专题三 细胞的生命历程
疑|点|必|查
1.(必修1 P111正文)只有 的细胞才有细胞周期,进行减数分裂的细胞没有细胞周期。
2.(必修1 P111正文)细胞分裂间期会进行DNA复制、转录和翻译过程,分裂期可以进行 过程。
3.(必修1 P116探究·实践)比较不同时期持续时间长短的方法是 ,来估计各个时期占整个细胞周期的比例。
4.(必修1 P121正文)实现细胞全能性的表现是发育成完整个体或 。
5.(必修1 P124正文)老年人头发会变白是由于毛囊中的黑色素细胞衰老,细胞中 ,黑色素合成减少;白化病患者是细胞中控制合成酪氨酸酶的基因异常,不能 ,细胞中缺少酪氨酸酶所致。
6.(必修2 P20~21正文)等位基因分离一般发生在 ,但由于互换,减数分裂Ⅱ后期也会发生等位基因分离现象。
7.(必修2 P20旁栏思考)在减数分裂Ⅰ中染色体出现的特殊行为有
。
主|干|知|识|整|合
1.判断二倍体生物细胞分裂方式
提醒: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。着丝粒先分裂,之后纺锤丝牵拉。
③减数分裂Ⅱ的细胞中不一定没有同源染色体,如四倍体。
④染色体数目在细胞分裂中加倍或减半时与染色体组数目是同步变化的。
2.解读细胞分裂中的三类特殊曲线图表
(1)每条染色体中DNA含量的变化
根据曲线图完善下表:
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后期和减数分裂Ⅱ末期
有丝分裂 对应时期 有丝分裂 前的间期 后期 后期和
(2)同源染色体对数和染色体组数变化曲线
①图甲中表示有丝分裂的是 ,表示减数分裂的是 。
②图乙中表示有丝分裂的是 ,表示减数分裂的是 。
(3)核DNA相对含量柱形图
图示 解读
①A组:处于细胞分裂前的 ,减数分裂Ⅱ的前、中、后期 ②B组:处于细胞分裂前的 ,正在进行 ③C组:处于有丝分裂的 期或减数分裂Ⅰ的 期
3.细胞的分化、衰老和死亡
(1)明确细胞分化的机理和结果
(2)识记细胞衰老的特征
(3)细胞死亡
①图解细胞凋亡机理
②“三看法”区分细胞凋亡与细胞坏死
③细胞自噬:在一定条件下,细胞将受损或功能退化的细胞结构等,通过溶酶体降解后再利用的过程。
自噬对象
提醒:注意区分与病原体感染有关的细胞死亡的不同情况。若是被病原体感染而死亡,则属于细胞坏死;若感染后被机体免疫系统清除,则属于细胞凋亡。
易|错|易|混|辨|析
1.判断下列有关细胞分裂叙述的正误
(1)(2024·全国甲卷) 哺乳动物同一个体中细胞的染色体数目有可能不同。( )
(2)(2023·北京卷)观察子代精巢中的细胞能观察到染色体两两配对的细胞和染色体移到两极的细胞。( )
(3)(2022·浙江卷)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胸腺嘧啶。( )
(4)(2022·湖南卷)观察洋葱根尖细胞有丝分裂,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。( )
(5)(2022·北京卷)蜜蜂的雌蜂(蜂王和工蜂)为二倍体,由受精卵发育而来;雄蜂是单倍体,由未受精卵发育而来。由此判断雄蜂精子中染色体数目是其体细胞的一半。( )
(6)(2021·全国乙卷)果蝇体细胞有8条染色体,其体细胞在有丝分裂后期,成对的同源染色体分开,细胞中有16条染色体。( )
2.判断下列关于细胞分化和细胞全能性的叙述是否正确
(1)(2022·江苏卷)胚胎干细胞为未分化细胞,不进行基因选择性表达。( )
(2)(2021·河北卷)已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。( )
(3)(2021·浙江6月选考)细胞核具有全能性是由于其含有该物种的全套基因。( )
(4)(2021·辽宁卷)由蜜蜂卵细胞直接发育成完整个体体现了动物细胞的全能性。( )
3. 判断下列关于细胞衰老和死亡的叙述是否正确
