2025年高考生物一轮复习（新人教新高考）第四单元细胞的生命历程复习讲义（教师版）

第19课时细胞的增殖课标要求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。考情分析有丝分裂的过程2023·辽宁·T112022·辽宁·T82022·天津·T62021·海南·T72021·全国乙·T12020·山东·T51．细胞增殖2．细胞周期3．动植物细胞有丝分裂的过程时期分裂图像特点植物细胞动物细胞前期①染色质丝→染色体；②核仁逐渐解体，核膜逐渐消失；③形成纺锤体；④染色体散乱分布中期染色体的着丝粒排列在赤道板上后期①着丝粒分裂；②子染色体移向细胞两极；③染色体数目加倍末期①染色体→染色质丝；②纺锤丝逐渐消失；③核膜、核仁重新出现；④细胞质分裂4.动植物细胞有丝分裂的主要区别5．有丝分裂的意义6．无丝分裂7．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。判断正误(1)细胞周期中染色质DNA比染色体DNA更容易复制(√)(2)使用高倍镜可观察到赤道板和细胞板的时期分别是中期和末期(×)提示赤道板不是真实存在的结构，因此观察不到；细胞板在有丝分裂末期才能被观察到。(3)蛙的红细胞能通过无丝分裂增殖，人的红细胞能通过有丝分裂增殖(×)提示人的成熟红细胞无细胞核，不能发生增殖。(4)有核膜和核仁的时期，细胞内的DNA聚合酶和RNA聚合酶均可能较为活跃(√)(5)除中心体之外的细胞器在子细胞中的分配是随机的(√)(6)细胞越大，表面积与体积的比值越小，物质运输的效率就越低，因此细胞体积越小越好(×)提示细胞体积不能过小，因为细胞中众多的必需物质和细胞器都需要一定的容纳空间。从理论上讲，任何涉及丧失正常细胞的疾病，都可以通过移植由胚胎干细胞分化而来的特异细胞或组织来治疗。人的胚胎干细胞可由人重组细胞(类似受精卵)经有丝分裂而获得。请回答以下问题：1．研究人员在实验中观察到下列处于有丝分裂的细胞，它们在一个细胞周期中正确的排序为A→C→D→E→B(用字母和箭头表示)。2．下列选项表示细胞有丝分裂过程中染色体的不同形态特征，其中与遗传物质精确分配到两个子细胞相关的是BCD(填字母，多选)。3．细胞周期的有序性依赖于细胞周期调控系统和细胞周期的检验机制。请根据资料回答问题：资料1：细胞周期内具有一系列的检验点，部分检验点如图1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。(1)图1中检验点1、2和3的作用在于检验DNA分子是否①②(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检验点5。资料2：研究证明，细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)在细胞顺利通过检验点中发挥着重要作用。CDK可与细胞周期蛋白(Cyclin)形成CDK/Cyclin复合物，推动细胞跨越细胞周期各时期转换的检验点，且不同的CDK/Cyclin复合物在细胞周期不同时期的作用不同(如图2)。(2)细胞由静止状态进入细胞周期时首先合成C(填字母)。A．CyclinA B．CyclinBC．CyclinD D．CyclinE(3)CDK/CyclinE能够促进细胞内发生的生理变化有D(填字母)。A．染色质螺旋化B．合成与DNA复制有关的酶C．纺锤体形成D．核DNA数量倍增(4)若使更多细胞阻滞在G1期/S期检验点，可采取的措施有ABC(填字母，多选)。A．降低CDK的合成B．抑制CyclinE活性C．抑制脱氧核苷酸的吸收D．抑制CyclinA活性4．细胞周期同步化干细胞技术是一把双刃剑，若细胞过度分裂可诱发肿瘤等疾病。研究发现放疗前用药物使肿瘤细胞同步化在细胞周期的某个特定阶段，治疗效果往往更好。诱导细胞同步化的方法主要有两种：胸苷(TdR)双阻断法、分裂中期阻断法。前者的作用原理：若G1、S、G2、M期依次为10h、7h、3h、1h，经第一次阻断，S期细胞立刻被抑制，其余细胞最终停留在G1期/S期交界处；洗去TdR可恢复正常的细胞周期，若要使所有细胞均停留在G1期/S期处，第二次阻断应该在第一次洗去TdR之后7～14h进行。后者可用秋水仙素抑制纺锤体的形成，主要激活检验点4(见图1)，使肿瘤细胞停滞于中期。考向一有丝分裂的基本过程分析1．(2023·辽宁，11)如图为眼虫在适宜条件下增殖的示意图(仅显示部分染色体)。下列叙述正确的是()A．②时期，细胞核的变化与高等动物细胞相同B．③时期，染色体的着丝粒排列在赤道板上C．④时期，非同源染色体自由组合D．⑤时期，细胞质的分裂方式与高等植物细胞相同答案B解析②时期已经完成了DNA的复制，相当于高等动物的有丝分裂前期，但图中还能观察到核膜，高等动物有丝分裂前期核仁、核膜消失，A错误；④时期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，分别移向两极，C错误；⑤时期细胞质的分裂方式与高等动物细胞相同，都是直接从细胞中央缢裂，D错误。2.(2022·天津，6)用荧光标记技术显示细胞中心体和DNA，获得有丝分裂某时期荧光图。下列有关叙述正确的是()A．中心体复制和染色体加倍均发生在图示时期B．图中两处DNA荧光标记区域均无同源染色体C．图中细胞分裂方向由中心体位置确定D．秋水仙素可促使细胞进入图示分裂时期答案C解析图示为有丝分裂后期，染色体数目因着丝粒分裂而加倍，但中心体的复制发生在分裂间期，A错误；在有丝分裂过程中同源染色体不分离，细胞两极均存在同源染色体，B错误；中心体的位置决定了染色体移动的方向，中心体周围发出的星射线将分裂开的染色体拉向细胞两极，从而决定细胞分裂的方向，C正确；秋水仙素能够抑制纺锤体的形成，使有丝分裂停滞在中期，不能进入后期，D错误。考向二细胞周期的调控及同步化3．(2020·山东，5)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()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答案C解析正常细胞中DNA复制未完成时，CDK1处于磷酸化状态，去磷酸化过程被抑制，A正确；正常细胞中，CDK1去磷酸化之后使细胞进入分裂期，染色质变为染色体，B正确；感染BYDV的细胞中，CDK1磷酸化水平高，无法去磷酸化，M蛋白是通过抑制CDK1的去磷酸化过程而影响细胞周期的，C错误；感染BYDV的细胞中，CDK1磷酸化水平高，去磷酸化受抑制，不能正常进入分裂期，停留在分裂间期，D正确。4．(2024·湖北襄阳一中高三质检)细胞周期可分为分裂间期和分裂期(M)，分裂间期又可分成G1期(DNA合成前期)、S期(DNA合成期)和G2期(DNA合成后期)。CDK1激酶是细胞周期运转中的一种关键酶，周期蛋白B的含量达到一定值并与CDK1激酶结合，使其活性达到最大，两者关系如图所示。据图分析，下列相关说法错误的是()A．CDK1激酶的活性依赖周期蛋白B含量的积累B．CDK1激酶是调控G2期/M期转化的关键酶C．CDK1激酶与周期蛋白B的含量都是周期性变化的D．CDK1激酶可能促进染色质凝缩答案C解析当周期蛋白B逐渐积累到一定程度时，CDK1激酶的活性开始逐渐增加，所以CDK1激酶的活性依赖周期蛋白B含量的积累，A正确；CDK1激酶活性在G2期/M期交界处最大，可见CDK1激酶的作用是促进细胞由G2期进入M期，B正确；CDK1激酶的活性与周期蛋白B的含量是周期性变化的，但是CDK1激酶的含量是否呈周期性变化不确定，C错误；CDK1激酶可促进细胞由分裂间期进入分裂期，推测其可能与促进染色质凝缩有关，D正确。1．(必修1P111)一个细胞周期指的是连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始到下一次分裂完成时为止。下列细胞可能具有细胞周期的是①②④(填序号)。①根尖分生区细胞；②精原细胞；③初级卵母细胞；④神经干细胞；⑤神经元2．