦螺旋进行调焦;分裂中期的染色体着丝粒整齐排列在赤道板上,据图可知,图示中期细胞位于左上方,故需要向左上方移动装片将分裂中期的细胞移至视野中央。细胞周期调控[典例引领](2022·浙江1月选考)某多细胞动物具有多种细胞周期蛋白(cyclin)和多种细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK),两者可组成多种有活性的CDK-cyclin复合体,细胞周期各阶段间的转换分别受特定的CDK-cyclin复合体调控。细胞周期如图所示,下列叙述错误的是(D)A.同一生物个体中不同类型细胞的细胞周期时间长短有差异B.细胞周期各阶段的有序转换受不同的CDK-cyclin复合体调控C.抑制某种CDK-cyclin复合体的活性可使细胞周期停滞在特定阶段D.一个细胞周期中,调控不同阶段的CDK-cyclin复合体会同步发生周期性变化解析:多种细胞周期蛋白(cyclin)和多种细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK),两者可组成多种有活性的CDK-cyclin复合体,细胞周期各阶段间的转换分别受特定的CDK-cyclin复合体调控,因此一个细胞周期中,调控不同阶段的CDK-cyclin复合体不可能同步发生周期性变化。[情境链接]1.细胞周期的调控细胞周期的调控关键在分裂间期。有2个起决定作用的控制点,从G1期进入S期和从G2期进入M期。这2个转变过程都是由一种称为成熟促进因子(MPF)的蛋白质复合体所触发的。裂殖酵母中组成MPF的是两种蛋白:cdc2的激酶和细胞周期蛋白(cyclin)。cyclin有2种:S-cyclin和M-cyclin。其调控过程如图所示。细胞周期的调控关键是掌握2个起决定作用的控制点,即在G1期S-cyclin与cdc2结合调控DNA复制,使细胞进入S期;在G2期M-cyclin与cdc2结合调控有丝分裂,使细胞进入分裂期。2.动物细胞周期同步化的方法根据细胞周期调控的原理,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两种方法:(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,会阻断间期中S期的DNA复制过程,使处于间期的S期细胞停滞;处于S期之外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G1/S期交界处,从而实现细胞周期同步化的目的。假设一个细胞周期时长=G1+S+G2+M=10+7+3.5+1.5=22(h)。操作过程如下:①向细胞的培养液中加入过量的DNA合成可逆抑制剂,处于S期的细胞立刻被抑制。②继续培养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。③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(时间少于G2+M+G1的15h),即运行时间应控制在7～15h。④再加入DNA合成可逆抑制剂,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。(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。[迁移应用]1.(2024·福建厦门月考)CDK蛋白和P27蛋白都参与调控细胞周期。P27蛋白可以插入到CDK蛋白中,使CDK蛋白的空间结构改变,导致细胞周期停滞于DNA复制之前。下列叙述错误的是(B)A.P27蛋白插入到CDK蛋白中,分裂间期的细胞数量增多B.若促进P27蛋白基因的表达,细胞增殖速率会迅速加快C.若敲除细胞中的CDK蛋白基因,有丝分裂过程可能受阻D.若敲除细胞中的P27蛋白基因,可能会引发细胞产生癌变解析:P27蛋白与CDK蛋白结合后,导致细胞周期停滞于DNA复制之前,而DNA复制发生在分裂间期,故P27蛋白插入到CDK蛋白中,分裂间期的细胞数量增多;若促进P27蛋白基因的表达,P27蛋白的含量增加,导致更多的CDK蛋白的空间结构改变,停滞于DNA复制之前的细胞增加,故细胞增殖速率会减慢;CDK蛋白构象改变,使细胞周期停滞于DNA复制前,推测CDK蛋白缺失也会有类似的结果,因此若敲除细胞中的CDK蛋白基因,有丝分裂过程可能受阻;由题意可知,P27蛋白有减缓细胞分裂的作用,若敲除细胞中的P27蛋白基因,细胞分裂加快,可能会引发癌变。2.(2024·安徽高考适应性考试)某种连续分裂的动物细胞细胞周期如图所示,包括G1期(8h)、S期(8h)、G2期(6h)和M期(2h)。现有该种细胞若干,为使所有细胞处于细胞周期同一时期,需按如下步骤操作:①在培养液中添加过量TdR(一种DNA合成抑制剂),培养细胞足够时间;②去除TdR,培养细胞10h;③再次添加过量TdR,培养细胞足够时间。下列叙述错误的是(A)A.操作①后,原处于S期的细胞停滞于S/G2交界处B.操作①后,原处于M期的细胞停滞于G1/S交界处C.操作②后,培养液中没有处于S期的细胞D.操作③后,所有细胞都停滞于G1/S交界处解析:操作①后,原处于S期的细胞DNA复制中断,会停滞于S期,不会继续复制直到停滞于S/G2交界处。基础巩固练1.(2023·山东泰安期末)用不同浓度的药物X处理大蒜根尖分生区细胞3d和5d后,分别制片观察有丝分裂指数[有丝分裂指数(%)=分裂期细胞数/观察细胞数×100%]如图所示。下列相关叙述错误的是(D)A.药物X浓度为0时有丝分裂指数只有10%,表明多数细胞处于分裂间期B.随着处理时间的延长,根尖分生区细胞有丝分裂指数呈下降趋势C.高浓度的药物X明显降低了根尖分生区细胞有丝分裂指数D.制作装片过程中使用解离液的目的是固定细胞的形态解析:制作装片过程中使用解离液的目的是使得组织细胞分离开来。2.(2023·河北沧州一模)下表1列出了人的体细胞处于细胞周期某阶段的特征,表2统计了时期a～d所具有表1所述特征的数量。a～d分别表示分裂间期的G1期(DNA合成前期)、S期(DNA合成期)、G2期(DNA合成后期)和分裂期,但对应关系未知。