(1)(2022·江苏卷)成人脑神经细胞衰老前后,代谢速率和增殖速率都由快变慢。( )
(2)(2022·浙江6月选考)细胞凋亡仅发生于胚胎发育过程中,人体各组织细胞的衰老总是同步的。 ( )
(3)(2021·河北卷)清除细胞内过多的自由基有助于延缓细胞衰老。( )
(4)(2021·河北卷)细胞凋亡过程中不需要新合成蛋白质。( )
(5)(2024·黑吉辽卷)肝细胞的自然更新伴随着细胞凋亡的过程。( )
(6)(2023·江苏卷)抑制细胞端粒酶的活性有助于延缓细胞衰老。( )
原|因|原|理|阐|释
1.洋葱表皮细胞不能作为有丝分裂材料的原因是
。
2.在光学显微镜下观察同处于分裂末期的动物小肠上皮细胞与洋葱根尖细胞,形态上最主要的区别是
。
3.选择发育状况相同的青蛙的胚胎细胞,均分为甲、乙两组。甲组用含有3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸的培养基进行培养,乙组用含有3H标记的胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸的培养基进行培养,一段时间后,带有放射性标记的细胞比例比较大的是 组,原因是
。
4.与体细胞相比,花粉细胞中的染色体减少了一半,但仍具有全能性,原因是
。
5.端粒酶是延长端粒的一种酶,是由RNA和蛋白质组成的核糖核酸—蛋白质复合体,属于逆转录酶。它以自身的RNA作为端粒DNA复制的模板,合成出DNA序列后添加到染色体的末端并与蛋白质结合,从而稳定染色体的结构。据此从染色体水平分析癌细胞能无限增殖的原因是
。
突破点1 有丝分裂与减数分裂
细胞周期的调控与细胞增殖的同步化
(2022·浙江1月选考18题)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-cyclin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
1.细胞周期调控
(1)细胞周期蛋白与细胞周期蛋白依赖性激酶
细胞周期进程是由一系列蛋白质驱动的,其核心成分包含两种组分:细胞周期蛋白(cyclin)和细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)。
细胞周期蛋白自身没有酶活性,其浓度在细胞周期中呈周期性升降。细胞周期的不同时期中存在不同的细胞周期蛋白,结合与之匹配的细胞周期蛋白依赖性激酶,并激活其活性,从而启动细胞周期不同事件的发生。
(2)细胞周期检验点监控细胞周期的正常运行
细胞周期中的检验点有两个重要作用,一是保证一个细胞周期事件在前一个事件没有完成前不能开始,二是使细胞周期的起始依赖于细胞周围的环境条件,如果细胞内外条件不利,控制系统可以在G1期、G2期和M期检验点暂停,如下图所示:
2.DNA合成阻断法与细胞周期同步化
DNA合成阻断法是用DNA合成抑制剂TdR可逆地抑制DNA的合成(S期),而不影响其他时期细胞的运转,最终可将细胞群实现同步化分裂,如图所示:
A.处于对数生长期的细胞。B.第一次加入TdR,所有处于S期的细胞立即被抑制,其他细胞运行到G1/S期交界处被抑制,培养时间a(a>G2+M+G1)。C.将TdR洗脱,解除抑制,被抑制的细胞沿细胞周期运行,培养时间b(S<b<G2+M+G1),即保证所有细胞离开S期而又不会重新进入S期。D.在解除抑制的细胞到达G1期终点前,第二次加入TdR并继续培养,所有的细胞被抑制在G1/S期交界处。
1.(2024·湖南长沙模拟)细胞周期控制系统通过周期性激活随后关闭关键蛋白质来调控细胞周期,磷酸化反应和去磷酸化反应是细胞用来改变蛋白质活性开或关的最通用的方法之一。细胞周期控制系统的核心是细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(Cdk),它们的活性呈周期性升降。如图所示为推动细胞从G2期进入M期的复合物M-Cdk的活化过程。下列叙述不正确的是( )
