資源簡介

第4單元　細胞的生命歷程
第1課　細胞的增殖
[復習目標]　1.分析細胞周期概念和有絲分裂過程，形成結構與功能相適應的觀念。(生命觀念)　2.比較歸納有絲分裂過程中物質或結構的變化規律，培養邏輯思維能力。(科學思維)　3.通過觀察根尖細胞的有絲分裂實驗，掌握實驗操作技能，提高觀察能力和提出問題并解決問題的能力。(科學探究)
考點一　細胞增殖和細胞周期
1．細胞增殖
[教材深挖]
(必修1 P115思維訓練)(1)細胞大小影響物質運輸的效率，可以解釋細胞不能無限長大：細胞的表面積和體積的比值與細胞的大小呈負相關，細胞越大，其相對表面積越小，物質運輸效率越低。
(2)細胞體積是不是越小越好？并說明原因。
提示：不是，因為細胞中眾多的必需物質和細胞器，都需要一定的容納空間。
2．細胞周期
(1)概念
(2)分裂間期
①起止：從細胞一次分裂結束到下一次分裂之前。
②比例：細胞周期的大部分時間處于分裂間期，占細胞周期的90%～95%。
③特點：分裂間期為分裂期進行活躍的物質準備，完成DNA分子的復制和有關蛋白質的合成，同時細胞有適度的生長。
提醒：細胞周期的“有”與“沒有”
(1)只有具有連續分裂能力的細胞才有細胞周期，如植物形成層細胞、根尖分生區細胞、動物皮膚生發層細胞等。
(2)高度分化的細胞，如神經細胞、表皮細胞等沒有細胞周期。
(3)發生減數分裂的細胞沒有細胞周期。
[教材深挖]
　(必修1 P111表6－1拓展)下表是幾種細胞的細胞周期的持續時間/h，據表分析：
細胞類型 分裂間期 分裂期 細胞周期
蠶豆根尖分生區細胞 15.3 2.0 17.3
小鼠十二指腸上皮細胞 13.5 1.8 15.3
人的肝細胞 21 1 22
人的宮頸癌細胞 20.5 1.5 22
(1)顯微鏡下觀察某植物組織的有絲分裂時，大部分細胞處于分裂間期，為什么？
提示：細胞周期中，分裂間期所占的時間長，分裂期所占的時間短。因此觀察細胞所處時期時，大部分細胞都處于分裂間期。
(2)若要觀察細胞的有絲分裂，你會選擇哪種細胞？說明理由。
提示：選擇小鼠十二指腸上皮細胞，原因是其細胞周期中分裂期所占時間相對較長。
(3)由表格數據，可以得出怎樣的結論？
提示：不同生物細胞的細胞周期持續時間不相同，同種生物的不同細胞的細胞周期持續時間也不相同。
[易錯辨析]
1．細胞越小，其相對表面積也越小，這有利于提高物質交換效率。(×)
2．多細胞生物體的生長依賴于細胞的生長和細胞的增殖。(√)
3．同一生物的不同組織細胞都具有細胞周期。(×)
4．洋蔥的表皮細胞比分生區細胞的增殖周期長。(×)
1．歸納細胞周期4種常用表示方法
2．關注常和細胞周期聯系的5個“熱點”
命題點1　圍繞細胞周期考查科學思維
1．細胞增殖嚴格有序地進行與細胞內的周期蛋白依賴性激酶(CDK)密切相關，CDK的活性受周期蛋白(cyclin)的調節。CDK在連續分裂的細胞中一直存在，cyclin的含量在細胞周期中呈現規律性變化：細胞分裂間期積累，分裂期消失。如圖所示為cyclin含量與CDK活性變化的曲線，有關敘述正確的是(　　)
說明：G1期主要進行RNA和有關蛋白質的合成；S期主要進行DNA的復制；G2期為分裂準備期，有一些RNA和有關蛋白質的合成；M期為分裂期。
A．cyclin在G2期開始合成
B．CDK可能具有促進染色質凝縮的作用
C．CDK持續保持較高活性的細胞，細胞周期會縮短
D．CDK的活性下降是cyclin在M期不能合成所致
解析：選B。由圖示可知，cyclin在S期開始合成，A錯誤；圖中CDK的活性在分裂準備期(G2期)急劇上升，在分裂期急劇下降，這段時間是染色質凝縮程度最高的時期，說明CDK可能具有促進染色質凝縮的作用，B正確；CDK持續保持較高活性時，可能會使染色質一直處于高度凝縮狀態，不利于進行DNA復制(分裂間期)，則細胞周期可能會一直處于分裂期，不會使細胞周期縮短，C錯誤；CDK的活性與cyclin含量呈現大致同步的變化，且略滯后于cyclin含量變化，說明CDK活性下降可能是cyclin在M期含量急劇減少所致，而不是“不能合成”，D錯誤。
命題點2　圍繞細胞周期考查科學探究
2．細胞周期在調控因子的嚴格調控下沿著G1期(DNA合成前期)、S期(DNA合成期)、G2期(DNA合成后期)和M期(細胞分裂期)四個階段有條不紊地運行。為了探究細胞周期運行的調控機制，研究人員取不同時期的細胞進行了融合實驗，獲得如下結果。下列推論錯誤的是(　　)
細胞融合的組合方式 融合細胞中的現象
M期細胞和G1期細胞 原G1期細胞中染色質出現凝縮
M期細胞和G2期細胞 原G2期細胞中染色質出現凝縮
S期細胞和G1期細胞 原G1期細胞核中DNA進行復制
