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主题微课(一) 细胞周期的调控与
细胞增殖的同步化
目 录
主题微课(二) 有丝分裂与减数
分裂的比较
主题微课(三) 细胞分裂中标记染色体去向分析
01
02
03
01
主题微课(一) 细胞周期的调控与
细胞增殖的同步化
深化点(一) 细胞周期及其调控
1.细胞周期的调控
研究证明MPF可促发细胞进入分裂期(M期),表明MPF是M期的正常诱导物。MPF是由Cdc2蛋白和一种周期蛋白构成,Cdc2蛋白为其催化亚基,周期蛋白为其调节亚基,当两者结合后,可以使多种蛋白质底物磷酸化,促使细胞进行有丝分裂。芽殖酵母中Cdc2蛋白在整个细胞周期中始终是稳定的,周期蛋白呈周期性波动,推动细胞周期的进行,如图1为MPF及其调控示意图。
2.细胞周期检验点
细胞周期检验点是细胞周期调控的一种机制;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;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。研究证明,细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)在细胞顺利通过检验点中发挥着重要作用。CDK可与细胞周期蛋白(Cyclin)形成CDK-Cyclin复合物,推动细胞跨越细胞周期各时期转换的检验点,且不同的CDK-Cyclin复合物在细胞周期不同时期的作用不同(如图2)。
情境迁移训练
(1)MPF 中有两种蛋白质,其中Cdc2蛋白的作用机理是__________
_____________,判断的理由是________________________________。
(2)M周期蛋白在________期合成,在______期被分解。(均填“分裂”或“分裂间”)
(3)当Cdc2蛋白和___________结合时,可以起始DNA复制;而当Cdc2蛋白与M周期蛋白结合时,可以促使_____________________________
_____________________,从而使细胞进入分裂期。
降低化学
反应的活化能
Cdc2蛋白具有催化功能,是一种酶
分裂间
分裂
S周期蛋白
染色质高度螺旋;形成纺锤体;
核仁解体、核膜消失
(4)据图2和所学知识分析,若使更多细胞阻滞在G1/S检验点,可采取的措施有_________________________________________。
(5)若将同步培养的G1期的海拉细胞(一种癌细胞)与S期的海拉细胞(预先紫外线照射去核)进行电融合,结果发现G1期细胞的细胞核受到S期细胞的激活,启动了DNA复制。这一实验结果证明:________________
______________________________________________。
抑制CyclinE活性、抑制脱氧核苷酸的吸收等
S期细胞的细胞
质中含有能促进G1期细胞进行DNA复制的调节因子
深化点(二) 实现动物细胞周期同步化的三种方法
根据细胞周期调控的原理,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。
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,会阻断间期的DNA复制过程,使处于间期的细胞停滞在间期,处于分裂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间期(G1/S交界处),从而实现细胞周期同步化的目的。操作过程如下:
假设一个细胞周期时长=G1+S+G2+M=10+7+3.5+1.5=22(h)。
(1)向细胞的培养液中加入过量的DNA合成可逆抑制剂,处于S期的细胞立刻被抑制。
(2)继续培养G2+M+G1=3.5+1.5+10=15(h),则处于G2、M、G1期的细胞都将被抑制在G1/S 交界处。
(3)除去抑制剂,更换新鲜培养液,细胞将继续沿细胞周期运行,运行时间既要保证处于G1/S交界处的细胞经过S期(7 h)进入G2期,又要保证处于S期的细胞不能再次进入S期,即运行时间应控制在 7~15 h。
(4)再加入DNA合成可逆抑制剂,培养适当时间后,则可实现全部细胞都被阻断在G1/S交界处,实现细胞周期同步化。
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,秋水仙素能够抑制纺锤体形成,使细胞周期被阻断,从而实现细胞周期同步化。
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。
情境迁移训练
细胞周期同步化是使体外培养的细胞都处于相同分裂阶段的技术,胸腺嘧啶脱氧核苷(TdR)双阻断法是其常用方法,原理是高浓度TdR可抑制DNA复制,使处于S期的细胞受到抑制,处于其他时期的细胞不受影响,洗去TdR后细胞又可继续分裂。已知该细胞的G1期(DNA合成前期)、S期(DNA复制期)、G2期(DNA合成后期)、M期(细胞分裂期)时长分别为8 h、6 h、5 h、1 h。下图是TdR双阻断法诱导细胞周期同步化的操作流程。
(1)阻断Ⅰ:培养在含有过量的TdR的培养液中,培养时间不短于_____h,目的是使细胞停留在G1/S交界处或____期。
(2)解除:更换正常的新鲜培养液,培养的时间t2应处于的范围是_________,目的是_____________________________________________
____________________________。
(3)阻断Ⅱ:处理与阻断Ⅰ相同。经过以上处理后,所有初始生殖细胞都停留在_____________,从而实现细胞周期的同步化。
14
S
6使被阻断在G1/S交界处的细胞全部经过S期,且分裂
最快的细胞不能再次进入S期
G1/S交界处
1.(2024·大理模拟)细胞周期可分为分裂间期(包括G1
期、S期和G2期)和分裂期(M期)。细胞周期的进行受不同
周期蛋白的影响,其中周期蛋白cyclinE与蛋白激酶CDK2
结合形成复合物后,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结合形成复合物MPF后,激活的CDK1促进细胞由G2期进入M期。已知胸苷(TdR)双阻断法可以使细胞周期同步化,TdR使得处于S期的细胞立刻被抑制,而其他时期的细胞不受影响,且去掉TdR后细胞的控制作用会消除,如图是某动物细胞的细胞周期及时长示意图。下列叙述错误的是 ( )
微 课 测 评 作 业
A.观察该动物可以进行连续有丝分裂的组织细胞,视野中处于M期的细胞应最少
B.如果周期蛋白cyclinE功能障碍,则细胞周期会停留在G1期
C.周期蛋白cyclinE与胸苷对细胞周期的影响相同
D.蛋白激酶CDK2和蛋白激酶CDK1均是维持正常细胞周期所必需的
√
解析:从题图中可以看出,一个细胞周期中M期时间最短,所以观察该动物细胞的有丝分裂时,处于M期的细胞数目应最少,A正确;周期蛋白cyclinE与蛋白激酶CDK2结合形成复合物后激活的CDK2可促进细胞由G1期进入S期,所以如果周期蛋白cyclinE功能障碍,则细胞周期会停留在G1期,B正确;周期蛋白cyclinE会促进细胞从G1期进入S期细胞,而胸苷抑制S期,C错误;蛋白激酶CDK2促进细胞从G1期进入S期,蛋白激酶CDK1促进细胞由G2期进入M期,所以它们都是维持正常细胞周期所必需的,D正确。
2.(2024·合肥模拟)某植物细胞的细胞周期可分为DNA合成前期(G1期,时长5小时)、DNA合成期(S期,时长7小时)、DNA合成后期(G2期,时长3小时)、分裂期(M期,时长7小时)四个连续的时期。TdR能被S期细胞摄入并掺进DNA中抑制DNA合成,用于诱导细胞周期同步化,洗脱TdR后细胞周期可继续正常进行。为诱导细胞周期同步化,进行了以下操作:①在含高浓度TdR培养基中培养至少7小时,洗脱TdR;②在含高浓度TdR培养基中培养至少15小时,洗脱TdR;③在普通培养基中培养7~15小时;④在普通培养基中培养至少15小时。下列操作顺序能实现实验目的的是 ( )
A.①④① B.②③②
C.③②③ D.④①④
解析:要实现细胞周期同步化,即第一步:在含高浓度TdR培养基中培养至少15 h(G2+M+G1),使处于S期以外的细胞均停滞在G1期与S期交界处,然后洗脱TdR;第二步:在普通培养基中培养至少7 h(S时期),但不超过15 h(G2+M+G1),防止有些细胞再次进入S期,无法达到细胞周期同步化的目的;第三步:在含高浓度TdR培养基中再次培养足够时间。即实验步骤为②③②可以实现细胞周期同步化。
√
3.(2024·安徽适应考)某种连续分裂的动物细胞,细胞周期如图所示,包括G1期(8 h)、S期(8 h)、G2期(6 h)和M期(2 h)。现有该种细胞若干,为使所有细胞处于细胞周期同一时相,需按如下步骤操作:①在培养液中添加过量TdR(一种DNA合成抑制剂),培养细胞足够时间;②去除TdR,培养细胞10 h;③再次添加过量TdR,培养细胞足够时间。下列叙述错误的是 ( )
A.操作①后,原处于S期的细胞停滞于S/G2交界处
B.操作①后,原处于M期的细胞停滞于G1/S交界处
C.操作②后,培养液中没有处于S期的细胞
D.操作③后,所有细胞都停滞于G1/S交界处
√
解析:操作①在培养液中添加过量TdR(一种DNA合成抑制剂),培养细胞足够时间后,原处于S期的细胞被抑制,停滞于S期,A错误;操作①在培养液中添加过量TdR(一种DNA合成抑制剂),原处于M期的细胞沿着细胞周期运转,最后停在G1/S交界处,B正确;操作②去除TdR,培养细胞10 h,使所有停滞于G1/S交界处和停滞在S期(8 h)的细胞都通过S期,C正确;操作③后,再次添加过量TdR,培养细胞足够时间,所有细胞都停滞于G1/S交界处,D正确。
02
主题微课(二) 有丝分裂与减数
分裂的比较
深化点(一) 二倍体生物的细胞分裂方式的判断
1.前期图的判断
判断方法:
2.中期图的判断
判断方法:
3.后期图的判断
判断方法:
微点拨:①细胞有丝分裂过程中始终存在同源染色体,但某些单倍体存在例外情况。②着丝粒分裂并非纺锤丝牵拉的结果,而是着丝粒先分裂,之后纺锤丝再牵拉。③减数分裂Ⅱ的细胞中不一定没有同源染色体,如四倍体。
深化点(二) 二倍体生物细胞分裂中的三类模式图解读
1.每条染色体中DNA含量的变化
解读:
阶段 A→B B→C C→D D→E
减数分裂 对应时期 减数分裂 前的间期 减数分裂Ⅰ全过程和减数分裂Ⅱ前期、中期 减数分裂 Ⅱ后期 减数分裂
Ⅱ后期
和末期
有丝分裂 对应时期 有丝分裂 前的间期 前期和中期 后期 后期和
末期
2.同源染色体对数和染色体组数变化曲线
解读:①图甲中表示有丝分裂的是a,表示减数分裂的是b;②图乙中表示有丝分裂的是c,表示减数分裂的是d。
3.核DNA相对含量柱形图
图示 解读
①A组:处于细胞分裂前的间期,减数分裂Ⅱ的前、中、后期;
②B组:处于细胞分裂前的间期,正在进行DNA复制;
③C组:处于有丝分裂的前、中、后期或减数分裂Ⅰ的前、中、后期
考法(一) 细胞分裂过程和相关结构、物质含量变化
1.(2024·广州二模)下图1中甲、乙为某哺乳动物细胞分裂模式图,图2表示该动物细胞分裂过程中的染色体数和核DNA数的柱形图。下列相关叙述正确的是 ( )
微 课 测 评 作 业
A.该动物为雄性,图1的甲细胞中同源染色体均分并分别移向两极
B.图2中的a、b可分别表示图1中甲和乙细胞中的染色体数和核DNA数
C.若图1中乙细胞基因型为纯合子,则经过减数分裂后只产生1种配子
D.图2中a可表示减数分裂Ⅱ后期,a、b、c中均不可能存在姐妹染色单体
√
解析:由图1中的乙细胞处于减数分裂Ⅰ后期,且细胞质均等分裂可知,该动物为雄性,图1中甲细胞处于有丝分裂后期,染色体平均移向细胞两极,且每一极都存在同源染色体,同源染色体不会均分移向细胞两极,A错误;图2中的a可表示图1甲细胞中的染色体数和核DNA数,图2中b可表示图1乙细胞中的染色体数和核DNA数,B正确;由于是雄性哺乳动物的细胞分裂图示,细胞中存在性染色体,即使图1中乙细胞基因型为纯合子,则经过减数分裂后也会产生2种配子,C错误;图2中a表示有丝分裂后期,b中染色体数与核DNA数之比为1∶2,说明此时细胞中存在姐妹染色单体,D错误。
2.(2024·南宁二模)在探究“高温对油茶(2n=90)花粉母细胞减数分裂影响”时,研究人员拍摄到同一花药部分细胞分裂图a~f,其中e和f为异常分裂图。下列叙述错误的是 ( )
A.未受高温影响的花粉母细胞减数分裂的图像顺序可表示为b→a→c→d
B.a中非同源染色体发生部分片段交换和c中非等位基因自由组合是基因重组的来源
C.高温导致e中个别染色体未配对,此时染色体数量可表示为2n=90
D.不同花粉母细胞的减数分裂可能不同步,f中染色体的行为也不同步
√
解析:a中着丝粒整齐地排列在赤道板,只存在一个细胞,处于减数分裂Ⅰ中期;b中染色体杂乱分布,只存在一个细胞,处于减数分裂Ⅰ前期;c中染色体移向细胞两极,只存在一个细胞,处于减数分裂Ⅰ后期;d中形成四个子细胞,处于减数分裂Ⅱ末期完成后。未受高温影响的花粉母细胞减数分裂的图像顺序可表示为b→a→c→d,A正确。
基因重组包括同源染色体的非姐妹染色单体之间互换和非同源染色体上非等位基因的自由组合,因此a中非同源染色体发生部分片段交换不属于基因重组,B错误。高温导致e中个别染色体未配对,但此时细胞中染色体数量没有发生改变,因此染色体数量可表示为2n=90,C正确。不同花粉母细胞的减数分裂可能不同步,f中染色体的行为也不同步,D正确。
