(共31张PPT)
限时练8 大单元三查缺补漏保分练
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[刷真题]
1.(2025·广东卷)某同学用光学显微镜观察网球花胚乳细胞分裂,视野中(如图)可见( )
A.细胞质分离
B.等位基因分离
C.同源染色体分离
D.姐妹染色单体分离
D
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解析 细胞质分离可以在光学显微镜下观察到,如植物细胞中出现细胞板,题图中没有出现细胞板,不处于末期,故没发生细胞质分离,A项错误。等位基因分离发生在减数分裂过程中,胚乳细胞不能进行减数分裂,且等位基因显微镜下不可见,B项错误。同源染色体分离发生在减数分裂过程中,胚乳细胞不能进行减数分裂,C项错误。图中染色体均匀分布在细胞两极,可知着丝粒已经分裂,姐妹染色单体形成的染色体在分离,D项正确。
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2.(2025·江苏卷)用秋水仙素处理大花葱(2n=16),将其根尖制成有丝分裂装片,图示2个细胞分裂相。下列相关叙述正确的是( )
甲
乙
A.解离时间越长,越有利于获得图甲所示的分裂相
B.取解离后的根尖,置于载玻片上,滴加清水并压片
C.图乙是有丝分裂后期的细胞分裂相
D.由于秋水仙素的诱导,图甲和图乙细胞的染色体数目都加倍
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解析 解离时间过长会使细胞被破坏,不利于制片和观察,故不是时间越长越有利于获得图甲所示的分裂相,A项错误。取解离后的根尖,放入盛有清水的玻璃皿中漂洗,B项错误。图乙染色体移向细胞两极,是有丝分裂后期的细胞分裂相,C项正确。秋水仙素在有丝分裂前期抑制纺锤体的形成,图甲可能是染色体数目加倍后的细胞(若秋水仙素作用使其染色体数目加倍),图乙细胞处于有丝分裂后期,染色体数目因着丝粒分裂而加倍,D项错误。
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3.(2025·云南卷)某二倍体动物(2n=4)的基因型为GgFf,等位基因G/g和F/f分别位于两对同源染色体上,在不考虑基因突变的情况下,下列细胞分裂示意图中不可能出现的是( )
A
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解析 该细胞中含有同源染色体,且正在进行同源染色体分离,可判断为减数分裂Ⅰ后期,存在姐妹染色单体,其上的基因相同,但由于该动物基因型为GgFf,在减数分裂Ⅰ前期,同源染色体上的非姐妹染色单体发生互换,可出现图中的情况,A项不符合题意。该细胞中每条染色体含有两条姐妹染色单体,且同源染色体正在分离,处于减数分裂Ⅰ后期,移向细胞同一极的染色体为一组非同源染色体,由于该动物基因型为GgFf,同源染色体上应该含有G和g、F和f这两对等位基因,而不是G和G、f和f,所以不可能出现图中的情况,B项符合题意。该细胞中每条染色体含有两条姐妹染色单体,且同源染色体正在分离,由于非同源染色体自由组合,所以处于减数分裂Ⅰ后期,移向细胞同一极的染色体为一组非同源染色体,即G与g、F与f分离,G与F或f组合,C、D两项不符合题意。
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4.(2024·北京卷)水稻生殖细胞形成过程中既发生减数分裂,又进行有丝分裂,相关叙述错误的是( )
A.染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ
B.同源染色体联会和交换发生在减数分裂Ⅱ
C.有丝分裂前的间期进行DNA复制
D.有丝分裂保证细胞的亲代和子代间遗传的稳定性
B
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解析 减数分裂Ⅰ结束后一个细胞分裂为两个细胞,单个细胞染色体数目减半,A项正确。同源染色体联会和交换发生在减数分裂Ⅰ的前期,B项错误。有丝分裂前的间期进行DNA复制和有关蛋白质的合成,为后面的有丝分裂做准备,C项正确。有丝分裂将亲代细胞的染色体经过复制后,精确地平均分配到两个子细胞中,因而在生物的亲代细胞和子代细胞之间保证了遗传性状的稳定性,D项正确。
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5.(2024·江西卷)某植物中,T基因的突变会导致细胞有丝分裂后期纺锤体伸长的时间和长度都明显减少,从而影响细胞的增殖。下列推测错误的是( )
A.T基因突变的细胞在分裂期可形成一个梭形纺锤体
B.T基因突变导致染色体着丝粒无法在赤道板上排列
C.T基因突变的细胞在分裂后期染色体数能正常加倍
D.T基因突变影响纺锤丝牵引染色体向细胞两极移动
B
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解析 纺锤体的形成是在前期,T基因的突变影响的是后期纺锤体伸长的时间和长度,因此T基因突变的细胞在分裂期可形成一个梭形纺锤体,A项正确。染色体着丝粒排列在赤道板上是中期的特点,T基因的突变影响的是后期纺锤体伸长的时间和长度,因此T基因突变染色体着丝粒可以在赤道板上排列,B项错误。着丝粒是自动分裂的,不需要依靠纺锤丝的牵拉,因此T基因突变的细胞在分裂后期染色体数能正常加倍,C项正确。T基因的突变会导致细胞有丝分裂后期纺锤体伸长的时间和长度都明显减少,进而影响纺锤丝牵引染色体向细胞两极移动,D项正确。
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6.(2025·浙江卷)若某动物(2n=4)的基因型为BbXDY,其精巢中有甲、乙两个处于不同分裂时期的细胞,如图所示。据图分析,下列叙述正确的是( )
A.甲细胞中,同源染色体分离,染色体数目减半
B.乙细胞中,有4对同源染色体,2个染色体组
C.XD与b的分离可在甲细胞中发生,B与B的分离可在乙细胞中发生
D.甲细胞产生的精细胞中基因型为BY的占1/4,乙细胞产生的子细胞基因型相同
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解析 甲细胞处于减数分裂Ⅰ后期,同源染色体分离,染色体数目不变,A项错误。乙细胞处于有丝分裂后期,有4对同源染色体,4个染色体组,B项错误。XD与b属于非同源染色体上的非等位基因,二者的分离可在甲细胞中(非同源染色体上的非等位基因自由组合)发生,B与B位于姐妹染色单体上,二者的分离可在乙细胞中发生,随着丝粒的分裂而分离,C项正确。由图可知,甲细胞只能产生两种次级精母细胞,所以只能产生4个两两相同的精细胞,若产生基因型为BY的精细胞,则另一种精细胞的基因型为bXD,若产生基因型为BXD的精细胞,则另一种精细胞的基因型为bY,即甲细胞产生的精细胞中基因型为BY的占1/2或0,乙细胞有丝分裂产生的子细胞基因型相同,D项错误。
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7.(2024·江西卷)与减数分裂相关的某些基因发生突变,会引起水稻花粉母细胞分裂失败而导致雄性不育。依据下表中各基因突变后引起的效应,判断它们影响减数分裂的先后顺序是( )
