细胞的生命历程
第11讲 细胞的增殖
考试说明 1.细胞的生长和增殖的周期性(Ⅱ)。
2.细胞的无丝分裂(Ⅰ)。
3.细胞的有丝分裂(Ⅱ)。
4.实验:(1)观察细胞的有丝分裂。
(2)模拟探究细胞表面积与体积的关系。
考点一 细胞增殖的周期性
1.细胞的生长
(1)模拟探究实验
①细胞模型:大小不同的 。
②运输效率表示法: 。
③检测方法:酚酞遇NaOH呈 色。
(2)细胞不能无限长大的原因
图4-11-1
2.细胞增殖的周期性
(1)细胞周期
图4-11-2
(2)细胞增殖(真核细胞)
①方式:无丝分裂、 和减数分裂。
②过程:包括 和细胞分裂整个连续的过程。
③意义:是生物体 的基础。
正误辨析
(1)卵细胞的体积较大,这样可以提高细胞与外界物质交换的效率。 ( )
(2)机体内所有的体细胞都处于细胞周期中。 ( )
(3)洋葱的表皮细胞比分生区细胞的增殖周期长。( )
(4)进行减数分裂的细胞不具有细胞周期。 ( )
(5)细胞周期具有物种特异性,同一生物体内不同细胞的细胞周期是相同的。 ( )
(6)同一细胞的细胞周期是一定的,不会受到环境条件的影响。 ( )
1.只有连续分裂的细胞才具有细胞周期,只分裂一次便不再分裂的细胞、减数分裂形成的细胞都不具有细胞周期。高度分化的细胞也不具有细胞周期。
2.细胞周期各时期的划分
(1)
分裂间期
(2)分裂期(M期):前期、中期、后期、末期。
(3)细胞周期的4种常用表示方法
①扇形图
图4-11-3
解读:a→b→c→a为一个细胞周期。
②直线图
图4-11-4
解读:a+b或c+d为一个细胞周期。
③坐标图
图4-11-5
解读:A→G为一个完整的细胞周期。
④柱形图
图4-11-6
解读:A组细胞处于G1期;B组细胞处于S期;C组细胞处于G2期和分裂期。
[提醒]① 细胞周期中,分裂间期所占时间长,分裂期所占的时间短,因此观察细胞所处的时期时,大部分都处于分裂间期。
②分裂产生的子细胞的三种去向:继续分裂、暂不分裂、不再分裂(细胞分化)。
命题角度1 考查细胞不能无限长大的原因及实验探究
1.[2018·山东济宁育才中学模拟] 在探究细胞大小与物质运输关系的实
图4-11-7
验中,用NaOH溶液浸泡不同边长的含酚酞的琼脂立方块一定时间后,取出立方块切成两半。其剖面如图4-11-7所示,其中x为NaOH扩散的深度,y为立方块的边长,阴影代表紫红色。则 ( )
A.该实验的自变量为x,因变量为y
B.x的值随y值的增大而增大
C.NaOH扩散的体积为(y-x)3
D.y值越小,扩散体积的比例越大
题后归纳 模拟探究细胞表面积与体积关系的相关说明
(1)琼脂块大小模拟细胞大小,NaOH溶液模拟被细胞吸收的物质。
(2)物质扩散体积与总体积之比表示物质运输的效率。
(3)在相同时间内,NaOH在每一琼脂块内扩散的深度基本相同,说明NaOH在每一琼脂块内“扩散的速率”是相同的。
(4)NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随琼脂块的增大而减小。
(5)实验结论:细胞体积越大,其相对表面积越小,细胞与周围环境之间物质交换的面积相对越小,所以物质运输的效率越低。
命题角度2 考查对细胞周期的理解
2.[2018·广东华美实验学校高三模拟] 下列据图4-11-8描述细胞周期的相关说法,正确的是 ( )
图4-11-8
A.诱导细胞的基因突变可用物理或化学方法,作用于甲的S期或丙的a→b段
B.一个完整的细胞周期是指乙图的a+b段或b+c段
C.用秋水仙素作用于丙细胞可使细胞分裂停留在a→b段
D.细胞中含有染色单体的时间段是M或b、d或a→b段
题后归纳 关注与细胞周期相联系的知识点
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出现差错,可能发生基因突变。
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,可以抑制癌细胞的无限增殖。
④免疫:在淋巴因子的作用下,被抗原刺激后的B细胞将进入细胞周期迅速分裂,使细胞周期缩短。
考点二 有丝分裂过程中相关结构和数量的变化
1.有丝分裂过程
时
期
分裂图像
特点
植物细胞
动物细胞
间
期
①完成 和 合成
②细胞适度
(续表)
时
期
分裂图像
特点
植物细胞
动物细胞
前
期
① 消失
②染色质→
③纺锤体形成
植物: 发出纺锤丝
动物: 发出星射线
(续表)
时
期
分裂图像
特点
植物细胞
动物细胞
中
期
①染色体的 排列于赤道板上
②染色体形态 ,数目清晰
后
期
① 分裂, 分开
②子染色体
末
期
① 出现,形成两个细胞核
②染色体→
③ 消失
④细胞质分裂
植物: →细胞壁
动物: 向内凹陷
2.动植物细胞有丝分裂的主要区别
图4-11-9
3.有丝分裂的意义
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。
4.细胞的无丝分裂
图4-11-10
正误辨析
(1)动物细胞分裂时,纺锤体、染色单体均形成于分裂前期,消失于分裂后期。 ( )
(2)着丝点分裂一定导致DNA数目加倍。 ( )
(3)赤道板是细胞有丝分裂过程中出现的一种结构。 ( )
(4)在细胞周期中,染色单体数量随着染色体数量的加倍而加倍。 ( )
(5)有丝分裂后期和末期,核DNA分子数与染色体数相同。 ( )
(6)在一个细胞周期中,DNA的复制和中心粒的倍增可发生在同一时期。 ( )
(7)洋葱体细胞中有16条染色体,经四次有丝分裂后形成的每个子细胞中均有16条染色体。 ( )
1.细胞周期中几种细胞结构的周期性变化
(1)染色体行为变化规律
图4-11-11
①当有染色单体(G2、前、中期)时,染色体∶染色单体∶DNA=1∶2∶2。
②当无染色单体(G1、后、末期)时,染色体∶DNA=1∶1。
(2)纺锤体的变化:形成时期为前期,解体时期为末期。
(3)核膜、核仁的变化:解体时期为前期,重建时期为末期。
(4)中心体变化规律(动物细胞、低等植物细胞)
间期复制→前期移向两极并形成纺锤体→末期平均分到子细胞。
2.通过模型法突破有丝分裂过程中核DNA、染色体及染色单体数目变化规律(以二倍体为例)
(1)数量变化
间期
前期
中期
后期
末期
染色体
2N
2N
2N
4N
4N→2N
染色单体
0→4N
4N
4N
0
0
核DNA
2N→4N
4N
4N
4N
4N→2N
(2)曲线变化模型:一个细胞中核DNA含量、染色体数、染色单体数的变化及每条染色体上DNA含量的变化曲线
图4-11-12
(3)柱状图模型
图4-11-13
①根据染色单体变化判断各时期
染色单体
②根据比例关系判断各时期
DNA∶染色体∶
染色单体=
3.与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用
细胞器名称
细胞类型
作用时期
生理作用
核糖体
动、植物细胞
间期(主要)
有关蛋白质的合成
中心体
动物细胞、
低等植物细胞
前期
纺锤体的形成
高尔基体
植物细胞
末期
细胞壁的形成
线粒体
动、植物细胞
整个细胞周期
提供能量
命题角度1 考查有丝分裂过程及各时期的特征
1.[2018·山东淄博淄川高中模拟] 下列关于高等植物细胞有丝分裂的叙述,正确的是 ( )
A.前期时完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成
B.中期时每条染色体的着丝点排列在细胞中央的一个平面上
C.后期时配对的同源染色体彼此分离,分别向细胞的两极移动
D.末期时细胞膜通过从细胞的中部向内凹陷进行胞质分裂
2.下列关于人体细胞有丝分裂的说法,正确的是 ( )
A.女性色盲患者的体细胞在分裂后期含有两个Xb基因
B.同源染色体的联会和交叉互换发生在分裂前期
C.处于分裂中期和后期的细胞中染色体数目为体细胞的两倍
D.在有丝分裂后期,一个细胞中的DNA分子数多于92个
题后归纳
(1)有些分裂全过程均存在同源染色体,但不联会、不分离。
(2)姐妹染色单体在间期就已形成,只是呈染色质形态,而染色体形态出现于前期。
(3)后期着丝点是自动分裂,与纺锤丝的牵引无关。若用秋水仙素抑制纺锤体的形成,没有纺锤丝的牵引,细胞中染色体的数目仍可加倍。
(4)界定赤道板与细胞板:赤道板不是细胞结构,是一假想平面,在光学显微镜下看不到;细胞板是一真实结构,光学显微镜下能看到,出现在植物细胞有丝分裂的末期。
命题角度2 通过细胞图考查细胞分裂特点
3.[2018·湖南长沙长郡中学模拟] 图4-11-14是细胞有丝分裂模式图或部分结构图,下列有关叙述不正确的是 ( )
图4-11-14
A.上述细胞有丝分裂的顺序是甲、丁、乙、丙
B.显微镜下观察到最多的细胞处于甲时期
C.开始出现染色体的时期是丁;染色体开始转变成染色质形态的时期是丙
D.丁一定是动物细胞有丝分裂前期
4.图4-11-15是某生物体细胞有丝分裂的不同分裂时期的图像,对图像的描述正确的是 ( )
图4-11-15
A.该生物可能是低等植物
B.甲、乙、丙三个细胞内染色体数、染色单体数与DNA分子数的比例都为1∶2∶2
C.甲细胞进行中心体复制,发出星射线,形成了纺锤体
D.甲、乙、丙三个细胞分别处于有丝分裂的前期、后期和中期
题后归纳 “三看法”界定动、植物细胞有丝分裂
图4-11-16
命题角度3 考查有丝分裂过程中染色体、DNA数量的变化
5.[2018·云南玉溪新平一中模拟] 图4-11-17是植物细胞有丝分裂过程中不同时期染色体和DNA含量变化曲线图及细胞分裂图像。下列相关叙述中不正确的是 ( )
甲 乙
图4-11-17
A.图甲中实线表示DNA含量的变化
B.图乙所示细胞对应图甲中DE段
C.观察染色体形态和数目的最佳时期是CD段时期
D.DNA分子和染色体数目的加倍发生在AB段时期
6.如图4-11-18中甲和乙表示有丝分裂不同时期染色体和核DNA的数量关系,下列有关叙述不正确的是 ( )
甲 乙
图4-11-18
A.观察染色体形态和数目的最佳时期处于图甲的CD段
B.处于图甲中DE段的细胞染色体数目加倍,但核DNA含量不变
C.图乙中a对应图甲中的AB段,c对应图甲中的EF段
D.有丝分裂过程不会出现图乙中d所示的情况
题后归纳 有丝分裂中核DNA含量变化的两种曲线变式
图4-11-19
(1)图乙表示有丝分裂过程中每条染色体上DNA含量变化曲线,图中ef段处于间期,fg段表示含有姐妹染色单体的时期,即有丝分裂的G2期、前期和中期,hi段表示有丝分裂的后期和末期。
(2)图丙是图乙的变式,在有染色单体时,染色体与核DNA数目之比为1∶2,不存在染色单体的时期,染色体与核DNA数目之比为1∶1。图丙中BC段处于S期,CD段表示有丝分裂G2期、前期和中期,EF段为有丝分裂的后期和末期。
考点三 实验:观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
1.实验原理
(1)选材:高等植物的分生组织细胞有丝分裂旺盛。
(2)染色:细胞核内的染色体(质)易被碱性染料(龙胆紫溶液)着色。
(3)时期确定:由于各个细胞的分裂是独立进行的,在同一分生组织中可以通过高倍显微镜观察各个细胞内染色体的存在状态,判断处于不同分裂时期的细胞。
2.实验步骤
3.实验注意事项
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
选取分裂旺盛的部位(如根尖,注意剪取根尖时不宜过长)
时间
必须在分裂旺盛的时间(如根尖的剪取一般在上午10点至下午2点左右)
操作注
意事项
解离
时间
太短
细胞间质未被完全溶解,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
洗去多余的盐酸,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
显微镜
观察
细胞状态
显微镜观察的都是死细胞,不能看到动态变化
细胞数目
间期的细胞数目最多,原因是间期历时最长
说明:(1)应该严格按照操作步骤进行:取材→解离→漂洗→染色→制片。如:必须先漂洗后染色,顺序不能颠倒,否则解离液中的盐酸会干扰染色效果。
