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高考一轮复习第11讲 细胞的增殖学案
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这是一份高考一轮复习第11讲 细胞的增殖学案，共25页。
第11讲 细胞的增殖
考点内容
核心素养解读
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
1.通过对细胞周期概念和过程的理解,掌握细胞分裂过程中物质、结构的动态变化,形成结构与功能统一的观点(生命观念)
2.归纳有丝分裂过程中物质或结构的变化规律,培养归纳与概括、模型与建模的能力(科学思维)
3.通过对有丝分裂临时装片的制作,掌握实验设计与方案实施、结果分析的方法(科学探究)
考点一 细胞的增殖和细胞周期
必备知识·整合
1.细胞增殖
(1)概念:细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程,包括 物质准备 和 细胞分裂 两个相连续的过程。
(2)方式:真核细胞有无丝分裂和 有丝 分裂;原核细胞有二分裂。
(3)意义:是重要的细胞生命活动,是生物体 生长、发育、繁殖、遗传 的基础。
(4)细胞增殖的表达方式为“物质准备—分裂—物质准备—再分裂……”,可见细胞增殖具有 周期性 。
2.细胞周期
(1)概念
(2)细胞周期4种常用的表示方法
1.多细胞生物体体积的增大,既靠细胞生长增大细胞的体积,还要靠细胞分裂增加细胞的数量。(必修1 P110正文) (√)
2.同一生物体器官的大小主要取决于细胞数量的多少。(必修1 P110正文) (√)
3.细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。(必修1 P110正文) (√)
4.同一生物的不同组织细胞的增殖都具有周期性。(必修1 P110正文) (✕)
5.细胞周期中细胞生长发生在分裂间期。(必修1 P111正文) (√)
(必修1 P111表6-1拓展)
(1)不同生物细胞的细胞周期持续时间相同吗?同种生物的不同细胞的细胞周期持续时间相同吗?
提示:都不一定相同。
(2)显微镜下观察某植物组织的有丝分裂时,大部分细胞处于分裂间期,为什么?
提示:细胞周期中,分裂间期所占的时间长,分裂期所占的时间短,因此观察细胞有丝分裂时,大部分细胞处于分裂间期。
重点疑难·突破
1.分裂间期的物质变化
G1期:又称DNA合成前期,主要进行RNA和有关蛋白质(如DNA聚合酶等)的合成,为S期DNA的复制做准备。
S期:又称DNA合成期,主要进行DNA的复制。
G2期:又称DNA合成后期,发生的是有丝分裂所必需的一些蛋白质的合成。
2.细胞分裂后产生的子细胞有三种去向
(1)持续分裂:始终处于细胞周期中,如部分造血干细胞、卵裂期细胞、癌细胞、根尖分生区细胞、茎形成层细胞、芽生长点细胞等。
(2)暂不分裂:暂时脱离细胞周期,但仍具有分裂能力,在一定条件下可回到细胞周期中,如肝脏细胞、T细胞、B细胞、记忆细胞等。
(3)永不分裂:永远脱离细胞周期,处于分化状态直到死亡,如肌纤维细胞、神经细胞、浆细胞、洋葱鳞片叶表皮细胞、根尖成熟区细胞等。
3.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:在细胞因子的作用下,被抗原刺激后的B细胞将进入细胞周期迅速分裂。
关键能力·提升
考向一 结合对细胞增殖与细胞周期的理解,考查生命观念与科学思维能力
1.下列与细胞增殖有关的叙述,正确的是 ( )
A.从细胞繁殖的观点来看,细胞周期间期中最重要事件是DNA复制
B.着丝粒分裂和核仁重现通常发生于细胞周期中的同一时期
C.无丝分裂和有丝分裂的重要区别仅在于有无染色体的变化
D.高等动物器官的大小主要决定于细胞体积大小而不是数量多少
1.答案 A 着丝粒分裂发生于后期,而核仁重现发生于末期,B错误;无丝分裂和有丝分裂的重要区别不仅在于有无染色体的变化,还在于有无纺锤体的形成,C错误;细胞的体积不能无限长大,因此器官的大小主要决定于细胞数量的多少,D错误。
2.(2021陕西洛南中学一模)图1中,ab表示一个细胞周期,cd表示另一个细胞周期。图2中,按箭头方向,表示细胞周期。从图中所示结果分析细胞周期,不正确的是 ( )
A.图1中的a、图2中B→A时的细胞正在进行DNA复制
B.图1中的b、图2中A→B时的细胞会出现染色体数目加倍的时期
C.图1、图2中会发生同源染色体的分离,非同源染色体的自由组合
D.根据在细胞周期中阻断DNA复制的原理,可以控制癌细胞的增殖
2.答案 C 同源染色体的分离,非同源染色体的自由组合只发生在减数分裂过程中,而图1、图2都表示细胞周期,不会发生同源染色体的分离,非同源染色体的自由组合,C错误。
题后悟道·归纳
对细胞周期理解的两点提醒
(1)只有连续分裂的细胞才有细胞周期,不分裂或暂不分裂的细胞无细胞周期。
(2)温度、pH、射线、生理或病理状况等这些因素通过影响酶的活性影响细胞周期。
考向二 围绕细胞周期相关实验探究,考查科学探究能力
3.(不定项选择)细胞分裂间期依次划分为G1期、S期和G2期,研究者将处于不同时期的细胞进行融合,实验结果如图所示。其中灰色的部分是细胞核,黑点代表中心体。下列推断正确的是 ( )
A.引发中心体复制的物质存在于G1期和S期
B.中心体和DNA复制可能同时进行
C.S期细胞中存在使G1期细胞核进入S期的物质
D.中心体的复制始于G1期,在G2期复制完毕
3.答案 ABC S期细胞含有2个中心体,即中心体在S期复制完毕,D项错误。
4.(2020山东青岛3校3月月考)细胞增殖严格有序地进行与细胞内的周期蛋白依赖性激酶(简称CDK)密切相关,CDK的活性受周期蛋白(简称cyclin)的调节,CDK在连续分裂的细胞中一直存在,cyclin的含量在细胞周期中呈现有规律的变化,细胞分裂间期积累,分裂期消失,如图表示在细胞周期中cyclinB含量与CDK1活性调节的过程。回答下列问题:
(1)关于细胞周期各时期与发生的生理过程对应关系正确的是 。
A.G1期:合成与DNA复制有关的酶
B.S期:DNA的精确复制
C.G2期:合成组装纺锤体的蛋白质
D.M期:同源染色体分离
(2)据图分析,cyclinB先合成,CDK1后活性升高,说明CDK1活性随cyclinB含量增加而 ;CDK1活性与cyclinB含量呈正相关,M期时,cyclinB被降解,导致 CDK1活性 。
(3)根据图中信息,请结合细胞有丝分裂各个时期的特点,如果细胞内CDK1活性持续增高,细胞周期该如何变化,请推断结果并阐明原因: 。
4.答案 (1)ABC (2)增强 下降为零 (3)图中CDK1活性在S期开始升高,M期逐渐下降,是细胞由分裂间期进入分裂期的主要酶。若CDK1活性持续增高,则细胞可能会一直处于分裂期,使细胞周期延长
解析 (1)G1期主要合成与DNA复制有关的酶,A正确;S期主要进行DNA的精确复制,B正确;G2期主要合成组装纺锤体的蛋白质,C正确;同源染色体分离发生在减数分裂过程中,D错误。(2)对题图分析可知, cyclinB先合成,CDK1后活性升高,说明CDK1活性随cyclinB含量增加而增强;CDK1活性与cyclinB含量呈正相关,M期时,cyclinB被降解,导致 CDK1活性下降为零。(3)图中CDK1活性在S期开始升高,在M期逐渐下降,说明CDK1是细胞由分裂间期进入分裂期的主要酶。若CDK1活性持续增高,则细胞可能会一直处于分裂期,使细胞周期延长。
考点二 细胞的有丝分裂和无丝分裂
必备知识·整合
1.细胞有丝分裂各时期的特点(以高等植物细胞为例)
图示
时期
主要变化
前期
① 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 并列的 姐妹染色单体 ,这两条染色单体由一个共同的 着丝粒 连接着;
② 核仁 逐渐解体, 核膜 逐渐消失;
③从细胞的两极发出纺锤丝,形成一个梭形的 纺锤体
中期
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
后期
①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,染色体数目 加倍 ;
②染色体在纺锤丝的牵引下分别移向细胞两极
末期
①每条染色体变成 染色质丝 , 纺锤丝 逐渐消失;
② 核膜和核仁 出现,形成两个新的细胞核;
③赤道板位置出现 细胞板 ,逐渐扩展为新的 细胞壁
[巧记] 各时期的特点
间期:生长、复制、合成蛋白质;前期:膜仁消失现两体;
中期:着丝粒排列在赤道板上;后期:单体分开向两极;
末期:两消两现一重建(重建是指植物细胞重建细胞壁)。
2.动植物细胞有丝分裂的主要区别
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
4.有丝分裂的意义
将亲代细胞的 染色体 经过复制后,精确地平均分配到两个子细胞中,保持了细胞的亲子代之间 遗传 的稳定性。
5.细胞的无丝分裂
1.有丝分裂前期染色质逐渐螺旋化形成了染色单体。(必修1 P112图6-2) (✕)
2.每个子细胞含有的染色体数目与亲代细胞的相等。分裂后的子细胞若继续分裂,就进入下一个细胞周期的分裂间期状态。(必修1 P112图6-2) (√)
3.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。(必修1 P114图6-3) (√)