下列叙述错误的是(D)表1特征1核膜消失或重建特征2具有组成染色体的蛋白质特征3纺锤丝附着在着丝粒上特征4细胞核中正在发生DNA的复制表2时期具有特征的数量a2b?c3d1A.a时期具有特征2和特征4B.b时期具有的特征数量是1C.c时期可能发生染色体数目加倍D.d时期细胞中DNA完成复制解析:G1期具有特征2,S期具有特征2、4,G2期具有特征2,分裂期具有特征1、2、3,因此时期a对应S期,时期c对应分裂期,时期b和时期d均可能是G1期或G2期;时期c对应分裂期,在有丝分裂的后期,由于着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,染色体数目加倍;时期b和时期d均可能是G1期或G2期,因此d时期细胞中DNA不一定完成复制。3.(2024·湖南岳阳模拟)已知细胞周期各阶段生理过程在调控因子的严格调控下进行。研究人员将M期细胞分别与G1期和G2期细胞融合,发现原G1期和G2期细胞的染色质均凝聚成染色体。下列分析正确的是(B)A.若将S期细胞与G1期细胞融合,融合细胞核膜可能迅速启动解体B.G1期细胞中存在控制合成诱导染色质凝聚成染色体调控因子的基因C.若将G1期细胞和G2期细胞融合,原G1期细胞的DNA可能启动复制D.诱导染色质凝聚成染色体的调控因子存在于M期细胞中,且随M期进行含量越来越高解析:细胞核膜解体发生在M期的前期,若将S期细胞与G1期细胞融合,融合细胞核膜不会启动解体;将M期细胞分别与G1期和G2期细胞融合,发现原G1期和G2期细胞的染色质均凝聚成染色体,说明M期细胞中存在诱导染色质凝聚成染色体调控因子的基因,且该时期进行了相关调控因子的合成,因此G1期细胞中存在控制合成诱导染色质凝聚成染色体调控因子的基因;DNA复制发生在S期,启动DNA复制的相关调控因子在该时期合成,若将G1期细胞和G2期细胞融合,原G1期细胞的DNA不会启动复制;染色质凝聚成染色体发生在M期的前期,因此诱导染色质凝聚成染色体的调控因子存在于M期细胞中,该调控因子在前期含量最高随后含量会减少。4.图1、图2分别表示某种生物细胞有丝分裂过程中某一时期的模式图,图3表示有丝分裂中一个细胞内不同时期核DNA分子数的变化,图4表示有丝分裂中一个细胞内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(B)A.图1所示细胞中共有4条染色体,8个核DNA分子;图2所示细胞中共有0条姐妹染色单体B.图1所示细胞处于图3中BC段,完成图3中CD段变化的细胞分裂时期是后期C.有丝分裂过程中不会出现如图4中d所示的情况D.图4中a可表示有丝分裂后期,b可对应有丝分裂前期或中期解析:图3中BC段核DNA加倍,可以表示有丝分裂的前期、中期、后期,可对应于图1和图2,图3中CD段变化的原因是一个亲代细胞分裂成两个子细胞。5.(2024·山东菏泽月考)动物细胞有丝分裂阶段,多功能骨架蛋白(CEP192)参与纺锤体的形成,中心体负责纺锤体的组装,并受蛋白激酶(PLK4)的调控。PLK4失活后,PLK4凝聚体可招募其他成分充当中心体作用,使正常细胞分裂可在无中心体复制的条件下进行。泛素连接酶(TRIM37)可抑制PLK4凝聚、促进CEP192的降解。下列分析错误的是(A)A.在PLK4的正常调控下,中心体在每个细胞周期的前期复制一次B.PLK4失活后,非中心体型纺锤体组装取决于TRIM37的水平C.在PLK4失活的情况下,TRIM37基因过度表达可抑制癌细胞分裂D.在TRIM37基因过度表达的细胞中可能观察到染色体数目加倍解析:中心体与纺锤体的形成有关,在PLK4的正常调控下,中心体在每个细胞周期的分裂间期复制一次;PLK4失活后,PLK4凝聚体可招募其他成分充当中心体作用,而泛素连接酶(TRIM37)可抑制PLK4凝聚、促进CEP192的降解,故可知非中心体型纺锤体组装取决于TRIM37的水平;在PLK4失活的情况下,泛素连接酶(TRIM37)可抑制PLK4凝聚、促进CEP192的降解,故TRIM37基因过度表达可使癌细胞分裂终止;在TRIM37基因过度表达的细胞中,纺锤体的形成受阻,所以染色体不能平均移向两极,染色体数目加倍。6.(2024·湖南长沙模拟)丙酯草醚是一种除草剂,研究者利用洋葱根尖为实验材料,开展了丙酯草醚对植物细胞分裂影响的实验研究。下图为显微镜下观察到的部分细胞图像。下列有关叙述正确的是(A)A.图中A箭头所指细胞处于有丝分裂的后期,此时期伴随着姐妹染色单体的分开B.图中B箭头所指细胞处于有丝分裂的中期,染色体数与核DNA分子数之比为1∶1C.在分裂期的细胞中,若中期细胞数比例增加,则丙酯草醚抑制了纺锤丝的形成D.对根尖分生区细胞进行解离、漂洗、染色和制片后,再从盖玻片一侧滴加丙酯草醚解析:图中B箭头所指细胞处于有丝分裂的中期,此时细胞中每条染色体含有2个DNA分子,即细胞染色体数与核DNA分子数之比为1∶2;在分裂期的细胞中,若中期细胞数比例增加,则可推测丙酯草醚抑制了着丝粒的分裂;对根尖分生区细胞进行解离、漂洗、染色和制片后,再从盖玻片一侧滴加丙酯草醚没有效果,无法达到探究的目的,因为此时细胞已经死亡。7.CDK1是推动细胞由分裂间期进入分裂期的关键蛋白。在DNA复制开始后,CDK1发生磷酸化导致其活性被抑制,当细胞中的DNA复制完成且物质准备充分后,磷酸化的CDK1发生去磷酸化而被激活,使细胞进入分裂期。大麦黄矮病毒(BYDV)的M蛋白通过影响细胞中CDK1的磷酸化水平而使农作物患病。正常细胞和感染BYDV的细胞中CDK1的磷酸化水平变化如图所示。下列说法错误的是(C)A.正常细胞中DNA复制未完成时,磷酸化的CDK1的去磷酸化过程受到抑制B.正常细胞中磷酸化的CDK1发生去磷酸化后,染色质螺旋化形成染色体C.感染BYDV的细胞中,M蛋白通过促进CDK1的磷酸化而影响细胞周期D.M蛋白发挥作用后,感染BYDV的细胞被阻滞在分裂间期解析:由题意可知,正常细胞中DNA复制未完成时CDK1处于磷酸化状态,即去磷酸化过程受到抑制;正常细胞中磷酸化的CDK1发生去磷酸化后,使细胞进入分裂期,染色质螺旋化形成染色体;由题图可知,正常细胞和感染BYDV的细胞中CDK1磷酸化水平达到最高点(二者相同)后均出现下降,但感染BYDV的细胞中CDK1的磷酸化水平维持在较高水平,正常细胞中CDK1磷酸化水平降低明显,说明被感染细胞中磷酸化的CDK1的去磷酸化过程受到抑制,故M蛋白通过抑制磷酸化的CDK1的去磷酸化而影响细胞周期;磷酸化的CDK1发生去磷酸化而被激活,才能使细胞进入分裂期,故M蛋白发挥作用后,感染BYDV的细胞被阻滞在分裂间期。