新人教生物一轮复习学案：第11讲 细胞的增殖（教师版）

新人教生物一轮复习学案
第11讲 细胞的增殖
【素养目标】　1.运用结构与功能观等观念，举例说明有丝分裂中染色体的行为与细胞分裂之间的关系。(生命观念)　2.基于有丝分裂的模型，采取归纳与概括等方法，说明有丝分裂各时期的主要特征。(科学思维)　3.基于有丝分裂的过程，采取模型与建模等方法，说明有丝分裂中染色体和DNA数目的变化规律。(科学思维)
考点一　细胞的生长和细胞周期
1．生物体生长的原因
一是细胞的生长；二是细胞的分裂。
2．细胞增殖
(1)概念：细胞以分裂的方式进行增殖，包括物质准备和细胞分裂两个相连续的过程。
(2)方式：真核细胞：无丝分裂、有丝分裂和减数分裂；原核细胞：二分裂。
(3)意义：是重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
3．细胞周期
(1)条件：连续分裂的细胞才有细胞周期。
(2)概念：连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。
(3)特点：一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期，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。
(1)同一生物体不同器官的大小主要取决于细胞数量的多少(　　)
(2)任何具有分裂能力的细胞都具有细胞周期(　　)
(3)洋葱的表皮细胞比分生区细胞的增殖周期长(　　)
(4)原核生物主要进行二分裂，二分裂不是无丝分裂(　　)
(5)减数分裂没有细胞周期，高度分化的成熟细胞一般也没有细胞周期(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√
1．细胞周期的表示方法
方法名称 表示方法 用字母表示
扇形图 A→B→C→A为一个细胞周期
直线图 a＋b或c＋d为一个细胞周期
坐标图 a＋b＋c＋d＋e为一个细胞周期
柱形图 B组细胞处于S期，C组细胞处于分裂期和G2期，A组细胞为细胞分裂结束形成的子细胞和未进行DNA复制的细胞
2.分裂间期的物质变化
(1)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。
(2)S期：又称DNA合成期，主要进行DNA的复制。
(3)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。
3．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、叶肉细胞、洋葱鳞片叶表皮细胞、根尖成熟区细胞等。
4．与细胞周期相联系的知识
[典例剖析]
(2022·辽宁卷，8)二甲基亚砜(DMSO)易与水分子结合，常用作细胞冻存的渗透性保护剂。干细胞冻存复苏后指标检测结果见下表。下列叙述错误的是(　　)
冻存剂指标 合成培养基＋DMSO 合成培养基＋DMSO＋血清
G1期细胞数百分比(%) 65.78 79.85
活细胞数百分比(%) 15.29 41.33
注：细胞分裂间期分为G1期、S期(DNA复制期)和G2期
A．冻存复苏后的干细胞可以用于治疗人类某些疾病
B．G1期细胞数百分比上升，导致更多干细胞直接进入分裂期
C．血清中的天然成分影响G1期，增加干细胞复苏后的活细胞数百分比
D．DMSO的作用是使干细胞中自由水转化为结合水
B　[冻存复苏后的干细胞可以经诱导分裂分化形成多种组织器官，用于治疗人类某些疾病，A正确；G1期细胞数百分比上升，说明细胞进入分裂间期，但不会导致干细胞直接进入分裂期，还需经过S和G2期，B错误；分析表格可知，血清中的天然成分影响G1期(该期细胞数百分比增大)，能增加干细胞复苏后的活细胞数百分比，C正确；二甲基亚砜(DMSO)易与水分子结合，可以使干细胞中自由水转化为结合水，D正确。]
