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第四单元　细胞的生命历程
第15讲　细胞的增殖
课程标准解读与能力要求 知识网络概览
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。 2.运用模型与建模的方法分析有丝分裂的过程。 3.通过制作和观察根尖细胞有丝分裂简易装片的实验,掌握实验的原理和操作技能。
考点一　细胞周期与动植物细胞有丝分裂过程
【要点梳理·夯基固本】
一、细胞增殖与细胞周期
1.生物体生长的原因:
2.细胞增殖:
3.细胞周期:
名师点睛　细胞周期的影响因素
(1)内部因素:不同类型细胞的周期可能不同,各期持续时间也不同。
(2)外部因素:如温度、pH等会影响细胞周期的长短,因此,同一细胞的细胞周期是可变的。
二、有丝分裂
1.有丝分裂各时期主要特点(以高等植物细胞为例):
时期 主要变化 记忆口诀
①染色质丝螺旋缠绕,缩短变粗,成为染色体; ②从细胞的两极发出纺锤丝,形成一个梭形的纺锤体; ③核仁逐渐解体,核膜逐渐消失; ④染色体散乱分布于纺锤体中央 膜仁消失 现两体
纺锤丝牵引着染色体运动,使每条染色体的着丝粒排列在赤道板上 赤道板上 排整齐
①每个着丝粒分裂成两个,姐妹染色单体分开,成为两条染色体,由纺锤丝牵引着分别向细胞的两极移动; ②结果:染色体数目加倍,细胞的两极各有一套形态和数目完全相同的染色体 粒裂数增 均两极
①染色体变成染色质丝,纺锤丝消失; ②出现新的核膜、核仁,形成两个新的细胞核; ③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 两消两现 建新壁
名师点睛　结构与功能观理解有丝分裂
(1)间期:核糖体参与蛋白质的合成,动物和低等植物细胞有中心体的复制。
(2)末期:高尔基体参与细胞板的形成。
(3)分裂期:染色体的行为变化有利于遗传物质复制后精确地平均分配。
2.动物细胞与高等植物细胞有丝分裂的主要区别:
3.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。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的稳定性。
三、无丝分裂
易错辨析
1.同一生物的不同组织细胞都具有细胞周期。(×)
分析:只有连续分裂的细胞才有细胞周期,有的细胞不再分裂,有的细胞不能连续分裂。
2.细胞越小,其相对表面积也越小,这有利于提高物质交换效率。(×)
分析:细胞越小,其相对表面积越大。
3. 植物细胞有丝分裂前期,核DNA已完成复制且染色体数目加倍。(×)
分析:有丝分裂前期,核DNA复制后加倍,但染色体数目不变。
4.有丝分裂后期,着丝粒分裂导致染色单体的数目加倍。(×)
分析:有丝分裂后期,着丝粒分裂导致染色体的数目加倍。
5.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。(√)
6.动植物细胞有丝分裂中期都会出现的细胞结构是赤道板。(×)
分析:赤道板是人为规定的虚拟平面,不是细胞结构。
7.前期随着染色质丝逐渐螺旋化形成了染色单体。(×)
分析:染色单体形成于分裂间期,前期随着染色质逐渐螺旋化形成显微镜下可见的染色体。
长句表达
1.(必修1 P111表6-1延伸)观察细胞的有丝分裂应选择小鼠十二指肠上皮细胞,原因是小鼠十二指肠上皮细胞的细胞周期中分裂期占细胞周期的比例大。
2.(必修1 P112图6-2延伸)遗传信息的转录过程一般不发生在分裂期,据教材图分析,原因可能是分裂期时染色体高度螺旋化,DNA不容易解旋进行转录。
【命题探究·释疑解惑】
【典例】图甲表示一个细胞周期中细胞内某种物质含量的动态变化;图乙表示细胞周期过程中,不同核DNA含量的细胞数目;图丙表示该细胞有丝分裂某一时期示意图。分析回答:
(1)图甲中表示一个完整细胞周期的是______(填字母)。
(2)图丙对应图甲中的时期是____________(填字母),其核DNA含量对应图乙中的______。
(3)若用化学试剂秋水仙素抑制纺锤体形成,则图乙中核DNA含量为2C的细胞数目会______。
(4)图乙中______________________________表明分裂间期比分裂期时间长。
聚焦考查点:有丝分裂过程中染色体和核DNA数目变化规律。
【解析】(1)细胞周期是指连续分裂的细胞,从一次分裂完成时开始,到下一次分裂结束时为止,包括分裂间期和分裂期。图甲中表示一个完整细胞周期的是F~M。
(2)图丙细胞中着丝粒分裂,处于有丝分裂的后期,染色体为8条,其中核DNA含量是体细胞中的2倍,对应图乙中的4C。
(3)若用化学试剂秋水仙素抑制纺锤体形成,则会使染色体数目加倍,使细胞分裂停留在分裂期,即图乙中核DNA 含量为2C的细胞数目会减少。
(4)图乙中核DNA数目为2C和2C~4C的细胞数目多,因而可推测,在细胞周期中分裂间期比分裂期时间长。
答案:(1)F~M
