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第四章 细胞增殖、分化、衰老和死亡
第一节 细胞增殖
第1课时 细胞增殖和动物细胞的有丝分裂
1.说明生物体的生长主要是细胞增殖的结果。2.概述细胞周期的概念。3.概述动物细胞有丝分裂的过程,阐明各阶段的主要变化特征。
一、生物体的生长主要是细胞增殖的结果
1.多细胞生物体体积增大的原因:与细胞 增多和细胞 增大有关。
2.细胞不能无限长大的原因
(1) 的细胞体积能保证细胞与周围环境进行正常的物质和信息交换,保证细胞内 和 的正常进行。
(2)细胞体积增大会减少细胞的 ,细胞与周围环境的
的效率可能会降低。
(3)细胞体积增大会影响 对细胞的控制,不利于细胞生命活动的进行。
数量
体积
合适
物质运输
信息传递
相对表面积
物质和
信息交换
细胞核
3.细胞增殖
(1)意义:细胞增殖是生物体 、 、 和 的基础。
(2)方式:细胞以 的方式进行增殖。真核细胞的分裂方式有三种:
、 和 。 是真核生物进行细胞分裂的主要方式。
生长
发育
生殖
遗传
分裂
有丝分裂
无丝分裂
减数分裂
有丝分裂
二、细胞周期
1.研究方法: 法。
2.概念
(1)前提条件: 的细胞。
(2)起止点:从 开始,到 为止。
3.两个阶段及主要变化
(1)分裂间期——完成 ,主要包括 和有关蛋白质合成,细胞适度生长。
(2)分裂期—— 平均分配,完成细胞的分裂,一般分为 、 、
和 。
放射性同位素标记
连续分裂
一次细胞分裂结束
下一次细胞分裂结束
物质准备
DNA的复制
染色体
前期
中期
后期
末期
三、动物细胞的有丝分裂
1.着丝粒和着丝点
(1) 和 是染色体结构的重要组成部分。
(2)着丝粒连接两条 。
(3)在电镜下,着丝点为圆盘状结构,其外侧主要与纺锤体 相连,内侧与
相互交织。
着丝点
着丝粒
姐妹染色单体
微管
着丝粒
2.中心体:常在 进行复制。
3.纺锤体:主要由 及其结合蛋白组成。动物细胞分裂前期 和
的运动,标志着纺锤体装配的开始。
4.动物细胞分裂间期和有丝分裂各时期的变化特点
不同时期示意图 主要特点
在完成 和有关 的同时,细胞适度生长。细胞核中的染色质呈丝状。 常在细胞分裂间期进行复制
细胞分裂间期
微管
星射线的形成
两个中心体向两极
DNA复制
蛋白质合成
中心体
染色体
①复制后的染色质经螺旋化(凝缩)等过程,逐渐变短变粗,形成在光学显微镜下可辨的 ;②每条染色体含有两条 ,由一个着丝粒相连接;③随着 逐渐消失、核膜解体,染色体看似散乱地分布在细胞中;④两个 分别移向细胞两极,并发出星射线形成
①在纺锤丝等结构的作用下,染色体向细胞中央的赤道面方向移动,使每条染色体的着丝粒排列在 上;②细胞中染色体的 ,是计数染色体数量的适宜时期
姐妹染色单体
核仁
中心体
纺锤体
赤道面
形态比较清晰
①每条染色体中的两条姐妹染色单体分离,在纺锤丝的作用下分别向 移动;②细胞中染色体的数量 ,形成了两套相同数量的染色体
①到达细胞两极的染色体去凝缩,逐渐变为丝状的 ;② 消失;③ 重新形成,核仁重新组装,新的细胞核逐渐形成
细胞两极
加倍
染色质
纺锤体
核膜
5.胞质分裂
(1)起止点:胞质分裂一般始于细胞分裂的 ,止于细胞分裂的 。
(2)方式:在胞质分裂的过程中,动物细胞的细胞质膜常表现为在 位置处 ,将 一分为二。
(3)结果:一个 细胞缢裂成两个体积基本相等的 细胞。
6.有丝分裂的特征和意义
(1)特征:将经过复制的亲代细胞的 平均分配到两个子代细胞中。
(2)意义:保证了子代细胞与亲代细胞中 的一致性。
后期
末期
赤道面
向内凹陷
细胞质
亲代
子代
染色体
遗传信息
判断正误
(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。( )
【提示】 卵细胞的体积较大,细胞的相对表面积较小,降低了细胞与外界物质交换的效率。
(2)连续分裂的细胞,从一次分裂开始时开始,到下一次分裂结束为止,这是一个细胞周期。( )
×
×
【提示】 细胞周期是指连续分裂的细胞,从一次细胞分裂结束开始,经过物质准备,直到下一次细胞分裂结束为止的过程。
(3)中心体数量倍增发生于分裂前期的细胞中。( )
【提示】 中心体在细胞分裂间期完成倍增。
×
(4)动物细胞细胞质的分开是由细胞质膜向内凹陷把细胞缢裂成两部分。
( )
√
(5)有丝分裂产生的每个子细胞中含有的染色体数目与亲代细胞的相等。
( )
√
任务一 分析细胞周期
探究1 分析细胞周期的概念
下列为生物的部分细胞:①根尖分生区细胞 ②根尖成熟区细胞 ③神经细胞 ④精子或卵细胞 ⑤癌细胞 ⑥人的成熟红细胞 ⑦形成层细胞 ⑧叶肉细胞 ⑨洋葱表皮细胞 ⑩受精卵
请分析这些细胞是否都有细胞周期,并说明理由。
【提示】 ①⑤⑦⑩有细胞周期,②③④⑥⑧⑨无细胞周期。只有连续分裂的细胞有细胞周期,高度分化的体细胞和生殖细胞不能分裂,因此无细胞周期。
探究2 分析细胞周期的特点
下表是几种细胞的细胞周期持续时间,据表分析并回答下列问题。(单位:h)
细胞类型 分裂间期 分裂期 细胞周期
蚕豆根尖分生区细胞 15.3 2.0 17.3
小鼠十二指肠上皮细胞 13.5 1.8 15.3
人的肝细胞 21 1 22
人的宫颈癌细胞 20.5 1.5 22
(1)分析该表数据可以得出哪些结论
【提示】 细胞种类不同,细胞周期的长短一般不同;细胞周期的大部分时间处于分裂间期。
(2)由表中数据可知,细胞分裂间期持续的时间远大于分裂期,请推测可能的原因。
【提示】 分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备(或完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成)需要的时间较长。
(3)若要观察细胞的有丝分裂,你会选择哪种细胞 说明理由。
【提示】 小鼠十二指肠上皮细胞,原因是细胞周期中分裂期所占时间相对较长。
「核心归纳」
1.细胞周期及其表示方法
方法
名称 表示方法 用字母表示细胞周期
扇形图 A→B→C→A为一个细胞周期
线段图 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组细胞处于分裂间期,正在进行DNA分子的复制,C组细胞多数处于分裂期,A组细胞为刚完成有丝分裂和未进行DNA分子复制的细胞
2.细胞周期的四个易错提醒
(1)细胞周期的划分:细胞周期是一个连续变化的过程,只是人为地将细胞周期分为分裂间期和分裂期,分裂期又分为前期、中期、后期和末期。各个阶段都是人为划分的,没有严格的界限。
(2)具有细胞周期的条件:能连续分裂的细胞才具有细胞周期。生殖细胞、高度分化的细胞等不具有细胞周期。