4.低等植物细胞和动物细胞都含有中心体,有丝分裂前期,中心粒发出星射线形成纺锤体。(必修1 P114正文) (√)
5.间期复制的DNA通过有丝分裂平均分配到两个子细胞中。(必修1 P114正文) (√)
6.无丝分裂发生在原核细胞中,且无DNA复制。(必修1 P115正文) (✕)
1.(必修1 P112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:着丝粒的分裂不是纺锤丝牵引的结果。用秋水仙素处理分裂中的细胞,秋水仙素抑制纺锤体形成,后期染色体的着丝粒照样可以分裂,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。
2.(必修1 P114思考·讨论拓展)鉴定一个正在进行有丝分裂的细胞是植物细胞还是动物细胞,最佳的方法是 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 。
重点疑难·突破
1.有丝分裂过程中细胞结构或物质的周期性变化
(1)染色体行为变化
①当有染色单体(间期的G2期、前期、中期)时,染色体∶染色单体∶DNA=1∶2∶2。
②当无染色单体(间期的G1期、后期、末期)时,染色体∶DNA=1∶1。
(2)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
分裂期
前期
中期
后期
末期
核DNA
2n→4n
4n
4n
4n
4n→2n
染色体
2n
2n
2n
4n
4n→2n
染色单体
0→4n
4n
4n
0
0
2.有丝分裂过程中核DNA、染色体、染色单体含量变化曲线分析(以二倍体生物为例)
(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(a段)DNA复制,DNA数目加倍
末期(e段)细胞一分为二,DNA数目减半
染色体
后期(d段)着丝粒分裂,染色体数目加倍
末期(e段)细胞一分为二,染色体数目减半
染色
单体
间期(a段)DNA复制,染色单体形成
后期(d段)着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,染色单体消失
3.有丝分裂过程中每条染色体上DNA含量、染色体与核DNA数目比值的变化曲线
图中ef(BC)段变化的原因是S期DNA的复制,染色单体形成;fg(CD)段表示含有姐妹染色单体的时期;gh(DE)段变化的原因是有丝分裂后期着丝粒分裂。
4.根据柱形图判断细胞有丝分裂时期(以二倍体生物为例)
一般从两个方面判断细胞所属的分裂时期:
(1)根据染色单体变化判断有丝分裂各时期
染色单体有→G2期、前期、中期:甲图无→后期、末期:乙图,G1期:丙图
(2)根据比例关系判断有丝分裂各时期
核DNA∶染色体∶染色单体=4n∶2n∶4n→G2期、前期、中期:甲图4n∶4n∶0→后期、末期:乙图2n∶2n∶0→G1期:丙图
关键能力·提升
考向一 围绕细胞分裂的图像分析,考查科学思维能力
1.(2021山东栖霞一中高三开学检测)如图表示某人体细胞(部分染色体)及洋葱根尖细胞的有丝分裂模式图,据图分析下列叙述正确的是 ( )
A.甲为人体细胞的分裂前期,此时染色体已缩小到最小程度
B.①在G2期已经复制完成,前期时作用于②而影响染色体的移动
C.③④均为细胞膜,两种细胞的胞质分裂方式不同
D.⑤由前期时核膜解体成的小泡组成,最终聚集成细胞板
1.答案 B 细胞分裂中期时,染色体才缩小到最小程度,A错误;图中③表示细胞膜,④表示细胞壁,C错误;⑤是由高尔基体形成的小泡组成的,聚集成细胞板,D错误。
2.(不定项选择)如图是某生物体细胞有丝分裂的不同分裂时期的图像,下列对图像的描述不正确的是 ( )
A.该生物可能是低等植物
B.甲、乙、丙图细胞内染色体、染色单体与核DNA分子数比例都为1∶2∶2
C.甲图细胞进行中心体复制,发出星射线,形成了纺锤体
D.甲、乙、丙图细胞分别处于有丝分裂的前期、后期和中期
2.答案 ABC 图中细胞没有细胞壁,含有中心体,应是动物细胞,A项错误;乙图细胞中没有染色单体,B项错误。
题后悟道·方法
“三看法”界定动物和低等、高等植物细胞有丝分裂图像
考向二 围绕有丝分裂的曲线图和柱形图分析,考查科学思维能力
3.(2021黑龙江哈尔滨师大附中高三开学考)如图为有丝分裂相关的坐标曲线。下列说法不正确的是 ( )
A.若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量,则c→d过程细胞中核DNA含量不变
B.若纵坐标表示一个细胞中核DNA的含量,则e点时一条染色体中DNA的含量与a点相同
C.若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量,则c→d过程染色体数目加倍
D.若纵坐标表示一个细胞中核DNA的含量,则a→c过程染色体数目不变
3.答案 D 若纵坐标表示一个细胞中核DNA的含量,则a→c过程包括有丝分裂后期和末期,后期和末期染色体数目加倍,D错误。
4.(不定项选择)(2020浙江宁波效实中学一模)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,下列有关叙述正确的是 ( )
A.观察染色体形态和数目的最佳时期处于图1的C→D段
B.图1中D→E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A→B段,c对应图1中的E→F段
D.有丝分裂过程不会出现图2中d所示的情况
4.答案 ABD 有丝分裂中期,染色体形态稳定、数目清晰,是观察染色体形态和数目的最佳时期,对应图1中的C→D段,A正确;图1中D→E段形成的原因是着丝粒分裂,此时细胞中染色体数目加倍,但核DNA含量不变,B正确;图2中a表示有丝分裂后期、末期,对应图1中的E→F段,c可表示G1期,对应图1中的A→B段,C错误;图2中d表示染色体数∶核DNA数=2∶1,这种情况不存在,D正确。
实验 观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
必备知识·整合
1.实验原理
2.实验步骤
1.若要观察处于细胞分裂中期的染色体可用醋酸洋红液染色。(必修1 P116探究·实践) (√)
2.根尖分生区细胞呈长方形,且排列紧密。(必修1 P116探究·实践) (✕)
3.解离液中起解离作用的是体积分数为95%的酒精。(必修1 P116探究·实践) (✕)
4.解离后应立即进行染色,然后漂洗。(必修1 P116探究·实践) (✕)
5.显微镜下观察分生区细胞,处于分裂期的细胞数目多于处于分裂间期的细胞数目。(必修1 P116探究·实践) (✕)
1.(必修1 P116探究·实践拓展)实验中首先要找出分裂中期的细胞,原因是 分裂中期染色体数目比较清晰,形态比较稳定,便于观察 。
2.(必修1 P116探究·实践拓展)实验中不能观察到一个细胞的连续分裂过程,原因是 解离时细胞已死亡 ,如果要找到处于不同时期的细胞,可以 不断移动装片,在不同的视野中寻找 。
重点疑难·突破
1.实验操作的注意事项
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
选取细胞分裂旺盛的部位,如根尖分生区、茎尖
解离时间
太短
压片时细胞不易分散
过长
导致细胞解离过度、根尖过于酥软,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
压片力度
过轻
细胞未分散开
过重
将组织压烂
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×细胞周期(T)。
关键能力·提升
考向一 结合实验原理与过程,考查实验技能与操作能力
1.下列关于“观察洋葱根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验的叙述,正确的是 ( )
A.制片流程为:解离→染色→漂洗→制片
B.观察中期细胞可清晰地看到染色体且随后染色体着丝粒分裂
C.显微镜下绝大多数细胞中能观察到染色体
D.低倍镜下寻找分生区的依据是细胞呈正方形、排列紧密
1.答案 D 制片流程为:解离→漂洗→染色→制片,A错误;观察中期细胞可清晰地看到染色体,但是看到的细胞是死细胞,所以看不到动态变化,B错误;细胞分裂间期时间长,大多数细胞处于间期,所以显微镜下只有少数细胞中能观察到染色体,C错误。
2.(2020河北唐山调研)如图所示是关于观察洋葱有丝分裂的实验的部分操作,下列评价合理的是 ( )
A.剪取洋葱根尖2~3 mm,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,甲、乙属于分生区的细胞,细胞已死亡
D.统计图⑧中处于分裂期的细胞数目可计算细胞周期的长短
2.答案 C 根尖2~3 mm的区域属于分生区,A错误;在②和③之间应增加清水漂洗这一环节,而③和⑤之间的清水漂洗环节应删除,B错误;统计分裂期的细胞数目,只能推算出间期和分裂期所占时间的比例,无法知道细胞周期的长短,D错误。
考向二 借助实验拓展应用,考查科学探究能力