3.用不同颜色的荧光标记果蝇细胞(2n=8)中两条染色体的着丝粒(分别用“ ”和“ ”表示),在荧光显微镜下观察到它们的移动路径如图甲中箭头所示;图乙是该细胞分裂过程中染色体的数量变化。下列有关叙述错误的是( )
A.①→②时,细胞中同源染色体联会形成四分体
B.④处的染色体互为同源染色体,含姐妹染色单体
C.图乙的纵坐标应为4n、2n,ab时期对应图甲细胞
D.由③→④的距离推测该细胞可能是初级精母细胞
√
解析:图甲细胞中被标记的染色体在②处联会,所以①→②时,细胞中同源染色体联会形成四分体,A正确;③→④时同源染色体分离,所以赤道板两边④处的染色体互为同源染色体,处于减数分裂Ⅰ后期,含姐妹染色单体,B正确;图甲中的序号代表减数分裂Ⅰ不同的时期,染色体数目与体细胞相同,减数分裂Ⅰ末期减半,果蝇的染色体组成是2n=8,所以图乙的纵坐标应为2n、n,ab时期对应图甲细胞,C错误;赤道板两侧③→④的距离相同,说明细胞质可能均等分裂,该细胞可能是初级精母细胞,D正确。
考法(二) 细胞分裂与遗传的关系
4.(2024·长春模拟)不考虑互换等变异的情况下,关于
如图说法正确的是( )
A.图示基因型为AaBBCcDd的个体可产生4种配子
B.图中A和a不遵循分离定律
C.B和B基因只在减数分裂Ⅱ后期分开
D.图示基因型为AaDd的个体可产生4种配子
√
解析:四对等位基因位于两对同源染色体上,两对同源染色体可以自由组合,同源染色体彼此分离,非同源染色自由组合,产生ABCD、ABcD、aBCd、aBcd四种配子,A正确;A和a是一对同源染色体上的等位基因,遵循分离定律,B错误;图中的B和B基因是一对同源染色体上的相同基因,染色体复制后,该对同源染色体上四条染色单体都含有B基因,因此,在减数分裂Ⅰ后期B和B基因随同源染色体分开而分离,在减数分裂Ⅱ后期,B和B基因随姐妹染色单体分开而分离,C错误;AaDd两对等位基因位于一对同源染色体上,不遵循自由组合定律,在不考虑互换等变异的情况下,因此产生AD、ad两种配子,D错误。
5.(2024·安庆三模)粗糙脉孢菌(2n)在一个子囊中经过减数分裂和一次有丝分裂产生8个孢子。子囊狭窄的空间导致孢子只能单列纵立排列,如图所示。成熟孢子的颜色受等位基因A和a控制,染色体片段发生交换的概率与其长度呈正相关。不考虑突变,对基因型为Aa的粗糙脉孢菌产生孢子的说法,错误的是 ( )
A.子囊中孢子颜色的排列顺序最多有6种
B.通过统计子囊中孢子颜色的排序,可推断A/a与着丝粒距离的远近
C.若子囊中间四个孢子同色,则A、a的分离可发生在减数分裂Ⅰ、Ⅱ过程
D.若子囊中间四个孢子不同色,则A、a的分离只发生减数分裂Ⅰ过程
√
解析:由于子囊外形狭窄使得分裂形成的8个子囊孢子单列纵立排列在子囊中,根据成熟孢子的颜色受等位基因A和a控制,染色体片段可发生互换,孢子在子囊中的排列顺序可有6种,分别是AAAAaaaa、AAaaAAaa、AAaaaaAA、aaAAaaAA、aaAAAAaa、aaaaAAAA,A正确;染色体片段发生交换的概率与其长度呈正相关,而A或a基因(即染色体片段)越长与着丝粒距离越近,则通过统计子囊中孢子颜色的排序,可推断A/a与着丝粒距离的远近,B正确;
若子囊中间四个孢子同色,说明减数分裂Ⅰ前期发生了染色体互换,减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离和减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体分开均会导致A、a分离,C正确;若子囊中间四个孢子不同色,减数分裂Ⅰ前期可能发生了染色体互换,也可能没有发生,若发生了染色体互换,则A、a的分离在减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程中均能发生,D错误。
03
主题微课(三) 细胞分裂中标记
染色体去向分析
1.细胞分裂中标记染色体去向的分析方法
第一步 确定细胞分裂方式
第二步 确定标记过程中DNA复制次数和在未标记培养液中细胞分裂次数(时期)
第三步 画细胞分裂过程示意图
2.细胞分裂后染色体标记的不同情况
(1)有丝分裂中染色体的标记情况
用15N标记细胞的核DNA分子,然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂,情况如图所示(以一对同源染色体为例):
(体细胞 染色体 为2n条) 第一次 有丝分裂 中期 第一次 有丝分裂 后期 第二次 有丝分裂 中期 第二次
有丝分裂
后期
15N标记的 染色体数 2n 4n 2n 2n
15N标记的 染色单体数 4n 0 2n 0
1个细胞经两次有丝分裂产生的4个子细胞中有2或3或4个细胞含有15N标记的染色体;每个子细胞含15N标记的染色体为0~2n条。
(2)减数分裂中染色体的标记情况
用15N标记细胞的核DNA分子,然后将其放到含14N的培养液中进行正常减数分裂,情况如图所示(以一对同源染色体为例):
由图可以看出,子细胞中的所有染色体都含15N。
(3)先进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂
用15N标记细胞的DNA分子,然后将其放到含14N的培养液中进行一次有丝分裂,继续在含14N的培养液中进行正常减数分裂,情况如图所示(以一对同源染色体为例):
若该生物的正常体细胞的核DNA为2n,则经上述过程形成的子细胞中含15N标记DNA的个数为0~n个。
1.(2024·衡水模拟)下列关于某二倍体动物精原细胞连续分裂2次形成4个子细胞过程中DNA变化情况的叙述,正确的是 ( )
A.若细胞进行有丝分裂,且所有DNA的两条链被32P标记,则在不含32P的培养液中分裂,4个子细胞中每个细胞的所有染色体都含32P
B.若细胞进行减数分裂,且所有DNA的一条链被32P标记,则在不含32P的培养液中分裂,4个子细胞中有一半所有染色体均含32P
微 课 测 评 作 业
C.若细胞进行有丝分裂,且一条染色体DNA的两条链被3H标记,则在不含3H的培养液中分裂,4个子细胞中只有1个细胞含3H
D.若细胞进行减数分裂,且所有DNA未被标记,在含3H的培养液中分裂,则在减数分裂Ⅱ后期细胞中所有DNA均含3H
解析:假设该二倍体动物精原细胞核DNA数目为2n。若细胞进行有丝分裂,且所有DNA的两条链被32P标记,进行1次有丝分裂得到2个细胞,则每个细胞中每个DNA的一条链带有32P标记,再进行一次有丝分裂,由于半保留复制,
√
有丝分裂后期2n个核DNA分子的一条链带有32P标记,2n个核DNA分子两条链都不被32P标记,分开时姐妹染色单体随机分配到两极,4个子细胞中每个细胞的所有染色体并不都含32P,A错误;若细胞进行减数分裂,且所有DNA的一条链被32P标记,根据DNA半保留复制的特点,则在不含32P的培养液中分裂,核DNA复制之后4n个DNA分子中,2n个核DNA分子一条链带有32P标记,2n个核DNA分子两条链都不被32P标记,减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,随机分配到细胞两极,不能保证4个子细胞中有一半所有染色体均含32P(这种情况是带有标记的DNA均被分配到同一极导致的),B错误;
若细胞进行有丝分裂,且一条染色体DNA的两条链被3H标记,进行1次有丝分裂得到2个细胞,则每个细胞中只有一个DNA的一条链带有3H标记,再进行一次有丝分裂,每个细胞中含3H的DNA会随机分配到一个子细胞,4个子细胞中有两个细胞含3H,C错误;若细胞进行减数分裂,且所有DNA未被标记,在含3H的培养液中分裂,DNA复制方式为半保留复制,复制之后的每条染色体上含有2个DNA分子,且每个DNA分子的两条链中均有一条含有3H,减数分裂Ⅰ结束后,在减数分裂Ⅱ后期(着丝粒分裂,姐妹染色单体分开)细胞中所有DNA均含3H,D正确。
2.在DNA复制时,5-溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)可作为原料,与腺嘌呤配对,掺入新合成的子链。用Giemsa染料对复制后的染色体进行染色,DNA分子的双链都含有BrdU的染色单体呈浅蓝色,只有一条链含有BrdU的染色单体呈深蓝色。现将某一植物分生区细胞(2N=4)放在含有BrdU的培养液中培养,用Giemsa染料染色后,观察染色体的着色情况。下列推测错误的是 ( )
A.每条染色体或染色单体都有深蓝色的细胞处于第一个细胞周期
B.至少经两次分裂,细胞中才会出现姐妹染色单体皆为浅蓝色的染色体
C.若一条染色单体上同时出现深蓝色和浅蓝色片段,可能发生了染色体变异
D.若不考虑变异,经过若干周期后最多能观察到8个细胞含有深蓝色的染色体
√
解析:DNA是半保留复制,第一个细胞周期中,每个DNA双链中都有一条DNA单链含有BrdU,即所有染色体或染色单体全部显深蓝色,但在第二个细胞周期中,着丝粒未分裂之前,每条染色体也全部能显深蓝色,A错误;第一次分裂,DNA复制后,染色单体都为深蓝色,第一次分裂结束,两个子细胞中的每条染色体都为深蓝色;第二次分裂DNA复制后,一个染色体中,一条染色单体为深蓝色,另一条为浅蓝色,第二次分裂结束,得到的子细胞中的染色体有的呈现深蓝色,有的呈现浅蓝色,一个细胞中如果深蓝色有a条,则浅蓝色有4-a条。其中a=0、1、2、3、4,所以至少经两次胞质分裂,细胞才会出现姐妹染色单体皆为浅蓝色的染色体,B正确;
如果一条染色单体上同时出现了深蓝和浅蓝片段,可能是染色体变异,C正确;因为原植物分生区细胞中染色体为4条,每条染色体上有一个DNA分子,共有8条DNA单链,如果8条单链上都含有腺嘌呤碱基,也即可以和BrdU配对,则最多有8个细胞中含有深蓝色染色体,D正确。
3.(2024·柳州三模)用转基因技术将抗虫基因A和抗除草剂基因B成功导入某植株细胞(2n=40)的染色体组中,随后将该细胞培养成植株Y。植株Y自交,子代中既不抗虫也不抗除草剂的植株约占1/16。取植株Y某部位的一个细胞放在适宜条件下培养,产生4个子细胞。用荧光分子标记追踪基因A和B(基因A和B均能被荧光标记,且培养过程中不发生基因突变)。下列叙述正确的是 ( )
A.含4个荧光点的细胞中一定含有同源染色体
B.该培养过程中不可能出现含3个荧光点的细胞
C.若每个子细胞都含2个荧光点,则其取材部位很可能为根尖分生区
D.若其中1个子细胞含0个荧光点,则与其同时产生的子细胞含0个荧光点
√
解析:成功导入后产生的子代中既不抗虫也不抗除草剂的植株所占比例为1/16,相当于两对基因均杂合的个体自交后代中隐性性状个体的比例,说明两个抗性基因导入了两条非同源染色体上,若某细胞有4个荧光点,则可能是A和B同时存在的处于减数分裂Ⅱ细胞,细胞中不含同源染色体,A错误;根据减数分裂的特点,在减数分裂Ⅱ时,正常情况下应该含有0、2或4个荧光点,但是当在减数分裂Ⅰ前期发生同源染色体的非姐妹染色单体间的互换时,就可能在减数分裂Ⅱ中,产生基因组成为AaBB或AABb的细胞,此时会出现3个荧光点,B错误;
若4个子细胞都只含有2个荧光点,说明子细胞都含有A和B,说明进行的是有丝分裂,取材部位可能为根尖分生区,C正确;若进行减数分裂,其中1个子细胞含0个荧光点,说明可能在减数分裂Ⅱ的后期姐妹染色单体分离后,发生了两条染色体移向同一极的状况,则该子细胞中的基因组成为a或b,与其同时产生的子细胞的基因组成为aBB或AAb,含2个荧光点,D错误。主题微课(一) 细胞周期的调控与细胞增殖的同步化
深化点(一) 细胞周期及其调控
1.细胞周期的调控
研究证明MPF可促发细胞进入分裂期(M期),表明MPF是M期的正常诱导物。MPF是由Cdc2蛋白和一种周期蛋白构成,Cdc2蛋白为其催化亚基,周期蛋白为其调节亚基,当两者结合后,可以使多种蛋白质底物磷酸化,促使细胞进行有丝分裂。芽殖酵母中Cdc2蛋白在整个细胞周期中始终是稳定的,周期蛋白呈周期性波动,推动细胞周期的进行,如图1为MPF及其调控示意图。
2.细胞周期检验点
细胞周期检验点是细胞周期调控的一种机制;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;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。研究证明,细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)在细胞顺利通过检验点中发挥着重要作用。CDK可与细胞周期蛋白(Cyclin)形成CDK Cyclin复合物,推动细胞跨越细胞周期各时期转换的检验点,且不同的CDK Cyclin复合物在细胞周期不同时期的作用不同(如图2)。
情境迁移训练
(1)MPF 中有两种蛋白质,其中Cdc2蛋白的作用机理是 ,判断的理由是 。
(2)M周期蛋白在 期合成,在 期被分解。(均填“分裂”或“分裂间”)
(3)当Cdc2蛋白和 结合时,可以起始DNA复制;而当Cdc2蛋白与M周期蛋白结合时,可以促使 ,从而使细胞进入分裂期。
(4)据图2和所学知识分析,若使更多细胞阻滞在G1/S检验点,可采取的措施有 。
(5)若将同步培养的G1期的海拉细胞(一种癌细胞)与S期的海拉细胞(预先紫外线照射去核)进行电融合,结果发现G1期细胞的细胞核受到S期细胞的激活,启动了DNA复制。这一实验结果证明: 。
深化点(二) 实现动物细胞周期同步化的三种方法
