2023届高考生物二轮复习细胞的生命历程学案含答案

专题三　细胞的生命历程

网络构建

长句突破

1．草履虫是单细胞原生动物，其体内有两个细胞核，一个核与营养代谢有关，另一个核与生殖有关，请从细胞“结构与功能观”角度分析这一现象。

提示：细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，草履虫细胞较大，一个核不能有效地控制草履虫的生命活动。

2．根据植物细胞有丝分裂的过程示意图，回答有关问题：

(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？

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)。

3．在减数分裂前的间期，染色体复制后，在光学显微镜下为什么观察不到每条染色体上的两条姐妹染色单体？请分析原因。

提示：间期染色体复制后，每条染色体上的两条姐妹染色单体各是一条长的细丝，呈染色质状态，在光学显微镜下观察不到。

4．细胞分化形成的不同细胞的遗传物质相同吗？为什么？

提示：相同。因为这些不同的细胞是由一个受精卵经有丝分裂后分化形成的。

5．可否用肌细胞代替干细胞在体外培育出组织器官用于器官移植等，实现对临床疾病的治疗？说明理由。

提示：否。动物细胞特别是高等动物细胞随着胚胎的发育，细胞分化潜能变小。肌细胞是已分化的细胞，它通常不能转化为其他类型的细胞，因而不能用肌细胞代替干细胞在体外培育组织和器官。

6．细胞自噬有什么意义？

提示：细胞自噬的意义：处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量；在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时，通过细胞自噬，可以清除受损或衰老的细胞器，以及感染的微生物和毒素等，从而维持细胞内部环境的稳定。

7．端粒酶是延长端粒的一种酶，是由RNA和蛋白质组成的核糖核蛋白复合体，属于逆转录酶。它以自身的RNA作为端粒DNA复制的模板，合成出DNA序列后添加到染色体的末端并与蛋白质结合，从而来稳定染色体的结构。据此从染色体水平分析癌细胞无限增殖的原因。

提示：癌细胞能激活端粒酶活性，合成DNA序列后添加到染色体的末端并与蛋白质结合，从而来稳定染色体的结构。

第一讲　有丝分裂与减数分裂

核心考点一　细胞生长和增殖的周期性

1．细胞周期中的关注点(仅适用于“有丝分裂”且进行连续分裂的细胞)

2．与细胞周期相联系的重要知识点

(1)基因突变：在细胞分裂间期，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：在细胞分裂前期，秋水仙素或低温都可抑制纺锤体的形成，出现多倍体细胞。

(3)细胞癌变：药物作用于癌细胞的分裂间期，DNA分子不能复制，因此可抑制癌细胞的无限增殖。

考题解密

1．(2020·山东等级考)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，A正确；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，B正确；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，C错误；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，D正确。

变式突破

变式一　细胞增殖的周期性

1．下表是三种细胞的细胞周期持续时间(h)，以下叙述正确的是( B )

A．①与②纺锤体形成的方式相同

B．①中分裂期细胞数所占比率低于12%

C．②中T1≤T2

D．③的分裂期进行细胞周期相关基因的转录

【解析】　动物细胞的纺锤体是由中心体发出的星射线组成的，而植物细胞的纺锤体由两极发出的纺锤丝组成，A错误；分裂期细胞数占的比例等于分裂期持续时间占细胞周期持续时间的比例，即2.0÷(15.3＋2.0)≈11.6%，B正确；细胞周期中，分裂间期比分裂期长，所以T1>T2，C错误；分裂期，染色体高度螺旋化，DNA难以解旋，因此分裂期一般不发生基因的转录，D错误。

变式二　运用细胞周期解决问题

2．细胞周期在调控因子的严格调控下沿着G1期(DNA合成前期)、S期(DNA合成期)、G2期(DNA合成后期)和M期(细胞分裂期)四个阶段有条不紊地运行。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。下列推论错误的是( D )