(2)显微镜观察时若视野中找不到处于某一时期的细胞,可通过移动装片从邻近的区域中寻找。
1.下列有关“制作并观察植物细胞有丝分裂的临时装片”活动的叙述,正确的是 ( )
A.使用盐酸解离可以使细胞之间的质膜松散
B.使用 0.01 g/mL 的龙胆紫溶液的目的是使整个细胞着色
C.压盖玻片的目的是使细胞内已着色的结构相互分散开
D.漂洗的目的是防止解离过度,并避免残留的盐酸与碱性染料反应
2.[2018·福建闽侯八中模拟] 在“观察细胞有丝分裂”实验中,三位实验人员制作洋葱根尖装片的操作步骤(“+”表示操作,“-”表示未操作)如下表所示。
实验
人员
操作
取材
解离
漂洗
染色
制片
甲
根尖1~3 mm处
-
+
+
+
乙
根尖1~3 mm处
+
-
+
+
丙
根尖5~7 mm处
+
+
+
+
则甲、乙、丙观察到的实验现象分别是 ( )
A.细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚
B.细胞分散但看不到染色体、染色体着色清楚、细胞分散染色体清楚
C.细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞着色清楚但看不到染色体
D.染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚、细胞分散染色体清楚
真题·预测
1.[2018·全国卷Ⅰ] 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4-11-20所示。据图分析,下列相关叙述不合理的是 ( )
图4-11-20
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
2.[2017·北京卷] 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
3.[2017·全国卷Ⅲ] 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)。
1.下列关于哺乳动物细胞有丝分裂的叙述,错误的是 ( )
A.细胞周期的有序性需要原癌基因的调控
B.通过半保留复制子代DNA保留了亲代DNA一半的遗传信息
C.通过观察有丝分裂中期细胞可以判断染色体是否异常
D.细胞有丝分裂过程中一般不会出现同源染色体分离的现象
2.图4-11-21表示人的细胞周期中周期蛋白表达量的变化,细胞分裂间期包括DNA复制前期、DNA复制期和DNA复制后期,下列相关说法正确的是 ( )
图4-11-21
A.周期蛋白A的主要作用是调控DNA分子复制
B.细胞周期蛋白在分裂间期结束后基本都被降解,在下一个细胞周期会重新合成
C.细胞周期蛋白可参与中心体的构成
D.细胞周期蛋白的合成只与原癌基因有关
1.细胞体积越大,细胞的表面积与体积之比就越小,物质运输的效率就越低。
2.细胞分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备,完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成,同时细胞有适度的生长。
3.动物细胞的一个细胞周期中,DNA复制和中心粒的倍增均发生在分裂间期。
4.真核细胞的分裂方式有三种:无丝分裂、有丝分裂和减数分裂。
5.有丝分裂最重要的变化:间期DNA复制,DNA数目倍增;分裂期在纺锤体作用下将复制后的亲代细胞染色体,精确地平均分配到两个子细胞中去,在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。
第12讲 减数分裂和受精作用
考试说明 1.细胞的减数分裂(Ⅱ)。
2.动物配子的形成过程(Ⅱ)。
3.动物的受精过程(Ⅱ)。
4.实验:观察细胞的减数分裂。
考点一 减数分裂与受精作用
1.减数分裂的概念
图4-12-1
2.减数分裂中易混概念辨析
(1)同源染色体和非同源染色体
①同源染色体
图4-12-2
②非同源染色体:指形态、大小各不相同,且在减数分裂中 的染色体。
(2)联会与四分体
①联会:是指减数第一次分裂过程中(前期) 两两配对的现象。
②四分体:联会后的每对同源染色体含有四条染色单体,叫作四分体。
③一个四分体= 对同源染色体= 条染色体= 条染色单体= 个DNA分子(含 条脱氧核苷酸链)。
(3)交叉互换
图4-12-3
①概念:MⅠ前期,同源染色体的 之间互换片段的现象。
②时期: 。
③意义:进一步丰富了配子的类型,增强了有性生殖生物的变异性。
3.精子和卵细胞的形成过程
(1)精子形成过程中的主要特点
图4-12-4
(2)精子和卵细胞的形成过程的比较
比较项目
精子的形成
卵细胞的形成
场所
时间
初情期开始
胚胎期开始,初情期完成
细胞质
分裂
均等分裂
卵母细胞 分裂;第一极体 分裂
是否变形
变形
结果
1个精原细胞→4个精细胞→变形成为4个 (成熟配子)
1个卵原细胞→ 个较大的卵细胞(成熟配子)和 个较小的极体(退化消失,不能受精)
相同点
染色体的变化行为相同
4.受精作用
(1)概念: 相互识别、融合成为 的过程。
(2)实质:精子的 与卵细胞的细胞核相融合,使彼此的 会合在一起。
(3)结果:受精卵中染色体数目与体细胞相同,其中有一半的染色体来自 ,一半来自 。
(4)减数分裂和受精作用的意义
①增加了子代的 ,有利于生物在自然选择中进化,体现了有性生殖的优越性。
②对于维持每种生物前后代体细胞中 的恒定,对于生物的遗传和变异都是十分重要的。
正误辨析
(1)联会的一对染色体必定会出现在同一子细胞中。( )
(2)用显微镜观察胚胎干细胞的细胞分裂时,可见同源染色体配对。 ( )
(3)在减数分裂过程中,染色体数目减半发生在减数第一次分裂。 ( )
(4)减数第一次分裂前期同源染色体配对,每条染色体含有4条染色单体。 ( )
(5)玉米体细胞中有10对染色体,经过减数分裂后,卵细胞中染色体数目为5对。 ( )
(6)正常情况下,在人的初级卵母细胞经减数分裂形成卵的过程中,一个细胞中最多含有2条X染色体。 ( )
(7)配子中染色体组合多样性的原因是同源染色体的姐妹染色单体之间的交叉互换和非同源染色体的自由组合。( )
(8)一个基因型为AaBb的精原细胞,在发生交叉互换的情况下,能产生四种类型的精子。 ( )
(9)绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性。 ( )
(10)受精卵中的遗传物质一半来自父方,一半来自母方。( )
教材拓展
[必修2 P20] 图2-5中卵细胞产生过程中,细胞质不均等分裂,其意义是什么?
。
1.减数第一次分裂和减数第二次分裂的比较
比较项目
减数第一次分裂
减数第二次分裂
染色体是否复制
复制
不复制
着丝点变化
不分裂
分裂
染色体数目变化
2n→n(减半)
n→2n→n
核DNA数目变化
2n→4n→2n
2n→n
染色体主要行为
①同源染色体联会;②四分体中非姐妹染色单体可发生交叉互换;③同源染色体分离,非同源染色体自由组合
着丝点分裂,姐妹染色单体分离
同源染色体
有
无
2.精子和卵细胞分裂图像辨析及判断方法
(1)图像
图4-12-5
(2)判断方法
①依据细胞质的分配方式判断精卵形成过程图像(二倍体生物2n=4)
图4-12-6
②据分裂图像快速确认动物性别,若为四分体平分为二,则一定为MⅠ后期,此时若细胞质均等分裂则动物性别一定为雄性,若细胞质不均等分裂,则动物性别一定为雌性。
注:若为MⅡ后期,则细胞质均等分裂时,不能直接确认动物性别(此时需依据其他信息继续确认)。
命题角度1 考查减数分裂的相关概念与过程
1.下列关于减数分裂过程先后顺序的说法,错误的是 ( )
A.四分体中同源染色体分离伴随着着丝点的分裂
B.姐妹染色单体的分离发生在同源染色体分离之后
C.等位基因的分离发生在细胞中的染色体数目减半前
D.同源染色体联会发生在细胞核中的DNA数目减半前
2.[2018·黑龙江齐齐哈尔二模] 图4-12-7为某二倍体生物细胞分裂过程中某一时期示意图,图中数字代表染色体,字母代表染色单体。没有突变且细胞正常分裂,则下列叙述正确的是 ( )
图4-12-7
A.该细胞中有同源染色体4对、DNA分子8个
B.如果a上有D基因,a'的相同位置上的基因是d
C.由于非同源染色体自由组合,该细胞分裂完成将得到四种子细胞
D.由于同源染色体分离,分裂后a与b不能共存于一个细胞
题后归纳 “四看法”判断同源染色体
(1)看有无染色体配对、形成四分体的现象:配对形成四分体的染色体为同源染色体。
(2)看有无交叉互换的发生:发生交叉互换的染色体为同源染色体。
(3)看细胞所处的时期
①减数第二次分裂过程中不存在同源染色体。
②减数第二次分裂后期,上下对应的大小、形状完全相同的染色体不是同源染色体,而是姐妹染色单体分离后形成的相同染色体。
(4)看染色体的大小、形状
如果不是减数第二次分裂,则:
①有丝分裂后期,每一极中大小、形状相同的为同源染色体(上下对应的染色体不是同源染色体)。
②其他时期(除后期),大小、形状相同的染色体一般为同源染色体。
命题角度2 考查精子与卵细胞形成过程的比较
3.图4-12-8为高等动物的细胞分裂示意图。下列叙述正确的是 ( )
图4-12-8
A.图甲一定为次级精母细胞
B.图乙一定为初级卵母细胞
C.图丙为次级卵母细胞或极体
D.图丙中的M、m为一对同源染色体
4.图4-12-9中甲为某动物细胞中的两对同源染色体,其在减数分裂过程中发生交叉互换形成了如图乙所示的四个精细胞,则来自同一个次级精母细胞的是 ( )
图4-12-9
A.①② B.①③ C.②③ D.③④
命题角度3 考查受精作用
5.[2018·山东淄博高三模拟] 下列由精子和卵细胞结合成受精卵的过程中,正确的是 ( )
①受精卵中的遗传物质主要来自于染色体 ②受精卵中的细胞质主要来自卵细胞 ③受精时精子全部进入卵细胞内 ④精子和卵细胞的染色体合在一起为4N条 ⑤受精卵中的染色体一半来自父方,一半来自母方 ⑥受精过程是后代多样性的原因
A.①②⑤ B.③④⑤
C.①③④ D.②③⑥
题后归纳
1.有性生殖后代多样性的原因
(1)配子的多样性:一是MⅠ前期同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换;二是MⅠ后期非同源染色体之间的自由组合。
(2)受精时精子和卵细胞结合具有随机性。
2.细胞质和细胞核中遗传物质来源的区别
受精卵细胞核中的遗传物质从双亲各获得一半的DNA;受精卵的细胞质中,如线粒体中也含有DNA,几乎全部来自母本,因此受精卵中的遗传物质并非是从双亲各获得一半的DNA,而是从母本获得的多一些。
考点二 减数分裂过程中相关数量变化
减数分裂中染色体、DNA数量变化曲线
图4-12-10
分析图4-12-10:
(1)甲为性原细胞;乙为初级性母细胞;丙、丁为次级性母细胞;戊为性细胞。
(2)染色体数目变化及原因
①减数第一次分裂末期,同源染色体分开平均进入两个子细胞,染色体数目减半。
②减数第二次分裂后期,着丝点分裂,染色体数目加倍到体细胞水平。
③减数第二次分裂末期,细胞一分为二,染色体数目减半。
(3)核DNA数目变化及原因
①减数第一次分裂前的间期,DNA复制,核DNA数目加倍。
②减数第一次分裂末期,细胞一分为二,核DNA数目减半。
③减数第二次分裂末期,细胞一分为二,核DNA数目再减半。
(4)染色单体数目变化及原因
①减数第一次分裂前的间期,DNA复制,染色单体形成。
②减数第一次分裂末期,细胞一分为二,染色单体数目减半。
③减数第二次分裂后期,着丝点分裂,染色单体消失。
1.图4-12-11表示某雌果蝇进行减数分裂时,处于四个不同阶段的细胞(I~Ⅳ)中相关结构或物质的数量。下列有关表述中正确的是 ( )
图4-12-11
A.在Ⅰ阶段的细胞内,可能发生着丝点断裂
B.在Ⅱ阶段的细胞内,可能没有同源染色体
C.在Ⅰ、Ⅱ阶段的细胞内,可能发生DNA的复制
D.在Ⅳ阶段的细胞内,可能含有同源染色体