【名师点拨】　掌握信息转化能力
信息提取 信息1：二甲基亚砜(DMSO)易与水分子结合，常用作细胞冻存的渗透性保护剂
信息2：干细胞冻存复苏后指标检测结果＋表格
信息转化 1.减少细胞内冰晶的形成
2.血清中的天然成分影响干细胞复苏后的活细胞数百分比
素养考查 生命观念：结构与功能观 科学探究：数据处理能力
【角度转换】　提升语言表达能力
干细胞中自由水转化为结合水，细胞代谢发生的变化是代谢活动减弱。
考向一　细胞的分裂方式和周期性的分析
1．(2022·昌吉高三检测)下图是生物兴趣小组观察不同种类高等植物根尖细胞有丝分裂后，根据实验结果绘制的细胞周期示意图(按顺时针方向)，下列描述错误的是(　　)
A．a→b过程中，中心粒倍增，成为两组
B．图中的a→b→a可表示一个细胞周期
C．图甲的b→a与图丁的b→a所用的时间可能相同
D．a→b过程中，发生DNA的复制使DNA含量加倍
A　[a→b表示分裂间期，高等植物根尖细胞中没有中心粒，故不会发生中心粒倍增，A错误；a→b表示分裂间期，b→a表示分裂期，图中的a→b→a可表示分裂间期＋分裂期，表示一个细胞周期，B正确；甲图的b→a与丁图的b→a均表示分裂期，由于细胞周期时间不知，故甲图的b→a与丁图的b→a所用的时间可能相同，也可能不同，C正确；a→b表示分裂间期，会发生DNA的复制，使DNA含量加倍，D正确。]
2．(2022·汕头二模)已知人的宫颈癌细胞的细胞周期约为22 h。下图是应用流式细胞仪测定细胞周期中DNA含量的变化(图A)及处于不同时期的细胞数量和DNA含量(图B)，胸苷在细胞内可以转化为胸腺嘧啶脱氧核苷酸。下列说法错误的是(　　)
A．细胞在G1、S期发生DNA解螺旋时都需要消耗能量
B．在培养液中加入DNA聚合酶抑制剂会导致G1期的细胞数量增多
C．通过对细胞计数可分析推算出细胞周期和各个时期的时间长短
D．若在培养液中加入32P标记的胸苷，则分裂一次后子细胞不一定都有放射性
D　[解旋时破坏氢键，需要能量，G1期解旋是进行转录，S期解旋是进行DNA的复制，A正确；S期进行DNA的复制，需要DNA聚合酶，在培养液中加入DNA聚合酶抑制剂会导致G1期的细胞数量增多，B正确；细胞数目加倍间隔的时间为细胞周期，通过计算不同阶段的细胞数目占比，可以推算出各个阶段的时间，C正确；DNA进行半保留复制，若在培养液中加入32P标记的胸苷，则分裂一次后所有子细胞都有放射性，D错误。]
考向二　细胞周期的相关拓展
3．(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
C　[由题图分析可知，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。]
4．(2022·恩施高三模拟)在同种细胞组成的细胞群体中，不同的细胞可能处于细胞周期的不同时相(如下图所示)。为了达到某种目的，将整个细胞群体处于细胞周期的同一时相称为细胞周期同步化。DNA合成阻断法是一种采用低毒或无毒的DNA合成抑制剂特异地抑制DNA的合成，而
不影响处于其他时相的细胞进行细胞周期运转，从而将被抑制的细胞抑制在DNA合成期的实验方法。下列有关说法错误的是(　　)
A．为使所有细胞被抑制在S期，加入抑制剂后的培养时间需大于等于G2期、分裂期、G1期的所需时间之和
B．为使所有细胞都抑制在G1期与S期交界处狭窄的区段，需采用两次DNA合成抑制剂进行处理
C．只要细胞可以分裂，它就具有细胞周期
D．细胞周期中分裂间期的时间远远长于分裂期
C　[为使所有细胞被抑制在S期，加入抑制剂后的培养时间需大于等于G2期、分裂期、G1期的所需时间之和，A正确；为使所有细胞都抑制在G1期与S期交界处狭窄的区段，需采用两次DNA合成抑制剂处理，B正确；连续分裂的细胞才有细胞周期，进行减数分裂的细胞没有细胞周期，C错误；如题图所示，细胞周期中分裂间期的时间远远长于分裂期，分裂间期为分裂期进行物质准备，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，D正确。]