(必修1P114)细胞有丝分裂的重要意义，是将亲代细胞的染色体经过复制(关键是DNA的复制)之后，精确地平均分配到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。3．(2020·江苏，29节选)与G1期细胞相比，G2期细胞中染色体及核DNA数量的变化是染色体数不变，核DNA数加倍。4．(2023·新课标，31节选)细胞增殖是植物生长发育的基础。细胞增殖具有周期性，细胞周期中的分裂间期为分裂期进行物质准备，物质准备过程主要包括DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。5．(必修1P112)处于有丝分裂前期的细胞发生的变化：染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体。核仁逐渐解体，核膜逐渐消失。从细胞的两极发出纺锤丝，形成一个梭形的纺锤体。6．(必修1P112)处于有丝分裂中期的细胞的特点：每条染色体的着丝粒两侧，都有纺锤丝附着在上面，纺锤丝牵引着染色体运动，使每条染色体的着丝粒排列在赤道板上。7．(必修1P113)处于有丝分裂后期的细胞发生的变化：每个着丝粒分裂成两个，姐妹染色单体分开，成为两条染色体，由纺锤丝牵引着分别向细胞的两极移动，结果是细胞的两极各有一套染色体。8．(必修1P113)处于有丝分裂末期的细胞发生的变化：每条染色体逐渐变成细长而盘曲的染色质丝，纺锤丝逐渐消失，出现了新的核膜和核仁，形成两个新的细胞核。这时候，在赤道板的位置出现一个细胞板，细胞板逐渐扩展，形成新的细胞壁。9．(必修1P114)与高等植物细胞相比，动物细胞分裂期中的不同点：分裂前期中心粒发出星射线形成纺锤体；分裂末期细胞膜从细胞的中部向内凹陷，使细胞缢裂成两个子细胞(答出2点)。10．(必修1P115)蛙的红细胞通过无丝分裂进行增殖，其增殖的过程：细胞核先延长，核的中部向内凹陷，缢裂成为两个细胞核；接着，整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞。其增殖的特点：分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化。课时精练一、选择题1．(2024·十堰高三统考)下列关于细胞增殖的叙述，正确的是()A．真核细胞进行有丝分裂，原核细胞进行无丝分裂B．细胞周期是指从一次细胞分裂开始到这次细胞分裂结束时为止C．可以用14C标记法研究细胞有丝分裂过程中染色体变化的基本规律D．纺锤体在有丝分裂的分裂前期形成，分裂末期消失答案D解析有丝分裂和无丝分裂都是真核细胞进行细胞分裂的方式，A错误；一个细胞周期是指连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，B错误；染色体主要由DNA和蛋白质组成，细胞中的糖类、脂质、蛋白质和核酸(包括DNA和RNA)中都含有C元素，因此不能用14C标记法研究细胞有丝分裂过程中染色体变化的基本规律，C错误。2．(2022·辽宁，8)二甲基亚砜(DMSO)易与水分子结合，常用作细胞冻存的渗透性保护剂。干细胞冻存复苏后指标检测结果如表所示。下列叙述错误的是()冻存剂指标合成培养基＋DMSO合成培养基＋DMSO＋血清G1期细胞数百分比(%)65.7879.85活细胞数百分比(%)15.2941.33注：细胞分裂间期分为G1期、S期(DNA复制期)和G2期。A．冻存复苏后的干细胞可以用于治疗人类某些疾病B．G1期细胞数百分比上升，导致更多干细胞直接进入分裂期C．血清中的天然成分影响G1期，增加干细胞复苏后的活细胞数百分比D．DMSO的作用是使干细胞中自由水转化为结合水答案B解析冻存复苏后的干细胞经诱导分裂、分化可形成多种组织器官，可用于治疗人类某些疾病，A正确；G1期细胞数百分比上升，说明细胞进入分裂间期，但不会导致干细胞直接进入分裂期，还需经过S期和G2期，B错误；分析表格可知，血清中的天然成分影响G1期(该时期细胞数百分比增大)，能增加干细胞复苏后的活细胞数百分比，C正确；由题干信息“二甲基亚砜(DMSO)易与水分子结合”可推知，DMSO可以使干细胞中的自由水转化为结合水，D正确。3.(2021·海南，7)真核细胞有丝分裂过程中核膜解体和重构过程如图所示。下列有关叙述错误的是()A.Ⅰ时期，核膜解体后形成的小泡可参与新核膜重构B.Ⅰ→Ⅱ过程中，核膜围绕染色体重新组装C.Ⅲ时期，核膜组装完毕，可进入下一个细胞周期D．组装完毕后的核膜允许蛋白质等物质自由进出核孔答案D解析真核细胞有丝分裂前期会发生核膜解体，即图中的Ⅰ时期，核膜解体后形成的小泡可参与新核膜重构，A正确；真核细胞有丝分裂末期核膜会重新合成，即对应图中的Ⅲ时期，重新合成的核膜为下一次细胞分裂做准备，C正确；核膜上的核孔可以允许蛋白质等大分子物质进出细胞核，但核孔具有选择性，大分子物质不能自由进出核孔，D错误。4．(2023·湖北，13)快速分裂的癌细胞内会积累较高浓度的乳酸。研究发现，乳酸与锌离子结合可以抑制蛋白甲的活性，甲活性下降导致蛋白乙的SUMO化修饰加强，进而加快有丝分裂后期的进程。下列叙述正确的是()A．乳酸可以促进DNA的复制B．较高浓度乳酸可以抑制细胞的有丝分裂C．癌细胞通过无氧呼吸在线粒体中产生大量乳酸D．敲除蛋白甲基因可升高细胞内蛋白乙的SUMO化水平答案D解析分析题目信息可知，乳酸不能促进DNA复制，A错误；乳酸能促进有丝分裂后期的进程，进而促进分裂，B错误；无氧呼吸发生在细胞质基质，不发生在线粒体，C错误；根据题目信息，甲活性下降导致蛋白乙SUMO化修饰加强，故敲除蛋白甲基因可升高细胞内蛋白乙的SUMO化水平，D正确。5．(2021·全国乙，1)果蝇体细胞含有8条染色体。下列关于果蝇体细胞有丝分裂的叙述，错误的是()A．在分裂间期，DNA进行半保留复制，形成16个DNA分子B．在前期，每条染色体由2条染色单体组成，含2个DNA分子C．在中期，8条染色体的着丝粒排列在赤道板上，易于观察染色体D．在后期，成对的同源染色体分开，细胞中有16条染色体答案D解析有丝分裂后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍，由8条变成16条，同源染色体不分离，D错误。6.(2024·江苏南京第九中学高三模拟)细胞周期检验点是细胞周期调控的一种机制，主要是确保周期每一时相事件有序、全部完成，并与外界环境因素相联系。在真核细胞中，细胞分裂周期蛋白6(Cdc6)是启动细胞DNA复制的必需蛋白，其主要功能是促进“复制前复合体”形成，进而启动DNA复制。参照如图所示的细胞周期，下列相关叙述正确的是()A．“复制前复合体”组装完成的时间点是②B．所有的细胞都具有细胞周期，但不同细胞的细胞周期有差异C．DNA的复制发生在S期D．①→②→③→④过程为一个完整的细胞周期答案C解析细胞分裂周期蛋白6(Cdc6)是启动细胞DNA复制的必需蛋白，其主要功能是促进“复制前复合体”形成，进而启动DNA复制(S期为DNA复制期)，说明“复制前复合体”组装完成的时间是在DNA复制开始前，即时间点①，A错误；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，包括分裂间期和分裂期(M期)，分裂间期又分为G1、S、G2期，因此④→①→②→③→④过程为一个完整的细胞周期，D错误。7．科学家把整个细胞群体处于细胞周期同一时期的现象称为细胞周期同步化。昆虫产下一批卵后同时受精，会出现所有受精卵同时卵裂的现象，这是一种自然同步化；通过人工选择或诱导可使受精卵细胞都停在分裂中期，这是一种人工同步化。下列叙述正确的是()A．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，为一次有丝分裂B．根据裂殖酵母不同时期细胞体积和重量不同，采用离心法分离出处于某一时期的细胞，这是一种自然同步化C．将DNA合成抑制剂加入细胞培养液中，可让所有细胞都停留在G1期与S期的交界处D．