(3)细胞周期的长短:不同生物或同一生物不同组织,其细胞周期长短不同。
(4)分裂间期和分裂期前后顺序不能颠倒:细胞周期是分裂间期在前分裂期在后;分裂间期经历的时间长,分裂期经历的时间短。
「典型例题」
1.(2025·南京期末)右图表示细胞周期(以进行有丝分裂的细胞为例)示意图。下列叙述正确的是( )
[A]甲→甲表示一个细胞周期
[B]乙→乙表示一个细胞周期
[C]乙→甲表示分裂期
[D]甲→乙表示分裂间期
B
【解析】 根据题图可以看出,一个细胞周期是指乙→甲→乙的全过程,即
乙→乙表示一个细胞周期;甲→乙表示分裂期,乙→甲表示分裂间期。
2.(2024·徐州期末)图甲和图乙是表示细胞周期的数学模型,箭头方向表示细胞周期发生的次序。下列对该模型的描述错误的是( )
[A]处于图甲中的a、图乙中N→M段的细胞发生了DNA复制过程
[B]分裂间期持续的时间比分裂期长
[C]图甲中包含a→b和c→d两个细胞周期
[D]图乙中的细胞周期的起点是M,也可以是N
D
【解析】 图甲中的a、图乙中N→M段均为分裂间期,此时细胞发生了DNA复制过程;图乙中的细胞周期的起点是N。
任务二 分析动物细胞的有丝分裂
探究1 分析分裂间期和有丝分裂过程染色体的行为变化规律
图1、图2、图3表示动物细胞中染色体在分裂间期和有丝分裂过程中发生的规律性变化。请回答下列问题。
(1)图1中由A到B变化的原因是什么 发生在细胞分裂的什么时期
【提示】 DNA复制。发生在细胞分裂间期。
(2)图1中由B到C发生了什么变化 发生在细胞分裂的什么时期 变化的意义是什么
【提示】 染色质螺旋化(凝缩)、变短变粗形成染色体。发生在细胞分裂前期。有利于染色体的分离。
(3)图1中,和A相比,C的染色体数目有没有变化 其中的1和2是什么关系
【提示】 没有变化。1和2是两条姐妹染色单体。
(4)连接图1中1和2的结构是什么
【提示】 着丝粒。
(5)图2说明姐妹染色单体的分离是不是纺锤丝的牵引造成的,为什么
【提示】 不是;姐妹染色单体分离的原因是分离酶降解黏连蛋白,使黏连蛋白复合体分裂。
(6)图3说明子染色体在纺锤丝的作用下如何移向细胞一极
【提示】 纺锤丝由微管蛋白组成,从题图中可以看出,微管蛋白从纺锤丝的两端开始解聚。导致纺锤丝越来越短,染色体距离细胞的一极越来越近,实现了染色体向细胞的一极移动。
探究2 分析分裂间期和有丝分裂过程中染色体数目的变化规律
假设一个二倍体动物细胞中染色体和核DNA数均为2n,回答下列问题。
(1)请将表格补充完整。
项目 分裂间期 前期 中期 后期 末期
染色体数 2n 2n 4n
核DNA数 4n 4n 4n→2n
染色单体数 0→4n 4n 0
2n
4n→2n
2n→4n
4n
4n
0
(2)根据上述表中数据在下图所示的坐标图中画出进行有丝分裂细胞的细胞周期中染色体数和核DNA数变化曲线。
【提示】 如下图所示
(3)在下面坐标图中画出一个细胞周期中每条染色体上DNA分子数的变化曲线,并在纵轴上标出正确的取值。
【提示】 如下图所示
「核心归纳」
1.细胞周期中的四个“加倍”
相关数量的变化 时期 变化原因
DNA加倍 分裂间期 DNA复制
染色体数目加倍 后期 着丝粒分裂
中心体加倍 分裂间期 中心体复制
细胞核加倍 末期 新核膜已形成
但细胞质未分裂
2.细胞分裂过程中的曲线模型及分析
(1)a→b、p→q的变化原因都是DNA分子复制。
(2)g→h、r→s的变化原因都是着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,形成子染色体。
(3)c→d、i→j的变化原因都是一个亲代细胞分裂为2个子细胞。
3.核DNA、染色体、染色单体三者之间的关系(如下图)
(1)当有染色单体存在时,染色体∶染色单体∶核DNA=1∶2∶2。
(2)当无染色单体时,染色体∶核DNA=1∶1。
(3)染色体的数目等于着丝粒的数目。
「典型例题」
3.(2024·盐城期末)右图为某种生物细胞有丝分裂过程中某一时期的图像。下列有关叙述错误的是( )
[A]该生物为一种动物
[B]该细胞中含有2个中心体
[C]该细胞处于有丝分裂后期
[D]图中含有8条染色单体,8个核DNA分子
D
【解析】 分析题图,该细胞没有细胞壁,但是有中心体,所以是动物细胞;动物细胞分裂间期中心体会复制,故该细胞中有2个中心体;题图所示为细胞姐妹染色单体分开成为染色体,并在纺锤体的牵引下均匀地移向两极,故该细胞处于有丝分裂后期;题图中没有染色单体,有 8条染色体,8个核DNA分子。
4.(2025·连云港期末)下图为某动物细胞有丝分裂各时期的模式图。下列相关叙述错误的是( )
[A]细胞甲中解体的结构到末期会重新出现
[B]细胞乙中染色体数目固定、形态清晰
[C]细胞丙中核DNA和染色体均为8个
[D]细胞丁中细胞板扩大把细胞一分为二
D
【解析】 细胞甲处于分裂前期,核膜、核仁解体,末期会重新出现;细胞乙处于分裂中期,着丝粒排列在赤道面上,数目固定、形态清晰;细胞丙处于分裂后期,着丝粒分裂,核DNA和染色体均为8个;细胞丁中细胞质膜在赤道面位置处向内凹陷把细胞一分为二。
思维导图
随堂检测
1.(2025·扬州期末)下列关于细胞体积的叙述错误的是( )
[A]不同生物同类器官或组织的细胞大小一般相差不大
[B]细胞体积越大,相对表面积越小,物质运输效率越低
[C]细胞越小越有利于与外界的物质交换,因此细胞越小越好
[D]细胞核与细胞质的比例关系是限制细胞体积不能无限长大的原因
C
【解析】 不同生物同类器官或组织的细胞大小一般无明显差异,器官的大小主要决定于细胞数量的多少;细胞体积越大,相对表面积越小,物质运输效率越低;细胞的表面积与体积之比制约着细胞的物质运输效率,但细胞需要一定的空间进行各种生命活动,因此并不是细胞体积越小越好;细胞核是细胞代谢的调控中心,细胞核中的DNA是不会随着细胞体积的扩大而增加的,细胞不能无限长大与细胞核控制的范围有一定限度有关。
2.(2025·连云港期末)下列关于细胞周期和有丝分裂的叙述,正确的是( )
[A]同一生物不同组织的细胞周期时间长短相同
[B]一个完整的细胞周期一般可分为分裂间期和分裂期两个阶段
[C]造血干细胞分化出的成熟红细胞仍具有细胞周期
[D]分裂间期DNA复制、染色体数目倍增
B
【解析】 同一生物不同组织的细胞周期时间长短一般不相同;细胞周期是指从第一次细胞分裂结束到第二次细胞分裂结束之间的过程,一个完整的细胞周期包括分裂间期和分裂期两个阶段;成熟红细胞不再进行分裂增殖,所以没有细胞周期;分裂间期DNA复制,DNA数量加倍,染色体数目不变,染色体在有丝分裂后期着丝粒分裂后倍增。
3.下图表示一个进行有丝分裂的细胞的细胞周期中染色体变化的不同情况。在整个细胞周期中,染色体的变化顺序是( )