S期細胞和G2期細胞 原G2期細胞核中DNA沒有啟動復制
A.M期細胞中存在能誘導染色質凝縮成染色體的調控因子
B．S期細胞中存在能誘導染色質DNA復制的調控因子
C．將M期細胞和S期細胞融合，原M期細胞染色體DNA不會復制
D．將M期細胞和S期細胞融合，原S期細胞中染色質不會凝縮
解析：選D。本題主要考查細胞分裂。M期和G1、G2期細胞融合后，原G1、G2期細胞中染色質出現凝縮，說明M期細胞中存在能誘導染色質凝縮成染色體的調控因子，A正確；S期和G1期細胞融合后，原G1期細胞核中DNA進行復制，說明S期細胞中存在能誘導染色質DNA復制的調控因子，B正確；將M期細胞和S期細胞融合，由于M期細胞中染色體已經高度螺旋，所以原M期細胞染色體DNA不會復制，C正確；將M期細胞和S期細胞融合，由于M期細胞中存在能誘導染色質凝縮成染色體的調控因子，所以，原S期細胞中染色質會發生凝縮，D錯誤。
3．(2022·武漢模擬)細胞周期可分為分裂間期和分裂期(M期)，根據DNA合成情況，分裂間期又分為G1期、S期和G2期。為了保證細胞周期的正常運轉，細胞自身存在著一系列監控系統(檢驗點)，對細胞周期的過程是否發生異常加以檢測，部分檢驗點如圖所示(檢驗點4監控中期)。只有當相應的過程正常完成，細胞周期才能進入下一個階段運行。下列說法正確的是(　　)
A．與G1期細胞相比，G2期細胞中染色體數、核DNA數均加倍
B．檢驗發生分離的染色體是否正確到達細胞兩極，從而決定細胞質是否分裂的檢驗點是5
C．DNA合成阻斷法誘導細胞同步化主要激活檢驗點1，將細胞阻滯在S期
D．可用秋水仙素抑制紡錘體的形成，主要激活檢驗點4使細胞停滯于前期
解析：選B。與G1期相比，G2期已經完成了DNA的復制，其DNA數目加倍，形成的姐妹染色單體連在同一個著絲粒上，所以染色體數目沒有加倍，A錯誤；細胞質分裂的時期是在細胞分裂的末期，因此為檢驗點5，B正確；DNA合成阻斷法可以阻止DNA的復制，而DNA的復制是在S期，所以主要激活檢驗點2，C錯誤；秋水仙素抑制紡錘體的形成，作用于前期，檢驗點4監控中期，D錯誤。
[技法提煉]　關注動物細胞周期同步化的三種方法
(1)DNA合成阻斷法：在細胞處于對數生長期的培養液中添加適量的DNA合成可逆抑制劑，處于分裂期的細胞不受影響而繼續細胞周期的運轉，最終細胞會停滯在細胞周期的間期，以達到細胞周期同步化的目的。
(2)秋水仙素阻斷法：在細胞處于對數生長期的培養液中添加適量的秋水仙素，秋水仙素能夠抑制紡錘體形成，使細胞周期被阻斷，即可實現細胞周期同步化。
(3)血清饑餓法：培養液中缺少血清可以使細胞周期停滯在間期，以實現細胞周期同步化。
考點二　有絲分裂與無絲分裂
1．有絲分裂的細胞周期——以高等植物細胞為例(連線)
[教材深挖]
(必修1 P112圖6－2拓展)有絲分裂后期著絲粒的分裂是不是紡錘絲牽引的結果？如何驗證你的結論？
提示：不是。用秋水仙素處理分裂中的細胞，秋水仙素抑制紡錘體形成，后期染色體的著絲粒照樣可以分裂，從而使細胞中染色體數目加倍，這說明著絲粒分裂不是紡錘絲牽引的結果。
2．高等動植物細胞有絲分裂的主要區別
[教材深挖]
(必修1 P114思考·討論拓展)鑒定一個正在進行有絲分裂的細胞是植物細胞還是動物細胞，最佳的方法是什么？
提示：看分裂末期細胞質的分裂方式，如果形成細胞板則為植物細胞，如果是細胞膜從細胞的中部向內凹陷，則為動物細胞。
3．意義
親代細胞的染色體經過復制后，精確地平均分配到兩個子細胞中，保持了細胞的親子代之間遺傳的穩定性。
4．正常細胞與癌細胞的分裂
正常細胞的分裂是在機體的精確調控之下進行的，在人的一生中，體細胞一般能夠分裂50～60_
次。但是，有的細胞受到致癌因子的作用，細胞中遺傳物質發生變化，就變成了不受機體控制的、連續進行分裂的惡性增殖細胞，這種細胞就是癌細胞。
5．細胞的無絲分裂
[易錯辨析]
1．有絲分裂包含分裂間期和分裂期。(×)
2．動物細胞分裂間期有DNA的復制和中心體的倍增。(√)
3．有絲分裂后期和末期，核DNA分子數與染色體數相同。(√)
4．癌細胞中遺傳物質發生了改變。(√)
5．細菌、藍細菌的細胞分裂是無絲分裂。(×)
1．構建有絲分裂過程中染色體形態和行為的變化模型
(1)染色體形態變化
(2)染色體行為變化
2．區分有絲分裂過程中細胞器的作用與分配
(1)與有絲分裂有關的細胞器及其生理作用
細胞器名稱 細胞類型 作用時期 生理作用
核糖體 動、植物 間期(主要) 有關蛋白質的合成
中心體 動物、低等植物 前期 紡錘體的形成
高爾基體 植物 末期 細胞壁的形成
線粒體 動、植物 整個細胞周期 提供能量
(2)有絲分裂過程中細胞器的分配