A.不同激酶(Weel和Cdk)使M-Cdk的不同位点发生磷酸化,体现了酶的专一性
B.磷酸化的M-Cdk无活性,需要磷酸酶去除Cdk上任意一个磷酸基团才能活化
C.活化的M-Cdk可激活更多的Cdc25,进一步促进M-Cdk的活化,这体现了正反馈调节
D.推测活化的M-Cdk在进入下一个细胞周期之前会失活
2.(2024·湖北黄冈二模)下图1是细胞周期中四个阶段(G1、S、G2期为分裂前的间期,S期完成DNA复制,M期表示分裂期)和五个检查点,其中检查点受调控因子控制。细胞DNA链断裂或出现新的DNA单链通常是DNA产生损伤的起始信号,会被检查点感知蛋白P53探测到后启动修复。图2是某个检查点的DNA损伤后的检查和修复机制,DNA修复后才可进入细胞周期的下一阶段进行复制。下列说法正确的是( )
A.图1中M期的起点就是细胞周期的起点
B.图2的检查机制最可能发生在图1的检查点1
C.图2中P21是调控因子,其表达发生在S期
D.动物细胞的M期中心体发生倍增并移向细胞两极
3.(2024·江西模拟)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
细胞分裂中标记染色体去向分析方法
(2024·浙江6月选考18题)某二倍体动物(2n=4)精原细胞DNA中的P均为32P,精原细胞在不含32P的培养液中培养,其中1个精原细胞进行一次有丝分裂和减数第一次分裂后,产生甲~丁4个细胞。这些细胞的染色体和染色单体情况如下图所示。不考虑染色体变异的情况下,下列叙述正确的是( )
A.该精原细胞经历了2次DNA复制和2次着丝粒分裂
B.4个细胞均处于减数第二次分裂前期,且均含有一个染色体组
C.形成细胞乙的过程发生了同源染色体的配对和交叉互换
D.4个细胞完成分裂形成8个细胞,可能有4个细胞不含32P
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):
— 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
注:体细胞染色体为2n条。
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染色体的标记情况
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。
4.(2024·河北衡水模拟)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
5.(2024·辽阳模拟)将两条单链均被32P标记的基因A导入不含32P标记的某动物精原细胞中,且基因A的插入位置如图所示。将该精原细胞置于不含32P的培养液中培养,得到4个子细胞,检测子细胞中的标记情况。若不考虑同源染色体的非姐妹染色单体间的互换和染色体变异,则下列叙述错误的是( )
A.可能出现2个子细胞中含32P,2个不含32P的情况
B.可能出现3个子细胞中含32P,1个不含32P的情况
C.若4个子细胞中均含32P,则该精原细胞一定进行了减数分裂
D.若3个子细胞中含32P,则该精原细胞一定进行了有丝分裂
细胞分裂与可遗传变异
(2024·山东高考6题)某二倍体生物通过无性繁殖获得二倍体子代的机制有3种:①配子中染色体复制1次;②减数分裂Ⅰ正常,减数分裂Ⅱ姐妹染色单体分离但细胞不分裂;③减数分裂Ⅰ细胞不分裂,减数分裂Ⅱ时每个四分体形成的4条染色体中任意2条进入1个子细胞。某个体的1号染色体所含全部基因如图所示,其中A1、A2为显性基因,a1、a2为隐性基因。该个体通过无性繁殖获得了某个二倍体子代,该子代体细胞中所有1号染色体上的显性基因数与隐性基因数相等。已知发育为该子代的细胞在四分体时,1号染色体仅2条非姐妹染色单体发生了1次互换并引起了基因重组。不考虑突变,获得该子代的所有可能机制为( )
A.①② B.①③
C.②③ D.①②③
1.细胞分裂过程中的变异类型
2.XXY与XYY异常个体成因分析
(1)XXY成因(如图)