(2)D~E和K~L　4C
(3)减少
(4)核DNA数目为2C和2C~4C的细胞数目多
破解策略
“模型法”分析有丝分裂过程
1.应用物理模型分析染色体行为变化:
2.应用数学模型分析染色体(核DNA)数目变化:
(1)细胞周期中核DNA、染色体数目变化:
①图中表示DNA分子复制的时段为a→b。
②图中表示着丝粒分裂的时段为g→h。
(2)细胞周期中染色单体数目变化:
①图中i→m表示DNA复制,n→o表示着丝粒分裂。
②染色单体数在细胞周期中的起点为0,终点也为0。
(3)每条染色体上DNA含量变化:
①图中表示DNA分子复制的时段为p→q。
②图中表示着丝粒分裂的时段为r→s。
(4)应用柱状图分析细胞周期:
①根据染色单体变化判断各时期。
染色单体
②根据比例关系判断各时期。
核DNA∶染色体∶染色单体
=
【扣点专练·通法悟道】
1.(2026·潮州联考)科学家用32P标记的磷酸盐浸泡蚕豆幼苗,追踪放射性的去向,以研究蚕豆根尖细胞的分裂情况,得到的根尖细胞连续分裂数据如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.AC段可以表示蚕豆根尖细胞的一个细胞周期
B.CD段会发生中心体移向细胞两极形成纺锤体
C.DNA复制发生在BC段或EF段
D.染色体数目加倍可发生在CD段
【解析】选D。一个细胞周期应先是分裂间期,后是分裂期,可用BD段或DF段表示,不能用AC段表示,A错误;蚕豆是高等植物,细胞中不含中心体,B错误;DNA复制发生在有丝分裂前的间期,即BC段和DE段,C错误;染色体数目加倍发生在分裂期,即CD段、AB段或EF段,D正确。
2.根据每个细胞中核DNA含量不同,将洋葱根尖分生区细胞分成甲、乙、丙三组,每组细胞的数目如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A.甲组的细胞中正在进行中心体的复制和有关蛋白质的合成
B.丙组细胞处于分裂后期
C.乙组细胞处于分裂间期,该时期的细胞有适度的生长
D.丙组细胞中的染色体数目与核DNA分子数目相等
【解析】选C。洋葱是高等植物,没有中心体,A错误;丙组细胞代表G2期、前期、中期、后期、末期,B错误;乙组正在进行DNA的复制,处于分裂间期,该时期的细胞有适度的生长,C正确;丙组细胞中处于细胞分裂周期的G2期、前期、中期、后期、末期几个时期,前期和中期染色体数目只有核DNA分子数目的一半,D错误。
3.如图A、B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,图C表示有丝分裂中不同时期每条染色体上DNA分子数变化。下列有关叙述错误的是(　　)
A.图A细胞表示有丝分裂中期,处于图C中B→C段
B.图B细胞表示有丝分裂后期含有8条染色单体
C.A→B段每条染色体的DNA分子数加倍的原因是DNA的复制
D.C→D段变化的原因是着丝粒的分裂
【解析】选B。图A细胞表示有丝分裂的中期,图C中B→C段表示有丝分裂前期和中期,因此图A细胞表示有丝分裂中期,处于图C中B→C段,A正确;图B细胞中着丝粒分裂,姐妹染色单体分开形成染色体,移向细胞两极,不存在染色单体,B错误;A→B段每条染色体的DNA分子数加倍的原因是DNA的复制,因此一条染色体上DNA数目加倍,C正确;C→D段着丝粒分裂,姐妹染色单体分开形成染色体,此时一条染色体上DNA数目减半,D正确。
考点二　观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
【要点梳理·夯基固本】
一、实验原理
二、方法步骤
名师点睛　关于实验的几点提醒
(1)解离液中两种液体的作用:
①酒精:迅速杀死细胞,固定细胞内染色体的形态。
②盐酸:促进细胞之间的中胶层物质溶解,从而达到分离细胞的目的。
(2)观察对象:解离时细胞已死亡,不能观察一个细胞的连续分裂过程,可以寻找处于不同时期的细胞,连起来体现出细胞分裂的连续过程,另外,分裂间期的细胞数多于分裂期。
易错辨析
1.若要观察处于细胞分裂中期的染色体可用醋酸洋红液染色。(√)
2. 在观察根尖分生区组织细胞有丝分裂时,用体积分数为75%的酒精和质量分数为15%的盐酸1∶1混合配制解离液。(×)
分析:解离液应用体积分数为95%的酒精和质量分数为15%的盐酸1∶1配制。
3.盐酸解离根尖的同时也为甲紫溶液染色创造酸性环境。(×)
分析:甲紫溶液属于碱性染料,因此盐酸解离根尖后需要用清水漂洗,以免影响染色的效果。
4.解离后应立即进行染色,然后漂洗。(×)
分析:解离后应先漂洗,再进行染色。
5.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。(×)
分析:DNA分子复制发生在间期,若根尖培养过程中用DNA合成抑制剂处理,细胞停滞在间期,故分裂间期细胞所占比例升高。
6.用高倍显微镜观察洋葱根尖细胞的有丝分裂时,视野中不同细胞的染色体数目可能不相等。(√)
长句表达
