高考生物二轮复习限时集训：4　细胞的生命历程（含解析）

高考生物二轮复习限时集训
4　细胞的生命历程
[时间:30min]
1.[2023·山东潍坊二模] 在有丝分裂过程中,同源染色体的非姐妹染色单体间的片段互换被称为体细胞重组。下列说法错误的是 (　)
A.与减数分裂的互换相比,体细胞重组发生的概率明显偏低
B.体细胞重组可能会导致杂合子个体某生殖细胞只产生一种基因组成的配子
C.体细胞重组引发的变异类型属于染色体结构变异
D.体细胞重组可能导致杂合子个体显隐性性状镶嵌出现
2.[2023·河北石家庄二模] 某同学观察果蝇(2n=8)精巢不同时期细胞永久装片时,绘制如下直方图,下列说法正确的是 (　)
A.图中③时期细胞中存在非等位基因的自由组合
B.图中④所代表的时期细胞中没有同源染色体,可能是极体
C.图中⑤所示数量关系在细胞分裂中不可能存在
D.图中⑥时期细胞中存在4个四分体
3.[2023·湖北襄阳模拟] 将果蝇(2n=8)的一个精原细胞的核DNA用15N标记,已知核DNA共含有a个碱基,胞嘧啶的数量为b,将该精原细胞置于含14N的培养液中培养。下列关于该精原细胞的叙述正确的是(　)
A.若该细胞进行n次有丝分裂,则第n次需要消耗的腺嘌呤数为(a-b/2)×2n-1
B.若该细胞连续进行有丝分裂,则第三次分裂中期时细胞中含0~8条被15N标记的染色体
C.若进行减数分裂,则减数分裂Ⅰ后期细胞中被15N标记的DNA和染色体均为8条
D.若依次经过一次有丝分裂和一次减数分裂后产生了8个细胞,则其中只有4个细胞中含15N
4.某果蝇体细胞中部分染色体及基因情况如图所示,下列关于细胞分裂的叙述正确的是 (　)
A.该果蝇细胞正常分裂过程中,一个细胞中染色体形态最多有5种,最少有3种
B.当A、B非等位基因自由组合时,DNA和染色体数之比是2∶1
C.当细胞中有2条Y染色体时,一定同时含有2个A基因和2个a基因
D.A、a等位基因的分开可能是减数第一次分裂或减数第二次分裂
5.在含有BrdU(5-溴尿嘧啶)的培养液中进行DNA复制时,由于BrdU与胸腺嘧啶脱氧核苷酸结构类似,它会取代T而与A配对,从而渗入新合成的DNA链中,当用姬姆萨染料染色时,不含BrdU的链为深蓝色,含BrdU的链为浅蓝色。若细胞(细胞染色体数目为2n)在此培养液中培养至第二个细胞周期的中期时,对染色体的相关分析不正确的是 (　)
A.每条染色体的两条姐妹染色单体中,一条深蓝色,一条浅蓝色
B.两条链都被BrdU取代的DNA占DNA总数的1/2
C.此方法可以通过直接观察染色体染色证明DNA的半保留复制
D.若观察第三次分裂中期,则只有1条染色体出现深蓝色
6.[2023·江苏南通模拟] 随体是位于某些染色体末端的圆柱形片段,通过次缢痕与主体相连,如图甲。植物幼嫩的雌蕊细胞分裂旺盛,图乙是以异源二倍体牡丹(2n=10)幼嫩的雌蕊为材料进行核型分析的结果。相关叙述正确的是 (　)
A.选择幼嫩的雌蕊为材料,与其处于有丝分裂中期的细胞较多有关
B.分裂前的间期染色质高度螺旋化,此时显微观察更容易观察到随体
C.图乙细胞处于减数分裂Ⅱ中期,可观察到4号、9号、10号染色体具有随体
D.有丝分裂后期及减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂,导致细胞中随体的数目加倍