细胞周期同步化后更有助于研究调控细胞周期的内在机制和影响细胞周期的外在因素答案D解析连续分裂的细胞，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，A错误；采用离心法分离出处于某一时期的细胞，是通过人工选择处于某一时期的细胞，这是一种人工同步化，B错误；将DNA合成抑制剂加入细胞培养液中，处于S期的细胞立刻被抑制，停留在S期，处于G1期的细胞停留在G1期与S期的交界处，S期后的细胞经过一次有丝分裂后，再分裂时会停留在G1期与S期的交界处，C错误。8．(2023·昆明高三期末)细胞周期受到一系列功能蛋白的调控。如p53蛋白是一种由抑癌基因控制的蛋白质，可以判断DNA损伤的程度。若DNA损伤小，该蛋白能促使DNA自我修复；若DNA损伤大，则诱导细胞凋亡。蛋白激酶CDK2被周期蛋白CyclinE激活后促进细胞由G1期进入S期；蛋白激酶CDK1被周期蛋白CyclinB激活后促进细胞由G2期进入M期。下列有关叙述错误的是()A．抑制p53蛋白基因的表达，则细胞分裂更旺盛B．p53蛋白可使DNA受损的细胞分裂间期延长C．抑制CyclinB基因的表达可使细胞周期停滞在G2期/M期交界处D．CyclinE可能与细胞内染色质螺旋化和纺锤体的形成密切相关答案D解析蛋白激酶CDK2被周期蛋白CyclinE激活后促进细胞由G1期进入S期，而细胞内染色质螺旋化和纺锤体的形成出现在前期，D错误。9．(2024·洛阳高三调研)有丝分裂过程中，纺锤体组装检验点依赖SAC蛋白监控纺锤丝与着丝粒之间的连接，从而保证染色体的正确分离，该检验机制如图所示(APC是后期促进因子，是一种蛋白质复合体)。下列相关叙述正确的是()A．结构①的复制发生在图甲时期，复制后会移向两极B．当所有染色体排列在赤道板上时，SAC开始与着丝粒脱离且失活C．若图丁中APC不能被活化，则细胞可能停留在后期D．SAC和APC在不同时期活性存在差异，可能与其他蛋白质的调控有关答案D解析由题图分析可知，结构①是中心体，中心体的复制发生在分裂间期，而图甲是前期，A错误；从图丙、丁可以看出，当一条染色体的着丝粒排列在赤道板上后，其上的SAC与其脱离，当另一条染色体的着丝粒也排列在赤道板上时，其上的SAC也与其脱离，染色体并不是同时到达并排列在赤道板上的，所以SAC应该是依次脱离的，B错误；APC是中期进入后期的关键蛋白，若APC不能被活化，则细胞将停留在图丁的中期状态，C错误；SAC和APC都是蛋白质，二者的活性在不同时期存在差异，推测可能受到其他蛋白质的调控，D正确。10．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，如图是动物细胞周期同步化的方法之一。下列说法不正确的是()A．阻断Ⅰ需在培养液中添加毒性较强的DNA合成抑制剂，可逆地抑制DNA复制B．解除阻断时应更换正常的新鲜培养液，培养的时间应控制在大于S即可C．阻断Ⅱ处理与阻断Ⅰ相同，经过处理后，所有细胞都应停滞在G1期/S期交界处D．培养液中添加适量的秋水仙素也能够实现动物细胞周期同步化答案B解析据图可知，阻断Ⅰ会将细胞周期阻断在S期(DNA复制期)，解除后，细胞周期可以正常进行，说明阻断Ⅰ添加的是DNA合成抑制剂，能可逆地抑制DNA复制，A正确；为避免抑制剂对细胞周期的影响，解除阻断时应更换成正常的新鲜培养液，据图可知，解除阻断后细胞分布在G2、M和G1期，故培养的时间应控制在大于S期(使处于S期起点的细胞顺利通过S期)、小于G2＋M＋G1期(使处于S期终点的细胞不会再次进入S期)，B错误；阻断Ⅱ处理与阻断Ⅰ相同，经过DNA合成抑制剂处理后，细胞不能进入S期进行DNA复制，所有细胞都应停滞在细胞周期的G1期/S期交界处，从而实现细胞周期的同步化，C正确；在培养液中添加适量的秋水仙素，可抑制纺锤体的形成，使细胞不能正常分裂，也能够实现动物细胞周期同步化，D正确。11．(2023·成都高三模拟)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，则()A．细胞体积越大，其表面积也越大，物质的运输效率越高B．细胞体积越大，其相对表面积越小，物质运输效率越高C．细胞体积越小越好，细胞的物质运输效率越高，则代谢一定更旺盛D．细胞体积不是越小越好，细胞内要有充足的酶促反应空间答案D解析物质的运输效率与相对表面积有关，细胞体积越大，其相对表面积越小，物质的运输效率越低，A、B错误；细胞体积不是越小越好，细胞内要有充足的酶促反应空间，细胞过小，酶促反应空间不足，细胞代谢不旺盛，C错误，D正确。12．(2024·湖北华中师大一附中高三检测)真核细胞的细胞周期分为分裂间期和分裂期(M期)，分裂间期又分为DNA合成前期(G1期)、DNA合成期(S期)与DNA合成后期(G2期)三个时期。为了探究细胞周期运行的调控机制，研究人员取不同时期的细胞进行了融合实验，获得如表结果。下列推断正确的是()细胞融合的组合方式融合细胞中的现象M期细胞和G1期细胞原G1期细胞中染色质出现凝缩成单线状染色体M期细胞和G2期细胞原G2期细胞中染色质出现凝缩成双线状染色体S期细胞和G1期细胞原G1期细胞核中DNA进行复制S期细胞和G2期细胞原G2期细胞核中DNA没有启动复制A.诱导染色质凝缩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B．G2期凝缩成双线状的原因是复制后的两条DNA链未及时形成双螺旋结构C．将M期细胞和S期细胞融合，原S期细胞中染色质不会凝缩D．将M期细胞和S期细胞融合，原M期细胞染色体DNA不会复制答案D解析M期细胞和G1期细胞融合，原G1期细胞中染色质出现凝缩成单线状染色体；M期细胞和G2期细胞融合，原G2期细胞中染色质出现凝缩成双线状染色体，说明M期细胞中存在能诱导染色质凝缩成染色体的调控因子，但不能说明随着M期进行调控因子含量越来越高，A错误；G2期凝缩成双线状的原因是G2期的细胞中DNA经过了复制，即每条染色体含有2条染色单体，B错误；M期细胞中存在能诱导染色质凝缩成染色体的调控因子，将M期细胞和S期细胞融合，原S期细胞中染色质会凝缩，C错误。13．(2024·福州高三模拟)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．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答案A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间期复制一次，A错误；由题干信息“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”可知，非中心体型纺锤体组装取决于TRIM37的水平，B正确；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，C正确；在TRIM37基因过度表达的细胞中，PLK4凝聚体不能形成，故不可招募其他成分充当中心体作用，所以染色体不能平均移向细胞两极，染色体数目加倍，D正确。14．(2024·重庆凤鸣山中学高三期中)黏连蛋白在姐妹染色单体的聚合、分离过程中发挥重要的作用。姐妹染色单体被黏连蛋白聚合在一起，黏连蛋白被酶水解后姐妹染色单体在纺锤体的牵引下向细胞两极移动。若黏连蛋白存在缺陷，则会导致姐妹染色单体提前分离，随后纺锤体与姐妹染色单体之间随机结合。下列分析正确的是()A．正常情况下，有丝分裂前期的黏连蛋白水解酶活性高B．处于有丝分裂前期的细胞，其染色单体数与核DNA数的比值为0.5C．黏连蛋白存在缺陷的细胞，有丝分裂过程可出现同源染色体彼此分离D．黏连蛋白存在缺陷的细胞，有丝分裂后子细胞的染色体数目保持相同答案C解析正常情况下，有丝分裂前期姐妹染色单体不分离，此时黏连蛋白水解酶活性低，有丝分裂后期姐妹染色单体分离，此时黏连蛋白水解酶活性高，A错误；处于有丝分裂前期的细胞，其染色单体数与核DNA数目相同，B错误；若黏连蛋白存在缺陷，则会导致姐妹染色单体提前分离，随后纺锤体与姐妹染色单体之间随机结合，染色体会随机移向细胞两极，可能出现同源染色体彼此分离，C正确；黏连蛋白存在缺陷的细胞，有丝分裂过程中染色体是随机进入子细胞的，故有丝分裂后子细胞的染色体数目可能相同，也可能不同，D错误。