1.(必修1 P116“探究·实践”选材)观察用甲紫溶液染色的洋葱表皮细胞看不到染色体,原因是只有处于分裂状态的细胞(如分生区组织细胞)才能看到染色体,洋葱表皮细胞不再进行分裂。
2.(必修1 P117“探究·实践”讨论)根据观察结果,比较细胞周期中不同时期的时间长短的方法是统计某时期的细胞数占计数细胞总数的比例,比例越大,该时期的时间越长。
【扣点专练·通法悟道】
1.如图表示某实验小组在显微镜下观察洋葱(2n=16)根尖分生区组织细胞有丝分裂过程中的部分视野,下列说法错误的是(　　)
A.制片过程中解离后要先用清水洗去解离液,再用醋酸洋红液进行染色
B.细胞①含16条染色体,其处于观察染色体形态、数目的最佳时期
C.若持续观察细胞②,则可观察到染色体逐步变为染色质的过程
D.对多个视野的细胞进行统计,可估算各时期在细胞周期中所占的比例
【解析】选C。观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂实验中,解离后要用清水进行漂洗,再用醋酸洋红液进行染色,漂洗的目的是防止解离过度,同时便于染色,A正确;细胞①处于有丝分裂中期,含16条染色体,该时期细胞中染色体形态稳定、数目清晰,是观察染色体的最佳时期,B正确;经解离过程后细胞已死亡,故无法观察到细胞②中染色体逐步变为染色质的过程,C错误;细胞周期中不同时期所占的比例与不同时期的细胞数目呈正相关,对多个视野的细胞进行统计可估算各时期在细胞周期中所占的比例,D正确。
提升·关键能力——分析实验结果
各操作步骤时间对实验结果的影响
解离 太短 细胞间质未被完全溶解,压片时细胞不易分散
过长 导致细胞解离过度、根尖过于酥软,影响染色
染色 太短 染色体或染色质不能完全着色
过长 使其他部分也被染成深色,无法分辨染色体
压片 过轻 细胞未分散开
过重 将组织压烂
从教材走向高考
2.(必修1 P117“拓展应用”延伸)细胞周期是靠细胞内部精确地调控实现的,如果出现异常,就可能导致细胞的癌变。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(DNA合成)和G2期。细胞周期受到检验点的严格调控,各检验点能对细胞周期的过程是否发生异常加以检测,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。下图甲表示某动物小肠上皮细胞的细胞周期部分检验点,图乙表示根据肠癌细胞中DNA含量的不同,对细胞周期各时期细胞的计数结果。回答下列问题。
(1)图甲显示分裂间期持续的时间明显比分裂期长,对此做出的合理解释是______________________________________________________________。
(2)与G1期细胞相比,G2期细胞中染色体的特点是______________________。
一个小肠上皮细胞(染色体数目为2N)在M期染色体数目的变化情况是________ ______________________。
(3)请推测检验点a和b的作用分别是________________________________、________________________________________。若细胞周期调控出现异常,可能导致细胞癌变。在放射性治疗前,常采用药物(如阿糖胞苷)使癌细胞同步化,其原理是______________________________,将癌细胞阻滞在S期。
(4)被计数在图乙b峰中的细胞处于图甲中的________期,若用阿糖胞苷处理体外培养的肠癌细胞,图乙检测结果的变化是______________________。
【解析】(1)图甲显示分裂间期持续的时间明显比分裂期长,这样有足够的时间完成DNA的复制和有关蛋白质的合成,为分裂期进行活跃的物质准备。
(2)与G1期细胞相比,由于经过了S期DNA复制和有关蛋白质的合成,G2期细胞中染色体表现的特点是每条染色体上含有两个DNA分子。一个小肠上皮细胞(染色体数目为2N)进入分裂期之后,每条染色体上含有两个DNA分子,经过后期着丝粒分裂之后,染色体数目暂时加倍由2N变成4N,随后经过有丝分裂末期平均分配到两个子细胞中,因此,在M期染色体数目的变化情况是2N到4N到2N。
(3)检验点a位于S和G2期之间,则该检测点的作用是检测DNA分子是否完成复制,b位于G2期和M期之间,则该检测点的作用是检测DNA分子是否受到损伤或是否做好分裂前物质准备。若细胞周期调控出现异常,可能导致细胞癌变。在放射性治疗前,常采用能够抑制DNA合成的药物,如阿糖胞苷使癌细胞同步化,由于该药物能抑制DNA的复制,使用药物后癌细胞将被阻滞在S期。
(4)图乙b峰中细胞内的DNA含量为80,显然DNA含量加倍,说明经过了DNA的复制,则被计数在图乙b峰中的细胞处于图甲中的G2和M期,若用阿糖胞苷处理体外培养的肠癌细胞,由于阿糖胞苷能抑制DNA复制过程,则会使细胞停留在S期,导致图乙检测结果的变化为b峰值降低,即DNA数目加倍的细胞变少。
