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人教(2019)生物必修1（知识点+跟踪检测）
第12讲 细胞增殖
【课标导航】
2.3.1　描述细胞通过不同的方式进行分裂，其中有丝分裂保证了遗传信息在亲代和子代细胞中的一致性
一、细胞生长与细胞周期
1．细胞不能无限长大的原因
2．细胞增殖的周期性
(1)细胞周期
(2)细胞(真核细胞)增殖的概述
①方式：无丝分裂、有丝分裂和减数分裂。
②过程：包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。
③意义：是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
二、细胞的有丝分裂
1．有丝分裂过程
2．动物细胞与高等植物细胞有丝分裂的主要区别
3．细胞有丝分裂的意义
将亲代细胞的染色体经过复制之后，精确地平均分配到两个子细胞中去。由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。
三、细胞的无丝分裂
[基础微点练清]
1．判断正误
(1)植物细胞有丝分裂的前期核DNA已完成复制且染色体数目加倍(2021·浙江选考)(×)
(2)细胞分裂间期既有基因表达又有DNA复制(√)
(3)在显微镜下观察洋葱根尖细胞时，发现处于分裂期的细胞数量较多[新人教版必修1 P117“概念检测”T1(1)](×)
(4)洋葱根尖细胞中有16条染色体，在细胞周期的分裂间期中，细胞要进行染色体复制，复制后染色体为32条(×)
[新人教版必修1 P117“概念检测”T1(2)]
(5)细胞体积增大，与外界物质交换效率提高(×)
(6)生物所有的细胞都有细胞周期(×)
(7)人体所有细胞的细胞周期持续时间相同(×)
(8)在一个细胞周期中，DNA的复制和中心粒的倍增可能发生在同一时期(√)
(9)蛙的红细胞与淋巴细胞的染色体均可呈周期性变化(×)
(10)显微镜下绝大多数细胞中能观察到染色体(×)
2．(北京高考)玉米根尖纵切片经碱性染料染色，用普通光学显微镜观察到的分生区图像如图。对此图像的观察与分析，错误的是(　　)
A．先用低倍镜再换高倍镜观察符合操作规范
B．可观察到箭头所指细胞的细胞核和细胞壁
C．在图像中可观察到处于分裂期前期的细胞
D．细胞不同结构成分与该染料结合能力不同
解析：选B　用普通光学显微镜观察细胞的有丝分裂时，先用低倍镜观察，再用高倍镜观察，A正确；箭头所指细胞处于有丝分裂后期，着丝点分裂后，新形成的子染色体分别移向细胞两极，此时核膜已解体，核仁已消失，无法观察到细胞核，B错误；处于有丝分裂前期的细胞，染色体散乱地分布在纺锤体的中央，图中有染色体散乱地分布在纺锤体的中央的细胞，C正确；细胞不同结构成分与该碱性染料的结合能力不同，染色体与碱性染料结合能力强，故被染成深色，D正确。
3.如图表示细胞周期，下列叙述错误的是(　　)
A．按箭头所示方向，a→a段或b→b段表示一个细胞周期
B．染色体的平均分配发生于a→b段
C．细胞中DNA含量的加倍发生在b→a段
D．将癌细胞的细胞周期阻断在b→a段可以治疗癌症
解析：选A　b→a段、a→b段分别表示分裂间期和分裂期，细胞周期应是b→b段。
4．(新人教版必修1 P130“选择题”T2)在细胞有丝分裂过程中，DNA、染色体和染色单体三者数量比是2∶1∶2的时期是(　　)
A．前期和中期　　　　　　 B．中期和后期
C．后期和末期 D．前期和末期
解析：选A　根据有丝分裂的过程，在细胞分裂的间期进行DNA复制，复制后DNA、染色体和染色单体三者数量比是2∶1∶2，后期着丝点分裂，此比例发生变化。
5．如图所示，有关细胞有丝分裂的描述正确的是(　　)
A．具有姐妹染色单体的只有e
B．在b时期实现了细胞中的DNA和染色体数目的加倍
C．细胞有丝分裂的顺序是c→e→a→b→d
D．观察和计数染色体数目的最佳时期是e
解析：选D　图中a、e时期均含染色单体；b时期染色体数目加倍，c时期DNA数目加倍；细胞有丝分裂顺序应为c→a→e→b→d。
6．(新人教版必修1 P117“拓展应用”T1)在细胞周期中，分裂间期持续的时间明显比分裂期长，你能对此作出合理的解释吗？
提示：分裂间期持续时间明显比分裂期长，这是因为在分裂间期，细胞要进行DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，即为分裂期进行物质准备，这都需要时间。
一、细胞增殖的周期性
[试考题·查欠缺]
1．(2021年1月新高考8省联考·重庆卷)下表是三种细胞的细胞周期持续时间(h)，以下叙述正确的是(　　)
细胞类型 分裂间期 分裂期
①蚕豆根尖分生区细胞 15.3 2.0
②小鼠十二指肠上皮细胞 T1 T2
③人的肝细胞 21.0 1.0
A．①与②纺锤体形成的方式相同
B．①中分裂期细胞数所占比率低于12%
C．②中T1≤T2
D．③的分裂期进行细胞周期相关基因的转录
解析：选B　①是植物细胞，从细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体，②是动物细胞，由中心体发出星射线形成纺锤体，A错误；蚕豆根尖分生区细胞的分裂期在细胞周期的比例约为11.6%，根据该比例分裂期细胞的数目所占比例低于12%，B正确；细胞周期中，分裂间期持续时间远大于分裂期，所以T1肯定大于T2，C错误；分裂期染色体高度螺旋，不进行基因的转录，D错误。