3.(2020山东昌乐4月模拟)哺乳动物受精卵的前几次分裂异常可能导致子细胞出现多核现象。经研究发现,受精卵分裂时,首先形成两个相对独立的纺锤体,之后二者夹角逐渐减小,形成一个统一的纺锤体。科研人员用药物N处理部分小鼠(2n=40)受精卵,观察受精卵第一次分裂,结果如图所示。以下有关实验的分析中,合理的是 ( )
A.两个纺锤体可能分别牵引来自双亲的两组染色体,最终合二为一
B.细胞A最终可能将分裂成为1个双核细胞,1个单核细胞
C.细胞B最终形成的子细胞中每个核的染色体条数为40
D.药物N能抑制两个纺锤体的相互作用,可能是秋水仙素
3.答案 B 两个纺锤体共同牵引来自双亲的两组染色体,最终合二为一,A错误;细胞B的两个纺锤体完全分开,形成的子细胞都会出现每个细胞核含20条染色体的双核,C错误;秋水仙素能抑制纺锤体的形成,而药物N抑制两个纺锤体的相互作用,这一过程与秋水仙素的作用原理不同,D错误。
高考真题再现
1.(2020山东,5,2分)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
1.答案 C 据图可知,在CDK1磷酸化水平的上升过程中,感染BYDV的细胞CDK1磷酸化的水平与正常细胞相似,但去磷酸化过程受阻,说明M蛋白通过抑制CDK1发生去磷酸化而影响细胞周期,C错误。
2.(2020北京,5,2分)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(畸变)的情况,细胞图像如图。相关叙述正确的是 ( )
A.制片需经龙胆紫染色→漂洗→盐酸解离等步骤
B.直接使用高倍物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间期
D.观察结果表明该细胞染色体发生了变异(畸变)
2.答案 D 制片的步骤包括解离→漂洗→染色等,A错误。显微镜下观察细胞结构不能直接在高倍镜下寻找,需先用低倍镜观察找到目标,将目标细胞移至视野中央,再换高倍镜观察,B错误。据题图可知,细胞中有明显的染色体,且染色体正移向细胞两极,由此可见题图细胞正处于有丝分裂后期,C错误。据题图可知,该细胞发生了染色体片段的断裂,这属于染色体结构变异,D正确。
3.(2018课标全国Ⅰ,4,6分)已知药物X对细胞增殖有促进作用,药物D可抑制药物X的作用。某同学将同一瓶小鼠皮肤细胞平均分为甲、乙、丙三组,分别置于培养液中培养,培养过程中进行不同的处理(其中甲组未加药物),每隔一段时间测定各组细胞数,结果如图所示。据图分析,下列相关叙述不合理的是 ( )
A.乙组加入了药物X后再进行培养
B.丙组先加入药物X,培养一段时间后加入药物D,继续培养
C.乙组先加入药物D,培养一段时间后加入药物X,继续培养
D.若药物X为蛋白质,则药物D可能改变了药物X的空间结构
3.答案 C 由乙、丙组与甲组对比知,乙、丙组细胞增殖速率均较快,说明乙、丙组均加入了药物X。培养一段时间后,丙组细胞增殖速度明显慢于乙组,说明丙组培养一段时间后又加入了药物D,A、B正确,C错误;蛋白质的结构与其功能相适应,药物D可能通过改变药物X的空间结构而使其失去促进细胞增殖的作用,D正确。
4.(2017北京理综,1,6分)洋葱根尖和小鼠骨髓细胞都能用于观察细胞有丝分裂,比较实验操作和结果,叙述正确的是( )
A.都需要用盐酸溶液使细胞相互分离
B.都需要用低倍镜找到分裂细胞再换高倍镜观察
C.在有丝分裂中期都能观察到染色体数目加倍
D.在有丝分裂末期都能观察到细胞板
4.答案 B 在观察动、植物细胞有丝分裂实验中,盐酸和酒精的混合液只能使植物细胞相互分离,A错误;有丝分裂中期每条染色体的着丝粒整齐地排列在赤道板上,着丝粒没有断裂,染色体数目不加倍,C错误;只有植物细胞在有丝分裂末期出现细胞板,D错误;观察细胞有丝分裂时,都需要用低倍镜找到分裂细胞再换用高倍镜观察,B正确。
5.(2017课标全国Ⅲ,29,8分)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)。
5.答案 (1)分裂 间(或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
解析 (1)处于对数生长期的细胞进行连续分裂,此时在培养液中加入适量的DNA合成可逆抑制剂,会阻断间期的DNA复制过程,使细胞停滞在间期,但其不影响处于分裂期的细胞继续分裂。(2)秋水仙素能够抑制分裂前期纺锤体的形成,致使着丝粒分裂后的染色体不能移向细胞两极,所以经秋水仙素处理的细胞,其分裂会暂时停滞,细胞周期被阻断。秋水仙素不影响DNA复制、有关蛋白质的合成等过程,所以细胞分裂不会在间期被阻断。(3)分裂间期的特点:为分裂期的进行准备物质条件,即主要完成DNA复制与有关蛋白质的合成;同时细胞有适度的生长。
一、单项选择题
1.(2020山东潍坊昌乐二中高三期末)细胞体积大小与其代谢活动的要求相适应,不同的细胞适应方式不同,下列有关说法错误的是 ( )
A.细胞长大到一定程度都要分裂,所以细胞都有细胞周期
B.草履虫体积较大,出现两个细胞核,有利于控制细胞
C.变形虫的伸缩泡能增大细胞的膜表面积,有利于物质交换
D.卵细胞的卵黄中储存了大量的营养物质,卵细胞可以长得比较大
1.答案 A 高度分化的细胞一般不会再分裂,也就不具有细胞周期,A错误。
2.(2021安徽皖江名校联盟联考)细胞周期可分为间期(包括G1期、S期和G2期)和分裂期。如表所示为体外培养的细胞W的细胞周期各阶段所需时间(单位:小时)。下列相关叙述正确的是 ( )
细胞
周期
G1期
S期(进行
DNA的复制)
G2期
M期
(分裂期)
合计
时长
10
7
3.5
1.5
22
A.细胞W的细胞周期的间期持续时间有可能小于20.5小时
B.若在培养液中加入DNA合成抑制剂,则处于分裂期的细胞将增多
C.推测处于G1期的细胞W内既无核基因的复制,也没有基因的表达
D.M期可分为四个时期,其中染色单体数目最多的时期是后期
2.答案 A 由表格可知,分裂间期的时间=10+7+3.5=20.5(h),由于外界因素会影响细胞周期的长短,因此,细胞W的细胞周期中间期持续时间有可能小于20.5小时,A正确;若在培养液中加入DNA合成抑制剂,细胞周期会阻断在间期,致使处于分裂期的细胞将减少,B错误;G1期的细胞W内有基因的表达,比如控制DNA聚合酶合成的基因会表达,C错误;有丝分裂后期,染色单体数为零,D错误。
3.(2021湖南长沙长郡中学高三月考)有丝分裂是真核细胞细胞增殖的主要方式,下列有关叙述错误的是 ( )
A.精原细胞和卵原细胞也能进行有丝分裂
B.有丝分裂前的间期进行染色体复制后,细胞核中DNA数目加倍而染色体数目不变
C.高等动、植物细胞有丝分裂的主要区别分别发生在前期末期
D.有丝分裂的结果是使母细胞中DNA平均分配到子细胞中
3.答案 D 有丝分裂的结果是使母细胞细胞核中的DNA平均分配到子细胞中,而细胞质中的DNA不一定能平均分配到子细胞中,D错误。
4.(2021浙江湖州中学高三月考)下列关于动物细胞有丝分裂的说法,错误的是 ( )
A.细胞周期中,细胞的分裂包括细胞核的分裂和细胞质分裂两个过程
B.前期核膜开始解体,形成的分散小泡在有丝分裂的整个过程中几乎都可看到
C.核基因的复制在S期发生,核基因的表达在M期不发生
D.G2期时细胞中已有一对中心体,在分裂前期成对的中心体分开,其间有丝状纤维相连
4.答案 C 细胞周期包括G1期、S期、G2期和M期,核基因的复制在S期发生,核基因的表达过程包括转录和翻译,主要在G1期和G2期完成,但在M期也发生翻译过程,C项错误。
5.(2020陕西延安一中高三质量检测)图1是一个细胞周期内每条染色体上的DNA变化曲线图,图2是根据细胞核DNA含量不同,将大量某种连续增殖的细胞分为三组,统计每组的细胞数而绘制的柱形图。下列叙述正确的是 ( )
A.图1中ef段的染色体数是cd段的一半
B.图2丙组细胞中只有部分细胞的染色体数目加倍
C.图2中乙组细胞所处时期相当于图1中的ab段
D.观察有丝分裂过程中染色体的最佳时期是图2的甲组细胞
5.答案 B 图1中cd段包括G2期、有丝分裂的前期和中期,ef段包括有丝分裂的后期和末期,故ef段的染色体数目是cd段的2倍,A错误;图2丙组细胞中的DNA含量为4C,包括G2期和有丝分裂各时期的细胞,其中只有后期和末期的细胞染色体数目加倍,B正确;图2中甲组细胞所处时期相当于图1中的ab段,乙组细胞所处时期相当于图1中的bc段,C错误;观察有丝分裂过程中染色体的最佳时期是中期,为图2的丙组部分细胞,D错误。故选B。
6.(2020辽宁开原高级中学高三模拟改编)下列关于“观察洋葱根尖分生区组织细胞有丝分裂”实验的说法,正确的是( )
A.为节约实验材料,可将一条5 cm长的根剪成若干2~3 mm的小段,制作多个装片进行观察
B.洋葱根尖解离后直接用甲紫溶液染色
C.若在排列紧密、呈正方形的细胞中未能找到分裂期细胞,可在呈长方形的细胞中继续寻找
D.统计各时期细胞数,计算其占计数细胞总数的比值,可估算不同时期所占的时间比例
6.答案 D 根尖分为四个部分:根冠、分生区、伸长区和成熟区。洋葱根尖分生区较小,约2~3 mm,只有在分生区才能观察到细胞的有丝分裂,故应剪取洋葱根尖分生区部位制作装片,A错误;洋葱根尖经过解离后需要进行漂洗,才能用甲紫溶液染色,B错误;洋葱根尖分生区细胞排列紧密、呈正方形,伸长区细胞呈长方形,在呈长方形的细胞中找不到分裂期的细胞,C错误。
7.(2020新疆乌鲁木齐高三月考)小鼠(2N=40)胚胎期某细胞发生图示异常分裂(未绘出的染色体均正常),其中A为抑癌基因,a为A的突变基因。下列说法正确的是 ( )