8.(2023·辽宁沈阳模拟)科学家研究了p38抑制剂(p38i)和核糖体翻译功能的抑制剂茴香霉素(ANS)对细胞周期的作用,结果如图。下列说法错误的是(C)A.ANS能够使细胞阻滞在分裂期B.ANS可能影响了细胞周期有关酶的合成,从而影响了细胞周期C.p38i能够使细胞阻滞在分裂期D.p38i能够缓解ANS对细胞周期的影响解析:与第一组相比,第三组分裂间期细胞数目减少,分裂期细胞数目增多,说明茴香霉素ANS能够使细胞阻滞在分裂期,导致分裂期细胞数目增多;茴香霉素(ANS)是核糖体翻译功能的抑制剂,可能是影响了细胞周期有关酶的合成,从而影响了细胞周期;与第一组相比,第二组分裂间期和分裂期细胞数目在施加p38i前后无明显变化,说明p38i不能使细胞阻滞在分裂期;与第一组相比,第三组分裂间期细胞数目减少,分裂期细胞数目增多,与第三组相比,第四组分裂间期细胞数目增多,分裂期细胞数目减少,说明p38i能够缓解ANS对细胞周期的影响。9.(2024·湖南常德模拟)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)细胞增殖包括物质准备和两个连续的过程。

(2)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,乙植物细胞处于与图2相同的时期时,有丝分裂的主要区别为。

(4)图3结构H为,其作用是

。

解析:(1)细胞增殖包括物质准备和细胞分裂两个连续的过程。(2)EF段表示每条染色体上的DNA含量由2变为1,其形成的原因是着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,成为两条染色体。图2处于有丝分裂的前期,每条染色体有2个DNA分子,处于图1的DE段,图3中每条染色体含有1个DNA分子,表示有丝分裂末期,处于图1中的FG段。(3)图2细胞的下一时期是有丝分裂的中期,细胞中染色体数∶核DNA数∶染色单体数等于1∶2∶2。高等植物细胞有丝分裂前期与动物细胞的主要区别为纺锤体由两极发出的纺锤丝形成。(4)图3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,将细胞质一分为二,且最终形成新的细胞壁。答案:(1)细胞分裂(2)着丝粒分裂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综合提升练10.(多选)(2023·河北沧州三模)有丝分裂的起始阶段,分裂极(建立两极纺锤体)的确立确保了细胞分裂过程的对称性和双极性,从而使染色体精确分离。如图为某动物细胞的有丝分裂示意图,下列有关叙述错误的是(AC)A.该细胞处于分裂前期,蛋白质和磷脂已经装配成中心体,细胞正在建立分裂极B.分裂结束后每个子细胞中有2个中心粒C.在纺锤丝的牵引下图示两条染色体将各自移向细胞的一极,细胞质均等分裂D.高等植物细胞没有中心体,但在细胞分裂时也会通过其他方式建立分裂极解析:图示含有两个中心体,核仁已经消失,为有丝分裂前期,中心体的组成成分为蛋白质,没有磷脂;分裂结束后每个子细胞中含有1个中心体,即2个中心粒;有丝分裂后期,纺锤丝牵引着姐妹染色单体分开后形成的子染色体移向细胞两极,而图示两条染色体为同源染色体,有丝分裂过程中同源染色体不分离;高等植物细胞没有中心体,但是在细胞分裂时会从两极发出纺锤丝,形成纺锤体,建立分裂极。11.(多选)(2024·湖南株洲模拟)下图为研究人员利用TdR双阻断法使人宫颈癌细胞群同步化的过程示意图。下列分析正确的是(ACD)A.据图可知第一次高浓度TdR处理的时间应大于或等于(G2+M+G1)的时间B.正常处理的时间应大于S期的时间C.正常处理的目的是保证被TdR阻断在S期的细胞完全越过S期D.经过上述三次处理后,所有细胞都应停滞在细胞周期的G1/S期交界处,从而实现了细胞周期的同步化解析:由图可知TdR能抑制S期DNA合成,结合宫颈癌细胞周期各时期长短,用TdR对细胞进行恰当时间的处理,可调整、阻断细胞周期的时间节点。如第一次用TdR处理细胞大于或等于(G2+M+G1)的时间时,可让刚加入TdR处理时S期的细胞依然停在S期,其他时期的细胞停留在G1/S期交界处,然后正常处理大于S期,小于(G2+M+G1)期的时间,可让所有细胞均不在S期,此时再次用TdR处理,则可让所有细胞均被阻断在G1/S期交界处,从而实现了细胞周期的同步化。12.(多选)(2023·山东德州二模)科研人员于1983年发现了诱导细胞进入分裂期所必需的周期蛋白。周期蛋白必须与CDK激酶结合才能发挥其调控细胞周期的作用,CDK激酶的活性又受到其氨基酸Thr14、Tyr15、Thr161磷酸化和非磷酸化的影响,过程如图所示。下列说法错误的是(AB)A.Thr14、Tyr15、Thr161磷酸化是CDK激酶表现活性所必需的B.CDK激酶与周期蛋白结合后就可以诱导细胞由分裂间期进入分裂期C.周期蛋白的含量在连续分裂的细胞中呈周期性变化D.抑制CDK激酶的磷酸化能延长细胞周期的分裂间期解析:Thr14、Tyr15、Thr161磷酸化,然后Thr14、Tyr15去磷酸化是CDK激酶表现活性所必需的;CDK激酶与周期蛋白结合后需要经过磷酸化和去磷酸化,才能诱导细胞由分裂间期进入分裂期;周期蛋白在发挥完作用后被降解,所以周期蛋白的含量在连续分裂的细胞中呈周期性变化;抑制CDK激酶的磷酸化,则细胞不能进入分裂期,能延长细胞周期的分裂间期。13.研究发现,细胞周期的控制有三个关键点:从G1期到S期,从G2期到M期,从中期到后期。细胞中染色体的正确排列、分离与染色单体之间的黏连蛋白有关,细胞分裂过程中,蛋白质复合物(APC)、分离酶(SEP)、保全素(SCR)是调控的关键因素,其中分离酶(SEP)能将黏连蛋白水解,蛋白质复合物(APC)是细胞周期从中期到后期的调控因子。分离酶(SEP)的活性需要被严密调控,保全素(SCR)能与分离酶(SEP)紧密结合,并充当假底物而阻断其活性。细胞分裂过程中三种物质的含量变化如下图所示。请回答下列问题。(1)正常情况下,小鼠受精卵以分裂方式增殖,将亲代细胞的染色体,从而保证亲子代细胞间遗传物质的稳定性。该分裂过程中黏连蛋白被水解的时期是。

(2)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发生不恰当地改变,最终会导致无法保证DNA平均分配,其原因是