2.(山东等级考)CDK1是推动细胞由分裂间期进入分裂期的关键蛋白。在DNA复制开始后，CDK1发生磷酸化导致其活性被抑制，当细胞中的DNA复制完成且物质准备充分后，磷酸化的CDK1发生去磷酸化而被激活，使细胞进入分裂期。大麦黄矮病毒(BYDV)的M蛋白通过影响细胞中CDK1的磷酸化水平而使农作物患病。正常细胞和感染BYDV的细胞中CDK1的磷酸化水平变化如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．正常细胞中DNA复制未完成时，磷酸化的CDK1的去磷酸化过程受到抑制
B．正常细胞中磷酸化的CDK1发生去磷酸化后，染色质螺旋化形成染色体
C．感染BYDV的细胞中，M蛋白通过促进CDK1的磷酸化而影响细胞周期
D．M蛋白发挥作用后，感染BYDV的细胞被阻滞在分裂间期
解析：选C　由题意可知，正常细胞中DNA复制未完成时CDK1处于磷酸化状态，即去磷酸化过程受到抑制，A正确；正常细胞中磷酸化的CDK1发生去磷酸化后，使细胞进入分裂期，染色质螺旋化形成染色体，B正确；由题图可知，正常细胞和感染BYDV的细胞中CDK1磷酸化水平达到最高点(二者相同)后均出现下降，但感染BYDV的细胞中CDK1的磷酸化水平依旧维持在较高水平，而正常细胞中CDK1磷酸化水平显著降低，说明被感染细胞中磷酸化的CDK1的去磷酸化过程受到抑制，故M蛋白通过抑制磷酸化的CDK1的去磷酸化而影响细胞周期，C错误；磷酸化的CDK1发生去磷酸化而被激活，才能使细胞进入分裂期，故M蛋白发挥作用后，感染BYDV的细胞被阻滞在分裂间期，D正确。
[强知能·补欠缺]
1．理清细胞周期的两大时期
(1)分裂间期
①G1期(DNA合成前期)：主要合成RNA和蛋白质，DNA数为2n。
②S期(DNA合成期)：完成DNA复制，DNA数为2n→4n。
③G2期(DNA合成后期)：主要合成蛋白质，DNA数为4n。
(2)分裂期(M期)：前期、中期、后期、末期。
2．对有丝分裂细胞周期理解的四点提醒
(1)只有连续分裂的细胞才有细胞周期，不分裂或暂不分裂的细胞无细胞周期。
(2)不同种类生物的细胞周期有很大差别。
(3)细胞周期中，分裂间期所占的时间长，分裂期所占的时间短，因此观察细胞所处时期时，大部分都处于分裂间期。
(4)分裂产生的子细胞的三种去向：继续分裂、暂不分裂、不再分裂(细胞分化)。
3．细胞周期的四种表示方法
方法名称 图形 说明
扇形图 A→B→C→A为一个细胞周期
线段图 a＋b或c＋d为一个细胞周期
坐标图 a＋b＋c＋d＋e为一个细胞周期
柱状图 A：DNA合成前期(G1期) B：DNA合成期(S期) C：DNA合成后期(G2期)及分裂期(M期)
4．细胞周期阻断与癌症治疗
一般培养条件下，群体中的细胞处于不同的细胞周期时相之中。为了研究某一时相细胞的代谢、增殖、基因表达或凋亡，常需采取一些方法使细胞处于细胞周期的同一时相，这就是细胞同步化技术。选用DNA合成抑制剂可以抑制S期细胞DNA合成而不影响其他细胞周期运转，最终可将细胞群体阻断在G1/S期交界处。将癌细胞的细胞周期阻断在分裂间期，可以抑制细胞增殖，达到治疗癌症的目的；一些抑制微管聚合的药物，因抑制有丝分裂装置的形成和功能行使，可将细胞阻断在有丝分裂中期，即使细胞同步于M期。常用的药物有秋水仙碱和秋水仙酰胺。
[练题点·全过关]
1．科学家用含15N的硝酸盐作为标记物浸泡蚕豆幼苗，并追踪蚕豆根尖细胞的分裂情况，得到蚕豆根尖分生区细胞连续分裂的数据如下，下列据图所做的推测正确的是(　　)
A．在19.3～21.3 h这个时间段，根尖细胞内可发生基因重组现象
B．蚕豆根尖细胞周期中染色体存在的时间比染色质存在的时间长
C．在0～2 h这个时间段，蚕豆根尖细胞的DNA分子结构稳定性最低
D．蚕豆根尖细胞分裂的一个细胞周期为19.3 h
解析：选D　根尖细胞只能进行有丝分裂，有丝分裂过程中细胞内不会发生基因重组；在细胞分裂过程中，染色质丝螺旋缠绕成染色体，在分裂末期，染色体解螺旋恢复为染色质状，间期也以染色质形式存在，故染色质存在的时间比染色体长；0～2 h时间段细胞处于分裂期，此时不会进行DNA复制，DNA分子结构较稳定；细胞周期是从一次分裂完成时开始到下一次分裂完成时为止，即为21.3－2＝19.3(h)。
2．下列与细胞周期有关的叙述，正确的是(　　)
A．同源染色体的分离发生在细胞周期的分裂后期
B．细胞周期中染色质形成染色体后，可实现遗传物质的精确分配
C．能进行细胞增殖的细胞都具有细胞周期
D．正常情况下在分裂间期细胞中可发生染色体数目变化
解析：选B　同源染色体的分离发生在减数第一次分裂后期，进行减数分裂的细胞不具有细胞周期；细胞周期中，实现遗传物质精确分配的条件之一是染色质形成染色体；只有连续增殖的细胞才具有细胞周期；正常情况下，在分裂间期细胞主要完成DNA复制和有关蛋白质合成，核DNA含量加倍，而染色体数目不发生变化。
3．细胞增殖严格有序的进行与细胞内的周期蛋白依赖性激酶(简称CDK)密切相关，CDK的活性受周期蛋白(简称cyclin)的调节，CDK在连续分裂的细胞中一直存在，cyclin的含量在细胞周期中呈现有规律的变化，细胞分裂间期积累，分裂期消失，如图表示cyclinB与CDK1活性调节的过程，下列叙述正确的是(　　)
A．CDK1持续保持较高活性的细胞，细胞周期会缩短
B．CDK1的活性下降是因为cyclinB在M期不能合成所致
C．cyclinB在G2期开始合成
D．CDK1可能具有促进染色质凝缩的作用