根据细胞周期调控的原理,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。
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,会阻断间期的DNA复制过程,使处于间期的细胞停滞在间期,处于分裂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间期(G1/S交界处),从而实现细胞周期同步化的目的。操作过程如下:
假设一个细胞周期时长=G1+S+G2+M=10+7+3.5+1.5=22(h)。
(1)向细胞的培养液中加入过量的DNA合成可逆抑制剂,处于S期的细胞立刻被抑制。
(2)继续培养G2+M+G1=3.5+1.5+10=15(h),则处于G2、M、G1期的细胞都将被抑制在G1/S 交界处。
(3)除去抑制剂,更换新鲜培养液,细胞将继续沿细胞周期运行,运行时间既要保证处于G1/S交界处的细胞经过S期(7 h)进入G2期,又要保证处于S期的细胞不能再次进入S期,即运行时间应控制在 7~15 h。
(4)再加入DNA合成可逆抑制剂,培养适当时间后,则可实现全部细胞都被阻断在G1/S交界处,实现细胞周期同步化。
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,秋水仙素能够抑制纺锤体形成,使细胞周期被阻断,从而实现细胞周期同步化。
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。
情境迁移训练
细胞周期同步化是使体外培养的细胞都处于相同分裂阶段的技术,胸腺嘧啶脱氧核苷(TdR)双阻断法是其常用方法,原理是高浓度TdR可抑制DNA复制,使处于S期的细胞受到抑制,处于其他时期的细胞不受影响,洗去TdR后细胞又可继续分裂。已知该细胞的G1期(DNA合成前期)、S期(DNA复制期)、G2期(DNA合成后期)、M期(细胞分裂期)时长分别为8 h、6 h、5 h、1 h。下图是TdR双阻断法诱导细胞周期同步化的操作流程。
(1)阻断Ⅰ:培养在含有过量的TdR的培养液中,培养时间不短于 h,目的是使细胞停留在G1/S交界处或 期。
(2)解除:更换正常的新鲜培养液,培养的时间t2应处于的范围是 ,目的是
。
(3)阻断Ⅱ:处理与阻断Ⅰ相同。经过以上处理后,所有初始生殖细胞都停留在 ,从而实现细胞周期的同步化。
[微课测评作业]
1.(2024·大理模拟)细胞周期可分为分裂间期(包括G1期、S期和G2期)和分裂期(M期)。细胞周期的进行受不同周期蛋白的影响,其中周期蛋白cyclinE与蛋白激酶CDK2结合形成复合物后,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结合形成复合物MPF后,激活的CDK1促进细胞由G2期进入M期。已知胸苷(TdR)双阻断法可以使细胞周期同步化,TdR使得处于S期的细胞立刻被抑制,而其他时期的细胞不受影响,且去掉TdR后细胞的控制作用会消除,如图是某动物细胞的细胞周期及时长示意图。下列叙述错误的是 ( )
A.观察该动物可以进行连续有丝分裂的组织细胞,视野中处于M期的细胞应最少
B.如果周期蛋白cyclinE功能障碍,则细胞周期会停留在G1期
C.周期蛋白cyclinE与胸苷对细胞周期的影响相同
D.蛋白激酶CDK2和蛋白激酶CDK1均是维持正常细胞周期所必需的
2.(2024·合肥模拟)某植物细胞的细胞周期可分为DNA合成前期(G1期,时长5小时)、DNA合成期(S期,时长7小时)、DNA合成后期(G2期,时长3小时)、分裂期(M期,时长7小时)四个连续的时期。TdR能被S期细胞摄入并掺进DNA中抑制DNA合成,用于诱导细胞周期同步化,洗脱TdR后细胞周期可继续正常进行。为诱导细胞周期同步化,进行了以下操作:①在含高浓度TdR培养基中培养至少7小时,洗脱TdR;②在含高浓度TdR培养基中培养至少15小时,洗脱TdR;③在普通培养基中培养7~15小时;④在普通培养基中培养至少15小时。下列操作顺序能实现实验目的的是 ( )
A.①④① B.②③②
C.③②③ D.④①④
3.(2024·安徽适应考)某种连续分裂的动物细胞,细胞周期如图所示,包括G1期(8 h)、S期(8 h)、G2期(6 h)和M期(2 h)。现有该种细胞若干,为使所有细胞处于细胞周期同一时相,需按如下步骤操作:①在培养液中添加过量TdR(一种DNA合成抑制剂),培养细胞足够时间;②去除TdR,培养细胞10 h;③再次添加过量TdR,培养细胞足够时间。下列叙述错误的是 ( )
A.操作①后,原处于S期的细胞停滞于S/G2交界处
B.操作①后,原处于M期的细胞停滞于G1/S交界处
C.操作②后,培养液中没有处于S期的细胞
D.操作③后,所有细胞都停滞于G1/S交界处
主题微课(二) 有丝分裂与减数分裂的比较
深化点(一) 二倍体生物的细胞分裂方式的判断
1.前期图的判断
判断方法:
2.中期图的判断
判断方法:
3.后期图的判断
判断方法:
微点拨:①细胞有丝分裂过程中始终存在同源染色体,但某些单倍体存在例外情况。②着丝粒分裂并非纺锤丝牵拉的结果,而是着丝粒先分裂,之后纺锤丝再牵拉。③减数分裂Ⅱ的细胞中不一定没有同源染色体,如四倍体。
深化点(二) 二倍体生物细胞分裂中的三类模式图解读
1.每条染色体中DNA含量的变化
解读:
阶段 A→B B→C C→D D→E
减数分裂 对应时期 减数分裂 前的间期 减数分裂Ⅰ全过程和减数分裂Ⅱ前期、中期 减数 分裂 Ⅱ后期 减数分裂 Ⅱ后期 和末期
有丝分裂 对应时期 有丝分裂 前的间期 前期和中期 后期 后期和 末期
2.同源染色体对数和染色体组数变化曲线
解读:①图甲中表示有丝分裂的是a,表示减数分裂的是b;②图乙中表示有丝分裂的是c,表示减数分裂的是d。
3.核DNA相对含量柱形图
图示 解读
①A组:处于细胞分裂前的间期,减数分裂Ⅱ的前、中、后期; ②B组:处于细胞分裂前的间期,正在进行DNA复制; ③C组:处于有丝分裂的前、中、后期或减数分裂Ⅰ的前、中、后期
[微课测评作业]
考法(一) 细胞分裂过程和相关结构、物质含量变化
1.(2024·沧州二模)下图1中甲、乙为某哺乳动物细胞分裂模式图,图2表示该动物细胞分裂过程中的染色体数和核DNA数的柱形图。下列相关叙述正确的是 ( )
A.该动物为雄性,图1的甲细胞中同源染色体均分并分别移向两极
B.图2中的a、b可分别表示图1中甲和乙细胞中的染色体数和核DNA数
C.若图1中乙细胞基因型为纯合子,则经过减数分裂后只产生1种配子
D.图2中a可表示减数分裂Ⅱ后期,a、b、c中均不可能存在姐妹染色单体
2.(2024·南京二模)在探究“高温对油茶(2n=90)花粉母细胞减数分裂影响”时,研究人员拍摄到同一花药部分细胞分裂图a~f,其中e和f为异常分裂图。下列叙述错误的是 ( )
A.未受高温影响的花粉母细胞减数分裂的图像顺序可表示为b→a→c→d
B.a中非同源染色体发生部分片段交换和c中非等位基因自由组合是基因重组的来源
C.高温导致e中个别染色体未配对,此时染色体数量可表示为2n=90
D.不同花粉母细胞的减数分裂可能不同步,f中染色体的行为也不同步
3.用不同颜色的荧光标记果蝇细胞(2n=8)中两条染色体的着丝粒(分别用“”和“”表示),在荧光显微镜下观察到它们的移动路径如图甲中箭头所示;图乙是该细胞分裂过程中染色体的数量变化。下列有关叙述错误的是 ( )
A.①→②时,细胞中同源染色体联会形成四分体
B.④处的染色体互为同源染色体,含姐妹染色单体
C.图乙的纵坐标应为4n、2n,ab时期对应图甲细胞
D.由③→④的距离推测该细胞可能是初级精母细胞
考法(二) 细胞分裂与遗传的关系
4.(2024·长春模拟)不考虑互换等变异的情况下,关于如图说法正确的是 ( )
A.图示基因型为AaBBCcDd的个体可产生4种配子
B.图中A和a不遵循分离定律
C.B和B基因只在减数分裂Ⅱ后期分开
D.图示基因型为AaDd的个体可产生4种配子
5.(2024·安庆三模)粗糙脉孢菌(2n)在一个子囊中经过减数分裂和一次有丝分裂产生8个孢子。子囊狭窄的空间导致孢子只能单列纵立排列,如图所示。成熟孢子的颜色受等位基因A和a控制,染色体片段发生交换的概率与其长度呈正相关。不考虑突变,对基因型为Aa的粗糙脉孢菌产生孢子的说法,错误的是 ( )
A.子囊中孢子颜色的排列顺序最多有6种
B.通过统计子囊中孢子颜色的排序,可推断A/a与着丝粒距离的远近
C.若子囊中间四个孢子同色,则A、a的分离可发生在减数分裂Ⅰ、Ⅱ过程
D.若子囊中间四个孢子不同色,则A、a的分离只发生减数分裂Ⅰ过程
主题微课(三) 细胞分裂中标记染色体去向分析
1.细胞分裂中标记染色体去向的分析方法
第一步 确定细胞分裂方式
第二步 确定标记过程中DNA复制次数和在未标记培养液中细胞分裂次数(时期)
第三步 画细胞分裂过程示意图
2.细胞分裂后染色体标记的不同情况
(1)有丝分裂中染色体的标记情况
用15N标记细胞的核DNA分子,然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂,情况如图所示(以一对同源染色体为例):
(体细胞染色体 为2n条) 第一次 有丝分裂中期 第一次 有丝分裂后期 第二次 有丝分裂中期 第二次 有丝分裂后期
15N标记的染色体数 2n 4n 2n 2n
15N标记的染色单体数 4n 0 2n 0
1个细胞经两次有丝分裂产生的4个子细胞中有2或3或4个细胞含有15N标记的染色体;每个子细胞含15N标记的染色体为0~2n条。
(2)减数分裂中染色体的标记情况
用15N标记细胞的核DNA分子,然后将其放到含14N的培养液中进行正常减数分裂,情况如图所示(以一对同源染色体为例):
由图可以看出,子细胞中的所有染色体都含15N。
(3)先进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂
用15N标记细胞的DNA分子,然后将其放到含14N的培养液中进行一次有丝分裂,继续在含14N的培养液中进行正常减数分裂,情况如图所示(以一对同源染色体为例):
若该生物的正常体细胞的核DNA为2n,则经上述过程形成的子细胞中含15N标记DNA的个数为0~n个。
[微课测评作业]
1.(2024·衡水模拟)下列关于某二倍体动物精原细胞连续分裂2次形成4个子细胞过程中DNA变化情况的叙述,正确的是 ( )
A.若细胞进行有丝分裂,且所有DNA的两条链被32P标记,则在不含32P的培养液中分裂,4个子细胞中每个细胞的所有染色体都含32P
B.若细胞进行减数分裂,且所有DNA的一条链被32P标记,则在不含32P的培养液中分裂,4个子细胞中有一半所有染色体均含32P
C.若细胞进行有丝分裂,且一条染色体DNA的两条链被3H标记,则在不含3H的培养液中分裂,4个子细胞中只有1个细胞含3H
D.若细胞进行减数分裂,且所有DNA未被标记,在含3H的培养液中分裂,则在减数分裂Ⅱ后期细胞中所有DNA均含3H
2.在DNA复制时,5 溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)可作为原料,与腺嘌呤配对,掺入新合成的子链。用Giemsa染料对复制后的染色体进行染色,DNA分子的双链都含有BrdU的染色单体呈浅蓝色,只有一条链含有BrdU的染色单体呈深蓝色。现将某一植物分生区细胞(2N=4)放在含有BrdU的培养液中培养,用Giemsa染料染色后,观察染色体的着色情况。下列推测错误的是 ( )
A.每条染色体或染色单体都有深蓝色的细胞处于第一个细胞周期
B.至少经两次分裂,细胞中才会出现姐妹染色单体皆为浅蓝色的染色体
C.若一条染色单体上同时出现深蓝色和浅蓝色片段,可能发生了染色体变异
D.若不考虑变异,经过若干周期后最多能观察到8个细胞含有深蓝色的染色体
3.(2024·柳州三模)用转基因技术将抗虫基因A和抗除草剂基因B成功导入某植株细胞(2n=40)的染色体组中,随后将该细胞培养成植株Y。植株Y自交,子代中既不抗虫也不抗除草剂的植株约占1/16。取植株Y某部位的一个细胞放在适宜条件下培养,产生4个子细胞。用荧光分子标记追踪基因A和B(基因A和B均能被荧光标记,且培养过程中不发生基因突变)。下列叙述正确的是 ( )
A.含4个荧光点的细胞中一定含有同源染色体
B.该培养过程中不可能出现含3个荧光点的细胞
C.若每个子细胞都含2个荧光点,则其取材部位很可能为根尖分生区
D.若其中1个子细胞含0个荧光点,则与其同时产生的子细胞含0个荧光点
课堂抓重难点·讲增分点
主题微课(一)
深化点(一)
(1)降低化学反应的活化能 Cdc2蛋白具有催化功能,是一种酶
(2)分裂间 分裂
(3)S周期蛋白 染色质高度螺旋;形成纺锤体;核仁解体、核膜消失
(4)抑制CyclinE活性、抑制脱氧核苷酸的吸收等
(5)S期细胞的细胞质中含有能促进G1期细胞进行DNA复制的调节因子
深化点(二)
(1)14 S
(2)6(3)G1/S交界处
微课测评作业
1.选C 从题图中可以看出,一个细胞周期中M期时间最短,所以观察该动物细胞的有丝分裂时,处于M期的细胞数目应最少,A正确;周期蛋白cyclinE与蛋白激酶CDK2结合形成复合物后激活的CDK2可促进细胞由G1期进入S期,所以如果周期蛋白cyclinE功能障碍,则细胞周期会停留在G1期,B正确;周期蛋白cyclinE会促进细胞从G1期进入S期细胞,而胸苷抑制S期,C错误;蛋白激酶CDK2促进细胞从G1期进入S期,蛋白激酶CDK1促进细胞由G2期进入M期,所以它们都是维持正常细胞周期所必需的,D正确。