二、非选择题15．(2024·镇江高三统考)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(蛋白质合成)、S期(DNA复制)和G2期(蛋白质合成)。肿瘤的研究经常涉及细胞周期长短的测定。下面介绍了两种测定细胞周期长短的方法，请回答下列问题：(1)流式细胞技术的基本原理是通过经DNA特异性荧光染色测定细胞增殖过程中DNA含量的变化。根据细胞中核DNA含量不同，将某种连续增殖的细胞株细胞分为三组，每组的细胞数如图1所示。①乙组中核DNA含量从2c达到了4c，说明细胞中正在进行__________________。甲组细胞核DNA含量为2c，处于G1期，处于甲组和乙组状态的细胞较多，说明__________________。丙组细胞核DNA含量为4c，说明已完成DNA复制，为____________期细胞。②下表数据为科研人员实验测得体外培养的某种动物细胞的细胞周期各阶段时间。若在细胞的培养液中加入DNA合成抑制剂，处于__________期的细胞立刻被抑制，再至少培养__________小时，则其余细胞都将被抑制在G1期/S期交界处；然后去除抑制剂，更换新鲜培养液，细胞将继续沿细胞周期运行，在所有细胞达到__________期终点前，再加入DNA合成抑制剂，则全部细胞都将被阻断在G1期/S期交界处，实现细胞周期同步。周期G1SG2M合计时长/h1293.51.526(2)标记有丝分裂比率法(PLM)是最经典的测定细胞周期各时期时间的方法。在某生物细胞培养液中加入用3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸，短暂培养一段时间后，洗去3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸。使在该段时间内已处于DNA复制期不同阶段的全部细胞中DNA被3H标记，而当时处于其他时期的细胞则不带标记。不同时间取样做细胞放射性自显影，找出正处于有丝分裂的分裂期细胞，计算其中带3H标记的细胞占有丝分裂细胞的百分数。得到图2(图A～D中横轴为时间，纵轴为带标记细胞占有丝分裂细胞的百分数)。①图B中a点开始检测到带3H标记的分裂期细胞，则O～a为__________期。②图B中b点带3H标记分裂期细胞数开始达到最大值，则a～b段可表示__________期。③图C中c点时，带标记的细胞百分数开始下降，则a～c段可表示__________期。④此后带标记的分裂期细胞数逐渐减少，直到消失，到第二次出现带标记的细胞数时为图D中e点，则一个完整的细胞周期时间可为____________________________________________。答案(1)①DNA分子的复制细胞分裂间期的时间比分裂期长G2和M②S17G1(2)①G2②M③S④a～e段解析(1)①乙组中核DNA含量从2c达到了4c，核DNA含量加倍，说明细胞进行了DNA的复制。细胞分裂间期的时间比分裂期长，所以处于甲组和乙组状态的细胞较多。G2和M期的细胞是完成DNA复制的细胞，此时期核DNA含量为4c。②若在细胞的培养液中加入DNA合成抑制剂，DNA的合成受抑制，则处于S期的细胞立刻被抑制，S期共9h，其他时期的细胞不进行DNA复制，所以至少经过26－9＝17(h)，其余细胞都将被抑制在G1期/S期交界处。然后去除抑制剂，更换新鲜培养液，细胞将继续沿细胞周期运行，在所有细胞达到G1期(DNA复制之前)终点前，再加入DNA合成抑制剂，则全部细胞都将被阻断在G1期/S期交界处，实现细胞周期同步。(2)①分析题图2可知，图B中a点开始检测到带3H标记的分裂期细胞，该标记细胞应是原处于DNA复制刚刚结束时的细胞开始进入分裂期，经历的时间为DNA复制后期，即G2期。②图B中b点带3H标记的分裂期细胞数开始达到最大值，说明此时细胞分裂已经结束，则a～b段表示M(或分裂)期。③图C中c点带标记的细胞百分数开始下降，说明原标记的处于DNA分子复制开始的细胞进入了细胞分裂期，该细胞经历的时间(a～c段)是DNA复制期。④到图D中e点时，第二周期的细胞开始出现标记，即处于DNA复制期最后阶段的细胞再次进入分裂期。经历的时间为一个细胞周期(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)，即a～e段。

第20课时有丝分裂过程中相关变化及观察实验课标要求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。考情分析观察洋葱根尖分生区组织细胞的有丝分裂2022·江苏·T72022·湖南·T62022·广东·T42020·北京·T5考点一有丝分裂过程中相关变化分析1．染色体、染色单体、核DNA的数量关系(1)染色体数＝着丝粒数，即根据着丝粒数计算染色体数。(2)当染色单体存在时，染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数＝1∶2∶2。(3)当无染色单体存在时，染色体数∶核DNA分子数＝1∶1。2．细胞内核DNA、染色体、染色单体的数目变化(以二倍体生物为例)时期项目分裂间期有丝分裂前期中期后期末期核DNA2n→4n4n4n4n4n→2n染色体2n2n2n4n4n→2n染色单体0→4n4n4n003.核DNA含量、染色体数、染色单体数、每条染色体上DNA含量变化曲线(1)a→b、l→m、p→q变化原因都是DNA分子复制。(2)g→h、n→o、r→s变化原因都是着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍。(3)c→d、r→s的变化很相似，但原因不同，c→d的变化原因是一个亲代细胞分裂成两个子代细胞。4．根据柱状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单体eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(有→G2期、前期、中期→图甲,无→\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(后期、末期→图乙,G1期→图丙))))(2)根据比例关系判断各时期核DNA分子数∶染色体数∶染色单体数＝eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(4n∶2n∶4n→G2期、前期、中期→图甲,4n∶4n∶0→后期、末期→图乙,2n∶2n∶0→G1期→图丙))判断正误(1)分裂间期S期DNA复制后染色体数目加倍，有利于染色体的平均分配(×)提示DNA复制使得DNA数目加倍，染色体数目不变，造成染色体数目加倍的原因是着丝粒分裂。(2)在有丝分裂后期核DNA分子数∶染色体数∶染色单体数＝1∶1∶1(×)提示有丝分裂后期由于着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为两条染色体，即染色单体数为0。(3)处于有丝分裂中期和有丝分裂末期的细胞中染色体数目不同(√)考向一有丝分裂过程中相关变化1．(2023·江苏海安高级中学高三模拟)已知图甲为某二倍体生物的细胞有丝分裂部分时期的示意图；图乙表示该生物的细胞分裂过程中，不同时期细胞内核DNA含量、染色体数、染色单体数的关系；图丙表示在细胞分裂的不同分裂时期每条染色体上的DNA含量变化。下列有关说法错误的是()A．图甲中与图乙中②时期相对应的细胞是ⅠB．图乙中表示核DNA含量的是字母aC．因为有中心体无细胞壁，所以该生物是动物D．图丙的BC段分别对应图甲的Ⅱ和图乙的①答案B解析图甲中细胞Ⅰ的着丝粒分裂，处于有丝分裂后期，图乙中，②中没有染色单体，染色体数∶核DNA分子数＝1∶1，染色体数目加倍，处于有丝分裂后期，A正确；图乙中，b会消失，为染色单体数，a小于或等于c，a为染色体数，c为核DNA含量，B错误；中心体分布于低等植物和动物细胞中，因为无细胞壁，所以该生物是动物，C正确；BC段每条染色体上含有两个DNA分子，此时着丝粒没有分裂，染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数＝1∶2∶2，对应图甲的Ⅱ和图乙的①，D正确。