2.图4-12-12为某一生物体内有关细胞分裂图解与图像,根据图示分析,下列叙述错误的是 ( )
(一) (二)
图4-12-12
A.图(二)中的乙图中细胞可能会发生基因重组
B.图(一)中CD段形成的原因是着丝点的分裂
C.图(二)中由乙图细胞分裂方式可判断该生物是雌性动物
D.图(二)中丙图细胞的分裂时期与图(一)的DE段相吻合
考点三 减数分裂与有丝分裂的比较
1.图像比较(以二倍体动物为例)
(1)列表辨析
时期
有丝分裂
减数第一次分裂
减数第二次分裂
前期
主要区别:①与②中都有同源染色体;②中同源染色体联会,形成四分体;③中无同源染色体
(续表)
时期
有丝分裂
减数第一次分裂
减数第二次分裂
中期
主要区别:①中染色体的着丝点排列在赤道板上;②中染色体的着丝点排列在赤道板的两侧;③中无同源染色体,染色体的着丝点排列在赤道板上
(续表)
时期
有丝分裂
减数第一次分裂
减数第二次分裂
后期
①与②比较:①
中染色单体分开形成子染色体;②中同源染色体分离。①与③比较:①中有同源染色体,③中无同源染色体。②与①③比较:②中有染色单体,①③中无染色单体
(2)利用“三看法”判断细胞的分裂方式
图4-12-13
2.进行减数分裂与有丝分裂的一个细胞中染色体数量、核DNA数量变化曲线的比较
(1)模型比较
图4-12-14
(2)判断
图4-12-15
3.每条染色体上DNA含量变化的分析
图4-12-16
(1)存在染色单体时,染色体数∶核DNA数=1∶2,AB段的形成原因是DNA复制;不存在染色单体时,染色体数∶核DNA数=1∶1,CD段的形成原因是着丝点分裂。
(2)图4-12-16所示曲线既适用于减数分裂,也适用于有丝分裂,相关分析如下表:
项目
A→B
B→C
C→D
D→E
染色体的
变化特点
对应减数
分裂时期
减数第一次分裂前的间期
减数第一次分裂和减数第二次分裂的前期、中期
减数第二次分裂的后期
减数第二次分裂的末期
对应有丝
分裂时期
间期
前期和中期
后期
末期
正误辨析
(1)同源染色体配对通常发生在有丝分裂前期。 ( )
(2)所有的细胞分裂都存在四分体。 ( )
(3)二倍体生物细胞正在进行着丝点分裂时,细胞中一定不存在同源染色体。 ( )
(4)人体细胞减数第一次分裂后期与减数第二次分裂后期细胞中都有2个染色体组。 ( )
(5)某二倍体生物细胞内含有4个染色体组,则该细胞分裂的前一时期细胞内应存在四分体。 ( )
(6)仅发生在减数分裂过程中的可遗传变异是基因重组和染色体变异。 ( )
(7)人类精子形成过程中,姐妹染色单体携带的遗传信息不同的原因一定是基因突变。 ( )
命题角度1 考查减数分裂与有丝分裂的过程及图像识别
1.[2018·天津南开模拟] 家兔睾丸中有的细胞进行有丝分裂,有的细胞进行减数分裂。下列有关叙述正确的是( )
A.每个细胞分裂前都进行DNA分子的复制
B.每个细胞分裂时同源染色体都进行联会
C.每个细胞分裂时姐妹染色单体都分离
D.每个细胞分裂后的子细胞中都含性染色体
2.[2018·陕西咸阳二模] 图4-12-17是某哺乳动物体内部分细胞的分裂示意图。下列叙述正确的是 ( )
甲 乙 丙 丁
图4-12-17
A.图中属于细胞有丝分裂时期的是甲、丙、丁
B.图丁所示细胞的名称是次级精母细胞或极体
C.图乙、丙、丁所示的细胞中含有两个染色体组
D.图丙细胞中有两个四分体
命题角度2 考查细胞分裂过程中染色体、核DNA数量变化坐标曲线类及柱形图问题
3.图4-12-18是细胞分裂和受精作用过程中核DNA含量和染色体数目的变化,据图分析正确的是 ( )
图4-12-18
A.具有染色单体的时期只有CD、GH、MN段
B.着丝点分裂只发生在DE、NO段
C.GH段与OP段,单个细胞内染色体数目不同
D.MN段与AB段,单个细胞内核DNA含量相同
4.图4-12-19为某动物(体细胞染色体为2n)细胞分裂过程中不同时期每个细胞中DNA、染色体和染色单体的数量关系图。下列有关说法不正确的是 ( )
图4-12-19
A.乙→丙和戊→丁所发生的主要变化均为着丝点分裂
B.丙可以表示减数第二次分裂后期,甲只能代表精子或卵细胞
C.基因重组可发生在戊时期,基因突变主要发生在丙→戊过程中
D.处于丁和戊时期的细胞中一定存在同源染色体
题后归纳
图4-12-20
直方图实质上是坐标曲线图的变形,反映的也是染色体、核DNA或染色单体数量的变化关系。解题思路与坐标曲线图基本相同,但对染色单体的分析显得尤为重要。在直方图中,染色体和DNA的含量不可能是0,但染色单体会因着丝点的分裂而消失,所以直方图中表示的某结构数量若出现0,则其一定表示染色单体。如图4-12-20所示。
命题角度3 从同源染色体对数及染色体组数角度区分细胞分裂的方式及时期
5.图4-12-21是某二倍体动物的细胞分裂时期与同源染色体对数的关系曲线图,以下对图示的理解,错误的是 ( )
图4-12-21
A.AE段细胞完成有丝分裂过程
B.FH段内发生同源染色体的分离
C.B点和H点都发生染色体的着丝点断裂
D.HI段细胞中有可能含两个染色体组
题后归纳 同源染色体对数变化曲线分析
①有丝分裂:后期时染色体数目加倍,同源染色体由n对(2n条)加倍成为2n对(4n条),子细胞中同源染色体仍为n对。②减数分裂:MⅠ后期同源染色体分开,分别进入两个子细胞,次级性母细胞及成熟生殖细胞或极体中不含同源染色体。
图4-12-22
考点四 实验:观察细胞的减数分裂
一、实验原理
蝗虫的精原细胞进行减数分裂形成精细胞,再形成精子。此过程要经过两次连续的细胞分裂。在此过程中,细胞中的染色体形态和数目都在不断地发生变化,因而能够据此识别减数分裂的各个时期。
二、实验材料的选取
宜选用雄性个体生殖器官,其原因:
(1)雄性个体产生的精子数多于雌性个体产生的卵细胞数。
(2)在动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底,排卵时排出的仅仅是次级卵母细胞,只有和精子相遇后,在精子的刺激下,才能继续完成减数第二次分裂。
三、实验流程
1.装片制作(同有丝分裂装片制作过程):解离→漂洗→染色→制片。
2.显微观察
1.下列关于观察减数分裂实验的叙述中,错误的是 ( )
A.可用蝗虫精母细胞的固定装片观察减数分裂
B.用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的装片容易观察到减数分裂现象
C.在能观察到减数分裂现象的装片中,可能观察到同源染色体联会现象
D.用洋葱根尖制成装片,能观察到同源染色体联会现象
2.一同学用高倍显微镜观察小白鼠某器官的切片时,发现了一个细胞膜向内凹陷、细胞质即将分裂为均等的两部分的细胞图像,下列说法不正确的是 ( )
A.如果每个着丝点上都有两条染色单体,说明该细胞取自雄性小白鼠的睾丸
B.如果每条染色体上均不含染色单体,说明该细胞一定处于减数第二次分裂后期
C.如果移向两极的染色体数目不同,说明该细胞发生了染色体数目的变异
D.无变异情况下,若移向两极的染色体形态有差异,说明该细胞处于减数第一次分裂后期
易错警示
(1)观察减数分裂过程选取的材料是能进行减数分裂的细胞,如植物的花药,动物的精巢、卵巢等。宜选用雄性个体生殖器官。
(2)动物的精巢、卵巢以及植物的未成熟花药、胚珠中的细胞既进行有丝分裂又进行减数分裂;其染色体数目有三种情况:N、2N、4N(假设亲代为二倍体)。原始的精原细胞(卵原细胞)本身的增殖是通过有丝分裂进行的。
真题·预测
1.[2018·全国卷Ⅲ] 关于某二倍体哺乳动物细胞有丝分裂和减数分裂的叙述,错误的是 ( )
A.有丝分裂后期与减数第二次分裂后期都发生染色单体分离B.有丝分裂中期和减数第一次分裂中期都发生同源染色体联会
C.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
D.有丝分裂中期和减数第二次分裂中期染色体都排列在赤道板上
2.[2017·全国卷Ⅱ] 已知某种细胞有4条染色体,且两对等位基因分别位于两对同源染色体上。某同学用示意图表示这种细胞在正常减数分裂过程中可能产生的细胞。其中表示错误的是 ( )
A B
C D
图4-12-23
3.[2017·江苏卷] 假如图4-12-24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 ( )
图4-12-24
A.该细胞处于减数第二次分裂后期
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
1.二倍体生物细胞正在进行着丝点分裂时,下列有关叙述正确的是 ( )
A.细胞中一定不存在同源染色体
B.着丝点分裂一定导致DNA数目加倍
C.染色体DNA一定由母链和子链组成
D.细胞中染色体数目—定是其体细胞的2倍
2.图4-12-25是三种二倍体高等动物的细胞分裂模式图,下列相关叙述中,正确的是 ( )
图4-12-25
A.图乙细胞中含有姐妹染色单体,图甲细胞中含有同源染色体
B.图甲细胞处于有丝分裂后期,也可能处于减数第二次分裂后期
C.图乙细胞处于减数第二次分裂中期,属于次级精母细胞
D.图丙细胞中若①上有A基因,④上有a基因,则该细胞一定发生了基因突变
1.减数第一次分裂过程中,同源染色体的分离,导致染色体数目减半。
2.减数第二次分裂与有丝分裂相似,不同的是减数第二次分裂中不存在同源染色体。
3.精子形成过程中,细胞质都是均等分裂的;卵细胞形成过程中,初级(次级)卵母细胞的细胞质不均等分裂,极体的细胞质均等分裂。
4.减数第一次分裂过程中染色体的主要行为有同源染色体联会形成四分体、同源染色体分离。
5.减数第二次分裂过程中染色体的主要行为有着丝点分裂、染色体数目暂时加倍。
6.受精卵核内的遗传物质一半来自父方,一半来自母方,其细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。
拓展微课 减数分裂与生物的遗传、变异
难点一 减数分裂与两大遗传定律的关系
1.基因的分离定律发生于减数第一次分裂后期,即同源染色体分开,其上的等位基因分离。
2.基因的自由组合定律发生于减数第一次分裂后期,即非同源染色体自由组合,其上的非等位基因自由组合。
例1 以下关于遗传和减数分裂的叙述中,正确的是 ( )
A.在减数分裂的过程中,等位基因的分离只能发生在减数第一次分裂的后期
B.在减数分裂的过程中,非同源染色体间的部分片段交换属于基因重组
C.一个基因型为AaBb的精原细胞经减数分裂后形成4种精子
D.正常情况下,在减数分裂的过程中,基因和染色体的行为是一致的
难点二 减数分裂与变异
1.减数分裂与基因突变
在减数第一次分裂前的间期,DNA分子复制过程中,如果复制出现差错,则会引起基因突变,此时可导致姐妹染色单体上含有等位基因,这种突变能通过配子传递给下一代,如图W2-1所示。
图W2-1
[注意]突变一般发生在同源染色体中的某一条染色体上,可能发生隐性突变,也可能发生显性突变,通过突变产生等位基因。
2.减数分裂与基因重组
(1)在减数第一次分裂后期,可因同源染色体分离,非同源染色体自由组合而出现基因重组,如图W2-2中的A与B或A与b组合。
图W2-2
(2)在减数第一次分裂四分体时期,可因同源染色体上的非姐妹染色单体间交叉互换而导致基因重组,如图W2-3中原本A与B组合,a与b组合,经重组可导致A与b组合,a与B组合。
图W2-3
3.减数分裂与染色体变异
在减数分裂过程中,由于一些原因也会出现染色体结构变异和染色体数目变异的配子,可通过配子将这些变异传递给下一代,现分析如下:
(1)减数第一次分裂时,A、a所在的同源染色体未分离或X、Y染色体未分离。
图W2-4
(2)减数第二次分裂时,A、a所在的姐妹染色单体未分开或X染色体的姐妹染色单体未分开。
图W2-5
例2 某生物的基因型是AaBb,图W2-6表示体内一个正在进行减数分裂的细胞,下列说法正确的是 ( )
图W2-6
A.此细胞是次级精母细胞或次级卵母细胞
B.此细胞一定发生过交叉互换和染色体变异
C.图示变异类型可使子代的基因组合出现多样化
D.A与a的分离仅发生于减数第一次分裂