7.[2023·山东潍坊模拟] 转分化是指一种类型的分化细胞转变成其他类型分化细胞的现象。如水母的横纹肌细胞经转分化可形成神经细胞、平滑肌细胞和上皮细胞等多种细胞;人的肝脏星状细胞转分化却只能形成肌纤维细胞。下列说法错误的是 (　)
A.在分化和转分化过程中,细胞内的遗传物质都没发生改变
B.在分化和转分化过程中,细胞都发生了基因的选择性表达
C.高等动物成熟细胞发生转分化的能力可能低于低等动物细胞
D.水母横纹肌细胞、神经细胞和平滑肌细胞中蛋白质种类完全不同
8.[2023·河北衡水二模] 软骨细胞是高度分化的呈圆形的细胞,能特异性地表达SOX9基因。科研人员用脂肪间质干细胞(ADSCs)和软骨细胞进行共培养实验,观察并检测ADSCs能否向软骨细胞定向分化,结果如下表所示。下列说法错误的是 (　)
组别 处理方式 ADSCs 细胞形态 SOX9的 mRNA表达量
对照组 ADSCs 单独培养 梭形 0.12
实验组 ADSCs和软 骨细胞共培养 圆形 1.28
A.细胞分化过程中,蛋白质的种类和数量会发生变化
B.共培养能诱导ADSCs向软骨细胞发生定向分化
C.共培养时,ADSCs中SOX9基因的表达处于抑制状态
D.该研究有望弥补软骨细胞来源少、增殖有限的不足
9.[2023·江苏南京二模] 我国科学家筛选鉴定出能促进细胞衰老的基因——组蛋白乙酰转移酶编码基因KAT7,研究表明,KAT7基因失活会延缓细胞衰老,从而延长实验动物的寿命。下列有关叙述正确的是 (　)
A.衰老的细胞内染色质呈收缩状态,但不影响转录和翻译
B.衰老细胞中除组蛋白乙酰转移酶之外,其他酶的活性都降低
C.自由基攻击蛋白质,使蛋白质活性下降,导致细胞衰老
D.通过转基因技术将KAT7基因导入受体细胞并表达有助于延缓衰老
10.下图表示中科院近年来发现的一种诱导细胞凋亡的新机制。在H2O2和细胞因子TNF-α等因素的诱导下,鼠肝细胞内的溶酶体释放微量的胰凝乳蛋白酶,将细胞质内的Bid蛋白分解成更多、更小的cBid,cBid与线粒体、溶酶体的膜结合,诱导内容物(含胰凝乳蛋白酶)释放,最终导致细胞凋亡。下列叙述错误的是 (　)
A.细胞凋亡是基因决定的细胞程序性死亡的过程,不属于细胞坏死
B.图中这种诱导细胞凋亡的新机制属于负反馈调节
C.线粒体、溶酶体内容物的释放是导致细胞凋亡的直接原因
D.细胞凋亡对多细胞生物体维持内部环境的稳定起着关键的作用
11.[2023·广东深圳一模] 细胞自噬在维持细胞稳态中发挥重要作用,下图是巨自噬的发生过程。LC3蛋白是最早发现的自噬标记物,在细胞自噬过程中与自噬体膜上的磷脂共价结合。“双荧光体系”(将LC3与红绿两种荧光蛋白融合)是一种可靠的研究自噬的方法,可以用LC3亮点来反映细胞内自噬囊泡的数量,绿色荧光在酸性环境下易淬灭,红色荧光不易淬灭,以下说法正确的是 (　)
A.巨自噬普遍存在于具有细胞结构的生物中
B.对细胞进行饥饿处理会使LC3亮点减少
C.在荧光显微镜的红绿合成图像中自噬体呈黄色(红绿两种荧光叠加),自噬溶酶体呈红色,可以根据颜色变化监测自噬体到自噬溶酶体的转化
D.清除衰老、损伤的细胞和细胞器是通过自噬作用完成的