2.选B 要实现细胞周期同步化,即第一步:在含高浓度TdR培养基中培养至少15 h(G2+M+G1),使处于S期以外的细胞均停滞在G1期与S期交界处,然后洗脱TdR;第二步:在普通培养基中培养至少7 h(S时期),但不超过15 h(G2+M+G1),防止有些细胞再次进入S期,无法达到细胞周期同步化的目的;第三步:在含高浓度TdR培养基中再次培养足够时间。即实验步骤为②③②可以实现细胞周期同步化。
3.选A 操作①在培养液中添加过量TdR(一种DNA合成抑制剂),培养细胞足够时间后,原处于S期的细胞被抑制,停滞于S期,A错误;操作①在培养液中添加过量TdR(一种DNA合成抑制剂),原处于M期的细胞沿着细胞周期运转,最后停在G1/S交界处,B正确;操作②去除TdR,培养细胞10 h,使所有停滞于G1/S交界处和停滞在S期(8 h)的细胞都通过S期,C正确;操作③后,再次添加过量TdR,培养细胞足够时间,所有细胞都停滞于G1/S交界处,D正确。
主题微课(二)
1.选B 由图1中的乙细胞处于减数分裂Ⅰ后期,且细胞质均等分裂可知,该动物为雄性,图1中甲细胞处于有丝分裂后期,染色体平均移向细胞两极,且每一极都存在同源染色体,同源染色体不会均分移向细胞两极,A错误;图2中的a可表示图1甲细胞中的染色体数和核DNA数,图2中b可表示图1乙细胞中的染色体数和核DNA数,B正确;由于是雄性哺乳动物的细胞分裂图示,细胞中存在性染色体,即使图1中乙细胞基因型为纯合子,则经过减数分裂后也会产生2种配子,C错误;图2中a表示有丝分裂后期,b中染色体数与核DNA数之比为1∶2,说明此时细胞中存在姐妹染色单体,D错误。
2.选B a中着丝粒整齐地排列在赤道板,只存在一个细胞,处于减数分裂Ⅰ中期;b中染色体杂乱分布,只存在一个细胞,处于减数分裂Ⅰ前期;c中染色体移向细胞两极,只存在一个细胞,处于减数分裂Ⅰ后期;d中形成四个子细胞,处于减数分裂Ⅱ末期完成后。未受高温影响的花粉母细胞减数分裂的图像顺序可表示为b→a→c→d,A正确。基因重组包括同源染色体的非姐妹染色单体之间互换和非同源染色体上非等位基因的自由组合,因此a中非同源染色体发生部分片段交换不属于基因重组,B错误。高温导致e中个别染色体未配对,但此时细胞中染色体数量没有发生改变,因此染色体数量可表示为2n=90,C正确。不同花粉母细胞的减数分裂可能不同步,f中染色体的行为也不同步,D正确。
3.选C 图甲细胞中被标记的染色体在②处联会,所以①→②时,细胞中同源染色体联会形成四分体,A正确;③→④时同源染色体分离,所以赤道板两边④处的染色体互为同源染色体,处于减数分裂Ⅰ后期,含姐妹染色单体,B正确;图甲中的序号代表减数分裂Ⅰ不同的时期,染色体数目与体细胞相同,减数分裂Ⅰ末期减半,果蝇的染色体组成是2n=8,所以图乙的纵坐标应为2n、n,ab时期对应图甲细胞,C错误;赤道板两侧③→④的距离相同,说明细胞质可能均等分裂,该细胞可能是初级精母细胞,D正确。
4.选A 四对等位基因位于两对同源染色体上,两对同源染色体可以自由组合,同源染色体彼此分离,非同源染色自由组合,产生ABCD、ABcD、aBCd、aBcd四种配子,A正确;A和a是一对同源染色体上的等位基因,遵循分离定律,B错误;图中的B和B基因是一对同源染色体上的相同基因,染色体复制后,该对同源染色体上四条染色单体都含有B基因,因此,在减数分裂Ⅰ后期B和B基因随同源染色体分开而分离,在减数分裂Ⅱ后期,B和B基因随姐妹染色单体分开而分离,C错误;AaDd两对等位基因位于一对同源染色体上,不遵循自由组合定律,在不考虑互换等变异的情况下,因此产生AD、ad两种配子,D错误。
5.选D 由于子囊外形狭窄使得分裂形成的8个子囊孢子单列纵立排列在子囊中,根据成熟孢子的颜色受等位基因A和a控制,染色体片段可发生互换,孢子在子囊中的排列顺序可有6种,分别是AAAAaaaa、AAaaAAaa、AAaaaaAA、aaAAaaAA、aaAAAAaa、aaaaAAAA,A正确;染色体片段发生交换的概率与其长度呈正相关,而A或a基因(即染色体片段)越长与着丝粒距离越近,则通过统计子囊中孢子颜色的排序,可推断A/a与着丝粒距离的远近,B正确;若子囊中间四个孢子同色,说明减数分裂Ⅰ前期发生了染色体互换,减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离和减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体分开均会导致A、a分离,C正确;若子囊中间四个孢子不同色,减数分裂Ⅰ前期可能发生了染色体互换,也可能没有发生,若发生了染色体互换,则A、a的分离在减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程中均能发生,D错误。
主题微课(三)
1.选D 假设该二倍体动物精原细胞核DNA数目为2n。若细胞进行有丝分裂,且所有DNA的两条链被32P标记,进行1次有丝分裂得到2个细胞,则每个细胞中每个DNA的一条链带有32P标记,再进行一次有丝分裂,由于半保留复制,有丝分裂后期2n个核DNA分子的一条链带有32P标记,2n个核DNA分子两条链都不被32P标记,分开时姐妹染色单体随机分配到两极,4个子细胞中每个细胞的所有染色体并不都含32P,A错误;若细胞进行减数分裂,且所有DNA的一条链被32P标记,根据DNA半保留复制的特点,则在不含32P的培养液中分裂,核DNA复制之后4n个DNA分子中,2n个核DNA分子一条链带有32P标记,2n个核DNA分子两条链都不被32P标记,减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,随机分配到细胞两极,不能保证4个子细胞中有一半所有染色体均含32P(这种情况是带有标记的DNA均被分配到同一极导致的),B错误;若细胞进行有丝分裂,且一条染色体DNA的两条链被3H标记,进行1次有丝分裂得到2个细胞,则每个细胞中只有一个DNA的一条链带有3H标记,再进行一次有丝分裂,每个细胞中含3H的DNA会随机分配到一个子细胞,4个子细胞中有两个细胞含3H,C错误;若细胞进行减数分裂,且所有DNA未被标记,在含3H的培养液中分裂,DNA复制方式为半保留复制,复制之后的每条染色体上含有2个DNA分子,且每个DNA分子的两条链中均有一条含有3H,减数分裂Ⅰ结束后,在减数分裂Ⅱ后期(着丝粒分裂,姐妹染色单体分开)细胞中所有DNA均含3H,D正确。
2.选A DNA是半保留复制,第一个细胞周期中,每个DNA双链中都有一条DNA单链含有BrdU,即所有染色体或染色单体全部显深蓝色,但在第二个细胞周期中,着丝粒未分裂之前,每条染色体也全部能显深蓝色,A错误;第一次分裂,DNA复制后,染色单体都为深蓝色,第一次分裂结束,两个子细胞中的每条染色体都为深蓝色;第二次分裂DNA复制后,一个染色体中,一条染色单体为深蓝色,另一条为浅蓝色,第二次分裂结束,得到的子细胞中的染色体有的呈现深蓝色,有的呈现浅蓝色,一个细胞中如果深蓝色有a条,则浅蓝色有4-a条。其中a=0、1、2、3、4,所以至少经两次胞质分裂,细胞才会出现姐妹染色单体皆为浅蓝色的染色体,B正确;如果一条染色单体上同时出现了深蓝和浅蓝片段,可能是染色体变异,C正确;因为原植物分生区细胞中染色体为4条,每条染色体上有一个DNA分子,共有8条DNA单链,如果8条单链上都含有腺嘌呤碱基,也即可以和BrdU配对,则最多有8个细胞中含有深蓝色染色体,D正确。
3.选C 成功导入后产生的子代中既不抗虫也不抗除草剂的植株所占比例为1/16,相当于两对基因均杂合的个体自交后代中隐性性状个体的比例,说明两个抗性基因导入了两条非同源染色体上,若某细胞有4个荧光点,则可能是A和B同时存在的处于减数分裂Ⅱ细胞,细胞中不含同源染色体,A错误;根据减数分裂的特点,在减数分裂Ⅱ时,正常情况下应该含有0、2或4个荧光点,但是当在减数分裂Ⅰ前期发生同源染色体的非姐妹染色单体间的互换时,就可能在减数分裂Ⅱ中,产生基因组成为AaBB或AABb的细胞,此时会出现3个荧光点,B错误;若4个子细胞都只含有2个荧光点,说明子细胞都含有A和B,说明进行的是有丝分裂,取材部位可能为根尖分生区,C正确;若进行减数分裂,其中1个子细胞含0个荧光点,说明可能在减数分裂Ⅱ的后期姐妹染色单体分离后,发生了两条染色体移向同一极的状况,则该子细胞中的基因组成为a或b,与其同时产生的子细胞的基因组成为aBB或AAb,含2个荧光点,D错误。
10 / 10(共70张PPT)
目 录
01
习题讲评课Ⅰ 选择小题夯基提速练
02
习题讲评课Ⅱ 主观大题应用融通练
1
习题讲评课Ⅰ 选择小题夯基提速练
1.下列关于细胞生命历程的叙述,正确的是 ( )
A.减数分裂中,等位基因进入卵细胞的机会并不相等,因为一次减数分裂只形成一个卵细胞
B.细胞分化和细胞衰老过程中细胞的形态、结构、功能均发生变化,前者是因为基因选择性表达,后者是因为遗传信息改变
C.细胞的分裂能力与其寿命之间没有必然联系,如人类的心肌细胞与成熟红细胞都不能分裂,但前者寿命很长,后者寿命却很短
D.秀丽隐杆线虫是研究细胞凋亡的常用材料,是因为它作为原核生物,结构和发育较为简单
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解析：减数分裂时,同源染色体分离的同时,等位基因分离,随机地进入子细胞,所以等位基因进入卵细胞的机会相等,A错误;细胞衰老过程中遗传物质未发生改变,B错误;细胞的寿命与分裂能力之间无必然联系,C正确;秀丽隐杆线虫是真核生物,D错误。
2.(2024·泉州模拟)下图为水稻(2n=24)花粉母细胞减数分裂过程中处于三个不同时期的细胞显微照片。下列叙述错误的是 ( )
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3
A.按减数分裂过程,图示的先后顺序是②③①
B.等位基因可在图示①③所在时期发生分离
C.导致配子多样性的染色体行为发生在图示①③时期
D.观察花粉母细胞减数分裂过程有助于解释生物的遗传和变异
√
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解析：据图分析,图示的先后顺序为②(减数分裂Ⅰ前期)、③(减数分裂Ⅰ后期)、①(减数分裂Ⅱ后期),A正确。等位基因一般位于同源染色体上,随同源染色体分离而分离,即③时期;若减数分裂Ⅰ前期发生互换则等位基因也可位于姐妹染色单体上,随姐妹染色单体分离而分离,即①时期,B正确。导致配子多样性的染色体行为是减数分裂Ⅰ前期(②)发生互换和减数分裂Ⅰ后期(③)同源染色体分离,C错误。观察减数分裂过程对研究生物的生殖、遗传和变异有着重要作用,D正确。
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3
3.蝗虫的性别决定方式为XO型,雌性体细胞中有2条X染色体(22+XX),雄性仅含有1条X染色体(22+X)。有同学利用蝗虫的细胞制片观察细胞分裂,观察到一个细胞中有2条X染色体(不考虑变异)。下列相关叙述正确的是 ( )
A.该细胞可能是雄性蝗虫的体细胞
B.该细胞一定正处于有丝分裂后期
C.该细胞可能处于减数分裂Ⅱ前期
D.持续观察该细胞可观察到完整的分裂过程
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解析：雌性蝗虫体细胞中有2条X染色体,雄性蝗虫体细胞中含有1条X染色体,观察到一个细胞中有2条X染色体(不考虑变异),若该细胞是雌性蝗虫的细胞,则可能处于有丝分裂的前期、中期,减数分裂Ⅰ的各个时期以及减数分裂Ⅱ的后期;若该细胞是雄性蝗虫的细胞,则该细胞可能处于有丝分裂的后期或者减数分裂Ⅱ的后期,A正确,B、C错误。由于在制片过程中经过解离液的处理,细胞已经死亡,无法持续观察一个细胞完整的分裂过程,D错误。
4.二倍体生物斑马鱼幼鱼皮肤中的浅表上皮细胞SEC,会在发育过程中出现一种无DNA复制的细胞分裂,单个SEC最多形成4个子细胞。该“无复制分裂”得到的子SEC细胞的体积与母SEC细胞的体积一致。下列说法错误的是 ( )
A.子SEC细胞的细胞核均具有全能性
B.母SEC细胞由受精卵分裂、分化而来
C.该机制有利于上皮细胞覆盖快速生长的幼鱼体表
D.母SEC细胞和受精卵分裂方式的差异与基因的选择性表达有关
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解析：无DNA复制的分裂方式导致遗传物质没有发生复制,但是发生了细胞的分裂,最多形成4个子细胞,则经此分裂方式产生的子SEC细胞核遗传物质不完整,不具有全能性,A错误;母SEC细胞由受精卵有丝分裂和分化而来,B正确;该“无复制分裂”能迅速增加皮肤表面细胞数目,有利于上皮细胞覆盖快速生长的幼鱼体表,是幼鱼对快速生长的适应,C正确;母SEC细胞和受精卵分裂方式的差异与基因的选择性表达有关,前者无DNA复制相关基因的表达,后者存在DNA复制相关基因的表达,D正确。
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5.某雄性动物(2n)细胞分裂过程中染色单体的相对含量变化情况如图所示。与BC段前相比,BC段后细胞中不会出现的变化是 ( )
A.核DNA数减半
B.同源染色体数减半
C.染色体数减半
D.着丝粒分裂,姐妹染色单体分开