考点二　细胞的有丝分裂和无丝分裂
1．有丝分裂各时期主要特点(以高等植物细胞为例)
时期 主要变化
前期 ①染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体； ②从细胞的两极发出纺锤丝，形成一个梭形的纺锤体； ③核仁逐渐解体，核膜逐渐消失； ④染色体散乱分布于纺锤体中央
中期 纺锤丝牵引着染色体运动，使每条染色体的着丝粒排列在赤道板上
后期 ①每个着丝粒分裂成两个，姐妹染色单体分开，成为两条染色体，由纺锤丝牵引着分别向细胞的两极移动； ②结果：染色体数目加倍，细胞的两极各有一套形态和数目完全相同的染色体
末期 ①染色体变成染色质丝，纺锤丝消失； ②出现新的核膜、核仁，形成两个新的细胞核； ③赤道板的位置出现一个细胞板，细胞板逐渐扩展，形成新的细胞壁
2.动物细胞和植物细胞有丝分裂的主要区别
3．与细胞周期有关的细胞器及其生理作用
细胞器名称 生物类型 作用时期 生理作用
核糖体 动物、植物 主要是分裂间期 合成相关蛋白质
线粒体 动物、植物 整个细胞周期 提供能量
高尔基体 植物 末期 与细胞壁(板)的形成有关
中心体 动物、低等植物 前期 与纺锤体的形成有关
4.细胞周期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(分裂间期的G2期、前期、中期)时，染色体数∶染色单体数∶核DNA数＝1∶2∶2。
②当无染色单体(分裂间期的G1期、后期、末期)时，染色体数∶核DNA数＝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)
时期 项目　　 分裂间期 分裂期
前期 中期 后期 末期
核DNA 2n→4n 4n 4n 4n 4n→2n
染色体 2n 2n 2n 4n 4n→2n
染色单体 0→4n 4n 4n 0 0
5.有丝分裂的意义
将亲代细胞的染色体经过复制(实质为DNA的复制)之后，精确地平均分配到两个子细胞中，由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。
6．无丝分裂
【拾遗补缺】　源于必修1 P115“思维训练”
(1)细胞越大，细胞的表面积与体积的比值越小。
(2)从物质运输的效率看，细胞不能太大的原因是细胞越大，表面积与体积的比值越小，物质运输的效率就越低。
(3)细胞体积是不是越小越好？不是，因为细胞中众多的必需物质和细胞器，都需要一定的容纳空间。
(1)间期细胞核中的主要变化是DNA分子的复制和有关蛋白质的合成(　　)
(2)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(　　)
(3)有丝分裂中染色体数目加倍和核DNA数目加倍发生在同一时期(　　)
(4)赤道板不是真实存在的细胞结构，观察不到；细胞板是由高尔基体形成的细胞结构，可以观察到(　　)
(5)除中心体之外的细胞器在子细胞中的分配是随机的(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√
1．细胞周期中的相关曲线
(1)染色体、染色单体、核DNA的变化曲线
解读：
项目 上升段的变化原因 下降段的变化原因
核DNA 间期(S期)DNA复制，DNA数目加倍 末期结束，细胞一分为二，DNA数目减半
染色体 后期着丝粒分裂，染色体数目加倍 末期结束，细胞一分为二，染色体数目减半
染色单体 间期(S期)DNA复制，染色单体形成 后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色单体消失
(2)染色体数与核DNA数关系曲线