12.细胞增殖包括物质准备和细胞分裂两个连续的阶段,物质准备阶段又可分为G1期(为DNA复制做准备)、S期(DNA复制期)、G2期(为细胞分裂期做准备),细胞分裂期又叫M期。有丝分裂具有周期性,其连续变化的分子调控机制简化如图,图中细胞周期中的检控点是停止前一阶段事件而启动后一阶段事件的节点,类似于“关卡”,且MPF是通过G2检控点必需的蛋白质复合物。
(1)据图可知,细胞通过G2检控点,由G2期进入M期的分子调控机制是　　　　　　　　　　　。
(2)目前在人体细胞中发现并命名的部分CDK和周期蛋白的配对关系如下表:
CDK种类 可结合的周期蛋白
CDK1 B1,B2,B3
CDK2 D1,D2,D3,E
如果把CDK与周期蛋白看作是“酶的激活剂”与酶的关系,则这里的“激活剂”是　　　　　　。CDK与周期蛋白的结合具有特异性,但据表可知,每种CDK可与多种周期蛋白结合并发挥调控功能,其原因可能是　　　　　　　　　　　　　。
(3)某同学在课外阅读中发现:非洲爪蟾卵细胞的形成过程可划分为6个阶段,即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ期,第Ⅳ期的卵母细胞达到一定体积,停止生长,等待完成减数分裂。有科学家发现,此时若有孕酮(孕激素)的刺激作用,第Ⅳ期的卵母细胞会向Ⅴ和Ⅵ期转化,并进入减数第一次分裂直至形成卵细胞。该同学思考并提出了一个问题:孕酮能刺激卵母细胞完成减数分裂,是否与其调控卵母细胞中周期蛋白的合成有关
现提供培养的非洲爪蟾Ⅳ期卵母细胞、适宜浓度的孕酮、周期蛋白合成抑制剂等,请你设计实验探究本问题(写出实验思路并预期实验结果,周期蛋白合成抑制剂的使用方法不作要求)。
①实验思路: 　 。
②预期实验结果: 　 。
13.破骨细胞与成骨细胞在骨骼重塑中发挥重要作用,破骨细胞是机体内具有骨吸收(骨组织的体积和密度逐渐发生下降的生理行为)功能的细胞,成骨细胞是骨形成的重要细胞,两种细胞一起维持骨骼稳态。维生素D(固醇类物质)和成骨细胞介导的破骨细胞凋亡的调节机制如图所示,其中“+”表示促进。回答下列问题:
(1)在同一机体内,破骨细胞和成骨细胞的功能不同,导致这两种细胞执行不同功能的根本原因是　　　　。图中①②过程所需要的原料分别是　　　　　　　　。
(2)破骨细胞功能亢进会引发骨质疏松症,及时补充维生素D能在一定程度上缓解该症状,据图分析,其原理是　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)在免疫调节中,细胞毒性T细胞清除肿瘤细胞体现了免疫系统的　　　　　　功能;基于上图中凋亡蛋白酶的功能,当细胞毒性T细胞未作用于肿瘤细胞时,推测肿瘤细胞内凋亡蛋白酶处于　　　(填“激活”或“抑制”)状态。
(4)女性雌激素分泌异常可能会导致骨质疏松症。成骨细胞是由前成骨细胞分化而来的,而物质X(多肽)可以促进前成骨细胞分化。若要治疗女性的骨质疏松症,可采用的方法是　　　　　　　　　。
限时集训(四)
