2023届高考生物二轮复习系统大概念——细胞通过分裂实现增殖，完成生命历程学案

系统大概念——细胞通过分裂实现增殖，完成生命历程

知识块(一)有丝分裂与减数分裂　

 (一)判断二倍体生物细胞分裂方式

1．前期图的判断

2.中期图的判断

3.后期图的判断

[微点拨]

①细胞有丝分裂过程中始终存在同源染色体，但某些单倍体存在例外情况。

②着丝点分裂并非纺锤丝牵拉的结果。着丝点先分裂，之后纺锤丝牵拉。

③减数第二次分裂的细胞中不一定没有同源染色体，如四倍体。　　

(二)解读细胞分裂中的三类特殊曲线图表

1．每条染色体中DNA含量的变化

根据曲线图完善下表：

2．同源染色体对数和染色体组数变化曲线

3.核DNA相对含量柱形图

需自我补充的知识：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

知识块(二)细胞的分化、衰老、凋亡和癌变　

(一)明确细胞分化的机理和结果

(二)识记细胞衰老的特征

(三)细胞凋亡

1．图解细胞凋亡机理

2．“三看法”区分细胞凋亡与细胞坏死

3．细胞自噬

[微点拨]

注意区分与病原体感染有关的细胞死亡的不同情况。若是被病原体感染而死亡，则属于细胞坏死；若感染后被机体免疫系统清除，则属于细胞凋亡。　　

4．归纳概括细胞癌变的三个常考点

(一)原因分析类

1．与初级精母细胞相比，精细胞的染色体数目减半，原因是在减数分裂过程中__________________。

提示：染色体复制一次，细胞连续分裂两次。

2．在减数分裂前的间期，染色体复制后，在显微镜下观察不到每条染色体上的两条姐妹染色单体的原因是__________________________________________________________

________________________________________________________________________。

提示：减数分裂前的间期染色体复制后，每条染色体上的两条染色单体各是一条长的细丝，呈染色质状态，故在显微镜下观察不到。

3．比较同一时刻同一种生物不同细胞的染色体特点，来推测一个精母细胞在不同分裂时期的染色体变化情况。这一做法能够成立的逻辑前提是_______________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

提示：同一生物的细胞，所含遗传物质相同，增殖的过程相同；不同细胞可能处于细胞周期的不同阶段。

4．洋葱表皮细胞不能作为有丝分裂材料的原因是________________。用洋葱根尖作为观察染色体变异的材料的原因是_____________________________________________

________________________________________________________________________。

提示：细胞高度分化，不能进行细胞分裂　分裂期相对于其他植物细胞在细胞周期中占的比值大，同时染色体数量少易观察。

5．与体细胞相比，花粉细胞中的染色体减少了一半，但仍具有全能性，原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

提示：与体细胞相比，花粉细胞中的染色体减少了一半，但仍具有发育为完整个体的全套基因。

6．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酸—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的活性，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。

(二)科学探究类

1．小鼠(2n＝40)mT蛋白对精子的形成有重要作用。敲除控制合成mT蛋白的基因，检测并统计曲细精管中相关细胞核DNA含量及细胞数目比率如下表所示。回答下列问题：

(1)细胞A、细胞B和细胞C分别是什么细胞？

提示：细胞A为精细胞(或精子)；细胞B为染色体没有复制的精原细胞和次级精母细胞；细胞C为初级精母细胞和进行有丝分裂的精原细胞的前、中、后期细胞。

(2)mT蛋白对精子的形成的作用是什么？判断的依据是什么？

提示：mT蛋白对精子的形成的作用是将减数分裂过程阻滞在了减数第二次分裂。与正常鼠相比，敲除鼠的次级精母细胞数量增加，精子数量减少。

2．有丝分裂后期着丝点的分裂是不是纺锤丝牵引的结果？如何验证你的结论？

提示：着丝点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，有丝分裂后期染色体的着丝点仍可以分裂，从而使细胞中染色体数目加倍，这说明着丝点分裂不是纺锤丝牵引的结果。

