2024届人教版高中生物一轮复习素养提升细胞周期的调控学案（不定项）

这是一份2024届人教版高中生物一轮复习素养提升细胞周期的调控学案（不定项），共8页。



细胞周期的调控

细胞周期是一个多因子参与的、高度准确和有组织的时序调控过程，多个因素相互协调共同操作形成了一个调节网络。
(1)细胞周期沿着G1期(DNA合成前期)、S期(DNA合成期)、G2期(DNA合成后期)和M期(分裂期)四个阶段有条不紊地运行，离不开细胞周期中关卡和调控因子的作用。关卡能够检测核DNA复制及染色体分配质量，只有相应的过程进行完全，细胞才能顺利通过关卡进入下一个时期。因此，细胞周期检验点的调控可保证细胞周期中的关键事件高度准确完成。重要的细胞周期检验点有启动点、R点、DNA损伤检验点、G2/M检验点、纺锤体组装检验点等。细胞周期检验点受控于一系列特异与非特异环境信号的影响，是基于一系列基因及其产物对外界信号的反应。
(2)CDK激酶对细胞周期起着核心调控作用，周期蛋白通过调节CDK激酶活性成为重要的调控因子。CDK分别与相应的周期蛋白结合形成异源二聚体，在一些因素的调节下表现出激酶活性，周期蛋白为调节亚基，CDK为催化亚基。所形成的不同复合物通过CDK激酶活性磷酸化不同底物，实现其对细胞周期不同时期的推进与转换作用。
(3)除周期蛋白以外，其他众多因素也参与调节CDK激酶的活性。如：①CDK蛋白的磷酸化与去磷酸化作用；②蛋白激酶抑制因子(CKI)的作用；③泛素—蛋白水解酶复合物的蛋白质降解作用，通过降解CKI和通过后期促进因子(APC)通路从而降解周期蛋白，分别推进细胞进入下一个周期。
(4)其他内在和外在因素在细胞周期中的作用。内在因素如原癌基因和抑癌基因的表达产物对细胞周期有重要的调控作用。除细胞内在因素外，细胞和机体的外界因素对细胞周期也有重要影响，如离子辐射、化学物质作用、病毒感染、温度变化、pH变化等。

[典例]　(2020·山东卷)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下图所示。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
[思维建模]
题干
信息
信息1
文字：“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”
信息2
曲线图：正常细胞的CDK1发生磷酸化水平先升高再降低，感染BYDV的细胞中CDK1的磷酸化水平先升高至与正常细胞一样的高位后不再下降
素养
指引
生命
观念
磷酸化(由激酶催化)和去磷酸化(由磷酸酶催化)是控制细胞周期的关键。它们都被用来控制调控途径自身活性和执行调控途径决定的底物活性
思维误区
误区：易忽略M蛋白通过抑制CDK1的去磷酸化而影响细胞周期
切记：正常细胞中DNA复制未完成时，CDK1发生磷酸化，即去磷酸化过程受到抑制；正常细胞中磷酸化的CDK1发生去磷酸化后，使细胞进入有丝分裂期
解析：选C　由分析可知，正常细胞中DNA复制未完成时，磷酸化的CDK1去磷酸化过程受到抑制，使其磷酸化水平较高，A正确；正常细胞中，磷酸化的CDK1发生去磷酸化后，会使细胞进入分裂期，在分裂期的前期染色质会螺旋化形成染色体，B正确；由分析可知，感染BYDV的细胞中，M蛋白可能是通过抑制CDK1的去磷酸化过程而影响细胞周期的，C错误；由分析可知，M蛋白发挥作用后，感染BYDV的细胞不能进入分裂期而停留在分裂间期，D正确。

1．(2022·滨州一模)细胞周期沿着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，离不开细胞周期中关卡和调控因子的作用。关卡能够检测核DNA复制及染色体分配质量，只有相应的过程进行完全，细胞才能顺利通过关卡进入下一个时期。如图为细胞周期中的3个主要关卡。下列有关说法错误的(　　)

A．连续分裂的细胞中调控因子呈现周期性变化
B．关卡1和3可负责检测DNA是否有损伤
C．DNA复制不完全的细胞不能通过关卡2
D．染色体未全部与纺锤体相连的细胞不能通过关卡3
解析：选B　连续分裂的细胞有细胞周期，调控因子也随细胞周期呈周期性变化，A正确；DNA复制在S期，关卡2是检测DNA是否有损伤，关卡3是检测分裂是否正常，B错误；DNA复制不完全的细胞不能进入到分裂期，即不能通过关卡2，C正确；染色体没有全部和纺锤体相连导致分裂后期的染色体没有移向两极，细胞分裂不正常，不通过关卡3，D正确。
2．(2022·河北衡水中学二联)细胞周期同步化是指自然发生或人工造成的使细胞群体处于同一细胞周期同一阶段的过程。胸腺嘧啶核苷(TdR)是一种DNA合成可逆抑制剂(阻断S期，去除后S期可继续进行)。某同学设计了以下实验来获得全部处于G1/S期交界处的同步化细胞：①加入过量TdR，处理时间为T1；②移去TdR，加入新鲜培养液，处理时间为T2；③再次加入过量TdR，处理时间为T3；④移去TdR，加入新鲜培养液，将阻断的细胞全部释放，得到较高同步化的S期细胞。若用TG1、TS、TG2和TM分别表示细胞周期G1、S、G2和M所用时长，下列叙述不正确的是(　　)