基因 突变效应
M 影响联会配对
O 影响姐妹染色单体分离
P 影响着丝粒与纺锤丝结合
W 影响同源染色体分离
A.M—P—O—W B.M—P—W—O
C.P—M—O—W D.P—M—W—O
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解析 联会配对发生在减数第一次分裂前期,姐妹染色单体分离发生在减数第二次分裂后期,着丝粒与纺锤丝结合发生在减数第一次分裂前期和减数第二次分裂前期,同源染色体分离发生在减数第一次分裂后期。同源染色体先联会,后在纺锤丝的牵引下排列在赤道板两侧。各基因影响减数分裂的先后顺序是M—P—W—O。
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8.(2025·安徽卷)胰岛类器官是由干细胞在体外诱导分化形成的具有器官特性的细胞集合体,可模拟胰岛的结构和功能,具有广泛的应用价值。下列叙述错误的是( )
A.胰岛类器官中不同细胞在结构和功能上存在差异,这是基因选择性表达的结果
B.胰岛类器官中胰岛A细胞是由干细胞诱导分化而来的,其细胞核不具有全能性
C.对胰岛类器官中细胞的mRNA序列进行分析,可判断其细胞类型
D.胰岛类器官模型可应用于胰岛发育和糖尿病发病机制等研究
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解析 细胞分化的实质是基因的选择性表达,这使得胰岛类器官中不同细胞在结构和功能上出现差异,A项正确。胰岛A细胞由干细胞诱导分化而来,虽然细胞已分化,但细胞核含有全套遗传物质,具有全能性,B项错误。不同细胞的mRNA因基因的选择性表达而存在差异,分析胰岛类器官中细胞的mRNA序列可判断其细胞类型,C项正确。胰岛类器官能模拟胰岛的结构和功能,可用于研究胰岛发育及糖尿病发病机制等,D项正确。
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9.(2025·河南卷)导管是被子植物木质部中运输水分和无机盐的主要输导组织,由导管的原始细胞分裂、分化、死亡后形成。下列叙述正确的是
( )
A.细胞坏死形成导管的过程是一种自然的生理过程
B.分化成熟后的导管仍具备脱分化和再分化的能力
C.导管的原始细胞与叶肉细胞的基因表达情况存在差异
D.细胞骨架在维持导管的形态及物质的运输中发挥作用
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解析 形成导管的细胞死亡属于细胞凋亡,是一种基因决定的自然的生理过程,不是细胞坏死,A项错误。分化成熟后的导管是死细胞,不具备脱分化和再分化的能力,B项错误。导管原始细胞与叶肉细胞的遗传物质相同,但结构、形态和功能的差异源于细胞分化过程中的基因选择性表达,C项正确。成熟的导管为长管状的死细胞,没有细胞骨架,D项错误。
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10.(2025·陕晋宁青卷)金刚鹦鹉的羽毛色彩缤纷。研究发现乙醛脱氢酶能催化鹦鹉黄素的醛基转化为羧基,造成羽色由红到黄的渐变。同一只鹦鹉不同部位的羽色有红黄差异,该现象最不可能源于( )
A.乙醛脱氢酶基因序列的差异
B.编码乙醛脱氢酶mRNA量的差异
C.乙醛脱氢酶活性的差异
D.鹦鹉黄素醛基转化为羧基数的差异
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解析 同一个体的不同细胞由一个受精卵发育而来,基因序列应相同,乙醛脱氢酶基因序列改变属于基因突变,发生的可能性较低,A项符合题意。编码乙醛脱氢酶mRNA的量有差异,会改变乙醛脱氢酶的含量,可能造成羽色差异,B项不符合题意。乙醛脱氢酶活性有差异,可能造成羽色差异,C项不符合题意。鹦鹉黄素醛基转化为羧基数的差异也可能造成羽色差异,D项不符合题意。
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11.(2024·贵州卷)蝌蚪长出四肢,尾巴消失,发育成蛙。下列叙述正确的
是( )
A.四肢细胞分裂时会发生同源染色体分离
B.四肢的组织来自干细胞的增殖分化
C.蝌蚪尾巴逐渐消失是细胞坏死的结果
D.蝌蚪发育成蛙是遗传物质改变的结果
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解析 四肢细胞分裂属于有丝分裂,不会发生同源染色体分离,同源染色体分离发生在减数分裂过程中,A项错误。动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞,这些细胞叫作干细胞,四肢的组织细胞来自干细胞的增殖分化,B项正确。蝌蚪尾巴逐渐消失是细胞凋亡的结果,C项错误。蝌蚪发育成蛙是细胞分化的结果,细胞分化是细胞中基因选择性表达,而不是遗传物质改变,D项错误。
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12.(2025·江西南昌模拟)在细胞分裂的各个时期中发生着各种不同的事件。下列关于细胞分裂中事件的描述,正确的是( )
A.减数分裂过程中,同源染色体之间发生互换不需要DNA连接酶的参与
B.动物细胞有丝分裂末期,赤道板的位置不会出现细胞板
C.有丝分裂前期,核仁解体、核膜消失,二者在后期完成重建
D.减数分裂过程中,同源染色体联会使每条染色体的着丝粒整齐排列在赤道板上
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解析 减数分裂过程中,同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生互换涉及DNA片段的交换,需要DNA连接酶的参与,A项错误。植物细胞有丝分裂末期,在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;动物细胞分裂的末期不形成细胞板,而是细胞膜从细胞的中部向内凹陷,最后把细胞缢裂成两部分,B项正确。有丝分裂前期,核仁解体、核膜消失,二者在末期完成重建,C项错误。同源染色体联会不会使每条染色体的着丝粒整齐排列在赤道板上,D项错误。
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13.(2025·河北邯郸模拟)人体内的骨骼肌肌母细胞在肌肉损伤时能增殖、分化成新的肌纤维,在体外特定培养条件下,肌母细胞可通过激活MyoD(成肌分化抗原)基因进行分化并丧失干细胞潜能。下列有关叙述错误的
是( )
A.基因决定的受损肌纤维被清除的过程属于细胞坏死
B.与胚胎细胞相比,肌母细胞的分化程度更高
C.通过检测肌母细胞中MyoD基因是否表达可确定细胞是否分化
D.肌母细胞与肌纤维中的DNA相同,RNA、蛋白质种类不完全相同
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解析 基因决定的受损肌纤维被清除的过程属于细胞凋亡,A项错误。胚胎细胞的分化程度较肌母细胞低,B项正确。肌母细胞可通过激活MyoD基因进行分化,故可通过检测MyoD基因是否表达确定细胞是否分化,C项正确。肌纤维由肌母细胞分化而成,肌母细胞与肌纤维中的DNA相同,RNA和蛋白质种类不完全相同,D项正确。