(2)XYY成因:父方减Ⅱ异常,即减Ⅱ后期Y染色体着丝粒分裂后两条Y染色体共同进入同一精细胞。
6.图中①②和③为三个精原细胞,①和②发生了染色体变异,③为正常细胞。②减数分裂时三条同源染色体中任意两条正常分离,另一条随机移向一极。不考虑其他变异,下列叙述错误的是( )
A.①减数分裂Ⅰ前期两对同源染色体联会
B.②经减数分裂形成的配子有一半正常
C.③减数分裂Ⅰ后期非同源染色体自由组合,最终产生4种基因型配子
D.①和②的变异类型理论上均可以在减数分裂过程中通过光学显微镜观察到
7.(2024·福建龙岩模拟)先天性色素失禁症是X染色体上的Nemo基因失常所致,是一种显性遗传病。若个体细胞中只含有Nemo基因,则会导致个体病情严重,在胎儿期就会死亡,而杂合子症状较轻,因此患者通常为女性。某女性杂合子与正常男性婚配,所生儿子(性染色体组成为XXY)为该病患者,下列分析错误的是( )
A.该儿子患病的原因可能是初级卵母细胞在减数分裂Ⅰ后期,两条X染色体未分开
B.该儿子患病的原因可能是初级精母细胞在减数分裂 Ⅰ 后期,X染色体和Y染色体未分开
C.该儿子患病的原因可能是初级卵母细胞在四分体时期,两条X染色体片段互换
D.该夫妇计划生育第二个孩子,正常情况下,所生婴儿是正常女儿的概率为1/3
8.(2024·湖南衡阳三模)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
突破点2 细胞衰老的机制与细胞死亡的类型
端粒、端粒酶与细胞衰老
1.端粒
端粒是染色体末端一段高度简单重复的核苷酸序列(5'到3'方向的链,富含GT)和蛋白质组成的复合体。在分裂的细胞中,端粒核苷酸序列的合成只能在端粒酶的催化下完成。
2.端粒酶
端粒酶是一种逆转录酶,它由RNA和蛋白质组成,以自身RNA为模板,合成端粒核苷酸序列,加到新合成DNA链末端。一般情况下,动物的生殖细胞、干细胞和癌细胞中的端粒酶具有活性。
端粒酶作用过程如下图:
3.端粒与细胞衰老
在正常二倍体细胞中,DNA复制完成后,5'端RNA引物一旦切去,就留下一段空缺。由于这些正常二倍体细胞中端粒酶没有活性,因此5'端空缺就无法得到修复。这样,DNA每复制一次,5'端就缩短一截,缩短到一定程度,细胞就不再分裂,于是细胞就进入衰老乃至死亡。
1.(2024·安徽合肥三模)端粒是真核生物染色体末端一段特殊序列的DNA-蛋白质复合体,细胞每次分裂都会丢失一小段端粒。当端粒小于临界长度时,细胞就停止分裂,走向衰老和死亡。端粒酶是一种逆转录酶,由RNA和蛋白质组成,能以自身RNA为模板,合成端粒,从而填补因细胞分裂而丢失的端粒。下列相关叙述错误的是( )
A.正常细胞的分裂次数是有限的,这可能与端粒不断缩短有关
B.细胞增殖使线粒体DNA的端粒逐渐变短,导致线粒体DNA损伤
C.端粒酶在人体恶性肿瘤细胞中活性较高,可以修复端粒
D.端粒酶催化端粒修复的过程消耗能量,该过程存在碱基互补配对
2.(2024·重庆渝中三模)如图为三种诱发细胞衰老的机制,下列有关细胞衰老的说法错误的是( )
A.细胞周期阻滞是导致细胞衰老的关键环节
B.细胞端粒的延长或缩短都会加速细胞衰老
C.ATM等酶的磷酸化可能会引起细胞衰老
D.衰老细胞的DNA会有不同程度的损伤
细胞凋亡、铁死亡和细胞焦亡
1.(2023·山东高考3题)研究发现,病原体侵入细胞后,细胞内蛋白酶L在无酶活性时作为支架蛋白参与形成特定的复合体,经过一系列过程,最终导致该细胞炎症性坏死,病原体被释放,该过程属于细胞焦亡。下列说法错误的是( )
A.蝌蚪尾的消失不是通过细胞焦亡实现的
B.敲除编码蛋白酶L的基因不影响细胞焦亡
C.细胞焦亡释放的病原体可由体内的巨噬细胞吞噬消化
D.细胞焦亡释放的病原体可刺激该机体B淋巴细胞的增殖与分化
2.(2022·辽宁高考17题改编)Fe3+通过运铁蛋白与受体结合被输入哺乳动物生长细胞,最终以Fe2+形式进入细胞质基质,相关过程如图所示。细胞内若Fe2+过多会引发膜脂质过氧化,导致细胞发生铁依赖的程序性死亡,称为铁死亡。下列叙述错误的是( )
注:早期内体和晚期内体是溶酶体形成前的结构形式。