[A]①④⑤③② [B]②③①④⑤
[C]①⑤④③② [D]⑤④③②①
C
【解析】 题图中①为分裂间期,②为末期,③为后期,④为中期,⑤为前期,故在整个细胞周期中,染色体变化的顺序为①⑤④③②。
4.真核细胞有丝分裂过程中核膜会解体和重构,据下图推测该细胞最可能处于有丝分裂的( )
[A]前期 [B]中期 [C]后期 [D]末期
D
【解析】 题图所示细胞中无染色单体,说明该时期的细胞处于有丝分裂末期,此时核膜形成,染色体逐渐变为染色质,而纺锤体已经消失。
5.(多选)(2024·扬州月考)图甲表示一个细胞周期;图乙表示某时期细胞中染色体数、染色单体数与核DNA分子数的相对含量;图丙表示每条染色体中DNA含量的变化曲线。下列叙述正确的有( )
[A]图甲中a→b段的细胞处于图丙中的f→g段
[B]具有图乙所示物质相对含量特点的细胞,仅处于图甲中的a→b段
[C]图乙中c、d、e可以依次代表核DNA、染色体、染色单体
[D]图甲中b→a段和图丙中的0～f段的主要特征基本相同
CD
【解析】 图甲a→b段表示分裂期,图丙中f→g段染色体有2条染色单体,而图甲a→b段的后期、末期细胞中没有染色单体;图乙代表的细胞中含有染色单体,具有图乙所示物质相对含量特点的细胞可处于图甲中a→b段及DNA复制之后的间期(G2期);图乙中d代表染色体,c或e代表染色单体或核DNA;图甲中b→a段和图丙中的0→f段都表示分裂间期,因此这两段的主要特征基本相同(进行DNA的复制和有关蛋白质的合成)。
联系实际 迁移应用
真核细胞中,细胞周期检验点是细胞周期调控的一种机制,检验点通过细胞的反馈信号来启动或推迟进入下一个时期。三种常见检验点的功能如下表所示。
检验点 功能
A 评估细胞大小
B 评估DNA是否准确复制
C 评估纺锤体是否正确组装
(1)检验点A决定细胞是否进行分裂,若通过了检验点A,细胞开始进行分裂,据此推测,此时检验点A接受的反馈信号是什么 检验点B与检验点A发生的先后顺序是什么
【提示】 细胞体积增大到一定程度;B、A。
(2)通过检验点B后,细胞中染色体与核DNA的数量比变为多少 从检验点B到检验点C,细胞内染色质发生的变化是什么
【提示】 染色体∶核DNA=1∶2;染色质螺旋化(凝缩),变短变粗,成为染色体。
(3)检验点C还可评估纺锤丝是否与着丝点正确连接,则此检验点对有丝分裂的重要作用是什么
【提示】 确保复制后的染色体均分到细胞两极。第一节 细胞增殖
第1课时 细胞增殖和动物细胞的有丝分裂
[学习目标] 1.说明生物体的生长主要是细胞增殖的结果。2.概述细胞周期的概念。3.概述动物细胞有丝分裂的过程,阐明各阶段的主要变化特征。
一、生物体的生长主要是细胞增殖的结果
1.多细胞生物体体积增大的原因:与细胞数量增多和细胞体积增大有关。
2.细胞不能无限长大的原因
(1)合适的细胞体积能保证细胞与周围环境进行正常的物质和信息交换,保证细胞内物质运输和信息传递的正常进行。
(2)细胞体积增大会减少细胞的相对表面积,细胞与周围环境的物质和信息交换的效率可能会降低。
(3)细胞体积增大会影响细胞核对细胞的控制,不利于细胞生命活动的进行。
3.细胞增殖
(1)意义:细胞增殖是生物体生长、发育、生殖和遗传的基础。
(2)方式:细胞以分裂的方式进行增殖。真核细胞的分裂方式有三种:有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。有丝分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式。
二、细胞周期
1.研究方法:放射性同位素标记法。
2.概念
(1)前提条件:连续分裂的细胞。
(2)起止点:从一次细胞分裂结束开始,到下一次细胞分裂结束为止。
3.两个阶段及主要变化
(1)分裂间期——完成物质准备,主要包括DNA的复制和有关蛋白质合成,细胞适度生长。
(2)分裂期——染色体平均分配,完成细胞的分裂,一般分为前期、中期、后期和末期。
三、动物细胞的有丝分裂
1.着丝粒和着丝点
(1)着丝点和着丝粒是染色体结构的重要组成部分。
(2)着丝粒连接两条姐妹染色单体。
(3)在电镜下,着丝点为圆盘状结构,其外侧主要与纺锤体微管相连,内侧与着丝粒相互交织。
2.中心体:常在细胞分裂间期进行复制。
3.纺锤体:主要由微管及其结合蛋白组成。动物细胞分裂前期星射线的形成和两个中心体向两极的运动,标志着纺锤体装配的开始。
4.动物细胞分裂间期和有丝分裂各时期的变化特点
不同时期 示意图 主要特点
在完成DNA复制和有关蛋白质合成的同时,细胞适度生长。细胞核中的染色质呈丝状。中心体常在细胞分裂间期进行复制
续 表
不同时期 示意图 主要特点
①复制后的染色质经螺旋化(凝缩)等过程,逐渐变短变粗,形成在光学显微镜下可辨的染色体;②每条染色体含有两条姐妹染色单体,由一个着丝粒相连接;③随着核仁逐渐消失、核膜解体,染色体看似散乱地分布在细胞中;④两个中心体分别移向细胞两极,并发出星射线形成纺锤体
①在纺锤丝等结构的作用下,染色体向细胞中央的赤道面方向移动,使每条染色体的着丝粒排列在赤道面上;②细胞中染色体的形态比较清晰,是计数染色体数量的适宜时期
①每条染色体中的两条姐妹染色单体分离,在纺锤丝的作用下分别向细胞两极移动;②细胞中染色体的数量加倍,形成了两套相同数量的染色体
①到达细胞两极的染色体去凝缩,逐渐变为丝状的染色质;②纺锤体消失;③核膜重新形成,核仁重新组装,新的细胞核逐渐形成
5.胞质分裂
(1)起止点:胞质分裂一般始于细胞分裂的后期,止于细胞分裂的末期。
(2)方式:在胞质分裂的过程中,动物细胞的细胞质膜常表现为在赤道面位置处向内凹陷,将细胞质一分为二。
(3)结果:一个亲代细胞缢裂成两个体积基本相等的子代细胞。
6.有丝分裂的特征和意义
(1)特征:将经过复制的亲代细胞的染色体平均分配到两个子代细胞中。
(2)意义:保证了子代细胞与亲代细胞中遗传信息的一致性。
判断正误
(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。( )
【答案】 ×
【提示】 卵细胞的体积较大,细胞的相对表面积较小,降低了细胞与外界物质交换的效率。
(2)连续分裂的细胞,从一次分裂开始时开始,到下一次分裂结束为止,这是一个细胞周期。( )
【答案】 ×
【提示】 细胞周期是指连续分裂的细胞,从一次细胞分裂结束开始,经过物质准备,直到下一次细胞分裂结束为止的过程。
(3)中心体数量倍增发生于分裂前期的细胞中。( )
【答案】 ×
【提示】 中心体在细胞分裂间期完成倍增。
(4)动物细胞细胞质的分开是由细胞质膜向内凹陷把细胞缢裂成两部分。( )
【答案】 √