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14.(2025·云南文山模拟)白藜芦醇是一种广泛存在于葡萄、花生等植物中的多酚类化合物,具有清除自由基的作用;其在部分癌细胞中,具有阻止DNA复制或激活凋亡相关通路等作用。关于白藜芦醇的作用,下列推测错误的是( )
A.抑制癌细胞增殖
B.延缓细胞衰老
C.促进癌细胞凋亡
D.促进细胞癌变
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解析 细胞增殖过程中会发生DNA复制,阻止DNA复制会直接抑制癌细胞增殖,A项正确。清除自由基可减少氧化损伤,延缓细胞衰老,B项正确。激活凋亡通路会诱导癌细胞程序性死亡,促进癌细胞凋亡,C项正确。白藜芦醇抑制癌细胞活动,而非促进细胞癌变,D项错误。
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15.(2025·四川雅安二模)细胞衰老是生物界普遍存在的自然现象,研究发现细胞衰老与端粒酶(逆转录酶,能合成端粒DNA)的活性有关。下列关于细胞衰老的说法,错误的是( )
A.衰老细胞内所有酶活性都降低,呼吸速率减慢
B.细胞衰老过程中,细胞核体积增大,染色质收缩、染色加深
C.肿瘤细胞端粒酶活性较高,可维持端粒长度而无限增殖
D.激活衰老细胞的凋亡,有利于维持机体更好地实现自我更新
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解析 衰老细胞内绝大多数酶活性都降低,但不是所有酶活性都降低,如与衰老有关的酶活性升高,A项错误。细胞衰老过程中,细胞内水分减少,细胞萎缩,体积变小,但细胞核体积增大,染色质固缩,染色加深,B项正确。根据细胞衰老的端粒学说,细胞每分裂一次,端粒会缩短一截,所以一般情况下,细胞分裂次数是有限的,肿瘤细胞可以无限增殖,因为肿瘤细胞端粒酶活性较高,可维持端粒长度,C项正确。细胞衰老和细胞凋亡是机体的正常生命现象,激活衰老细胞的凋亡,有利于机体更好地实现自我更新,D项正确。(共21张PPT)
限时练9 细胞周期的调控、细胞分裂过程中的遗传与变异现象、细胞衰老的两种学说及细胞焦亡、铁死亡
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突破点1 细胞周期的调控(含细胞周期的同步化)
1.(2025·四川泸州模拟)成熟促进因子(MPF)是一种能催化蛋白质磷酸化的酶。它能促使染色体凝集,使细胞分裂从分裂间期进入分裂期。下列有关叙述错误的是( )
A.在细胞周期中,MPF的浓度会出现周期性变化和波动
B.MPF在合成时,细胞内也在进行核DNA分子的复制
C.若抑制MPF的活性,细胞将停留在分裂期无法完成分裂
D.MPF通过磷酸化靶蛋白改变其空间结构以实现功能调控
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解析 MPF能促使细胞从分裂间期进入分裂期,在细胞周期中,分裂间期和分裂期是周期性变化的,所以MPF的浓度会随着细胞周期出现周期性变化和波动,A项正确。MPF是一种酶,其合成在分裂间期,而核DNA分子的复制也在分裂间期,在MPF合成时,细胞内也在进行核DNA分子的复制,B项正确。因为MPF能促使细胞从分裂间期进入分裂期,若抑制MPF的活性,细胞将停留在分裂间期,无法进入分裂期,C项错误。MPF是一种能催化蛋白质磷酸化的酶,通过磷酸化靶蛋白改变其空间结构,进而实现功能调控,D项正确。
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2.(2025·江西南昌模拟)癌细胞的细胞周期分为G1期(主要进行DNA复制所需的蛋白质的合成)、S期(DNA复制期)、G2期(主要进行分裂期所需的蛋白质的合成)和M期(分裂期)。在细胞周期中,阿糖胞苷干扰DNA的合成过程;放线菌素D能抑制RNA聚合酶的功能。下列叙述正确的是( )
A.处于M期的癌细胞中可出现同源染色体分离与姐妹染色单体分开的现象
B.细胞癌变后,细胞膜上糖蛋白增多容易引起细胞间黏着性降低
C.用阿糖胞苷处理癌细胞系,癌细胞会因无法正常进行DNA复制而被阻断在S期
D.用放线菌素D处理癌细胞系,癌细胞会因转录过程受阻而全被阻断在G1期
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解析 癌细胞进行有丝分裂,处于M期的癌细胞中不会出现同源染色体分离现象,A项错误。细胞癌变后,细胞膜上的糖蛋白等物质减少,细胞之间的黏着性显著降低,导致癌细胞容易在体内分散和转移,B项错误。阿糖胞苷能阻碍DNA的合成,因此用阿糖胞苷处理癌细胞系,癌细胞会被阻断在S期,C项正确。放线菌素D能抑制RNA聚合酶的功能即抑制转录,因此用放线菌素D处理癌细胞系,癌细胞会因转录过程受阻而被阻断,但不一定被阻断在G1期,D项错误。
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突破点2 细胞分裂过程中的遗传与变异现象
3.(2025·河南新乡模拟)图中①②③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种基因型的配子
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
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解析 ①中有4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项正确。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项正确。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项错误。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项正确。
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4.(2025·湖南长沙模拟)减数分裂时某些同源染色体可发生不等位的互换,下图为一个基因型为AABBCCDD的植物细胞在减数分裂时的不等位互换。下列说法错误的是( )
A.同源染色体联会发生异常是不等位互换的前提
B.染色体的互换过程需要DNA连接酶的催化
C.C1D2、D1C2可能分别成为C、D基因的等位基因
D.该细胞减数分裂能产生4种不同基因型的配子
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解析 在不等位互换中,联会的同源染色体发生异常,A项正确。在不等位互换过程中,存在互换DNA片段的连接,需要DNA连接酶的催化,B项正确。由于发生了不等位互换,产生了新的基因C1D2和D1C2,这两个新的基因有可能替代了原有的C基因和D基因,成为它们的等位基因,C项正确。原细胞的基因型为AABBCCDD,经过图中互换和减数分裂后,产生的配子类型有3种,为ABCD(2个)、ABC1D2D(1个)、ABCD1C2,D项错误。