例3 某基因型为AABb个体的一个精原细胞产生AAb、Aab、B、B四个精子,下列说法正确的是 ( )
A.Aab异常配子产生的原因是基因突变和减数第一次分裂同源染色体未正常分离
B.配子产生的过程中减数第二次分裂姐妹染色单体未正常分离
C.配子产生的过程中减数第一次分裂非姐妹染色单体进行了交叉互换
D.该精原细胞产生精子过程中肯定发生了基因的显性突变
方法提炼
1.姐妹染色单体上出现等位基因的原因剖析
一定基因突变
一定交叉互换
两种可能
①体细胞——有丝分裂(例如根尖分生区细胞出现图W2-7中甲情况)
②形成时期:间期
③亲代基因型AA若出现图甲情况
①生殖细胞配子中出现一条染色体颜色有两种,如图乙绝大多数白色,只在头上带一小段黑色
②形成时期:MⅠ前期
无前面任何提示,可两种情况同时考虑
图W2-7
2.细胞分裂过程中形成异常细胞的原因分析(以基因型为AaBb的细胞为例):
(1)若形成的子细胞是AAaaBb,则形成原因是有丝分裂过程中两条同源染色体的姐妹染色单体形成的子染色体未分开。
(2)若形成的子细胞是AaB或Aab或ABb或aBb类型,则形成原因是MⅠ中同源染色体未分离。
(3)若形成的子细胞是AAB或AAb或ABB或aBB或aaB或aab或Abb或abb类型,则形成原因是MⅡ中姐妹染色单体形成的子染色体未分开。
难点三 减数分裂产生配子的种类
1.正常减数分裂形成配子的种类(不考虑基因突变与交叉互换)
(1)图W2-8中YyRr基因型的个体产生配子情况如下:
图W2-8
项目
可能产生配
子的种类
实际能产生
配子的种类
一个精原细胞
4种
2种(YR、yr或Yr、yR)
一个雄性个体
4种
4种(YR、yr、Yr、yR)
一个卵原细胞
4种
1种(YR或yr或Yr或yR)
一个雌性个体
4种
4种(YR、yr、Yr、yR)
(2)分析配子产生时应特别注意是“个体”还是“一个性原细胞”。
①1个含n对等位基因的精原细胞,经过减数分裂后,能形成4个精子,2种类型。
②1个含n对等位基因的卵原细胞,经过减数分裂后,能形成1个卵细胞,1种类型。
③1个含n对等位基因(位于n对同源染色体上)的生物体,经过减数分裂能形成2n种精子或卵细胞。
2.变异情况下减数分裂产生配子的种类
(1)若有一个基因发生基因突变,图W2-8中一个初级精母细胞经减数分裂产生3种精子。
(2)若有一对等位基因发生交叉互换,图W2-8中一个初级精母细胞经减数分裂产生4种精子(YR、yr、Yr、yR)。
例4 一个基因型为TtMm(这两对基因可以自由组合)的卵原细胞,在没有突变的情况下,如果它所产生的卵细胞基因组成为TM,则由该卵原细胞分裂产生的下列细胞中,基因的数目、种类表示都正确的是 ( )
A.减数第一次分裂产生的极体为TTMM,减数第二次分裂产生的极体为TM
B.减数第一次分裂产生的极体为tm,减数第二次分裂产生的极体为tm
C.减数第一次分裂产生的极体为tm,减数第二次分裂产生的极体为TM或tm
D.减数第一次分裂产生的极体为ttmm,减数第二次分裂产生的极体为TM或tm
例5 如图W2-9是在荧光显微镜下观察到的被标记的某动物的睾丸细胞,等位基因A、a分别被标记为红色、黄色,等位基因B、b分别被标记为蓝色、绿色。①③细胞都处于染色体向两极移动的时期。不考虑基因突变和交叉互换,下列有关推测合理的是 ( )
图W2-9
A.①细胞中每一极都有红、黄、蓝、绿色荧光点,各2个
B.③细胞中每一极都有红、黄、蓝、绿色荧光点,各1个
C.②初级精母细胞中有红、黄、蓝、绿色荧光点,各2个
D.图中精细胞产生的原因是减数第一次分裂或减数第二次分裂过程异常
方法提炼
(1)配子来源的确定方法
两精细胞染色体完全相同同一次级精母细胞同为同一次
两精细胞染色体“互补”同一初级精母细胞分裂产生的两个次级精母细胞补为同一初
两精细胞染色体有的相同,有的互补同一个体的不同精原细胞同、补同一体
(2)姐妹染色单体上出现等位基因的原因
①如果是体细胞中出现这种情况,则一定是发生了基因突变。
②如果是初级性母细胞或次级性母细胞出现这种情况,则有可能是发生了基因突变或交叉互换。若图中明确给出含等位基因片段颜色与染色体大部分不同,则是交叉互换引起的。
1.[2018·辽宁六校模拟] 减数分裂与生物变异具有密切的联系。下列相关叙述中正确的是 ( )
A.减数分裂过程中基因突变、基因重组和染色体变异均可能发生
B.如果不考虑基因突变,一个基因型为Bb的男子产生基因型为bb的精子的原因可能是有关细胞在减数第一次分裂或减数第二次分裂后期两条染色体没有分开
C.基因重组只能发生于同源染色体之间
D.发生生物变异后,细胞核中的基因不再遵循遗传定律
2.图W2-10表示减数分裂过程中的染色体的部分行为变化。下列说法错误的是 ( )
图W2-10
A.图示的变异类型为基因重组
B.甲图中的姐妹染色单体完成了片段的交换
C.甲图互换后两条染色体的基因组成分别为AABb、aaBb
D.乙图表示产生的重组型配子是aB、Ab
3.图W2-11为基因型为AaBb(两对基因独立遗传)的某种二倍体动物的两个正处在分裂状态的细胞。下列说法正确的是 ( )
图W2-11
A.两个细胞所属的分裂方式相同
B.两个细胞中染色体组数和同源染色体对数相同
C.两个细胞中A、a基因的位置异常,其原因相同
D.两个细胞发生了相同类型的可遗传变异
4.图W2-12表示某细胞(含4条染色体)的分裂示意图,①~⑥代表细胞,若不考虑基因突变和交叉互换,则下列叙述不合理的是 ( )
图W2-12
A.细胞⑥的基因组成为aBb
B.细胞②为第一极体
C.细胞③有2个基因B
D.细胞⑤的基因组成为a
5.[2018·山东枣庄八中模拟] 如图W2-13是基因型为AaBb的雌性高等动物细胞分裂图像及细胞分裂过程中染色体数目变化曲线图,请回答下列相关问题:
图W2-13
(1)图甲所示细胞内有 个染色体组,分裂产生的子细胞的基因型是 。不具有同源染色体的细胞有 。
(2)图丙所示细胞名称为 ,其染色体变化对应图丁的 段。
(3)若用光学显微镜观察到图中细胞所示的染色体,需用 染色;若鉴定染色体的主要成分时,需用到二苯胺试剂和 试剂。
(4)若图乙细胞分裂完成后形成了基因组成为AaB的子细胞,其原因最可能是 。
(5)若图丙中一条染色体上的B基因变为b基因,则产生这种情况的原因可能是 。
第13讲 细胞的分化、衰老、凋亡与癌变
考试说明 1.细胞的分化(Ⅱ)。
2.细胞的全能性(Ⅱ)。
3.细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系(Ⅱ)。
4.癌细胞的主要特征及防治(Ⅱ)。
考点一 细胞的分化与全能性
1.细胞的分化
图4-13-1
2.细胞的全能性
图4-13-2
正误辨析
(1)细胞的高度分化改变了物种的遗传信息。 ( )
(2)细胞分化使细胞趋向专门化,提高了机体生理功能的效率。 ( )
(3)成人体内不同分化细胞的遗传信息相同。 ( )
(4)造血干细胞主要存在于人的骨髓中,其分化为成熟红细胞的过程是可逆的。 ( )
(5)完成分化的肌肉细胞通过有丝分裂增加细胞数量形成肌纤维。 ( )
(6)高度分化的成熟叶肉细胞不具备发育成完整植株的潜能。 ( )
(7)玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性。 ( )
(8)胚胎干细胞与胰腺腺泡细胞发育的全能性相同。 ( )
教材拓展
[必修1 P120] 为什么可利用干细胞培养组织、器官来修复受到损伤的组织、器官?
1.细胞分化的机理
(1)实质:基因的选择性表达,即在个体发育中,不同的细胞中遗传信息的执行情况不同,转录出不同的mRNA,控制合成出不同的蛋白质,如图4-13-3所示。
图4-13-3
(2)标志
①分子水平:合成某种细胞特有的蛋白质(如唾液淀粉酶、胰岛素等)。
②细胞水平:形成不同种类的细胞(尤其是细胞器种类和数量有较大差异)。
2.细胞分化与细胞的全能性比较
项目
细胞分化
细胞的全能性
原理
细胞内基因选择性表达
含有本物种全套遗传物质
特点
①持久性
②普遍性
③不可逆性
④稳定性
①高度分化的植物体细胞具有全能性
②动物已分化的体细胞全能性受限制,但细胞核仍具有全能性
③全能性的体现要进行诱导和离体培养
结果
形成新的个体
形成形态、结构、功能不同的细胞群
大小
比较
细胞分化程度有高低之分,如体细胞>生殖细胞>受精卵
细胞全能性表达的难易程度不同,如受精卵>生殖细胞>体细胞
关系
①两者的遗传物质都未发生改变
②已分化的植物细胞仍然保持全能性
③一般情况下,分化程度越高,全能性相对越低
命题角度1 细胞分化和细胞全能性的理解
1.下列有关细胞分化的叙述,错误的是 ( )
A.细胞分化导致不同功能的细胞中RNA和蛋白质种类发生差异
B.细胞分化使机体细胞功能趋向专门化,有利于提高生理功能的效率
C.干细胞分化为神经细胞导致遗传信息的执行情况不同
D.一般来说,分化了的细胞将保持分化后的状态,直到死亡
2.下列生物学过程发生了细胞分化且能体现体细胞的全能性的是 ( )
A.玉米种子萌发长成新植株
B.小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞
C.小麦花粉经离体培养发育成植株
D.胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株
命题角度2 干细胞的理解与应用
3.[2018·哈尔滨模拟] 研究人员发现“人视网膜色素上皮组织也存在神经干细胞”,对此种干细胞进行培养后能得到多种细胞(如图4-13-4所示)。下列叙述正确的是 ( )
图4-13-4
A.图中所示过程中不发生DNA分子的复制
B.图中各种不同细胞的RNA和蛋白质完全不同
C.各种细胞功能的不同决定了其具有不同的结构
D.分化后的细胞中某些细胞器的数量会有差异
4.图4-13-5表示人体造血干细胞在离体条件下,经诱导形成神经细胞和肝细胞的过程。下列有关叙述正确的是 ( )
图4-13-5
A.该图说明造血干细胞具有全能性
B.图中各细胞的遗传信息的执行情况相同
C.①过程可发生遗传信息DNA→DNA的传递
D.②过程的实质是基因数量的变化
题后归纳
“关键点法”区分细胞分化与细胞全能性的表达
(1)判断关键
(2)实例
①同一来源的细胞形成形态、功能不同的组织细胞→细胞分化。
②植物体细胞新个体→细胞全能性表达。
考点二 细胞的衰老、凋亡与癌变
1.细胞衰老的特征
(1)代谢的变化
图4-13-6
(2)细胞核的变化:体积 、核膜内折,染色质 、染色加深
2.细胞凋亡
图4-13-7
3.细胞的癌变
(1)细胞癌变: 发生突变,导致正常细胞的生长和分裂失控。
(2)癌细胞的特征
图4-13-8
(3)致癌因子的类型和实例(连线)
类型 实例
①物理致癌因子 (a)肝炎病毒、Rous肉瘤病毒等
②化学致癌因子 (b)X射线、紫外线
③病毒致癌因子 (c)砷、苯、煤焦油
正误辨析
(1)衰老细胞代谢速率加快是细胞内水分减少引起的。 ( )
(2)细胞凋亡是细胞自主有序死亡,有利于生物体内部环境的稳定。 ( )
(3)衰老细胞内染色质收缩,影响DNA复制和转录。 ( )
(4)组织的细胞更新包括细胞凋亡和干细胞增殖分化等过程。 ( )
(5)原癌基因的主要功能是阻止细胞发生异常增殖。 ( )
(6)原癌基因或抑癌基因发生多次变异累积可导致癌症,因此癌症可遗传。 ( )
(7)在细胞分裂、分化、凋亡与癌变过程中,只有癌变的细胞遗传物质一定改变。 ( )
教材拾遗
1.[必修1 P122] 自由基可以攻击生物膜组成成分磷脂,导致生物膜损伤较大。可以攻击DNA,引起 ;攻击蛋白质,使蛋白质 下降,致使细胞 (填“衰老”“凋亡”或“癌变”)。
2.端粒是存在于每条染色体 的一段特殊序列的DNA。端粒DNA序列在每次细胞分裂后会 (填“缩短”或“延长”)。随着分裂次数增加,端粒内侧的正常基因的DNA序列会受到损伤,结果导致细胞衰老、癌变。
3.[必修1 P124] 同样是血细胞,白细胞的功能是 ,红细胞的功能是 ,白细胞的凋亡速率比红细胞 。凋亡的生物学意义是
。
1.比较细胞凋亡、衰老、癌变、坏死的区别
项目
细胞凋亡
细胞衰老
细胞癌变
细胞坏死
与基因