(5)有丝分裂产生的每个子细胞中含有的染色体数目与亲代细胞的相等。( )
【答案】 √
任务一 分析细胞周期
探究1 分析细胞周期的概念
下列为生物的部分细胞:①根尖分生区细胞 ②根尖成熟区细胞 ③神经细胞 ④精子或卵细胞 ⑤癌细胞 ⑥人的成熟红细胞 ⑦形成层细胞 ⑧叶肉细胞 ⑨洋葱表皮细胞 ⑩受精卵
请分析这些细胞是否都有细胞周期,并说明理由。
【提示】 ①⑤⑦⑩有细胞周期,②③④⑥⑧⑨无细胞周期。只有连续分裂的细胞有细胞周期,高度分化的体细胞和生殖细胞不能分裂,因此无细胞周期。
探究2 分析细胞周期的特点
下表是几种细胞的细胞周期持续时间,据表分析并回答下列问题。(单位:h)
细胞类型 分裂间期 分裂期 细胞周期
蚕豆根尖分生区细胞 15.3 2.0 17.3
小鼠十二指肠上皮细胞 13.5 1.8 15.3
人的肝细胞 21 1 22
人的宫颈癌细胞 20.5 1.5 22
(1)分析该表数据可以得出哪些结论
【提示】 细胞种类不同,细胞周期的长短一般不同;细胞周期的大部分时间处于分裂间期。
(2)由表中数据可知,细胞分裂间期持续的时间远大于分裂期,请推测可能的原因。
【提示】 分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备(或完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成)需要的时间较长。
(3)若要观察细胞的有丝分裂,你会选择哪种细胞 说明理由。
【提示】 小鼠十二指肠上皮细胞,原因是细胞周期中分裂期所占时间相对较长。
核心归纳
1.细胞周期及其表示方法
方法 名称 表示方法 用字母表示细胞周期
扇形图 A→B→C→A为一个细胞周期
线段图 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组细胞处于分裂间期,正在进行DNA分子的复制,C组细胞多数处于分裂期,A组细胞为刚完成有丝分裂和未进行DNA分子复制的细胞
2.细胞周期的四个易错提醒
(1)细胞周期的划分:细胞周期是一个连续变化的过程,只是人为地将细胞周期分为分裂间期和分裂期,分裂期又分为前期、中期、后期和末期。各个阶段都是人为划分的,没有严格的界限。
(2)具有细胞周期的条件:能连续分裂的细胞才具有细胞周期。生殖细胞、高度分化的细胞等不具有细胞周期。
(3)细胞周期的长短:不同生物或同一生物不同组织,其细胞周期长短不同。
(4)分裂间期和分裂期前后顺序不能颠倒:细胞周期是分裂间期在前分裂期在后;分裂间期经历的时间长,分裂期经历的时间短。
典型例题
1.(2025·南京期末)右图表示细胞周期(以进行有丝分裂的细胞为例)示意图。下列叙述正确的是( )
[A]甲→甲表示一个细胞周期
[B]乙→乙表示一个细胞周期
[C]乙→甲表示分裂期
[D]甲→乙表示分裂间期
【答案】 B
【解析】 根据题图可以看出,一个细胞周期是指乙→甲→乙的全过程,即乙→乙表示一个细胞周期;甲→乙表示分裂期,乙→甲表示分裂间期。
2.(2024·徐州期末)图甲和图乙是表示细胞周期的数学模型,箭头方向表示细胞周期发生的次序。下列对该模型的描述错误的是( )
[A]处于图甲中的a、图乙中N→M段的细胞发生了DNA复制过程
[B]分裂间期持续的时间比分裂期长
[C]图甲中包含a→b和c→d两个细胞周期
[D]图乙中的细胞周期的起点是M,也可以是N
【答案】 D
【解析】 图甲中的a、图乙中N→M段均为分裂间期,此时细胞发生了DNA复制过程;图乙中的细胞周期的起点是N。
任务二 分析动物细胞的有丝分裂
探究1 分析分裂间期和有丝分裂过程染色体的行为变化规律
图1、图2、图3表示动物细胞中染色体在分裂间期和有丝分裂过程中发生的规律性变化。请回答下列问题。
(1)图1中由A到B变化的原因是什么 发生在细胞分裂的什么时期
【提示】 DNA复制。发生在细胞分裂间期。
(2)图1中由B到C发生了什么变化 发生在细胞分裂的什么时期 变化的意义是什么
【提示】 染色质螺旋化(凝缩)、变短变粗形成染色体。发生在细胞分裂前期。有利于染色体的分离。
(3)图1中,和A相比,C的染色体数目有没有变化 其中的1和2是什么关系
【提示】 没有变化。1和2是两条姐妹染色单体。
(4)连接图1中1和2的结构是什么
【提示】 着丝粒。
(5)图2说明姐妹染色单体的分离是不是纺锤丝的牵引造成的,为什么
【提示】 不是;姐妹染色单体分离的原因是分离酶降解黏连蛋白,使黏连蛋白复合体分裂。
(6)图3说明子染色体在纺锤丝的作用下如何移向细胞一极
【提示】 纺锤丝由微管蛋白组成,从题图中可以看出,微管蛋白从纺锤丝的两端开始解聚。导致纺锤丝越来越短,染色体距离细胞的一极越来越近,实现了染色体向细胞的一极移动。
探究2 分析分裂间期和有丝分裂过程中染色体数目的变化规律
假设一个二倍体动物细胞中染色体和核DNA数均为2n,回答下列问题。
(1)请将表格补充完整。
项目 分裂间期 前期 中期 后期 末期
染色体数 2n 2n 2n 4n 4n→2n
核DNA数 2n→4n 4n 4n 4n 4n→2n
染色单体数 0→4n 4n 4n 0 0
(2)根据上述表中数据在下图所示的坐标图中画出进行有丝分裂细胞的细胞周期中染色体数和核DNA数变化曲线。
【提示】 如下图所示
(3)在下面坐标图中画出一个细胞周期中每条染色体上DNA分子数的变化曲线,并在纵轴上标出正确的取值。
【提示】 如下图所示
核心归纳
1.细胞周期中的四个“加倍”
相关数量的变化 时期 变化原因
DNA加倍 分裂间期 DNA复制
染色体数目加倍 后期 着丝粒分裂
中心体加倍 分裂间期 中心体复制
细胞核加倍 末期 新核膜已形成 但细胞质未分裂
2.细胞分裂过程中的曲线模型及分析
(1)a→b、p→q的变化原因都是DNA分子复制。
(2)g→h、r→s的变化原因都是着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,形成子染色体。
(3)c→d、i→j的变化原因都是一个亲代细胞分裂为2个子细胞。
3.核DNA、染色体、染色单体三者之间的关系(如下图)
(1)当有染色单体存在时,染色体∶染色单体∶核DNA=1∶2∶2。
(2)当无染色单体时,染色体∶核DNA=1∶1。
(3)染色体的数目等于着丝粒的数目。
典型例题
3.(2024·盐城期末)右图为某种生物细胞有丝分裂过程中某一时期的图像。下列有关叙述错误的是( )
[A]该生物为一种动物
[B]该细胞中含有2个中心体
[C]该细胞处于有丝分裂后期
[D]图中含有8条染色单体,8个核DNA分子
【答案】 D