。

(3)根据题中信息,推测蛋白质复合物APC在细胞周期中的具体作用是

。

(4)细胞分裂过程中还伴随着一系列周期相关分子信号的启动,研究发现蛋白Numb参与细胞周期进程的调控。为了研究Numb蛋白的功能,研究者对实验组细胞(通过干扰RNA以抑制Numb蛋白的表达)和对照组细胞(不作处理)中处于各时期的细胞比例进行了统计,结果如下表所示。时期G1SG2M(分裂期)实验组34%29%28%9%对照组34%29%34%3%请据表分析,Numb蛋白与细胞分裂进入期有关,说明理由:

。

解析:(1)正常情况下,小鼠受精卵的分裂方式为有丝分裂;通过有丝分裂,可将亲代细胞的染色体复制并均分到子细胞中,从而保证亲子代细胞间遗传物质的稳定性;据题干信息“细胞中染色体的正确排列、分离与染色单体之间的黏连蛋白有关”,结合有丝分裂过程可知,黏连蛋白被水解的时期是在有丝分裂后期姐妹染色单体分离时。(2)结合题干信息“细胞中染色体的正确排列、分离与染色单体之间的黏连蛋白有关”及“分离酶(SEP)能将黏连蛋白水解”可知,若核膜的通透性发生改变,使分离酶进入细胞核内,水解黏连蛋白,使得姐妹染色单体提早分离,使得染色体分配混乱,导致DNA无法平均分配。(3)据题干信息“蛋白质复合物(APC)是细胞周期从中期到后期的调控因子”,可进一步推知APC在分裂中期将保全素(SCR)分解,释放分离酶,分离酶分解染色单体之间的黏连蛋白,为染色单体移向细胞两极,完成DNA均分做准备。(4)由题干信息可知,实验组干扰RNA抑制了Numb蛋白的表达,不能合成Numb蛋白,对照组能合成Numb蛋白。与对照组相比,实验组G2期的细胞比例降低,M期的细胞比例升高,推测Numb蛋白作用可能是阻止细胞分裂由G2期进入M期。答案:(1)有丝复制并均分到子细胞中有丝分裂后期(2)核膜的通透性发生改变,使分离酶进入细胞核内,水解黏连蛋白,使得姐妹染色单体提早分离,使得染色体分配混乱,导致DNA无法平均分配(3)APC在分裂中期将保全素(SCR)分解,释放分离酶,分离酶分解染色单体之间的黏连蛋白,为染色单体移向细胞两极,完成DNA均分做准备(4)M因抑制了Numb蛋白的表达,使得实验组中G2期的细胞比例明显低于对照组,而M期细胞比例明显高于对照组第14讲减数分裂和受精作用[课标要求]1.阐明减数分裂产生染色体数量减半的精细胞或卵细胞。2.说明进行有性生殖的生物体,其遗传信息通过配子传递给子代。3.阐明进行有性生殖的生物在减数分裂过程中,染色体所发生的自由组合和交叉互换,会导致控制不同性状的基因重组,从而使子代出现变异。4.活动:运用模型、装片或视频观察模拟减数分裂过程中染色体的变化。考点一减数分裂和受精作用1.减数分裂的概念2.减数分裂中的基本概念辨析(1)同源染色体。图中A和B,C和D是同源染色体。(1)同源染色体的形状、大小未必都相同。(2)形状、大小相同的两条染色体不一定是同源染色体,如着丝粒分裂后,姐妹染色单体形成的两条染色体尽管大小、形状相同,但不是同源染色体。(3)二倍体生物有丝分裂过程中始终存在同源染色体,但不联会,也不形成四分体。(2)非同源染色体。指形态、大小不相同,且在减数分裂过程中不发生联会的染色体。如图中的A和C(或D),B和C(或D)。(3)联会。减数分裂Ⅰ过程中(前期),同源染色体两两配对的现象。该时期DNA已完成复制,染色单体已形成。(4)四分体。联会后的每对同源染色体含有四条染色单体,叫作四分体。联会形成四分体是减数分裂Ⅰ特有的现象,在有丝分裂过程中不存在。提醒1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子=8条脱氧核苷酸链。(5)互换。四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕,并交换相应的片段。其意义是进一步丰富了配子的类型,增强了有性生殖生物的多样性。提醒同源染色体的非姐妹染色单体之间的交换不一定导致基因重组,交换的片段所含基因也可能相同。3.减数分裂过程(1)哺乳动物精子的形成过程。(2)精子和卵细胞形成过程的异同点(以哺乳动物为例)。4.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。(2)实质:精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合,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。(4)意义:减数分裂和受精作用对于维持每种生物前后代染色体数目的恒定,对于生物的遗传和变异,都是十分重要的。[正误辨析]1.有丝分裂和减数分裂都有细胞周期。(×)提示:进行减数分裂的细胞不能连续分裂,没有细胞周期。2.减数分裂Ⅰ前期的同源染色体中的非姐妹染色单体之间可发生互换。(√)3.在减数分裂Ⅰ中,着丝粒分裂导致染色体数目加倍。(×)提示:在减数分裂Ⅰ中,同源染色体分离,着丝粒不分裂。4.减数分裂Ⅱ后期彼此分离的染色体大小、形态一样,但不是同源染色体。(√)5.精子和卵细胞的相互识别是通过细胞的直接接触完成的。(√)[教材微点思考]1.(必修2P27正文“受精作用”拓展)子代继承了双亲各半数的染色体,双亲对子代的贡献是一样的吗?为什么?卵细胞产生过程中,细胞质不均等分裂,其意义是什么?提示:不一样。母亲除了提供一半的核基因之外,还提供了几乎全部的细胞质基因,如线粒体内含有的DNA。保证卵细胞有较多的营养物质,以满足早期胚胎发育过程中对营养物质的需要。2.(必修2P27“思维训练”拓展)试从配子形成和受精作用两个方面,分别对遗传的多样性和稳定性的原因进行概括。提示:遗传多样性的原因有配子形成的过程中,由于减数分裂Ⅰ前期,同源染色体的非姐妹染色单体间会发生互换及减数分裂Ⅰ后期非同源染色体的自由组合,都导致配子中染色体组合的多样性。受精作用中精子和卵细胞的随机结合,进一步增加了受精卵中染色体组合的多样性,因而增加了遗传的多样性。遗传稳定性的原因有减数分裂形成的配子中染色体数目减半,而且每个配子中的染色体一般是一整套非同源染色体的组合,而受精作用时精卵结合使受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目。