的关系
受基因
控制
有关
基因突变
不受基
因控制
细胞膜
的变化
内陷
皱缩
糖蛋白
减少
破裂
形态
变化
破裂
细胞萎缩
呈球形
外形不
规则变化
影响
因素
受基因的严
格控制,也受
外界环境影响
内、外因共
同作用
物理、化学、
病毒等致
癌因子
电、热、冷、
机械等各种
不利因素
对机体
的影响
对机体
有利
对机体
有利
对机体
有害
对机体
有害
2.癌变的机理
(1)原癌基因与抑癌基因:原癌基因主要负责调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的进程;抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。癌症就是一系列原癌基因与抑癌基因的突变逐渐累积的结果。
(2)机理
图4-13-9
命题角度1 细胞衰老与凋亡
1.细胞衰老和凋亡对维持个体的正常生长发育及生命活动具有重要意义。下列叙述错误的是 ( )
A.正常细胞会随着分裂次数的增多而衰老
B.效应T细胞可诱导靶细胞发生凋亡
C.受遗传物质决定的细胞的程序性死亡属于细胞凋亡
D.衰老细胞中的线粒体数量随年龄增大而减少,体积随年龄增大而变小
2.图4-13-10表示细胞凋亡的部分原理,其中DNase为脱氧核糖核酸酶,能够切割DNA形成 DNA片段;Caspases是一组存在于细胞质中具有类似结构的蛋白酶,负责选择性切割某些蛋白质。下列有关分析不正确的是 ( )
图4-13-10
A.图示表明细胞凋亡是特异性的,体现了生物膜的信息传递功能
B.DNase能够破坏细胞的生命控制系统,从而影响细胞代谢
C.细胞凋亡过程中既有蛋白质的合成,也有蛋白质的降解
D.在凋亡诱导因子的诱导下,相关凋亡基因发生突变,导致细胞凋亡
题后归纳
1.巧记细胞衰老的特征
图4-13-11
2.判断细胞凋亡与细胞坏死的方法
(1)从方式看
(2)从结果看
命题角度2 癌变机理及癌症的预防与治疗
3.[2018·苏北四市模拟] 下列关于细胞癌变的叙述,正确的是 ( )
A.人的正常细胞中没有原癌基因,有抑癌基因
B.造血干细胞与癌细胞中基因的表达情况相同
C.恶性肿瘤细胞容易扩散,有无限增殖的特性
D.细胞癌变是由正常基因突变为原癌基因所致
4.很多蔬菜和水果中富含维生素C。科学家在癌细胞培养液中加入维生素C(实验组)以研究其对癌细胞生长的影响。培养过程中定时检测处于分裂期细胞的百分比,得到如图4-13-12所示曲线。据此分析,下列有关说法正确的是 ( )
图4-13-12
A.癌细胞的出现是基因选择性表达的结果
B.在10~11 h时,实验组细胞对培养液中含氮物质、含磷物质的吸收速率最快
C.在10 h时,对照组中所有细胞的染色体数和DNA数均为体细胞的2倍
D.维生素C主要抑制癌细胞分裂间期
命题角度3 综合考查细胞的生命历程
5.下列关于细胞的生命历程的叙述,正确的是 ( )
A.胡萝卜细胞体现细胞全能性时无须进行细胞分化过程
B.恶性肿瘤细胞易扩散与转移的主要原因是细胞周期缩短
C.细胞通过减数分裂将一半的遗传物质传递给生殖细胞
D.细胞凋亡过程相关基因活动加强利于个体的生长发育
6.[2018·河南八市模拟] “细胞凋亡转向”假说认为,在生物体内,增殖失控的细胞大部分会发生凋亡并被免疫系统清除,极少数增殖失控的细胞在致癌条件下发展成为癌细胞。下列相关描述正确的是 ( )
A.细胞凋亡和癌变均是增殖失控的细胞正常的生命历程
B.在细胞凋亡过程中,细胞内酶的活性均降低
C.致癌条件可诱导细胞中的正常基因突变成原癌基因
D.细胞在癌变或凋亡的过程中表达的基因不完全相同
题后归纳 遗传物质的“变”或“不变”
结果
遗传物质是否变化
细胞分化
形成不同组织和器官
不发生改变
细胞癌变
变成能无限增殖的癌细胞
发生改变
细胞衰老
细胞正常死亡
不发生改变
细胞凋亡
细胞正常死亡
不发生改变
真题·预测
1.[2018·全国卷Ⅲ] 下列有关细胞的结构和生命活动的叙述,错误的是 ( )
A.成熟个体中的细胞增殖过程不需要消耗能量
B.细胞的核膜、内质网膜和细胞膜中都含有磷元素
C.两个相邻细胞的细胞膜接触可实现细胞间的信息传递
D.哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆
2.[2018·江苏卷] 人体骨髓中存在少量属于多能干细胞的间充质干细胞(MSC),图4-13-13为MSC分裂、分化成多种组织细胞的示意图,下列叙述错误的是 ( )
图4-13-13
A.组织细胞中的DNA和RNA与MSC中的相同
B.MSC不断增殖分化,所以比组织细胞更易衰老
C.MSC中的基因都不能表达时,该细胞开始凋亡
D.不同诱导因素使MSC分化形成不同类型的细胞
3.[2018·全国卷Ⅱ] 在致癌因子的作用下,正常动物细胞可转变为癌细胞。有关癌细胞特点的叙述错误的是( )
A.细胞中可能发生单一基因突变,细胞间黏着性增加
B.细胞中可能发生多个基因突变,细胞的形态发生变化
C.细胞中的染色体可能受到损伤,细胞的增殖失去控制
D.细胞中遗传物质可能受到损伤,细胞表面的糖蛋白减少
4.[2017·全国卷Ⅲ] 下列与细胞相关的叙述,错误的是 ( )
A.动物体内的激素可以参与细胞间的信息传递
B.叶肉细胞中光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中
C.癌细胞是动物体内具有自养能力并快速增殖的细胞
D.细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程
5.[2016·全国卷Ⅱ] 在细胞的生命历程中,会出现分裂、分化等现象。下列叙述错误的是 ( )
A.细胞的有丝分裂对生物性状的遗传有贡献
B.哺乳动物的造血干细胞是未经分化的细胞
C.细胞分化是细胞内基因选择性表达的结果
D.通过组织培养可将植物叶肉细胞培育成新的植株
1.下列对细胞分化、细胞衰老和细胞癌变的比较,合理的一项是 ( )
A.都发生了遗传物质的改变
B.三类细胞中酶的种类完全不同
C.都发生了形态、结构和功能的改变
D.分化、衰老和癌变的细胞都受机体控制
2.在培养人食管癌细胞的实验中,加入青蒿琥酯(Art),随着其浓度升高,凋亡蛋白Q表达量增多,癌细胞凋亡率升高。下列叙述错误的是 ( )
A.为初步了解Art对癌细胞的影响,可用显微镜观察癌细胞的形态变化
B.在癌细胞培养液中加入用放射性同位素标记的Art,可判断Art能否进入细胞
C.为检测Art对凋亡蛋白Q表达的影响,需设置不含Art的对照实验
D.用凋亡蛋白Q饲喂患癌鼠,可探究该蛋白能否在动物体内诱导癌细胞凋亡
1.细胞分化的实质是基因的选择性表达,此过程中遗传物质并未改变。
2.细胞分化在自然条件下是不可逆的。
3.雌蜂未受精的卵细胞发育成雄蜂证明了动物生殖细胞具有全能性。
4.细胞衰老最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。
5.细胞凋亡是受到严格的遗传机制决定的细胞程序性死亡。
6.癌细胞中遗传物质发生变化。
7.原癌基因主要负责调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的进程。
8.抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。
9.细胞分化、细胞衰老、细胞凋亡都不会使遗传物质发生改变。
1.鉴定类实验常用的试剂、检测方法及结果
鉴定类实验
常用的试剂
作用
现象
水浴加热
生物材料
碘液
检测、鉴定淀粉
淀粉遇碘变蓝
不需要
脱色的叶片
(续表)
鉴定类实验
常用的试剂
作用
现象
水浴加热
生物材料
斐林试剂
检测、鉴定还原糖
砖红色沉淀
需要
含糖量高的白色或近白色的植物材料、
糖尿病患者尿液
双缩脲试剂
检测、鉴定蛋白质
紫色
不需要
豆浆(植物蛋白)、蛋清(动物蛋白)
苏丹Ⅲ/Ⅳ染液
检测、鉴定脂肪
橘黄色/红色
不需要
花生种子
无水乙醇、层析液
提取、分离色素
形成四条色素带
新鲜的绿色叶片
重铬酸钾溶液
检测、鉴定酒精
橙色灰绿色
不需要
酵母菌
溴麝香草酚蓝水溶液
检测、鉴定CO2
蓝→绿→黄
不需要
酵母菌
Ca(OH)2溶液
检测、鉴定CO2
CO2使Ca(OH)2溶液变混浊
不需要
酵母菌
甲基绿/吡罗红
检测、鉴定DNA/RNA
绿/红
不需要
口腔上皮细胞、洋葱鳞片叶内表皮细胞
龙胆紫溶液或醋酸洋红液
检测、鉴定染色体
紫/红
不需要
根尖分生区细胞
2.对教材鉴定类实验辨识不清的补救策略
(1)在物质鉴定实验中应注意选择无色或颜色浅的材料,这样可以避免材料本身的颜色掩盖反应结果。
(2)物质鉴定实验一般不设立对照实验,若需设立对照实验,对照组应加入成分已知的物质,如验证唾液淀粉酶是蛋白质,对照组可加入稀释的鸡蛋清。
(3)色素提取和分离的原理不同,提取液用无水乙醇,是因为绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。分离时使用纸层析法,是因为不同色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢。
(4)在提取色素时,收集滤液的试管口要及时用棉塞塞紧,防止乙醇挥发;在层析时,制备滤纸条要选用干燥的滤纸;滤液细线要画得细且直,以防止色素带重叠而影响分离效果;待滤液干燥后要再画一两次,目的是积累更多的色素,使分离后的色素带明显。
针对训练
1.[2018·安徽淮南二中模拟] 下列有关实验的说法正确的是 ( )
A.使用双缩脲试剂检测蛋白质时,需要将A液和B液等量混合均匀后再加入组织样液
B.紫色洋葱鳞片叶内表皮是用于观察植物细胞质壁分离的理想材料
C.绿叶中色素的提取和分离实验中,滤纸条上最宽的色素带呈黄绿色
D.健那绿可以将活细胞中的线粒体染成蓝绿色
2.[2018·湖南湘东五校模拟] 下列有关生物实验的叙述,其中正确的是 ( )
A.用滴管在花生子叶薄片上滴加苏丹Ⅲ染液,发现满视野都呈现橘黄色,滴1~2滴体积分数为50%的酒精可洗去浮色
B.在模拟细胞大小与物质运输的关系时,琼脂块表面积和体积之比是自变量,NaOH扩散速率是因变量
C.以洋葱鳞片叶内表皮为材料观察线粒体时用盐酸处理可加快染色剂健那绿进入细胞
D.用双缩脲试剂可以检测蛋白酶对蛋白质分解的催化能力大小
3.颜色变化常作为生物学实验的一项重要观察指标,下列归纳中错误的是 ( )
选项
试剂
作用
结果
A
溴麝香草酚
蓝水溶液
检测CO2
溶液由蓝→绿→黄
B
斐林试剂
鉴定还原糖
加热后产生砖红色沉淀
C
健那绿
观察DNA分布
细胞核被染成绿色
D
重铬酸钾溶液
检测酒精
溶液由橙色变成灰绿色
4.[2018·福建福州模拟] 下列实验中,有关颜色变化的原理正确的是 ( )
选项
实验内容
颜色变化原理
A
蛋白质鉴定
加热条件下,Cu2+与氨基酸的羧基结合,产生紫色反应
B
线粒体观察
活细胞的生命活动使进入线粒体的健那绿呈现蓝绿色
C
有丝分裂观察
龙胆紫为碱性染料,使染色质呈紫色,醋酸洋红液为酸性染料,使染色质呈红色
D
尿糖的鉴定
葡萄糖与斐林试剂反应产生砖红色的Cu(OH)2沉淀
5.[2018·甘肃天水一模拟] 下列有关教材颜色实验的叙述中,正确的是 ( )
A.橙色的重铬酸钾浓硫酸溶液在鉴定酵母菌无氧呼吸产生酒精时变为灰绿色
B.西瓜汁与斐林试剂混合并水浴加热,呈现砖红色可证明西瓜汁中含有还原糖
C.胃蛋白酶能催化蛋白质的水解,故要比较蛋白酶催化能力的大小可使用双缩脲试剂
D.真核细胞用吡罗红染色,细胞核、细胞质均呈红色,说明细胞核、细胞质中都分布有较多的RNA
第四单元 细胞的生命历程
第11讲 细胞的增殖
考点一
【知识梳理】
1.(1)①琼脂块 ②NaOH扩散的体积/整个琼脂块的体积 ③紫红
(2)表面积与体积 细胞核
2.(1)连续分裂 下一次分裂完成 分裂间期 分裂期
(2)①有丝分裂 ②物质准备 ③生长、发育、繁殖和遗传
正误辨析
(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
[解析] (1)细胞体积增大,表面积与体积的比值减小,细胞与外界物质交换的效率降低。