【解析】 分析题图,该细胞没有细胞壁,但是有中心体,所以是动物细胞;动物细胞分裂间期中心体会复制,故该细胞中有2个中心体;题图所示为细胞姐妹染色单体分开成为染色体,并在纺锤体的牵引下均匀地移向两极,故该细胞处于有丝分裂后期;题图中没有染色单体,有 8条染色体,8个核DNA分子。
4.(2025·连云港期末)下图为某动物细胞有丝分裂各时期的模式图。下列相关叙述错误的是( )
[A]细胞甲中解体的结构到末期会重新出现
[B]细胞乙中染色体数目固定、形态清晰
[C]细胞丙中核DNA和染色体均为8个
[D]细胞丁中细胞板扩大把细胞一分为二
【答案】 D
【解析】 细胞甲处于分裂前期,核膜、核仁解体,末期会重新出现;细胞乙处于分裂中期,着丝粒排列在赤道面上,数目固定、形态清晰;细胞丙处于分裂后期,着丝粒分裂,核DNA和染色体均为8个;细胞丁中细胞质膜在赤道面位置处向内凹陷把细胞一分为二。
随堂检测
1.(2025·扬州期末)下列关于细胞体积的叙述错误的是( )
[A]不同生物同类器官或组织的细胞大小一般相差不大
[B]细胞体积越大,相对表面积越小,物质运输效率越低
[C]细胞越小越有利于与外界的物质交换,因此细胞越小越好
[D]细胞核与细胞质的比例关系是限制细胞体积不能无限长大的原因
【答案】 C
【解析】 不同生物同类器官或组织的细胞大小一般无明显差异,器官的大小主要决定于细胞数量的多少;细胞体积越大,相对表面积越小,物质运输效率越低;细胞的表面积与体积之比制约着细胞的物质运输效率,但细胞需要一定的空间进行各种生命活动,因此并不是细胞体积越小越好;细胞核是细胞代谢的调控中心,细胞核中的DNA是不会随着细胞体积的扩大而增加的,细胞不能无限长大与细胞核控制的范围有一定限度有关。
2.(2025·连云港期末)下列关于细胞周期和有丝分裂的叙述,正确的是( )
[A]同一生物不同组织的细胞周期时间长短相同
[B]一个完整的细胞周期一般可分为分裂间期和分裂期两个阶段
[C]造血干细胞分化出的成熟红细胞仍具有细胞周期
[D]分裂间期DNA复制、染色体数目倍增
【答案】 B
【解析】 同一生物不同组织的细胞周期时间长短一般不相同;细胞周期是指从第一次细胞分裂结束到第二次细胞分裂结束之间的过程,一个完整的细胞周期包括分裂间期和分裂期两个阶段;成熟红细胞不再进行分裂增殖,所以没有细胞周期;分裂间期DNA复制,
DNA数量加倍,染色体数目不变,染色体在有丝分裂后期着丝粒分裂后倍增。
3.下图表示一个进行有丝分裂的细胞的细胞周期中染色体变化的不同情况。在整个细胞周期中,染色体的变化顺序是( )
[A]①④⑤③② [B]②③①④⑤
[C]①⑤④③② [D]⑤④③②①
【答案】 C
【解析】 题图中①为分裂间期,②为末期,③为后期,④为中期,⑤为前期,故在整个细胞周期中,染色体变化的顺序为①⑤④③②。
4.真核细胞有丝分裂过程中核膜会解体和重构,据下图推测该细胞最可能处于有丝分裂的( )
[A]前期 [B]中期 [C]后期 [D]末期
【答案】 D
【解析】 题图所示细胞中无染色单体,说明该时期的细胞处于有丝分裂末期,此时核膜形成,染色体逐渐变为染色质,而纺锤体已经消失。
5.(多选)(2024·扬州月考)图甲表示一个细胞周期;图乙表示某时期细胞中染色体数、染色单体数与核DNA分子数的相对含量;图丙表示每条染色体中DNA含量的变化曲线。下列叙述正确的有( )
[A]图甲中a→b段的细胞处于图丙中的f→g段
[B]具有图乙所示物质相对含量特点的细胞,仅处于图甲中的a→b段
[C]图乙中c、d、e可以依次代表核DNA、染色体、染色单体
[D]图甲中b→a段和图丙中的0～f段的主要特征基本相同
【答案】 CD
【解析】 图甲a→b段表示分裂期,图丙中f→g段染色体有2条染色单体,而图甲a→b段的后期、末期细胞中没有染色单体;图乙代表的细胞中含有染色单体,具有图乙所示物质相对含量特点的细胞可处于图甲中a→b段及DNA复制之后的间期(G2期);图乙中d代表染色体,c或e代表染色单体或核DNA;图甲中b→a段和图丙中的0→f段都表示分裂间期,因此这两段的主要特征基本相同(进行DNA的复制和有关蛋白质的合成)。
真核细胞中,细胞周期检验点是细胞周期调控的一种机制,检验点通过细胞的反馈信号来启动或推迟进入下一个时期。三种常见检验点的功能如下表所示。
检验点 功能
A 评估细胞大小
B 评估DNA是否准确复制
C 评估纺锤体是否正确组装
(1)检验点A决定细胞是否进行分裂,若通过了检验点A,细胞开始进行分裂,据此推测,此时检验点A接受的反馈信号是什么 检验点B与检验点A发生的先后顺序是什么
【提示】 细胞体积增大到一定程度;B、A。
(2)通过检验点B后,细胞中染色体与核DNA的数量比变为多少 从检验点B到检验点C,细胞内染色质发生的变化是什么
【提示】 染色体∶核DNA=1∶2;染色质螺旋化(凝缩),变短变粗,成为染色体。
(3)检验点C还可评估纺锤丝是否与着丝点正确连接,则此检验点对有丝分裂的重要作用是什么
【提示】 确保复制后的染色体均分到细胞两极。
课时作业
(时间:30分钟 分值:55分)
第1～8题每题3分,第9～10题每题6分,共计36分。
基础对点练
知识点1 细胞生长和细胞增殖
1.(2024·南京月考)大象心脏平均重12 kg,小鼠心脏平均质量不到10 g,差别如此大的原因是( )
[A]细胞大小 [B]细胞数目
[C]表面积大小 [D]细胞核大小
【答案】 B
【解析】 大象心脏细胞和小鼠心脏细胞大小差不多,两者心脏质量相差很大,是因为大象心脏细胞数目多于小鼠心脏细胞。
2.多细胞生物体中,细胞不能无限长大,也不能无限小,下列叙述错误的是( )
[A]细胞体积越大物质运输效率越高
[B]与原核细胞相比,真核细胞体积一般较大
[C]细胞受细胞核所能控制的范围制约,不能无限长大
[D]细胞器和酶等需要一定的空间,因此细胞不能无限小
【答案】 A
【解析】 细胞体积越大,细胞的表面积和体积比(相对表面积)越小,物质运输的效率越低;真核细胞结构更复杂,所以与原核细胞相比,真核细胞体积一般较大;细胞不能无限长大与细胞核所能控制的范围有关;细胞器和酶等需要一定的空间,因此细胞不能无限小。
3.(2025·扬州期末)右图为洋葱根尖细胞周期的示意图。下列叙述正确的是( )
[A]核DNA复制发生在a→b阶段
[B]a→b代表细胞周期中的分裂期
[C]由b→a→b为一个完整的细胞周期
[D]所有的细胞都具有细胞周期
【答案】 A
【解析】 题图中a→b为分裂间期,b→a为分裂期,核DNA复制发生在分裂间期即a→b阶段;a→b→a表示一个细胞周期;只有连续分裂的细胞才有细胞周期。
4.有丝分裂的一个细胞周期包括两个阶段,分裂间期(包括G1期、S期和G2期)和分裂期(M期),其中S期为DNA复制期。下列叙述正确的是( )
[A]G2期结束为一个新细胞周期的起点
[B]S期结束后细胞内染色体数目加倍