答案:(1)分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备,完成DNA的复制和有关蛋白质的合成
(2)每条染色体含有两条姐妹染色单体(或染色体DNA含量加倍)　2N到4N到2N
(3)检验DNA分子是否完成复制　DNA分子是否受到损伤或是否做好物质准备(答出一点即可)　药物能够抑制DNA复制
(4)G2和M　b峰值降低
悟高考·瞻动向
体验高考·淬炼考能
1.(2025·广东高考)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
【解析】选D。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,故没有发生细胞质分离,A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移向细胞两极,D正确。
2.(2024·江西高考)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
【解析】选B。本题主要考查有丝分裂不同时期的特点。T基因突变影响的是后期纺锤体伸长的时间和长度,纺锤体的形成是在前期,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正确;染色体着丝粒排列在赤道板上是中期的特点,因此T基因突变染色体着丝粒可以在赤道板上排列,B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正确。
3.(2025·江苏高考)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(　　)
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
【解析】选C。解离时间过长,会使细胞过于酥软,导致细胞结构被破坏,不利于观察到图甲所示的清晰分裂相,A错误;解离后的根尖,应先进行漂洗,洗去解离液,染色,然后置于载玻片上,滴加清水并压片,B错误;图乙中细胞的着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为两条子染色体,分别向细胞两极移动,符合有丝分裂后期的特征,C正确;图甲细胞不处于有丝分裂后期,且明显看出染色体数目多于16条,是秋水仙素诱导染色体数目加倍的结果,而图乙细胞处于正常的有丝分裂后期,着丝粒分裂导致其染色体数目加倍,并不是秋水仙素诱导的结果,D错误。
瞭望高考·探悟动态
锁定新情境:
粘连蛋白与染色体行为变化
　　研究发现,细胞中染色体的排列、分离与姐妺染色单体之间的粘连蛋白有关,粘连蛋白的作用机理如图所示(是有丝分裂过程中发生的)。
基于核心素养的新考向:
1.(模型与建模)图中所示染色体的行为发生在有丝分裂______期,此时期染色体的变化主要是_________________________________________________。
2.(批判性思维)在细胞分裂过程中,细胞会产生水解酶将粘连蛋白分解,而染色体上的其他蛋白质不受影响,说明酶具有____________(填特性)。
3.(推理)细胞内有一种对细胞分裂有调控作用的SGO蛋白,该蛋白主要集中在染色体的着丝粒位置。科学家研究有丝分裂时发现,水解粘连蛋白的酶在中期已经开始起作用,而各着丝粒却要到后期才几乎同时断裂。据图推测,SGO蛋白在细胞分裂中的作用主要是______________________________________________。
4.(结构与功能观)粘连蛋白、SGO蛋白在细胞周期中的合成时期是____________,它们的结构与功能不同的直接原因是_______________________________。
【解析】1.图中所示染色体的行为变化发生在有丝分裂后期,主要变化是着丝粒分裂,姐妹染色单体分离。
2.酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应,因此在细胞分裂过程中,细胞会产生水解酶将粘连蛋白分解,而染色体上的其他蛋白质不受影响,体现了酶具有专一性。
3.由于细胞内有一种对细胞分裂有调控作用的SGO蛋白,主要集中在染色体的着丝粒位置。科学家研究有丝分裂时发现,水解粘连蛋白的酶在中期已经开始起作用,而各着丝粒却要到后期才几乎同时断裂,推测SGO蛋白可以在细胞分裂中保护粘连蛋白不被水解酶提前破坏。
4.粘连蛋白、SGO蛋白都是蛋白质,蛋白质在细胞周期中的分裂间期合成,蛋白质的结构与功能不同的直接原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同,肽链的盘曲折叠方式及其形成的空间结构千差万别。
答案:1.后　着丝粒分裂,姐妹染色单体分离
2.专一性
3.保护粘连蛋白不被水解酶提前破坏
4.分裂间期　组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同,肽链的盘曲折叠方式及其形成的空间结构千差万别