解读：图中ef(BC)段表示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，即G2期、有丝分裂前期和中期，gh(DE)段表示有丝分裂后期着丝粒分裂，染色单体消失。
2．根据柱状图判断细胞分裂时期的规律(以二倍体生物为例)
(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
＝
[典例剖析]
(2021·全国乙卷，1)果蝇体细胞含有8条染色体。下列关于果蝇体细胞有丝分裂的叙述，错误的是(　　)
A．在间期，DNA进行半保留复制，形成16个DNA分子
B．在前期，每条染色体由2条染色单体组成，含2个DNA分子
C．在中期，8条染色体的着丝点(粒)排列在赤道板上，易于观察染色体
D．在后期，成对的同源染色体分开，细胞中有16条染色体
D　[已知果蝇体细胞含有8条染色体，每条染色体上有1个DNA分子，共8个DNA分子，在间期，DNA进行半保留复制，形成16个DNA分子，A正确；间期染色体已经复制，故在前期每条染色体由2条染色单体组成，含2个DNA分子，B正确；在中期，8条染色体的着丝点(粒)排列在赤道板上，此时染色体形态固定、数目清晰，易于观察染色体，C正确；有丝分裂后期，着丝点(粒)分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍，由8条变成16条，同源染色体不分离，D错误。]
【名师点拨】　掌握信息转化能力
信息提取 信息1：果蝇体细胞含有8条染色体
信息2：体细胞有丝分裂
信息转化 1.体细胞含8条染色体，8个DNA分子，间期复制后，8条染色体上有16个DNA分子
2.体细胞进行有丝分裂，不存在同源染色体分离的行为
素养考查 生命观念：结构与功能观 科学思维：抽象与概括能力
【角度转换】　提升语言表达能力
果蝇体细胞有丝分裂时，染色体的着丝粒分裂前，8条染色体的着丝粒均需整齐排列在细胞中央的赤道板上，其生物学意义是：着丝粒分裂后，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，在纺锤丝牵引下同时移向细胞的两极，确保分裂得到的两个子细胞染色体数目相同。
考向一　有丝分裂的过程和图像分析
5．(2022·抚顺一模)细胞分裂过程中姐妹染色单体的分离与黏连蛋白解聚有关。分离酶能使黏连蛋白解聚。通常情况下，securin 蛋白(分离酶抑制蛋白)与分离酶活性部位结合并充当假底物而阻断其活性。进入有丝分裂后期时，细胞中的后期促进复合体(APX)被激活，此复合体能特异性选择并引导 securin 蛋白降解，激活分离酶。下列相关叙述正确的是(　　)
A．姐妹染色单体的分离是纺锤丝牵引的结果
B．securin 蛋白和黏连蛋白竞争分离酶的活性部位
C．若抑制 APX 的活性，会导致细胞内染色体的数目加倍
D．黏连蛋白和 securin蛋白都能与分离酶结合，说明分离酶不具有专一性
B　[细胞分裂过程中姐妹染色单体的分离与黏连蛋白解聚有关，与纺锤丝牵引无关，A错误；根据题意可知，分离酶能使黏连蛋白解聚。通常情况下，securin 蛋白(分离酶抑制蛋白)与分离酶活性部位结合并充当假底物而阻断其活性。说明securin 蛋白和黏连蛋白竞争分离酶的活性部位，B正确；若抑制 APX 的活性，不能引导 securin 蛋白降解，就不能激活分离酶，结果导致姐妹染色单体不能分离，细胞内的染色体数目不能加倍，C错误；securin 蛋白(分离酶抑制蛋白)与分离酶活性部位结合并充当假底物而阻断其活性，securin 蛋白不是分离酶的底物，所以分离酶具有专一性，能与特异性黏连蛋白结合，催化黏连蛋白解聚，D错误。]
6．(多选)(2022·南通高三检测)细胞分裂过程中染色体移向两极的机制有三种假说：假说1认为由微管发生中心端微管解聚引起，假说2认为由动粒端微管解聚引起，假说3认为由微管发生中心端和动粒端微管同时解聚引起。用不同荧光标记纺锤丝和染色体如下图1，用激光使纺锤丝上箭头处的荧光淬灭(不影响其功能)如下图2，一段时间后结果如下图3，相关叙述正确的有(　　)