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解析：据图分析,题图曲线代表染色单体的相对含量变化,BC段前是减数分裂Ⅰ,BC段后是减数分裂Ⅱ,减数分裂Ⅱ细胞中不存在同源染色体,但减数分裂Ⅱ会发生核DNA数减半、染色体数减半(减数分裂Ⅱ前期和中期)以及着丝粒分裂导致的姐妹染色单体分开(减数分裂Ⅱ后期),B符合题意,A、C、D不符合题意。
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6.线粒体融合与分裂的失衡是很多急危重病发生的重要原因之一,动力蛋白超家族成员调控线粒体融合与分裂的平衡,完成线粒体DNA的正常合成与修复、新旧线粒体的更替以及异常线粒体的及时降解。下列叙述错误的是 ( )
A.核糖体合成动力蛋白超家族成员时,一定需要线粒体提供能量
B.线粒体融合包括外、内膜融合,可能由不同动力蛋白调控
C.线粒体DNA合成与修复时,可能受细胞核调控,需要蛋白质参与
D.异常线粒体的降解与溶酶体的功能有关,该过程属于细胞自噬
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解析：核糖体合成蛋白质消耗的能量也可能来自细胞质基质,A错误;线粒体具有两层膜,因此融合过程包括外、内膜融合,可能由不同动力蛋白调控,B正确;线粒体DNA合成时需要多种酶催化,绝大多数酶的化学本质是蛋白质,因此需要蛋白质参与,线粒体的代谢也受细胞核调控,C正确;异常线粒体的降解与溶酶体的功能有关,该过程属于细胞自噬,D正确。
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7.(2024·朔州模拟)在哺乳动物细胞核中,染色质DNA的复制在时间上的有序组织被称作“复制时间程序”(RTP),CTCF是染色质结构中一个重要的结构分子,介导染色质环状结构的形成,在复制起始位点筛选中不可或缺。下列叙述正确的是 ( )
A.CTCF介导染色质结构的改变,使染色质收缩,促进细胞衰老
B.CTCF在细胞有丝分裂前期或减数分裂Ⅰ的前期发挥作用
C.哺乳动物成熟红细胞中CTCF的作用会使RTP呈现周期性
D.推测RTP可能会影响哺乳动物细胞中基因组的稳定性及功能
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解析：题意显示,CTCF是染色质结构中一个重要的结构分子,介导染色质环状结构的形成,在复制起始位点筛选中不可或缺,说明CTCF介导染色质环状结构的形成,并非使染色质收缩,促进细胞衰老,而是促进细胞分裂,A错误;根据题意“CTCF在复制起始位点筛选中不可或缺”,说明CTCF在细胞有丝分裂前的间期或减数分裂前的间期发挥作用,B错误;哺乳动物成熟红细胞中无细胞核,无染色质,CTCF不会在该细胞中起作用,C错误;染色质DNA的复制在时间上的有序组织被称作“复制时间程序”(RTP),推测RTP可能会影响哺乳动物细胞中基因组的稳定性及功能,D正确。
8.(2024·兰州模拟)某基因型为AaXDXd的果蝇,1个初级卵母细胞的染色体发生片段交换,引起1个D基因和1个d基因发生互换。该初级卵母细胞进行减数分裂过程中,某两个时期的染色体数目与核DNA分子数如图所示。不考虑其他变异情况,下列叙述错误的是 ( )
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A.甲时期细胞内一定存在染色单体
B.乙时期细胞内一定不存在同源染色体
C.甲时期细胞中含有1个A基因和1个a基因
D.乙时期细胞中含有1个D基因和1个d基因
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解析：图甲中染色体数目与核DNA分子数比为1∶2,但染色体数为4,所以图甲表示处于减数分裂Ⅱ前期或中期的细胞,甲时期细胞内一定存在染色单体,A正确;图乙中染色体数为8,染色体数目与核DNA分子数比为1∶1,在减数分裂过程中表示减数分裂Ⅱ后期的细胞,减数分裂Ⅱ后期不含同源染色体,B正确;正常情况下处于减数分裂Ⅱ前期或中期的细胞中不会存在等位基因,因此,甲时期细胞中含有2个A基因或2个a基因,C错误;由于初级卵母细胞中发生了D和d基因的交换,因而乙时期细胞中含有1个D基因和1个d基因,D正确。
9.(2024·南平二模)减数分裂过程中染色体的联会和分离与黏连复合蛋白(REC8和RAD21L)相关,见下图。在细胞分裂过程中,黏连复合蛋白被分离酶(separase,一种蛋白水解酶)水解后,相应染色体才能正常分离,使细胞分裂继续进行。下列相关推测不合理的是 ( )
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A.正常情况下,REC8蛋白和RAD21L蛋白水解分别发生在减数分裂Ⅱ后期、减数分裂Ⅰ后期
B.能够催化相应黏连复合蛋白水解的分离酶在发挥作用前可能处于非活跃状态
C.据图和题干信息推测,有丝分裂过程中不会合成RAD21L蛋白
D.REC8蛋白的存在不利于染色体着丝粒的黏附
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解析：由题图可知,REC8蛋白是用于姐妹染色单体之间的黏连,RAD21L蛋白用于同源染色体之间的联会,而姐妹单色单体的分离发生在减数分裂Ⅱ后期,同源染色体的分离发生在减数分裂Ⅰ后期,A正确;能够催化相应黏连复合蛋白水解的分离酶在发挥作用前不能破坏对应的蛋白质,因此其可能处于非活跃状态,B正确;RAD21L蛋白用于同源染色体之间的联会,而有丝分裂过程中不发生同源染色体的联会,C正确;REC8蛋白的存在可以将姐妹染色单体黏连,有利于染色体着丝粒的黏附,D错误。
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10.同种的二倍体雄、雌动物减数分裂某时期的细胞分裂图像如甲、乙所示。雄性动物的基因型为AAXBY,雌性动物的基因型为AaXBXb。不考虑除图示之外的其他变异,下列分析正确的是 ( )
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A.与甲细胞同时产生的另一个细胞的基因型是AXB
B.甲、乙细胞①②染色体上出现a基因的原因相同
C.若甲、乙细胞继续分裂,一共可产生6种配子
D.乙细胞除图示之外还可以产生其他的基因重组
解析：甲细胞中无同源染色体,且着丝粒排列在赤道板上,该细胞处于减数分裂Ⅱ中期,又因为其含有Y染色体,表示雄性动物,名称是次级精母细胞,与甲细胞同时产生的另一个细胞的基因型是AAXBXB,A错误。
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雄性动物的基因型为AAXBY,甲细胞中存在A、a,故动物体产生甲细胞①染色体的过程中发生了基因突变;雌性动物的基因型为AaXBXb,乙细胞②染色体上出现a基因的原因是基因重组(同源染色体非姐妹染色单体的互换),B错误。甲细胞是次级精母细胞,可产生两种配子,而乙细胞(初级卵母细胞)只能产生一种配子,一共可产生3种配子,C错误。乙细胞中A和a所在的同源染色体发生了互换,属于基因重组,此后细胞继续分裂,在减数分裂Ⅰ后期还可发生非同源染色体的非等位基因的自由组合,也属于基因重组,D正确。
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11.(2024·洛阳模拟)在含有5 溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)的培养液中进行DNA复制时,BrdU会取代胸苷掺入到新合成的链中,形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色,发现含半标记DNA(一条链被标记)的染色单体发出明亮荧光,含全标记DNA(两条链均被标记)的染色单体荧光被抑制(无明亮荧光)。若将兔(2n=44)一个精原细胞置于含BrdU的培养液中,先进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂,取减数分裂Ⅰ后期的细胞(甲)和减数分裂Ⅱ后期的细胞(乙)进行染色并观察。不考虑基因突变和互换,下列推测正确的是 ( )
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A.甲细胞中有44条染色体,共22种形态
B.甲细胞中有22对同源染色体,1/4的脱氧核苷酸链被BrdU标记
C.乙细胞中有2条Y染色体,全部DNA分子被BrdU标记
D.乙细胞中有2个染色体组,22条染色体发出明亮荧光
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解析：由题可知兔的体细胞染色体数目为44条,则减数分裂Ⅰ后期,染色体数目不变,仍为44条,由于性染色体形态不同,所以共有23种形态,A错误;经过一次有丝分裂后有一半的脱氧核苷酸链被标记,而减数分裂也是在含BrdU的培养液中培养的,则在减数分裂Ⅰ后期,共有3/4的脱氧核苷酸链被标记,B错误;乙细胞是减数分裂Ⅱ后期的次级精母细胞,经过了着丝粒的分裂,有两个染色体组,可能具有0条或2条Y染色体,C错误;根据DNA的半保留复制可知,乙细胞中有一半的染色体为全标记,一半的染色体为半标记,即有22条染色体发出明亮荧光,D正确。
12.细胞有丝分裂是不同步的,即在某时刻同时存在着不同分裂时期的细胞。DNA合成双阻断法是用DNA合成抑制剂TdR在S期可逆地抑制DNA的合成,而不影响其他细胞时期的运转,最终可将细胞群实现同步化分裂,其具体步骤如表所示,其中甲~丁图表示不同处理中细胞周期变化情况,甲表示正常细胞周期(注：G1为DNA合成前期,S为DNA合成期,G2为DNA合成后期,M为分裂期)。下列相关叙述正确的是 ( )
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顺序 处理操作
第一次阻断 加入过量TdR
第一次洗脱 去除抑制剂,更换新鲜培养液
第二次阻断 加入过量TdR
第二次洗脱 去除抑制剂,更换新鲜培养液
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A.欲观察有丝分裂中染色体的联会行为,需选择图甲中M期比例高的细胞
B.第一次阻断时,加入TdR后所有细胞都将处于S期,对应图乙所示情况
C.第一次洗脱后,须在有细胞进入S期之前再次在培养基中加入过量TdR进行阻断
D.第二次阻断时,若使所有细胞都处于图丁所示情况,则处理时间应大于G2+M+G1
√
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解析：染色体联会发生在减数分裂Ⅰ前期,有丝分裂过程中染色体没有联会行为,A错误;加入TdR后,处于S期的细胞停留在S期,处于G2、M、G1期的细胞经过培养,停留在G1/S交界处,对应图中的乙,B错误;为了实现培养液中所有细胞的同步化,第一次洗脱后须在所有细胞进入S期之前再次在培养基中加入过量TdR进行阻断,即第一次洗脱后,在新鲜培养液培养时长大于S小于(G2+M+G1),C正确;由第一次洗脱后在新鲜培养液中培养的时间可知,第二次阻断处理时间≤G2+M+G1即可使所有细胞处于图丁所示情况,D错误。
2
习题讲评课Ⅱ 主观大题应用融通练
一、基本题点考法训练
1.(10分)(2024·珠海模拟)图1表示基因型为AaBb的某动物细胞分裂过程部分染色体示意图,其性别决定方式为XY型;图2是分裂间期及分裂过程中同源染色体对数的变化曲线。分析回答:
(1)图1中细胞②③的名称分别是______________________________,可能不含X染色体的细胞是_______ (填序号)。
初级精母细胞、次级精母细胞
③④
解析:细胞②同源染色体分离,非同源染色体自由组合,处于减数分裂Ⅰ后期,且细胞质均等分裂,细胞名称为初级精母细胞,细胞③处于减数分裂Ⅱ中期,细胞名称为次级精母细胞。减数分裂Ⅰ后期,同源染色体分离,因此减数分裂Ⅱ过程中的细胞可能不含X染色体,即可能不含X染色体的细胞是③④。
(2)图1中,细胞①经图示有丝分裂形成的子细胞基因型为________ (不考虑变异)。
解析:该生物的基因型为AaBb,有丝分裂形成的子细胞的基因型与亲代细胞相同,因此图1中,细胞①经图示有丝分裂形成的子细胞基因型为AaBb。
AaBb
(3)若图1表示的是卵巢内细胞的分裂图像,则一定需要修改的图是_____ (填序号)。
解析:初级卵母细胞和次级卵母细胞的分裂是不均等的,(第一)极体的分裂是均等的,若图1表示的是卵巢内细胞的分裂图像,则一定需要修改的图是②(减数分裂Ⅰ后期)。
②
(4)在图2中有丝分裂前核DNA的复制可发生图中的______段,减数分裂中同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换发生在图中的_____段;图1中细胞④对应于图2中的______段。(均填字母)
解析:核DNA的复制发生在分裂间期,可发生在图2中能够表示有丝分裂间期过程的AB段;减数分裂中同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换发生在减数分裂Ⅰ前期(四分体时期),即发生在图2中的FG段,图1中细胞④处于减数分裂Ⅱ后期,对应于图2中的HI段。
AB
FG
HI