(2)只有连续分裂的体细胞才具有细胞周期,机体内大部分细胞已经高度分化,失去了细胞分裂的能力。
(3)洋葱表皮细胞无细胞周期。
(5)同一生物体内不同细胞的细胞周期是不同的。
(6)细胞周期的长短与温度等环境条件有关。
【对点训练】
1.D [解析] 该实验的目的为探究细胞大小与物质运输的关系,即自变量为y,因变量为NaOH扩散的体积占琼脂立方块体积的比例,A错误;x为NaOH扩散的深度,与y(
立方块的边长)没有关系,B错误;NaOH扩散的体积应为y3-(y-2x)3,C错误;y值越小,琼脂立方块的相对表面积越大,扩散体积的比例越大,D正确。
2.C [解析] 用物理或化学方法诱导细胞的基因突变时,要作用于分裂间期的DNA复制时期,即作用于甲的S期或丙的b→a段,A错误;一个完整的细胞周期包括分裂间期和分裂期,乙图中可表示为a+b段或c+d段,B错误;秋水仙素能抑制纺锤体的形成,使细胞分裂停留在分裂期的后期,该期处于丙图中的a→b段,C正确;题图中M或b、d或a→b段均表示分裂期,分裂期中,只有分裂前期和分裂中期存在染色单体,D错误。
考点二
【知识梳理】
1.①DNA复制 有关蛋白质 ②生长
①核膜、核仁 ②染色体 ③细胞两极 中心体
①着丝点 ②稳定
①着丝点 姐妹染色单体 ②移向两极
①核膜、核仁 ②染色质 ③纺锤体 ④细胞板 细胞膜
2.纺锤丝 中心体 细胞板 缢裂
3.染色体 遗传性状
4.染色体 纺锤丝 蛙的红细胞 细胞核 中部
正误辨析
(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)√ (7)√
[解析] (1)细胞分裂时,染色单体形成于分裂间期,消失于分裂后期;纺锤体形成于分裂前期,消失于分裂末期。
(2)DNA数目加倍的原因是DNA复制,着丝点分裂,DNA数目不加倍。
(3)赤道板是想象的一个面,不是结构。
(4)在细胞周期中,染色单体随着染色体数量的加倍而消失。
【对点训练】
1.B [解析] 有丝分裂间期完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成,A错误;有丝分裂中期,每条染色体的着丝点排列在细胞中央的一个平面上,B正确;在减数第一次分裂后期,配对的同源染色体彼此分离,分别向细胞的两极移动,C错误;有丝分裂末期,动物细胞细胞膜通过从细胞的中部向内凹陷进行胞质分裂,植物细胞通过形成新的细胞壁完成胞质分裂,D错误。
2.D [解析] 女性色盲患者的体细胞在分裂后期含有4个Xb基因,A错误;同源染色体的联会和交叉互换发生在减数第一次分裂前期,B错误;处于分裂中期的细胞中染色体数目与体细胞的相同,处于分裂后期的细胞中染色体数目为体细胞的两倍,C错误;有丝分裂间期,DNA复制,核DNA数目为92个,细胞中的DNA分布在细胞质和细胞核中,因此有丝分裂后期,一个细胞中的DNA分子数多于92个,D正确。
3.D [解析] 图中甲为间期,乙为后期,丙为末期,丁为前期,故题图中细胞有丝分裂顺序为甲、丁、乙、丙,A正确;细胞周期中,间期历时最长,用显微镜观察动物组织细胞时,处于间期的细胞数目最多,B正确;细胞有丝分裂过程中,染色体出现在前期,再转变为染色质形态是在末期,C正确;丁也可能是低等植物细胞,D错误。
4.D [解析] 该生物含有中心体,但无细胞壁,属于动物细胞,A错误;甲、丙两细胞内染色体数、染色单体数与DNA分子数的比例都为1∶2∶2,乙细胞中无染色单体,染色体数∶DNA分子数=1∶1,B错误;甲细胞处于有丝分裂前期,而中心体的复制发生在间期,C错误;由题图可知,甲、乙、丙三个细胞分别处于有丝分裂的前期、后期和中期,D正确。
5.D [解析] 图甲中实线表示DNA含量变化,虚线表示染色体数目变化,A正确;DE段为有丝分裂后期,可用图乙表示,B正确;观察染色体形态和数目的最佳时期是有丝分裂中期,即CD段,C正确;在AB段间期发生DNA复制,DNA数目加倍,但染色体数目在有丝分裂后期才加倍,D错误。
6.C [解析] 图甲中的CD段包括有丝分裂G2期、前期和中期,中期是观察染色体形态和数目的最佳时期,A正确;图甲中DE段形成的原因是着丝点分裂,此时细胞中染色体数目加倍,但核DNA含量不变,B正确;图乙中a表示有丝分裂后期、末期,对应图甲中的EF段,c时期染色体与核DNA的含量比a时期减少一半,对应图甲中的AB段,C错误;图乙中d表示染色体数∶DNA数=2∶1,有丝分裂过程中不存在这种情况,D正确。
考点三
【对点训练】
1.D [解析] 使用盐酸解离可以使细胞之间的细胞壁松散,A项错误;使用 0.01 g/mL 的龙胆紫溶液的目的是使染色体(质)着色,B项错误;压盖玻片的目的是使细胞相互分散开,C项错误;漂洗的目的是洗去多余的盐酸,防止解离过度而影响染色,D项正确。
2.C [解析] 解离的目的是使细胞分散开,甲未解离,细胞相互重叠;漂洗的目的是洗去解离液,便于染色,乙未漂洗,影响染色效果,染色体着色很浅不清楚;根尖5~7 mm处为伸长区,伸长区细胞已失去分裂能力,染色体呈染色质状态,观察不到染色体,故选C项。
【五年真题】
1.C [解析] 根据题意可知,药物X对细胞增殖有促进作用,药物D抑制药物X的作用。甲组(未加药物)为空白对照组,乙组细胞数目最多,丙组细胞数目居中,根据题图中曲线变化趋势可知,乙组最可能加入了药物X后再进行培养,A项正确,C项错误。丙组先加入药物X,培养一段时间后加入抑制药物X作用的药物D,B项正确。若药物X为蛋白质,药物D可抑制药物X的作用,则药物D很可能降低了药物X的活性,降低蛋白质的活性可通过改变蛋白质的空间结构来实现,D项正确。
2.B [解析] 本题考查细胞有丝分裂的过程及观察细胞有丝分裂实验的相关知识。植物细胞和动物细胞的细胞间质成分不同,因此不能都用盐酸溶液使细胞分离,A项错误。观察时都需要先用低倍镜找到观察的目标,然后再用高倍镜进行观察,B项正确。染色体数目加倍发生在有丝分裂的后期,C项错误。动物细胞的有丝分裂不会在末期出现细胞板,D项错误。
3.(1)分裂 间(或答: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)DNA的复制发生在分裂间期,用DNA合成可逆抑制剂处理细胞,DNA的复制终止,停留在分裂间期。但分裂期的细胞不受影响而继续细胞周期的运转,直至下一个细胞周期的间期时停滞。(2)秋水仙素的作用原理是抑制分裂前期细胞中纺锤体的形成,用秋水仙素处理的细胞不会被阻断在分裂间期。(3)分裂间期时长大约占整个细胞周期时长的90%~95%,为分裂期进行活跃的物质准备,完成DNA的复制和有关蛋白质的合成,同时细胞有适度的生长。
【2020预测】
1.B [解析] 原癌基因负责调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的过程,因此细胞周期的有序进行需要原癌基因的严格调控,A正确;DNA的半保留复制是指复制后子代DNA保留了亲代DNA分子的一条母链,而不是遗传信息的一半,B错误;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,因此通过观察有丝分裂中期细胞可以判断染色体是否异常,C正确;同源染色体的配对、分离发生在减数分裂过程中,D正确。
2.B [解析] 周期蛋白A在DNA复制后期达到峰值,则其作用不应该是调控DNA分子复制,A错误;由图可知,4种细胞周期蛋白在分裂间期结束后基本都被降解,
在下一个细胞周期会重新合成,B正确;细胞周期蛋白参与细胞周期的调控,在分裂间期结束后基本都被降解,而构成中心体的蛋白在细胞中一直存在,C错误;原癌基因可控制细胞生长和分裂的进程,抑癌基因主要阻止细胞不正常的增殖,故可推测细胞周期蛋白的合成与原癌基因和抑癌基因都有关,D错误。
第12讲 减数分裂和受精作用
考点一
【知识梳理】
1.有性 生殖 成熟生殖 一半
2.(1)②不配对
(2)①同源染色体
③1 2 4 4 8
(3)①非姐妹染色单体
②减数第一次分裂前期
3.(1)联会 四分体 非姐妹 同源 非同源 着丝点 着丝点
(2) 睾丸 卵巢 不均等 均等 不变形 精子 1 3
4.(1)卵细胞和精子 受精卵
(2)细胞核 染色体
(3)父方 母方
(4)①多样性 ②染色体数目
正误辨析
(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)× (8)√ (9)√ (10)×
[解析] (1)联会的同源染色体在减数第一次分裂后期会相互分离,之后进入不同子细胞。
(2)胚胎干细胞进行的是有丝分裂,有丝分裂过程中不会发生同源染色体配对,减数分裂过程中才会发生同源染色体配对。
(4)减数第一次分裂前期每条染色体有2条染色单体。
(5)卵细胞中不存在同源染色体,因此染色体数目不可能为5对。
(7)交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。
(9)例如驴的精子和马的卵细胞可结合。
(10)受精卵中的核遗传物质一半来自父方,一半来自母方。
教材拓展
保证卵细胞有较多的营养物质,以满足早期胚胎发育过程中物质的需要。
【对点训练】
1.A [解析] 四分体中同源染色体分离不伴随着丝点的分裂,A错误;姐妹染色单体的分离发生在减数第二次分裂的后期,同源染色体的分离发生在减数第一次分裂的后期,所以姐妹染色单体的分离发生在同源染色体分离之后,B正确;等位基因的分离发生在减数第一次分裂后期,细胞中的染色体数目减半发生在减数第一次分裂末期,所以等位基因的分离发生在细胞中的染色体数目减半前,C正确;同源染色体联会发生在减数第一次分裂前期,细胞核中的DNA数目减半发生在减数第一次分裂末期,D正确。
2.D [解析] 该细胞中有同源染色体2对、DNA分子8个,A错误;如果a上有D基因,a'的相同位置上的基因也是D,B错误;由于非同源染色体自由组合,该细胞分裂完成将得到两种子细胞,C错误;由于同源染色体分离,分裂后a与b不能共存于一个细胞,D正确。
3.B [解析] 图甲是减数第二次分裂后期图,其细胞质是均等分裂的,可能为次级精母细胞或第一极体,A项错误;图乙是减数第一次分裂后期,其细胞质不是均等分裂的,所以应是初级卵母细胞,B项正确;图丙为减数第二次分裂后期,其细胞质是不均等分裂的,应是次级卵母细胞,不可能为极体,C项错误;图丙中的M、m不是同源染色体,应是姐妹染色单体分开后形成的两条子染色体,D项错误。
4.B [解析] 由题图可知,①和②染色体组成正好“互补”,它们应该分别来自图甲产生的两个不同的次级精母细胞。②和④,①和③“大部分”相同,应该来自同一次级精母细胞,不同的部分来自交叉互换。①和④、②和③大部分“互补”,应来自两个不同的次级精母细胞,故选B。
5.A [解析] 染色体的主要成分是DNA和蛋白质,染色体是遗传物质的主要载体,所以受精卵中的遗传物质主要来自于染色体,①正确;由于精子通过变形,几乎不含细胞质,所以受精卵中的细胞质主要来自卵细胞,②正确;受精时精子的头部进入卵细胞内,③错误;精子和卵细胞的染色体合在一起成为2N条,④错误;受精卵中的染色体一半来自父方,一半来自母方,⑤正确。受精过程是后代多样性的一个原因,还有基因重组等原因,⑥正确。
考点二
【对点训练】
1.A [解析] 据图分析,题图中①是染色体,②是染色单体,③是DNA。Ⅰ阶段可以表示分裂间期的G1期、减数第二次分裂后期和末期,因此该阶段的细胞内可能发生着丝点断裂,A正确。Ⅱ阶段的细胞内,染色体数正常,且DNA含量是体细胞的2倍,
可以表示减数第一次分裂的细胞,细胞中肯定有同源染色体,B错误。由以上分析可知,Ⅰ、Ⅱ阶段细胞内不会发生DNA复制,C错误。Ⅳ阶段的细胞表示减数分裂产生的子细胞,细胞中肯定没有同源染色体,D错误。
2.D [解析] 图(二)中乙图为卵细胞形成过程的减数第一次分裂后期,会由于非同源染色体的自由组合导致基因重组,A、C正确。图(一)中CD段表示着丝点分裂导致每条染色体DNA含量减半,B正确。丙图中每条染色体含有两个DNA分子,而图(一)中DE段,每条染色体含有1个DNA分子,D错误。
考点三
正误辨析