3．胸腺嘧啶脱氧核糖核苷(简称胸苷)，在细胞内可以转化为胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸，后者是合成DNA的原料，用含有3H-胸苷的营养液，处理活的小肠黏膜层，半小时后洗去游离的3H-胸苷，连续48小时检测小肠绒毛被标记的部位，结果如下图所示(黑点表示放射性部位)。请回答下列问题：

(1)处理后开始的几小时，发现只有a处能够检测到放射性，这说明什么？

提示：小肠黏膜层只有a处的细胞能进行DNA复制和细胞分裂。

(2)处理后24小时左右，在b处可以检测到放射性，48小时左右，在c处检测到放射性，原因是什么？

提示：a处的细胞连续分裂把带有放射性标记的细胞推向b处，直至c处。

(3)如果继续跟踪检测，小肠黏膜层上的放射性将发生怎样的变化？

提示：小肠黏膜细胞上的放射性将会因为细胞的衰老、死亡、脱落而消失。

1．判断下列有关细胞分裂的叙述是否正确。

①果蝇体细胞含有8条染色体，其体细胞在有丝分裂前的间期，DNA进行半保留复制，形成16个核DNA分子。(2021·全国乙卷)(√)

②果蝇体细胞有8条染色体，其体细胞在有丝分裂后期，成对的同源染色体分开，细胞中有16条染色体。(2021·全国乙卷)(×)

③植物细胞有丝分裂前期，核DNA已完成复制且染色体数目加倍。(2021·浙江卷)(×)

④高等动物胚胎干细胞分裂过程中，中心体的复制和染色体组数的加倍发生在同一时期。(×)

⑤一次有丝分裂与一次减数分裂过程中染色体的复制次数相同。(√)

⑥等位基因分离是由于减数第二次分裂后期着丝点分裂，姐妹染色单体分离。(×)

2．判断下列关于细胞生命历程的叙述是否正确。

①已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。(√)

(2021·河北卷)

②细胞核具有全能性是由于其含有该物种的全套基因。(2021·浙江卷)(√)

③由卵细胞直接发育成完整个体体现了植物细胞的全能性。(2021·辽宁卷)(√)

④清除细胞内过多的自由基有助于延缓细胞衰老。(2021·河北卷)(√)

⑤细胞凋亡过程中不需要新合成蛋白质。(×)

(2021·河北卷)

⑥清除被病原体感染细胞的过程中不存在细胞凋亡现象。(2019·全国卷Ⅰ)(×)

⑦细胞凋亡是由程序性死亡相关基因的表达所启动。(2019·江苏卷)(√)

⑧哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆。(√)

⑨癌细胞中可能发生多个基因突变，细胞形态发生变化。(√)

⑩癌细胞是动物体内具有自养能力并快速增殖的细胞。(×)

[基础考法·自主评价]

1．(2022·西宁三模)下列关于细胞有丝分裂过程中染色体和DNA数量变化的叙述，错误的是(　 )

A．染色体复制完成后核DNA数量是之前的两倍

B．DNA的复制和数量加倍都发生在细胞分裂间期

C．着丝点分裂将导致染色体和核DNA数量成倍增加

D．处于分裂中期和分裂后期的细胞染色体数量不同

解析：选C　染色体复制完成后，核DNA含量加倍，A正确；核DNA的复制和加倍都发生在细胞分裂的间期，B正确；着丝点分裂将导致染色体加倍，但核DNA含量不变，C错误；处于分裂中期和后期的细胞内的染色体数量不同，前者是后者的一半，D正确。

2．(2022·新余二模)人体(2N＝46)细胞正常分裂的过程中，伴随着细胞结构的规律性变化。下列叙述正确的是(　 )