A.该分裂过程中细胞中染色体数最多为40条
B.A基因的作用是负责调节正常的细胞周期
C.子细胞aa在适宜条件下可能无限增殖
D.染色体异常分离与纺锤体无关
7.答案 C 题述分裂过程是有丝分裂,有丝分裂后期染色体数目最多,可以达到80条,A错误;A是抑癌基因,抑癌基因的作用是抑制细胞不正常的增殖,B错误;由于染色体是由纺锤体牵引而移向两极的,因此染色体异常分离与纺锤体有关,D错误。
二、不定项选择题
8.(2021山东烟台栖霞一中高三开学检测)细胞周期包括G1期、S期、G2期和M期。放线菌素D可通过与DNA结合以阻碍RNA聚合酶与DNA的结合,抑制RNA的合成。下列有关叙述正确的是 ( )
A.放线菌素D能作用于G1期细胞,使其不能进入S期
B.正常条件下G2期细胞中每条染色质(体)含有两条染色单体,核DNA含量已增加一倍
C.正常条件下,部分M期细胞中染色体排列在纺锤体的中央
D.秋水仙素通过抑制M期着丝粒分裂引起染色体数目加倍
8.答案 ABC G1期主要进行RNA和有关蛋白质的合成,并且为S期的DNA合成做准备,放线菌素D可通过与DNA结合以阻碍RNA聚合酶与DNA的结合,抑制RNA的合成,那么G1期细胞便不能进入S期;G2期DNA复制已经完成,正常条件下G2期细胞中每条染色质(体)含有两条染色单体,核DNA含量已增加一倍;M期即分裂期,在分裂期的中期,细胞中染色体排列在纺锤体的中央;秋水仙素通过抑制纺锤体的形成,使复制后的染色体不能移向细胞两极,导致细胞内染色体数目加倍。
9.(2020山东济宁一中二检)科研人员利用秋水仙素干扰植物小孢子的有丝分裂过程,结果如图所示。下列相关叙述正确的是 ( )
A.生殖细胞的形成需要经过不均等分裂
B.生殖细胞的形成经历细胞分裂和分化
C.高浓度秋水仙素可抑制纺锤体的形成
D.分裂结束生殖细胞中染色体数目减半
9.答案 ABC 由题图可知,无秋水仙素处理,生殖细胞的形成经过了不均等分裂,A正确;小孢子经过分裂产生了生殖细胞和营养细胞,且生殖细胞中L基因不表达,而营养细胞中L基因表达,说明生殖细胞的形成经历细胞分裂和分化,B正确;高浓度秋水仙素可抑制纺锤体的形成,导致细胞不能完成分裂,只能形成1个营养细胞,C正确;图示分裂为有丝分裂,产生的生殖细胞中染色体数目不变,D错误。
10.(2021河南鹤壁高级中学高三精英对抗赛)将某动物细胞(2N=16)放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间后,再移至普通培养基中培养,不同时间取样后进行放射自显影,在显微镜下观察计数,部分结果如下表:
序号
取样
时间(h)
被标记细胞
A
0
细胞核开始被标记
B
3
观察到一个被标记细胞X开始进入分裂期
C
5
细胞X着丝粒开始分裂
D
6
细胞X分裂成两个子细胞,被标记细胞数目在增加
E
13
被标记细胞第二次开始进入分裂期
F
……
被标记细胞的比例在减少
G
100
被标记细胞的数目在减少
下列叙述正确的是 ( )
A.该动物细胞的细胞周期为10 h,其中S期和G2期占3 h
B.继续观察C点细胞X,其染色体将以相同的速率分别被纺锤丝拉向两极
C.在AB和DE时间段,DNA分子结构稳定性最低,适于进行诱发突变
D.G点被标记细胞数目减少是因为被标记细胞发生细胞凋亡
10.答案 BCD 分析表格数据,取样第3小时观察到一个被标记细胞X开始进入分裂期,第13小时,被标记细胞第二次开始进入分裂期。两次时间间隔为一个细胞周期,即一个细胞周期为10小时,分裂期为3小时,分裂间期为7小时,A错误。继续观察C点细胞X,其染色体将以相同的速率分别被纺锤丝拉向两极,B正确。在AB和DE时间段,DNA复制,双链打开,DNA分子结构稳定性最低,适于进行诱发突变,C正确。G点被标记细胞数目减少是因为被标记细胞发生细胞凋亡,D正确。
11.(2020山东青岛期末)在有丝分裂中,染色体的两条姐妹染色单体之间在相同的位置上可能发生部分交换(称为SCE)。将连续分裂的细胞放入含BrdU的培养液中培养,并用姬姆萨染料染色,可观察到SCE。其原理是BrdU可取代胸腺嘧啶脱氧核苷酸掺入新合成的DNA中。双链都掺入BrdU的DNA分子所形成的姐妹染色单体着色较浅;而DNA分子中仅有一条链掺入BrdU或两条链都不掺入BrdU,所形成的姐妹染色单体着色深。两条姐妹染色单体有色差,可观察到交换现象,如图。将根尖分生组织放入含BrdU的培养液培养,下列叙述正确的是 ( )
A.第一次分裂中期细胞经染色后,可观察到SCE
B.第二次分裂中期的细胞若发生SCE,经染色均可通过显微镜观察到
C.SCE现象需经过姐妹染色单体片段的交叉互换形成,因此属于基因重组
D.SCE现象不会改变同一条染色体上基因的数目和排列顺序
11.答案 BD 根据图示可知,第一次分裂中期每条染色体的每个DNA分子中都仅有一条链掺入BrdU,细胞经染色后,所形成的姐妹染色单体着色都深,观察不到SCE, A错误;第二次分裂中期,每条染色体中有一个DNA分子中有一条链掺入BrdU,染色后呈深色,另一个DNA分子中两条链都掺入了BrdU,染色后呈浅色,因此,第二次分裂中期的细胞若发生SCE,经染色均可通过显微镜观察到,B正确;基因重组一般发生在减数分裂过程中,包括位于非同源染色体上的非等位基因的自由组合及四分体内非姐妹染色单体间的交叉互换,C错误;SCE现象是染色体的两条姐妹染色单体之间在相同的位置上发生部分交换,不会改变同一条染色体上基因的数目和排列顺序,D正确。
三、非选择题
12.(2021四川成都七中高三零诊)甲图为某高等动物体细胞有丝分裂部分时期的示意图,乙图表示该动物细胞分裂过程中,不同时期细胞内染色体、染色单体和核DNA含量的关系,丙图表示该动物细胞在不同分裂时期每条染色体上的DNA含量变化。据图回答下列问题:
(1)甲图的细胞Ⅱ中有 条染色体。
(2)乙图中表示核DNA含量的是 (填字母);与2时期相对应的是甲图中的细胞 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(3)某同学用自制的装片观察洋葱根尖细胞的有丝分裂时,发现细胞重叠,看不到染色体,原因是 。若在显微镜视野中观察到处于丙图中BC段状态的分裂期细胞,则该细胞处于有丝分裂的 期。
(4)铬是一种对生物有毒害作用的重金属元素。科学家用铬处理洋葱根尖分生区的细胞,观察细胞的分裂指数和微核率来研究水中铬的毒性,实验结果如图所示。
(注:细胞分裂指数是指视野内分裂期细胞数占细胞总数的比例。微核是真核生物细胞中的一种异常结构,通常认为是在有丝分裂后期由丧失着丝粒的染色体片段产生的。)
由丁图可知,铬离子对细胞分裂能力的影响是 。比较丁图和戊图,分析当铬离子相对浓度达到100时,细胞的微核率反而下降的原因可能是 。
12.答案 (1)4 (2)a Ⅱ (3)没有解离(或解离不充分或制片时没有按压盖玻片) 前期和中 (4)铬离子能抑制细胞分裂,浓度越大抑制越强 高浓度的铬离子抑制了细胞的有丝分裂
解析 (1)甲图的细胞Ⅱ中有4条染色体。(2)乙图中表示核DNA含量的是a。与2时期相对应的是甲图中的细胞Ⅱ。(3)某同学用自制的装片观察洋葱根尖细胞的有丝分裂时,发现细胞重叠,看不到染色体,原因是没有解离(或解离不充分或制片时没有按压盖玻片)。若在显微镜视野中观察到处于丙图中BC段状态的分裂期细胞,则该细胞处于有丝分裂的前期和中期。(4)由丁图可知,铬离子对细胞分裂能力的影响是铬离子能抑制细胞分裂,浓度越大抑制越强。比较丁图和戊图,分析当铬离子相对浓度达到100时,细胞的微核率反而下降的原因可能是高浓度的铬离子抑制了细胞的有丝分裂。
第11讲 细胞的增殖
考点内容
核心素养解读
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
1.通过对细胞周期概念和过程的理解,掌握细胞分裂过程中物质、结构的动态变化,形成结构与功能统一的观点(生命观念)
2.归纳有丝分裂过程中物质或结构的变化规律,培养归纳与概括、模型与建模的能力(科学思维)
3.通过对有丝分裂临时装片的制作,掌握实验设计与方案实施、结果分析的方法(科学探究)
考点一 细胞的增殖和细胞周期
必备知识·整合
1.细胞增殖
(1)概念:细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程,包括 物质准备 和 细胞分裂 两个相连续的过程。
(2)方式:真核细胞有无丝分裂和 有丝 分裂;原核细胞有二分裂。
(3)意义:是重要的细胞生命活动,是生物体 生长、发育、繁殖、遗传 的基础。
(4)细胞增殖的表达方式为“物质准备—分裂—物质准备—再分裂……”,可见细胞增殖具有 周期性 。
2.细胞周期
(1)概念
(2)细胞周期4种常用的表示方法
1.多细胞生物体体积的增大,既靠细胞生长增大细胞的体积,还要靠细胞分裂增加细胞的数量。(必修1 P110正文) (√)
2.同一生物体器官的大小主要取决于细胞数量的多少。(必修1 P110正文) (√)
3.细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。(必修1 P110正文) (√)
4.同一生物的不同组织细胞的增殖都具有周期性。(必修1 P110正文) (✕)
5.细胞周期中细胞生长发生在分裂间期。(必修1 P111正文) (√)
(必修1 P111表6-1拓展)
(1)不同生物细胞的细胞周期持续时间相同吗?同种生物的不同细胞的细胞周期持续时间相同吗?