解析：选D　CDK1持续保持较高活性的细胞，则细胞周期可能会一直处于分裂间期，A错误；CDK1是细胞由DNA复制后进入分裂期的主要酶，其活性下降是因为cyclinB在M期含量逐渐减少所致，B错误；由图可知，cyclinB在S期开始合成，C错误；图中CDK1活性在S期开始升高，分裂期M活性逐渐下降，是细胞由DNA复制后进入分裂期的主要酶，可能具有促进染色质凝缩的作用，D正确。
4．如图表示用胸苷(TdR)双阻断法使细胞周期同步化，其中①表示正常的细胞周期，G1、S、G2、M期依次分别为10 h、7 h、3.5 h、1.5 h；②表示经第一次阻断，细胞都停留在S期；③表示洗去TdR恢复正常的细胞周期；④表示经第二次阻断，细胞均停留在G1/S交界处。下列说法正确的是(　　)
A．实验中需要对细胞解离、漂洗、染色、制片，以便于显微镜下观察
B．胸苷(TdR)很可能是通过阻碍核糖体与mRNA结合发挥作用的
C．第二次阻断应该在第一次洗去TdR之后的7 h到15 h之间
D．若改用秋水仙素处理，则细胞会停留在G2/M交界处
解析：选C　此题的实验过程中细胞全是连续分裂的，且检测的实验结果都是活细胞的细胞周期状态，故不能解离，A错误；核糖体与mRNA发挥作用时与胸苷无关，与胸苷有关的可能是DNA复制，它是DNA合成的原料之一，B错误；第二次阻断应该等S期的细胞全部离开S期，否则还有细胞会滞留在S期，故至少要7 h，且时间不能大于15 h，因为要防止走在最前面的细胞又一次抢先进入新的S期，C正确；秋水仙素的作用是抑制前期纺锤体的形成，使染色体加倍，不会干扰细胞周期的正常进行，D错误。
[归纳拓展]　与细胞周期相联系的三个重要知识点
基因突变 在细胞分裂间期，DNA复制时容易受到内外因素的干扰而发生差错，即发生基因突变
染色体变异 在细胞分裂前期，秋水仙素或低温都可抑制纺锤体的形成，出现多倍体细胞
细胞癌变 药物作用于癌细胞的分裂间期，使DNA分子不能复制，可抑制癌细胞的无限增殖
二、有丝分裂中相关物质和结构的变化及分裂时期的判断
[试考题·查欠缺]
1．(浙江选考)高等动物胚胎干细胞分裂过程中，发生在同一时期的是(　　)
A．核糖体的增生和环沟的形成
B．染色体的出现和纺锤体的出现
C．染色单体的形成和着丝粒(点)的分裂
D．中心体的复制和染色体组数的加倍
解析：选B　高等动物胚胎干细胞进行的是有丝分裂。细胞周期中，核糖体增生发生在G1期，环沟形成于后期或末期。染色体和纺锤体均出现在前期。染色单体因为染色体复制而形成，发生在间期，着丝粒(点)分裂发生在后期。中心体复制发生在间期，染色体组数加倍发生在后期。
2．(2021·营口模拟)如图为细胞有丝分裂过程中，一对姐妹染色单体(a、b)的切面变化及运行图，①→②→③表示a、b位置的依次变化。下列有关该图的叙述，错误的是(　　)
A．a、b上一般会存在相同基因
B．②时，染色体数目最清晰
C．②→③的变化，是纺锤丝牵拉的结果
D．②→③过程，DNA含量加倍
解析：选D　a、b为一对姐妹染色单体，正常情况下，由一条染色体经过复制形成，含有相同基因，A正确；②为有丝分裂中期，染色体数目最清晰，B正确；②→③的变化是着丝点分裂后形成的2条子染色体在纺锤丝的牵引下移向细胞两极，C正确；②→③过程，染色体数量加倍，DNA数量不变，D错误。
3．如图中甲、乙分别表示某种生物细胞有丝分裂过程中某一时期的模式图，丙表示有丝分裂过程不同时期每条染色体上DNA分子数目的变化，丁表示有丝分裂中不同时期染色体和核DNA数量的关系。下列有关叙述错误的是(　　)
A．图甲所示细胞中共有4条染色体，8个DNA分子；图乙所示细胞中共有0条姐妹染色单体
B．处于图丙中f→g段的是图甲所示细胞；完成图丙中g→h段变化的细胞分裂时期是后期
C．有丝分裂过程中不会出现图丁中d所示的情况
D．图丁中a可对应图丙中的f→g段；图丁中c可对应图丙中e→f段
解析：选D　图甲中1条染色体包含2条姐妹染色单体，图乙中染色单体分离后就不再称为染色单体，只能称为染色体，A正确。图丙中纵坐标的含义是每条染色体上的DNA分子数，f→g段的1条染色体上有2个DNA分子，对应图甲；g→h段的变化表示一条染色体上DNA分子由2个变成1个，表示后期着丝点分裂的过程，B正确。图丁中d表示细胞中核DNA含量为2N，染色体数目为4N，不可能出现这种情况，C正确。图丁中a可对应有丝分裂后期，图丁中b可对应有丝分裂前、中期，图丁中c可对应有丝分裂末期，D错误。
[强知能·补欠缺]
1．澄清有丝分裂的五个易混点
(1)处于间期的细胞，核糖体和线粒体的活动都很旺盛。
(2)细胞周期必须是分裂间期在前，分裂期在后，不能颠倒，且分裂间期的时间远长于分裂期。
(3)只有处于分裂状态的细胞(如分生组织细胞)才能看到染色体，才能作为观察染色体的材料，否则不能作为观察染色体的材料，如成熟植物细胞、人的口腔上皮细胞均不能作为观察染色体的材料。
(4)细胞板是真实存在的结构，赤道板是虚拟的平面，二者不同。
(5)着丝点本身先分裂，之后由纺锤丝牵拉移向细胞两极。
2．理清染色体、染色单体和DNA的关系
①当有染色单体(前、中期)时，染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2 ②当无染色单体(后、末期)时，染色体∶DNA＝1∶1
3．归纳有丝分裂过程中的“加倍”
成分或结构 时期 原因
DNA 间期 DNA复制
染色体 后期 着丝点分裂
中心体 间期 中心粒倍增
细胞核 末期 新核膜已经形成，细胞质尚未分裂
4．总结细胞有丝分裂中相关结构的变化规律
细胞结构 变化规律
纺锤体 形成(前期)―→消失(末期)
核膜、核仁 消失(前期)―→重建(末期)
中心体 倍增(间期)―→移向两极(前期)―→平均分配(末期)