A．M期细胞中存在能诱导染色质凝缩成染色体的调控因子

B．S期细胞中存在能诱导染色质DNA复制的调控因子

C．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

D．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

【解析】　根据题表可知，M期细胞中存在能诱导染色质凝缩成染色体的调控因子，A正确；S期细胞和G1期细胞融合，原G1期细胞核中DNA进行复制，说明S期细胞中存在能诱导染色质DNA复制的调控因子，B正确；M期细胞是分裂期的细胞，此时的细胞已经经历过间期DNA分子的复制，故将M期细胞和S期细胞融合，原M期细胞染色体DNA不会复制，C正确；根据选项A分析可知，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，D错误。

2．(不定项)(2022·威海模拟)细胞周期由分裂间期[含G1期、S期(DNA合成)和G2期]和分裂期(M期)组成，而周期蛋白CDK1在其中起着重要的作用，其在间期的磷酸化(＋Pi)和去磷酸化(－Pi)过程如图所示，已知只有当DNA复制完成且物质准备充分后才发生去磷酸化，活化的CDK1才能使细胞周期进入M期，下列有关其作用的分析正确的一项是( ABD )

活化CDK1无活性CDK1

A．周期蛋白CDK1的合成可能与调控细胞周期的原癌基因有关

B．强化周期蛋白CDK1的磷酸化可使细胞周期同步于分裂间期的G2期

C．周期蛋白CDK1的去磷酸化会抑制染色质向染色体形态的转化

D．CDK1空间结构的破坏可能会产生核DNA加倍的异常体细胞

【解析】　由题意可知，周期蛋白CDK1在分裂间期的S期磷酸化(＋Pi)无活性，G2期去磷酸化(－Pi)有活性，且活化的CDK1才能使分裂进入M期，因此周期蛋白CDK1的合成可能与调控细胞周期的原癌基因有关，A正确；强化周期蛋白CDK1的磷酸化可使细胞周期同步于分裂间期的G2期，B正确；若强化周期蛋白CDK1的磷酸化可使其失去活性，活化的CDK1才能使分裂进入M期，故细胞分裂停止于G2期。进入M期的前期才发生染色质螺旋成染色体，故CDK1的去磷酸化会促进该变化，C错误；CDK1被破坏后不进入分裂期，加倍的核DNA无法分离，会形成异常体细胞，D正确。

核心考点二　有丝分裂与减数分裂的过程

1．细胞分裂过程中分裂图像、坐标曲线和柱状图

(1)有丝分裂过程中的分裂图像、相关曲线图与柱状图

(2)减数分裂过程中的分裂图像、相关曲线图与柱状图

2．解读细胞分裂中的2类特殊曲线图表

(1)每条染色体中DNA含量的变化

根据上图曲线完善下表：

(2)“同源染色体对数”和“染色体组数”数目变化曲线

①图甲中表示有丝分裂的是a，表示减数分裂的是b。

②图乙中表示有丝分裂的是c，表示减数分裂的是d。

考题解密

2．(2022·湖南高考，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( B )

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

【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成正相关，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；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，细胞停滞在间期，故分裂间期细胞所占比例升高，D错误。

3．(2022·浙江6月，21)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，所处时期为减数分裂Ⅱ前期

B．①与②的分离发生在后期Ⅰ，③与④的分离发生在减数分裂Ⅱ后期

C．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】　根据形成四分体可知，该时期处于减数分裂Ⅰ前期，为初级卵母细胞，A错误；①与②为同源染色体，③与④为同源染色体，同源染色体的分离均发生在减数分裂Ⅰ后期，B错误；该细胞的染色体数为4，核DNA分子数为8，减数分裂产生的卵细胞的染色体数为2，核DNA分子数为2，所以，该细胞的染色体与核DNA分子数分别为卵细胞的2倍和4倍，C错误；a和e进入同一个次级卵母细胞的概率为1/2×1/2＝1/4，由次级卵母细胞进入同一个卵细胞的概率为1/2×1/2＝1/4，因此a和e进入同一个卵细胞的概率为1/4×1/4＝1/16，D正确。