①中心粒經倍增后，均等分配到兩個子細胞中。
②線粒體、葉綠體等細胞器隨機地分配到兩個子細胞中。
3．有絲分裂過程中三種模型的構建與解讀
(1)有絲分裂過程中核DNA、染色體、染色單體含量變化曲線分析
①曲線模型
②曲線解讀
項目 上升段的變化原因 下降段的變化原因
DNA 分裂間期(S期)DNA復制，DNA數目加倍 末期細胞一分為二，DNA數目減半
染色體 后期著絲粒分裂，染色體數目加倍 末期細胞一分為二，染色體數目減半
染色單體 分裂間期(S期)DNA復制，染色單體形成 后期著絲粒分裂，姐妹染色單體分離，染色單體消失
(2)有絲分裂中染色體數與核DNA數比值的變化曲線分析
　圖1　　　　　　　　圖2
圖中ef(BC)段表示S期DNA的復制，染色單體形成，fg(CD)段表示含有姐妹染色單體的時期，即G2期和有絲分裂的前期和中期，gh(DE)段表示有絲分裂后期著絲粒分裂，染色單體消失。
(3)根據柱狀圖判斷細胞分裂時期的規律(以二倍體生物為例)
　甲　　　　　乙　　　　　丙　　　
①根據染色單體變化判斷各時期
染色單體
②根據比例關系判斷各時期
命題點1　圍繞有絲分裂的過程及特點考查生命觀念
1．(2021·浙江1月選考)下列關于植物細胞有絲分裂的敘述，正確的是(　　)
A．前期，核DNA已完成復制且染色體數目加倍
B．后期，染色體的著絲粒分布在一個平面上
C．末期，含有細胞壁物質的囊泡聚集成細胞板
D．親代細胞的遺傳物質平均分配到兩個子細胞
解析：選C。前期染色體數目不加倍，后期加倍，A錯誤；后期，染色體的著絲粒一分為二，分離的染色體以相同速率被紡錘絲拉向兩極，B錯誤；植物細胞在有絲分裂末期，含有細胞壁物質的囊泡聚集成細胞板，C正確；在有絲分裂中，親代細胞細胞核內的遺傳物質平均分配到兩個子細胞，但細胞質中的遺傳物質不一定平均分配到兩個子細胞中，D錯誤。
2．(2021·全國乙卷)果蠅體細胞含有8條染色體。下列關于果蠅體細胞有絲分裂的敘述，錯誤的是(　　)
A．在間期，DNA進行半保留復制，形成16個DNA分子
B．在前期，每條染色體由2條染色單體組成，含2個DNA分子
C．在中期，8條染色體的著絲粒排列在赤道板上，易于觀察染色體
D．在后期，成對的同源染色體分開，細胞中有16條染色體
解析：選D。一個細胞周期包括兩個階段：分裂間期和分裂期，分裂間期為細胞分裂進行物質準備，完成DNA分子的復制，DNA的復制方式為半保留復制，復制完成后DNA分子數目加倍，形成16個DNA分子，A正確；有絲分裂前期的染色體由于著絲粒未分開，每條染色體由2條姐妹染色單體組成，含2個DNA分子，B正確；有絲分裂中期，所有著絲粒排列在細胞中央的赤道板上，此時的染色體高度螺旋化，形態比較穩定，數目比較清晰，易于觀察，C正確；有絲分裂后期，著絲粒一分為二，姐妹染色單體分開，染色體數目加倍，細胞中有16條染色體，有絲分裂過程中沒有同源染色體分開的現象，D錯誤。
命題點2　圍繞有絲分裂的圖像或曲線考查科學思維
3．如圖是某生物體細胞有絲分裂不同分裂時期的圖像，對圖像的描述正確的是(　　)
甲　　　　　 乙　 　　　　丙
A．該生物可能是低等植物
B．甲、乙、丙三細胞內染色體、染色單體與DNA分子數比例都為1∶2∶2
C．甲細胞進行中心體復制，發出星射線，形成了紡錘體
D．甲、乙、丙三細胞分別處于有絲分裂的前期、后期和中期
解析：選D。圖中細胞沒有細胞壁、含有中心體，應是動物細胞，A錯誤；圖乙中沒有染色單體，B錯誤；甲細胞中中心體已經完成了復制，C錯誤；圖甲中兩組中心粒分別移向細胞兩極，是有絲分裂前期，圖乙中著絲粒分裂，染色體數目加倍，是有絲分裂后期，圖丙中染色體的著絲粒排列在赤道板上，是有絲分裂中期，D正確。
4．圖1和圖2表示有絲分裂不同時期染色體和核DNA的數量關系，下列有關敘述不正確的是(　　)
圖1
圖2
A．觀察染色體形態和數目的最佳時期處于圖1的CD段
B．圖1中DE段的細胞染色體數目加倍，但核DNA含量不變
C．圖2中a時期對應圖1中的AB段，c時期對應圖1中的EF段
D．有絲分裂過程不會出現圖2中d時期所示的情況
解析：選C。圖1中的CD段包括有絲分裂G2期、前期和中期，中期是觀察染色體形態和數目的最佳時期，A正確；圖1中DE段形成的原因是著絲粒分裂，此時細胞中染色體數目加倍，但核DNA含量不變，B正確；圖2中a時期表示有絲分裂后期、末期，對應圖1中的EF段，c時期染色體與核DNA的量比a時期減少一半，對應圖1中的AB段，C錯誤；圖2中d時期表示染色體∶DNA＝2∶1，有絲分裂過程中不存在這種情況，D正確。
考點三　(實驗)觀察根尖分生區組織細胞的有絲分裂
1．實驗原理
(1)高等植物根尖、莖尖的分生區細胞能進行有絲分裂。