5．区分有丝分裂过程中细胞器的作用与分配
(1)与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用
细胞器名称 细胞类型 作用时期 生理作用
核糖体 动、植物 间期(主要) 有关蛋白质的合成
中心体 动物、低等植物 前期 纺锤体的形成
高尔基体 植物 末期 细胞壁的形成
线粒体 动、植物 整个细胞周期 提供能量
(2)有丝分裂过程中细胞器的分配
①中心粒经倍增后，均等分配到两个子细胞中。
②线粒体、叶绿体等细胞器随机地分配到两个子细胞中。
6．细胞有丝分裂时期的判断
(1)根据染色体变化识别细胞有丝分裂时期
①染色质变为染色体，染色体散乱分布→前期，如图1。
②着丝点排列在赤道板上→中期，如图2。
③着丝点分裂，染色体数目增加一倍→后期，如图3。
④染色体变成染色质→末期，如图4。
(2)根据柱状图判断细胞有丝分裂时期(以二倍体生物为例)
①根据染色单体变化判断有丝分裂各时期
染色单体
②根据比例关系判断有丝分裂各时期
＝
注：是否存在“0”值是染色单体的象征
[练题点·全过关]
1．下图1是某同学观察洋葱根尖分生组织细胞有丝分裂各时期的局部显微照片，图2是该同学绘制的细胞分裂过程中细胞内同源染色体对数的变化情况，下列分析正确的是(　　)
A．图1中细胞①所处时期对应图2的CD段，而细胞②所处时期对应图2的AB段
B．图1细胞③中能观察到染色体
C．图1细胞②中每条染色体的着丝点排列在细胞板上
D．图1中只有少数细胞处于图2的HI段
解析：选A　图1中细胞①处于有丝分裂后期，对应图2的CD段，细胞②处于有丝分裂中期，对应图2中的AB段。细胞③中有明显的细胞核，处于分裂间期，此时观察不到染色体。细胞②中每条染色体的着丝点排列在赤道板上。洋葱根尖分生组织细胞进行的是有丝分裂，HI段表示细胞处于减数第二次分裂时期，所以图1中没有细胞处于图2的HI段。
2．某分裂的二倍体生物细胞中染色体数与核DNA分子数的比值变化如图所示，对其分析错误的是(　　)
A．生物体内处于AC段的细胞远多于处于CD段的细胞
B．若该细胞为动物细胞，在AC段中心体数量加倍
C．CD段细胞中的染色体组数为1或2
D．DE段所对应的时期为有丝分裂后期
解析：选D　AC段表示细胞分裂间期，CD段表示细胞分裂期的一部分，由于细胞分裂间期所占的时间较长，故处于AC段的细胞数较多，A正确。动物细胞中心体的复制发生在细胞分裂间期，B正确。曲线表示染色体数与核DNA分子数的比值变化，DNA未复制时二者比值为1，DNA复制后二者比值为1/2，着丝点分裂后二者比值又变成1，而在有丝分裂和减数分裂过程中二者比值均可呈现题图所示变化，故该细胞可能进行有丝分裂，也可能进行减数分裂：若进行有丝分裂，CD段细胞中的染色体组数为2(有丝分裂前期、中期)；若进行减数分裂，CD段细胞中的染色体组数为2(减Ⅰ前、中、后、末期或减Ⅱ后、末期)或1(减Ⅱ前、中期)，C正确。DE段二者比值由1/2→1，则应是发生了着丝点分裂，染色单体分离，可以是有丝分裂后期也可以是减数第二次分裂后期，D错误。
3．(2021·深圳模拟)下列关于动物细胞有丝分裂的说法，错误的是(　　)
A．细胞周期中，细胞的分裂包括细胞核的分裂和细胞质分裂两个过程
B．前期核膜开始解体，形成的分散小泡在有丝分裂的整个过程中几乎都可看到
C．核基因的复制在S期发生，核基因的表达在M期不发生
D．G2期时细胞中已有一对中心体，在分裂前期成对的中心体分开，其间有丝状纤维相连
解析：选C　细胞周期中，细胞的分裂包括细胞核的分裂和细胞质分裂两个过程，A正确；前期核膜开始解体，形成的分散小泡在整个有丝分裂过程中几乎都可以看到，B正确；细胞周期包括G1期、S期、G2期和M期，核基因的复制在S期发生，核基因的表达过程包括转录和翻译，主要在G1期和G2期完成，但在M期也发生翻译过程，C错误；G2期时中心体已完成了复制，细胞中已有一对中心体，在分裂前期成对的中心体分开，其间有丝状纤维(星射线)相连，D正确。
4.如图表示某种哺乳动物细胞分别在正常培养和药物处理培养时，所测得的细胞中DNA含量与细胞数的关系。推测该药物的作用是(　　)
A．通过抑制DNA的复制，抑制细胞分裂
B．通过促进DNA的复制，促进细胞分裂
C．通过抑制纺锤体的形成，抑制细胞分裂
D．通过促进着丝点分裂，促进细胞分裂
解析：选C　细胞分裂过程中，通过间期DNA复制，细胞DNA含量加倍，通过细胞分裂，细胞DNA含量又恢复正常。若间期受阻，则细胞不能完成DNA复制，DNA含量为2n的细胞数将增多；若细胞不能完成分裂过程，则DNA含量为4n的细胞数量将增多。由图分析可知，该药物处理后，DNA含量为4n的细胞数增多，所以该药物可能通过抑制纺锤体的形成，从而抑制细胞分裂。
5．(2021·南平调研)下列关于动、植物细胞有丝分裂相同点的叙述，错误的是(　　)
A．DNA和染色体在间期复制
B．都在前期形成纺锤体且方式相同
C．染色体都均等分配到子细胞中
D．都在细胞分裂结束后恢复成原来的细胞形态
解析：选B　动、植物细胞有丝分裂间期，都有组成染色体的DNA分子的复制，A正确。动、植物细胞都在前期形成纺锤体，但方式不同。动物细胞是中心粒周围发出无数条星射线，形成纺锤体，而高等植物细胞是细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体，B错误。有丝分裂末期，染色体都均等分配到子细胞中，C正确。动、植物细胞都在细胞分裂结束后恢复成原来的细胞形态，D正确。
[方法技巧]
“三看”法界定动植物细胞有丝分裂图像
　