提示:都不一定相同。
(2)显微镜下观察某植物组织的有丝分裂时,大部分细胞处于分裂间期,为什么?
提示:细胞周期中,分裂间期所占的时间长,分裂期所占的时间短,因此观察细胞有丝分裂时,大部分细胞处于分裂间期。
重点疑难·突破
1.分裂间期的物质变化
G1期:又称DNA合成前期,主要进行RNA和有关蛋白质(如DNA聚合酶等)的合成,为S期DNA的复制做准备。
S期:又称DNA合成期,主要进行DNA的复制。
G2期:又称DNA合成后期,发生的是有丝分裂所必需的一些蛋白质的合成。
2.细胞分裂后产生的子细胞有三种去向
(1)持续分裂:始终处于细胞周期中,如部分造血干细胞、卵裂期细胞、癌细胞、根尖分生区细胞、茎形成层细胞、芽生长点细胞等。
(2)暂不分裂:暂时脱离细胞周期,但仍具有分裂能力,在一定条件下可回到细胞周期中,如肝脏细胞、T细胞、B细胞、记忆细胞等。
(3)永不分裂:永远脱离细胞周期,处于分化状态直到死亡,如肌纤维细胞、神经细胞、浆细胞、洋葱鳞片叶表皮细胞、根尖成熟区细胞等。
3.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:在细胞因子的作用下,被抗原刺激后的B细胞将进入细胞周期迅速分裂。
关键能力·提升
考向一 结合对细胞增殖与细胞周期的理解,考查生命观念与科学思维能力
1.下列与细胞增殖有关的叙述,正确的是 ( )
A.从细胞繁殖的观点来看,细胞周期间期中最重要事件是DNA复制
B.着丝粒分裂和核仁重现通常发生于细胞周期中的同一时期
C.无丝分裂和有丝分裂的重要区别仅在于有无染色体的变化
D.高等动物器官的大小主要决定于细胞体积大小而不是数量多少
1.答案 A 着丝粒分裂发生于后期,而核仁重现发生于末期,B错误;无丝分裂和有丝分裂的重要区别不仅在于有无染色体的变化,还在于有无纺锤体的形成,C错误;细胞的体积不能无限长大,因此器官的大小主要决定于细胞数量的多少,D错误。
2.(2021陕西洛南中学一模)图1中,ab表示一个细胞周期,cd表示另一个细胞周期。图2中,按箭头方向,表示细胞周期。从图中所示结果分析细胞周期,不正确的是 ( )
A.图1中的a、图2中B→A时的细胞正在进行DNA复制
B.图1中的b、图2中A→B时的细胞会出现染色体数目加倍的时期
C.图1、图2中会发生同源染色体的分离,非同源染色体的自由组合
D.根据在细胞周期中阻断DNA复制的原理,可以控制癌细胞的增殖
2.答案 C 同源染色体的分离,非同源染色体的自由组合只发生在减数分裂过程中,而图1、图2都表示细胞周期,不会发生同源染色体的分离,非同源染色体的自由组合,C错误。
题后悟道·归纳
对细胞周期理解的两点提醒
(1)只有连续分裂的细胞才有细胞周期,不分裂或暂不分裂的细胞无细胞周期。
(2)温度、pH、射线、生理或病理状况等这些因素通过影响酶的活性影响细胞周期。
考向二 围绕细胞周期相关实验探究,考查科学探究能力
3.(不定项选择)细胞分裂间期依次划分为G1期、S期和G2期,研究者将处于不同时期的细胞进行融合,实验结果如图所示。其中灰色的部分是细胞核,黑点代表中心体。下列推断正确的是 ( )
A.引发中心体复制的物质存在于G1期和S期
B.中心体和DNA复制可能同时进行
C.S期细胞中存在使G1期细胞核进入S期的物质
D.中心体的复制始于G1期,在G2期复制完毕
3.答案 ABC S期细胞含有2个中心体,即中心体在S期复制完毕,D项错误。
4.(2020山东青岛3校3月月考)细胞增殖严格有序地进行与细胞内的周期蛋白依赖性激酶(简称CDK)密切相关,CDK的活性受周期蛋白(简称cyclin)的调节,CDK在连续分裂的细胞中一直存在,cyclin的含量在细胞周期中呈现有规律的变化,细胞分裂间期积累,分裂期消失,如图表示在细胞周期中cyclinB含量与CDK1活性调节的过程。回答下列问题:
(1)关于细胞周期各时期与发生的生理过程对应关系正确的是 。
A.G1期:合成与DNA复制有关的酶
B.S期:DNA的精确复制
C.G2期:合成组装纺锤体的蛋白质
D.M期:同源染色体分离
(2)据图分析,cyclinB先合成,CDK1后活性升高,说明CDK1活性随cyclinB含量增加而 ;CDK1活性与cyclinB含量呈正相关,M期时,cyclinB被降解,导致 CDK1活性 。
(3)根据图中信息,请结合细胞有丝分裂各个时期的特点,如果细胞内CDK1活性持续增高,细胞周期该如何变化,请推断结果并阐明原因: 。
4.答案 (1)ABC (2)增强 下降为零 (3)图中CDK1活性在S期开始升高,M期逐渐下降,是细胞由分裂间期进入分裂期的主要酶。若CDK1活性持续增高,则细胞可能会一直处于分裂期,使细胞周期延长
解析 (1)G1期主要合成与DNA复制有关的酶,A正确;S期主要进行DNA的精确复制,B正确;G2期主要合成组装纺锤体的蛋白质,C正确;同源染色体分离发生在减数分裂过程中,D错误。(2)对题图分析可知, cyclinB先合成,CDK1后活性升高,说明CDK1活性随cyclinB含量增加而增强;CDK1活性与cyclinB含量呈正相关,M期时,cyclinB被降解,导致 CDK1活性下降为零。(3)图中CDK1活性在S期开始升高,在M期逐渐下降,说明CDK1是细胞由分裂间期进入分裂期的主要酶。若CDK1活性持续增高,则细胞可能会一直处于分裂期,使细胞周期延长。
考点二 细胞的有丝分裂和无丝分裂
必备知识·整合
1.细胞有丝分裂各时期的特点(以高等植物细胞为例)
图示
时期
主要变化
前期
① 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 并列的 姐妹染色单体 ,这两条染色单体由一个共同的 着丝粒 连接着;
② 核仁 逐渐解体, 核膜 逐渐消失;
③从细胞的两极发出纺锤丝,形成一个梭形的 纺锤体
中期
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
后期
①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,染色体数目 加倍 ;
②染色体在纺锤丝的牵引下分别移向细胞两极
末期
①每条染色体变成 染色质丝 , 纺锤丝 逐渐消失;
② 核膜和核仁 出现,形成两个新的细胞核;
③赤道板位置出现 细胞板 ,逐渐扩展为新的 细胞壁
[巧记] 各时期的特点
间期:生长、复制、合成蛋白质;前期:膜仁消失现两体;
中期:着丝粒排列在赤道板上;后期:单体分开向两极;
末期:两消两现一重建(重建是指植物细胞重建细胞壁)。
2.动植物细胞有丝分裂的主要区别
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
4.有丝分裂的意义
将亲代细胞的 染色体 经过复制后,精确地平均分配到两个子细胞中,保持了细胞的亲子代之间 遗传 的稳定性。
5.细胞的无丝分裂
1.有丝分裂前期染色质逐渐螺旋化形成了染色单体。(必修1 P112图6-2) (✕)
2.每个子细胞含有的染色体数目与亲代细胞的相等。分裂后的子细胞若继续分裂,就进入下一个细胞周期的分裂间期状态。(必修1 P112图6-2) (√)
3.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。(必修1 P114图6-3) (√)
4.低等植物细胞和动物细胞都含有中心体,有丝分裂前期,中心粒发出星射线形成纺锤体。(必修1 P114正文) (√)
5.间期复制的DNA通过有丝分裂平均分配到两个子细胞中。(必修1 P114正文) (√)
6.无丝分裂发生在原核细胞中,且无DNA复制。(必修1 P115正文) (✕)
1.(必修1 P112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:着丝粒的分裂不是纺锤丝牵引的结果。用秋水仙素处理分裂中的细胞,秋水仙素抑制纺锤体形成,后期染色体的着丝粒照样可以分裂,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。
2.(必修1 P114思考·讨论拓展)鉴定一个正在进行有丝分裂的细胞是植物细胞还是动物细胞,最佳的方法是 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 。
重点疑难·突破
1.有丝分裂过程中细胞结构或物质的周期性变化
(1)染色体行为变化