2．如图1表示细胞有丝分裂过程中每条染色体上的DNA含量变化曲线(部分)。图2表示细胞分裂过程中染色体的系列变化过程(黏连蛋白与细胞中染色体的正确排列、分离有关，分裂中期开始在水解酶的作用下水解；SGO蛋白可以保护黏连蛋白不被水解)。下列分析不正确的是()A．图1中，bc段的发生结果导致细胞中核DNA含量减半B．图1中，观察染色体形态和数目的最佳时期处于ab段C．着丝粒分裂前SGO蛋白逐渐失去对黏连蛋白的保护作用D．抑制SGO蛋白的合成，可能导致细胞中染色体数量异常答案A解析bc段每条染色体上的DNA含量减半，说明着丝粒分裂，处于有丝分裂后期，但细胞中核DNA含量不变，A错误；ab段可表示有丝分裂的前期、中期，观察染色体形态和数目的最佳时期是中期，B正确；SGO蛋白可以保护黏连蛋白不被水解，阻止着丝粒分裂，据此推测着丝粒分裂前SGO蛋白逐渐失去对黏连蛋白的保护作用，C正确；SGO蛋白在细胞分裂中的作用主要是保护黏连蛋白不被水解酶破坏，如果阻断正在分裂的细胞内SGO蛋白的合成，有可能导致染色体数目发生改变，D正确。考点二观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂1．实验原理2．实验步骤判断正误(1)显微镜观察洋葱根尖分生区组织细胞的一个视野中，往往看不到细胞周期各个时期的图像(√)(2)在“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验中，制作装片的过程是染色→漂洗→解离→制片(×)提示制作装片的过程是解离→漂洗→染色→制片。(3)在取洋葱根尖材料时，切取的洋葱根尖长度是2～3cm(×)提示在取洋葱根尖材料时，切取的洋葱根尖长度是2～3mm。(4)统计视野中处于各个时期的细胞数，可比较各个时期的相对长短(√)(5)高倍镜下的分生区细胞中都可以清晰看到染色体(×)提示处于分裂间期的细胞中是染色质丝的状态，在分裂中期能观察到比较清晰的染色体。(6)在显微镜下持续观察一个根尖分生区细胞，能看到一个完整的分裂过程(×)提示持续观察一个根尖分生区细胞，不能看到一个完整的分裂过程，因为解离时细胞已经死亡，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。考向二观察细胞的有丝分裂3．(2022·江苏，7)培养获得二倍体和四倍体洋葱根尖后，分别制作有丝分裂装片，镜检、观察。如图为二倍体根尖细胞的照片。下列相关叙述错误的是()A．两种根尖都要用有分生区的区段进行制片B．装片中单层细胞区比多层细胞区更易找到理想的分裂期细胞C．在低倍镜下比高倍镜下能更快找到各种分裂期细胞D．四倍体中期细胞中的染色体数与①的相等，是②的4倍，③的2倍答案D解析四倍体中期细胞中的染色体数是4n，图中①处于二倍体根尖细胞有丝分裂后期，染色体数目加倍，染色体数目为4n，②处于二倍体根尖细胞有丝分裂间期，染色体数目为2n，③处于二倍体根尖细胞有丝分裂前期，染色体数目为2n，所以四倍体中期细胞中的染色体数与①的相等，是②的2倍，③的2倍，D错误。4.(2022·湖南，6)洋葱根尖细胞染色体数为8对，细胞周期约12小时。观察洋葱根尖细胞有丝分裂，拍摄照片如图所示。下列分析正确的是()A．a为分裂后期细胞，同源染色体发生分离B．b为分裂中期细胞，含染色体16条，核DNA分子32个C．根据图中中期细胞数的比例，可计算出洋葱根尖细胞分裂中期时长D．根尖培养过程中用DNA合成抑制剂处理，分裂间期细胞所占比例降低答案B解析图示细胞为洋葱根尖细胞的分裂图，有丝分裂过程中无同源染色体的分离现象，A错误；b细胞着丝粒整齐排列在赤道板上，细胞处于有丝分裂中期，且洋葱根尖细胞染色体数为8对(16条)，有丝分裂中期染色体数目与体细胞中的数目相同，但核DNA分子加倍，故b细胞含染色体16条，核DNA分子32个，B正确；各期细胞数目所占比例与其分裂周期所占时间呈正相关，故已知细胞周期时间，根据各时期细胞数目所占比例可计算各时期的时间，但应统计多个视野中的比例，图中只有一个视野，无法准确推算，C错误；分裂间期时的S期进行DNA分子复制，若根尖培养过程中用DNA合成抑制剂处理，细胞停滞在分裂间期，故分裂间期细胞所占比例升高，D错误。1．(必修1P116)根尖分生区细胞的特点是细胞呈正方形，排列紧密。若要观察植物根尖分生区细胞的有丝分裂，制作流程为解离、漂洗、染色、制片。2．(必修1P116)解离的目的是使组织中的细胞相互分离开来；漂洗的目的是洗去多余的药液，防止解离过度，以免影响染色。染色后用镊子把根尖弄碎，用拇指按压盖玻片的目的是使细胞分散开来，有利于观察。3．请画出有丝分裂过程中染色体、核DNA、染色单体含量变化曲线(以二倍体生物为例)。答案如图所示4．请填写有丝分裂时期。课时精练1．(2024·连云港高三统考)人体细胞含有46条染色体。下列关于人某一精原细胞有丝分裂的叙述，错误的是()A．在间期，DNA进行半保留复制，形成92个核DNA分子B．在前期，每条染色体含2个DNA分子C．在中期，46条染色体的着丝粒排列在赤道板上，易于观察染色体D．在后期，每对同源染色体分开，细胞中有92条染色体答案D解析在有丝分裂后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍，由46条变成92条，同源染色体不分离，D错误。2．如图表示洋葱根尖分生组织内的细胞进行有丝分裂时，细胞核中DNA含量的变化，每个点代表记录到的一个细胞。下列叙述错误的是()A．细胞分裂过程中显著的变化有核DNA含量和染色体行为及数量的变化B．当细胞核体积增大到最大体积的一半时，核DNA的含量开始急剧增加C．利用药物抑制DNA合成，细胞将停留在分裂期的中期D．图中核DNA含量减半的原因是核膜重新形成答案C解析DNA合成发生在分裂间期，因此利用药物抑制DNA合成，细胞将停留在分裂间期，C错误。3．(2023·湖北，10)在观察洋葱根尖细胞有丝分裂的实验中，某同学制作的装片效果非常好，他将其中的某个视野放大拍照，发给5位同学观察细胞并计数，结果如下表(单位：个)。关于表中记录结果的分析，下列叙述错误的是()学生分裂间期分裂期总计前期中期后期末期甲5632622乙5633522丙5632622丁7632523戊7732625A.丙、丁计数的差异是由于有丝分裂是一个连续过程，某些细胞所处时期易混淆B．五位同学记录的中期细胞数一致，原因是中期染色体排列在细胞中央，易区分C．五位同学记录的间期细胞数不多，原因是取用的材料处于旺盛的分裂阶段D．戊统计的细胞数量较多，可能是该同学的细胞计数规则与其他同学不同答案C解析丙和丁差别在于分裂间期和末期的数量不同，在区分两个时期时丙和丁同学判断结果不同，分裂时期发生混淆，A正确；有丝分裂中期，染色体整齐排列在细胞中央的赤道板位置，易区分，故五位同学记录的中期细胞数一致，B正确；取用的材料处于旺盛的分裂阶段时，观察结果仍应是绝大多数细胞处于分裂间期，只有少数细胞处于分裂期。五位同学记录的间期细胞数不多，可能原因是该同学进行拍照记录的区域处于分裂间期的细胞比例相对较低，C错误；戊统计的细胞数量较多，可能与该同学的细胞计数规则有关，戊的细胞计数规则可能与其他同学不同，D正确。4．洋葱根尖分生区细胞的有丝分裂过程中，甲、乙、丙表示不同阶段的细胞中染色体组数和每条染色体上的DNA分子数，如图所示。下列叙述正确的是()A．甲→乙细胞内最重要的变化是核糖体增生B．甲→乙→丙过程代表一个完整的细胞周期C．乙阶段有些细胞中发生染色体螺旋变粗D．乙→丙阶段细胞不会发生染色体的着丝粒一分为二答案C解析甲→乙细胞内最重要的变化是DNA分子的复制，A错误；甲→乙→丙→甲过程代表一个完整的细胞周期，B错误；乙阶段包括有丝分裂前期和中期，前期的细胞中发生染色体螺旋变粗，C正确。5．