生物体的性状是由染色体上的遗传物质控制的,因此,染色体数目的恒定维持了生物遗传的稳定性。1.减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ关键点比较2.根据细胞质的分裂方式判断减数分裂中的细胞类型若减数分裂Ⅰ后期细胞质出现均等分裂,则一定为初级精母细胞;若减数分裂Ⅱ后期细胞质出现均等分裂,可能是次级精母细胞,也可能是极体。3.减数分裂过程中相关物质变化(1)染色体数目变化及原因。(2)核DNA数目变化及原因。(3)染色单体数目变化及原因。4.减数分裂产生配子的种类情境:蜂王和工蜂由受精卵发育而成(2n=32),雄蜂由未受精的卵发育而成。蜂王通过减数分裂专职产卵。雄蜂通过假减数分裂产生精子,即减数分裂Ⅰ过程,1个初级精母细胞分裂成1个含有细胞核的次级精母细胞和1个体积较小不含细胞核的细胞(退化凋亡);减数分裂Ⅱ过程,1个次级精母细胞着丝粒分裂产生1个体积较大的精细胞(变形成精子)和1个体积较小的细胞(退化凋亡)。请回答下列问题。(1)对雄蜂和蜂王来说,它们的1个精原细胞和1个卵原细胞产生的配子种类数分别为多少种,为什么?提示:1种、1种;因为雄蜂的1个精原细胞和蜂王的1个卵原细胞均只能产生1个配子。(2)请从染色体行为和细胞质分裂方式分析,雄蜂的初级精母细胞和蜂王的初级卵母细胞减数分裂Ⅰ过程中还有哪些异同点?提示:初级精母细胞没有同源染色体分离,而初级卵母细胞有;细胞质均为不均等分裂。(3)若一只蜂王和一只雄蜂交配产生F1,在F1雌雄个体交配产生的F2中,雄蜂的基因型共有AB、Ab、aB、ab四种,雌蜂的基因型共有AaBb、Aabb、aaBb、aabb四种,则亲本的基因型是什么?提示:蜂王基因型是aabb,雄蜂基因型是AB。(4)一个蜂王最多可以产生多少种配子?(不考虑基因突变和互换)提示:216。(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(不考虑基因突变和互换)。项目可能产生配子的种类实际产生配子的种类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种减数分裂的过程1.(2024·河南郑州期中)如图表示某动物的一个正在分裂的细胞,请判断下列说法正确的是(D)A.该细胞的名称是次级精母细胞B.该细胞中1与2、3与4是同源染色体C.该细胞中有两对染色单体,1与2,3与4D.若3上有一个A基因,则4的相同位置可能是A基因或a基因解析:由于细胞不含同源染色体,着丝粒分裂,且细胞质均等分裂,所以该细胞可能是次级精母细胞或极体;在减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离,该细胞处于减数分裂Ⅱ后期,不存在同源染色体,1与2、3与4是复制后形成的相同染色体;该细胞中着丝粒已经分裂,不含染色单体;若3上有一个A基因,3与4是复制后形成的相同染色体,故4的相同位置可能是A基因,但若发生互换(体细胞为Aa时)或基因突变,则4的相同位置可能是a基因。2.(2023·陕西榆林一模)下图所示为某种动物个体的某些细胞分裂过程,下列说法不正确的是(D)A.甲、丙两细胞都发生了基因重组B.甲、乙、丁都可属于卵原细胞分裂过程C.甲属于卵原细胞的减数分裂ⅠD.乙、丁的染色体数是体细胞的2倍解析:甲、丙两细胞均处于减数分裂Ⅰ后期,同源染色体分离,非同源染色体自由组合,都发生了基因重组;甲处于减数分裂Ⅰ后期,细胞质进行不均等分裂,是初级卵母细胞,乙是处于减数分裂Ⅱ后期的次级卵母细胞,丁可以表示极体,因此甲、乙、丁都可属于卵原细胞的分裂过程;乙、丁两细胞均处于减数分裂Ⅱ后期,二者的染色体数与体细胞的染色体数相同。减数分裂过程相关结构和物质数量的变化分析3.(2022·浙江6月选考)某哺乳动物卵原细胞形成卵细胞的过程中,某时期的细胞如图所示,其中①～④表示染色体,a～h表示染色单体。下列叙述正确的是(D)A.图示细胞为次级卵母细胞,所处时期为前期ⅡB.①与②的分离发生在后期Ⅰ,③与④的分离发生在后期ⅡC.该细胞的染色体数与核DNA分子数均为卵细胞的2倍D.a和e同时进入一个卵细胞的概率为1/16解析:图示细胞中存在2对同源染色体,为初级卵母细胞,且此时正在联会,所处时期为前期Ⅰ;①和②、③和④为同源染色体,分离均发生在后期Ⅰ;图示细胞中有4条染色体,8个核DNA分子,推知卵原细胞中有4条染色体,4个核DNA分子,卵细胞中有2条染色体,2个核DNA分子,综上所述该细胞的染色体数为卵细胞的2倍,核DNA分子数为卵细胞的4倍;a和e进入同一个卵细胞的前提是①和③进入同一个次级卵母细胞,而①和②(同源染色体)分离、③和④(同源染色体)分离时,①和③进入一个次级卵母细胞的概率是1/2×1/2=1/4,随后a和e从同一次级卵母细胞进入一个卵细胞的概率是1/2×1/2=1/4,则图示细胞中的a和e进入同一个卵细胞的概率是1/4×1/4=1/16。4.(2024·陕西西安月考)以某哺乳动物生殖器官中的某细胞为材料,得到其在减数分裂过程中的两个图像,如图甲、乙所示;图丙表示该细胞分裂过程中染色体上DNA含量的变化。下列有关分析错误的是(D)A.若乙细胞是甲细胞的子细胞,则乙细胞为次级卵母细胞B.甲细胞和乙细胞对应图丙中的BC段C.图丙DE段细胞中可能含有的X染色体数为2或1条D.甲细胞中同源染色体的对数是乙细胞的2倍解析:若乙细胞是甲细胞的子细胞,则根据染色体变化可知,乙细胞为次级卵母细胞;甲细胞和乙细胞都有染色单体,每条染色体上有两个DNA分子,对应图丙中的BC段;由细胞甲不均等分裂可知,该动物为雌性,图丙DE段没有染色单体,处于减数分裂Ⅱ后期或末期,减数分裂Ⅱ后期含有两条X染色体,减数分裂Ⅱ末期含有一条X染色体;乙细胞无同源染色体。减数分裂过程中相关物质数量变化的原因配子的多样性和受精作用5.(2023·山东潍坊月考)如图表示某生物的精细胞,试根据细胞内染色体的组成,判断这些精细胞至少来自几个精原细胞(不考虑同源染色体的非姐妹染色单体间的互换和基因突变)(D)A.1个 B.2个 C.3个 D.4个解析:某生物不同精原细胞的染色体组成相同,来自一个精原细胞的精细胞染色体组成相同或互补,根据这一点可以判断①④可来自一个精原细胞,②⑥可来自一个精原细胞,③来自一个精原细胞,⑤来自一个精原细胞,故这些精细胞至少来自4个精原细胞。6.