[C]一个细胞周期的大部分时间处于M期
[D]子细胞的核遗传物质数目与亲代细胞相同
【答案】 D
【解析】 细胞周期是从一次分裂结束到下一次分裂结束,故从末期结束为一个新细胞周期的起点;S期进行DNA的复制,S期结束后细胞内核DNA加倍,但染色体数目不变;一个细胞周期的大部分时间处于分裂间期;在分裂间期DNA复制一次,有丝分裂中细胞分裂一次,子细胞的核遗传物质数目与亲代细胞相同。
知识点2 动物细胞的有丝分裂
5.(2025·盐城期末)在细胞周期中,染色体和DNA分子数目加倍分别发生在( )
[A]分裂间期和前期 [B]分裂间期和后期
[C]后期和分裂间期 [D]分裂间期和前期
【答案】 C
【解析】 有丝分裂后期,着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,染色体数目加倍;分裂间期细胞中主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成,导致DNA数目加倍。
6.(2025·南京期末)下图表示进行有丝分裂细胞的细胞周期中染色体、染色单体和核DNA相对数量关系,该细胞可能处于的时期是( )
[A]间期和后期 [B]中期和后期
[C]间期和末期 [D]前期和中期
【答案】 D
【解析】 题图中染色体∶染色单体∶核DNA=1∶2∶2,前期和中期的细胞中有染色单体,染色体∶染色单体∶核DNA=1∶2∶2,后期和末期细胞中没有染色单体。
7.(2025·扬州期末)下图是细胞增殖过程中细胞内两种物质含量变化的曲线图。下列相关叙述正确的是( )
[A]图中的虚线可代表染色体的变化曲线
[B]图中的ab段表示分裂间期
[C]图中的de段会发生着丝粒分裂
[D]该两种物质含量的加倍都发生在分裂间期
【答案】 A
【解析】 题图中的ab段表示分裂间期、前期和中期;de段染色体和核DNA都减半,表示末期结束细胞分裂,bc段会发生着丝粒分裂;染色体数目加倍发生在有丝分裂后期,核DNA数目加倍发生在分裂间期。
8.下图是某生物体细胞有丝分裂不同分裂时期的图像。下列对图像的叙述正确的是( )
[A]甲、乙、丙三细胞分别处于有丝分裂的前期、后期和中期
[B]该生物可能是植物
[C]甲细胞中正在发生染色体的复制
[D]甲、乙、丙三个细胞内染色体、染色单体、核DNA分子数的比例都为1∶2∶2
【答案】 A
【解析】 甲细胞染色体散乱分布为前期,乙细胞染色体着丝粒分裂为后期,丙细胞着丝粒整齐地排列在赤道面中央为中期;由于该生物体细胞不含细胞壁,含有中心体,因此该生物不可能是植物;甲细胞处于有丝分裂前期,染色体在间期已复制完成;甲、丙两细胞中,染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数比例为1∶2∶2,乙细胞中染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数比例为1∶0∶1。
综合提升练
9.(多选)(2024·镇江期末)某同学绘制图1和图2,用以表示进行有丝分裂细胞的细胞周期中染色体和核DNA的数量关系。下列叙述正确的有( )
[A]图1中CD段对应纵坐标数值为1/2
[B]图1中DE段核DNA含量加倍
[C]图2中a、c分别对应图1中的CD、AB段
[D]有丝分裂不会出现图2中d所示情况
【答案】 AD
【解析】 CD段表示每条染色体含有2个DNA分子,处于有丝分裂前期和中期,对应纵坐标数值为1/2;图1中DE段形成的原因是着丝粒分裂,此时细胞中染色体数目加倍,但核DNA含量不变;图2中a表示有丝分裂后期或末期,对应图1中的EF段,c表示有丝分裂末期形成的子细胞,且还未进行染色体复制的状态,对应图1中的AB段;图2中d表示染色体∶DNA=2∶1,这种情况不存在。
10.(多选)研究者提取了一些培养的肿瘤细胞,测定出它们的染色体数和核DNA分子数,结果如下图所示,其中a、b、c代表细胞周期的不同时期。下列分析正确的有( )
[A]a时期细胞可能刚进入分裂间期
[B]b时期细胞的细胞核内正在进行DNA复制
[C]c时期细胞中,每条染色体上都含有两条姐妹染色单体
[D]一个细胞周期可以表示为a+b+c
【答案】 ABC
【解析】 a时期细胞中染色体数和核DNA分子数均为2n,细胞可能刚进入分裂间期,还未开始复制;b时期细胞中核DNA含量位于2n到4n之间,说明正在进行DNA复制,应该处于分裂间期;c时期细胞中染色体数目为2n,核DNA分子数为4n,此时每条染色体上都含有两条姐妹染色单体;a+b+c不能表示细胞周期,题图中没有后期、末期,即没有体现染色体数和核DNA分子数均为4n的时候,a+b+c+后期、末期才可表示细胞周期。
11.(7分)(2025·南京期末)下图1、2为某生物体内不同时期细胞有丝分裂示意图。据图回答下列问题。
(1)表示有丝分裂后期的是图 (填“1”或“2”),适宜观察染色体形态和数目的是图 (填“1”或“2”)。
(2)图1细胞中染色体数目、核DNA分子数目、染色单体数目分别是 。图2细胞分裂产生的子细胞中有 条染色体。
(3)已知一个细胞周期约为12 h,实验中观察分生区细胞总数200个,其中处于分裂前期的细胞有8个,中期、后期和末期的细胞各9个。据此估算,分裂间期的时长约为 h。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)2 1
(2)4、8、8(2分) 4
(3)9.9(2分)
【解析】 (1)图1细胞染色体形态稳定、数目清晰,处于有丝分裂中期,是观察染色体形态和数目的适宜时期,图2细胞姐妹染色单体分离,移向细胞两极,因此该细胞处于有丝分裂后期。
(2)图1细胞处于有丝分裂中期,染色体数目、核DNA分子数目、染色单体数目分别是4、8、8。图2细胞处于有丝分裂后期,有8条染色体,所以图2细胞分裂产生的子细胞中有4条染色体。
(3)由题干信息可知,该细胞一个细胞周期约为12 h,实验中观察分生区细胞总数200个,其中处于分裂前期的细胞有8个,中期、后期和末期的细胞各9个。设分裂间期的时长为x h,则有200∶(200-8-3×9)=12∶x,可得x=9.9。
12.(12分)(2024·泰州期末)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,部分检验点如下图所示。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)某细胞研究所对小鼠肠上皮细胞进行体外培养,测定细胞周期中各阶段的时长,结果如下表所示,请回答下列问题。
分裂时期 分裂间期 分裂期 合计
G1 S G2 M
时长/h 10 7 3.5 1.5 22