如图甲为细胞核及其周围部分结构示意图，图乙为有丝分裂过程中核DNA含量变化曲线。下列相关叙述正确的是()A．若图甲细胞处在细胞周期中，则图甲细胞相当于图乙的cd区B．在图乙的ab区，图甲中③的数目会加倍C．在细胞周期中，图甲中的④和⑤消失的时间是在图乙的de区D．图甲所示结构不可能代表细菌，但细菌分裂过程中也会出现DNA复制答案D解析若图甲细胞处在细胞周期中，由于其染色质丝并没有螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体，所以仍然处在分裂间期，即相当于图乙的ab、fg区，A错误；图乙的ab区，表示细胞分裂间期，核DNA分子复制，细胞内核DNA含量加倍，图甲中③染色质丝的数目不会加倍，B错误；⑤核膜、④核仁的消失是在前期，即图乙的bc、gh区，C错误。6.(2023·北京高三模拟)人体内体细胞增殖的主要方式是有丝分裂。如图表示在有丝分裂过程中核DNA和RNA的数量变化情况，下列叙述正确的是()A．曲线甲为核DNA，b时期DNA复制需解旋酶和DNA酶参与B．B细胞只要受到抗原刺激，其核DNA就会发生图示变化C．c时期时，细胞中核DNA、染色体的数量均是a时期的2倍D．de时期曲线乙代表的物质含量低的原因之一是染色体高度螺旋化答案D解析分析题图可知，曲线甲表示核DNA的数量变化，b时期为DNA复制过程，该过程需要解旋酶和DNA聚合酶的参与，A错误；图示包括DNA复制等过程，一些病原体可以和B细胞接触，这为激活B细胞提供了第一个信号，辅助性T细胞表面的特定分子发生变化并与B细胞结合，这是激活B细胞的第二个信号，B细胞受到两个信号的刺激后开始分裂、分化，B错误；c时期的细胞中含有的核DNA数目是a时期细胞中的2倍，而染色体数目与a时期的细胞中的相同，C错误；曲线乙表示RNA的数量变化，de时期RNA含量低，原因之一是染色体高度螺旋化，不利于DNA的转录，D正确。7．真核细胞中的WDR26蛋白与调控细胞增殖的某信号途径密切相关。为探究WDR26蛋白对细胞增殖的影响，某实验小组以肝癌细胞为材料进行研究，对照组肝癌细胞WDR26蛋白基因正常表达，实验组肝癌细胞WDR26蛋白基因过量表达，结果如图所示。下列相关说法正确的是()A．原代培养的肝癌细胞出现接触抑制时，要进行分瓶培养B．促进肝癌细胞WDR26蛋白基因的表达，有利于治疗肝癌C．图2中，M点对应的肝癌细胞处于有丝分裂的中期或后期D．若抑制DNA合成，则图2中N点对应的细胞数量会减少答案D解析癌细胞一般不会出现接触抑制现象，A错误；由图1可知，WDR26蛋白能促进肝癌细胞增殖，促进肝癌细胞WDR26蛋白基因的表达，有利于肝癌细胞增殖，不利于治疗肝癌，B错误；图2中，M点对应的肝癌细胞核DNA含量在2n～4n之间，对应的时期是分裂间期，C错误。8．如图1、2表示某二倍体生物细胞有丝分裂过程某时期模式图，图3表示不同时期每条染色体上DNA分子数的变化，图4表示不同时期染色体和核DNA分子的数量关系。下列有关叙述不正确的是()A．图1细胞中共有4条染色体，8个核DNA分子；图2细胞中共有0条姐妹染色单体B．有丝分裂过程中不会出现如图4中d所示的情况C．图4中a可对应图3中的BC段，c可对应图3中的AB段D．图1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答案C解析分析题图可知，图1细胞处于有丝分裂中期，共有4条染色体，8个核DNA分子；图2细胞处于有丝分裂后期，没有姐妹染色单体，A正确；图4中d的染色体数是核DNA分子数的二倍，任何时候都不会存在这种数量关系，B正确；图4中a的核DNA分子数与染色体数相等，是体细胞的二倍，可表示有丝分裂后期，对应图3中的CE段；图4中c可对应图3中的AB段前的G1期，C错误。9．(2020·北京，5)为探究干旱对根尖细胞有丝分裂的影响，用聚乙二醇溶液模拟干旱条件，处理白刺花的根尖，制片(压片法)后用显微镜观察染色体变异的情况，细胞图像如图所示。下列相关叙述正确的是()A．制片需经甲紫染色→漂洗→盐酸解离等步骤B．直接使用高倍镜寻找分生区细胞来观察染色体C．染色体的形态表明该细胞正处于细胞分裂的分裂间期D．观察结果表明该细胞染色体发生了变异答案D解析观察根尖细胞有丝分裂图像的实验中，需经过解离→漂洗→染色(甲紫)→制片等步骤，A错误；应先在低倍镜下找到分生区细胞并移至视野中央，再换高倍镜仔细观察，B错误；图示染色体的形态和位置，表明该细胞正处于有丝分裂的后期，C错误；由于图示中出现了断裂的染色体片段，表明该细胞染色体的结构发生了变异，D正确。10．(2022·广东，4)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()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答案C解析根尖解离后需要先漂洗，洗去药液后再进行染色，A错误；将已经染色的根尖取出来，放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子尖把根尖弄碎，盖上盖玻片后，需要用拇指轻轻按压盖玻片，使细胞分散开来，再进行观察，B错误；先放在低倍镜下观察，找到分生区细胞(呈正方形，排列紧密)，再换成高倍镜仔细观察，此时为使视野清晰，需要用细准焦螺旋进行调焦，C正确；分裂中期的染色体着丝粒整齐地排列在赤道板上，据图可知，图示分裂中期细胞位于视野左上方，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，D错误。11.(2023·泉州高三模拟)美花石斛的茎是名贵中药材，在一天中细胞分裂存在日节律性。如图1、2是某兴趣小组的实验结果，分裂期的细胞数占观察细胞总数的比值作为细胞分裂指数。下列说法正确的是()A．选取新生茎尖作为实验材料的主要原因是茎尖伸长区细胞分裂旺盛B．细胞周期中各时期的顺序是⑤→④→②→①→③C．由图1可知，细胞周期中分裂期的细胞持续时间更长D．由图2可知，在日节律上，9：00左右是美花石斛细胞分裂的高峰期答案D解析选取新生茎尖作为实验材料的主要原因是茎尖分生区细胞分裂旺盛，A错误；据图可知，①处于分裂后期，②处于分裂末期，③处于分裂间期，④处于分裂中期，⑤处于分裂前期，因此细胞周期中各时期的顺序是③→⑤→④→①→②，B错误；细胞周期分为分裂间期和分裂期，分裂间期的细胞数目远多于分裂期，因此细胞周期中分裂间期的细胞持续时间更长，C错误；由图2可知，9：00时细胞分裂指数最大，因此9：00左右是美花石斛细胞分裂的高峰期，D正确。12．在制作和观察植物细胞有丝分裂临时装片的活动中，甲、乙、丙三位同学剪取洋葱根尖后，立即进行如表所示的操作步骤。下列叙述错误的是()学生操作步骤解离漂洗染色制片观察甲＋－＋＋＋乙＋＋－＋＋丙＋＋＋＋＋注：“＋”表示进行了该项操作，“－”则表示没有进行。A．实验中解离和压片都有利于根尖分生区细胞分散B．甲、乙两位同学观察不到染色体都是因为染色体未被着色C．丙同学观察到视野中处于分裂期的细胞数目少于分裂间期的细胞数目D．漂洗的目的是洗去浮色，便于观察答案D解析甲同学没有进行漂洗，而漂洗的目的是洗去药液，防止解离过度，便于染色体着色，故甲同学观察不到染色体是因为染色体未被着色，乙同学没有对染色体进行染色，故乙同学观察不到染色体也是因为染色体未被着色，B正确，D错误；在细胞周期中，分裂期所占时间较短，故视野中处于分裂期的细胞数目少于分裂间期的细胞数目，C正确。13．如图1和图2表示细胞周期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数量不变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所示的情况答案C解析图2中a表示有丝分裂后期、末期，对应图1中的EF段，c表示G1期，对应图1中的AB段，C错误。14．斑马鱼受精卵中的基因M发生突变，胚胎将无法正常发育，这种胚胎称作突变型胚胎。为探究突变型胚胎无法发育的机理，研究人员检测了不同发育时间的突变型和野生型胚胎细胞中的DNA含量，结果如图所示。下列叙述错误的是()A．基因M突变，不能维持细胞正常增殖，导致突变型胚胎无法正常发育B．野生型胚胎细胞的a峰值未改变，可能是因为进入和离开相应时期的细胞数相等C．20～24h，突变型胚胎中的大多数细胞处于分裂期D．24h时，突变型胚胎中某些细胞的DNA可能被降解答案C解析斑马鱼受精卵会不断地进行有丝分裂，但是不同时期的野生型胚胎细胞的a峰值未改变，可能是因为进入和离开相应时期的细胞数相等，B正确；20～24h，突变型胚胎中a峰值的细胞数目大于b峰值的细胞数目，则大多数细胞处于分裂间期，C错误。15．图甲中a、b、c、d表示洋葱根尖的不同区域，图乙为洋葱根尖细胞有丝分裂的显微照片。下列说法错误的是()A．观察根尖有丝分裂时应该选择c区细胞，可以使用甲紫溶液对染色体染色B．图乙中有丝分裂过程的排序应为②→①→④→③，①时期为观察染色体最佳时期C．图乙中核DNA、染色体、染色单体三者数量比为2∶1∶2的时期有①②细胞D．观察细胞质壁分离时不可选用a区细胞，因为该区细胞中没有紫色大液泡答案D解析a区为成熟区细胞，含有中央大液泡，可作为质壁分离实验的材料，D错误。