A．图示过程发生在高等植物细胞中，纺锤丝的主要成分是蛋白质
B．图2处于有丝分裂后期，细胞中有4对同源染色体
C．纺锤丝的牵引导致着丝粒分裂，染色体移向细胞两极
D．实验结果表明染色体移向两极是由微管发生中心端微管解聚引起的
AB　[根据图示分析可知，图示过程发生在高等植物细胞中，纺锤丝由细胞两极发出，其成分主要是蛋白质，A正确；根据图示分析可知，图2着丝粒已分裂，染色单体分开形成子染色体，处于有丝分裂后期，细胞中有4对同源染色体，B正确；着丝粒分裂与纺锤丝的牵引无关，染色体移向细胞两极是由纺锤丝牵引的，C错误；根据图示分析可知，一段时间后，图3中动粒端荧光标记的纺锤丝长度明显缩短，而中心端微管荧光标记的纺锤丝长度几乎不变，说明染色体移向两极是由动粒端微管解聚引起的，D错误。]
考向二　细胞周期中的曲线和柱状图分析
7．(2022·株洲高三检测)如下图甲、乙为某生物的体细胞在细胞周期中染色体行为变化示意图，曲线①②为核DNA含量变化图。下列叙述中错误的是(　　)
A．图甲所示变化在光学显微镜下难以观察到
B．图甲对应曲线①中的CD段，对应曲线②的FG段
C．图乙为细胞分裂后期图，这一时期①、②两曲线有不同的变化
D．观察洋葱根尖分生区细胞有丝分裂时，可用同一细胞来观察甲、乙两种时期
D　[甲图为染色体复制，细胞处于间期，此时呈现染色质丝的状态，这种变化在光学显微镜下难以观察到，A正确；甲图为DNA分子的复制，对应曲线①中的CD段，对应曲线②的FG段，B正确；乙图为着丝粒分裂，是细胞分裂后期图，这一时期曲线①中一个细胞内的DNA含量不变，而曲线②中一条染色体上的DNA分子数减半，两曲线有不同的变化，C正确；观察洋葱根尖分生区细胞有丝分裂时，在解离时细胞已经被杀死，不能进入下一分裂时期，故不能用同一细胞来观察甲、乙两种时期，D错误。]
8．(2022·华南师大附中高三检测)下图1是一个细胞周期内每条染色体上的DNA变化曲线图，下图2是根据细胞核DNA含量不同，将大量某种连续增殖的细胞分为三组，统计每组的细胞数而绘制的柱形图。下列叙述正确的是(　　)
A．图1中cd段占细胞周期的时间最长
B．图1中ef段是细胞有丝分裂的末期
C．图2乙组细胞的染色体数目加倍
D．图2丙组细胞包含分裂前期、中期、后期的细胞
D　[分裂间期在细胞周期中所占的时间最长，ac表示分裂间期，cd段处于有丝分裂前期和中期，A错误；图1中ef段表示有丝分裂后期和末期，B错误；图2乙组细胞中的DNA含量为2C～4C，均为间期细胞，进行DNA的复制，染色体数目没有加倍，C错误；图2丙组细胞中的DNA含量为4C，包含分裂前期、中期、后期的细胞，D正确。]
考点三　观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
1．实验原理
(1)高等植物的分生组织细胞有丝分裂较旺盛。
(2)细胞核内的染色体(质)易被碱性染料(甲紫溶液或醋酸洋红液)染成深色。
(3)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
(1)洋葱根尖的培养：实验前3～4 d，将洋葱放在瓶内装满清水的广口瓶上，让洋葱底部接触到瓶内的水面，置于温暖处培养，待根长至约5 cm。
(2)装片的制作
解离
漂洗
染色
制片
(3)观察
低倍镜观察：根据根尖特点找到分生区细胞：细胞呈正方形，排列紧密
高倍镜观察：先找分裂中期的细胞，再找前期、后期、末期的细胞，最后观察分裂间期的细胞
(4)绘图：绘出植物细胞有丝分裂中期简图。
1．实验操作的注意事项
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 过轻 细胞未分散开
力度 过重 将组织压烂
2.关于实验的3点提醒
(1)根尖中只有分生区细胞才可以进行分裂，伸长区和成熟区细胞不能分裂。
