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高考一轮复习第11讲 细胞的增殖课件PPT
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这是一份高考一轮复习第11讲 细胞的增殖课件PPT，共60页。
考点一 细胞的增殖和细胞周期
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 和 两个相连续的过程。(2)方式:真核细胞有无丝分裂和 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 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 。
生长、发育、繁殖、遗传
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。
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。
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
解析 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
解析 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
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: 。
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
1.细胞有丝分裂各时期的特点(以高等植物细胞为例)
[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
4.有丝分裂的意义将亲代细胞的 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 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
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)
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
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:
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
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∶2C.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
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
解析 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
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
使组织中的细胞相互分离开来
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 。
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 ,如果要找到处于不同时期的细胞,可以 。
分裂中期染色体数目比较清晰,形态比较稳定,便于观察
不断移动装片,在不同的视野中寻找
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)= ×细胞周期(T)。
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
解析 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
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40D.药物N能抑制两个纺锤体的相互作用,可能是秋水仙素
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。
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
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)
解析 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
解析 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
解析 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)。
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
考点一 细胞的增殖和细胞周期
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 和 两个相连续的过程。(2)方式:真核细胞有无丝分裂和 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 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 。
生长、发育、繁殖、遗传
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。
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。
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
解析 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
解析 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
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: 。
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
1.细胞有丝分裂各时期的特点(以高等植物细胞为例)
[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
4.有丝分裂的意义将亲代细胞的 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 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
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)
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
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:
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
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∶2C.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
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
解析 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
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
使组织中的细胞相互分离开来
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 。
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 ,如果要找到处于不同时期的细胞,可以 。
分裂中期染色体数目比较清晰,形态比较稳定,便于观察
不断移动装片,在不同的视野中寻找
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)= ×细胞周期(T)。
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
解析 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
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40D.药物N能抑制两个纺锤体的相互作用,可能是秋水仙素
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。
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
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)
解析 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
解析 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
解析 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)。
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
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