- 18 -(共17张PPT)
核心素养测评 第四单元 第15讲　细胞的增殖
(20分钟　27分)
一、选择题:本题共5小题,每小题3分,共15分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.有研究表明,人类卵母细胞由于缺乏KIFC1蛋白,在分裂过程中常出现多极纺锤体,而小鼠、牛等哺乳动物卵母细胞的纺锤体则总是很稳定。剔除了小鼠和牛卵母细胞中的KIFC1蛋白后,小鼠和牛的卵母细胞会像人类卵母细胞一样组装出不稳定的纺锤体。根据该研究结果,下列相关推测不合理的是(　　)
A.人类出现异常卵细胞的概率高于小鼠和牛等哺乳动物
B.人类细胞中的KIFC1蛋白合成基因最可能在胚胎发育早期丢失
C.将KIFC1蛋白导入人类卵母细胞可能是一种减少缺陷卵子的潜在方法
D.小鼠的KIFC1蛋白合成基因也可能在除卵母细胞外的其他细胞中表达
√
【解析】选B。由于人类卵母细胞纺锤体异常的概率高于小鼠、牛等哺乳动物,因此出现异常卵细胞的概率也高于小鼠、牛等哺乳动物,A正确;胚胎发育过程中细胞进行有丝分裂和细胞分化,通常不会导致基因丢失,人类卵母细胞中的KIFC1蛋白合成基因最可能保持基因沉默,B错误;根据该研究结果,KIFC1蛋白与卵母细胞纺锤体的形成有关,将KIFC1蛋白导入人类卵母细胞,使卵母细胞形成纺锤体的错误率下降,可能是减少缺陷卵子的潜在方法,C正确;该研究表明小鼠、牛等动物的卵母细胞中存在KIFC1蛋白,不能说明该蛋白的合成基因只在卵母细胞中表达,其他细胞一般也会正常分裂,因而在其他细胞中KIFC1蛋白合成基因也可能表达,D正确。
2.甲、乙、丙三图表示洋葱根尖分生区细胞分裂过程三个时期中染色体和染色单体的数量关系。下列相关叙述正确的是(　　)
A.甲所处的时期中染色体数与核DNA数不同
B.乙所处的时期可能存在中心体发出星射线形成纺锤体
C.观察细胞中染色体形态和数目最佳的时期是丙所处时期
D.若抑制DNA复制,则处在甲时期的细胞数目增多
√
【解析】选D。细胞分裂过程中,没有染色单体的时期,细胞内染色体数与核DNA数相同,A错误;洋葱为高等植物,无中心体,B错误;观察染色体形态和数目最佳的时期是中期,乙所处的时期可能是前期或中期,丙所处的时期为后期,C错误;若抑制DNA复制,则间期的细胞数目增多,而甲所处时期是间期,D正确。
3.微管是构成细胞骨架的重要组分,参与细胞内物质运输、细胞迁移、极性建立和形态维持等多种生命活动。细胞中的微管具有多种多样的形态和结构如图所示,下列与微管有关的说法正确的是(　　)
A.中心体和纺锤体等都是由微管参与构成的,能快速解体和重排
B.由纤维素构成的微管是细胞骨架的重要结构
C.通过药物抑制微管的形成使有丝分裂停在后期
D.微管和内质网分别相当于囊泡运输的高速公路和交通枢纽
√
【解析】选A。中心体和纺锤体都是由微管参与构成的,微管蛋白能快速解体和重排,因此在分裂的过程中纺锤体和中心体可以合成和解体,A正确;细胞骨架的主要成分是蛋白质纤维,B错误;通过药物抑制微管的形成,会使有丝分裂停止在中期,C错误;高尔基体能接受内质网形成的囊泡,高尔基体对来自内质网的物质加工后,能再形成囊泡运走,所以高尔基体起着重要的交通枢纽作用,微管参与物质运输,相当于高速公路,D错误。
4.观察洋葱(2n=16)根尖分生区细胞时,拍摄的照片如图所示。下列分析正确的是(　　)
A.根尖染色以后置于载玻片上捣碎,加上盖玻片后用显微镜观察
B.a为有丝分裂后期细胞,其内含染色体和核DNA数较b均加倍
C.b为有丝分裂中期细胞,其内含染色体16条、核DNA分子32个
D.根尖培养过程中用秋水仙素处理,分裂间期细胞所占比例增大
√
【解析】选C。根尖染色以后置于载玻片上,加一滴清水,并用镊子尖把根尖弄碎,盖上盖玻片,用拇指轻轻地按压盖玻片,再用显微镜观察,A错误;图中a细胞处于有丝分裂的后期,b处于有丝分裂的中期,a中的染色体数较b加倍,DNA数没有加倍,B错误;洋葱的体细胞中含有16条染色体,b处于有丝分裂的中期,其内含染色体16条、核DNA分子32个,C正确;秋水仙素能抑制纺锤体的形成,染色体不能移向两极,造成分裂期的细胞增多,分裂间期的细胞所占比例不会增大,D错误。
5.(2026·江门模拟)某生物有丝分裂不同时期的细胞如图甲所示,不同细胞分裂时期染色体与核DNA数目比的关系如图乙所示。下列图甲中的细胞所处时期与图乙中的细胞分裂时期,对应正确的是(　　)
A.①-Ⅳ,②-Ⅲ,③-Ⅳ,④-Ⅲ
B.①-Ⅱ,②-Ⅲ,③-Ⅳ,④-Ⅲ
C.①-Ⅰ,②-Ⅱ,③-Ⅲ,④-Ⅳ
D.①-Ⅲ,②-Ⅰ,③-Ⅲ,④-Ⅳ
√
【解析】选A。图甲中①赤道板位置形成细胞板,细胞处于有丝分裂末期,对应图乙中的Ⅳ;图甲中②出现纺锤体,核仁消失,细胞处于有丝分裂前期,对应图乙中的Ⅲ;图甲中③着丝粒分裂,细胞处于有丝分裂后期,对应图乙中的Ⅳ;图甲中④着丝粒排列在赤道板上,细胞处于有丝分裂中期,对应图乙中的Ⅲ,A正确。
二、非选择题