(2)不能观察一个细胞的连续分裂过程，因为解离时细胞已死亡，可以寻找处于不同时期的细胞，连起来体现出细胞分裂的连续过程。
(3)“解离→漂洗→染色→制片”的步骤顺序不能颠倒、不能缺失，否则不易观察到预期现象。
3．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　实验的基本原理和过程分析
9．(2022·湖南卷，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(　　)
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的时长
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
B　[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呈正相关，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。]
10．(2022·江门高三检测)在光学显微镜下观察洋葱根尖细胞有丝分裂(见下图)，有关叙述正确的是(　　)
A．显微镜的放大倍数是指细胞面积的放大倍数
B．将装片向右上方移动使②细胞移至视野中央
C．①细胞内的染色体正在变成细长的染色质丝
D．①、②细胞之间染色体数和染色单体数不同
D　[显微镜的放大倍数是指细胞长和宽的放大倍数 ，A错误；②细胞位于右下方，由于显微镜下的图像是倒像，所以如果要将②移至视野中央，需要将装片向右下方移动，B错误；①染色体着丝粒排列于赤道板，C错误；①是有丝分裂中期，染色体数目为2n，染色单体数目为4n，②是有丝分裂后期，染色体数为4n，染色单体数目为0，①、②细胞之间染色体数和染色单体数不同，D正确。]
考向二　实验的拓展和应用
11．(2023·潍坊高三检测)洋葱鳞茎粗大，近球状，鳞片叶肥厚，管状叶中空。分布广泛，易于取材，可用于生物学实验。下列说法错误的是(　　)
A．高倍镜下观察不到洋葱细胞中线粒体的双层膜结构
B．观察植物细胞的有丝分裂不易选取洋葱的鳞片叶
C．质壁分离过程中，紫色洋葱表皮细胞颜色加深，吸水能力降低
D．探究洋葱筒状叶中光合色素的种类时，可用无水乙醇作提取液
C　[线粒体的双层膜结构属于亚显微结构，在电子显微镜下能看到，在光学显微镜下观察不到，A正确；洋葱的鳞片叶属于高度分化的细胞，一般不发生分裂，观察有丝分裂的实验中，一般用洋葱根尖分生区的细胞，B正确；质壁分离过程中，细胞失水，细胞液浓度增大，紫色洋葱表皮细胞颜色加深，吸水能力增强，C错误；光合色素能溶于有机溶剂，因此可用无水乙醇等有机溶剂提取洋葱筒状叶中的光合色素，D正确。]
12．(2022·荆门高三检测)雪灵芝是青藏高原特有的野生药材，为研究雪灵芝提取物对人胃癌细胞增殖的影响，某科研人员利用含不同浓度雪灵芝提取物的培养液来培养人胃癌细胞，一段时间后检测人胃癌细胞周期中各期细胞百分比，结果如下表所示。下列叙述不正确的是(　　)
组别 雪灵芝(mg· mL－1) 胃癌细胞周期中各期细胞百分比%
S G2＋M G1
a 0 49.2 35.6 15.2
b 0.2 49.4 35.0 15.6
c 0.4 49.8 33.4 16.8
d 0.8 54.6 30.5 14.9
(注：分裂间期分为G1、S、G2三个阶段，其中S期进行DNA复制；M为分裂期)
A．雪灵芝提取物可阻止人胃癌细胞从G1期进入S期
B．用高倍显微镜不能观察到胃癌细胞膜糖蛋白大量减少，甲胎蛋白、癌胚抗原增多等现象
C．四组实验中，c组人胃癌细胞分裂期持续时间最长
D．没有较高浓度组做对照不能说明d组雪灵芝提取物浓度为抑制人胃癌细胞增殖的最适浓度