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5.(2025·四川成都模拟)单亲二体(UPD)是指一对同源染色体均来自父方或母方的现象。纯合型单亲二体(UPiD)的两条相关染色体上,DNA的碱基序列相同;杂合型单亲二体(UPhD)的两条相关染色体上,DNA的碱基序列不同。某家庭中,母亲减数分裂产生性染色体为XX的卵细胞,受精后第一次卵裂时,受精卵发生了“三体自救”(多余的一条染色体随机降解消失,染色体数目恢复正常),出生了一个不含父方性染色体的UPD女儿。下列说法不正确的是( )
A.发育成UPD女儿的受精卵的性染色体组成为XXX
B.若女儿为UpiD,推测母亲产生卵细胞时减数分裂Ⅱ异常
C.若女儿为UPhD,推测母亲产生卵细胞时减数分裂Ⅰ异常
D.女儿为UPiD时患伴X染色体隐性病的概率大于UPhD
A
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解析 母亲在减数分裂产生卵细胞时,减数分裂Ⅰ后期或减数分裂Ⅱ后期X染色体没有正常分离,产生的卵细胞性染色体为XX,父亲产生的精子性染色体为X或Y,故该受精卵的性染色体组成为XXX或XXY,A项错误。若女儿为UpiD,两条X染色体全部来自母亲,两条X染色体的碱基序列差异不大,说明母亲在减数分裂产生卵细胞时,减数分裂Ⅱ后期X染色体没有正常分离,B项正确。若女儿为UPhD,两条X染色体全部来自母亲,但两条X染色体的碱基序列差异很大,来自母亲的一对同源染色体,说明母亲在减数分裂产生卵细胞时,减数分裂Ⅰ后期X染色体没有正常分离,C项正确。若母亲为伴X染色体隐性遗传病基因携带者,则女儿为UPiD时可能患病,但是女儿为UPhD时不可能患病,因此女儿为UPiD时患伴X染色体隐性病的概率大于UPhD,D项正确。
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突破点3 细胞衰老的两种学说及细胞焦亡、铁死亡
6.(2024·湖南卷)部分肺纤维化患者的肺泡上皮细胞容易受损衰老。下列叙述错误的是( )
A.患者肺泡上皮细胞染色体端粒可能异常缩短
B.患者肺泡上皮细胞可能出现DNA损伤积累
C.患者肺泡上皮细胞线粒体功能可能增强
D.患者肺泡上皮细胞中自由基可能增加
C
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解析 根据细胞衰老的端粒学说,染色体中端粒缩短,会造成端粒内侧正常基因的DNA序列受到损伤,使细胞活动渐趋异常,导致细胞衰老,A、B两项正确。衰老细胞的呼吸速率减慢,表明其线粒体功能可能减弱,C项错误。根据细胞衰老的自由基学说,细胞代谢产生的自由基会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子,导致细胞衰老,D项正确。
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7.(2023·山东卷)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
B
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解析 蝌蚪尾的消失是通过细胞凋亡实现的,A项正确;无酶活性的蛋白酶L参与细胞焦亡,若敲除编码蛋白酶L的基因则不能合成无酶活性的蛋白酶L,对细胞焦亡有影响,B项错误;细胞焦亡释放的病原体可引发机体的免疫反应,病原体可刺激该机体B淋巴细胞增殖分化形成浆细胞,浆细胞合成分泌的抗体与病原体形成沉淀或细胞集团,进而可被巨噬细胞吞噬消化,C、D两项正确。
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8.(2025·湖北卷)科研人员以SA-β-Gal作为细胞衰老的分子标志,以EdU作为细胞DNA复制的标记,揭示了AP2A1蛋白通过调节p53蛋白表达量来影响细胞衰老的机制,实验结果如下图。下列叙述错误的是( )
A.对照组中也有衰老的细胞
B.蛋白质AP2A1促进了细胞中p53蛋白积累
C.据图可推测衰老细胞中各种蛋白质的表达量上升
D.含EdU标记的细胞所占比例越大,表明细胞增殖越旺盛
C
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解析 SA-β-Gal作为细胞衰老的分子标志,根据题图可知对照组中也有含SA-β-Gal标志的细胞,所以对照组中也有衰老的细胞,A项正确。根据题图可知,AP2A1基因过表达组的p53蛋白相对表达量较高,可知蛋白质AP2A1促进了细胞中p53蛋白积累,B项正确。根据题图可推测衰老细胞中AP2A1蛋白和p53蛋白的表达量上升,不能推测其他蛋白质的表达量也上升,C项错误。以EdU作为细胞DNA复制的标记,细胞增殖必须经过DNA复制的过程,所以含EdU标记的细胞所占比例越大,表明细胞增殖越旺盛,D项正确。
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9.(2025·陕西安康模拟)目前流行的活性氧伤害学说认为:当植物处于逆境时,其体内活性氧代谢失调,活性氧的积累造成膜脂过氧化和脱脂化;活性氧也能直接攻击蛋白质、DNA等生物大分子,造成大分子物质降解,最后导致细胞死亡。油菜素内酯(BR)能增强植物体内的保护酶系统,如提高超氧化物歧化酶(SOD)的活性,增强对活性氧自由基的清除能力。下列有关叙述错误的是( )
A.细胞中的活性氧自由基攻击磷脂时,可能会产生更多的自由基
B.活性氧除了攻击蛋白质和DNA,还会攻击RNA和叶绿素等生物大分子
C.植物体内的BR不仅能促进种子萌发,还可能延缓细胞的衰老和死亡
D.BR可通过调控细胞分裂、细胞伸长和细胞分化等调控植物的生长发育
B
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解析 细胞中的活性氧自由基攻击磷脂时,会产生链式反应,生成更多自由基,A项正确。活性氧可能会攻击叶绿素,但是叶绿素不属于生物大分子,生物大分子通常指蛋白质、核酸、多糖等,B项错误。自由基攻击磷脂分子、蛋白质分子和DNA分子可能导致细胞衰老,油菜素内酯(BR)能增强植物体内的保护酶系统,如提高超氧化物歧化酶(SOD)的活性,增强对活性氧自由基的清除能力,使得自由基减少,所以植物体内的BR不仅能促进种子萌发,还可能延缓细胞的衰老和死亡,C项正确。油菜素内酯是一种天然植物激素,广泛存在于植物的花粉、种子、茎和叶等器官中,BR作为植物激素,可通过调控细胞分裂、伸长和分化等过程影响植物生长发育,D项正确。
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10.(2025·湖北武汉模拟)细胞铜死亡是指当细胞内铜水平升高时,过量的Cu2+会进入线粒体,与某些蛋白质结合,导致线粒体膜受到损伤,进而通过一系列过程引发细胞死亡。研究发现FDX1基因决定细胞铜死亡过程,它的低表达会促进癌症的发生、发展。下列叙述错误的是( )
A.Cu2+进入线粒体需要转运蛋白的协助
B.细胞铜死亡是程序性死亡,属于细胞凋亡
C.FDX1基因与细胞癌变有关,属于原癌基因
D.胞内Cu2+水平升高会诱发细胞能量供应不足
C