1.C　[解析] 减数分裂的互换是基因重组的一种,在减数分裂过程中经常发生,而体细胞重组是发生在有丝分裂过程中同源染色体非姐妹染色单体间的片段互换,由于有丝分裂无同源染色体的联会,故体细胞重组发生的概率明显偏低,A正确;设相关基因为A/a,正常情况下杂合子Aa经有丝分裂可产生两个Aa的子细胞,但由于在有丝分裂过程中,同源染色体的非姐妹染色单体间的片段互换,有丝分裂完成后得到的两个子细胞基因型可能分别是AA和aa,再经减数分裂产生配子,则某生殖细胞可能只产生一种基因组成的配子,B正确;体细胞重组是同源染色体的非姐妹染色单体间的片段互换,该变异类型是基因重组,C错误;体细胞重组可能导致Aa的个体中出现aa和AA的细胞类型,故可能导致杂合子个体显隐性性状镶嵌出现,D正确。
2.C　[解析] 图中③可能为有丝分裂后期、末期,该时期细胞中不会发生非等位基因的自由组合,A错误;由题干可知该同学观察的是雄果蝇精巢细胞装片,这些细胞减数分裂过程中不存在极体,B错误;图⑤细胞中染色体、核DNA、染色单体数比例为1∶1∶1,无论是有丝分裂还是减数分裂,图⑤所示数量关系都是不可能存在的,C正确;图中⑥可以表示有丝分裂前、中期或者减数分裂Ⅰ,处于减数分裂Ⅰ的细胞可能存在四分体,进行有丝分裂的细胞中不存在四分体,D错误。
3.B　[解析] 由于DNA分子中A=T,G=C,核DNA分子的碱基数为a,G=C=b,所以该细胞的核DNA分子共含有腺嘌呤A=T=(a-2b)/2个,核DNA分子连续进行n次有丝分裂,第n次需要消耗的腺嘌呤数为(a-2b)/2×2n-1,A错误;连续进行有丝分裂时,第一次分裂结束后,每条染色体上的DNA都有一条链被15N标记,在第二次分裂结束后,细胞中被15N标记的染色体最多有8条,最少为0条,因此在第三次分裂中期时含有15N的染色体数为0~8条,B正确;若进行减数分裂,则减数分裂Ⅰ后期核DNA被15N标记的有16个,染色体被15N标记的为8条,C错误;进行一次有丝分裂后产生的两个子细胞中的核DNA都有一条链被15N标记,再进行减数分裂时,由于DNA半保留复制,复制后的同一条染色体的两条姐妹染色单体中一条被15N标记,一条不被15N标记,在减数第一次分裂后期,同源染色体分离,减数第一次分裂形成的次级精母细胞中的4条染色体都只有一条染色单体被15N标记,在减数第二次分裂后期,移动到细胞一极的染色体可能都含15N,另一极都不含15N,或细胞两极都存在被15N标记的染色体,因此最终形成的8个细胞也有可能都含15N,D错误。
4.D　[解析] 果蝇有3对常染色体和1对性染色体,由图可知,该果蝇为雄果蝇,故该果蝇细胞正常分裂过程中,一个细胞中染色体形态最多有5种,最少有4种,A错误;当A、B非等位基因自由组合时(减数第一次分裂后期,具有姐妹染色单体),核DNA和染色体数之比是2∶1,B错误;当细胞中有2条Y染色体时,可能是次级精母细胞,也可能是有丝分裂后期的细胞,所以不一定同时含有2个A基因和2个a基因,C错误;如果减数第一次分裂前期同源染色体的非姐妹染色单体间发生互换,则A、a等位基因的分开可能是减数第一次分裂或减数第二次分裂,D正确。
5.D　[解析] 根据DNA半保留复制原理,细胞培养至第二个细胞周期的中期时,一条染色体的两条姐妹染色单体中,一个DNA两条链都含BrdU,呈浅蓝色,另一个DNA的1条母链不含有BrdU,呈深蓝色,1条子链含有BrdU,呈浅蓝色,由于母链深蓝色掩盖了子链的浅蓝色,因此这个DNA表现为深蓝色,A正确;两条链都被BrdU取代的DNA占DNA总数的1/2,B正确;此方法可以通过直接观察染色体染色证明DNA的半保留复制,C正确;第二次分裂中染色体随机分配,一个细胞中可能出现0~2n条染色体呈深蓝色的情况,故第三次分裂中期可能出现0~2n条染色体出现深蓝色的情况,D错误。