①在电镜下观察处于M期的细胞,可见细胞 发出 ,形成纺锤体。
②用含放射性同位素的胸苷(DNA复制的原料之一)短期培养小鼠肠上皮细胞后,处于S期的细胞都会被标记。洗脱含放射性同位素的胸苷,换用无放射性的新鲜培养液培养,定期检测。预计最快约 h后会检测到被标记的M期细胞,再经过5 h被标记的M期细胞数占M期细胞总数的 (填百分数)。
③若向培养液中加入过量胸苷,处于S期的细胞立刻被抑制,而处于其他时期的细胞不受影响。预计加入过量胸苷约 h后,细胞都将停留在S期。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)染色体数不变,核DNA数加倍(2分)
(2)染色体正确复制和平均分配(2分) ①② 检验点5
(3)中心体 星射线 3.5 100% 15(2分)
【解析】 (1)S期进行DNA分子复制,G2期细胞已完成DNA复制和有关蛋白合成,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,故与G1期细胞相比,G2期细胞中染色体及核DNA数量的变化是染色体数不变,核DNA数加倍。
(2)细胞分裂间期DNA复制1次,有丝分裂过程中细胞分裂1次,有丝分裂的重要意义在于通过染色体正确复制和平均分配,保持亲子代细胞之间的遗传稳定性;题图中检验点1、2和3依次处在G1即将结束处、S、G2即将结束处,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;发生分离的染色体正确到达细胞两极发生在分裂期的后期,所以决定胞质是否分裂的检验点是检验点5。
(3)由题表可知,G2期的时间为3.5 h,洗脱含放射性同位素的胸苷,换用无放射性的新鲜培养液培养,定期检测最快约3.5 h后会检测到被标记的M期细胞;由于分裂期长1.5 h,再经过5 h,S期被标记的细胞2/7还未进入M期,被标记的M期细胞数占M期细胞总数的100%。
③若向培养液中加入过量胸苷,处于S期的细胞立刻被抑制,而处于其他时期的细胞不受影响。刚结束 S期的细胞,经过G2、M、G1期再次到达 S期后受到抑制,经历的时间为3.5+1.5+10=15(h)。其他各期细胞达到S期的时间均短于该时间,故加入过量胸苷 15 h 后细胞都将停留在S期。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第一节 细胞增殖
第1课时 细胞增殖和动物细胞的有丝分裂
课时作业
(时间:30分钟 分值:55分)
第1～8题每题3分,第9～10题每题6分,共计36分。
基础对点练
知识点1 细胞生长和细胞增殖
1.(2024·南京月考)大象心脏平均重12 kg,小鼠心脏平均质量不到10 g,差别如此大的原因是( )
[A]细胞大小 [B]细胞数目
[C]表面积大小 [D]细胞核大小
【答案】 B
【解析】 大象心脏细胞和小鼠心脏细胞大小差不多,两者心脏质量相差很大,是因为大象心脏细胞数目多于小鼠心脏细胞。
2.多细胞生物体中,细胞不能无限长大,也不能无限小,下列叙述错误的是( )
[A]细胞体积越大物质运输效率越高
[B]与原核细胞相比,真核细胞体积一般较大
[C]细胞受细胞核所能控制的范围制约,不能无限长大
[D]细胞器和酶等需要一定的空间,因此细胞不能无限小
【答案】 A
【解析】 细胞体积越大,细胞的表面积和体积比(相对表面积)越小,物质运输的效率越低;真核细胞结构更复杂,所以与原核细胞相比,真核细胞体积一般较大;细胞不能无限长大与细胞核所能控制的范围有关;细胞器和酶等需要一定的空间,因此细胞不能无限小。
3.(2025·扬州期末)右图为洋葱根尖细胞周期的示意图。下列叙述正确的是( )
[A]核DNA复制发生在a→b阶段
[B]a→b代表细胞周期中的分裂期
[C]由b→a→b为一个完整的细胞周期
[D]所有的细胞都具有细胞周期
【答案】 A
【解析】 题图中a→b为分裂间期,b→a为分裂期,核DNA复制发生在分裂间期即a→b阶段;a→b→a表示一个细胞周期;只有连续分裂的细胞才有细胞周期。
4.有丝分裂的一个细胞周期包括两个阶段,分裂间期(包括G1期、S期和G2期)和分裂期(M期),其中S期为DNA复制期。下列叙述正确的是( )
[A]G2期结束为一个新细胞周期的起点
[B]S期结束后细胞内染色体数目加倍
[C]一个细胞周期的大部分时间处于M期
[D]子细胞的核遗传物质数目与亲代细胞相同
【答案】 D
【解析】 细胞周期是从一次分裂结束到下一次分裂结束,故从末期结束为一个新细胞周期的起点;S期进行DNA的复制,S期结束后细胞内核DNA加倍,但染色体数目不变;一个细胞周期的大部分时间处于分裂间期;在分裂间期DNA复制一次,有丝分裂中细胞分裂一次,子细胞的核遗传物质数目与亲代细胞相同。
知识点2 动物细胞的有丝分裂
5.(2025·盐城期末)在细胞周期中,染色体和DNA分子数目加倍分别发生在( )
[A]分裂间期和前期 [B]分裂间期和后期
[C]后期和分裂间期 [D]分裂间期和前期
【答案】 C
【解析】 有丝分裂后期,着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,染色体数目加倍;分裂间期细胞中主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成,导致DNA数目加倍。
6.(2025·南京期末)下图表示进行有丝分裂细胞的细胞周期中染色体、染色单体和核DNA相对数量关系,该细胞可能处于的时期是( )
[A]间期和后期 [B]中期和后期
[C]间期和末期 [D]前期和中期
【答案】 D
【解析】 题图中染色体∶染色单体∶核DNA=1∶2∶2,前期和中期的细胞中有染色单体,染色体∶染色单体∶核DNA=1∶2∶2,后期和末期细胞中没有染色单体。
7.(2025·扬州期末)下图是细胞增殖过程中细胞内两种物质含量变化的曲线图。下列相关叙述正确的是( )
[A]图中的虚线可代表染色体的变化曲线
[B]图中的ab段表示分裂间期
[C]图中的de段会发生着丝粒分裂
[D]该两种物质含量的加倍都发生在分裂间期
【答案】 A
【解析】 题图中的ab段表示分裂间期、前期和中期;de段染色体和核DNA都减半,表示末期结束细胞分裂,bc段会发生着丝粒分裂;染色体数目加倍发生在有丝分裂后期,核DNA数目加倍发生在分裂间期。
8.下图是某生物体细胞有丝分裂不同分裂时期的图像。下列对图像的叙述正确的是( )
[A]甲、乙、丙三细胞分别处于有丝分裂的前期、后期和中期
[B]该生物可能是植物
[C]甲细胞中正在发生染色体的复制
[D]甲、乙、丙三个细胞内染色体、染色单体、核DNA分子数的比例都为1∶2∶2
【答案】 A