科学思维——用模型建构法分析有丝分裂中染色体、核DNA变化曲线
[典例]　(2021·广州六校联考)如图为某二倍体植物有丝分裂过程中有关数量变化情况，以下相关叙述正确的是(　　)
A．de时间段染色单体数是ab时间段的两倍
B．ab、bc、cd三个时间段都有水生成，并且来源完全相同
C．fg段染色体数是该生物正常染色体数的两倍
D．若用秋水仙素处理该植物，会抑制分裂后期着丝点的分裂
[解析]　图中ab、bc、cd分别为G1期、S期和G2期，G1期还未进行DNA复制，此时没有染色单体，A错误；G1期、S期和G2期都可进行核酸和蛋白质的合成，都有水的生成，S期中水的生成主要来自脱氧核苷酸间的脱水缩合，G1期和G2期中水的生成主要来自氨基酸间的脱水缩合和核糖核苷酸间的脱水缩合，B错误；fg段由于着丝点分裂，导致染色体数目暂时加倍，C正确；秋水仙素的作用是抑制纺锤体的出现，染色体着丝点是自主分裂的，与纺锤体无关，D错误。
[答案]　C
[思维建模]
[模型解读]
(1)图1中①表示有丝分裂中核DNA数量变化曲线，②表示染色体数量变化曲线，其中ab段变化的原因是DNA复制，ef段数量变化的原因是着丝点分裂，姐妹染色单体分开。
(2)图2表示有丝分裂过程中每条染色体上DNA含量变化曲线，图中ef段表示间期(S期)，fg段表示含有姐妹染色单体的时期，即有丝分裂的前期和中期，hi段表示有丝分裂的后期和末期。
(3)图3是图2的变式，在有染色单体时，染色体与核DNA数目之比为1∶2，不存在染色单体的时期，染色体数与核DNA数目之比为1∶1。图中BC段表示S期，CD段表示有丝分裂G2期、前期和中期，EF段表示有丝分裂的后期和末期。
(4)图2和图3还可表示减数分裂过程中每条染色体上DNA含量变化曲线图，其中fg(CD)段表示减数第一次分裂和减数第二次分裂的前期和中期。
(5)请在下图中画出有丝分裂间期染色体数量变化曲线。
　　　　答案：
[析题用模]
1．如图甲、乙为某生物的体细胞有丝分裂染色体行为变化示意图，图1和图2为DNA含量变化图。下列有关叙述错误的是(　　)
A．甲图对应图1中曲线的cd段，对应图2中曲线的fg段
B．乙图为细胞分裂后期图，这一时期两曲线有不同的变化
C．甲图所示变化在光学显微镜下难以观察到
D．观察组织细胞有丝分裂时，可用同一细胞来观察甲、乙两种时期
解析：选D　甲图表示染色体的复制，DNA含量加倍，对应图1中曲线的cd段，对应图2中曲线的fg段；有丝分裂后期着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为两条子染色体，染色体数目加倍，但细胞中核DNA含量没有减少，一条染色体上DNA数目减半；染色体复制发生在间期，在光学显微镜下观察不到；在显微镜下不能观察到细胞有丝分裂的动态变化，因为材料经解离后，细胞已经死亡。
2．如图1和图2表示有丝分裂不同时期染色体和核DNA的数量关系，下列有关叙述错误的是(　　)
A．观察染色体形态和数目的最佳时期处于图1的CD段
B．图1中DE段的细胞染色体数目加倍，但核DNA含量不变
C．图2中a对应图1中的AB段，c对应图1中的EF段
D．有丝分裂过程不会出现图2中d所示的情况
解析：选C　图1中的CD段包括有丝分裂G2期、前期和中期，中期是观察染色体形态和数目的最佳时期；图1中DE段形成的原因是着丝点分裂，此时细胞中染色体数目加倍，但核DNA含量不变；图2中a表示有丝分裂后期、末期，对应图1中的EF段，c时期染色体与核DNA的量比a时期减少一半，对应图1中的AB段；图2中d表示染色体∶DNA＝2∶1，有丝分裂过程中不存在这种情况。
3．如图表示动物细胞分裂各阶段染色体数与核DNA数的比例关系(用实线表示)和细胞质中mRNA含量的变化(用虚线表示)。下列分析合理的是(　　)
A．a阶段可能在进行DNA聚合酶的合成
B．b阶段可发生于减数第二次分裂过程中
C．c段末形成的姐妹染色单体所含基因不会发生差异
D．d～e段二者比例的变化是同源染色体的分离所导致
解析：选A　a表示G1期，DNA聚合酶的合成发生在此阶段；b表示S期，该阶段不可能发生于减数第二次分裂过程中；b段末形成的姐妹染色单体所含基因可能会发生差异，如基因突变；d～e段二者比例的变化是着丝点分裂所致。
一、选择题
1．下列关于细胞周期的叙述，正确的是(　　)
A．抑制DNA的合成，细胞将停留在分裂期
B．细胞周期包括前期、中期、后期、末期
C．细胞分裂间期为细胞分裂期提供物质基础
D．成熟的生殖细胞产生后立即进入下一个细胞周期
解析：选C　细胞分裂间期主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成，因此抑制DNA的合成，细胞将停留在分裂间期，A错误；细胞周期分为间期、前期、中期、后期和末期，B错误；细胞分裂间期为细胞分裂期提供物质基础，C正确；只有连续分裂的细胞才有细胞周期，成熟的生殖细胞没有细胞周期，D错误。
2．如图甲表示某动物细胞有丝分裂图像，图乙、丙、丁分别是对该动物细胞有丝分裂不同时期染色体数、染色单体数和核DNA分子数的统计(图乙、丙、丁中的a、b、c表示的含义相同)。下列有关叙述正确的是(　　)
A．该动物的体细胞中都含有4条染色体
B．图乙中的a、b、c分别表示染色体、核DNA和染色单体
C．图丙可以最恰当地表示图甲所示时期的染色体、核DNA和染色单体的数量关系
D．图丁所示细胞正处于有丝分裂后期