(2024·福建福州模拟)每一种生物在繁衍过程中,既保持遗传的稳定性,又表现遗传的多样性,下列有关遗传多样性原因的叙述,错误的是(D)A.同源染色体的非姐妹染色单体间的互换导致配子中染色体组合的多样性B.卵细胞和精子的随机结合,进一步增加了受精卵中染色体组合的多样性C.非同源染色体的自由组合导致配子中染色体组合的多样性D.受精卵的遗传物质一半来自父方,一半来自母方,增加了子代遗传的多样性解析:发生在减数分裂Ⅰ四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换导致配子中染色体组合的多样性;配子的多样性,再加上受精时精子与卵细胞随机结合,进一步增加了受精卵中染色体组合的多样性;发生在减数分裂Ⅰ后期的非同源染色体的自由组合导致配子中染色体组合的多样性;受精卵的核遗传物质一半来自父方,一半来自母方,对于维持生物前后代体细胞中染色体数目恒定具有重要意义,细胞质中的遗传物质几乎全部来自母方。考点二减数分裂与有丝分裂的比较1.减数分裂与有丝分裂的分裂过程及特点比较2.细胞分裂图像辨析(1)三种“前期”比较。(2)三种“中期”比较。(3)三种“后期”比较。[教材微点思考](必修2P28“练习与应用”拓展)若两个不同的物种之间杂交可以产生后代,但其后代往往是不育的,试分析原因。提示:自然界中二倍体生物比较常见,两物种之间杂交时,每个物种通过减数分裂产生正常配子,配子中无同源染色体,两种配子结合形成的合子中也没有同源染色体。合子发育成杂种个体的过程中细胞分裂方式为有丝分裂,分裂过程中无同源染色体配对现象,因而可以正常发育。杂种个体的性原细胞减数分裂时,由于细胞中无同源染色体,无法正常联会,因而不能产生正常配子,所以是不育的。1.细胞分裂的条形图辨析有丝分裂:减数分裂(以雄性动物为例):2.有丝分裂、减数分裂和受精作用过程中核DNA、染色体数目变化曲线模型分析3.减数分裂与有丝分裂相关数量的变化(1)减数分裂与有丝分裂每条染色体中DNA含量的变化。(2)染色单体的变化。①有丝分裂:有丝分裂前的间期,因染色体复制,染色单体形成;有丝分裂后期,因着丝粒分裂,染色单体变为0(即04n0)。②减数分裂。(3)同源染色体“对数”及“染色体组数”的变化(以二倍体生物为例)。①发生在减数分裂Ⅰ末期,减数分裂Ⅱ各时期同源染色体对数均为0。②发生在减数分裂Ⅰ末期。③发生在减数分裂Ⅱ后期。减数分裂和有丝分裂的比较1.(2024·云南曲靖期中)同一个体中形成卵原细胞的有丝分裂与卵原细胞的减数分裂的叙述,错误的是(C)A.有丝分裂和减数分裂前都要进行核DNA和染色体的复制,复制后核DNA数量加倍B.有丝分裂和减数分裂过程中都会出现染色单体C.有丝分裂与减数分裂过程中细胞质都是均等分裂D.有丝分裂最终产生的子细胞基因型与减数分裂最终产生的子细胞基因型不同解析:有丝分裂和减数分裂前都要进行核DNA和染色体的复制,复制后核DNA数量加倍;DNA分子复制后,每条染色体都有2条姐妹染色单体,故有丝分裂和减数分裂过程中都会出现染色单体;卵细胞形成过程中,初级卵母细胞和次级卵母细胞的分裂都是不均等的;有丝分裂最终产生的子细胞基因型与亲代细胞相同,而减数分裂最终产生的子细胞染色体减半,产生的子细胞基因型发生改变。2.(2023·山东枣庄期中)下列关于人体细胞有丝分裂与减数分裂的叙述正确的是(A)A.有丝分裂和减数分裂前的间期细胞中染色体数目都不会因核DNA分子的复制而加倍B.在减数分裂的过程中等位基因的分离一定发生在减数分裂ⅠC.有丝分裂后期细胞中染色体因星射线的牵引导致着丝粒分裂从而使染色体数目加倍D.减数分裂Ⅱ过程中细胞中染色体数目与核DNA分子数目始终不变解析:有丝分裂和减数分裂前的间期都进行核DNA和染色体复制,复制完成后,核DNA加倍,每条染色体含两条染色单体,染色体数量不变;在减数分裂Ⅰ前期,若同源染色体的非姐妹染色单体之间发生互换,可能会导致一条染色体上的两条姐妹染色单体上出现等位基因,这样的等位基因可在减数分裂Ⅱ后期随姐妹染色单体的分离而分离;有丝分裂后期,着丝粒的分裂无须星射线的牵引,由于着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,导致细胞中染色体数目加倍;减数分裂Ⅱ的前期、中期,每条染色体上含有2条染色单体,此时染色体数目与核DNA分子数目之比为1∶2,在减数分裂Ⅱ的后期,染色体加倍,此时细胞中染色体数目与核DNA分子数目之比为1∶1。有丝分裂和减数分裂图像和曲线模型的比较分析3.(2024·河南濮阳月考)图1表示某二倍体动物细胞分裂过程中某结构的数量变化曲线,图2表示与该分裂有关的不同分裂时期的图像。下列分析不正确的是(D)A.图1曲线可表示减数分裂时同源染色体对数的数量变化B.由图2可知该二倍体动物应为雄性个体C.乙细胞中①染色体可与②或③染色体发生自由组合D.图2中的丙、丁细胞发生于图1中的A～B段解析:图1曲线中开始数量为n,然后变为0,因此可表示减数分裂时同源染色体对数的数量变化;由图2丙细胞同源染色体分离,可知处于减数分裂Ⅰ后期,根据细胞质均等分裂,可知是初级精母细胞,因此该二倍体动物应为雄性个体;乙细胞中①和④是一对同源染色体,②和③是一对同源染色体,①染色体与②(或③)染色体属于非同源染色体,可在减数分裂Ⅰ后期自由组合;图2中的丙同源染色体分离,处于减数分裂Ⅰ后期,可对应A～B段,丁是减数分裂Ⅰ产生的次级精母细胞,此时细胞中不含同源染色体,对应B～C段。4.(2024·山西运城模拟)图1表示某生物(2n=4)的体细胞分裂及精子形成相关过程中,细胞内某物质含量的变化;图2为分裂过程中的某几个时期的细胞模式图。下列有关叙述错误的是(D)A.图1中①～③段可表示有丝分裂过程中染色体数量变化B.图2中与图1中②段和⑤段对应的细胞分别是d、aC.图1中①→②和④→⑤该物质变化的原因相同D.图2中没有同源染色体的细胞是a和c解析:依据图1曲线的变化,可判断该曲线表示染色体数目的变化,曲线①～③段染色体数先加倍,后恢复,表示有丝分裂过程中染色体数量变化;图1中②段和⑤段分别表示有丝分裂后期和减数分裂Ⅱ后期,分别对应细胞d(有丝分裂后期)和细胞a(减数分裂Ⅱ后期);图1中①→②和④→⑤该物质变化的原因相同,都是着丝粒分裂,染色体数目加倍;a表示减数分裂Ⅱ后期,b表示有丝分裂中期,c表示减数分裂Ⅰ后期,d表示有丝分裂后期,图2中没有同源染色体的细胞是a。