A．染色体数∶核DNA分子数为1∶1的细胞中可能含有两条Y

B．染色体散乱地分布在纺锤体中央时，染色体的形态已达到最稳定

C．若某细胞处于分裂后期且染色体数等于体细胞染色体数，则其正进行减数第二次分裂

D．染色体数为4N的细胞中，可能正在发生同源染色体分离，同时非同源染色体自由组合

解析：选A　减数第二次分裂后期，由于着丝点分裂，染色体数∶核DNA分子数为1∶1，此时次级精母细胞中可能含有两条Y染色体，A正确；有丝分裂前期染色体散乱分布于纺锤体中央，但染色体的形态达到最稳定的时期是有丝分裂中期，B错误；若某细胞处于分裂后期且染色体数等于体细胞染色体数，则其正进行减数第一次分裂或减数第二次分裂，C错误；染色体数为4N的细胞为有丝分裂后期的细胞，减数第一次分裂后期发生同源染色体分离，同时非同源染色体自由组合，D错误。

3．(2022·临汾模拟)如图所示，A点时用32P标记果蝇精原细胞所有核DNA的双链，然后将其置于只含31P的培养液中培养，发生了a、b两个连续的分裂过程。下列相关叙述错误的是(　 )

A．IJ段细胞中含32P的染色体可能有8条

B．GH段细胞中核DNA比染色体的比值是2

C．IJ段细胞中可能有1个或2个染色体组

D．CD段细胞中有1条或2条X染色体

解析：选A　IJ段细胞处于减数第二次分裂前期和中期时，只有4条染色体，所以含32P的染色体有4条；而着丝点分裂后，染色单体分开形成子染色体，导致染色体数目暂时加倍，但细胞中含32P的染色体仍为4条，A错误。GH段表示减数第一次分裂，此过程中染色体已完成复制且着丝点没有分裂，所以细胞中核DNA比染色体的比值是2，B正确。IJ段细胞处于减数第二次分裂前期和中期时，细胞中有1个染色体组，而处于减数第二次分裂后期时，细胞中有2个染色体组，C正确。CD段细胞表示有丝分裂前期和中期时，细胞中有1条X染色体，而处于有丝分裂后期时，细胞中有2条X染色体，D正确。

4．在观察果蝇(2n＝8)某细胞中的染色体组成时，发现一个正在分裂的细胞中，共有8条染色体，呈现4种不同的形态。下列说法正确的是(　 )

A．若该细胞正处于分裂前期，则一定有同源染色体联会

B．若该细胞正处于分裂后期，则一定含有同源染色体

C．若该细胞此时没有染色单体，则该细胞不可能取自精巢

D．若该细胞此时存在染色单体，则该细胞中没有Y染色体

解析：选D　若该细胞正处于分裂前期，则该细胞可能处于减数第一次分裂前期或有丝分裂前期，而有丝分裂前期没有同源染色体联会，A错误；若该细胞正处于分裂后期，可能是减数第一次分裂后期或减数第二次分裂后期，但减数第二次分裂后期细胞中没有同源染色体，B错误；若该细胞此时没有染色单体，则该细胞处于减数第二次分裂后期，可能是处于减数第二次分裂后期的次级精母细胞，故该细胞可能取自精巢，C错误；若该细胞此时存在染色单体，则可表示有丝分裂前、中期，也可表示减数第一次分裂的前、中和后期，但该细胞若取自雄果蝇则细胞中应该有五种形态，这与题意不符，因此若该细胞此时有染色单体存在，则该细胞只能取自雌果蝇，即该细胞中没有Y染色体，D正确。

5．(2022·贵阳三模)下列有关人体细胞生命历程的叙述，错误的是(　 )

A．细胞分化可能导致葡萄糖的代谢方式发生改变

B．DNA的损伤会影响到细胞的分化、衰老和凋亡

C．分裂期的细胞不能进行DNA复制和蛋白质合成

D．不同种细胞寿命的长短与其能否分裂无直接关联

解析：选C　细胞分化可能导致葡萄糖的代谢方式发生改变，正常细胞既可进行有氧呼吸，也可进行无氧呼吸，但在成熟红细胞中只能进行无氧呼吸，A正确；细胞的分化、衰老和凋亡都是受基因控制的，因此DNA的损伤会影响到细胞的分化、衰老和凋亡，B正确；分裂期的细胞通常不能进行DNA复制，但能进行蛋白质的合成，C错误；细胞寿命的长短与其能否分裂之间没有关系，如心肌细胞寿命长，但是不能分裂，D正确。