解析：选C　图甲处于有丝分裂后期，有8条染色体，因此该二倍体动物体细胞中有4条染色体，当其处于有丝分裂后期时，体细胞内有8条染色体，A错误；据题意和图示分析可知，图丙与图丁均不含b，说明b表示染色单体，图乙中a∶c是1∶2，说明a表示染色体，c表示核DNA分子，B错误；图甲所示时期是有丝分裂后期，而图丙所代表的时期也是有丝分裂后期，因此图丙可以最恰当地表示图甲所示时期的染色体、核DNA和染色单体的关系，C正确；图丁所示细胞正处于有丝分裂间期或末期结束时，D错误。
3．分裂间期可依次分为G1、S和G2期，研究者将处于不同时期的细胞进行融合，实验如图所示。其中灰色的部分是细胞核，“ ”代表中心体。下列推测不合理的是(　　)
A．引发中心体复制的物质持续存在到G2期
B．中心体和DNA的复制可能同时进行
C．S期细胞中存在使G1期细胞核进入S期的物质
D．中心体的复制开始于G1期，在G2期复制完毕
解析：选D　由图示可知，G1期细胞含1个中心体，而S期和G2期细胞均含2个中心体，且G1期细胞与G2期细胞融合后，得到两个均含2个中心体的G2期细胞的细胞核，由此可推测引发中心体复制的物质持续存在到G2期，A正确；G1期细胞含有1个中心体，而S期细胞含2个中心体，可推测中心体复制可能发生在S期，即中心体和DNA的复制可能同时进行，B正确，D错误；G1期细胞与S期细胞融合后，得到两个均含2个中心体的S期细胞的细胞核，由此可推测S期细胞中存在使G1期细胞核进入S期的物质，C正确。
4．下列有关细胞周期的四个示意图的分析，说法错误的是(　　)
选项 生理过程 甲图 乙图 丙图 丁图
A DNA复制发生在 a、c B→A ② S
B 着丝点分裂发生在 b、d A→B ③ M
C 有丝分裂中期包含在 b、d A→B ① M
D 核膜重现发生在 b、d A→B ③ M
解析：选C　着丝点分裂发生于有丝分裂后期，核膜重现发生于末期，它们与有丝分裂中期均属于分裂期，均对应甲图的b、d段，乙图的A→B段，丙图的③，丁图中的M；DNA复制发生在间期，对应于甲图的a、c，乙图的B→A，丙图的②，丁图的S。
5．(2021·昆明摸底)如图表示人体细胞有丝分裂不同时期染色体数和核DNA分子数，下列叙述正确的是(　　)
A．a时期的细胞中可观察到细胞板
B．b时期的细胞中不含同源染色体
C．c时期的细胞可能是新形成的子细胞
D．三个时期一定不包含分裂间期的细胞
解析：选C　分析图示可知，a、c时期染色体数∶DNA分子数＝1∶1；b时期染色体数∶DNA分子数＝1∶2。人体细胞不存在细胞板，A错误。b时期细胞可处于有丝分裂前期和中期，细胞中有同源染色体存在，B错误。c时期细胞中含有的染色体数和DNA分子数都为2N，c时期的细胞可能是新形成的子细胞，C正确。在有丝分裂间期DNA复制完成后，染色单体分离前，染色体数∶DNA分子数＝1∶2，故b时期可能是有丝分裂间期的细胞；在DNA复制前的间期，细胞中DNA分子数和染色体数均为2N，故c时期也可能是分裂间期的细胞，D错误。
6．细胞周期检验点是细胞周期调控的一种机制，当细胞周期中某一节点出现“异常事件”，调节机制就被激活，排除“故障”或使细胞周期中断。如G2期末检验点主要检测复制后的DNA是否损伤，细胞中合成的物质是否够多，细胞的体积是否足够大；纺锤体组装检验点(SAC)能够检查纺锤体是否正确组装，纺锤丝是否正确连接在染色体的着丝点上。下列相关叙述错误的是(　　)
A．G2期末检验通过后，说明具备分裂条件，细胞将进入分裂期
B．SAC检验未通过，细胞将停留在染色体数目暂时加倍的状态
C．细胞周期检验点往往与相应的分子修复机制共同作用
D．有的细胞可能因某些原因暂时脱离细胞周期，不进行增殖
解析：选B　细胞周期的顺序是G1→S→G2→M，G2期末检验通过后，细胞将进入分裂期，A正确；纺锤体的形成是在有丝分裂的前期，若SAC检验未通过，细胞将停留在分裂前期，而染色体数目加倍是在分裂的后期，B错误；根据题干信息“当细胞周期中某一节点出现‘异常事件’，调节机制就被激活，排除‘故障’或使细胞周期中断”可知，细胞周期检验点往往与相应的分子修复机制共同作用，C正确；有的细胞可能因某些原因暂时脱离细胞周期，处于停止分裂的状态，如B细胞，当受到抗原刺激时，继续进行细胞增殖，D正确。
7.如图为某二倍体植物中一个正在进行分裂的某种细胞的示意图，下列有关分析错误的是(　　)
A．该细胞中含有4个染色体组
B．该细胞处于有丝分裂的后期
C．该细胞中发生的突变是不能遗传给后代的
D．图中等位基因(A、a)的出现是基因突变的结果
解析：选C　由题图可知，每一种形态的染色体各有4条，说明图中所示细胞中含有4个染色体组，A正确；该细胞中含有同源染色体，呈现的特点是着丝点分裂后形成的子染色体分别移向细胞两极，据此可判断该细胞处于有丝分裂后期，B正确；处于有丝分裂后期的细胞中，姐妹染色单体分离后形成的2条染色体是由一条染色体经过复制、再经过着丝点分裂而形成的，正常情况下应含有相同的基因，而图示细胞姐妹染色单体分离后形成的2条染色体却出现了等位基因，说明发生了基因突变，若该突变发生在体细胞中，则不能遗传给后代，若该突变发生在生殖细胞中，则可遗传给后代，C错误，D正确。
8．染色体主要由DNA和蛋白质构成，其结构组成如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．染色体易被碱性染料龙胆紫溶液或醋酸洋红液染成深色
B．图中染色体上含有一条双链DNA分子
C．染色单体在细胞周期中形成于分裂前期
D．人体细胞中的DNA都分布在染色体上
解析：选A　图中染色体含有染色单体，一条染色体上含有两条双链DNA分子，B错误。染色单体在细胞周期中形成于间期，C错误。人体细胞中的DNA主要分布在染色体上，也存在于线粒体中，D错误。