(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)×
[解析] (1)同源染色体配对发生在减数分裂过程中。
(2)进行减数分裂的细胞才存在四分体。
(3)二倍体生物细胞正在进行着丝点分裂时,该细胞可能处于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期,若为前者,则存在同源染色体。
(5)二倍体生物细胞内一般含有2个染色体组,含4个染色体组的细胞应处于有丝分裂后期,而四分体出现在减数第一次分裂前期。
(6)染色体变异在有丝分裂和减数分裂过程中都可能发生,基因重组发生在减数分裂过程中。
(7)精原细胞经过减数分裂产生精子时,在减数第一次分裂的四分体时期可能发生同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换,从而导致姐妹染色单体所携带的遗传信息出现差异。
【对点训练】
1.D [解析] 并不是每个细胞分裂前都进行DNA分子的复制,减数第二次分裂前没有进行DNA分子复制,A错误。有丝分裂的细胞含有同源染色体,但是不联会,B错误。减数第一次分裂没有发生姐妹染色单体的分离,C错误。进行有丝分裂的细胞,每个细胞分裂后的子细胞中都含2条性染色体;进行减数分裂的细胞,每个细胞分裂后的子细胞中都含1条性染色体,D正确。
2.C [解析] 分析题图,甲细胞含有同源染色体,处于有丝分裂后期;乙细胞含有同源染色体,处于减数第一次分裂后期,且细胞质均等分裂,说明该动物是雄性个体;丙细胞含有同源染色体,处于有丝分裂中期;丁细胞不含同源染色体,处于减数第二次分裂后期。因此题图中属于细胞有丝分裂时期的是甲、丙,A错误;根据图乙可以确定该动物为雄性,因此图丁所示的细胞的名称只能是次级精母细胞,B错误;图甲所示细胞含有4个染色体组,
乙、丙、丁所示的细胞中含有2个染色体组,C正确;图丙细胞处于有丝分裂中期,而四分体只出现于减数第一次分裂前期, D错误。
3.C [解析] 横轴中的a段是有丝分裂过程核DNA含量变化曲线,b段是减数分裂过程中核DNA含量变化曲线,c段是受精作用和有丝分裂过程染色体数目变化曲线。具有染色单体的时期只有CD段的一部分、GH、MN段和IJ段的一部分,A错误;着丝点分裂发生在CD、JK和NO段,B错误;GH段细胞中含有的染色体数是OP段的一半,C正确;LM段是受精作用,MN段发生了DNA复制,DNA含量可能是AB段的两倍,D错误。
4.B [解析] 乙→丙表示减数第二次分裂后期,戊→丁表示有丝分裂后期,它们所发生的主要变化均为着丝点分裂,姐妹染色单体分开,染色体数目加倍,A正确;丙可以代表体细胞或G1期、减数第二次分裂后期的细胞,甲可以代表精子或卵细胞或极体,B错误;戊可以表示G2期或有丝分裂前、中期或减数第一次分裂过程,基因重组可以发生在戊时期,基因突变主要发生在丙→戊过程中,即细胞分裂间期,C正确;丁表示有丝分裂后期和末期,戊可以表示G2期或有丝分裂前、中期或减数第一次分裂过程,所以处于丁和戊时期的细胞中一定存在同源染色体,D正确。
5.C [解析] 题图中CD段染色体数目是体细胞的两倍,所以AE段细胞完成有丝分裂过程,A正确;同源染色体分离发生在减数第一次分裂过程,对应FH段,B正确;GH表示减数第一次分裂过程中同源染色体分离后平均分配到两个子细胞,该过程未发生着丝点断裂,C错误;HI段表示减数第二次分裂,二倍体动物细胞减数第二次分裂后期、末期细胞中含有两个染色体组,D正确。
考点四
【对点训练】
1.D [解析] 蝗虫的精母细胞能进行减数分裂,可作为观察减数分裂的材料,A正确。桃花雄蕊中配子的数目要大于雌蕊,因此观察减数分裂时选择雄蕊易观察到减数分裂现象,B正确。联会现象发生在减数分裂过程中,因此在能观察到减数分裂现象的装片中,可能观察到同源染色体联会现象,C正确。洋葱根尖细胞进行的是有丝分裂,不能观察到同源染色体联会现象,D错误。
2.B [解析] 当每个着丝点上都有两条染色单体时,说明该细胞处于减数第一次分裂后期,又因细胞质均等分裂,故该细胞为初级精母细胞,取自雄性小白鼠的睾丸,A正确。如果每条染色体上均不含染色单体,则该细胞可能处于减数第二次分裂后期,也可能处于有丝分裂后期,B错误。无变异情况下,移向两极的若是姐妹染色单体分离后形成的子染色体,
其形态、结构应是完全相同的;只有同源染色体中的X、Y染色体分别移向两极时会出现移向两极的染色体形态存在差异,同源染色体的分离发生于减数第一次分裂后期,C、D正确。
【五年真题】
1.B [解析] 有丝分裂后期与减数第二次分裂后期都发生着丝点的分裂,由同一个着丝点连接的两条姐妹染色单体会分离,A项正确。有丝分裂整个时期细胞中都有同源染色体,但并无联会现象;减数第一次分裂前期和中期细胞中有同源染色体,但同源染色体的联会是减数第一次分裂前期的特殊行为,B项错误。有丝分裂过程中染色体复制一次,细胞分裂一次,亲代细胞中的染色体复制后精确地分配到两个子细胞中,亲、子代细胞染色体数目相同;减数分裂过程中染色体复制一次,细胞分裂两次,分裂完成后,成熟生殖细胞中含有的染色体数是原始生殖细胞的一半,C项正确。有丝分裂中期与减数第二次分裂中期,每条染色体的着丝点的两侧都有纺锤丝附着在上面,纺锤丝牵引着染色体运动,使着丝点排列在赤道板上,D项正确。
2.D [解析] 减数第一次分裂时同源染色体分离,非同源染色体自由组合,A、B项正确。减数第二次分裂时姐妹染色单体分开变为染色体进入不同细胞,C项正确,D项错误。
3.A [解析] 由于某生物体2n=4,图中有8条染色体,故该细胞处于有丝分裂后期,A项错误。染色体①和④是一对同源染色体,若①上有基因A,则④上有基因A或a,B项正确。若②表示X染色体、③是②的同源染色体,二者形态不同,故③表示Y染色体,C项正确。该细胞产生的子细胞有4条染色体、2对同源染色体, D项正确。
【2020预测】
1.C [解析] 有丝分裂后期进行着丝点分裂,细胞中含有同源染色体,故A错误;着丝点分裂会导致染色体数目加倍,但不能导致DNA数目加倍,故B错误;染色体DNA一定是复制形成的,由于DNA复制是半保留复制,故其一定是由一条母链和一条子链组成,故C正确;着丝点分裂的细胞可能处于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期,减数第二次分裂后期的细胞染色体数目与体细胞染色体数目相同,故D错误。
2.A [解析] 图乙细胞中染色体含有姐妹染色单体,在图甲细胞中无姐妹染色单体,但含有同源染色体,A正确。图甲细胞的同一极有同源染色体,是处于有丝分裂后期的细胞,而减数第二次分裂后期没有同源染色体,故不能表示减数第二次分裂后期,B错误。图乙细胞中无同源染色体,但含有姐妹染色单体,且着丝点位于赤道板上,应是次级精母细胞或第一极体,C错误。图丙细胞中①上有A基因,④上有a基因,则该细胞可能发生了基因突变也可能发生了交叉互换,D错误。
拓展微课 减数分裂与生物的遗传、变异
【专题讲解·破难点】
例1 D [解析] 如果减数第一次分裂前期发生了交叉互换,那么在减数第二次分裂的后期也可以发生等位基因的分离,A错误。在减数分裂的过程中,非同源染色体间的部分片段交换属于染色体变异,B错误。一个基因型为AaBb的精原细胞经减数分裂后形成2种精子,C错误。正常情况下,在减数分裂的过程中,基因和染色体的行为是一致的,D正确。
例2 C [解析] 此细胞处于减数第一次分裂的四分体时期,是初级精母细胞或初级卵母细胞,A错误;该细胞中发生过交叉互换,属于基因重组,并没有发生染色体变异,B错误;图示交叉互换的变异类型可使子代的基因组合出现多样化,C正确;由于发生交叉互换,等位基因A与a的分离不只发生在减数第一次分裂后期,也发生在减数第二次分裂后期,D错误。
例3 A [解析] 精原细胞产生AAb、Aab、B、B四个精子,说明配子产生的过程中减数第一次分裂过程中同源染色体未正常分离,B、C错误;已知该精原细胞的基因型是AABb,则Aab精子中a基因的出现是由于基因突变,而Aa的出现是由于减数第一次分裂同源染色体没有分开,A正确;根据以上分析可知,a是由A突变产生的,属于隐性突变,D错误。
例4 D [解析] 卵细胞基因组成为TM,则三个极体的基因组成应为TM和tm、tm。
例5 C [解析] ①细胞处于有丝分裂后期,则移向两极的染色体相同,且均有基因A、a、B、b,所以每一极都有红、黄、蓝、绿色荧光点,且各有1个,A项错误。由最终产生的精细胞基因组成可知,减数第一次分裂发生异常,即基因B、b所在的同源染色体并未分离,而是进入了同一个次级精母细胞,所以形成的两个次级精母细胞的基因组成不相同,分别为AABBbb和aa,B、D项错误。②细胞为初级精母细胞,已完成DNA的复制,所以其基因组成为AAaaBBbb,即②初级精母细胞中有红、黄、蓝、绿色荧光点,且各有2个,C项正确。
【跟踪训练·当堂清】
1.A [解析] 减数分裂间期DNA复制时可能发生基因突变,分裂期发生基因重组,也可能发生染色体变异,染色体变异也可以发生在分裂间期,A正确;减数第一次分裂时,同源染色体分离导致Bb分离,形成BB和bb两个次级精母细胞,减数第二次分裂中bb次级精母细胞的姐妹染色单体未分离,形成bb精子,B错误;四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体间发生交叉互换,以及减数第一次分裂后期非同源染色体的非等位基因自由组合,二者都是基因重组,C错误;遗传定律适用于真核生物的有性生殖,发生生物变异后,细胞核中的基因仍然遵循遗传定律,D错误。
2.B [解析] 题图表示减数分裂过程中同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换,该变异类型表示基因重组,A项正确;甲图中的同源染色体的非姐妹染色单体发生了互换,
而不是姐妹染色体单体之间发生交换,B项错误;甲图互换后两条染色体的基因组成分别为AABb、aaBb,C项正确;乙图表示产生的重组型配子是aB、Ab,D项正确。
3.D [解析] 图示为基因型为AaBb的某种二倍体动物的两个正处在分裂状态的细胞。图甲细胞有同源染色体,呈现的特点是每条染色体的着丝点排列在赤道板上,处于有丝分裂中期,图乙细胞没有同源染色体,呈现的特点是染色体移向细胞两极,处于减数第二次分裂的后期,可见,两个细胞所属的分裂方式不同,A错误;两个细胞中都含有2个染色体组,图甲细胞有2对同源染色体,图乙细胞中没有同源染色体,B错误;图甲细胞中A、a基因的位置异常是由于发生了基因突变,图乙细胞中A、a基因的位置异常是由于发生了基因突变或交叉互换,C错误;已知A和a、B和b这两对基因独立遗传,即分别位于两对同源染色体上,而图示的两个细胞中却有1条染色体上同时含有a、b基因,说明这两个细胞都发生了染色体结构变异中的易位,D正确。
4.A [解析] 细胞①③的基因组成分别为AAaaBBbb、AABBbb,细胞⑥的基因组成应为ABb,A项错误。
5.(1)4 AaBb 丙
(2)第一极体 de
(3)龙胆紫溶液(或醋酸洋红液) 双缩脲
(4)减数第一次分裂后期同源染色体1号与2号没有分开
(5)基因突变或同源染色体中非姐妹染色单体间发生交叉互换
[解析] (1)图甲所示细胞处于有丝分裂后期,有4个染色体组,分裂产生的子细胞的基因型与母细胞基因型相同,为AaBb。图乙所示细胞处于减数第一次分裂前期。图丙所示细胞处于减数第二次分裂后期,不具有同源染色体。(2)图丙细胞质均等分裂,是第一极体,染色体数目变化对应图丁的de段。(3)用光学显微镜观察到题图中细胞所示的染色体,需用龙胆紫溶液或醋酸洋红液染色;染色体的主要成分是DNA与蛋白质,鉴定蛋白质需用双缩脲试剂。(4)若图乙细胞分裂完成后形成了基因组成为AaB的子细胞,其原因最可能是1号与2号染色体在减数第一次分裂后期没有正常分离。(5)该动物进行减数分裂的细胞中姐妹染色单体上出现了等位基因,原因可能是基因突变或同源染色体中非姐妹染色单体间发生交叉互换。
第13讲 细胞的分化、衰老、凋亡与癌变
考点一
【知识梳理】
1.形态、结构和生理功能 普遍 选择性表达
2.完整个体 全套 离体 适宜营养
正误辨析