【解析】 甲细胞染色体散乱分布为前期,乙细胞染色体着丝粒分裂为后期,丙细胞着丝粒整齐地排列在赤道面中央为中期;由于该生物体细胞不含细胞壁,含有中心体,因此该生物不可能是植物;甲细胞处于有丝分裂前期,染色体在间期已复制完成;甲、丙两细胞中,染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数比例为1∶2∶2,乙细胞中染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数比例为1∶0∶1。
综合提升练
9.(多选)(2024·镇江期末)某同学绘制图1和图2,用以表示进行有丝分裂细胞的细胞周期中染色体和核DNA的数量关系。下列叙述正确的有( )
[A]图1中CD段对应纵坐标数值为1/2
[B]图1中DE段核DNA含量加倍
[C]图2中a、c分别对应图1中的CD、AB段
[D]有丝分裂不会出现图2中d所示情况
【答案】 AD
【解析】 CD段表示每条染色体含有2个DNA分子,处于有丝分裂前期和中期,对应纵坐标数值为1/2;图1中DE段形成的原因是着丝粒分裂,此时细胞中染色体数目加倍,但核DNA含量不变;图2中a表示有丝分裂后期或末期,对应图1中的EF段,c表示有丝分裂末期形成的子细胞,且还未进行染色体复制的状态,对应图1中的AB段;图2中d表示染色体∶DNA=2∶1,这种情况不存在。
10.(多选)研究者提取了一些培养的肿瘤细胞,测定出它们的染色体数和核DNA分子数,结果如下图所示,其中a、b、c代表细胞周期的不同时期。下列分析正确的有( )
[A]a时期细胞可能刚进入分裂间期
[B]b时期细胞的细胞核内正在进行DNA复制
[C]c时期细胞中,每条染色体上都含有两条姐妹染色单体
[D]一个细胞周期可以表示为a+b+c
【答案】 ABC
【解析】 a时期细胞中染色体数和核DNA分子数均为2n,细胞可能刚进入分裂间期,还未开始复制;b时期细胞中核DNA含量位于2n到4n之间,说明正在进行DNA复制,应该处于分裂间期;c时期细胞中染色体数目为2n,核DNA分子数为4n,此时每条染色体上都含有两条姐妹染色单体;a+b+c不能表示细胞周期,题图中没有后期、末期,即没有体现染色体数和核DNA分子数均为4n的时候,a+b+c+后期、末期才可表示细胞周期。
11.(7分)(2025·南京期末)下图1、2为某生物体内不同时期细胞有丝分裂示意图。据图回答下列问题。
(1)表示有丝分裂后期的是图 (填“1”或“2”),适宜观察染色体形态和数目的是图 (填“1”或“2”)。
(2)图1细胞中染色体数目、核DNA分子数目、染色单体数目分别是 。图2细胞分裂产生的子细胞中有 条染色体。
(3)已知一个细胞周期约为12 h,实验中观察分生区细胞总数200个,其中处于分裂前期的细胞有8个,中期、后期和末期的细胞各9个。据此估算,分裂间期的时长约为 h。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)2 1
(2)4、8、8(2分) 4
(3)9.9(2分)
【解析】 (1)图1细胞染色体形态稳定、数目清晰,处于有丝分裂中期,是观察染色体形态和数目的适宜时期,图2细胞姐妹染色单体分离,移向细胞两极,因此该细胞处于有丝分裂后期。
(2)图1细胞处于有丝分裂中期,染色体数目、核DNA分子数目、染色单体数目分别是4、8、8。图2细胞处于有丝分裂后期,有8条染色体,所以图2细胞分裂产生的子细胞中有4条染色体。
(3)由题干信息可知,该细胞一个细胞周期约为12 h,实验中观察分生区细胞总数200个,其中处于分裂前期的细胞有8个,中期、后期和末期的细胞各9个。设分裂间期的时长为x h,则有200∶(200-8-3×9)=12∶x,可得x=9.9。
12.(12分)(2024·泰州期末)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,部分检验点如下图所示。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)某细胞研究所对小鼠肠上皮细胞进行体外培养,测定细胞周期中各阶段的时长,结果如下表所示,请回答下列问题。
分裂时期 分裂间期 分裂期 合计
G1 S G2 M
时长/h 10 7 3.5 1.5 22
①在电镜下观察处于M期的细胞,可见细胞 发出 ,形成纺锤体。
②用含放射性同位素的胸苷(DNA复制的原料之一)短期培养小鼠肠上皮细胞后,处于S期的细胞都会被标记。洗脱含放射性同位素的胸苷,换用无放射性的新鲜培养液培养,定期检测。预计最快约 h后会检测到被标记的M期细胞,再经过5 h被标记的M期细胞数占M期细胞总数的 (填百分数)。
③若向培养液中加入过量胸苷,处于S期的细胞立刻被抑制,而处于其他时期的细胞不受影响。预计加入过量胸苷约 h后,细胞都将停留在S期。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)染色体数不变,核DNA数加倍(2分)
(2)染色体正确复制和平均分配(2分) ①② 检验点5
(3)中心体 星射线 3.5 100% 15(2分)
【解析】 (1)S期进行DNA分子复制,G2期细胞已完成DNA复制和有关蛋白合成,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,故与G1期细胞相比,G2期细胞中染色体及核DNA数量的变化是染色体数不变,核DNA数加倍。
(2)细胞分裂间期DNA复制1次,有丝分裂过程中细胞分裂1次,有丝分裂的重要意义在于通过染色体正确复制和平均分配,保持亲子代细胞之间的遗传稳定性;题图中检验点1、2和3依次处在G1即将结束处、S、G2即将结束处,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;发生分离的染色体正确到达细胞两极发生在分裂期的后期,所以决定胞质是否分裂的检验点是检验点5。
(3)由题表可知,G2期的时间为3.5 h,洗脱含放射性同位素的胸苷,换用无放射性的新鲜培养液培养,定期检测最快约3.5 h后会检测到被标记的M期细胞;由于分裂期长1.5 h,再经过5 h,S期被标记的细胞2/7还未进入M期,被标记的M期细胞数占M期细胞总数的100%。
③若向培养液中加入过量胸苷,处于S期的细胞立刻被抑制,而处于其他时期的细胞不受影响。刚结束 S期的细胞,经过G2、M、G1期再次到达 S期后受到抑制,经历的时间为3.5+1.5+10=15(h)。其他各期细胞达到S期的时间均短于该时间,故加入过量胸苷 15 h 后细胞都将停留在S期。
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