9．下列物质变化示意图中，哪个不可能发生在有丝分裂过程中(　　)
解析：选D　有丝分裂过程中，染色体的数目在分裂后期暂时加倍，分裂结束后又恢复到分裂前的数目，其变化过程与A项曲线相同；有丝分裂过程中，DNA在分裂间期复制，逐渐加倍，在分裂结束后DNA含量又恢复到原来的含量，其变化过程与B项曲线相同；体细胞中1条染色体上含有1个DNA分子，在有丝分裂间期，染色体复制后，每条染色体上含有2个DNA分子，DNA与染色体存在与C图相同的关系；整个分裂过程不会出现D图中DNA∶染色单体＝2∶1的数量关系。
10．如图是青蛙红细胞无丝分裂全过程图解，下列叙述错误的是(　　)
A．图中信息表明细胞膜具有一定的流动性
B．据图判断，无丝分裂过程中不需要进行DNA的复制
C．青蛙红细胞核DNA分子上具有合成青蛙血红蛋白的基因
D．青蛙红细胞无丝分裂过程中，不出现染色体和纺锤体
解析：选B　青蛙红细胞进行无丝分裂，细胞膜从中部向内凹陷，细胞分裂成两个子细胞，体现了细胞膜具有一定的流动性，A正确。无丝分裂过程中也进行DNA的复制，B错误。青蛙的红细胞含有血红蛋白，其核DNA分子上具有合成血红蛋白的基因，C正确。无丝分裂过程中不出现染色体和纺锤体，D正确。
二、非选择题
11．(2020·江苏高考)细胞周期可分为分裂间期和分裂期(M期)，根据DNA合成情况，分裂间期又分为G1期、S期和G2期。为了保证细胞周期的正常运转，细胞自身存在着一系列监控系统(检验点)，对细胞周期的过程是否发生异常加以检测，部分检验点如图所示。只有当相应的过程正常完成，细胞周期才能进入下一个阶段运行。请据图回答下列问题：
(1)与G1期细胞相比，G2期细胞中染色体及核DNA数量的变化是________________________________________________________________________。
(2)细胞有丝分裂的重要意义在于通过______________________________，保持亲子代细胞之间的遗传稳定性。图中检验点1、2和3的作用在于检验DNA分子是否______(填序号：①损伤和修复、②完成复制)；检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极，从而决定胞质是否分裂的检验点是__________。
(3)细胞癌变与细胞周期调控异常有关，癌细胞的主要特征是______________。有些癌症采用放射性治疗效果较好，放疗前用药物使癌细胞同步化，治疗效果会更好。诱导细胞同步化的方法主要有两种：DNA合成阻断法、分裂中期阻断法。前者可用药物特异性抑制DNA合成，主要激活检验点________，将癌细胞阻滞在S期；后者可用秋水仙素抑制________的形成，主要激活检验点______，使癌细胞停滞于中期。
解析：(1)DNA复制发生在S期，着丝点分裂染色体数目加倍发生在M期；与G1期细胞相比，G2期细胞染色体数不变，核DNA数加倍。(2)有丝分裂的重要意义是将亲代细胞的染色体复制(实质为DNA的复制)以后，精确地平均分配到两个子细胞中，使亲代和子代细胞之间保持了遗传的稳定性。检验点1、2和3都在分裂间期，间期DNA复制，在DNA复制过程中其双螺旋结构解开易受损伤，所以要检验DNA分子是否损伤和修复以及DNA是否完成复制。染色体分离发生在分裂后期，应该在检验点5检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极。(3)癌细胞的主要特征是可以无限增殖。DNA复制发生在S期，对应检验点2。秋水仙素可以抑制纺锤体的形成而使癌细胞停滞在中期，对应检验点4。
答案：(1)染色体数不变，核DNA数加倍　(2)染色体正确复制和平均分配　①②　检验点5　(3)细胞无限增殖　2　纺锤体　4
12．如图甲表示小鼠上皮细胞一个细胞周期的4个阶段(G1期主要合成RNA和蛋白质；S期是DNA合成期；G2期DNA合成终止，合成RNA及蛋白质；M期是细胞分裂期)。图乙表示流式细胞仪测定细胞群体中处于不同时期的细胞数量和DNA含量。请据图回答下列问题：
(1)用图甲中所示字母与箭头表示一个完整的细胞周期______________________。
(2)在电子显微镜下观察处于M期的细胞，可见由细胞两极的________发出星射线。在M期，染色单体的消失发生在______期，染色体数与核DNA数之比为1∶2在______期。
(3)图乙中细胞数量呈现两个峰值，左侧峰值表示图甲中的________期细胞，右侧峰值表示图甲中的________期细胞。两峰值之间表示图甲中的________期。
(4)若向小鼠上皮细胞培养液中加入过量胸苷，处于S期的细胞立刻被抑制，而处于其他期的细胞不受影响。现测得小鼠上皮细胞周期各阶段时间如下表所示：
分裂时期 分裂间期 分裂期 合计
G1 S G2 M
时长/h 3.4 7.9 2.2 1.8 15.3
预计加入过量胸苷约________h后，细胞都将停留在S期。
解析：(1)一个完整的细胞周期包括分裂间期(G1期主要合成RNA和蛋白质；S期是DNA合成期；G2期DNA合成终止，合成RNA及蛋白质)及分裂期(M期)，一个完整的细胞周期指从上一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，用图甲中所示字母与箭头表示为G1→S→G2→M。(2)小鼠细胞是动物细胞，在分裂前期由细胞两极的中心粒发出星射线，形成纺锤体。在M期，染色单体的消失发生在后期(着丝点分裂，姐妹染色单体分开，成为独立的染色体)；在前期和中期，每条染色体含有2条染色单体，染色体数与核DNA数之比为1∶2。(3)图2左侧峰值表示DNA含量为2的细胞，则为图甲中的G1期细胞；右侧峰值表示DNA含量为4的细胞，则为图甲中的G2和M期细胞；两个峰值之间(不含峰值)的细胞表示正在进行DNA的复制的细胞，对应图甲中的S期细胞。(4)加入过量胸苷，使所有细胞都停留在S期，需要经历的时间为2.2＋1.8＋3.4＝7.4(h)。