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解析 线粒体膜具有选择透过性,Cu2+属于离子,其进入线粒体的方式为主动运输或协助扩散,这两种方式都需要转运蛋白的协助,所以Cu2+进入线粒体需要转运蛋白的协助,A项正确。细胞铜死亡是在细胞内铜水平升高这一特定条件下,按照一定程序发生的细胞死亡,符合细胞凋亡的特征,属于细胞凋亡,B项正确。原癌基因主要负责调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的进程;抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。FDX1基因低表达会促进癌症发生、发展,说明它可能是一种抑癌基因,而不是原癌基因,C项错误。线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,是细胞的“动力车间”,当胞内Cu2+水平升高时,线粒体膜受到损伤,会影响线粒体的功能,进而诱发细胞能量供应不足,D项正确。(共24张PPT)
层级一:主干知识落实清单
考点1 有丝分裂与减数分裂
【串联整合】
1.细胞周期中的关键点
DNA复制
纺锤体
前期
末期
染色体
复制
赤道板
细胞板
2.判断二倍体生物细胞分裂方式
(1)
(2)
赤道
板
(3)
3.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:
线段 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末期
有丝分裂对应 时期 有丝分裂前的间期 后期
减数分裂
Ⅱ后期
前期和中期
末期
(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 。
a
b
c
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 ,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:处于有丝分裂期或减数分裂Ⅰ期
间期
间期
DNA复制
【自主落实】
[练易错]
1.判断下列有关细胞分裂叙述的正误。
(1)(2023·河北卷)精原细胞能通过有丝分裂产生子细胞。( )
(2)(2023·河北卷)动物细胞有丝分裂中,核仁在分裂末期染色体解螺旋时重新形成。( )
(3)(2023·北京卷)武昌鱼(2n=48)与长江白鱼(2n=48)经人工杂交可得到具有生殖能力的子代。显微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。( )
√
√
√
(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。( )
×
×
×
[练表达]
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.(必修1 P112~113图6-2拓展)有丝分裂后期着丝粒的分裂是不是纺锤丝牵引的结果 如何验证你的结论
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,细胞板逐渐扩展,形成新的细胞壁
不是。用秋水仙素处理分裂中的细胞,秋水仙素抑制纺锤体形成,染色体的着丝粒照样可以分裂,从而使细胞中染色体数目加倍,这说明着丝粒分裂不是纺锤丝牵引的结果
4.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
。
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
考点2 细胞的分化、衰老和死亡
【串联整合】
1.明确细胞分化的机理和结果
2.识记细胞的衰老与凋亡的特征
(1)衰老细胞的特征
细胞核
水分
减慢
色素
降低
酶
(2)细胞凋亡与细胞坏死的比较
3.细胞自噬
本质 在一定条件下,细胞会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
自噬 对象 ①处于营养缺乏条件下的细胞;
②受到损伤、微生物入侵或衰老的细胞
【自主落实】
[练易错]
1.判断下列有关细胞分化和细胞全能性叙述的正误。
(1)(2024·黑吉辽卷)肝脏中的卵圆细胞在分化过程中会出现基因的选择性表达。( )
(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·浙江卷)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)由某二倍体被子植物的卵细胞直接发育成完整个体体现了植物细胞的全能性。( )
√
√
√
√
2.判断下列有关细胞衰老和死亡叙述的正误。
(1)(2024·黑吉辽卷)肝细胞的自然更新伴随着细胞凋亡的过程。( )
(2)(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。( )
(3)(2022·浙江卷)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。( )
(4)(2021·河北卷)清除细胞内过多的自由基有助于延缓细胞衰老。( )
√
×
×
√
[练表达]
3.(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异常,不能 ,细胞中缺少酪氨酸酶所致。
4.(必修1 P123图6-8)细胞衰老过程中细胞代谢会减慢,原因有
。
酪氨酸酶活性降低
合成酪氨酸酶
水分减少,多种酶活性降低,细胞膜通透性改变,染色质收缩等
5.(必修1 P124正文)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蛋白复合体,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无限增殖的原因
。
癌细胞能激活端粒酶活性,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(共59张PPT)
层级二 二轮核心 精研专攻
【单元网络构建】
DNA
分裂期
纺锤体
漂洗
染色
同源染色体
着丝粒
均等
变形
基因的选择性表达
形成不同组织、器官
稳定
含有本物种的全套遗传信息
完整有机体或分化
成其他各种细胞
降低
基因控制的细胞程序性死亡
突破点1 细胞周期的调控(包含细胞周期的同步化)
【高考命题预测】
细胞周期的调控和同步化是高考生物的重要命题点,结合近年真题及命题趋势,其考查形式和角度主要有细胞周期调控的分子机制、细胞周期同步化的方法与应用。在备考过程中,要理解动态调控的过程,掌握同步化技术的细节,重点区分不同同步化方法的停滞阶段(如TdR阻断S期,秋水仙素阻断M期)。高考可能通过综合性题目考查学
生从分子机制到实验应用的全面理解,需注重知识整合与迁移能力的培养。
【练真题 明方向】
1.(2023·重庆卷)药物甲常用于肿瘤治疗,但对正常细胞有一定毒副作用,某小组利用试剂K(可将细胞阻滞在细胞周期某时期)研究药物甲毒性与细胞周期关系,实验流程和结果如图所示,下列推测正确的是( )
注:G1为DNA合成前期,S为DNA合成期,G2为分裂准备期,M为分裂期。
A.试剂K可以将细胞阻滞在G1期
B.试剂K对细胞周期的阻滞作用不可逆
C.药物甲主要作用于G2+M期,Ⅱ组凋亡率应最低
D.在机体内,药物甲对浆细胞的毒性强于造血干细胞
答案 C