第21课时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。考情分析减数分裂的过程2023·江苏·T82023·天津·T82023·北京·T52022·湖北·T182022·全国乙·T12022·北京·T52021·福建·T122021·海南·T122021·重庆·T82020·北京·T72020·天津·T71．减数分裂相关概念(1)减数分裂的概念(2)同源染色体和非同源染色体①同源染色体a．请据图(精子、卵细胞、受精卵、初级性母细胞)描述同源染色体的概念。提示配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一条来自父方、一条来自母方，叫作同源染色体。b．受精卵中1号染色体上某位置有A基因，则3号染色体上相同位置是A基因或其等位基因。c．有丝分裂过程中存在(填“存在”或“不存在”)同源染色体，有丝分裂后期图中1号和5号不是(填“是”或“不是”)同源染色体。提醒同源染色体的形状、大小未必都相同；形状、大小相同的两条染色体不一定是同源染色体；有丝分裂过程中始终存在同源染色体。②非同源染色体指形状、大小一般不相同，且在减数分裂过程中不发生联会的染色体。如图受精卵中的1和2(或4)、3和2(或4)。提醒细胞中的每套非同源染色体为一个染色体组。(3)联会：在减数分裂过程中，同源染色体两两配对的现象。(4)四分体：联会后的每对同源染色体都含有四条染色单体，叫作四分体。提醒①联会形成四分体是减数分裂Ⅰ特有的现象，有丝分裂过程中不进行联会，不存在四分体。②1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，并交换相应的片段的现象。如图就发生了染色体互换，据图分析互换的意义是增加了配子的种类。2．精子的形成过程3．精子和卵细胞形成过程的比较比较项目精子的形成卵细胞的形成场所睾丸(曲细精管)卵巢细胞质分裂均等分裂卵母细胞不均等分裂；极体均等分裂是否变形变形不变形结果1个精原细胞→4个精细胞→变形成为4个精子(成熟配子)1个卵原细胞→1个较大的卵细胞(成熟配子)和3个较小的极体(退化消失，不能受精)相同点染色体的变化行为相同应用性别鉴定方式细胞水平(1)减数分裂Ⅰ时细胞质均等分裂→雄性；(2)减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ时细胞质不均等分裂→雌性；(3)减数分裂Ⅱ时细胞质均等分裂→无法判断性别染色体水平(XY型性别决定生物)(1)存在同源染色体，有一对染色体大小形态不同，则为雄性；(2)存在同源染色体，每对染色体大小形态都相同，则为雌性4.配子的多样性的成因(1)自由组合(变异类型：基因重组)据图分析可知，对于一个含有两对同源染色体的个体，在同源染色体分离，非同源染色体自由组合时，会有四种组合结果，因此会形成四种次级精(卵)母细胞，从而形成四种配子。(2)请完善下表——减数分裂产生配子的类型(以含n对同源染色体为例，不考虑基因突变和同源染色体非姐妹染色单体间的互换)。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种最多2n种1个卵原细胞2n种1种1个雌性个体2n种最多2n种(3)四分体中的非姐妹染色单体之间的互换(变异类型：基因重组)5．受精作用6．减数分裂过程中相关物质变化(1)染色体数目变化曲线请结合减数分裂过程中的染色体变化，分析回答：(2)核DNA数目变化曲线结合减数分裂过程中的核DNA变化，分析回答：(3)染色单体数目变化曲线请结合减数分裂过程中的染色单体数目变化，分析回答：判断正误(1)同源染色体的形态大小不一定相同，但形态大小相同的一定是同源染色体(不考虑变异)(×)提示同源染色体的着丝粒分裂后形成的两条染色体形态大小相同，但不是同源染色体。(2)同源染色体的片段互换发生在姐妹染色单体之间(×)提示同源染色体的片段互换发生在非姐妹染色单体之间。(3)减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅰ(√)(4)雌果蝇体细胞中有4对同源染色体，经减数分裂得到的卵细胞有2对同源染色体(×)提示雌果蝇体细胞中有4对同源染色体，经减数分裂得到的卵细胞有4条非同源染色体。(5)一个基因型为AaBb的个体，若部分细胞出现了同源染色体非姐妹染色单体之间的互换，则产生配子的种类数可能会增多(×)提示一个基因型为AaBb的个体，减数分裂后可产生4种配子；若部分细胞出现了同源染色体非姐妹染色单体间的互换，产生配子的种类仍为4种。随着我国的生育政策放开，高龄产妇人数增加，据不完全统计，40岁以上的妇女所生的子女，唐氏综合征的发病率比25～34岁妇女生育的子女大约高10倍。我国有20%～25%的人患有遗传病，仅唐氏综合征患者的总数就有60万以上。请分析回答下列问题：(1)如图1所示为某动物初级精母细胞中的两对同源染色体，其减数分裂过程中，同源染色体非姐妹染色单体之间发生互换形成了如图2所示的四个精子，则来自同一个次级精母细胞的是①③、②④。(2)(2022·湖北，T18改编)为了分析某唐氏综合征患儿的病因，对该患儿及其父母的21号染色体上的A基因(A1～A4)进行PCR扩增，经凝胶电泳后，结果如图所示。请推测关于该患儿致病的原因：①考虑同源染色体互换，可能是卵原细胞减数分裂Ⅰ或减数分裂Ⅱ21号染色体分离异常；②不考虑同源染色体互换，可能是卵原细胞减数分裂Ⅰ21号染色体分离异常。考向一减数分裂和受精作用的过程分析1．(2024·扬州高三统考)如图为水稻(2n＝24)花粉母细胞减数分裂过程中处于三个时期的细胞显微照片。下列叙述正确的是()A．图①中，移向细胞两极的染色体上的基因组成一定相同B．图②四分体中也可能发生姐妹染色单体的互换C．图③中非同源染色体会发生自由组合，是导致配子多样性的原因之一D．图①细胞中染色体数目与核DNA数目相同，都为图③细胞中的一半答案C解析图①中，着丝粒分裂，姐妹染色单体成为两条染色体，并且彼此分离移向细胞两极，移向细胞两极的染色体是经过DNA复制产生的，因此一般情况下其上的基因组成相同，但若在减数分裂Ⅰ前期，同源染色体非姐妹染色单体之间发生互换，则移向细胞两极的染色体上的基因组成可能不相同，A错误；细胞②中同源染色体联会形成四分体，可能会发生同源染色体非姐妹染色单体之间的互换，B错误；图③中非同源染色体会发生自由组合，进而导致基因重组，这是导致配子多样性的原因之一，C正确；图①细胞处于减数分裂Ⅱ后期，其中染色体数目和核DNA数目与体细胞中的染色体数目和核DNA数目相同；图③细胞处于减数分裂Ⅰ后期，此时细胞中的染色体数目与体细胞中的相同，但核DNA数目是体细胞中的二倍，D错误。2．(2021·湖北，13)植物的有性生殖过程中，一个卵细胞与一个精子成功融合后通常不再与其他精子融合。