考点三观察蝗虫精母细胞减数分裂装片、建立减数分裂中染色体变化的模型1.观察蝗虫精母细胞减数分裂装片(1)实验原理。蝗虫的精母细胞进行减数分裂形成精细胞,再形成精子。此过程要经过两次连续的细胞分裂。在此过程中,细胞中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化,因而可据此识别减数分裂的各个时期。(2)实验步骤。(3)实验关键。宜选用雄性个体生殖器官如植物的花药、动物的精巢作为观察减数分裂的实验材料的原因: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初级卵母细胞或次级卵母细胞,在输卵管中发育到减数分裂Ⅱ中期,其只有和精子相遇后,在精子的刺激下,才能继续完成减数分裂Ⅱ。③精巢内精原细胞既可以进行有丝分裂,又可以进行减数分裂,因此可以观察到染色体数为n、2n、4n的不同细胞分裂图像。2.建立减数分裂中染色体变化的模型项目操作要点模拟减数分裂中染色体数目和主要行为的变化①用两种颜色的橡皮泥制作染色体,每种颜色分别制作两条大小不同的染色体,每条染色体由两条染色单体组成;②画出中心体和纺锤体;③模拟减数分裂的中期、后期、末期染色体行为的变化,注意要将同一颜色、长度不同的染色体放在赤道板的一侧模拟减数分裂中非同源染色体的自由组合至少制作2对染色体,在赤道板的每一侧放两条不同颜色的染色体,比较形成的子细胞与前一次模拟结果的差异模拟减数分裂中四分体时期非姐妹染色单体间的互换假设在减数分裂Ⅰ前期发生了一次同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换,用不同颜色的橡皮泥拼接表示非姐妹染色单体间发生了互换,比较形成的子细胞与前面模拟结果的差异减数分裂的观察实验1.(2023·云南玉溪期末)下列关于观察减数分裂实验的叙述,错误的是(D)A.可用蝗虫精母细胞减数分裂装片观察减数分裂过程B.用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的装片容易观察到减数分裂现象C.在能观察到减数分裂现象的装片中,也能观察到同源染色体联会现象D.用洋葱根尖制成装片,能观察到同源染色体联会现象解析:蝗虫的精母细胞能进行减数分裂,可用来作为观察减数分裂的材料;因为雄配子较多,故选择植物雄蕊比选择植物雌蕊容易观察到减数分裂现象;联会现象发生在减数分裂过程中,因此在能观察到减数分裂现象的装片中,可能观察到同源染色体联会现象;洋葱根尖细胞进行的是有丝分裂,不能观察到同源染色体联会现象。2.(2023·广东肇庆模拟)在观察玉米(2n=20)花粉母细胞减数分裂的固定装片中,观察到不同分裂时期的细胞,如图所示。下列叙述正确的是(C)A.细胞①的着丝粒已经分裂B.细胞②中有10个四分体C.细胞④中含2个染色体组D.细胞⑤含有10对同源染色体解析:细胞①处于减数分裂Ⅰ后期,此时发生同源染色体分离,着丝粒尚未分裂;细胞②处于减数分裂Ⅱ中期,同源染色体已经完成分离,故细胞②中没有四分体;图中细胞④⑤处于减数分裂Ⅱ后期,不存在同源染色体,均含2个染色体组。3.(2022·浙江1月选考)在“减数分裂模型的制作研究”活动中,先制作4个蓝色(2个5cm、2个8cm)和4个红色(2个5cm、2个8cm)的橡皮泥条,再结合细铁丝等材料模拟减数分裂过程。下列叙述错误的是(C)A.将2个5cm蓝色橡皮泥条扎在一起,模拟1个已经复制的染色体B.将4个8cm橡皮泥条按同颜色扎在一起再并排,模拟1对同源染色体的配对C.模拟减数分裂后期Ⅰ时,细胞同一极的橡皮泥条颜色要不同D.模拟减数分裂后期Ⅱ时,细胞一极的橡皮泥条要与另一极的相同解析:模拟减数分裂后期Ⅰ时,细胞中正在进行同源染色体的分离,细胞同一极是非同源染色体,模拟染色体的橡皮泥条颜色可以相同也可以不同。微专题2减数分裂与可遗传变异的关系减数分裂与基因重组[知识·方法](1)非同源染色体上的非等位基因:在减数分裂Ⅰ后期,可因同源染色体分离,非同源染色体自由组合而出现基因重组,如A与B或A与b组合。(2)同源染色体上的非等位基因:在减数分裂Ⅰ四分体时期,可因同源染色体的非姐妹染色单体间的互换而导致基因重组,例如原本A与B组合,a与b组合,经重组可导致A与b组合,a与B组合。[类题·精练]1.(2023·河北唐山模拟)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。不考虑突变与染色体交换的情况下,下列叙述正确的是(B)A.1与2、3互为等位基因,3与7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.该细胞减数分裂将产生4种精细胞D.1分别与6、7、8组合都能形成重组型的配子解析:1与2是相同基因,1与3、4可能互为等位基因(或相同基因);同一个体精原细胞有丝分裂前期与初级精母细胞含有的染色体数目和基因种类、数目均相同,故均含有基因1～8;不考虑突变与染色体交换的情况下,该细胞减数分裂将产生4个、2种精细胞;1与5在同一条姐妹染色单体上,5与6是相同的基因,因此1与6的组合不能形成重组配子。2.(2024·安徽高考适应性考试)脉孢霉的二倍体合子,会先进行减数分裂产生四个单倍体细胞,紧接着再进行一次有丝分裂,产生的8个孢子在子囊中按分裂的顺序依次排列,如图所示。观察基因型Aa的脉孢霉子囊中孢子的颜色,基因型A的孢子深色,a的孢子浅色,以下①～④四种不同的结果中,支持细胞中同源染色体间A与a交换发生在DNA复制之后的是(假设只发生一次交换)(D)A.① B.② C.③④ D.②③④解析:若DNA复制后同源染色体间A与a发生互换,则每个次级性母细胞的基因型均为Aa,由于着丝粒分裂后子染色体会随机移向两极,故产生的4个子细胞排列顺序有AaAa、aAAa、AaaA和aAaA4种情况,每个子细胞再进行一次有丝分裂产生8个孢子,因此图中②③④这3种情况都会出现。减数分裂与基因突变[知识·方法](1)在减数分裂前的间期,DNA分子复制过程中,如复制出现差错,则会引起基因突变,此时可导致姐妹染色单体上含有等位基因,这种突变能通过配子传递给下一代,如图所示:(2)姐妹染色单体(或分开后形成的子染色体)上存在等位基因的原因分析。①若为有丝分裂(如图1),则为基因突变。