6.(12分)动物细胞进入有丝分裂阶段,中心体负责纺锤体的组装,并受到丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(PLK4)的调控。有研究表明,用PLK4 抑制剂抑制其活性后,许多癌细胞和正常细胞分裂仍可在无中心体复制的条件下进行,产生无中心体的细胞,表现出非中心体型纺锤体组装。TRIM37是一种泛素连接酶,其不同的表达水平可以通过截然不同的机制控制细胞内非中心体型纺锤体的组装,具体机理如图1、图2所示。
注:CEP192是一种多功能骨架蛋白,参与纺锤体的形成。
(1)与高等植物细胞相比,动物细胞有丝分裂过程的不同点主要体现在_______________________________________________________两个方面。
前期纺锤体的形成方式不同,末期细胞质的分裂方式不同
【解析】(1)动物细胞与高等植物细胞的有丝分裂过程相比,不同点是:前期纺锤体形成方式不同,动物细胞由中心体发出星射线形成纺锤体,高等植物细胞由细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体;末期细胞质的分裂方式不同,动物细胞细胞膜从中部向内凹陷缢裂细胞质,使细胞一分为二;高等植物细胞在赤道板位置出现了一个细胞板,由细胞的中央向四周扩展,逐渐形成了新的细胞壁,从而使一个细胞分裂成为两个子细胞。
(2)PLK4活性受抑制后,TRIM37正常表达,许多癌细胞和正常细胞仍可发生非中心体型纺锤体组装的原因是____________________________________
____________________________________________;
TRIM37 过量表达可通过引起CEP192降解而________(填“提高”或“减弱”)细胞对PLK4抑制的敏感性,最终导致出现染色体数________的异常细胞。
　减弱　
失活的PLK4形成PLK4凝聚体,招募其他成分充当中心体作用,形成非中心体型纺锤体
加倍
【解析】(2)PLK4活性受抑制后,TRIM37正常表达,许多癌细胞和正常细胞仍可发生非中心体型纺锤体组装的原因是:失活的PLK4形成PLK4凝聚体,招募其他成分充当中心体作用,形成非中心体型纺锤体。TRIM37过量表达可通过促进CEP192降解而减弱细胞对PLK4抑制的敏感性,非中心体型纺锤体组装失败。纺锤体不能形成,染色体不能移向细胞两极,细胞分裂不能正常进行,导致出现染色体数加倍的异常细胞。
(3)科研人员制作了异种移植神经母细胞瘤的裸鼠,具有过量表达TRIM37的特点。用含物质X的饲料饲喂这些裸鼠,统计发现癌细胞的数量增加不明显。
①推测物质X的作用是__________________________________________。
②该实验应设置__________________________________________________
的对照组。
促进TRIM37的过量表达或促进CEP192的降解　
用等量不含物质X的相同饲料饲喂相同生理状况的裸鼠
【解析】(3)据题意,裸鼠具有过量表达TRIM37的特点,用含物质X的饲料饲喂这些裸鼠,统计发现癌细胞的数量增加不明显,说明细胞分裂被抑制。
①由此推测物质X的作用可能是促进TRIM37的过量表达或促进CEP192的降解。
②为证实推测,应设置用等量不含物质X的相同饲料饲喂相同生理状况的裸鼠作为对照(遵循单一变量原则和等量性原则)。(共59张PPT)
第四单元　细胞的生命历程
第15讲　细胞的增殖
考点一　细胞周期与动植物细胞有丝分裂过程
考点二　观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
悟高考·瞻动向
课程标准解读与能力要求 知识网络概览
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。 2.运用模型与建模的方法分析有丝分裂的过程。 3.通过制作和观察根尖细胞有丝分裂简易装片的实验,掌握实验的原理和操作技能。
考点一　细胞周期与动植物细胞有丝分裂过程
【要点梳理·夯基固本】
一、细胞增殖与细胞周期
1.生物体生长的原因:
2.细胞增殖:
3.细胞周期:
名师点睛　细胞周期的影响因素
(1)内部因素:不同类型细胞的周期可能不同,各期持续时间也不同。
(2)外部因素:如温度、pH等会影响细胞周期的长短,因此,同一细胞的细胞周期是可变的。
二、有丝分裂
1.有丝分裂各时期主要特点(以高等植物细胞为例):
时期 主要变化 记忆口诀
①染色质丝螺旋缠绕,缩短变粗,成为________; ②从细胞的两极发出纺锤丝,形成一个梭形的________; ③核仁逐渐解体,______逐渐消失; ④________散乱分布于纺锤体中央 膜仁消失
现两体
纺锤丝牵引着________运动,使每条染色体的着丝粒 排列在________上 赤道板上
排整齐
染色体
纺锤体
核膜
染色体
染色体
赤道板
时期 主要变化 记忆口诀