6．下列有关植物细胞全能性的说法，不正确的是(　 )

A．以四倍体和二倍体的西瓜为亲本杂交获得三倍体无子西瓜，体现了植物细胞全能性

B．细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性

C．只有一个染色体组的细胞也可能有全能性

D．植物细胞工程的理论基础是细胞全能性

解析：选A　以四倍体和二倍体的西瓜为亲本杂交获得三倍体无子西瓜，属于多倍体育种，没有体现植物细胞的全能性，A错误。

7．(2022·南昌模拟)DNA酶是高等动物细胞中Nuc-1基因表达产生的一类重要的水解酶。DNA酶大量合成并被激活后，能催化细胞内DNA的水解，最终导致细胞凋亡。下列有关叙述正确的是(　 )

A．凋亡细胞中Nuc-1基因不能复制和解旋

B．胚胎时期细胞中Nuc-1基因也可能表达

C．Nuc-1基因的大量表达可能导致细胞坏死

D．细胞凋亡过程中细胞内各种酶的活性都降低

解析：选B　细胞凋亡过程Nuc-1基因不能复制，但会解旋以便进行转录、翻译合成DNA酶，A错误；胚胎时期也有细胞凋亡，凋亡细胞的Nuc-1基因会表达，B正确；Nuc-1基因的大量表达可能导致细胞凋亡，该过程受基因调控，不属于细胞坏死，C错误；凋亡细胞中的多数酶的活性都降低，DNA酶等少数酶的活性会增强，D错误。

8．(2022·淮北一模)中风的起因一般是由脑部血液循环障碍导致局部神经结构损伤和功能缺失。科研人员为中风患者脑内移植神经干细胞，中风患者局部神经结构损伤、功能缺失得到了一定程度的修复和重建。下列叙述错误的是(　 )

A．神经干细胞与神经细胞所含的mRNA不完全相同

B．神经干细胞在参与损伤修复过程中发生了细胞分裂、分化

C．脑部血液循环障碍导致局部神经细胞死亡属于细胞坏死

D．大多数神经干细胞的染色体数目是神经细胞的2倍

解析：选D　神经干细胞与神经细胞是由同一个受精卵发育而来的，其形态、结构、功能不同的根本原因是基因的选择性表达，所含有的mRNA和蛋白质不完全相同，A正确；神经干细胞经刺激后可分化为特定的细胞、组织，发生了细胞分裂、分化等过程，B正确；细胞坏死是在种种不利因素的影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡，脑部血液循环障碍导致局部神经细胞死亡是一种由病理性刺激引起的死亡，属于细胞坏死，C正确；大多数神经干细胞的染色体数目与神经细胞相同，只有有丝分裂后期和末期形成两个子细胞之前，神经干细胞染色体数目加倍，D错误。

9．如图表示人体红细胞成熟经历的几个过程及各阶段的细胞特点。下列叙述正确的是(　 )

A．造血干细胞和网织红细胞均具有细胞周期

B．成熟红细胞在细胞呼吸过程中释放的二氧化碳和吸收的氧气相等

C．成熟红细胞的凋亡由基因控制，其凋亡基因在④之前已表达

D．①②③④均为细胞分化过程，③在脱去细胞核的同时还排出核糖体等细胞器

解析：选C　只有能够连续进行有丝分裂的细胞才具有细胞周期，网织红细胞不具有细胞周期，A错误；成熟红细胞无线粒体，不进行有氧呼吸，只能进行无氧呼吸产生乳酸，因此成熟红细胞在细胞呼吸过程中不吸收氧气，也不释放出二氧化碳，B错误；细胞凋亡是由基因所决定的程序性死亡，故成熟红细胞的凋亡由基因控制，因为成熟红细胞不合成蛋白质，说明其凋亡基因在④之前已表达，C正确；据图可知，①②③④均为细胞分化过程；因为蛋白质的合成场所为核糖体，据图可知，过程③在脱去细胞核后，形成的网织红细胞，能进行旺盛的蛋白质的合成，说明过程③没有排出核糖体，D错误。