A.铁死亡和细胞自噬都受基因调控
B.运铁蛋白结合与释放Fe3+的环境pH不同
C.细胞膜的脂质过氧化会导致膜流动性降低
D.运铁蛋白携带Fe3+进入细胞不需要消耗能量
1.细胞凋亡和细胞焦亡
细胞凋亡与细胞焦亡同为细胞程序性死亡,均可出现染色质凝聚、核浓缩等现象,但二者在诸多方面不同,其具体区别如下:
细胞凋亡 细胞焦亡
概念 在一定的生理或病理条件下,受内在遗传机制控制,按照自身程序主动性、生理性的死亡过程 又称细胞炎性坏死,炎性小体引发的一种程序性细胞死亡方式
诱导刺激 生理性或病理性 病理性刺激
特征 无炎症反应、凋亡小体形成 明显的炎症反应、焦亡小体形成
形态学 细胞 缩小 肿胀膨大
细胞膜 结构完整 破裂
细胞器 完整 变形
DNA 降解为180~200 bp及其整倍数的片段 随机降解
核形态 核固缩(边缘染色质不可逆的凝结)和DNA片段化 染色质浓缩、没有DNA断裂
2.铁死亡与细胞凋亡
(1)铁死亡是一种铁依赖性的细胞程序性死亡方式,与细胞凋亡、焦亡、坏死和自噬等传统细胞死亡方式不同。铁死亡的主要机制是在二价铁作用下,催化细胞膜上高表达的不饱和脂肪酸发生脂质过氧化,从而诱导细胞死亡。
(2)在形态特征上,铁死亡不同于细胞凋亡、坏死和自噬。细胞凋亡会发生染色质浓缩,铁死亡的细胞细胞核大小正常,染色质不凝聚,其主要形态变化是线粒体皱缩、膜密度增加、线粒体嵴减少或消失等。
3.(2024·河南焦作一模)细胞焦亡又称炎症程序性细胞死亡,是细胞被病原体感染时发生的程序性死亡、细胞焦亡的表现为,当细胞接受某种信号或受到某些因素刺激后,细胞体积不断胀大直至细胞膜破裂,导致细胞内容物释放,并引起多种炎症反应。下列相关叙述正确的是( )
A.细胞焦亡的本质是细胞坏死,不利于维持生物体内部环境的稳定
B.人体内正在进行有丝分裂的细胞不可能发生细胞焦亡
C.细胞焦亡过程中不存在基因的选择性表达
D.焦亡后的细胞碎片可以被吞噬细胞清理
4.(2024·湖南永州三模)与细胞凋亡类似,铁死亡也是一种细胞程序性死亡。若细胞内Fe2+过多,细胞膜中的不饱和脂肪酸会发生过氧化,从而诱导细胞死亡。下列叙述错误的是( )
A.铁死亡可能在维持内环境稳态方面起重要作用
B.有些激烈的细胞自噬,可能诱导细胞凋亡
C.细胞膜中的脂肪酸过氧化后,其功能会受影响
D.细胞衰老后才会激活细胞凋亡,以维持机体正常生命活动
提示:完成课后作业 第一部分 专题三
13 / 14专题三 细胞的生命历程
【主干知识·网络构建】
DNA复制和有关蛋白质的合成 纺锤体的形成机制不同 形态、结构和生理功能 基因的选择性表达 全套遗传物质 同源染色体分离 着丝粒分裂
执行正常功能的分子 缩短一截 10基因控制的细胞自动结束生命
疑点必查
1.连续分裂
2.翻译
3.通过统计各时期的细胞占细胞总数的比例
4.分化成其他各种细胞
5.酪氨酸酶活性降低 合成酪氨酸酶
6.减数分裂Ⅰ
7.同源染色体联会、四分体形成、非姐妹染色单体间的互换、同源染色体分离等
【必备知识·自主落实】
主干知识整合
1.(2)赤道板
2.(1)减数分裂Ⅱ后期 前期和中期 末期
(2)①a b ②c d
(3)①间期 ②间期 DNA复制 ③前期、中期、后
前期、中期、后
3.(2) 细胞核 水分 减慢 色素 降低 酶
易错易混辨析
1.(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)×
2.(1)× (2)√ (3)√ (4)√
3.(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)×
原因原理阐释
1.提示:洋葱表皮细胞高度分化,不能进行细胞分裂
2.提示:动物小肠上皮细胞细胞膜凹陷,细胞缢裂;洋葱根尖细胞在赤道板位置形成细胞板
3.提示:甲 胚胎细胞都可以利用3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸进行转录,而只有分裂的细胞才能利用3H标记的胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸进行DNA复制