解析 根据表中Ⅰ、Ⅱ组数据可知,Ⅱ组S期细胞比例明显增多,故试剂K可以将细胞阻滞在S期,A项错误。根据表中Ⅱ、Ⅲ组数据可知,去除试剂K后,G1期和S期细胞比例大幅下降,G2+M期细胞数目大幅增多,说明试剂K对细胞周期的阻滞作用是可逆的,B项错误。Ⅰ组细胞主要处于G1和S期,用药物甲处理后,细胞凋亡率较低,Ⅲ组细胞主要处于G2+M期,用药物甲处理后,细胞凋亡率较高,说明药物甲主要作用于G2+M期,促进细胞凋亡,Ⅱ组处于G2+M期的细胞数目最少,凋亡率应最低,C项正确。浆细胞已经高度分化,不再分裂,受药物甲的影响较小,造血干细胞分裂旺盛,受药物甲的影响较大,D项错误。
【情境链接】
1.细胞周期调控
研究证明MPF可促使细胞进入分裂期(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,如图为MPF及其调控示意图。
[命题设计]
(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。(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,可以促进______________________________________
,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
2.动物细胞周期同步化
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,会阻断分裂间期的DNA复制过程,使处于分裂间期的细胞停滞在分裂间期;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分裂间期,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期交界处。
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期交界处的细胞经过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,则可实现全部细胞都被阻断在G1/S期交界处,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分裂间期,以实现细胞周期同步化。
[命题设计]
(4)在处于快速生长的细胞培养基中加入过量的胸腺嘧啶核苷(TdR),能可逆地抑制DNA合成,而不影响其他时期细胞的生长。TdR双阻断法可使细胞周期同步化,若G1、S、G2、M期依次为10 h、7 h、3 h、1 h,经过一次阻断,S期细胞立刻被抑制,其余细胞最终停留在G1/S交界处;洗去TdR可恢复正常的细胞周期,若要使所有的细胞均停留在G1/S交界处,第二次阻断应该在第一次洗去TdR之后哪个时间段内进行 请说明原因。
第二次阻断应该在第一次洗去TdR之后7~14 h内进行。经第一次阻断,S期细胞立刻被抑制,则细胞至少停留在G1/S交界处,至多停留在S/G2交界处,前者通过7 h到达S/G2交界处,后者通过3+1+10=14(h)到达下一个周期的G1/S交界处,因此若要使所有的细胞均停留在G1/S交界处,第二次阻断应该在第一次洗去TdR之后7~14 h内进行。
(5)若将同步培养的G1期的HeLa细胞(一种癌细胞)与S期的HeLa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:
。
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
【练模拟 拓角度】
2.(2025·河北唐山模拟)CDK1(周期蛋白依赖性蛋白激酶)对细胞周期起着核心性调控作用,激活的CDK1可以使组蛋白磷酸化,促进染色质凝缩,其活性的调节过程如图所示。下列说法错误的是( )
注:cyclin B/A为周期蛋白,Thr14、Tyr15和Thr161分别对应CDK1第14位的苏氨酸、第15位的酪氨酸和第161位的苏氨酸。
A.激活后的CDK1在细胞有丝分裂前期起作用
B.抑制Thr161的磷酸化可能会影响CDK1发挥作用
C.CDK1发挥作用之后会被相关酶降解
D.磷酸化的CDK1携带的磷酸基团可能来自ATP
答案 C
解析 根据题意可知,CDK1可以使组蛋白磷酸化,促进染色质凝缩,有丝分裂前期染色质丝螺旋化,缩短变粗,因此CDK1发挥作用的时间为有丝分裂前期,A项正确。由图可知,有激酶活性时CDK1与cyclin B/A复合物中的Thr161处于磷酸化状态,因此抑制Thr161的磷酸化可能会影响CDK1发挥作用,B项正确。有激酶活性的CDK1发挥作用后,cyclin B/A会被相关酶降解,CDK1变为无激酶活性状态,C项错误。ATP水解后的磷酸基团具有较高的转移势能,易与蛋白质结合并使其结构发生改变,因此CDK1磷酸化的磷酸基团很有可能来自ATP的水解,D项正确。
突破点2 细胞分裂过程中的遗传与变异现象
【高考命题预测】
细胞分裂与遗传、变异是高考中的高频考点。常借助细胞分裂模式图考查减数分裂的特点及其变异导致配子形成的多样性问题。细胞分裂中染色体标记问题主要有三种考法,一是考查分裂后所有染色体的标记数量;二是考查含有标记染色体的细胞数量;三是考查一个细胞中含有的染色体标记情况。此类题目综合性较强,主要考查学生的综合应用能力和创新能力。解答此类题目要求学生具备较高的信息获取、建模与析模、逻辑推理等科学思维素养。
聚焦1细胞分裂与遗传变异
【练真题 明方向】
1.(2025·广东卷)临床发现一例特殊的特纳综合征患者,其体内存在3种核型:“45,X”“46,XX”“47,XXX”(细胞中染色体总数,性染色体组成)。导致该患者染色体异常最可能的原因是( )
A.其母亲卵母细胞减数分裂Ⅰ中X染色体不分离
B.其母亲卵母细胞减数分裂Ⅱ中X染色体不分离
C.胚胎发育早期有丝分裂中1条X染色体不分离
D.胚胎发育早期有丝分裂中2条X染色体不分离
C
解析 若母亲卵母细胞减数分裂Ⅰ中X染色体不分离,会形成XX或O的卵细胞,受精后可能产生“47,XXX”或“45,X”的个体,但无法同时出现“46,XX”的正常核型,A项错误。若母亲卵母细胞减数分裂Ⅱ中X染色体不分离,可能形成XXX或XO的受精卵,但同样无法出现“46,XX”的正常核型,B项错误。胚胎发育早期有丝分裂中,若1条X染色体(姐妹染色单体)未分离,会导致部分细胞为“45,X”(少一条X)和“47,XXX”(多一条X),而正常分裂的细胞仍为“46,XX”,形成三种核型,C项正确。若2条X染色体均未分离,会导致细胞中X染色体数目大幅异常(如4条或0条),与题干中的核型不符,D项错误。
2.(2025·江苏卷)图示二倍体植物形成2n异常配子的过程,下列相关叙述错误的是( )
A.甲细胞中发生过染色体交叉互换
B.乙细胞中不含有同源染色体
C.丙细胞含有两个染色体组
D.2n配子是由于减数第一次分裂异常产生的
D
解析 甲细胞中的两对同源染色体的非姐妹染色单体有交叉互换的形态,说明发生过染色体交叉互换,A项正确。乙细胞是减数第一次分裂后形成的次级性母细胞,不含有同源染色体,B项正确。该植物是二倍体,丙细胞处于减数第二次分裂,且此时着丝粒分裂,染色体数量加倍,细胞中含有两个染色体组,C项正确。2n配子产生是因为减数第二次分裂中着丝粒分裂后形成的两条染色体未正常分离,D项错误。
3.(2024·广东卷)克氏综合征是一种性染色体异常疾病。某克氏综合征患儿及其父母的性染色体组成见图。Xg1和Xg2为X染色体上的等位基因。导致该患儿染色体异常最可能的原因是( )