①当有染色单体(间期的G2期、前期、中期)时,染色体∶染色单体∶DNA=1∶2∶2。
②当无染色单体(间期的G1期、后期、末期)时,染色体∶DNA=1∶1。
(2)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
分裂期
前期
中期
后期
末期
核DNA
2n→4n
4n
4n
4n
4n→2n
染色体
2n
2n
2n
4n
4n→2n
染色单体
0→4n
4n
4n
0
0
2.有丝分裂过程中核DNA、染色体、染色单体含量变化曲线分析(以二倍体生物为例)
(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(a段)DNA复制,DNA数目加倍
末期(e段)细胞一分为二,DNA数目减半
染色体
后期(d段)着丝粒分裂,染色体数目加倍
末期(e段)细胞一分为二,染色体数目减半
染色
单体
间期(a段)DNA复制,染色单体形成
后期(d段)着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,染色单体消失
3.有丝分裂过程中每条染色体上DNA含量、染色体与核DNA数目比值的变化曲线
图中ef(BC)段变化的原因是S期DNA的复制,染色单体形成;fg(CD)段表示含有姐妹染色单体的时期;gh(DE)段变化的原因是有丝分裂后期着丝粒分裂。
4.根据柱形图判断细胞有丝分裂时期(以二倍体生物为例)
一般从两个方面判断细胞所属的分裂时期:
(1)根据染色单体变化判断有丝分裂各时期
染色单体有→G2期、前期、中期:甲图无→后期、末期:乙图,G1期:丙图
(2)根据比例关系判断有丝分裂各时期
核DNA∶染色体∶染色单体=4n∶2n∶4n→G2期、前期、中期:甲图4n∶4n∶0→后期、末期:乙图2n∶2n∶0→G1期:丙图
关键能力·提升
考向一 围绕细胞分裂的图像分析,考查科学思维能力
1.(2021山东栖霞一中高三开学检测)如图表示某人体细胞(部分染色体)及洋葱根尖细胞的有丝分裂模式图,据图分析下列叙述正确的是 ( )
A.甲为人体细胞的分裂前期,此时染色体已缩小到最小程度
B.①在G2期已经复制完成,前期时作用于②而影响染色体的移动
C.③④均为细胞膜,两种细胞的胞质分裂方式不同
D.⑤由前期时核膜解体成的小泡组成,最终聚集成细胞板
1.答案 B 细胞分裂中期时,染色体才缩小到最小程度,A错误;图中③表示细胞膜,④表示细胞壁,C错误;⑤是由高尔基体形成的小泡组成的,聚集成细胞板,D错误。
2.(不定项选择)如图是某生物体细胞有丝分裂的不同分裂时期的图像,下列对图像的描述不正确的是 ( )
A.该生物可能是低等植物
B.甲、乙、丙图细胞内染色体、染色单体与核DNA分子数比例都为1∶2∶2
C.甲图细胞进行中心体复制,发出星射线,形成了纺锤体
D.甲、乙、丙图细胞分别处于有丝分裂的前期、后期和中期
2.答案 ABC 图中细胞没有细胞壁,含有中心体,应是动物细胞,A项错误;乙图细胞中没有染色单体,B项错误。
题后悟道·方法
“三看法”界定动物和低等、高等植物细胞有丝分裂图像
考向二 围绕有丝分裂的曲线图和柱形图分析,考查科学思维能力
3.(2021黑龙江哈尔滨师大附中高三开学考)如图为有丝分裂相关的坐标曲线。下列说法不正确的是 ( )
A.若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量,则c→d过程细胞中核DNA含量不变
B.若纵坐标表示一个细胞中核DNA的含量,则e点时一条染色体中DNA的含量与a点相同
C.若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量,则c→d过程染色体数目加倍
D.若纵坐标表示一个细胞中核DNA的含量,则a→c过程染色体数目不变
3.答案 D 若纵坐标表示一个细胞中核DNA的含量,则a→c过程包括有丝分裂后期和末期,后期和末期染色体数目加倍,D错误。
4.(不定项选择)(2020浙江宁波效实中学一模)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,下列有关叙述正确的是 ( )
A.观察染色体形态和数目的最佳时期处于图1的C→D段
B.图1中D→E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A→B段,c对应图1中的E→F段
D.有丝分裂过程不会出现图2中d所示的情况
4.答案 ABD 有丝分裂中期,染色体形态稳定、数目清晰,是观察染色体形态和数目的最佳时期,对应图1中的C→D段,A正确;图1中D→E段形成的原因是着丝粒分裂,此时细胞中染色体数目加倍,但核DNA含量不变,B正确;图2中a表示有丝分裂后期、末期,对应图1中的E→F段,c可表示G1期,对应图1中的A→B段,C错误;图2中d表示染色体数∶核DNA数=2∶1,这种情况不存在,D正确。
实验 观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
必备知识·整合
1.实验原理
2.实验步骤
1.若要观察处于细胞分裂中期的染色体可用醋酸洋红液染色。(必修1 P116探究·实践) (√)
2.根尖分生区细胞呈长方形,且排列紧密。(必修1 P116探究·实践) (✕)
3.解离液中起解离作用的是体积分数为95%的酒精。(必修1 P116探究·实践) (✕)
4.解离后应立即进行染色,然后漂洗。(必修1 P116探究·实践) (✕)
5.显微镜下观察分生区细胞,处于分裂期的细胞数目多于处于分裂间期的细胞数目。(必修1 P116探究·实践) (✕)
1.(必修1 P116探究·实践拓展)实验中首先要找出分裂中期的细胞,原因是 分裂中期染色体数目比较清晰,形态比较稳定,便于观察 。
2.(必修1 P116探究·实践拓展)实验中不能观察到一个细胞的连续分裂过程,原因是 解离时细胞已死亡 ,如果要找到处于不同时期的细胞,可以 不断移动装片,在不同的视野中寻找 。
重点疑难·突破
1.实验操作的注意事项
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
选取细胞分裂旺盛的部位,如根尖分生区、茎尖
解离时间
太短
压片时细胞不易分散
过长
导致细胞解离过度、根尖过于酥软,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
压片力度
过轻
细胞未分散开
过重
将组织压烂
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×细胞周期(T)。
关键能力·提升
考向一 结合实验原理与过程,考查实验技能与操作能力
1.下列关于“观察洋葱根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验的叙述,正确的是 ( )
A.制片流程为:解离→染色→漂洗→制片
B.观察中期细胞可清晰地看到染色体且随后染色体着丝粒分裂
C.显微镜下绝大多数细胞中能观察到染色体
D.低倍镜下寻找分生区的依据是细胞呈正方形、排列紧密
1.答案 D 制片流程为:解离→漂洗→染色→制片,A错误;观察中期细胞可清晰地看到染色体,但是看到的细胞是死细胞,所以看不到动态变化,B错误;细胞分裂间期时间长,大多数细胞处于间期,所以显微镜下只有少数细胞中能观察到染色体,C错误。
2.(2020河北唐山调研)如图所示是关于观察洋葱有丝分裂的实验的部分操作,下列评价合理的是 ( )
A.剪取洋葱根尖2~3 mm,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,甲、乙属于分生区的细胞,细胞已死亡
D.统计图⑧中处于分裂期的细胞数目可计算细胞周期的长短
2.答案 C 根尖2~3 mm的区域属于分生区,A错误;在②和③之间应增加清水漂洗这一环节,而③和⑤之间的清水漂洗环节应删除,B错误;统计分裂期的细胞数目,只能推算出间期和分裂期所占时间的比例,无法知道细胞周期的长短,D错误。
考向二 借助实验拓展应用,考查科学探究能力
3.(2020山东昌乐4月模拟)哺乳动物受精卵的前几次分裂异常可能导致子细胞出现多核现象。经研究发现,受精卵分裂时,首先形成两个相对独立的纺锤体,之后二者夹角逐渐减小,形成一个统一的纺锤体。科研人员用药物N处理部分小鼠(2n=40)受精卵,观察受精卵第一次分裂,结果如图所示。以下有关实验的分析中,合理的是 ( )