6.A　[解析] 选择幼嫩的雌蕊为材料,与其处于有丝分裂中期的细胞较多有关,有丝分裂中期便于染色体核型的观察和分析,A正确;分裂期染色质高度螺旋化,此时显微观察更容易观察到随体,B错误;一般选择有丝分裂中期的细胞进行核型分析,可观察到4号、9号、10号染色体具有随体,C错误;由图甲可知,着丝粒分裂,随体数目不变,D错误。
7.D　[解析] 转分化是指一种类型的分化细胞在结构和功能上转变成另一种分化细胞的过程,所以转分化的实质与细胞分化一致,都是基因的选择性表达,细胞内的遗传物质都没发生改变,A、B正确;由题干实例可知高等动物成熟细胞转分化能力可能低于低等动物细胞,C正确;由于基因的选择性表达,水母横纹肌细胞、神经细胞和平滑肌细胞中蛋白质种类不完全相同,D错误。
8.C　[解析] 细胞分化过程中,由于基因的选择性表达,蛋白质的种类和数量发生了变化,A正确;根据实验数据可知,共培养时,SOX9的mRNA表达量较大,且ADSCs呈圆形,因此共培养能诱导ADSCs向软骨细胞发生定向分化,B正确;共培养时,ADSCs中SOX9基因的表达量增加,进而引起了该细胞形态的改变,C错误;该实验为ADSCs向软骨细胞的定向分化提供了依据,有望弥补软骨细胞来源少、增殖有限的不足,D正确。
9.C　[解析] 衰老细胞内染色质收缩,影响转录和翻译,A错误;衰老细胞呼吸酶的活性降低,组蛋白乙酰转移酶的活性升高,其他酶活性也有升高的,B错误;自由基学说认为,自由基会攻击各种生物大分子,其中攻击蛋白质时,会使蛋白质活性下降,导致细胞衰老,C正确;组蛋白乙酰转移酶编码基因KAT7能促进细胞衰老,通过转基因技术将KAT7基因导入受体细胞并表达会促进衰老,D错误。
10.B　[解析] 细胞凋亡是基因决定的细胞程序性死亡的过程,不属于细胞坏死,A正确;胰凝乳蛋白酶催化Bid蛋白分解,增加cBid的数量,cBid进一步引起溶酶体释放内容物(含胰凝乳蛋白酶),故该新机制属于正反馈调节,B错误;细胞凋亡是由基因决定的,线粒体、溶酶体内容物的释放是导致细胞凋亡的直接原因,C正确;细胞凋亡是生物体正常的生命历程,对生物体是有利的,对维持内部环境的稳定起着关键的作用,D正确。
11.C　[解析] 分析题图可看出,巨自噬过程需要溶酶体等细胞器参与,原核细胞中没有溶酶体,A错误;据题干信息可知,LC3亮点反映了细胞内自噬囊泡的数量,当细胞养分不足时,细胞“自噬作用”会增强,以补充自身对营养物质的需求,因此,对细胞进行饥饿处理会使LC3亮点增多,B错误;据题干信息“绿色荧光在酸性环境下易淬灭,红色荧光不易淬灭”,自噬体呈黄色,自噬溶酶体是自噬体与溶酶体融合形成的,溶酶体内是酸性环境,则自噬溶酶体呈红色,可以根据黄色变化为红色的情况监测自噬体到自噬溶酶体的转化,C正确;清除衰老、受损的细胞器是通过细胞的自噬作用完成的,衰老的细胞的清除是通过细胞凋亡完成的,D错误。
12.(1)CDK与周期蛋白特异性结合形成MPF后,使细胞周期通过G2检控点,进入M期
(2)周期蛋白　不同的周期蛋白具有相同的结合位点或同一种CDK有多个结合位点