A.精母细胞减数分裂Ⅰ性染色体不分离
B.精母细胞减数分裂Ⅱ性染色体不分离
C.卵母细胞减数分裂Ⅰ性染色体不分离
D.卵母细胞减数分裂Ⅱ性染色体不分离
A
解析 根据题图可知,父亲的基因型是XXg1Y,母亲的基因型是XXg2XXg2,患者的基因型是XXg1XXg2Y,故父亲产生的异常精子的基因型是XXg1Y,原因是性染色体在减数分裂Ⅰ后期没有分离,A项正确。
【归纳拓展】
1.生物变异在不同分裂方式中发生的原因
2.利用模型图推断减数分裂异常的原因
【练模拟 拓角度】
4.(2025·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失常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
C
解析 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,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项正确。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项正确。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项错误。该女性杂合子(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项正确。
聚焦2细胞分裂中标记染色体去向的分析
【练真题 明方向】
5.(2024·浙江卷)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分裂Ⅰ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个细胞均处于减数分裂Ⅱ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
答案 C
解析 图中的细胞是一个精原细胞进行一次有丝分裂和减数分裂Ⅰ后产生的,据图所示,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项错误。题干叙述明确表示减数分裂Ⅰ已经完成,且均含有染色单体,可能处于减数分裂Ⅱ前期或中期,且均含有一个染色体组,B项错误。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,再次完成DNA复制后,每条染色体上有一条染色单体含有32P,另一条染色单体不含32P,减数分裂Ⅰ结束,每个细胞中应该含有2条染色体,4条染色单体,其中有2条染色单体含有放射性,但乙细胞有3条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互换,C项正确。甲、丙、丁完成减数分裂Ⅱ至少产生3个含32P的细胞,乙细胞有3条染色单体含有32P,完成减数分裂Ⅱ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项错误。
【归纳拓展】
染色体标记的三种情况分析
(1)有丝分裂中染色体的标记情况
用15N标记细胞的DNA分子,然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂,情况如图所示(以一对同源染色体为例)。
注: 表示15N标记的DNA链, 表示14N标记的DNA链。
时期 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个或3个或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)。
注: 表示15N标记的DNA链, 表示14N标记的DNA链。
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,再继续在含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)。
注: 表示15N标记的DNA链, 表示14N标记的DNA链。
若该生物的正常体细胞的核DNA分子数为2n,则经上述过程形成的子细胞中含15N标记DNA分子的个数为0~n个。
【练模拟 拓角度】
6.(2025·福建福州模拟)取某XY型性别决定的动物(2n=8)的一个精原细胞,在含3H标记胸腺嘧啶的培养基中完成一个细胞周期后,将所得子细胞全部转移至普通培养基中完成减数分裂(不考虑染色体片段交换、实验误差和细胞质DNA)。下列相关叙述错误的是( )
A.一个初级精母细胞中含3H的染色体共有8条
B.一个次级精母细胞可能有2条含3H的X染色体
C.一个精细胞中可能有1条含3H的Y染色体
D.被3H标记的精细胞可能有5个
B
解析 经过有丝分裂产生的精原细胞中,每个DNA分子均为一条链标记、另一条链未标记。精原细胞经过间期DNA复制形成初级精母细胞,初级精母细胞中含3H的染色体共有8条,A项正确。若其中一个次级精母细胞中含有X染色体,那么这条X染色体的一条染色单体含3H,一条染色单体不含3H,故含3H的X染色体为一条;即使到了减数分裂Ⅱ后期和末期,着丝粒分裂,含3H的X染色体依然是1条,另一条X染色体未标记,B项错误。减数分裂Ⅱ后期,若为含有Y染色体的次级精母细胞,则染色体着丝粒分裂后,形成的两条Y染色体,一条含3H,一条不含3H,随后它们随机移向细胞两极,所以最终形成的精子中可能有1条含3H的Y染色体,也可能有一条不含3H的Y染色体,C项正确。
一个精原细胞,在含3H标记胸腺嘧啶的培养基中完成一个细胞周期后,子代细胞DNA中均有1条链被3H标记,根据DNA的半保留复制原则可知,此时的1个精原细胞形成的初级精母细胞中染色体有8条被标记(1条染色体上的其中一条姐妹染色单体的DNA只有一条单链被3H标记,另一条染色单体未被标记),其形成的2个次级精母细胞,均有4条染色体上的一条染色单体被标记,次级精母细胞中的染色单体分离随机移向细胞的两极,故形成的精细胞可能有0~4条染色体被标记。2个精原细胞形成的DNA含3H的精细胞可能有4~8个,因此一个精原细胞有丝分裂产生的两个精原细胞经过减数分裂后,形成的DNA含3H的精细胞可能有5个,D项正确。
突破点3 细胞衰老的两种学说及细胞焦亡、铁死亡
【高考命题预测】
高考对细胞衰老、细胞焦亡和铁死亡的考查,通常会结合分子机制、生理意义及相关疾病进行命题,注重基础与前沿科学的衔接。考查考生对必备知识的掌握和实验分析、归纳和概括等必备能力。
聚焦1细胞衰老的原因
【练真题 明方向】
1.(2025·陕晋宁青卷)细胞衰老表现为细胞形态、结构和功能的改变。下列叙述错误的是( )
A.细胞持续分裂过程中端粒缩短可引起细胞衰老
B.皮肤生发层新形成细胞替代衰老细胞过程中有新蛋白合成
C.哺乳动物成熟红细胞的程序性死亡会导致机体的衰老
D.衰老小肠上皮细胞的膜通透性改变,物质吸收效率降低
C
解析 据端粒学说可知,端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截。随着细胞分裂次数的增加,截短的部分会逐渐向内延伸。在端粒DNA序列被“截”短后,端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤,使细胞活动渐趋异常,引起细胞衰老,A项正确。皮肤生发层细胞分裂产生新细胞时,需要合成DNA复制所需的酶及相关结构蛋白,故有新蛋白合成,B项正确。哺乳动物成熟红细胞的程序性死亡可以使细胞正常更新,不会导致机体的衰老,C项错误。衰老细胞的细胞膜通透性改变,载体蛋白数量减少或功能下降,主动运输效率降低,D项正确。