10．(2022·西安模拟)研究人员发现，一种组蛋白甲基化转移酶(NSD2)能够阻止细胞衰老。研究表明衰老的细胞中NSD2减少，会使与细胞衰老有关的基因表达增加，促进细胞生长的基因功能下降。下列相关叙述正确的是(　 )

A．衰老细胞的细胞核体积变小，核膜内折，解旋酶活性降低

B．根据自由基学说，细胞中的自由基可能会攻击NSD2，使其活性降低

C．NSD2的减少会使参与细胞生长的基因翻译受阻，导致细胞加速衰老

D．清除体内衰老细胞后个体衰老得到延缓，说明细胞衰老就是个体衰老

解析：选B　衰老细胞的细胞核体积变大，A错误；NSD2能够阻止细胞衰老，则根据自由基学说，细胞中的自由基可能会攻击NSD2，使其活性降低，使得细胞衰老，B正确；NSD2减少，会促进细胞生长的基因功能下降，影响基因的转录，导致细胞加速衰老，C错误；对于多细胞生物来说，细胞衰老和个体衰老不是同步的，但是个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程，D错误。

11．据报载，武汉同济医院首次使用了由人的干细胞体外定向分化获得的功能细胞来治疗半月板损伤。在充分知情的情况下，受试者接受了膝骨关节腔内的干细胞注射。下列有关叙述，错误的是(　 )

A．干细胞是一种具有自我更新能力和多向分化潜能的未分化细胞群体

B．在体内，细胞分化一般是稳定的，而且是不可逆的过程

C．体外诱导干细胞分化的过程与基因的选择性表达有关

D．用自体干细胞移植法治疗半月板损伤可避免机体发生免疫排异反应

解析：选A　骨髓中的造血干细胞是分化了的细胞，但它的分化程度低，分化能力强，A错误；在体内，细胞分化是稳定的，而且一般是不可逆的，一旦细胞沿一定方向分化，一般不会回到原先的状态，B正确；细胞的分化与基因选择性表达有关，C正确；自体干细胞具有患者的遗传物质，故用自体干细胞移植法治疗半月板损伤可避免机体发生免疫排异反应，D正确。

12．据《临床肿瘤学杂志》报道，肝癌组织中的核因子kB(核内转录调控因子)异常活化后可抑制肝癌细胞凋亡，促进肝癌细胞存活。下列对此研究的理论依据及意义的描述不科学的是(　 )

A．核因子kB可能参与肿瘤的启动、发生及发展

B．通过抑制核因子kB的表达，可促进肝癌细胞的凋亡

C．核因子kB异常活化后可使正常机体细胞增殖和细胞凋亡保持平衡状态

D．阻断核因子kB信号通路的激活将可能有助于抑制肝癌细胞的增殖

解析：选C　根据题干“肝癌组织中的核因子kB(核内转录调控因子)异常活化后可抑制肝癌细胞凋亡，促进肝癌细胞存活”，可知核因子kB可能参与肿瘤的启动、发生及发展；抑制核因子kB的表达可促进肝癌细胞的凋亡；据题意可知，核因子kB异常活化后可促进肝癌细胞存活，这样正常机体细胞增殖和细胞凋亡就失去了平衡状态；核因子kB可促进肝癌细胞存活，因此阻断核因子kB信号通路的激活将可能有助于抑制肝癌细胞的增殖。

13．(2020·浙江选考)若某二倍体高等动物(2n＝4)的基因型为DdEe，其1个精原细胞(DNA被32P全部标记)在培养液中培养一段时间，分裂过程中形成的其中1个细胞如图所示，图中细胞有2条染色体DNA含有32P。下列叙述错误的是(　 )