①每个着丝粒分裂成两个,______________分开,成为 两条染色体,由纺锤丝牵引着分别向细胞的两极移动; ②结果:____________加倍,细胞的两极各有一套 ____________完全相同的染色体 粒裂数增
均两极
①染色体变成__________,纺锤丝消失; ②出现新的______、核仁,形成两个新的细胞核; ③________的位置出现一个细胞板,细胞板逐渐扩 展,形成新的_______ 两消两现
建新壁
姐妹染色单体
染色体数目
形态和数目
染色质丝
核膜
赤道板
细胞壁
名师点睛　结构与功能观理解有丝分裂
(1)间期:核糖体参与蛋白质的合成,动物和低等植物细胞有中心体的复制。
(2)末期:高尔基体参与细胞板的形成。
(3)分裂期:染色体的行为变化有利于遗传物质复制后精确地平均分配。
2.动物细胞与高等植物细胞有丝分裂的主要区别:
3.有丝分裂的意义:将亲代细胞的染色体经过______之后,精确地平均分配
到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质______,因而在细胞的亲代和
子代之间保持了______________。
复制
DNA
遗传的稳定性
三、无丝分裂
易错辨析
1.同一生物的不同组织细胞都具有细胞周期。( )
分析:只有连续分裂的细胞才有细胞周期,有的细胞不再分裂,有的细胞
不能连续分裂。
2.细胞越小,其相对表面积也越小,这有利于提高物质交换效率。( )
分析:细胞越小,其相对表面积越大。
3. 植物细胞有丝分裂前期,核DNA已完成复制且染色体数目加倍。( )
分析:有丝分裂前期,核DNA复制后加倍,但染色体数目不变。
×
×
×
4.有丝分裂后期,着丝粒分裂导致染色单体的数目加倍。( )
分析:有丝分裂后期,着丝粒分裂导致染色体的数目加倍。
5.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。( )
6.动植物细胞有丝分裂中期都会出现的细胞结构是赤道板。( )
分析:赤道板是人为规定的虚拟平面,不是细胞结构。
7.前期随着染色质丝逐渐螺旋化形成了染色单体。( )
分析:染色单体形成于分裂间期,前期随着染色质逐渐螺旋化形成显微
镜下可见的染色体。
×
√
×
×
长句表达
1.(必修1 P111表6-1延伸)观察细胞的有丝分裂应选择小鼠十二指肠上
皮细胞,原因是小鼠十二指肠上皮细胞的___________________________
__________。
2.(必修1 P112图6-2延伸)遗传信息的转录过程一般不发生在分裂期,据
教材图分析,原因可能是________________________________________
__________。
细胞周期中分裂期占细胞周期
的比例大
分裂期时染色体高度螺旋化,DNA不容易解旋
进行转录
【命题探究·释疑解惑】
【典例】图甲表示一个细胞周期中细胞内某种物质含量的动态变化;图乙表示细胞周期过程中,不同核DNA含量的细胞数目;图丙表示该细胞有丝分裂某一时期示意图。分析回答:
(1)图甲中表示一个完整细胞周期的是______(填字母)。
(2)图丙对应图甲中的时期是____________(填字母),其核DNA含量对应图乙中的______。
【解析】(1)细胞周期是指连续分裂的细胞,从一次分裂完成时开始,到下一次分裂结束时为止,包括分裂间期和分裂期。图甲中表示一个完整细胞周期的是F~M。
(2)图丙细胞中着丝粒分裂,处于有丝分裂的后期,染色体为8条,其中核DNA含量是体细胞中的2倍,对应图乙中的4C。
F~M
D~E和K~L
4C
(3)若用化学试剂秋水仙素抑制纺锤体形成,则图乙中核DNA含量为2C的细胞数目会______。
(4)图乙中______________________________________________表明分裂间期比分裂期时间长。
聚焦考查点:有丝分裂过程中染色体和核DNA数目变化规律。
减少
核DNA数目为2C和2C~4C的细胞数目多
【解析】 (3)若用化学试剂秋水仙素抑制纺锤体形成,则会使染色体数目加倍,使细胞分裂停留在分裂期,即图乙中核DNA 含量为2C的细胞数目会减少。
(4)图乙中核DNA数目为2C和2C~4C的细胞数目多,因而可推测,在细胞周期中分裂间期比分裂期时间长。
破解策略
“模型法”分析有丝分裂过程
1.应用物理模型分析染色体行为变化:
2.应用数学模型分析染色体(核DNA)数目变化:
(1)细胞周期中核DNA、染色体数目变化:
①图中表示DNA分子复制的时段为a→b。
②图中表示着丝粒分裂的时段为g→h。
(2)细胞周期中染色单体数目变化:
①图中i→m表示DNA复制,n→o表示着丝粒分裂。
②染色单体数在细胞周期中的起点为0,终点也为0。
(3)每条染色体上DNA含量变化:
①图中表示DNA分子复制的时段为p→q。
②图中表示着丝粒分裂的时段为r→s。
(4)应用柱状图分析细胞周期:
①根据染色单体变化判断各时期。
染色单体
②根据比例关系判断各时期。
核DNA∶染色体∶染色单体