答案：(1)G1→S→G2→M　(2)中心粒　后　前、中
(3)G1　G2和M　S　(4)7.4
13．细胞周期是一个非常精细的调节过程，有多种细胞周期依赖性蛋白激酶和细胞周期蛋白形成的复合物(CDK cyclin)参与调节，其中的CDK2 cyclinE能促进细胞从G1期进入S期。如果细胞中的DNA受损，会发生下图所示的调节过程，图中数字表示过程，字母表示物质。请回答下列问题：
(1)下列关于细胞周期中各个时期发生的生理过程的对应关系，错误的是________。
A．G1期：合成与DNA复制有关的酶等
B．S期：DNA的精确复制
C．G2期：合成组装纺锤体的蛋白质
D．M期：同源染色体分离
(2)图中的过程②所需要的原料是________，这些原料通过____________反应形成生物大分子。
(3)图中的过程①表示________，活化的p53蛋白能促进该过程的发生，则活化的p53蛋白发挥作用的场所是________。
(4)据图分析细胞中的DNA受损对细胞周期的影响：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)G1期主要合成与DNA复制有关的酶等，A正确；S期进行DNA复制，B正确；G2期主要合成组装纺锤体的蛋白质，为分裂期做准备，C正确；具有细胞周期的是有丝分裂，而同源染色体分离只能发生在减数分裂过程中，D错误。(2)根据分析可知，过程②表示翻译，需要的原料是氨基酸，氨基酸通过脱水缩合形成蛋白质。(3)根据分析可知，过程①表示转录，发生在细胞核，且活化的p53蛋白促进该过程的发生。(4)据图分析可知，DNA损伤后，p53蛋白会活化，促进p21基因经转录、翻译形成p21蛋白，p21蛋白与CDK2 cyclinE结合，使其失活，进而使细胞周期停在G1期，不进入S期。
答案：(1)D　(2)氨基酸　脱水缩合　(3)转录　细胞核　(4)DNA损伤后，p53蛋白会活化，促进p21基因经转录、翻译形成p21蛋白，p21蛋白与CDK2 cyclinE结合，使其失活，进而使细胞周期停在G1期，不进入S期
14．真核细胞分裂过程中，染色体完成复制后产生的姐妹染色单体保持相互黏附状态，在分裂期才会分离并平均分配到子细胞中。黏连蛋白(姐妹染色单体之间的连结蛋白)的裂解是分离姐妹染色单体的关键性事件，分离酶(SEP)是水解黏连蛋白的关键酶。如图(a)(b)(c)分别表示分裂过程中细胞内发生的变化以及对应细胞内某些化合物的含量变化。请回答下列问题：
(1)如图表示某细胞分裂的不同时期，其中(b)所处的时期为________，你的判断依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)分离酶(SEP)的活性需要被严密调控。保全素(SCR)能与分离酶紧密结合，并充当假底物而阻断其活性。据此分析，下列叙述正确的是________。(多选)
A．分离酶没有专一性
B．保全素和黏连蛋白是同一种蛋白质
C．保全素和黏连蛋白空间结构有局部相似之处
D．保全素和黏连蛋白竞争分离酶的活性部位
(3)在人类细胞中，分离酶在分裂间期时被阻挡在细胞核外。如果此时核膜的通透性不恰当改变，使分离酶处于细胞核内，其可能的结果是________________________，而此时纺锤丝还没有附着，分散的染色单体随意移动会使得染色体分配混乱，从而导致无法保证DNA平均分配。
(4)据图中信息，蛋白复合物APC在间期和分裂期含量变化是____________________________________，该含量变化在细胞周期中的具体作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)观察图(b)细胞，每条染色体的着丝点整齐地排列在赤道板上，所以(b)细胞所处的时期为中期。(2)酶都具有专一性，分离酶也具有专一性，A错误；保全素和黏连蛋白是不同种蛋白质，B错误；保全素和黏连蛋白都能与分离酶结合，二者空间结构有局部相似之处，C正确；保全素和黏连蛋白都能与分离酶结合，所以两者会竞争酶的活性部位，D正确。(3)分离酶的作用是分离姐妹染色单体，如果间期时分离酶出现在细胞核内，将提早使得姐妹染色单体分开，而此时纺锤丝还没有附着，分散的染色单体随意移动会使得染色体分配混乱，无法保证DNA平均分配。(4)分析题图可知，图(a)细胞处于分裂间期，图(b)所处的时间为中期。由柱形图可知，间期时APC含量低，到了中期APC含量上升；根据图中信息，APC含量上升，将使得保全素(SCR)分解，释放分离酶，分离酶分解染色单体之间的黏连蛋白，为染色单体移动到细胞两极完成DNA均分做准备。
答案：(1)中期　每条染色体的着丝点整齐地排列在赤道板上　(2)CD　(3)使得姐妹染色单体提早分开　(4)间期时APC含量低，到了中期APC含量上升　APC含量上升，将使得保全素分解，释放分离酶，分离酶分解染色单体之间的黏连蛋白，为染色单体移动到细胞两极完成DNA均分做准备

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