(2)在高倍顯微鏡下，可根據細胞內染色體的形態識別該細胞處于有絲分裂的哪個時期。
(3)細胞核內的染色體容易被堿性染料(如甲紫溶液)著色。
2．實驗步驟
1．實驗操作的注意事項
實驗材料的選擇 類型 選取分裂期占細胞周期比例相對較大的材料
部位 選取細胞分裂旺盛的部位，如根尖、莖尖等分生區細胞
解離時間 太短 壓片時細胞不易分散
過長 導致細胞解離過度、根尖過于酥軟，影響染色
漂洗時間 適宜 洗去多余的解離液，防止解離過度而影響染色
染色時間 太短 染色體或染色質不能完全著色
過長 使其他部分也被染成深色，無法分辨染色體
壓片力度 過輕 細胞未分散開
過重 將組織細胞壓爛
2.關于實驗的4點提醒
(1)根尖中只有分生區細胞才可以進行分裂，伸長區和成熟區細胞不能分裂。
(2)觀察不到一個細胞的連續分裂過程，因為解離時細胞已死亡，可以尋找處于不同時期的細胞，連起來體現出細胞分裂的連續過程。
(3)“解離→漂洗→染色→制片”的步驟順序不能顛倒、不能缺失，否則不易觀察到預期現象。
(4)細胞分裂時期與所觀察細胞數目的關系及計算。
①細胞周期中不同時期持續時間長短與處于該時期的細胞數呈正相關。
②某時期持續時間(t)＝×細胞周期(T)。
命題點1　教材基礎實驗
1．(2022·天津紅橋區一模)某同學用紫色洋蔥(2n＝16)制備臨時裝片觀察細胞的有絲分裂，顯微鏡下的圖像如圖所示，下列敘述正確的是(　　)
A．取新鮮的洋蔥鱗片葉外表皮制作臨時裝片
B．鏡檢時需要先在低倍鏡下找到分生區細胞
C．細胞①有8個四分體，細胞②有32條染色體
D．用甲紫溶液處理細胞①會使染色體數加倍
解析：選B。洋蔥鱗片葉外表皮細胞已經高度分化，不再分裂，不能用于觀察細胞的有絲分裂，A錯誤；鏡檢時需要先在低倍鏡下找到分生區細胞，B正確；四分體只在減數分裂過程中出現，有絲分裂過程中不會形成四分體，因此細胞①中不會出現四分體，C錯誤；用低溫或秋水仙素處理洋蔥分生組織細胞會使染色體數加倍，D錯誤。
命題點2　高考拓展延伸
2.(2020·北京卷)為探究干旱對根尖細胞有絲分裂的影響，用聚乙二醇溶液模擬干旱條件，處理白刺花的根尖，制片(壓片法)后用顯微鏡觀察染色體變異的情況，細胞圖像如圖。相關敘述正確的是(　　)
A．制片需經甲紫染色→漂洗→鹽酸解離等步驟
B．直接使用高倍物鏡尋找分生區細胞來觀察染色體
C．染色體的形態表明該細胞正處于細胞分裂的間期
D．觀察結果表明該細胞染色體發生了變異
解析：選D。制片需經鹽酸和酒精混合液解離→清水漂洗→甲紫染色等步驟，A錯誤；觀察分生區細胞的染色體時先用低倍鏡觀察，然后再用高倍鏡，B錯誤；細胞中出現紡錘體及染色體的分裂，說明該細胞處于有絲分裂后期，C錯誤；題圖中細胞呈現的是斷裂的染色體片段，這屬于染色體結構變異，D正確。
[真題演練]
1.(2020·山東卷)CDK1是推動細胞由細胞周期的分裂間期進入分裂期的關鍵蛋白。在DNA復制開始后，CDK1發生磷酸化導致其活性被抑制，當細胞中的DNA復制完成且物質準備充分后，磷酸化的CDK1發生去磷酸化而被激活，使細胞進入分裂期。大麥黃矮病毒(BYDV)的M蛋白通過影響細胞中CDK1的磷酸化水平而使農作物患病。正常細胞和感染BYDV的細胞中CDK1的磷酸化水平變化如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A．正常細胞中DNA復制未完成時，磷酸化的CDK1的去磷酸化過程受到抑制
B．正常細胞中磷酸化的CDK1發生去磷酸化后，染色質螺旋化形成染色體
C．感染BYDV的細胞中，M蛋白通過促進CDK1的磷酸化而影響細胞周期
D．M蛋白發揮作用后，感染BYDV的細胞被阻滯在分裂間期
解析：選C。由分析可知，正常細胞中DNA復制未完成時，磷酸化的CDK1的去磷酸化過程受到抑制，使其磷酸化水平較高，A正確；正常細胞中，磷酸化的CDK1發生去磷酸化后，會使細胞進入分裂期，在分裂期的前期染色質會螺旋化形成染色體，B正確；由分析可知，感染BYDV的細胞中，M蛋白可能是通過抑制CDK1的去磷酸化過程而影響細胞周期的，C錯誤；由分析可知，M蛋白發揮作用后，感染BYDV的細胞不能進入分裂期而停留在分裂間期，D正確。
2.(2022·湖南卷)洋蔥根尖細胞染色體數為8對，細胞周期約12小時。觀察洋蔥根尖細胞有絲分裂，拍攝照片如圖所示。下列分析正確的是(　　)
A．a為分裂后期細胞，同源染色體發生分離
B．b為分裂中期細胞，含染色體16條，核DNA分子32個
C．根據圖中中期細胞數的比例，可計算出洋蔥根尖細胞分裂中期時長
D．根尖培養過程中用DNA合成抑制劑處理，分裂間期細胞所占比例降低