A．T1≥TG1＋TG2＋TM
B．TS C．T3 D．该实验仅适用于TG1＋TG2＋TM大于TS的细胞
解析：选C　加入过量TdR，S期细胞被抑制，其他细胞沿细胞周期运转，最后停在G1/S交界处，则处理时间T1≥TG1＋TG2＋TM，A正确；移去TdR，再加入新鲜培养液，进行释放，使所有被积累在G1/S期和停留在S期的细胞都通过S期，处理时间TS＜T2＜TG1＋TG2＋TM，B正确；再次加入过量TdR，细胞群体通过G2、M和G1期的运转，最终被阻滞在G1/S交界处，处理时间T3≥TG1＋TG2＋TM，C错误；将阻断的细胞全部释放就得到较高同步化的S期细胞，该实验适用范围：仅适用于TG1＋TG2＋TM大于TS的细胞，D正确。
3．(2022·河北联考)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，获得如下结果。下列推论错误的是(　　)
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
M期细胞和G2期细胞
原G2期细胞中染色质出现凝缩
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.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：选D　M期和G期细胞融合后，原G1期细胞中染色质出现凝缩，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，A正确；S期和G1期细胞融合后，原G1期细胞中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；将M期细胞和S期细胞融合，由于M期细胞中染色体已经高度螺旋，所以原M期细胞染色体DNA不会复制，C正确；将M期细胞和S期细胞融合，由于M期细胞中存在能诱导染色质凝缩成染色体的调控因子，所以，原S期细胞中染色质会发生凝缩，D错误。
4．(2020·江苏卷)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、S期和G2期。为了保证细胞周期的正常运转，细胞自身存在着一系列监控系统(检验点)，对细胞周期的过程是否发生异常加以检测，部分检验点如图所示。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。请据图回答下列问题：

(1)与G1期细胞相比，G2期细胞中染色体及核DNA数量的变化是___________________ _____________________________________________________。
(2)细胞有丝分裂的重要意义在于通过______________________，保持亲子代细胞之间的遗传稳定性。图中检验点1、2和3的作用在于检验DNA分子是否________(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________。
(3)细胞癌变与细胞周期调控异常有关，癌细胞的主要特征是________________。有些癌症采用放射性治疗效果较好，放疗前用药物使癌细胞同步化，治疗效果会更好。诱导细胞同步化的方法主要有两种：DNA合成阻断法、分裂中期阻断法。前者可用药物特异性抑制DNA合成，主要激活检验点________，将癌细胞阻滞在S期；后者可用秋水仙碱素抑制________的形成，主要激活检验点________，使癌细胞停滞于中期。
解析　(1)G2期细胞已完成DNA复制和组蛋白合成，其每条染色体含有两条染色单体，每个染色单体含有一个DNA，染色体数目不变，DNA加倍；(2)细胞有丝分裂的重要意义在于通过间期的染色体正确复制和分裂期的平均分配，保证亲子代细胞的遗传物质保持一致；保持遗传的稳定性。图中检验点1、2和3依次处在间期的G1－S、S、G2－M，其主要作用在于检验DNA分子是否损伤和修复，DNA是否完成复制；检验点5主要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；(3)癌细胞的主要特征是细胞无限增殖，细胞表面糖蛋白减少，失去接触抑制；DNA合成阻断法是用药物特异性抑制癌细胞的DNA合成，主要激活检验点2，将癌细胞阻断在S期；分裂中期阻断法可用秋水仙素抑制纺锤体的形成，染色体不能移向两极，故主要激活检验点4，使癌细胞停滞于中期。
答案　(1)染色体数不变，核DNA数加倍　
(2)染色体正确复制和平均分配　①②　检验点5
(3)细胞无限增殖　2　纺锤体　4

1．经典重组　判断正误
(1)观察根尖细胞有丝分裂中期的染色体，可用甲紫(龙胆紫)溶液使其着色(2021·全国乙卷，2B改编)(√)
(2)真核细胞染色体和染色质中都存在DNA—蛋白质复合物(2018·全国Ⅰ卷，2A)(√)
(3)细胞中染色体的数目始终等于DNA的数目(2017·海南卷，23A)(×)
(4)细胞周期中染色质DNA比染色体DNA更容易复制(2016·海南卷，6C)(√)
2．(2021·海南卷)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
解析：选D　真核细胞在有丝分裂前期会发生核膜解体，由图示可知，核膜解体后形成的小泡可参与新核膜重构，A项正确；真核细胞在有丝分裂末期核膜会重新形成，核膜形成后可为下一次细胞分裂做准备，B项、C项正确；核孔是大分子物质进出细胞核的通道，但核孔具有选择性，大分子物质不能自由进出核孔，D项错误。
3．(2020·北京卷)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：选D　观察根尖细胞有丝分裂图像的实验中，需经过解离(盐酸＋酒精1∶1混合液)→漂洗→染色(龙胆紫)→制片等步骤，A错误；应先在低倍物镜下找到分生区细胞并移至视野中央，再换高倍物镜仔细观察，B错误；由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(畸变)，D正确。
4.(2017·江苏卷)假如右图是某生物体(2n＝4)正常的细胞分裂示意图，下列有关叙述错误的是(　　)
A．该细胞处于减数分裂Ⅱ后期
B．若染色体①有基因A，则④有基因A或a
C．若图中的②表示X染色体，则③表示Y染色体
D．该细胞产生的子细胞中有2对同源染色体
解析：选A　如题图所示：该细胞中移向同一极的染色体含有同源染色体，应处于有丝分裂后期，A错误；①与④着丝粒分裂前为同源染色体，故若染色体①有基因A，则④有基因A或a，B正确；由于②③是形态、大小不同的一对同源染色体，故若②表示X染色体，则③表示Y染色体，C正确；该细胞中有4对同源染色体，产生的子细胞中有2对同源染色体，D正确。