(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×
[解析] (1)细胞分化只是基因的选择性表达,并没有改变遗传信息。
(4)生物体内细胞分化是不可逆的,成熟红细胞不能再回到造血干细胞的状态。
(5)完成分化的肌肉细胞是高度分化的体细胞,正常情况下不会发生细胞分裂。
(6)高度分化的叶肉细胞具有完整的遗传信息,具备发育成完整植株的潜能。
(7)玉米种子萌发长成新植株是植物的个体发育过程。细胞的全能性是已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。
(8)胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞,具有发育的全能性;胰腺腺泡细胞是高度分化的动物细胞,其发育的全能性受到了限制。
教材拓展
因为干细胞具有分裂分化能力,可培养出组织或器官。
【对点训练】
1.C [解析] 细胞分化是基因选择性表达的结果,会导致不同功能的细胞中RNA和蛋白质种类发生差异,A正确;细胞分化可以使多细胞生物体中的细胞趋于专门化形成各种不同细胞,进而形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官,而每一种器官都可以相对独立地完成特定的生理功能,这样就使得机体内可以同时进行多项生理活动,而不相互干扰,这样有利于提高各种生理功能的效率,B正确;细胞分化的实质是基因的选择性表达,遗传信息的执行情况不同导致干细胞分化为神经细胞, C错误;细胞分化后,将保持分化了的状态,直到死亡, D正确。
2.D [解析] 玉米种子萌发长成新植株过程中发生了细胞分化,但没有体现体细胞的全能性,A错误;小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞是细胞分化的结果,但该过程没有体现体细胞的全能性,B错误;小麦花粉是生殖细胞,不是体细胞,C错误;胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株过程中发生了细胞分化,该过程也体现了体细胞(胡萝卜根韧皮部细胞)的全能性,D正确。
3.D [解析] 题图中细胞分化之前发生了细胞分裂,而细胞分裂过程中有DNA的复制,A错误;细胞分化是基因选择性表达的结果,但是不同的细胞中也有相同的基因表达,因此各种不同细胞中的RNA和蛋白质不完全相同,B错误;结构决定功能,
题图中各种细胞功能是由其结构决定的,C错误;分化后的细胞中某些细胞器的数量会有差异,如耗能多的细胞中线粒体多些,D正确。
4.C [解析] 细胞的全能性是指已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能,题图中仅得到肝细胞和神经细胞,没有得到个体,因而没有体现细胞的全能性,A错误;细胞分化的实质是细胞内遗传信息的执行情况不同,即基因的选择性表达,B错误;①过程是细胞增殖,可发生遗传信息DNA→DNA的传递,C正确;②过程是细胞分化,实质是基因的选择性表达,其基因种类和数量不变,但mRNA和蛋白质的种类和数量会发生变化,D错误。
考点二
【知识梳理】
1.(1)水分 多种酶活性 呼吸速率 (2)增大 收缩
2.基因 编程性死亡 自然更新 清除 编程性
3.(1)原癌基因和抑癌基因
(2)无限增殖 糖蛋白 分散和转移
(3)①—(b) ②—(c) ③—(a)
正误辨析
(1)× (2)√ (3)√ (4)√ (5)× (6)× (7)√
[解析] (1)衰老细胞内水分减少,代谢速率减慢。
(5)原癌基因的功能是调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的进程。
(6)体细胞中发生的癌变不能遗传给后代。
教材拾遗
1.基因突变 活性 衰老
2.两端 缩短
3.吞噬病菌 运输氧气 快 不仅保证了多细胞生物个体发育的正常进行,而且在维持生物体内部环境稳定,抵御外界各种因素的干扰方面都起着关键作用
【对点训练】
1.D [解析] 正常细胞不能无限增殖,随着分裂次数的增多,细胞会衰老,故A正确;效应T细胞可以作用于靶细胞,使靶细胞裂解死亡,即发生细胞凋亡,故B正确;细胞凋亡是受遗传物质控制的细胞的程序性死亡,故C正确;随着年龄的增加,细胞代谢速率减慢,衰老细胞中的线粒体数量减少,体积增大,故D错误。
2.D [解析] 由图可知,凋亡诱导因子只能与细胞膜上的特异性受体结合,体现了生物膜的信息传递功能,A正确;DNase能够切割DNA形成DNA片段,从而破坏细胞的生命控制系统,影响细胞代谢,B正确;脱氧核糖核酸酶和蛋白酶的化学本质为蛋白质,与凋亡相关的基因激活控制蛋白质的合成,同时蛋白酶又能降解蛋白质,C正确;凋亡诱导因子只是诱导基因发生选择性表达,并没有发生基因突变,D错误。
3.C [解析] 人的正常细胞中也有原癌基因和抑癌基因,A错误;不同的细胞表达的基因不同,造血干细胞与癌细胞中基因的表达情况不同,B错误;恶性肿瘤细胞容易扩散,有无限增殖的特性,C正确;细胞癌变是由原癌基因和抑癌基因发生突变所致,D错误。
4.D [解析] 癌细胞的出现是基因突变的结果,A错误;在10~11 h时,实验组细胞逐渐进入分裂期,此时细胞对培养液中含氮物质、含磷物质的吸收速率减慢,B错误;在10 h时,对照组细胞都处于分裂期,包括前期、中期、后期和末期,其中只有后期和末期细胞中的染色体数和DNA数均为体细胞的2倍,C错误;加入维生素C后,分裂间期延长,说明维生素C主要抑制癌细胞分裂间期,D正确。
5.D [解析] 胡萝卜细胞体现细胞全能性时,先后经过了脱分化和再分化过程,A错误;恶性肿瘤细胞易扩散与转移的主要原因是细胞膜表面的糖蛋白减少,B错误;细胞通过减数分裂将一半的细胞核遗传物质传递给生殖细胞,C错误;细胞凋亡过程中,与凋亡相关基因活动加强,有利于个体的生长发育,D正确。
6.D [解析] 由题干信息可知,增殖失控的细胞的正常生命历程是细胞凋亡,A错误;在细胞凋亡过程中,和凋亡相关的酶活性不会降低,B错误;原癌基因和抑癌基因是细胞中的正常基因,在致癌条件下,原癌基因和抑癌基因发生突变使细胞发生癌变,C错误;细胞在癌变或凋亡的过程中有相关基因的特异性表达,D正确。
【五年真题】
1.A [解析] 成熟个体中的细胞增殖都要进行遗传物质的复制和有关蛋白质的合成,是需要消耗能量的,A项错误。核膜、内质网膜和细胞膜都属于生物膜,主要由蛋白质和磷脂组成,磷脂中含有磷元素,B项正确。两个相邻细胞在进行信息传递时一个细胞称为发出信号的细胞,其膜表面有与膜受体结合的信号分子;另一个细胞称为靶细胞,其膜表面有特异性受体,信号分子与特异性受体直接接触,达到传递信息的作用,C项正确。细胞分化是基因选择性表达的结果,对于动物细胞而言,是不可逆的过程,且哺乳动物成熟红细胞无细胞核,D项正确。
2.ABC [解析] 组织细胞中的核DNA和MSC中的相同,由于基因的选择性表达,二者的RNA不完全相同,A项错误。组织细胞比干细胞更易衰老,B
项错误。细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,C项错误。由题图可知,不同诱导因素可以使MSC分化形成不同类型的细胞,D项正确。
3.A [解析] 细胞癌变是在致癌因子的作用下,多个原癌基因和抑癌基因累积突变的结果,发生癌变的细胞会无限增殖,形态发生变化,细胞膜上的糖蛋白减少,细胞间黏着性减小,容易分散和转移,A项错误,B、C、D项正确。
4.C [解析] 内分泌细胞分泌的激素可随血液到达全身各处,与靶细胞膜表面的受体结合,完成信息传递过程,A项正确。叶肉细胞的光反应发生在类囊体薄膜上,暗反应发生在叶绿体基质中,B项正确。癌细胞不能进行光合作用或化能合成作用,没有自养能力,C项错误。细胞凋亡是一种自然的生理过程,是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,D项正确。
6.B [解析] 有丝分裂的特征是核遗传物质经过复制后平均分配到两个子细胞中,从而保持亲子代细胞之间遗传物质的稳定性,而生物性状由遗传物质决定,故有丝分裂对生物性状的稳定遗传有贡献,A项正确。造血干细胞是分化程度较低的细胞,具有较高的全能性,B项错误。细胞内基因的选择性表达导致细胞分化,C项正确。植物细胞具有全能性,将植物叶肉细胞进行离体组织培养可以得到新的植株,D项正确。
【2020预测】
1.C [解析] 细胞分化和细胞衰老不会导致遗传物质改变,A错误;三类细胞中酶的种类不是完全不同,如三类细胞中均含有细胞呼吸酶,B错误;细胞分化、细胞衰老和细胞癌变都会使细胞的形态、结构和功能发生改变,C正确;癌变的细胞不受机体控制,D错误。
2.D [解析] 癌细胞凋亡时,其形态、结构会发生显著变化,这些变化可用显微镜观察到,A正确;根据放射性同位素标记的Art出现的位置,可以判断其是否能进入细胞,B正确;检测Art对凋亡蛋白Q表达的影响,需设置不含Art的对照实验,C正确;若用凋亡蛋白Q饲喂患癌鼠,蛋白Q会在鼠的消化道内被消化分解成氨基酸,所以不能确定该蛋白的作用,D错误。
实验专项(二) 化学物质鉴别类实验总结
【针对训练】
1.D [解析] 使用双缩脲试剂检测蛋白质时,先向组织样液中加入A液(0.1 g/mL的氢氧化钠溶液)1 mL,摇匀后再加入B液(0.01 g/mL硫酸铜溶液)4滴,摇匀,A错误;紫色洋葱鳞片叶外表皮是用于观察植物细胞质壁分离的理想材料,B错误;绿叶中的色素中蓝绿色的叶绿素a含量最多,因此绿叶中色素的提取和分离实验中,滤纸条上将会出现的最宽的色素带呈蓝绿色,C错误;健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料,可使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色,而细胞质接近无色,D正确。
2.A [解析] 在对花生子叶的脂肪染色时,若发现整个视野范围都呈现橘黄色时,可用50%酒精洗去浮色,A正确;在模拟细胞大小与物质运输的关系时,NaOH扩散速率不变,自变量是不同大小琼脂块模拟的细胞,因变量是NaOH进入琼脂块的体积与琼脂块体积的比值,B错误;以洋葱鳞片叶内表皮为材料观察线粒体时,在实验过程中细胞需保持活性,而用盐酸处理会导致细胞死亡,C错误;蛋白质与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应,蛋白酶的化学本质也是蛋白质,因此不能用双缩脲试剂检测蛋白酶对蛋白质分解的催化能力大小,D错误。
3.C [解析] 溴麝香草酚蓝水溶液可用于检测呼吸过程中CO2的产生,溶液颜色变化为蓝色变为绿色再变为黄色,A正确;斐林试剂可用于鉴定还原糖,水浴加热后产生砖红色沉淀,B正确;健那绿是用于活细胞中线粒体的染料,细胞中的线粒体可被染成蓝绿色,C错误;重铬酸钾溶液用于检测酒精,溶液颜色由橙色变为灰绿色,D正确。
4.B [解析] 蛋白质的鉴定不需要水浴加热,其鉴定原理是蛋白质中的肽键会在碱性条件下和铜离子反应,产生紫色反应,A错误;健那绿是一种专门染线粒体的活体染色剂,细胞的生命活动使进入线粒体的健那绿呈现蓝绿色,B正确;龙胆紫将染色体染成紫色,醋酸洋红液使染色体呈红色,二者均为碱性染料,C错误;在水浴加热条件下,葡萄糖与斐林试剂反应产生砖红色的Cu2O沉淀,D错误。
5.A [解析] 橙色的重铬酸钾浓硫酸溶液在鉴定酵母菌无氧呼吸产生酒精时变为灰绿色,A项正确;由于西瓜汁是红色的,而还原糖与斐林试剂在水浴加热的条件下会出现砖红色沉淀,对实验结果有影响,因此不能用西瓜汁作鉴定还原糖的材料,B项错误;胃蛋白酶的化学本质是蛋白质,也可与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应,即使实验中的蛋白质被分解了,用双缩脲试剂检测也会出现紫色,C项错误;RNA主要存在于细胞质中,遇吡罗红呈现红色,所以真核细胞用吡罗红染色,红色主要位于细胞质中,D项错误。
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