A.两个纺锤体可能分别牵引来自双亲的两组染色体,最终合二为一
B.细胞A最终可能将分裂成为1个双核细胞,1个单核细胞
C.细胞B最终形成的子细胞中每个核的染色体条数为40
D.药物N能抑制两个纺锤体的相互作用,可能是秋水仙素
3.答案 B 两个纺锤体共同牵引来自双亲的两组染色体,最终合二为一,A错误;细胞B的两个纺锤体完全分开,形成的子细胞都会出现每个细胞核含20条染色体的双核,C错误;秋水仙素能抑制纺锤体的形成,而药物N抑制两个纺锤体的相互作用,这一过程与秋水仙素的作用原理不同,D错误。
高考真题再现
1.(2020山东,5,2分)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
1.答案 C 据图可知,在CDK1磷酸化水平的上升过程中,感染BYDV的细胞CDK1磷酸化的水平与正常细胞相似,但去磷酸化过程受阻,说明M蛋白通过抑制CDK1发生去磷酸化而影响细胞周期,C错误。
2.(2020北京,5,2分)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(畸变)的情况,细胞图像如图。相关叙述正确的是 ( )
A.制片需经龙胆紫染色→漂洗→盐酸解离等步骤
B.直接使用高倍物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间期
D.观察结果表明该细胞染色体发生了变异(畸变)
2.答案 D 制片的步骤包括解离→漂洗→染色等,A错误。显微镜下观察细胞结构不能直接在高倍镜下寻找,需先用低倍镜观察找到目标,将目标细胞移至视野中央,再换高倍镜观察,B错误。据题图可知,细胞中有明显的染色体,且染色体正移向细胞两极,由此可见题图细胞正处于有丝分裂后期,C错误。据题图可知,该细胞发生了染色体片段的断裂,这属于染色体结构变异,D正确。
3.(2018课标全国Ⅰ,4,6分)已知药物X对细胞增殖有促进作用,药物D可抑制药物X的作用。某同学将同一瓶小鼠皮肤细胞平均分为甲、乙、丙三组,分别置于培养液中培养,培养过程中进行不同的处理(其中甲组未加药物),每隔一段时间测定各组细胞数,结果如图所示。据图分析,下列相关叙述不合理的是 ( )
A.乙组加入了药物X后再进行培养
B.丙组先加入药物X,培养一段时间后加入药物D,继续培养
C.乙组先加入药物D,培养一段时间后加入药物X,继续培养
D.若药物X为蛋白质,则药物D可能改变了药物X的空间结构
3.答案 C 由乙、丙组与甲组对比知,乙、丙组细胞增殖速率均较快,说明乙、丙组均加入了药物X。培养一段时间后,丙组细胞增殖速度明显慢于乙组,说明丙组培养一段时间后又加入了药物D,A、B正确,C错误;蛋白质的结构与其功能相适应,药物D可能通过改变药物X的空间结构而使其失去促进细胞增殖的作用,D正确。
4.(2017北京理综,1,6分)洋葱根尖和小鼠骨髓细胞都能用于观察细胞有丝分裂,比较实验操作和结果,叙述正确的是( )
A.都需要用盐酸溶液使细胞相互分离
B.都需要用低倍镜找到分裂细胞再换高倍镜观察
C.在有丝分裂中期都能观察到染色体数目加倍
D.在有丝分裂末期都能观察到细胞板
4.答案 B 在观察动、植物细胞有丝分裂实验中,盐酸和酒精的混合液只能使植物细胞相互分离,A错误;有丝分裂中期每条染色体的着丝粒整齐地排列在赤道板上,着丝粒没有断裂,染色体数目不加倍,C错误;只有植物细胞在有丝分裂末期出现细胞板,D错误;观察细胞有丝分裂时,都需要用低倍镜找到分裂细胞再换用高倍镜观察,B正确。
5.(2017课标全国Ⅲ,29,8分)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)。
5.答案 (1)分裂 间(或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
解析 (1)处于对数生长期的细胞进行连续分裂,此时在培养液中加入适量的DNA合成可逆抑制剂,会阻断间期的DNA复制过程,使细胞停滞在间期,但其不影响处于分裂期的细胞继续分裂。(2)秋水仙素能够抑制分裂前期纺锤体的形成,致使着丝粒分裂后的染色体不能移向细胞两极,所以经秋水仙素处理的细胞,其分裂会暂时停滞,细胞周期被阻断。秋水仙素不影响DNA复制、有关蛋白质的合成等过程,所以细胞分裂不会在间期被阻断。(3)分裂间期的特点:为分裂期的进行准备物质条件,即主要完成DNA复制与有关蛋白质的合成;同时细胞有适度的生长。
一、单项选择题
1.(2020山东潍坊昌乐二中高三期末)细胞体积大小与其代谢活动的要求相适应,不同的细胞适应方式不同,下列有关说法错误的是 ( )
A.细胞长大到一定程度都要分裂,所以细胞都有细胞周期
B.草履虫体积较大,出现两个细胞核,有利于控制细胞
C.变形虫的伸缩泡能增大细胞的膜表面积,有利于物质交换
D.卵细胞的卵黄中储存了大量的营养物质,卵细胞可以长得比较大
1.答案 A 高度分化的细胞一般不会再分裂,也就不具有细胞周期,A错误。
2.(2021安徽皖江名校联盟联考)细胞周期可分为间期(包括G1期、S期和G2期)和分裂期。如表所示为体外培养的细胞W的细胞周期各阶段所需时间(单位:小时)。下列相关叙述正确的是 ( )
细胞
周期
G1期
S期(进行
DNA的复制)
G2期
M期
(分裂期)
合计
时长
10
7
3.5
1.5
22
A.细胞W的细胞周期的间期持续时间有可能小于20.5小时
B.若在培养液中加入DNA合成抑制剂,则处于分裂期的细胞将增多
C.推测处于G1期的细胞W内既无核基因的复制,也没有基因的表达
D.M期可分为四个时期,其中染色单体数目最多的时期是后期
2.答案 A 由表格可知,分裂间期的时间=10+7+3.5=20.5(h),由于外界因素会影响细胞周期的长短,因此,细胞W的细胞周期中间期持续时间有可能小于20.5小时,A正确;若在培养液中加入DNA合成抑制剂,细胞周期会阻断在间期,致使处于分裂期的细胞将减少,B错误;G1期的细胞W内有基因的表达,比如控制DNA聚合酶合成的基因会表达,C错误;有丝分裂后期,染色单体数为零,D错误。
3.(2021湖南长沙长郡中学高三月考)有丝分裂是真核细胞细胞增殖的主要方式,下列有关叙述错误的是 ( )
A.精原细胞和卵原细胞也能进行有丝分裂
B.有丝分裂前的间期进行染色体复制后,细胞核中DNA数目加倍而染色体数目不变
C.高等动、植物细胞有丝分裂的主要区别分别发生在前期末期
D.有丝分裂的结果是使母细胞中DNA平均分配到子细胞中
3.答案 D 有丝分裂的结果是使母细胞细胞核中的DNA平均分配到子细胞中,而细胞质中的DNA不一定能平均分配到子细胞中,D错误。
4.(2021浙江湖州中学高三月考)下列关于动物细胞有丝分裂的说法,错误的是 ( )
A.细胞周期中,细胞的分裂包括细胞核的分裂和细胞质分裂两个过程
B.前期核膜开始解体,形成的分散小泡在有丝分裂的整个过程中几乎都可看到
C.核基因的复制在S期发生,核基因的表达在M期不发生
D.G2期时细胞中已有一对中心体,在分裂前期成对的中心体分开,其间有丝状纤维相连
4.答案 C 细胞周期包括G1期、S期、G2期和M期,核基因的复制在S期发生,核基因的表达过程包括转录和翻译,主要在G1期和G2期完成,但在M期也发生翻译过程,C项错误。
5.(2020陕西延安一中高三质量检测)图1是一个细胞周期内每条染色体上的DNA变化曲线图,图2是根据细胞核DNA含量不同,将大量某种连续增殖的细胞分为三组,统计每组的细胞数而绘制的柱形图。下列叙述正确的是 ( )
A.图1中ef段的染色体数是cd段的一半
B.图2丙组细胞中只有部分细胞的染色体数目加倍
C.图2中乙组细胞所处时期相当于图1中的ab段
D.观察有丝分裂过程中染色体的最佳时期是图2的甲组细胞
5.答案 B 图1中cd段包括G2期、有丝分裂的前期和中期,ef段包括有丝分裂的后期和末期,故ef段的染色体数目是cd段的2倍,A错误;图2丙组细胞中的DNA含量为4C,包括G2期和有丝分裂各时期的细胞,其中只有后期和末期的细胞染色体数目加倍,B正确;图2中甲组细胞所处时期相当于图1中的ab段,乙组细胞所处时期相当于图1中的bc段,C错误;观察有丝分裂过程中染色体的最佳时期是中期,为图2的丙组部分细胞,D错误。故选B。
6.(2020辽宁开原高级中学高三模拟改编)下列关于“观察洋葱根尖分生区组织细胞有丝分裂”实验的说法,正确的是( )
A.为节约实验材料,可将一条5 cm长的根剪成若干2~3 mm的小段,制作多个装片进行观察
B.洋葱根尖解离后直接用甲紫溶液染色