4.提示:与体细胞相比,花粉细胞中的染色体减少了一半,但仍具有发育为完整个体的全套基因
5.提示:癌细胞能激活端粒酶的活性,合成出DNA序列后添加到染色体的末端并与蛋白质结合,从而稳定染色体的结构
【命题前沿·深化拓展】
突破点1
命题点1
典例引导
D 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,不同组织细胞周期不同,同一组织细胞,环境条件改变,细胞周期也会变,A正确;细胞周期各阶段间的转换分别受特定的 CDK-cyclin复合体调控,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;抑制某种CDK-cyclin复合体的活性,可影响阶段转换,可使细胞周期停滞在特定阶段,C正确;在一个细胞周期中,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。
针对练习
1.B 不同激酶(Weel和Cdk)使M-Cdk的不同位点发生磷酸化,体现了酶的专一性,A正确;分析题图可知,磷酸化的M-Cdk需要磷酸酶去除Cdk上的抑制性磷酸基团才能活化,B错误;分析题图可知,活化的M-Cdk能通过促使无活性的Cdc25磷酸酶成为活化性磷酸酶,活化性磷酸酶又促使活化的M-Cdk生成,该过程属于正反馈调节,C正确;由题干信息可知,细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(Cdk)的活性呈周期性升降,M-Cdk的作用是推动细胞从G2期进入M期,因此在进入下一个细胞周期之前会失活,D正确。
2.B 图1中G1期的起点是细胞周期的起点,A错误;图2是某个检查点的DNA损伤后的检查和修复机制,DNA修复后才可进入细胞周期的下一阶段进行复制,说明图2的检查机制最可能发生在图1的检查点1,B正确;图2中P21是调控因子,可以阻止DNA复制,说明其表达发生在S期之前,C错误;动物细胞分裂前的间期中心体发生倍增,D错误。
3.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 小时(G2+M+G1),然后洗脱TdR;第二步:在普通培养基中培养至少7 小时(S时期),但不超过15 小时(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,即实验步骤为②③②可以实现细胞周期同步化。
命题点2
典例引导
C 图中的细胞是一个精原细胞进行一次有丝分裂和减数第一次分裂后产生的,据图可知,这些细胞含有染色单体,说明着丝粒没有分裂,因此该精原细胞经历了2次DNA复制,1次着丝粒分裂,A错误;4个细胞还没有进入减数第二次分裂后期(着丝粒分裂),因此可能处于减数第一次分裂末期、减数第二次分裂前期、中期,且均含有一个染色体组,B错误;精原细胞进行一次有丝分裂后,产生的子细胞每个DNA上有一条链含有32P,减数分裂完成复制后,每条染色体上有1个单体含有32P,另一个单体不含32P,减数第一次分裂结束,每个细胞中应该含有2条染色体,4个染色单体,其中有2个单体含有放射性,但乙细胞含有3个染色单体含有放射性,原因是形成乙的过程中发生了同源染色体的配对和交叉互换,C正确;甲、丙、丁完成减数第二次分裂至少产生3个含32P的细胞,乙细胞有3个单体含有32P,完成减数第二次分裂产生的2个细胞都含有32P,因此4个细胞完成分裂形成8个细胞,至多有3个细胞不含32P,D错误。
针对练习