(3)将用孕酮处理的非洲爪蟾Ⅳ期卵母细胞均分为A、B两组,A组给予周期蛋白抑制剂处理,B组不做处理,一段时间后观察卵母细胞是否完成减数分裂形成卵细胞　A组不能完成减数分裂(形成卵细胞),B组能完成;A、B两组均能完成减数分裂(形成卵细胞)
[解析] (1)据图可知,当细胞分裂进入G2期后,CDK与周期蛋白特异性结合形成复合物MPF后,使细胞周期通过G2检控点,由G2期进入M期。(2)据图和表中信息可知,如果把CDK与周期蛋白看作是“酶的激活剂”与酶的关系,则周期蛋白为CDK的“激活剂”。据表可知,每种CDK可与多种周期蛋白结合并发挥调控功能,其原因可能是不同的周期蛋白具有相同的结合位点,也可能是同一种CDK有多个结合位点。(3)由题意可知,该实验的目的是探究孕酮能刺激卵母细胞完成减数分裂,是否与其调控卵母细胞中的周期蛋白的合成有关。自变量是细胞中有无周期蛋白(可通过使用周期蛋白合成抑制剂来加以控制),因变量是有无卵细胞的生成,而其他对实验结果有影响的因素均为无关变量,应控制相同且适宜。①综上分析,该实验思路为将用孕酮处理的非洲爪蟾Ⅳ期卵母细胞均分为A、B两组,A组给予周期蛋白抑制剂处理,B组不做处理,一段时间后观察卵母细胞是否完成减数分裂形成卵细胞。②因该实验为探究实验,其结论是未知的,在对其实验结果进行预期时,应从可能的情况入手,分别进行讨论。若孕酮能刺激卵母细胞完成减数分裂,是与其调控卵母细胞中的周期蛋白的合成有关,则A组不能完成减数分裂形成卵细胞,B组能完成。若孕酮能刺激卵母细胞完成减数分裂,与其调控卵母细胞中的周期蛋白的合成无关,则A、B两组均能完成减数分裂形成卵细胞。
13.(1)基因的选择性表达　核糖核苷酸、氨基酸
(2)维生素D促进成骨细胞内细胞因子的合成,细胞因子与破骨细胞膜上相应受体结合,激活破骨细胞内相关凋亡蛋白酶,进而促进破骨细胞凋亡
(3)免疫监视　抑制
(4)静脉注射一定量的物质X
[解析] (1)同一机体内,破骨细胞和成骨细胞的遗传物质相同,但这两种细胞执行不同功能,其根本原因是基因的选择性表达。图中的①过程是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,表示转录,需要以核糖核苷酸为原料,②过程是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,表示翻译,需要以氨基酸为原料。(2)结合题图分析可知,维生素D进入细胞后,与受体结合,促进相关基因的表达,使细胞因子的合成量增加,细胞因子通过体液运输到达破骨细胞处,与破骨细胞膜上的相应受体结合,激活破骨细胞内相关凋亡蛋白酶,从而促进破骨细胞凋亡,故及时补充维生素D能在一定程度上缓解破骨细胞功能亢进引发的骨质疏松症。(3)在免疫调节中,细胞毒性T细胞清除肿瘤细胞体现了免疫系统的免疫监视功能。据图可知,凋亡蛋白酶可引发细胞凋亡,而细胞毒性T细胞作用于肿瘤细胞时,也可引发靶细胞裂解而引起细胞凋亡,据此推测,当细胞毒性T细胞未作用于肿瘤细胞时,肿瘤细胞内凋亡蛋白酶处于抑制状态,细胞不发生凋亡。(4)分析题意,物质X(多肽)可以促进前成骨细胞分化,但由于该物质是多肽类,口服会被分解,故若要治疗女性的骨质疏松症,可采用的方法是静脉注射一定量的物质X。