2.(2024·河北卷)核DNA受到损伤时ATM蛋白与受损部位结合,被激活后参与DNA修复,同时可诱导抗氧化酶基因H的表达。下列分析错误的是( )
A.细胞在修复受损的DNA时,抗氧化能力也会提高
B.ATM在细胞质合成和加工后,经核孔进入细胞核发挥作用
C.H蛋白可减缓氧化产生的自由基导致的细胞衰老
D.ATM基因表达增强的个体受辐射后更易患癌
D
解析 依据题干信息,当核DNA受到损伤时,ATM蛋白与受损部位结合,可诱导抗氧化酶基因H的表达,即提高了其抗氧化能力,A项正确。ATM可与核DNA受损部位结合,所以在细胞质合成、加工后,经核孔进入细胞核发挥作用,B项正确。H蛋白是抗氧化酶基因H表达的产物,可以减缓氧化过程中所产生的自由基导致的细胞衰老,C项正确。核DNA受到损伤时ATM蛋白与受损部位结合,被激活后参与DNA修复,ATM基因表达增强的个体受辐射后不易患癌,D项错误。
【归纳拓展】
1.自由基学说与细胞衰老
2.端粒学说与细胞衰老
(1)端粒和端粒酶
①端粒是染色体末端一段高度简单重复的核苷酸序列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链的末端。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。
(2)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。
【练模拟 拓角度】
3.(2025·重庆模拟)端粒是染色体两端有特殊序列的DNA—蛋白质复合体,人体端粒DNA序列会随着复制次数增加而逐渐缩短。在生殖细胞和癌细胞中存在端粒酶(由RNA和蛋白质形成的复合体),能够将变短的DNA末端重新加长。端粒酶作用机理如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.端粒DNA修复所需原料是四种核糖核苷酸
B.人体细胞有丝分裂中期存在46个端粒
C.端粒酶基因表达产物在人体所有细胞中都存在
D.端粒酶的作用之一是催化逆转录过程3',5'-磷酸二酯键的形成
答案 D
解析 构成DNA的单体是四种脱氧核糖核苷酸,A项错误。人体细胞有丝分裂中期存在92条染色单体,一条染色单体两端各有1个端粒,共184个端粒,B项错误。人体端粒DNA序列会随着复制次数增加而逐渐缩短,在生殖细胞和癌细胞中存在端粒酶(由RNA和蛋白质形成的复合体),能够将变短的DNA末端重新加长,端粒酶基因表达产物并非在人体所有细胞中都存在,C项错误。据图可知,端粒酶的作用之一是能够将变短的DNA末端重新加长,催化逆转录过程3',5'-磷酸二酯键的形成,D项正确。
聚焦2细胞凋亡和细胞焦亡、铁死亡
【练真题 明方向】
4.(2025·北京卷)科学家对线虫进行诱变,发现C3基因功能缺失突变体中本应凋亡的细胞存活,C9基因功能缺失突变体中本不应凋亡的细胞发生凋亡。下列叙述错误的是( )
A.C3基因促进细胞凋亡
B.C9基因抑制细胞凋亡
C.细胞凋亡不利于线虫发育
D.细胞凋亡受基因的调控
C
解析 由题干“C3基因功能缺失突变体中本应凋亡的细胞存活,C9基因功能缺失突变体中本不应凋亡的细胞发生凋亡”,由此可知,C3基因促进细胞凋亡,C9基因抑制细胞凋亡,A、B两项正确。细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,对多细胞生物完成正常发育、维持内部环境的稳定等起着非常关键的作用,C项错误,D项正确。
5.(2025·山东卷)利用病毒样颗粒递送调控细胞死亡的执行蛋白可控制细胞的死亡方式。细胞接收执行蛋白后,若激活蛋白P,则诱导细胞发生凋亡,细胞膜突起形成小泡,染色质固缩;若激活蛋白Q,则诱导细胞发生焦亡,细胞肿胀破裂,释放大量细胞因子。下列说法错误的是( )
A.细胞焦亡可能引发机体的免疫反应
B.细胞凋亡是由基因所决定的程序性细胞死亡
C.细胞凋亡和细胞焦亡受不同蛋白活性变化的影响
D.通过细胞自噬清除衰老线粒体的过程属于细胞凋亡
D
解析 细胞焦亡时,细胞肿胀破裂释放大量细胞因子,细胞因子可引发机体免疫反应,A项正确。细胞凋亡是由基因决定的程序性细胞死亡,B项正确。若激活蛋白P,则诱导细胞发生凋亡,若激活蛋白Q,则诱导细胞发生焦亡,说明细胞凋亡和细胞焦亡受不同蛋白活性变化的影响,C项正确。细胞自噬清除衰老线粒体是细胞自我调节过程,属于细胞自噬,并非细胞凋亡(细胞凋亡是细胞整体的程序性死亡),D项错误。
6.(2025·湖南卷)单一使用干扰素-γ治疗肿瘤效果有限。降低线粒体蛋白V合成,不影响癌细胞凋亡,但同时加入干扰素-γ能破坏线粒体膜结构,促进癌细胞凋亡。下列叙述错误的是( )
A.癌细胞凋亡是由基因决定的
B.蛋白V可能抑制干扰素-γ诱发的癌细胞凋亡
C.线粒体膜结构破坏后,其DNA可能会释放
D.抑制蛋白V合成会减弱肿瘤治疗的效果
D
解析 细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,癌细胞凋亡也不例外,A项正确。根据题意,降低线粒体蛋白V合成,不影响癌细胞凋亡,但同时加入干扰素-γ能促进癌细胞凋亡,由此推测蛋白V可能抑制干扰素-γ诱发的癌细胞凋亡,B项正确。线粒体是半自主性细胞器,含有少量DNA,线粒体膜结构破坏后,其DNA可能会释放出来,C项正确。由题可知,降低线粒体蛋白V合成,再同时加入干扰素-γ能促进癌细胞凋亡,所以抑制蛋白V合成会增强肿瘤治疗的效果,而不是减弱,D项错误。
【归纳拓展】
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:
类型 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
类型 细胞凋亡 细胞焦亡
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。
【练模拟 拓角度】
7.(2025·陕西西安二模)铁死亡是一种与凋亡不同的、由脂质过氧化产物积累引发的细胞程序性死亡。GPX4蛋白是抗氧化系统的核心要素,其表达和活性依赖于谷胱甘肽(GSH)的存在,RSL3蛋白通过抑制GPX4的功能诱导细胞铁死亡。下列说法错误的是( )
A.细胞“铁死亡”过程中存在凋亡基因的表达
B.GPX4基因表达下降会使细胞对铁死亡更敏感
C.GSH缺失可抑制细胞的铁死亡
D.RSL3蛋白可作为抗肿瘤的潜在药物发挥作用
C
解析 依题意,铁死亡是一种细胞程序性死亡,细胞凋亡也是一种细胞程序性死亡,因此,细胞“铁死亡”过程中存在凋亡基因的表达,A项正确。依题意,GPX4的功能受到抑制会导致细胞铁死亡,可推断GPX4抑制细胞铁死亡。因此,GPX4基因表达下降,对细胞的抑制作用减弱,会使细胞对铁死亡更敏感,B项正确。依题意,GPX4蛋白活性依赖于GSH的存在,GPX4抑制细胞铁死亡。因此,GSH缺失,GPX4蛋白的抑制作用减弱,细胞更易铁死亡,C项错误。依题意,RSL3蛋白通过抑制GPX4的功能诱导细胞铁死亡。因此,RSL3可能也诱导癌细胞发生铁死亡,故RSL3可作为抗肿瘤的潜在药物发挥作用,D项正确。