4.D 某二倍体动物精原细胞,假设其核DNA数目为2n,若进行1次有丝分裂得到2个细胞,则每个细胞中每个DNA的一条单链带有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分子的一条单链带有32P标记,2n个核DNA分子2条链都不被32P标记,分开时姐妹单体随机分配到两极,4个子细胞中不是每个细胞的所有染色体都含32P,A错误;某二倍体动物精原细胞,假设其核DNA数目为2n,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分子一条单链带有32P标记,2n个核DNA分子2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均分到一极导致的),B错误;某二倍体动物精原细胞,假设其核DNA数目为2n,若进行1次有丝分裂得到2个细胞,则每个细胞中都有一条染色体的一条单链带有3H标记,再进行一次有丝分裂,由于半保留复制,有丝分裂后期该条染色体的2个DNA分子中,1个DNA分子的1条链带有3H标记,另1个DNA分子的2条链均不带3H标记,分开时姐妹染色单体随机分配到两极,4个子细胞中至少有2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2条链中均有1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。
5.C DNA进行半保留复制,若该精原细胞进行两次连续的有丝分裂,第一次分裂产生的子细胞中1号、2号染色体所含有的DNA均为一条链被标记,进行第二次分裂时,中期时一条染色体中一个DNA被标记,一个DNA未被标记,着丝粒分开后,姐妹染色单体分开,随机移向细胞两极,产生的4个子细胞中可能有2、3、4个细胞含有32P;若该精原细胞进行减数分裂,DNA复制一次,若1号、2号染色体减数分裂Ⅰ时进入细胞的同一极,产生的4个子细胞中有2个细胞含有32P,若1号、2号染色体减数分裂Ⅰ时进入不同的子细胞,则产生的4个子细胞中均含有32P,A、B正确。由A、B选项分析可知,若4个子细胞中均含32P,则该精原细胞可能进行了有丝分裂或减数分裂,C错误。由A、B选项分析可知,若3个子细胞中含32P,则该精原细胞一定进行了有丝分裂,D正确。
命题点3
典例引导
B 假设1号染色体的2条非姐妹染色单体发生一次A2与a2基因的交换。若以机制①进行繁殖,可产生基因型为A1a2和a1A2的配子,配子中染色体复制一次,可以得到基因组成为A1a2A1a2和a1A2a1A2的个体,①符合题意。若以机制②进行繁殖,产生的次级精(卵)母细胞的基因组成可能为A1A2A1a2、a1A2a1a2,若减数分裂Ⅱ姐妹染色单体分离但细胞不分裂,则形成的个体的基因组成为A1A2A1a2、a1A2a1a2,②不符合题意。若以机制③进行繁殖,则产生的次级精(卵)母细胞的基因组成可能为A1A2A1a2、a1a2a1A2,减数分裂Ⅱ每个四分体形成的4条染色体的基因组成分别为A1A2、A1a2、a1a2、a1A2,任意2条进入1个子细胞,可以得到基因组成为A1A2a1a2、A1a2a1A2等的个体,③符合题意。故选B。
针对练习
6.C ①中有四条染色体,为两对同源染色体,在减数分裂Ⅰ前期两对同源染色体联会,A正确;②减数分裂时三条同源染色体中任意两条正常分离,另一条随机移向一极,会导致形成的两个次级精母细胞中一个染色体数目正常,另一个数目异常,染色体数目正常的次级精母细胞形成两个正常配子,另一个次级精母细胞形成两个异常配子,则②经减数分裂形成的配子有一半正常,B正确;③减数分裂Ⅰ后期非同源染色体自由组合,最终产生4个配子,2种基因型,为AR、AR、ar、ar或Ar、Ar、aR、aR,C错误;①发生了染色体结构变异中的易位,②发生了染色体数目变异,理论上可通过光学显微镜观察到这两种变化,D正确。
7.C 假设X染色体上的显性致病基因为N,非致病基因为n,该女性杂合子的基因型为XNXn,该正常男性的基因型为XnY,所生儿子为该病患者,基因型可能为XNXnY。若初级卵母细胞在减数分裂Ⅰ后期,两条X染色体未分开,则可形成基因型为XNXn的卵细胞,与含Y的精子结合,形成基因型为XNXnY的个体,A正确;若初级精母细胞在减数分裂Ⅰ后期,X染色体和Y染色体未分开,则可形成基因型为XnY的精子,与含XN的卵细胞结合,形成基因型为XNXnY的个体,B正确;初级卵母细胞在四分体时期,两条X染色体片段互换,形成的次级卵母细胞的基因型为XNXn,经减数分裂Ⅱ形成的卵细胞的基因型为XN或Xn,与含Y的精子结合,不能形成基因型为XNXnY的个体,C错误;某女性杂合子(XNXn)与正常男性(XnY)婚配,子代的基因型有XNXn、XnXn、XNY、XnY,其中XNY胎儿时期会死亡,所以正常情况下该夫妇所生婴儿是正常女儿(XnXn)的概率为1/3,D正确。