变式突破

变式一　考查有丝分裂的过程

3．(2022·洛阳模拟)如图为动物和植物细胞的有丝分裂图，据图分析正确的是( B )

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②

C．甲细胞中无同源染色体，甲产生的子细胞为生殖细胞

D．③④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着丝粒，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。

3．(不定项)(2022·济南一模)Scc1是酵母细胞中染色体粘连复合体的一种蛋白质，对于保持有丝分裂中姐妹染色单体分开前的粘连是必需的，Eco1蛋白对于姐妹染色单体的粘连也是必需，但它不是粘连蛋白复合体的组分。现将Scc1ts和Eco1ts(ts表示温度敏感型)突变体酵母细胞的细胞周期同步于G1期起点，然后随即等分为三组，第一组在25 ℃(正常温度)下培养，第二组在37 ℃(敏感温度)下培养，第三组先在25 ℃下培养，待酵母细胞的细胞周期S期结束马上转移至37 ℃下培养。在不同的时间点取样测定活细胞数，结果如图所示，下列说法正确的是( BCD )

注：37 ℃时Scc1ts和Eco1ts的DNA复制均开始于1.5小时，25 ℃时Scc1ts和Eco1tsS期在2小时时间点结束；图中的箭头表示从该时间点把25 ℃转至37 ℃。

A．DNA复制时Sccl是必需的，Eco1不是必需的

B．Scc1ts突变体酵母细胞和Eco1ts突变体酵母细胞在37 ℃下可以生长，但进入S期存活力显著下降

C．S期结束以后对细胞增殖影响较大的是Sccl

D．Eco1ts突变体酵母细胞在完成S期后从25 ℃转移至37 ℃以后仍然可以生长并增殖

【解析】　分析题图可知，在25 ℃下，Scc1ts和Eco1ts的突变体的复制都在2小时前，在37 ℃下，Scc1ts和Eco1ts对温度敏感而失活，导致Scc1ts和Eco1ts的突变体数量都下降，说明Sccl和Ecol对于复制都是必需的，A错误；Scc1ts和Eco1ts的突变体在实验开始前均接近100%，说明Scclts和Ecolts突变体在37 ℃下可以生长，但随后活细胞数量减少，因此进入S期则存活力显著下降，B正确；在25 ℃下，S期在2小时时间点结束，待S期结束马上转移至37 ℃下培养时，Scc1ts的突变体活细胞数量显著减少，而Ecolts的突变体活细胞数稍有减少后增加，说明S期结束以后，Scc1是必需的，Eco1不是必需的，因此S期结束以后对细胞增殖影响较大的是Scc1，C正确；Ecolts突变体在完成S期后从25 ℃转移至37 ℃以后，活细胞数稍有减少后增加，仍然可以生长并增殖，D正确。

变式二　考查减数分裂的过程

4．下列有关人的减数第一次分裂和减数第二次分裂的比较，正确的是( C )

A．在减数第一次分裂和减数第二次分裂过程中都有同源染色体

B．在减数第一次分裂和减数第二次分裂过程中都有姐妹染色体单体的分离

C．减数第一次分裂和减数第二次分裂过程染色体数目可能相同

D．减数第一次分裂和减数第二次分裂过程DNA含量可能相同

【解析】　在减数第二次分裂过程中没有同源染色体，A错误；在减数第一次分裂姐妹染色单体没有分离，B错误；减数第一次分裂与减数第二次分裂后期染色体数目相同，C正确；减数第一次分裂过程中DNA含量是体细胞的2倍，减数第二次分裂过程中，DNA含量与体细胞的相同或者是体细胞的一半，D错误。

4．(不定项)(2022·淄博模拟)下图所示某基因型为AaBbDD的高等动物减数分裂过程某时期模式图。下列有关描述错误的是( ABD )