解析：選B。圖示細胞為洋蔥根尖細胞的分裂圖，有絲分裂過程中無同源染色體的分離現象，A錯誤；b細胞著絲粒整齊排列在赤道板上，細胞處于有絲分裂中期，且洋蔥根尖細胞染色體數為8對(16條)，有絲分裂中期染色體數目與體細胞的染色體數相同，但核DNA分子加倍，故b細胞含染色體16條，核DNA分子32個，B正確；各時期細胞數目所占比例與其分裂周期所占時間成正相關，故已知細胞周期時間，根據各時期細胞數目所占比例可計算各時期的時間，但應統計多個視野中的比例，圖中只有一個視野，無法準確推算，C錯誤；間期時的S期進行DNA分子復制，若根尖培養過程中用DNA合成抑制劑處理，細胞停滯在間期，故分裂間期細胞所占比例升高，D錯誤。
3．(經典高考題)已知藥物X對細胞增殖有促進作用，藥物D可抑制藥物X的作用。某同學將同一瓶小鼠皮膚細胞平均分為甲、乙、丙三組，分別置于培養液中培養，培養過程中進行不同的處理(其中甲組未加藥物)，每隔一段時間測定各組細胞數，結果如圖所示。據圖分析，下列相關敘述不合理的是(　　)
A．乙組加入了藥物X后再進行培養
B．丙組先加入藥物X，培養一段時間后加入藥物D，繼續培養
C．乙組先加入藥物D，培養一段時間后加入藥物X，繼續培養
D．若藥物X為蛋白質，則藥物D可能改變了藥物X的空間結構
解析：選C。根據圖示，相同時間內，乙和丙兩組中的細胞數目都大于甲組，由于甲組未加藥物，且藥物X對細胞增殖有促進作用，所以甲組為對照組，乙組和丙組為加入藥物X組，丙組后半段的細胞數目低于乙組，藥物D可抑制藥物X的作用，說明丙組培養一段時間后又加入了藥物D，因此乙組加入了藥物X，丙組先加入藥物X，后加入藥物D，故A、B合理，C不合理；若藥物X為蛋白質，藥物D可抑制藥物X的作用，因此D可能改變了藥物X的空間結構，使得藥物X失去活性，D合理。
[長句特訓]
龍葵是一種一年生草本中藥材，圖甲表示龍葵根尖細胞處于有絲分裂不同時期的模式圖；圖乙是不同濃度氯化鎘(CdCl2)對龍葵根尖細胞有絲分裂指數(處于分裂期的細胞占細胞總數的百分比)的影響。請回答下列問題：
甲
乙
設問形式1　圖示識別類命題
(1)根尖細胞有絲分裂的順序為__________(用圖甲中字母作答)。圖甲中有染色單體的細胞有__________(用圖甲中字母作答)。
設問形式2　判斷依據類命題
(2)由圖乙可知，CdCl2能將細胞分裂抑制在__________(填“分裂間期”或“分裂期”)，依據是_________________________。
設問形式3　邏輯推理類命題
(3)為了研究CdCl2對細胞周期影響的機理，某小組分別取圖乙中的對照組(不含CdCl2)細胞和50 μmol/L CdCl2處理組的細胞進行研究，得到如下結果。其中G1表示DNA合成前期，S表示DNA合成期，G2表示DNA合成后期，M表示分裂期。
請結合上述資料分析，CdCl2的作用機理可能是
_____________________________。
解析：(1)A為有絲分裂后期，B為有絲分裂前期，C為有絲分裂中期，D為有絲分裂末期，所以根尖細胞有絲分裂的順序為B→C→A→D；有絲分裂G1期、后期和末期都沒有染色單體，圖甲中B、C細胞有染色單體。(2)由圖乙可知，與對照組相比，隨著氯化鎘濃度增加，有絲分裂指數(處于分裂期的細胞占細胞總數的百分比)降低，分裂間期細胞數目增多，說明CdCl2能將細胞分裂抑制在分裂間期。(3)據圖分析可知，相對于對照組而言，CdCl2能使分裂間期細胞大多停留在G1期，所以原因可能是CdCl2通過抑制DNA的復制，使得細胞分裂停留在G1期。
答案：(1)B→C→A→D　B、C　(2)分裂間期　CdCl2使有絲分裂指數減小，分裂間期細胞數目增多　(3)CdCl2通過抑制DNA的復制，使細胞分裂停留在G1期
第1課　細胞的增殖
[基礎練透]
1．圖甲表示進行有絲分裂細胞的一個細胞周期所用的時間，圖乙表示細胞增殖過程中每個細胞中核DNA相對含量的變化，下列敘述正確的是(　　)
甲　　　　　　　　乙　　
A．圖甲中c→c或者a→a均可表示一個完整的細胞周期
B．圖甲中染色單體形成的時期是①，消失的時期是④
C．圖乙中g組細胞全部處于圖甲中的c→a，e組細胞會發生染色體數目加倍
D．動植物細胞有絲分裂的差異主要體現在①和④時期
解析：選D。圖甲中a→c表示分裂間期，c→a表示分裂期，細胞周期中分裂間期在前，分裂期在后，故a→a表示一個完整的細胞周期，c→c不能表示一個完整的細胞周期，A錯誤。圖甲中染色單體形成的時間是⑤分裂間期，消失的時期是③有絲分裂后期，B錯誤。圖乙中g組細胞所處時期為分裂間期DNA復制后、分裂期，其中分裂間期DNA復制后的時期不屬于圖甲中的c→a；圖乙中e組細胞數量最多，處于分裂間期，不會發生染色體數目加倍，C錯誤。動植物細胞有絲分裂的差異主要體現在①前期紡錘體的形成機制和④末期細胞質的分裂方式，D正確。