2.(11分)蜂王(雌蜂2n=32)是由受精卵发育而来,雄蜂是由未受精的卵细胞(n=16)发育而来。雄蜂的精原细胞经图甲所示的一种特殊形式的减数分裂产生生殖细胞,图乙为雌蜂某细胞连续分裂过程中不同时期的三个细胞(图中只画出了部分染色体)。请回答下列问题。
(1)图甲减数分裂Ⅰ过程中细胞中会出现____个四分体,减数分裂Ⅰ过程中______ (填“会”或“不会”)发生基因重组,原因是____________________
___________________________________________________。
0
不会
雄蜂中无同源染色体,
故产生精子过程中,不发生联会和非同源染色体自由组合
解析:由于雄蜂是由未受精的卵细胞发育而来的,其细胞中不含有同源染色体,所以,雄蜂精子形成过程中不会出现四分体。雄蜂精原细胞在减数分裂产生精子过程中,不发生联会和非同源染色体自由组合,因此雄蜂产生精子的过程中不会发生基因重组。
(2)若图甲雄蜂是由图乙分裂产生的子细胞发育而来,则图甲减数分裂Ⅰ时期细胞的基因型是_________。
解析:由图乙细胞③可看出,图乙经减数分裂产生的卵细胞基因型为AD,所以,若图甲雄蜂由图乙卵细胞发育而来,由于染色体的复制,则图甲减数分裂Ⅰ时期细胞的基因型是AADD。
AADD
(3)已知图乙细胞③中A、a基因控制蜜蜂体色(黑色、褐色),D、d基因控制蜜蜂眼色(黑眼色、黄眼色)。现让褐体黑眼雌、雄蜂交配,F1雄性个体中褐体黑眼色个体占1/4。据此判断,蜜蜂的体色、眼色中显性性状分别是______________。若将F1中的雌性与其父本交配,则子代雄性中黑体黄眼色蜜蜂所占的比例为_______,子代雌性中纯合子所占比例为______。
褐体、黑眼色
1/16
9/16
解析:由于蜜蜂的雄性只由未受精的卵细胞发育而来,根据F1雄性个体中褐体黑眼色个体占1/4判断,亲本雌性可产生四种基因型的卵细胞,即亲本雌性基因型为AaDd,由于其表型为褐体黑眼色,所以,蜜蜂体色、眼色中显性性状分别是褐体、黑眼色,故父本的基因型是AD,所以F1中的雌性的基因型及比例为1AADD∶1AADd∶1AaDD∶1AaDd,雄性个体由卵细胞发育而来,故F1中的雌性与其父本交配,F1中的雌性产生的基因型为ad的卵细胞的比例为1/4×1/4=1/16,即子代雄性中黑体黄眼色蜜蜂所占的比例为1/16。
因为父本的基因型是AD,则F1中的雌性与父本交配产生子代雌性中的纯合子基因型为AADD,F1中的雌性个体产生基因型为AD卵细胞的比例为1/4+1/4×1/2+1/4×1/2+1/4×1/4=9/16,故子代雌性中纯合子所占比例为9/16。
3.(12分)某研究小组以小鼠肺癌细胞株为对象进行了实验,实验分组处理和实验结果如下表:
组别 处理方式 细胞增殖 抑制率/% 细胞
凋亡率/%
A组 0 4.35
B组 阿司匹林药液 42.52 18.32
C组 奥希替尼药液 58.11 31.36
D组 78.11 53.21
实验材料与药品:实验用小鼠若干只,医用注射器若干,生理盐水溶液,阿司匹林药液,奥希替尼药液等(要求与说明:药物的配制方法不作要求;细胞增殖抑制率和细胞凋亡率的具体测量方法不作要求)。
(1)上述实验目的是________________________________________
__________________________________。
探究阿司匹林和奥希替尼对小鼠肺癌细胞株
细胞增殖抑制率和细胞凋亡率的影响
解析:由题表可知,自变量是药物的种类(阿司匹林和奥希替尼),因变量是细胞增殖抑制率和细胞凋亡率,因此实验目的是探究阿司匹林和奥希替尼对小鼠肺癌细胞株细胞增殖抑制率和细胞凋亡率的影响。
(2)A组处理方式为__________,D组处理方式为________________
_________________,实验结果表明联合用药组对肺癌细胞凋亡率的影响大于单独给药组,进一步研究表明:阿司匹林和奥希替尼药液的给药顺序也会对实验结果产生较大影响,为验证以上结论,应另增设______组实验。
生理盐水
阿司匹林和奥
希替尼混合药液
2
解析:A组细胞凋亡率低,细胞增殖抑制率为0,说明其作为空白对照,因此A组处理方式为生理盐水;根据实验目的可以推测D组添加阿司匹林和奥希替尼混合药液;要证明阿司匹林和奥希替尼药液的给药顺序也会对实验结果产生较大影响,实验自变量是给药顺序,所以应增设2组实验,即先用阿司匹林后用奥希替尼和先用奥希替尼后用阿司匹林。
(3)分析与讨论：前列腺素是一种较强的免疫抑制剂,能抑制免疫细胞的监管作用,并促进癌细胞的增殖,COX-2是控制前列腺素合成的酶,COX-2表达增多是癌组织前列腺素水平增加的重要原因,且经过阿司匹林处理的肺癌细胞的增殖受到抑制,据此推测阿司匹林的作用机理可能是___________________________________________________
________________________________________________。
阿司匹林通过抑制COX-2酶的活性(或降低酶的合成量),
进而抑制前列腺素的合成,从而抑制肺癌细胞的增殖
解析:根据题干信息可知,癌组织中COX-2表达增多,导致前列腺素增加,抑制免疫细胞的监管作用,并促进癌细胞的增殖,而阿司匹林可以抑制癌细胞的增殖,因此阿司匹林的作用机理可能是阿司匹林通过抑制COX-2酶的活性(或降低酶的合成量),进而抑制前列腺素的合成,从而抑制肺癌细胞的增殖。
二、新情境问题强化训练
4.(15分)(2024·衡水三模)某雄性动物(2N=16)
的基因型为BbXdY。将该动物体内一个精原细胞
(DNA被32P全部标记)放在不含32P的培养液中培养,
经若干次分裂后,分别用与基因B、b、D、d特异性
结合的探针B(黄色)、探针b(绿色)、探针D(红色)、探针d(蓝色)处理某一分裂时期的细胞,结果如图1所示,已知该细胞在分裂过程中只发生了一次变异。回答下列问题:
(1)图1细胞处于______分裂的后期,理由是_______________________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
______ (填“能”或“不能”)确定该细胞中含有32P的染色体数量。图1细胞中出现红色的原因是___________________________________。
有丝
细胞中出现红色,说明该细
胞在分裂过程中发生的一次变异为基因突变;减数分裂Ⅰ后期会发生同源染色体的分离,黄色与绿色应分别位于细胞两极;减数分裂Ⅱ后期应发生
姐妹染色单体的分离,在细胞的同极不应该含有等位基因
不能
X染色体上一个d基因突变为D基因
解析:已知该细胞在分裂过程中只发生了一次变异,而细胞中出现红色(含有D基因),说明发生的变异为基因突变。若细胞图像为减数分裂Ⅰ后期,则会发生同源染色体的分离,则黄色与绿色应分别位于细胞两极,与图示不符;若细胞图像为减数分裂Ⅱ后期,则在细胞的同极不应该含有等位基因,与图示信息也不符,故图示为有丝分裂后期。DNA分子的复制方式为半保留复制,有丝分裂后期,随着姐妹染色单体的分离,形成的子染色体的结合具有随机性,因此不能确定该细胞中含有32P的染色体数量。由题意可知,探针D(红色)、探针d(蓝色),因此图1细胞中出现红色的原因是X染色体上一个d基因突变为D基因。
(2)若该动物一个精原细胞中基因B和b所在染色体片段发生互换,则经探针处理后,不考虑其他变异,产生的配子中只显黄色的比例为_____;若该精原细胞先进行一次有丝分裂,再进行一次减数分裂,则产生的子细胞中含32P的细胞所占的比例范围是______。
1/4
1/2~1
解析:若该动物一个精原细胞(BbXdY)中基因B和b所在染色体片段发生互换,则经探针处理后,不考虑其他变异,产生的配子中只显黄色,即生成的配子基因型为BY,它的比例为1/4。该细胞经一次有丝分裂后,形成的两个精原细胞中每条染色体均含32P。精原细胞进行减数分裂,复制得到的染色体中一条染色单体含32P,一条染色单体不含32P。减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离,形成两个次级精母细胞,减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体分离,形成的两个染色体一个含32P,一个不含32P,因此子细胞中含32P的细胞所占的比例范围是1/2~1。
(3)研究发现,细胞分裂过程中p53基因的表达产物能在细胞核内调控转录因子的活性,进而抑制细胞恶性增殖。为探究某药物对皮肤癌细胞中p53基因表达的影响,研究人员分别提取经该药物处理后的皮肤癌HaCaT、KUMA6细胞株的总蛋白,采用琼脂糖凝胶电泳法分离出p53,电泳结果如图2所示。
①癌细胞容易在体内分散和转移的原因是____________________
____________________________________________________________
________________;
推测p53基因属于_______基因。
②琼脂糖凝胶电泳法分离p53时,p53在电场中的迁移速率主要与 有关。由电泳结果可得出的结论是______________________________
___________________________________________________________________________________________________。
癌细胞的细胞膜表面
糖蛋白等物质减少,导致细胞间的黏着性降低,从而导致癌细胞容易在
体内分散和转移
抑癌
凝胶的浓度及自身的分子大小、
构象等 该药物能促进两种皮肤癌细胞株中p53基因的表达,且随着
该药物处理时间的延长,p53基因表达量增加
解析:①癌细胞的细胞膜表面糖蛋白等物质减少,导致细胞间的黏着性降低,从而导致癌细胞容易在体内分散和转移;由题意可知,p53基因的表达产物能在细胞核内调控转录因子的活性,进而抑制细胞恶性增殖,因此p53基因属于抑癌基因。
②p53在电场中的迁移速率主要与凝胶的浓度及自身的分子大小、构象等有关;由电泳结果(电泳条带的宽度)可得出的结论是该药物能促进两种皮肤癌细胞株中p53基因的表达,且随着该药物处理时间的延长,p53基因表达量增加。
5.(12分)(2024·黄冈二模)脓毒症是由感染等引起的全身炎症反应综合征,细菌脂多糖(LPS)会造成脓毒症的发生。脓毒症会造成心肌等多器官组织的损害。研究显示,中草药提取物葛根素(Pue)可有效改善脓毒症引起的心肌损伤,但具体机制研究并不全面,科研人员对该机制展开了研究,分析下列材料并回答问题。
材料一:铁依赖性铁死亡(以下简称“铁死亡”)是一种有别于传统模式的细胞死亡,其发生机制主要是与铁死亡促进剂(Era)间接促进大量Fe2+进入线粒体,产生大量活性氧(ROS),最终导致细胞死亡。已证实铁死亡在脓毒症心肌损伤中起着关键作用,AMPK信号通路是其调控通路之一,激活AMPK磷酸化可抑制铁死亡的发生。
材料二:将生长状况良好的大鼠随机分为A(对照组)、B(LPS组)、C(LPS+Pue组)和D(LPS+Pue+Era组)4组,处理一段时间后,对各组心肌细胞进行形态观察。结果如下图。发现A组心肌细胞排列整齐,细胞间隙很小。
(1)与A组相比,B组大鼠的心肌组织发生明显的病理改变,心肌细胞________________________。C组大鼠心肌组织的病理改变明显改善,细胞排列较为紧密,细胞间隙介于A组和B组之间。D组大鼠心肌组织表现与B组无明显差异。上述结果说明___________________________
__________________________________________________________。
在实验组中,心肌细胞线粒体中Fe2+含量大小关系最可能是
________(选用B、C、D和>、=作答)。
排列紊乱,细胞间隙较大
葛根素可改善LPS诱导的心肌
损伤,但是铁死亡促进剂可以解除(或降低)葛根素对心肌的保护作用
B=D>C
解析:分析题意和题图可知,A组心肌细胞排列整齐,细胞间隙很小;B组心肌细胞排列紊乱,细胞间隙较大;C组与B组相比,C组添加了中草药提取物葛根素,C组大鼠心肌组织的病理改变明显改善,细胞排列较为紧密,细胞间隙介于A组和B组之间,说明葛根素可改善LPS诱导的心肌损伤;D组含有LPS+Pue+Era,其大鼠心肌组织表现与B组无明显差异,由此可知,铁死亡促进剂可以解除(或降低)葛根素对心肌的保护作用。分析题意,铁死亡促进剂(Era)间接促进大量Fe2+进入线粒体,根据实验结果可推测,心肌细胞线粒体中Fe2+含量大小关系最可能是B=D>C。
(2)葛根素抑制心肌细胞铁死亡的机理是通过激活AMPK磷酸化信号通路抑制Fe2+进入线粒体。请设计实验验证该机理,要求写出实验设计思路和检测指标。________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
选取若干健康的大鼠随机均分成A、B、C、
D四组,A组不作处理,B组加入LPS,C组加入LPS+Pue,D组加入LPS+
Pue+AMPK磷酸化抑制剂,在相同且适宜的条件下处理一段时间后
检测AMPK磷酸化水平和线粒体Fe2+含量
解析:为验证葛根素抑制心肌细胞是通过激活AMPK磷酸化信号通路抑制Fe2+进入线粒,可选取若干健康的大鼠随机均分成A、B、C、D四组,A组不作处理,B组加入LPS,C组加入LPS+Pue,D组加入LPS+
Pue+AMPK磷酸化抑制剂,在相同且适宜的条件下处理一段时间后检测AMPK磷酸化水平和线粒体Fe2+含量。习题讲评课Ⅰ 选择小题夯基提速练