A．形成图中细胞的过程中发生了基因突变

B．该精原细胞至多形成4种基因型的4个精细胞

C．图中细胞为处于减数第二次分裂后期的次级精母细胞

D．该精原细胞形成图中细胞的过程中至少经历了两次胞质分裂

解析：选B　题图细胞中无同源染色体且着丝粒分裂，染色体移向两极，可判断此细胞为处于减数第二次分裂后期的次级精母细胞。该次级精母细胞产生的精细胞的基因型为De和de，若形成该次级精母细胞的过程中发生的基因突变是D突变成d，则与其同时产生的另一个次级精母细胞的基因型为ddEE，产生的精细胞的基因型为dE；若形成该次级精母细胞的过程中发生的基因突变是d突变成D，则另一个次级精母细胞的基因型为DDEE，产生的精细胞的基因型为DE，所以该次级精母细胞对应的初级精母细胞至多形成3种基因型的4个精细胞(De、de、dE或De、de、DE)；而由以上分析可知，该精原细胞先经过了一次有丝分裂形成两个子细胞，经复制后成为两个初级精母细胞，除上述次级精母细胞所对应的初级精母细胞外，另一个初级精母细胞可形成2、3或4种基因型的4个精细胞。因此，该精原细胞至多可形成7种基因型的8个精细胞，B错误。

14．(2022·咸阳模拟)酵母菌是一种单细胞真菌。在细胞分裂过程中，细胞核核膜并不会消失和重现，而是长时间的完整存在。另外，与细胞分裂直接相关的纺锤体不在细胞质而是在细胞核内形成，这种有丝分裂称为封闭式有丝分裂，如图所示。下列叙述正确的是(　 )

A．封闭式有丝分裂因纺锤体在细胞核内，所以染色体不能平均分配到两个子细胞

B．酵母菌经有丝分裂产生的两个子细胞即为子一代个体，两个子代的DNA完全相同

C．如果用药物抑制纺锤体的形成，可使细胞中染色体数目加倍

D．酵母菌的有丝分裂过程与动物细胞不同，与植物细胞相同

解析：选C　染色体会在纺锤体的牵引下平均分到细胞核两端，并生成两个DNA相同的细胞核，再生成两个细胞核遗传物质相同的子细胞，A错误；由于DNA在复制过程中可能发生基因突变，因此两个子细胞的DNA可能不完全相同，B错误；如果用药物抑制纺锤体的形成，细胞核中复制加倍的染色体不能平均分到两个细胞核中，则会使细胞中的染色体数目加倍，C正确；酵母菌的有丝分裂与动物、植物的有丝分裂均不相同，其细胞核核膜不会消失和重现，且纺锤体在细胞核中形成，D错误。

15．有研究者采用荧光染色法制片，在显微镜下观察拟南芥(2n＝10)减数分裂细胞中染色体形态、位置和数目，以下为镜检时依次拍摄的4幅图片。下列说法正确的是(　  )

A．拟南芥的雄蕊和雌蕊都是观察细胞减数分裂的理想材料

B．图甲细胞中形成5个四分体，同源染色体的非姐妹染色单体互换发生于该时期

C．图乙细胞每条染色体的着丝点都排列在细胞中央的赤道板上

D．图丙、丁细胞分别出现同源染色体彼此分离、着丝点分裂的现象

解析：选B　拟南芥雄蕊中发生减数分裂的细胞比雌蕊多，因此观察细胞减数分裂各时期的特点选用雄蕊更为恰当，A错误；拟南芥体细胞中染色体数目是10条，有5对同源染色体，图甲表示减数第一次分裂前期，同源染色体正在联会，形成5个四分体，同源染色体非姐妹染色单体之间的片段互换也发生在该时期，B正确；图乙细胞处于减数第一次分裂中期，同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧，因此每条染色体的着丝点都排列在赤道板两侧，C错误；图丙表示减数第二次分裂中期，而同源染色体彼此分离发生在减数第一次分裂后期，因此不可能发生在图丙，D错误。