2．在細胞增殖過程中，與染色體和DNA數量變化有關的敘述錯誤的是(　　)
A．染色體復制完成后其DNA數量是之前的兩倍
B．DNA的復制和加倍都發生在細胞分裂的間期
C．著絲粒分裂將導致染色體和DNA數量加倍
D．處于分裂后期和末期的細胞內的染色體數量不同
解析：選C。染色體復制完成后核DNA數量是之前的兩倍，染色體數目不變，A正確；在細胞分裂間期，DNA完成復制后其數目就加倍了，B正確；著絲粒分裂將導致染色體數目加倍，但DNA數目不變，C錯誤；處于分裂后期和末期的細胞，染色體數量是不同的，末期染色體數目是后期的一半，D正確。
3．如圖甲表示細胞分裂的不同時期每條染色體上DNA含量變化情況，圖乙表示處于細胞有絲分裂某個時期的細胞圖像。下列說法中錯誤的是(　　)
　　　甲　　　　　　　　　　乙
A．圖甲中AB段形成的原因是DNA分子復制
B．圖甲中CD段染色體平均分配到了兩個子細胞中
C．圖乙細胞中含有8條染色體、8個核DNA分子、0條染色單體
D．圖乙細胞的前一時期中著絲粒排列在赤道板上，對應圖甲BC段
解析：選B。圖甲中經過AB段每條染色體上DNA含量加倍，說明DNA分子進行了復制，A正確；圖甲中CD段一條染色體上DNA含量由2變為1，這是有絲分裂后期著絲粒分裂的結果，B錯誤；圖乙細胞中著絲粒分裂，細胞中含有8條染色體、8個核DNA分子、0條染色單體，C正確；圖乙細胞表示有絲分裂后期，它的前一時期即中期應該是著絲粒排列在赤道板上，對應圖甲BC段(某一部分)，D正確。
4．如圖為某高等植物有絲分裂形成新細胞壁的過程，下列相關說法不正確的是(　　)
A．高爾基體小泡聚集在赤道板的位置，愈合后形成細胞板
B．與此同時，染色體逐漸變成細長的染色質絲，出現了新的核膜和核仁
C．抑制高爾基體小泡的產生可能會導致形成多核細胞
D．有絲分裂過程可使細胞中的遺傳物質被精確均分
解析：選D。分裂末期，高爾基體小泡聚集在赤道板的位置，愈合后形成細胞板，最終擴展成為細胞壁，A正確；與此同時(末期)，染色體逐漸解螺旋，變成細長的染色質絲，出現了新的核膜和核仁，B正確；高爾基體小泡的產生與細胞壁的形成有關，若抑制高爾基體小泡的產生，導致子細胞不能形成，可能會導致形成多核細胞，C正確；有絲分裂使得細胞核中的遺傳物質被精確均分，但細胞質中的遺傳物質不是均分的，D錯誤。
5．2001年諾貝爾生理學或醫學獎頒發給了哈特韋爾等3位研究者，他們發現細胞中的一些基因(比如START基因)和蛋白質等一系列調控因子，在細胞周期中起到了關鍵的作用。下列有關說法或推測不正確的是(　　)
A．癌細胞屬于連續分裂的細胞，具有細胞周期
B．細胞周期是一個復雜的生命現象，受到細胞內因和外因的共同影響
C．參與調控細胞周期的START基因只存在于能分裂的細胞中
D．細胞周期中，能促進核仁解體的物質在分裂前期活性最高
解析：選C。癌細胞在適宜的條件下能夠無限增殖，屬于連續分裂的細胞，具有細胞周期，A正確；由題中信息可知，一系列調控因子在細胞周期中起到了關鍵的作用，可見細胞周期是一個復雜的生命現象，同時會受到細胞內因和外因的共同影響，B正確；由于個體發育的起點是受精卵，分裂和分化過程中遺傳物質不改變，因此參與調控細胞周期的START基因，不只存在于能分裂的細胞中，其他細胞中也存在，C錯誤；在細胞周期中，核仁解體發生在前期，因此能促進核仁解體的物質在分裂前期活性最高，D正確。
6．無絲分裂是細胞增殖的一種方式，下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．人體內體細胞的增殖方式主要是有絲分裂
B．無絲分裂過程中不出現染色體、紡錘體等結構
C．無絲分裂過程中沒有核膜和核仁的消失，也沒有遺傳物質的復制
D．蛙的紅細胞進行無絲分裂，哺乳動物的成熟紅細胞不能再進行細胞分裂
解析：選C。人體內體細胞的增殖方式主要是有絲分裂，部分細胞可以進行無絲分裂，A正確；無絲分裂過程中不出現染色體、紡錘體等結構，故被稱為無絲分裂，B正確；無絲分裂過程中沒有核膜和核仁的消失，但要進行DNA的復制，C錯誤；蛙的紅細胞進行無絲分裂，哺乳動物的成熟紅細胞沒有細胞核，不能再進行細胞分裂，D正確。
7. (多選)酵母菌是一種單細胞真菌。在細胞分裂過程中，細胞核核膜并不會消失和重現，而是長時間的完整存在。另外，與細胞分裂直接相關的紡錘體不在細胞質內而是在細胞核內形成，這種有絲分裂稱為封閉式有絲分裂。下列敘述正確的是(　　)
A．封閉式有絲分裂因紡錘體在細胞核內，所以染色體不能平均分配到兩個子細胞內