A．该细胞含有2对同源染色体，因发生互换而不存在四分体

B．该细胞处于减数分裂Ⅰ中期，染色体数与核DNA分子数之比为1∶2

C．该细胞产生了一个ABD配子，则其他三个细胞的基因型为AbD、aBD和abD

D．该细胞在减数第一次分裂和第二次分裂的后期均会发生A和a的分离

【解析】　由图可知，该细胞含有2对同源染色体，正在进行同源染色体的配对，每一对同源染色体形成1个四分体，该细胞含有2个四分体，四分体不会因为互换而不存在，A错误；该细胞正在进行同源染色体的配对，处于减数第一次分裂的前期，每条染色体上含有2个DNA分子，细胞质中还含有少量的DNA，因此染色体数与核DNA分子数之比为1∶2，但染色体数与DNA分子数之比小于1∶2，B错误；据图可知，该细胞发生互换(发生互换的是B和b基因)，且该细胞产生了一个ABD配子，则其他三个细胞的基因型为AbD、aBD和abD，C正确；据图可知，发生互换的是B和b基因，因此该细胞在减数第一次分裂和第二次分裂的后期均会发生B和b的分离，A和a的分离只发生在减数第一次分裂，D错误。

变式三　数量关系理解细胞分裂过程中的变化规律

5．(2022·成都模拟)二倍体动物某个精原细胞形成精细胞过程中，依次形成四个不同时期的细胞，其染色体组数和同源染色体对数如图所示。下列叙述正确的是( A )

A．甲形成乙过程中，DNA复制前需合成rRNA和蛋白质

B．乙形成丙过程中，同源染色体分离，着丝粒不分裂

C．丙细胞中，性染色体只有一条X染色体或Y染色体

D．丙形成丁过程中，同源染色体分离导致染色体组数减半

【解析】　甲形成乙过程中，进行DNA复制，所以复制前需合成rRNA和蛋白质，A正确；由图可推知，乙可表示减数第一次分裂前、中、后期，丙处于减数第二次分裂后期。乙形成丙过程中，先同源染色体分离，形成次级精母细胞，后着丝粒分裂，染色体数目加倍，B错误；丙细胞中，着丝粒分裂，染色体数目加倍，性染色体有两条X染色体或Y染色体，C错误；丁为精细胞，所以丙→丁过程中姐妹染色单体分离形成的两条染色体分别移到两个子细胞导致染色体组数减半，细胞中不含同源染色体，D错误。

5．(不定项)(2022·广东高三专题练习)二倍体动物某个精原细胞形成精细胞过程中，不同时期细胞的核DNA相对含量和染色体数目如图所示。下列叙述正确的是( AB )

A．乙时期的细胞和丙时期细胞均含有两个染色体组

B．甲→乙过程中DNA复制前需要合成RNA聚合酶

C．乙→丙过程中可发生基因重组和基因突变

D．丙→丁过程中着丝粒分裂、姐妹染色单体分离

【解析】　乙时期的细胞同源染色体仍在一个细胞中，丙时期细胞着丝粒分裂，染色体暂时加倍，所以均含有两个染色体组，A正确；DNA复制需要酶的催化，而酶的合成需要通过转录和翻译过程，转录过程需要RNA聚合酶，所以甲→乙过程中DNA复制前需要合成RNA聚合酶，B正确；乙→丙过程表示减数第一次分裂到减数第二次分裂后期，可发生基因重组，也可发生染色体变异乙细胞表示一条染色体上有2个DNA，DNA已复制完成一般不再发生基因突变，C错误；丙图表示着丝粒已分裂、姐妹染色单体已分离，所以丙→丁过程中不再发生着丝粒分裂、姐妹染色单体分离，D错误。

变式四　利用细胞分裂图和坐标图、柱形图判断细胞分裂方式

6．有研究者对基因型为EeXFY的某动物精巢切片进行显微观察，绘制了图1中三幅细胞分裂示意图(仅展示部分染色体)；图2中细胞类型是依据不同时期细胞中染色体数和核DNA分子数的数量关系而划分的。回答下列问题：