我国科学家最新研究发现，当卵细胞与精子融合后，植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2。这两种酶能降解一种吸引花粉管的信号分子，避免受精卵再度与精子融合。下列叙述错误的是()A．多精入卵会产生更多的种子B．防止多精入卵能保持后代染色体数目稳定C．未受精的情况下，卵细胞不分泌ECS1和ECS2D．ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合答案A解析防止多精入卵可以保证子代遗传信息来自一个精子和一个卵细胞，能保持后代染色体数目稳定，A错误，B正确；由题干信息“当卵细胞与精子融合后，植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2”可知，未受精的情况下，卵细胞不分泌ECS1和ECS2，C正确；据题意可知，ECS1和ECS2能降解一种吸引花粉管的信号分子，避免受精卵再度与精子融合，推测该过程是由于ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合，D正确。考向二配子的类型和来源分析3.(2020·北京，7)如图是雄性哺乳动物体内处于分裂某时期的一个细胞的染色体示意图。下列相关叙述不正确的是()A．该个体的基因型为AaBbDdB．该细胞正在进行减数分裂C．该细胞分裂完成后只产生2种基因型的精子D．A、a和D、d基因的遗传遵循自由组合定律答案C解析根据图示细胞中的基因分布可以发现，该个体的基因型为AaBbDd，A正确；图中显示同源染色体正在联会，且下方的一对同源染色体非姐妹染色单体之间正在发生互换，可判定该细胞正在进行减数分裂，B正确；图中细胞发生了同源染色体非姐妹染色单体之间的互换，由此可知，该细胞分裂完成后可以产生4种基因型的配子，C错误；由题图可知，A、a和D、d基因位于非同源染色体上，因此它们的遗传遵循自由组合定律，D正确。4.某种生物三对等位基因分布在三对同源染色体上，如图表示该生物某个体的精细胞，试根据细胞内基因的类型，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的互换)()A．2个B．3个C．4个D．5个答案C解析根据给出的精子类型，可判断该个体的基因型为AaBbDd，则来自同一个精原细胞的精细胞基因组成相同或互补，根据这一点可以判断①④可来自同一个精原细胞，②⑥可来自同一个精原细胞，③来自一个精原细胞，⑤来自一个精原细胞，这些精细胞至少来自4个精原细胞，C正确。归纳提升根据基因型或染色体“互补性”判断配子来源(1)若两个精细胞中染色体组成“完全相同”(与及与视作相同)，则它们可能来自同一个次级精母细胞。(2)若两个精细胞中染色体组成恰好“互补”，则它们可能来自同一个初级精母细胞分裂产生的两个次级精母细胞。考向三减数分裂相关过程中结构或物质数量变化的分析5．(2024·江苏海安高级中学高三模拟)某科研小组用基因型为AaBb的某雄性动物做研究，测定其体内不同细胞中的染色体数目和核DNA数目，结果如图甲，其中一个细胞处于图乙状态(发生同源染色体非姐妹染色单体之间的互换)。下列分析错误的是()A．图乙细胞产生的子细胞有4种基因型B．图甲中c、d、e、f细胞含有的染色体组数相同C．图甲中b细胞只具有A/a、B/b两对等位基因中的一对D．图乙细胞在减数分裂Ⅱ时期出错可产生基因型为Aabb的子细胞答案C解析由题意可知，图乙发生了同源染色体非姐妹染色单体之间的互换，图乙细胞产生的子细胞有4种基因型(AB、Ab、aB、ab)，A正确；图甲中c、d、e、f细胞表示染色体数不变，核DNA数由2n到4n，表示处于细胞分裂间期，此时细胞含有的染色体组数相同，B正确；图甲中b细胞核DNA数是2n，染色体数是n，表示处于减数分裂Ⅱ前期、中期，若减数分裂Ⅰ前期未发生同源染色体非姐妹染色单体之间的互换，此时同源染色体分离，b细胞中含有A和a基因其中一种及B和b基因其中一种，C错误；图乙细胞在减数分裂Ⅰ发生了同源染色体非姐妹染色单体之间的互换，若图乙细胞减数分裂Ⅱ出现差错，如姐妹染色单体移向细胞的同一极，则可能产生基因型为Aabb的细胞，D正确。6.雄果蝇(2n＝8)基因型为AaBb，A、B基因位于同一条常染色体上，该雄果蝇某精原细胞减数分裂时，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生片段互换，产生一个基因型为Ab的精子。该精原细胞进行减数分裂过程中，某两个分裂期的染色体数目与核DNA分子数如图所示。下列叙述正确的是()A．甲、乙两时期细胞中的染色单体数均为8个B．乙时期细胞中可能含有2条X染色体C．来自另一个次级精母细胞的一个精子的基因型是ab或aBD．该雄果蝇产生的精子比例为1∶1∶1∶1答案B解析图乙中染色体数目与核DNA分子数比为1∶1，细胞中无染色单体，A错误；图乙可表示减数分裂Ⅱ后期或减数分裂Ⅰ前的间期G1期，因为该果蝇为雄性，若该图表示减数分裂Ⅰ前的间期G1期，则乙时期细胞中含有1条X染色体，若该图表示减数分裂Ⅱ后期，当减数分裂Ⅰ结束后进入该细胞中的是Y染色体，则乙时期细胞中含有0条X染色体，若进入该细胞中的是X染色体，则乙时期细胞中含有2条X染色体，B正确；产生该精子时，若是A、a基因所在的片段发生互换，则来自另一个次级精母细胞的精子的基因型是AB或aB；若是B、b基因所在的片段发生互换，则来自另一个次级精母细胞的精子的基因型是ab或aB，综合两种情况，来自另一个次级精母细胞的一个精子的基因型是ab或aB或AB，C错误；该雄果蝇基因型为AaBb，A、B基因位于同一条常染色体上，同源染色体非姐妹染色单体之间发生互换，能产生基因型为AB、Ab、aB、ab的精子，同源染色体非姐妹染色单体之间的互换发生的概率较低，因此产生四种精子的概率不是1∶1∶1∶1，D错误。一、填空默写1．(必修2P20)同源染色体：在减数分裂中配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一条来自父方、一条来自母方。2．(必修2P20)联会：同源染色体两两配对的现象。3．(必修2P20)四分体：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体。4．减数分裂Ⅰ染色体数目减半的原因是同源染色体分离，并分别进入两个子细胞。5．请写出下列各细胞的名称：A：初级精母细胞、B：初级卵母细胞、C：次级卵母细胞、D：次级精母细胞或极体。6．(必修2P27)减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性。7．(必修2P27)在有性生殖过程中，减数分裂形成的配子，其染色体组合具有多样性，导致了不同配子遗传物质的差异，加上受精过程中卵细胞和精子结合的随机性，同一双亲的后代必然呈现多样性。二、构建模型1．请分别绘制减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ的前、中、后六个时期的细胞分裂图像(以卵原细胞内含有六条染色体为例)。提示如图所示2．请绘制二倍体生物减数分裂相关过程中的物质变化图。(1)染色体数目变化图提示如图所示(2)核DNA数目变化图提示如图所示(3)染色单体数目变化图提示如图所示(4)每条染色体上DNA数量变化提示如图所示课时精练一、选择题1．(2021·福建，12)有同学用下列示意图表示某两栖类动物(基因型为AaBb)卵巢正常的细胞分裂可能产生的细胞，其中正确的是()答案A解析图示细胞着丝粒分裂，无同源染色体，细胞质不均等分裂，可表示次级卵母细胞的减数分裂Ⅱ后期，A正确；图示细胞中含有同源染色体，应处于减数分裂Ⅰ后期，此时应发生同源染色体分离，B错误；卵细胞形成过程在减数分裂Ⅰ后期细胞质应不均等分裂，C错误；卵巢的次级卵母细胞进行正常减数分裂Ⅱ时无同源染色体，若为有丝分裂，细胞质应均等分裂，D错误。2．(2022·全国乙，1)有丝分裂和减数分裂是哺乳动物细胞分裂的两种形式。某动物的基因型是Aa，若该动物的某细胞在四分体时期一条染色单体上的A和另一条染色单体上的a发生了互换，则