C　[由分析可知，雪灵芝浓度越高，位于G1期的细胞比率越高，而进入S期的相对较少，且在一定范围内随着浓度增加这种作用加强，所以雪灵芝提取物可阻止癌细胞从G1期进入S期，A正确；胃癌细胞膜糖蛋白、甲胎蛋白、癌胚抗原的变化属于分子水平的变化，用高倍显微镜不能观察到这些现象，B正确；由表格数据可知，以上四组实验中，c组胃癌细胞中G2＋M所占的比例最大，但不能判断分裂期持续时间的长短，C错误；d组雪灵芝提取物是这四组里面抑制胃癌细胞增殖效果最好的，但没有较高浓度的实验组做对照，不能说明该浓度是最适浓度，D正确。]
(十一)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复制及染色体的分配质量，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的作用，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其他内在和外在因素在细胞周期中的作用。
4．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。
[对点训练]
1．(2022·浙江1月选考，18)某多细胞动物具有多种细胞周期蛋白(cyclin)和多种细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)，两者可组成多种有活性的CDK cyclin复合体，细胞周期各阶段间的转换分别受特定的CDK cycli复合体调控。细胞周期如图所示，下列叙述错误的是(　　)
A．同一生物个体中不同类型细胞的细胞周期时间长短有差异
B．细胞周期各阶段的有序转换受不同的CDK cyclin复合体调控
C．抑制某种CDK cyclin复合体的活性可使细胞周期停滞在特定阶段
D．一个细胞周期中，调控不同阶段的CDK cyclin复合体会同步发生周期性变化
D　[同一生物个体中不同类型细胞的细胞周期的持续时间一般不同，A正确；根据题意“细胞周期各阶段间的转换分别受特定的CDK cyclin复合体调控”，可知细胞周期各阶段的有序转换受不同的CDK cyclin复合体调控，B正确；由于细胞周期各阶段间的转换分别受特定的CDK cyclin复合体调控。因此抑制某种CDK cyclin复合体的活性可使各阶段之间的转化受抑制，从而使细胞周期停滞在特定阶段，C正确；由于一个细胞周期中，不同阶段的变化不是同步的，因此调控不同阶段的CDK cyclin复合体不会同步发生周期性变化，D错误。]
2．(2022·重庆高三模拟)有丝分裂的细胞周期为G1→S (DNA复制)……G2→M(分裂期)。在连续分裂的细胞中，一直存在一类周期蛋白依赖性激酶(CDK)，其活性受细胞周期蛋白(cyclin)含量的调控。周期蛋白cyclinE与蛋白激酶CDK2结合后，激活的CDK2促进细胞由G1期进入S期；周期蛋白cyclinB与蛋白激酶CDK1结合后，激活的CDK1促进细胞由G2期进入M期。下列分析错误的是(　　)
A．CDK1被激活后，可能具有促进染色质螺旋化的作用
B．CDK2通过增强cyclinE的活性推动细胞进入S期
C．抑制细胞cyclinE的表达，细胞将被阻滞在 G1/S交界期
D．CDK1的活性与cyclinB周期性的合成与分解有关
B　[染色质螺旋化是在分裂期的前期，据题意可知，周期蛋白cyclinB与蛋白激酶CDK1结合后，激活的CDK1促进细胞由G2期进入M期，可能具有促进染色质螺旋化的作用，A正确；据题意可知，周期蛋白cyclinE与蛋白激酶CDK2结合后，激活的CDK2促进细胞由G1期进入S期，因此应该是cyclinE激活CDK2推动细胞进入S期，B错误；据题意可知，周期蛋白cyclinE与蛋白激酶CDK2结合后，激活的CDK2促进细胞由G1期进入S期，而抑制细胞cyclinE的表达，蛋白激酶CDK2不能被激活，细胞不能由G1期进入S期，因此被阻滞在 G1/S交界期，C正确；周期蛋白cyclinB与蛋白激酶CDK1结合后，能激活CDK1，因此推测CDK1的活性与cyclinB周期性的合成与分解有关，D正确。]