(1)图1中细胞甲的名称是 次级精母细胞  。若细胞乙产生的一个精细胞的基因型为E，则另外三个精细胞的基因型为 E、eXFY、eXFY或EXFXF、eY、eY或EYY、eXF、eXF　，这种变异属于 染色体数目  变异。

(2)图2中类型b的细胞对应图1中的细胞有 乙和丙　。

(3)图2中类型c的细胞含 2  个染色体组，可能含有 0或n　对同源染色体。

(4)着丝粒分裂导致图2中一种细胞类型转变为另一种细胞类型，其转变的具体情况有 b→a  、 d→c  (用图2中字母和箭头表示)。

【解析】　(1)分析图示可知，图甲为减数第二次分裂中期的细胞，因此表示次级精母细胞。细胞乙产生的一个精细胞的基因型为E，若减数第一次分裂出现异常，说明X与Y没有分离，则另外三个精细胞的基因型为E、eXFY、eXFY；若减数第二次分裂出现异常，则另外三个精细胞的基因型分别为EXFXF、eY、eY或EYY、eXF、eXF。这种变异属于染色体数目变异。(2)图2中类型b的细胞处于减数第一次分裂或者处于有丝分裂前期、中期，对应图1中的细胞有乙和丙。(3)图2中类型c的细胞可以是处于减数第二次分裂后期的细胞也可以是体细胞，所以细胞中含2个染色体组，可能含有0或n对同源染色体。(4)着丝粒分裂导致图2中一种细胞类型转变为另一种细胞类型，即染色体数∶核DNA分子数由1∶2转变为1∶1，其转变的具体情况有b→a、d→c。

变式五　掌握减数分裂与有丝分裂的观察实验

7．(2022·重庆适应性测试)对老鼠(2N＝40)睾丸切片进行显微观察，根据细胞中染色体的数目将细胞分为A、B、C三组，每组细胞数目如表所示，下列叙述中正确的是( D )

A．只有A组细胞处于有丝分裂过程中

B．B组细胞内都存在同源染色体

C．三组细胞的性染色体组成均为一条X和一条Y

D．C组细胞的出现与减数分裂有关

【解析】　正常体细胞含40条染色体，A组细胞含80条染色体，A组细胞为有丝分裂后期细胞，B组含40条染色体，可能处于间期、有丝分裂前期、中期，也可能处于减Ⅰ时期及减Ⅱ后期、末期(前)，A错误；减Ⅱ时期细胞中不存在同源染色体，B错误；有丝分裂后期性染色体数为2X＋2Y，减Ⅱ后期细胞中含2条X染色体或2条Y染色体，C错误。C组合20条染色体已减半，应是和减数分裂有关，D正确。

7．(不定项)(2022·海门中学模拟)下图为某同学“观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片”实验的相关照片，图中MⅠ代表减数分裂Ⅰ，MⅡ代表减数分裂Ⅱ。下列叙述错误的是( ABC )

A．可在图乙的MⅡ①中找到图甲的结构

B．在该装片的制作过程中需要用甲基绿对染色体进行染色

C．若用洋葱根尖细胞进行实验，同样能观察到图乙现象

D．判断乙图细胞所处时期的主要依据是染色体的形态、数目及位置

【解析】　甲中正在发生同源染色体的非姐妹染色单体互换，属于MⅠ前期图，A错误；在该装片的制作过程中需要用甲紫和醋酸洋红对染色体进行染色，甲基绿能对DNA进行染色，B错误；洋葱根尖细胞不能进行减数分裂，而图乙属于减数分裂过程的现象，故若用洋葱根尖细胞进行实验，不能观察到图乙现象，C错误；减数分裂过程中，细胞中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化，因此要判断乙图细胞所处时期的主要依据是染色体的形态、数目及位置，D正确。