8.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基因的原因可能是基因重组(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,而乙细胞为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。
突破点2
命题点1
针对练习
1.B 端粒学说显示,位于染色体两端的端粒随细胞分裂次数的增加而缩短,因此,正常细胞的分裂次数是有限的,A正确;端粒是染色体末端的结构,线粒体DNA是裸露的DNA分子,没有染色体,B错误;端粒酶的作用主要是修复随细胞分裂次数增加而逐渐缩短的染色体末端DNA,肿瘤细胞能无限增殖与端粒酶高活性有关,C正确;端粒酶是一种逆转录酶,端粒酶催化DNA合成时需要以脱氧核苷酸为原料,自身RNA作为模板,存在碱基互补配对,该过程需要酶且消耗能量,D正确。
2.B 三种方式都会引发细胞周期阻滞,进而产生衰老特征引起衰老,A正确;端粒缩短会加速衰老,端粒延长可以延缓衰老,B错误;激活损伤反应会引起ATM等酶的磷酸化,进而引发衰老,C正确;细胞衰老之前都会出现损伤或者损伤反应,D正确。
命题点2
典例引导
1.B 蝌蚪尾的消失是通过细胞凋亡实现的,A正确;根据题干信息“细胞内蛋白酶L在无酶活性时作为支架蛋白参与形成特定的复合体,经过一系列过程,最终导致该细胞炎症性坏死,病原体被释放,该过程属于细胞焦亡”,说明了蛋白酶L基因影响细胞焦亡,所以如果敲除编码蛋白酶L的基因会影响细胞焦亡,B错误;细胞焦亡后,病原体被释放,可以被体内的巨噬细胞吞噬消化,C正确;细胞焦亡释放的病原体可作为抗原刺激该机体B淋巴细胞的增殖与分化,D正确。
2.D 铁死亡是一种铁依赖性的,区别于细胞凋亡、细胞坏死、细胞自噬的新型的细胞程序性死亡方式,受基因调控,A正确;从图中运铁蛋白与铁离子的结合及分离,可以看出环境溶液pH为5.0时,运铁蛋白与铁离子分离,环境溶液pH为7.0时,运铁蛋白与其受体分离,随后与铁离子结合成铁结合运铁蛋白,B正确;细胞器和细胞膜结构的改变和功能障碍是脂质过氧化的最明显后果,包括膜流动性降低,C正确;铁离子进入细胞的方式为胞吞,并非主动运输,运铁蛋白运出细胞的过程为胞吐,胞吞与胞吐过程都需要消耗细胞代谢释放的能量,即需要ATP水解并提供能量,D错误。
针对练习
3.D 细胞焦亡是细胞主动进行的程序性死亡,有利于维持生物体内部环境的稳定,A错误;人体内正在进行有丝分裂的细胞也可能发生细胞焦亡,因为细胞焦亡是由细胞接受某种信号或受到某些因素刺激后发生的,与细胞是否正在进行有丝分裂无关,B错误;细胞焦亡过程中存在基因的选择性表达,因为细胞焦亡是由细胞接受某种信号或受到某些因素刺激后发生的,这些信号或因素可能会诱导细胞内某些基因的表达,C错误;焦亡后的细胞碎片可以被吞噬细胞清理,因为吞噬细胞可以识别和清除细胞碎片和异物,维持组织内环境的稳定,D正确。
4.D 与细胞凋亡类似,铁死亡也是一种细胞程序性死亡,所以铁死亡可能在维持内环境稳态方面起重要作用,A正确;细胞自噬过程中需要溶酶体中水解酶的参与,有些激烈的细胞自噬,可能诱导细胞凋亡,B正确;结构决定功能,因此细胞膜中的脂肪酸过氧化后,其功能会受到影响,C正确;题意显示,当细胞内Fe2+过多时,细胞膜中的不饱和脂肪酸会发生过氧化,诱导细胞死亡,从而发生铁死亡,可见细胞凋亡未必是在细胞衰老后发生,D错误。
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