1．(2022·浙江6月选考，8)用同位素示踪法检测小鼠杂交瘤细胞是否处于细胞周期的S期，放射性同位素最适合标记在(　　)
A．胞嘧啶 B．胸腺嘧啶
C．腺嘌呤 D．鸟嘌呤
B　[细胞周期的分裂间期中S期是DNA复制期，主要是遗传物质的复制，该过程需要4种游离的脱氧核苷酸作为原料，与RNA相比，DNA特有的碱基是胸腺嘧啶，故用放射性同位素标记胸腺嘧啶最适合检测小鼠杂交瘤细胞是否处于细胞周期的S期，B正确。]
2．(2022·广东卷，4)用洋葱根尖制作临时装片以观察细胞有丝分裂，如右图为光学显微镜下观察到的视野。下列实验操作正确的是(　　)
A．根尖解离后立即用龙胆紫(甲紫)溶液染色，以防解离过度
B．根尖染色后置于载玻片上捣碎，加上盖玻片后镜检
C．找到分生区细胞后换高倍镜并使用细准焦螺旋调焦
D．向右下方移动装片可将分裂中期细胞移至视野中央
C　[根尖解离后需要先漂洗，洗去解离液后再进行染色，A错误；将已经染色的根尖置于载玻片上，加一滴清水后，用镊子将根尖弄碎，盖上盖玻片后需要用拇指轻轻按压盖玻片，使细胞分散开，再进行观察，B错误；在低倍镜下找到分生区细胞(呈正方形，排列紧密)后，再换用高倍镜进行观察，此时为使视野清晰，需要用细准焦螺旋进行调焦，C正确；分裂中期的染色体着丝粒整齐排列在赤道板上，据图可知，图示中期细胞位于左上方，故需要向左上方移动装片将分裂中期的细胞移至视野中央，D错误。]
3．(2021·浙江6月选考，13)“制作并观察植物细胞有丝分裂的临时装片”实验中，观察到的一个视野如图所示。下列属于箭头所指细胞分裂期的上一时期的特点是(　　)
A．出现染色体，核膜开始解体
B．着丝粒分裂，姐妹染色单体分离
C．染色体凝聚，着丝粒排列在赤道面上
D．纺锤体消失，细胞板扩展形成新的细胞壁
C　[图中姐妹染色单体已经分开，形成的子染色体移向细胞的两极，所示的时期为有丝分裂后期，其上一时期是有丝分裂中期，而出现染色体，核膜开始解体为有丝分裂前期，A不符合题意；着丝粒分裂，姐妹染色单体分离为有丝分裂后期，图中箭头所指细胞分裂期的上一时期是有丝分裂中期，B不符合题意；染色体凝聚，着丝粒排列在赤道面上为有丝分裂中期，图中所示时期为有丝分裂后期，上一个时期即为有丝分裂中期，C符合题意；纺锤体消失，细胞板扩展形成新的细胞壁为有丝分裂末期，图中所示时期为有丝分裂后期，D不符合题意。]
4．(2021·海南卷，7)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
D　[真核细胞有丝分裂前期会发生核膜解体，即图中的Ⅰ时期，核膜解体后形成的小泡可参与新核膜重构，A正确；根据图形可知：Ⅰ→Ⅱ过程中，核膜围绕染色体的变化重新组装，B正确；真核细胞有丝分裂末期核膜会重新合成，即对应图中的Ⅲ时期，重新合成的核膜为下一次细胞分裂做准备，C正确；核膜上的核孔可以允许蛋白质等大分子物质进出细胞核，但核孔具有选择性，大分子物质不能自由进出核孔，D错误。]
5．(2021·辽宁卷，5)下列有关中学生物学实验中观察指标的描述，正确的是(　　)
选项 实验名称 观察指标
A 探究植物细胞的吸水和失水 细胞壁的位置变化
B 绿叶中色素的提取和分离 滤纸条上色素带的颜色、次序和宽窄
C 探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌培养液的浑浊程度
D 观察根尖分生组织细胞有丝分裂 纺锤丝牵引染色体的运动
B　[在植物细胞质壁分离和复原的实验中，中央液泡大小、原生质层的位置和细胞大小都应该作为观察对象，A错误；绿叶中色素的提取和分离，观察指标是滤纸条上色素带的颜色、次序和宽窄，B正确；探究酵母菌细胞呼吸的方式，观察指标是培养液的滤液能否使重铬酸钾转变成灰绿色，C错误；观察根尖分生组织细胞有丝分裂，细胞在解离的时候已经死亡，看不到纺锤丝牵引染色体的运动，D错误。]