B．酵母菌經有絲分裂產生的兩個子細胞即為子一代個體，兩個子代的DNA可能不完全相同
C．如果用藥物抑制紡錘體的形成，可使細胞中染色體數目加倍
D．酵母菌的有絲分裂過程與動物細胞不同，與植物細胞相同
解析：選BC。染色體會在紡錘體的牽引下平均分到細胞核兩端，并生成兩個DNA相同的細胞核，再生成兩個細胞核遺傳物質相同的子細胞，A錯誤；DNA不僅存在于細胞核中，還存在于細胞質中，兩個子細胞的細胞核DNA完全相同，但細胞質中線粒體的DNA可能不完全相同，B正確；如果用藥物抑制紡錘體的形成，細胞核中復制加倍的染色體不能平均分到兩個細胞核中，則會使細胞中的染色體數目加倍，C正確；由題意可知，酵母菌的有絲分裂與動物、植物的有絲分裂均不相同，D錯誤。
8．(2022·新疆維吾爾自治區模擬)圖甲中a、b、c、d表示某植物根尖的不同區域，圖乙是用高倍顯微鏡觀察到的該植物組織切片有絲分裂的模式圖。請據圖回答下列問題：
甲
乙
(1)觀察根尖有絲分裂時應選擇圖甲中的__________(填字母)區細胞，請按細胞有絲分裂過程排列圖乙中細胞A、B、C、D的準確順序：___________。該區域的細胞中能產生ATP的細胞器是______________。
(2)細胞是獨立分裂的，但不能選定一個細胞持續觀察它的整個分裂過程，原因是____________________________________。
(3)某同學在顯微鏡下觀察到了A圖像，發現了赤道板，請你評價他的觀察結果及理由：__________________________________________________。
解析：(1)觀察根尖有絲分裂應選擇b(分生區)細胞，這些細胞呈正方形，分裂旺盛。根據細胞中染色體的形態及位置特點，圖乙中細胞A、B、C、D分別代表中期、前期、末期和后期。因此圖乙中有絲分裂的正確順序為B→A→D→C，根尖細胞可通過呼吸作用產生ATP，產生ATP的細胞器是線粒體。(2)制作細胞有絲分裂裝片過程中，使用解離液處理根尖時細胞經解離已經死亡，故不能選定一個細胞持續觀察它的分裂過程。(3)赤道板只是一個位置，不是真實結構，因此赤道板是看不到的，某同學在顯微鏡下觀察到了A圖像，發現了赤道板的結論是錯誤的。
答案：(1)b　B→A→D→C　線粒體　(2)制作裝片時細胞經解離已經死亡　(3)結論錯誤，赤道板只是一個位置，不是真實結構，因此赤道板是看不到的
[能力提升]
9．(2022·青島市一模)細胞周期的調控關鍵在分裂間期。有2個起決定作用的控制點，從G1期進入S期和從G2期進入M期。這2個轉變過程都是由一種稱為成熟促進因子(MPF)的蛋白質復合體所觸發的。組成MPF的是兩種蛋白：cdc2激酶和細胞周期蛋白(cyclins)。cyclins有2種：S-cyclin和M-cyclin。其調控過程如圖所示，下列說法錯誤的是(　　)
A．M-cyclin與cdc2結合導致細胞進入有絲分裂過程
B．細胞周期循環往復的過程中需要核糖體不斷地合成細胞周期蛋白
C．cdc2可以反復起作用，所以細胞周期過程中不需要重新合成
D．受精卵分裂時MPF轉化的速度明顯快于造血干細胞
解析：選C。據圖分析，M-cyclin和cdc2結合成具有活性的MPF后，MPF觸發系列酶促反應，導致有絲分裂，進入有絲分裂過程，A正確；細胞周期循環往復的過程中不斷地合成細胞周期蛋白，需要核糖體的參與，B正確；據題中信息可知，反復起作用的是cdc2激酶和細胞周期蛋白(S-cyclin和M-cyclin)結合成的MPF，cdc2單獨存在無活性，cdc2發揮作用后，會被分解，而cdc2蛋白的濃度在細胞周期過程中始終是穩定的，所以細胞周期過程中需要不斷重新合成cdc2，C錯誤；從G1期進入S期和從G2期進入M期，這2個轉變過程都是由MPF的蛋白質復合體所觸發的，受精卵分裂速度快于造血干細胞，所以受精卵分裂時MPF轉化的速度明顯快于造血干細胞，D正確。
10．(2022·北京豐臺一模)研究發現腫瘤細胞中谷氨酰胺合成酶(GS)高表達，GS通過推動有絲分裂中期到后期的轉化促進細胞增殖。下列敘述不正確的是(　　)
A．腫瘤細胞的細胞周期通常比正常細胞短
B．有絲分裂中期到后期的轉化中DNA數量加倍
C．腫瘤細胞增殖過程不會發生同源染色體分離
D．研制GS合成抑制劑有望治療惡性腫瘤
解析：選B。腫瘤細胞的增殖方式是有絲分裂，具有細胞周期，而且腫瘤細胞的細胞周期通常比正常細胞短，A正確；有絲分裂中期到后期的轉化中由于著絲粒分裂，使得染色體數目加倍，但DNA數量不發生變化，B錯誤；腫瘤細胞的增殖方式是有絲分裂，有絲分裂過程中不會發生同源染色體分離，C正確；研制GS合成抑制劑，會抑制GS的合成，GS通過推動有絲分裂中期到后期的轉化促進細胞增殖，因此研制GS合成抑制劑有望治療惡性腫瘤，D正確。