C.若在排列紧密、呈正方形的细胞中未能找到分裂期细胞,可在呈长方形的细胞中继续寻找
D.统计各时期细胞数,计算其占计数细胞总数的比值,可估算不同时期所占的时间比例
6.答案 D 根尖分为四个部分:根冠、分生区、伸长区和成熟区。洋葱根尖分生区较小,约2~3 mm,只有在分生区才能观察到细胞的有丝分裂,故应剪取洋葱根尖分生区部位制作装片,A错误;洋葱根尖经过解离后需要进行漂洗,才能用甲紫溶液染色,B错误;洋葱根尖分生区细胞排列紧密、呈正方形,伸长区细胞呈长方形,在呈长方形的细胞中找不到分裂期的细胞,C错误。
7.(2020新疆乌鲁木齐高三月考)小鼠(2N=40)胚胎期某细胞发生图示异常分裂(未绘出的染色体均正常),其中A为抑癌基因,a为A的突变基因。下列说法正确的是 ( )
A.该分裂过程中细胞中染色体数最多为40条
B.A基因的作用是负责调节正常的细胞周期
C.子细胞aa在适宜条件下可能无限增殖
D.染色体异常分离与纺锤体无关
7.答案 C 题述分裂过程是有丝分裂,有丝分裂后期染色体数目最多,可以达到80条,A错误;A是抑癌基因,抑癌基因的作用是抑制细胞不正常的增殖,B错误;由于染色体是由纺锤体牵引而移向两极的,因此染色体异常分离与纺锤体有关,D错误。
二、不定项选择题
8.(2021山东烟台栖霞一中高三开学检测)细胞周期包括G1期、S期、G2期和M期。放线菌素D可通过与DNA结合以阻碍RNA聚合酶与DNA的结合,抑制RNA的合成。下列有关叙述正确的是 ( )
A.放线菌素D能作用于G1期细胞,使其不能进入S期
B.正常条件下G2期细胞中每条染色质(体)含有两条染色单体,核DNA含量已增加一倍
C.正常条件下,部分M期细胞中染色体排列在纺锤体的中央
D.秋水仙素通过抑制M期着丝粒分裂引起染色体数目加倍
8.答案 ABC G1期主要进行RNA和有关蛋白质的合成,并且为S期的DNA合成做准备,放线菌素D可通过与DNA结合以阻碍RNA聚合酶与DNA的结合,抑制RNA的合成,那么G1期细胞便不能进入S期;G2期DNA复制已经完成,正常条件下G2期细胞中每条染色质(体)含有两条染色单体,核DNA含量已增加一倍;M期即分裂期,在分裂期的中期,细胞中染色体排列在纺锤体的中央;秋水仙素通过抑制纺锤体的形成,使复制后的染色体不能移向细胞两极,导致细胞内染色体数目加倍。
9.(2020山东济宁一中二检)科研人员利用秋水仙素干扰植物小孢子的有丝分裂过程,结果如图所示。下列相关叙述正确的是 ( )
A.生殖细胞的形成需要经过不均等分裂
B.生殖细胞的形成经历细胞分裂和分化
C.高浓度秋水仙素可抑制纺锤体的形成
D.分裂结束生殖细胞中染色体数目减半
9.答案 ABC 由题图可知,无秋水仙素处理,生殖细胞的形成经过了不均等分裂,A正确;小孢子经过分裂产生了生殖细胞和营养细胞,且生殖细胞中L基因不表达,而营养细胞中L基因表达,说明生殖细胞的形成经历细胞分裂和分化,B正确;高浓度秋水仙素可抑制纺锤体的形成,导致细胞不能完成分裂,只能形成1个营养细胞,C正确;图示分裂为有丝分裂,产生的生殖细胞中染色体数目不变,D错误。
10.(2021河南鹤壁高级中学高三精英对抗赛)将某动物细胞(2N=16)放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间后,再移至普通培养基中培养,不同时间取样后进行放射自显影,在显微镜下观察计数,部分结果如下表:
序号
取样
时间(h)
被标记细胞
A
0
细胞核开始被标记
B
3
观察到一个被标记细胞X开始进入分裂期
C
5
细胞X着丝粒开始分裂
D
6
细胞X分裂成两个子细胞,被标记细胞数目在增加
E
13
被标记细胞第二次开始进入分裂期
F
……
被标记细胞的比例在减少
G
100
被标记细胞的数目在减少
下列叙述正确的是 ( )
A.该动物细胞的细胞周期为10 h,其中S期和G2期占3 h
B.继续观察C点细胞X,其染色体将以相同的速率分别被纺锤丝拉向两极
C.在AB和DE时间段,DNA分子结构稳定性最低,适于进行诱发突变
D.G点被标记细胞数目减少是因为被标记细胞发生细胞凋亡
10.答案 BCD 分析表格数据,取样第3小时观察到一个被标记细胞X开始进入分裂期,第13小时,被标记细胞第二次开始进入分裂期。两次时间间隔为一个细胞周期,即一个细胞周期为10小时,分裂期为3小时,分裂间期为7小时,A错误。继续观察C点细胞X,其染色体将以相同的速率分别被纺锤丝拉向两极,B正确。在AB和DE时间段,DNA复制,双链打开,DNA分子结构稳定性最低,适于进行诱发突变,C正确。G点被标记细胞数目减少是因为被标记细胞发生细胞凋亡,D正确。
11.(2020山东青岛期末)在有丝分裂中,染色体的两条姐妹染色单体之间在相同的位置上可能发生部分交换(称为SCE)。将连续分裂的细胞放入含BrdU的培养液中培养,并用姬姆萨染料染色,可观察到SCE。其原理是BrdU可取代胸腺嘧啶脱氧核苷酸掺入新合成的DNA中。双链都掺入BrdU的DNA分子所形成的姐妹染色单体着色较浅;而DNA分子中仅有一条链掺入BrdU或两条链都不掺入BrdU,所形成的姐妹染色单体着色深。两条姐妹染色单体有色差,可观察到交换现象,如图。将根尖分生组织放入含BrdU的培养液培养,下列叙述正确的是 ( )
A.第一次分裂中期细胞经染色后,可观察到SCE
B.第二次分裂中期的细胞若发生SCE,经染色均可通过显微镜观察到
C.SCE现象需经过姐妹染色单体片段的交叉互换形成,因此属于基因重组
D.SCE现象不会改变同一条染色体上基因的数目和排列顺序
11.答案 BD 根据图示可知,第一次分裂中期每条染色体的每个DNA分子中都仅有一条链掺入BrdU,细胞经染色后,所形成的姐妹染色单体着色都深,观察不到SCE, A错误;第二次分裂中期,每条染色体中有一个DNA分子中有一条链掺入BrdU,染色后呈深色,另一个DNA分子中两条链都掺入了BrdU,染色后呈浅色,因此,第二次分裂中期的细胞若发生SCE,经染色均可通过显微镜观察到,B正确;基因重组一般发生在减数分裂过程中,包括位于非同源染色体上的非等位基因的自由组合及四分体内非姐妹染色单体间的交叉互换,C错误;SCE现象是染色体的两条姐妹染色单体之间在相同的位置上发生部分交换,不会改变同一条染色体上基因的数目和排列顺序,D正确。
三、非选择题
12.(2021四川成都七中高三零诊)甲图为某高等动物体细胞有丝分裂部分时期的示意图,乙图表示该动物细胞分裂过程中,不同时期细胞内染色体、染色单体和核DNA含量的关系,丙图表示该动物细胞在不同分裂时期每条染色体上的DNA含量变化。据图回答下列问题:
(1)甲图的细胞Ⅱ中有 条染色体。
(2)乙图中表示核DNA含量的是 (填字母);与2时期相对应的是甲图中的细胞 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(3)某同学用自制的装片观察洋葱根尖细胞的有丝分裂时,发现细胞重叠,看不到染色体,原因是 。若在显微镜视野中观察到处于丙图中BC段状态的分裂期细胞,则该细胞处于有丝分裂的 期。
(4)铬是一种对生物有毒害作用的重金属元素。科学家用铬处理洋葱根尖分生区的细胞,观察细胞的分裂指数和微核率来研究水中铬的毒性,实验结果如图所示。
(注:细胞分裂指数是指视野内分裂期细胞数占细胞总数的比例。微核是真核生物细胞中的一种异常结构,通常认为是在有丝分裂后期由丧失着丝粒的染色体片段产生的。)
由丁图可知,铬离子对细胞分裂能力的影响是 。比较丁图和戊图,分析当铬离子相对浓度达到100时,细胞的微核率反而下降的原因可能是 。
12.答案 (1)4 (2)a Ⅱ (3)没有解离(或解离不充分或制片时没有按压盖玻片) 前期和中 (4)铬离子能抑制细胞分裂,浓度越大抑制越强 高浓度的铬离子抑制了细胞的有丝分裂
解析 (1)甲图的细胞Ⅱ中有4条染色体。(2)乙图中表示核DNA含量的是a。与2时期相对应的是甲图中的细胞Ⅱ。(3)某同学用自制的装片观察洋葱根尖细胞的有丝分裂时,发现细胞重叠,看不到染色体,原因是没有解离(或解离不充分或制片时没有按压盖玻片)。若在显微镜视野中观察到处于丙图中BC段状态的分裂期细胞,则该细胞处于有丝分裂的前期和中期。(4)由丁图可知,铬离子对细胞分裂能力的影响是铬离子能抑制细胞分裂,浓度越大抑制越强。比较丁图和戊图,分析当铬离子相对浓度达到100时,细胞的微核率反而下降的原因可能是高浓度的铬离子抑制了细胞的有丝分裂。
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