(本卷每小题4分,满分48分)
1.下列关于细胞生命历程的叙述,正确的是 ( )
A.减数分裂中,等位基因进入卵细胞的机会并不相等,因为一次减数分裂只形成一个卵细胞
B.细胞分化和细胞衰老过程中细胞的形态、结构、功能均发生变化,前者是因为基因选择性表达,后者是因为遗传信息改变
C.细胞的分裂能力与其寿命之间没有必然联系,如人类的心肌细胞与成熟红细胞都不能分裂,但前者寿命很长,后者寿命却很短
D.秀丽隐杆线虫是研究细胞凋亡的常用材料,是因为它作为原核生物,结构和发育较为简单
2.(2024·泉州模拟)下图为水稻(2n=24)花粉母细胞减数分裂过程中处于三个不同时期的细胞显微照片。下列叙述错误的是 ( )
A.按减数分裂过程,图示的先后顺序是②③①
B.等位基因可在图示①③所在时期发生分离
C.导致配子多样性的染色体行为发生在图示①③时期
D.观察花粉母细胞减数分裂过程有助于解释生物的遗传和变异
3.蝗虫的性别决定方式为XO型,雌性体细胞中有2条X染色体(22+XX),雄性仅含有1条X染色体(22+X)。有同学利用蝗虫的细胞制片观察细胞分裂,观察到一个细胞中有2条X染色体(不考虑变异)。下列相关叙述正确的是 ( )
A.该细胞可能是雄性蝗虫的体细胞
B.该细胞一定正处于有丝分裂后期
C.该细胞可能处于减数分裂Ⅱ前期
D.持续观察该细胞可观察到完整的分裂过程
4.二倍体生物斑马鱼幼鱼皮肤中的浅表上皮细胞SEC,会在发育过程中出现一种无DNA复制的细胞分裂,单个SEC最多形成4个子细胞。该“无复制分裂”得到的子SEC细胞的体积与母SEC细胞的体积一致。下列说法错误的是 ( )
A.子SEC细胞的细胞核均具有全能性
B.母SEC细胞由受精卵分裂、分化而来
C.该机制有利于上皮细胞覆盖快速生长的幼鱼体表
D.母SEC细胞和受精卵分裂方式的差异与基因的选择性表达有关
5.某雄性动物(2n)细胞分裂过程中染色单体的相对含量变化情况如图所
示。与BC段前相比,BC段后细胞中不会出现的变化是 ( )
A.核DNA数减半
B.同源染色体数减半
C.染色体数减半
D.着丝粒分裂,姐妹染色单体分开
6.线粒体融合与分裂的失衡是很多急危重病发生的重要原因之一,动力蛋白超家族成员调控线粒体融合与分裂的平衡,完成线粒体DNA的正常合成与修复、新旧线粒体的更替以及异常线粒体的及时降解。下列叙述错误的是 ( )
A.核糖体合成动力蛋白超家族成员时,一定需要线粒体提供能量
B.线粒体融合包括外、内膜融合,可能由不同动力蛋白调控
C.线粒体DNA合成与修复时,可能受细胞核调控,需要蛋白质参与
D.异常线粒体的降解与溶酶体的功能有关,该过程属于细胞自噬
7.(2024·朔州模拟)在哺乳动物细胞核中,染色质DNA的复制在时间上的有序组织被称作“复制时间程序”(RTP),CTCF是染色质结构中一个重要的结构分子,介导染色质环状结构的形成,在复制起始位点筛选中不可或缺。下列叙述正确的是 ( )
A.CTCF介导染色质结构的改变,使染色质收缩,促进细胞衰老
B.CTCF在细胞有丝分裂前期或减数分裂Ⅰ的前期发挥作用
C.哺乳动物成熟红细胞中CTCF的作用会使RTP呈现周期性
D.推测RTP可能会影响哺乳动物细胞中基因组的稳定性及功能
8.(2024·兰州模拟)某基因型为AaXDXd的果蝇,1个初级卵母细胞的染色体发生片段交换,引起1个D基因和1个d基因发生互换。该初级卵母细胞进行减数分裂过程中,某两个时期的染色体数目与核DNA分子数如图所示。不考虑其他变异情况,下列叙述错误的是 ( )
A.甲时期细胞内一定存在染色单体
B.乙时期细胞内一定不存在同源染色体
C.甲时期细胞中含有1个A基因和1个a基因
D.乙时期细胞中含有1个D基因和1个d基因
9.(2024·南平二模)减数分裂过程中染色体的联会和分离与黏连复合蛋白(REC8和RAD21L)相关,见下图。在细胞分裂过程中,黏连复合蛋白被分离酶(separase,一种蛋白水解酶)水解后,相应染色体才能正常分离,使细胞分裂继续进行。下列相关推测不合理的是 ( )
A.正常情况下,REC8蛋白和RAD21L蛋白水解分别发生在减数分裂Ⅱ后期、减数分裂Ⅰ后期
B.能够催化相应黏连复合蛋白水解的分离酶在发挥作用前可能处于非活跃状态
C.据图和题干信息推测,有丝分裂过程中不会合成RAD21L蛋白
D.REC8蛋白的存在不利于染色体着丝粒的黏附
10.同种的二倍体雄、雌动物减数分裂某时期的细胞分裂图像如甲、乙所示。雄性动物的基因型为AAXBY,雌性动物的基因型为AaXBXb。不考虑除图示之外的其他变异,下列分析正确的是 ( )
A.与甲细胞同时产生的另一个细胞的基因型是AXB
B.甲、乙细胞①②染色体上出现a基因的原因相同
C.若甲、乙细胞继续分裂,一共可产生6种配子
D.乙细胞除图示之外还可以产生其他的基因重组
11.(2024·洛阳模拟)在含有5 溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)的培养液中进行DNA复制时,BrdU会取代胸苷掺入到新合成的链中,形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色,发现含半标记DNA(一条链被标记)的染色单体发出明亮荧光,含全标记DNA(两条链均被标记)的染色单体荧光被抑制(无明亮荧光)。若将兔(2n=44)一个精原细胞置于含BrdU的培养液中,先进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂,取减数分裂Ⅰ后期的细胞(甲)和减数分裂Ⅱ后期的细胞(乙)进行染色并观察。不考虑基因突变和互换,下列推测正确的是 ( )
A.甲细胞中有44条染色体,共22种形态
B.甲细胞中有22对同源染色体,1/4的脱氧核苷酸链被BrdU标记
C.乙细胞中有2条Y染色体,全部DNA分子被BrdU标记
D.乙细胞中有2个染色体组,22条染色体发出明亮荧光
12.细胞有丝分裂是不同步的,即在某时刻同时存在着不同分裂时期的细胞。DNA合成双阻断法是用DNA合成抑制剂TdR在S期可逆地抑制DNA的合成,而不影响其他细胞时期的运转,最终可将细胞群实现同步化分裂,其具体步骤如表所示,其中甲~丁图表示不同处理中细胞周期变化情况,甲表示正常细胞周期(注:G1为DNA合成前期,S为DNA合成期,G2为DNA合成后期,M为分裂期)。下列相关叙述正确的是 ( )
顺序 处理操作
第一次阻断 加入过量TdR
第一次洗脱 去除抑制剂,更换新鲜培养液
第二次阻断 加入过量TdR
第二次洗脱 去除抑制剂,更换新鲜培养液
A.欲观察有丝分裂中染色体的联会行为,需选择图甲中M期比例高的细胞
B.第一次阻断时,加入TdR后所有细胞都将处于S期,对应图乙所示情况
C.第一次洗脱后,须在有细胞进入S期之前再次在培养基中加入过量TdR进行阻断
D.第二次阻断时,若使所有细胞都处于图丁所示情况,则处理时间应大于G2+M+G1
习题讲评课Ⅰ
1.选C 减数分裂时,同源染色体分离的同时,等位基因分离,随机地进入子细胞,所以等位基因进入卵细胞的机会相等,A错误;细胞衰老过程中遗传物质未发生改变,B错误;细胞的寿命与分裂能力之间无必然联系,C正确;秀丽隐杆线虫是真核生物,D错误。
2.选C 据图分析,图示的先后顺序为②(减数分裂Ⅰ前期)、③(减数分裂Ⅰ后期)、①(减数分裂Ⅱ后期),A正确。等位基因一般位于同源染色体上,随同源染色体分离而分离,即③时期;若减数分裂Ⅰ前期发生互换则等位基因也可位于姐妹染色单体上,随姐妹染色单体分离而分离,即①时期,B正确。导致配子多样性的染色体行为是减数分裂Ⅰ前期(②)发生互换和减数分裂Ⅰ后期(③)同源染色体分离,C错误。观察减数分裂过程对研究生物的生殖、遗传和变异有着重要作用,D正确。
3.选A 雌性蝗虫体细胞中有2条X染色体,雄性蝗虫体细胞中含有1条X染色体,观察到一个细胞中有2条X染色体(不考虑变异),若该细胞是雌性蝗虫的细胞,则可能处于有丝分裂的前期、中期,减数分裂Ⅰ的各个时期以及减数分裂Ⅱ的后期;若该细胞是雄性蝗虫的细胞,则该细胞可能处于有丝分裂的后期或者减数分裂Ⅱ的后期,A正确,B、C错误。由于在制片过程中经过解离液的处理,细胞已经死亡,无法持续观察一个细胞完整的分裂过程,D错误。
4.选A 无DNA复制的分裂方式导致遗传物质没有发生复制,但是发生了细胞的分裂,最多形成4个子细胞,则经此分裂方式产生的子SEC细胞核遗传物质不完整,不具有全能性,A错误;母SEC细胞由受精卵有丝分裂和分化而来,B正确;该“无复制分裂”能迅速增加皮肤表面细胞数目,有利于上皮细胞覆盖快速生长的幼鱼体表,是幼鱼对快速生长的适应,C正确;母SEC细胞和受精卵分裂方式的差异与基因的选择性表达有关,前者无DNA复制相关基因的表达,后者存在DNA复制相关基因的表达,D正确。
5.选B 据图分析,题图曲线代表染色单体的相对含量变化,BC段前是减数分裂Ⅰ,BC段后是减数分裂Ⅱ,减数分裂Ⅱ细胞中不存在同源染色体,但减数分裂Ⅱ会发生核DNA数减半、染色体数减半(减数分裂Ⅱ前期和中期)以及着丝粒分裂导致的姐妹染色单体分开(减数分裂Ⅱ后期),B符合题意,A、C、D不符合题意。
6.选A 核糖体合成蛋白质消耗的能量也可能来自细胞质基质,A错误;线粒体具有两层膜,因此融合过程包括外、内膜融合,可能由不同动力蛋白调控,B正确;线粒体DNA合成时需要多种酶催化,绝大多数酶的化学本质是蛋白质,因此需要蛋白质参与,线粒体的代谢也受细胞核调控,C正确;异常线粒体的降解与溶酶体的功能有关,该过程属于细胞自噬,D正确。
7.选D 题意显示,CTCF是染色质结构中一个重要的结构分子,介导染色质环状结构的形成,在复制起始位点筛选中不可或缺,说明CTCF介导染色质环状结构的形成,并非使染色质收缩,促进细胞衰老,而是促进细胞分裂,A错误;根据题意“CTCF在复制起始位点筛选中不可或缺”,说明CTCF在细胞有丝分裂前的间期或减数分裂前的间期发挥作用,B错误;哺乳动物成熟红细胞中无细胞核,无染色质,CTCF不会在该细胞中起作用,C错误;染色质DNA的复制在时间上的有序组织被称作“复制时间程序”(RTP),推测RTP可能会影响哺乳动物细胞中基因组的稳定性及功能,D正确。
8.选C 图甲中染色体数目与核DNA分子数比为1∶2,但染色体数为4,所以图甲表示处于减数分裂Ⅱ前期或中期的细胞,甲时期细胞内一定存在染色单体,A正确;图乙中染色体数为8,染色体数目与核DNA分子数比为1∶1,在减数分裂过程中表示减数分裂Ⅱ后期的细胞,减数分裂Ⅱ后期不含同源染色体,B正确;正常情况下处于减数分裂Ⅱ前期或中期的细胞中不会存在等位基因,因此,甲时期细胞中含有2个A基因或2个a基因,C错误;由于初级卵母细胞中发生了D和d基因的交换,因而乙时期细胞中含有1个D基因和1个d基因,D正确。
9.选D 由题图可知,REC8蛋白是用于姐妹染色单体之间的黏连,RAD21L蛋白用于同源染色体之间的联会,而姐妹单色单体的分离发生在减数分裂Ⅱ后期,同源染色体的分离发生在减数分裂Ⅰ后期,A正确;能够催化相应黏连复合蛋白水解的分离酶在发挥作用前不能破坏对应的蛋白质,因此其可能处于非活跃状态,B正确;RAD21L蛋白用于同源染色体之间的联会,而有丝分裂过程中不发生同源染色体的联会,C正确;REC8蛋白的存在可以将姐妹染色单体黏连,有利于染色体着丝粒的黏附,D错误。
10.选D 甲细胞中无同源染色体,且着丝粒排列在赤道板上,该细胞处于减数分裂Ⅱ中期,又因为其含有Y染色体,表示雄性动物,名称是次级精母细胞,与甲细胞同时产生的另一个细胞的基因型是AAXBXB,A错误。雄性动物的基因型为AAXBY,甲细胞中存在A、a,故动物体产生甲细胞①染色体的过程中发生了基因突变;雌性动物的基因型为AaXBXb,乙细胞②染色体上出现a基因的原因是基因重组(同源染色体非姐妹染色单体的互换),B错误。甲细胞是次级精母细胞,可产生两种配子,而乙细胞(初级卵母细胞)只能产生一种配子,一共可产生3种配子,C错误。乙细胞中A和a所在的同源染色体发生了互换,属于基因重组,此后细胞继续分裂,在减数分裂Ⅰ后期还可发生非同源染色体的非等位基因的自由组合,也属于基因重组,D正确。
11.选D 由题可知兔的体细胞染色体数目为44条,则减数分裂Ⅰ后期,染色体数目不变,仍为44条,由于性染色体形态不同,所以共有23种形态,A错误;经过一次有丝分裂后有一半的脱氧核苷酸链被标记,而减数分裂也是在含BrdU的培养液中培养的,则在减数分裂Ⅰ后期,共有3/4的脱氧核苷酸链被标记,B错误;乙细胞是减数分裂Ⅱ后期的次级精母细胞,经过了着丝粒的分裂,有两个染色体组,可能具有0条或2条Y染色体,C错误;根据DNA的半保留复制可知,乙细胞中有一半的染色体为全标记,一半的染色体为半标记,即有22条染色体发出明亮荧光,D正确。
12.选C 染色体联会发生在减数分裂Ⅰ前期,有丝分裂过程中染色体没有联会行为,A错误;加入TdR后,处于S期的细胞停留在S期,处于G2、M、G1期的细胞经过培养,停留在G1/S交界处,对应图中的乙,B错误;为了实现培养液中所有细胞的同步化,第一次洗脱后须在所有细胞进入S期之前再次在培养基中加入过量TdR进行阻断,即第一次洗脱后,在新鲜培养液培养时长大于S小于(G2+M+G1),C正确;由第一次洗脱后在新鲜培养液中培养的时间可知,第二次阻断处理时间≤G2+M+G1即可使所有细胞处于图丁所示情况,D错误。
3 / 4习题讲评课Ⅱ 主观大题应用融通练
(本卷共5题,满分60分)
一、基本题点考法训练
1.(10分)(2024·珠海模拟)图1表示基因型为AaBb的某动物细胞分裂过程部分染色体示意图,其性别决定方式为XY型;图2是分裂间期及分裂过程中同源染色体对数的变化曲线。分析回答:
(1)图1中细胞②③的名称分别是 ,可能不含X染色体的细胞是 (填序号)。
(2)图1中,细胞①经图示有丝分裂形成的子细胞基因型为 (不考虑变异)。
(3)若图1表示的是卵巢内细胞的分裂图像,则一定需要修改的图是 (填序号)。
(4)在图2中有丝分裂前核DNA的复制可发生图中的 段,减数分裂中同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换发生在图中的 段;图1中细胞④对应于图2中的 段。(均填字母)
2.(11分)蜂王(雌蜂2n=32)是由受精卵发育而来,雄蜂是由未受精的卵细胞(n=16)发育而来。雄蜂的精原细胞经图甲所示的一种特殊形式的减数分裂产生生殖细胞,图乙为雌蜂某细胞连续分裂过程中不同时期的三个细胞(图中只画出了部分染色体)。请回答下列问题。
(1)图甲减数分裂Ⅰ过程中细胞中会出现 个四分体,减数分裂Ⅰ过程中 (填“会”或“不会”)发生基因重组,原因是
。
(2)若图甲雄蜂是由图乙分裂产生的子细胞发育而来,则图甲减数分裂Ⅰ时期细胞的基因型是 。
(3)已知图乙细胞③中A、a基因控制蜜蜂体色(黑色、褐色),D、d基因控制蜜蜂眼色(黑眼色、黄眼色)。现让褐体黑眼雌、雄蜂交配,F1雄性个体中褐体黑眼色个体占1/4。据此判断,蜜蜂的体色、眼色中显性性状分别是 。若将F1中的雌性与其父本交配,则子代雄性中黑体黄眼色蜜蜂所占的比例为 ,子代雌性中纯合子所占比例为 。
3.(12分)某研究小组以小鼠肺癌细胞株为对象进行了实验,实验分组处理和实验结果如下表:
组别 处理方式 细胞增殖 抑制率/% 细胞 凋亡率/%
A组 0 4.35
B组 阿司匹林药液 42.52 18.32
C组 奥希替尼药液 58.11 31.36
D组 78.11 53.21
实验材料与药品:实验用小鼠若干只,医用注射器若干,生理盐水溶液,阿司匹林药液,奥希替尼药液等(要求与说明:药物的配制方法不作要求;细胞增殖抑制率和细胞凋亡率的具体测量方法不作要求)。
(1)上述实验目的是
。
(2)A组处理方式为 ,D组处理方式为 ,实验结果表明联合用药组对肺癌细胞凋亡率的影响大于单独给药组,进一步研究表明:阿司匹林和奥希替尼药液的给药顺序也会对实验结果产生较大影响,为验证以上结论,应另增设 组实验。
(3)分析与讨论:前列腺素是一种较强的免疫抑制剂,能抑制免疫细胞的监管作用,并促进癌细胞的增殖,COX 2是控制前列腺素合成的酶,COX 2表达增多是癌组织前列腺素水平增加的重要原因,且经过阿司匹林处理的肺癌细胞的增殖受到抑制,据此推测阿司匹林的作用机理可能是
。
二、新情境问题强化训练
4.(15分)(2024·衡水三模)某雄性动物(2N=16)的基因型为BbXdY。将该动物体内一个精原细胞(DNA被32P全
部标记)放在不含32P的培养液中培养,经若干次分裂后,分别用与基因B、b、D、d特异性结合的探针B(黄色)、探针b(绿色)、探针D(红色)、探针d(蓝色)处理某一分裂时期的细胞,结果如图1所示,已知该细胞在分裂过程中只发生了一次变异。回答下列问题:
(1)图1细胞处于 分裂的后期,理由是
。
(填“能”或“不能”)确定该细胞中含有32P的染色体数量。图1细胞中出现红色的原因是
。
(2)若该动物一个精原细胞中基因B和b所在染色体片段发生互换,则经探针处理后,不考虑其他变异,产生的配子中只显黄色的比例为 ;若该精原细胞先进行一次有丝分裂,再进行一次减数分裂,则产生的子细胞中含32P的细胞所占的比例范围是 。
(3)研究发现,细胞分裂过程中p53基因的表达产物能在细胞核内调控转录因子的活性,进而抑制细胞恶性增殖。为探究某药物对皮肤癌细胞中p53基因表达的影响,研究人员分别提取经该药物处理后的皮肤癌HaCaT、KUMA6细胞株的总蛋白,采用琼脂糖凝胶电泳法分离出p53,电泳结果如图2所示。
①癌细胞容易在体内分散和转移的原因是
;
推测p53基因属于 基因。
②琼脂糖凝胶电泳法分离p53时,p53在电场中的迁移速率主要与 有关。由电泳结果可得出的结论是
。
5.(12分)(2024·黄冈二模)脓毒症是由感染等引起的全身炎症反应综合征,细菌脂多糖(LPS)会造成脓毒症的发生。脓毒症会造成心肌等多器官组织的损害。研究显示,中草药提取物葛根素(Pue)可有效改善脓毒症引起的心肌损伤,但具体机制研究并不全面,科研人员对该机制展开了研究,分析下列材料并回答问题。
材料一:铁依赖性铁死亡(以下简称“铁死亡”)是一种有别于传统模式的细胞死亡,其发生机制主要是与铁死亡促进剂(Era)间接促进大量Fe2+进入线粒体,产生大量活性氧(ROS),最终导致细胞死亡。已证实铁死亡在脓毒症心肌损伤中起着关键作用,AMPK信号通路是其调控通路之一,激活AMPK磷酸化可抑制铁死亡的发生。
材料二:将生长状况良好的大鼠随机分为A(对照组)、B(LPS组)、C(LPS+Pue组)和D(LPS+Pue+Era组)4组,处理一段时间后,对各组心肌细胞进行形态观察。结果如下图。发现A组心肌细胞排列整齐,细胞间隙很小。
(1)与A组相比,B组大鼠的心肌组织发生明显的病理改变,心肌细胞 。C组大鼠心肌组织的病理改变明显改善,细胞排列较为紧密,细胞间隙介于A组和B组之间。D组大鼠心肌组织表现与B组无明显差异。上述结果说明
。
在实验组中,心肌细胞线粒体中Fe2+含量大小关系最可能是 (选用B、C、D和>、=作答)。
(2)葛根素抑制心肌细胞铁死亡的机理是通过激活AMPK磷酸化信号通路抑制Fe2+进入线粒体。请设计实验验证该机理,要求写出实验设计思路和检测指标。
。
习题讲评课Ⅱ
1.解析:(1)细胞②同源染色体分离,非同源染色体自由组合,处于减数分裂Ⅰ后期,且细胞质均等分裂,细胞名称为初级精母细胞,细胞③处于减数分裂Ⅱ中期,细胞名称为次级精母细胞。减数分裂Ⅰ后期,同源染色体分离,因此减数分裂Ⅱ过程中的细胞可能不含X染色体,即可能不含X染色体的细胞是③④。
(2)该生物的基因型为AaBb,有丝分裂形成的子细胞的基因型与亲代细胞相同,因此图1中,细胞①经图示有丝分裂形成的子细胞基因型为AaBb。
(3)初级卵母细胞和次级卵母细胞的分裂是不均等的,(第一)极体的分裂是均等的,若图1表示的是卵巢内细胞的分裂图像,则一定需要修改的图是②(减数分裂Ⅰ后期)。
(4)核DNA的复制发生在分裂间期,可发生在图2中能够表示有丝分裂间期过程的AB段;减数分裂中同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换发生在减数分裂Ⅰ前期(四分体时期),即发生在图2中的FG段,图1中细胞④处于减数分裂Ⅱ后期,对应于图2中的HI段。
答案:(1)初级精母细胞、次级精母细胞 ③④ (2)AaBb (3)② (4)AB FG HI
2.解析:(1)由于雄蜂是由未受精的卵细胞发育而来的,其细胞中不含有同源染色体,所以,雄蜂精子形成过程中不会出现四分体。雄蜂精原细胞在减数分裂产生精子过程中,不发生联会和非同源染色体自由组合,因此雄蜂产生精子的过程中不会发生基因重组。
(2)由图乙细胞③可看出,图乙经减数分裂产生的卵细胞基因型为AD,所以,若图甲雄蜂由图乙卵细胞发育而来,由于染色体的复制,则图甲减数分裂Ⅰ时期细胞的基因型是AADD。
(3)由于蜜蜂的雄性只由未受精的卵细胞发育而来,根据F1雄性个体中褐体黑眼色个体占1/4判断,亲本雌性可产生四种基因型的卵细胞,即亲本雌性基因型为AaDd,由于其表型为褐体黑眼色,所以,蜜蜂体色、眼色中显性性状分别是褐体、黑眼色,故父本的基因型是AD,所以F1中的雌性的基因型及比例为1AADD∶1AADd∶1AaDD∶1AaDd,雄性个体由卵细胞发育而来,故F1中的雌性与其父本交配,F1中的雌性产生的基因型为ad的卵细胞的比例为1/4×1/4=1/16,即子代雄性中黑体黄眼色蜜蜂所占的比例为1/16。因为父本的基因型是AD,则F1中的雌性与父本交配产生子代雌性中的纯合子基因型为AADD,F1中的雌性个体产生基因型为AD卵细胞的比例为1/4+1/4×1/2+1/4×1/2+1/4×1/4=9/16,故子代雌性中纯合子所占比例为9/16。
答案:(1)0 不会 雄蜂中无同源染色体,故产生精子过程中,不发生联会和非同源染色体自由组合 (2)AADD (3)褐体、黑眼色 1/16 9/16
3.解析:(1)由题表可知,自变量是药物的种类(阿司匹林和奥希替尼),因变量是细胞增殖抑制率和细胞凋亡率,因此实验目的是探究阿司匹林和奥希替尼对小鼠肺癌细胞株细胞增殖抑制率和细胞凋亡率的影响。
(2)A组细胞凋亡率低,细胞增殖抑制率为0,说明其作为空白对照,因此A组处理方式为生理盐水;根据实验目的可以推测D组添加阿司匹林和奥希替尼混合药液;要证明阿司匹林和奥希替尼药液的给药顺序也会对实验结果产生较大影响,实验自变量是给药顺序,所以应增设2组实验,即先用阿司匹林后用奥希替尼和先用奥希替尼后用阿司匹林。
(3)根据题干信息可知,癌组织中COX-2表达增多,导致前列腺素增加,抑制免疫细胞的监管作用,并促进癌细胞的增殖,而阿司匹林可以抑制癌细胞的增殖,因此阿司匹林的作用机理可能是阿司匹林通过抑制COX-2酶的活性(或降低酶的合成量),进而抑制前列腺素的合成,从而抑制肺癌细胞的增殖。
答案:(1)探究阿司匹林和奥希替尼对小鼠肺癌细胞株细胞增殖抑制率和细胞凋亡率的影响 (2)生理盐水 阿司匹林和奥希替尼混合药液 2 (3)阿司匹林通过抑制COX-2酶的活性(或降低酶的合成量),进而抑制前列腺素的合成,从而抑制肺癌细胞的增殖
4.解析:(1)已知该细胞在分裂过程中只发生了一次变异,而细胞中出现红色(含有D基因),说明发生的变异为基因突变。若细胞图像为减数分裂Ⅰ后期,则会发生同源染色体的分离,则黄色与绿色应分别位于细胞两极,与图示不符;若细胞图像为减数分裂Ⅱ后期,则在细胞的同极不应该含有等位基因,与图示信息也不符,故图示为有丝分裂后期。DNA分子的复制方式为半保留复制,有丝分裂后期,随着姐妹染色单体的分离,形成的子染色体的结合具有随机性,因此不能确定该细胞中含有32P的染色体数量。由题意可知,探针D(红色)、探针d(蓝色),因此图1细胞中出现红色的原因是X染色体上一个d基因突变为D基因。
(2)若该动物一个精原细胞(BbXdY)中基因B和b所在染色体片段发生互换,则经探针处理后,不考虑其他变异,产生的配子中只显黄色,即生成的配子基因型为BY,它的比例为1/4。该细胞经一次有丝分裂后,形成的两个精原细胞中每条染色体均含32P。精原细胞进行减数分裂,复制得到的染色体中一条染色单体含32P,一条染色单体不含32P。减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离,形成两个次级精母细胞,减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体分离,形成的两个染色体一个含32P,一个不含32P,因此子细胞中含32P的细胞所占的比例范围是1/2~1。
(3)①癌细胞的细胞膜表面糖蛋白等物质减少,导致细胞间的黏着性降低,从而导致癌细胞容易在体内分散和转移;由题意可知,p53基因的表达产物能在细胞核内调控转录因子的活性,进而抑制细胞恶性增殖,因此p53基因属于抑癌基因。
②p53在电场中的迁移速率主要与凝胶的浓度及自身的分子大小、构象等有关;由电泳结果(电泳条带的宽度)可得出的结论是该药物能促进两种皮肤癌细胞株中p53基因的表达,且随着该药物处理时间的延长,p53基因表达量增加。
答案:(1)有丝 细胞中出现红色,说明该细胞在分裂过程中发生的一次变异为基因突变;减数分裂Ⅰ后期会发生同源染色体的分离,黄色与绿色应分别位于细胞两极;减数分裂Ⅱ后期应发生姐妹染色单体的分离,在细胞的同极不应该含有等位基因 不能 X染色体上一个d基因突变为D基因 (2)1/4 1/2~1 (3)①癌细胞的细胞膜表面糖蛋白等物质减少,导致细胞间的黏着性降低,从而导致癌细胞容易在体内分散和转移 抑癌 ②凝胶的浓度及自身的分子大小、构象等 该药物能促进两种皮肤癌细胞株中p53基因的表达,且随着该药物处理时间的延长,p53基因表达量增加
5.解析:(1)分析题意和题图可知,A组心肌细胞排列整齐,细胞间隙很小;B组心肌细胞排列紊乱,细胞间隙较大;C组与B组相比,C组添加了中草药提取物葛根素,C组大鼠心肌组织的病理改变明显改善,细胞排列较为紧密,细胞间隙介于A组和B组之间,说明葛根素可改善LPS诱导的心肌损伤;D组含有LPS+Pue+Era,其大鼠心肌组织表现与B组无明显差异,由此可知,铁死亡促进剂可以解除(或降低)葛根素对心肌的保护作用。分析题意,铁死亡促进剂(Era)间接促进大量Fe2+进入线粒体,根据实验结果可推测,心肌细胞线粒体中Fe2+含量大小关系最可能是B=D>C。
(2)为验证葛根素抑制心肌细胞是通过激活AMPK磷酸化信号通路抑制Fe2+进入线粒,可选取若干健康的大鼠随机均分成A、B、C、D四组,A组不作处理,B组加入LPS,C组加入LPS+Pue,D组加入LPS+Pue+AMPK磷酸化抑制剂,在相同且适宜的条件下处理一段时间后检测AMPK磷酸化水平和线粒体Fe2+含量。
答案:(1)排列紊乱,细胞间隙较大 葛根素可改善LPS诱导的心肌损伤,但是铁死亡促进剂可以解除(或降低)葛根素对心肌的保护作用 B=D>C (2)选取若干健康的大鼠随机均分成A、B、C、D四组,A组不作处理,B组加入LPS,C组加入LPS+Pue,D组加入LPS+Pue+AMPK磷酸化抑制剂,在相同且适宜的条件下处理一段时间后检测AMPK磷酸化水平和线粒体Fe2+含量
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