11．(多選)細胞分裂過程中染色體移向兩極的機制有三種假說：假說1認為由微管發生中心端微管解聚引起，假說2認為由動粒端微管解聚引起，假說3認為由微管發生中心端和動粒端微管同時解聚引起。用不同熒光標記紡錘絲和染色體如圖1，用激光使紡錘絲上箭頭處的熒光淬滅(不影響其功能)如圖2，一段時間后結果如圖3，相關敘述正確的是(　　)
　圖1　　　　圖2　　　　圖3
A．圖示過程發生在高等植物細胞中，紡錘絲的成分是蛋白質和DNA
B．圖2處于有絲分裂后期，細胞中有4對同源染色體
C．紡錘絲的牽引導致著絲粒分裂，染色體移向細胞兩極
D．實驗結果表明染色體移向兩極是由動粒端微管解聚引起的
解析：選BD。紡錘絲的成分是蛋白質，無DNA，A錯誤；圖2發生著絲粒分裂，姐妹染色單體分開，染色體數目加倍，此時處于有絲分裂后期，且細胞中含有4對同源染色體，B正確；著絲粒是自動斷裂，與紡錘絲的牽引無關，C錯誤；由圖3可知，一段時間后，動粒端熒光標記的紡錘絲長度明顯縮短，而微管發生中心端熒光標記的紡錘絲長度幾乎不變，說明染色體移向兩極是由動粒端微管解聚引起的，D正確。
12．真核細胞的細胞周期受到環境因素的調控。為研究細胞如何感知環境變化完成相應的生理過程，科研人員利用芽殖酵母開展下列實驗。
(1)酵母菌的細胞周期包含分裂間期和分裂期，前者主要完成______________________。
(2)研究人員檢測了Whi5蛋白在細胞周期中的變化，如圖1結果顯示，進入細胞間期的G1期后，Whi5蛋白濃度____________________，該變化完成后細胞才進入S期。由此推測Whi5蛋白濃度降低可以______________細胞分裂。
圖1
圖2
(3)科研人員為進一步確認Whi5蛋白如何感知酵母菌周圍環境，從而決定是否進入細胞周期，結果如圖2。
①結合圖1，據圖2推測，在缺少營養或不良環境中，酵母菌的細胞周期可能會_________________________________________________。
②為確定Whi5基因的表達情況，科研人員將其與熒光蛋白基因連接，構建同時表達兩種蛋白的融合基因。據圖3可知，進行PCR擴增時，應選擇的引物組合是________________________________________。
圖3
③科研人員用蛋白抑制劑CHX處理酵母細胞并檢測其Whi5蛋白含量變化，結果如圖4。據此推測，不同環境中的Whi5蛋白________，故細胞_____________________________，才能進入S期。
圖4
(4)為研究酵母菌Whi5含量變化在感知環境信號方面的形成機制，科研人員進一步測定了不同條件下連續分裂的親子代細胞中Whi5含量的變化。若發現子代酵母菌在細胞分裂過程中，Whi5蛋白含量的變化________________，則可說明這種機制在酵母菌的遺傳信息中保留了應答外界環境信號的遺傳印記。
解析：(1)有絲分裂的間期主要完成DNA分子的復制和有關蛋白質的合成。(2)研究人員檢測了Whi5蛋白在細胞周期中的變化，如圖1結果顯示，進入細胞間期的G1期后，Whi5蛋白濃度逐漸升高，之后恢復到一般水平(而后下降到特定閾值)；由此推測Whi5蛋白濃度降低可以促進細胞分裂。(3)①結合(2)分析可知，Whi5蛋白濃度降低可以促進細胞分裂，而據圖2可知，用NaCl或乙醇處理后Whi5蛋白含量增加，故在缺少營養或不良環境中，酵母菌的細胞周期可能會變長。②在利用PCR技術擴增時，應選擇一對方向相反的引物，為便于觀察，擴增產物應含有熒光基因，據圖示Whi5基因和熒光基因的位置可知，應選擇Ⅰ和Ⅳ進行擴增。③據圖可知，不同處理條件下Whi5蛋白的含量相對穩定，說明不同環境中的Whi5蛋白均不降解；而Whi5蛋白濃度降低可以促進細胞分裂，故推測細胞會感知到環境中的不利信號，直至核內的Whi5蛋白濃度恢復到升高前的水平，才進入S期。(4)若這種機制在酵母菌的遺傳信息中保留了應答外界環境信號的遺傳印記，即說明該機制可以在親子代之間遺傳，故子代酵母菌在細胞分裂過程中，Whi5蛋白含量的變化與親代保持一致。
答案：(1)DNA分子的復制和有關蛋白質的合成　(2)逐漸升高，之后恢復到一般水平(或逐漸升高，而后下降到特定閾值)　促進　(3)①變長　②Ⅰ和Ⅳ　③均不降解　會感知到環境中的不利信號，直至核內的Whi5蛋白濃度恢復到升高前的水平　(4)與親代保持一致

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