②若为减数分裂(如图2),则可能是同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了互换或基因突变,需要再结合个体的基因型和基因个数进行判断。[类题·精练]3.(多选)(2023·湖南怀化月考)如图是基因型为AaBb的某哺乳动物减数分裂过程中形成的一个细胞。下列叙述正确的是(BC)A.该细胞发生了基因突变或互换,导致了A和a基因重组B.图示细胞的分裂过程中,A和a的分离既发生在减数分裂Ⅰ,也发生在减数分裂ⅡC.若该细胞发生的是隐性突变,则该细胞产生的配子基因型为AB、aB、ab和abD.图示细胞分裂结束后能产生4个精细胞或一个卵细胞解析:图示一条染色体的姐妹染色单体分别含有A和a基因,说明该细胞发生了基因突变或互换,A/a控制的性状与控制其他性状的基因之间发生重组,但A和a属于等位基因,二者出现在姐妹染色单体上不属于基因重组;该哺乳动物基因型是AaBb,在减数分裂Ⅰ后期随同源染色体分开发生A和a的分离,且图示细胞的分裂过程中,一条染色体的姐妹染色单体分别含有A和a基因,两者在减数分裂Ⅱ后期也会发生分离;若该细胞发生的是隐性突变,即A→a,则该细胞上半部分基因型是AaBB,未标出的基因分别为a、a,下半部分为aabb,则产生的配子基因型为AB、aB、ab和ab;图示细胞处于减数分裂Ⅰ后期,此时细胞质均等分裂,说明是雄性动物,则其分裂结束不可能产生卵细胞。减数分裂与染色体变异[知识·方法](1)如果减数分裂Ⅰ异常,则所形成的配子全部不正常;如果减数分裂Ⅰ正常,减数分裂Ⅱ一个次级精母细胞分裂异常,则所形成的配子有的正常,有的不正常。如图所示:(2)推理XXY与XYY异常个体成因。XYY成因:父方减数分裂Ⅱ异常,即减数分裂Ⅱ后期Y染色体着丝粒分裂后两条Y染色体共同进入同一精细胞。[类题·精练]4.(2023·湖南卷)某X染色体显性遗传病由SHOX基因突变所致,某家系中一男性患者与一正常女性婚配后,生育了一个患该病的男孩。究其原因,不可能的是(B)A.父亲的初级精母细胞在减数分裂Ⅰ四分体时期,X和Y染色体片段交换B.父亲的次级精母细胞在减数分裂Ⅱ后期,性染色体未分离C.母亲的卵细胞形成过程中,SHOX基因发生了突变D.该男孩在胚胎发育早期,有丝分裂时SHOX基因发生了突变解析:假设X染色体上的显性致病基因为A,非致病基因为a,若父亲的初级精母细胞在减数分裂Ⅰ四分体时期,X染色体上含显性致病基因的片段和Y染色体片段互换,导致Y染色体上有显性致病基因,从而生出基因型为XYA的患病男孩;若父亲的次级精母细胞在减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体未分离,则形成的含Y染色体的精子中,Y染色体上不可能含有显性基因,因此不可能生出患该病的男孩;因为基因突变是不定向的,母亲的卵细胞形成时SHOX基因可能已经突变成显性致病基因,从而生出基因型为XAY的患病男孩;若SHOX基因突变成显性致病基因发生在男孩胚胎发育早期,也可能导致该男孩出现XAY的基因型。5.(2023·山东潍坊期中)减数分裂Ⅰ时,若同源染色体异常联会,则可不分离进入1个子细胞,或正常分离进入2个子细胞,异常联会不影响配子存活及其他染色体行为。现有基因型为Aa的多个精原细胞,在减数分裂Ⅰ时,仅A、a所在的同源染色体可异常联会且其非姐妹染色单体可能发生片段交换。下列叙述错误的是(B)A.若A、a所在的染色体未发生交换且异常联会的同源染色体进入1个子细胞,则子细胞的基因组成为AAaa和不含A、aB.若含A、a的片段发生交换且异常联会的同源染色体进入1个子细胞,则子细胞的基因组成为AAaaC.若含A、a的片段发生交换且异常联会的同源染色体进入2个子细胞,则子细胞的基因组成均为AaD.若含A、a的片段未发生交换且异常联会的同源染色体进入2个子细胞,则子细胞的基因组成为AA和aa解析:若A、a所在的染色体片段未发生交换,且异常联会的同源染色体进入1个子细胞,该子细胞基因组成为AAaa,另一子细胞不含A、a;若A、a所在的染色体片段发生交换,则A、a位于同一条染色体的姐妹染色单体上,异常联会的同源染色体进入1个子细胞,则该子细胞基因组成为AAaa,另一子细胞不含A、a;若A、a所在的染色体片段发生交换,则A、a位于同一条染色体的姐妹染色单体上,若异常联会的同源染色体进入2个子细胞,则子细胞基因组成均为Aa;若A、a所在的染色体片段未发生交换,且异常联会的同源染色体进入2个子细胞,则子细胞基因组成为AA和aa。基础巩固练1.(2023·辽宁铁岭期末)精原细胞在减数分裂过程中连续分裂两次,最后形成四个精细胞。下列不会出现在减数分裂Ⅰ过程中的是(C)A.同源染色体联会和分离B.细胞质均等分裂C.染色体着丝粒分裂D.染色体在纺锤丝牵引下移动解析:同源染色体联会发生在减数分裂Ⅰ前期,同源染色体分离发生在减数分裂Ⅰ后期;减数分裂Ⅰ过程中初级精母细胞细胞质均等分裂;染色体着丝粒分裂发生在减数分裂Ⅱ后期;减数分裂Ⅰ后期,同源染色体在纺锤丝牵引下分离并移向细胞两极。2.下列关于“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”实验的叙述,错误的是(D)A.观察染色体的形态、位置和数目需用高倍镜B.实验材料若换成玉米的花药也能观察到减数分裂过程C.能观察到四分体的细胞处于减数分裂Ⅰ时期D.跟踪观察一个精原细胞可看到减数分裂的连续变化解析:观察染色体的形态、位置和数目需用高倍镜;玉米的花药内也能进行减数分裂产生生殖细胞,故也能观察到减数分裂过程;减数分裂Ⅰ前期出现四分体;装片经过固定后细胞已经死亡,故观察一个精原细胞不能观察到减数分裂的动态变化过程。3.(2023·河北邯郸二模)哺乳动物卵母细胞的不对称分裂既存在于细胞质中,也存在于细胞核中。卵母细胞在选择遗传物质的过程中表现出独特的偏好性,重组交换率较高的染色体倾向于留在卵细胞中,下列选项正确的是(C)A.姐妹染色单体分离是减数分裂中染色体特有的行为B.每条染色体都有50%的概率被分配到卵细胞或极体C.精卵结合会激活次级卵母细胞,以完成第二次不对称分裂D.卵细胞中的染色体和极体中的染色体是完全相同的解析:有丝分裂和减数分裂过程中都会发生姐妹染色单体的分离;细胞核的不对称分裂会影响染色体被分配到卵细胞或极体的概率;精子进入卵细胞后,被激活的次级卵母细胞完成减数分裂Ⅱ,排出极体,故精卵结合会激活次级卵母细胞,以完成第二次不对称分裂;重组交换率较高的染色体倾向