=
【扣点专练·通法悟道】
1.(2026·潮州联考)科学家用32P标记的磷酸盐浸泡蚕豆幼苗,追踪放射性的去向,以研究蚕豆根尖细胞的分裂情况,得到的根尖细胞连续分裂数据如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.AC段可以表示蚕豆根尖细胞的一个细胞周期
B.CD段会发生中心体移向细胞两极形成纺锤体
C.DNA复制发生在BC段或EF段
D.染色体数目加倍可发生在CD段
√
【解析】选D。一个细胞周期应先是分裂间期,后是分裂期,可用BD段或DF段表示,不能用AC段表示,A错误;蚕豆是高等植物,细胞中不含中心体,B错误;DNA复制发生在有丝分裂前的间期,即BC段和DE段,C错误;染色体数目加倍发生在分裂期,即CD段、AB段或EF段,D正确。
2.根据每个细胞中核DNA含量不同,将洋葱根尖分生区细胞分成甲、乙、丙三组,每组细胞的数目如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A.甲组的细胞中正在进行中心体的复制和
有关蛋白质的合成
B.丙组细胞处于分裂后期
C.乙组细胞处于分裂间期,该时期的细胞有
适度的生长
D.丙组细胞中的染色体数目与核DNA分子数目相等
√
【解析】选C。洋葱是高等植物,没有中心体,A错误;丙组细胞代表G2期、前期、中期、后期、末期,B错误;乙组正在进行DNA的复制,处于分裂间期,该时期的细胞有适度的生长,C正确;丙组细胞中处于细胞分裂周期的G2期、前期、中期、后期、末期几个时期,前期和中期染色体数目只有核DNA分子数目的一半,D错误。
3.如图A、B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,图C表示有丝分裂中不同时期每条染色体上DNA分子数变化。下列有关叙述错误的是(　　)
A.图A细胞表示有丝分裂中期,处于图C中B→C段
B.图B细胞表示有丝分裂后期含有8条染色单体
C.A→B段每条染色体的DNA分子数加倍的原因是DNA的复制
D.C→D段变化的原因是着丝粒的分裂
√
【解析】选B。图A细胞表示有丝分裂的中期,图C中B→C段表示有丝分裂前期和中期,因此图A细胞表示有丝分裂中期,处于图C中B→C段,A正确;图B细胞中着丝粒分裂,姐妹染色单体分开形成染色体,移向细胞两极,不存在染色单体,B错误;A→B段每条染色体的DNA分子数加倍的原因是DNA的复制,因此一条染色体上DNA数目加倍,C正确;C→D段着丝粒分裂,姐妹染色单体分开形成染色体,此时一条染色体上DNA数目减半,D正确。
考点二　观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
【要点梳理·夯基固本】
一、实验原理
二、方法步骤
名师点睛　关于实验的几点提醒
(1)解离液中两种液体的作用:
①酒精:迅速杀死细胞,固定细胞内染色体的形态。
②盐酸:促进细胞之间的中胶层物质溶解,从而达到分离细胞的目的。
(2)观察对象:解离时细胞已死亡,不能观察一个细胞的连续分裂过程,可以寻找处于不同时期的细胞,连起来体现出细胞分裂的连续过程,另外,分裂间期的细胞数多于分裂期。
易错辨析
1.若要观察处于细胞分裂中期的染色体可用醋酸洋红液染色。( )
2. 在观察根尖分生区组织细胞有丝分裂时,用体积分数为75%的酒精和质
量分数为15%的盐酸1∶1混合配制解离液。( )
分析:解离液应用体积分数为95%的酒精和质量分数为15%的盐酸1∶1配制。
3.盐酸解离根尖的同时也为甲紫溶液染色创造酸性环境。( )
分析:甲紫溶液属于碱性染料,因此盐酸解离根尖后需要用清水漂洗,以免
影响染色的效果。
√
×
×
4.解离后应立即进行染色,然后漂洗。( )
分析:解离后应先漂洗,再进行染色。
5.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。
( )
分析:DNA分子复制发生在间期,若根尖培养过程中用DNA合成抑制剂处
理,细胞停滞在间期,故分裂间期细胞所占比例升高。
6.用高倍显微镜观察洋葱根尖细胞的有丝分裂时,视野中不同细胞的染色
体数目可能不相等。( )
×
×
√
长句表达
1.(必修1 P116“探究·实践”选材)观察用甲紫溶液染色的洋葱表皮细胞看
不到染色体,原因是只有__________________________________________
__________________________________。
2.(必修1 P117“探究·实践”讨论)根据观察结果,比较细胞周期中不同时期
的时间长短的方法是____________________________________________
______________________。
处于分裂状态的细胞(如分生区组织细胞)才能看
到染色体,洋葱表皮细胞不再进行分裂
统计某时期的细胞数占计数细胞总数的比例,比例
越大,该时期的时间越长
【扣点专练·通法悟道】
1.如图表示某实验小组在显微镜下观察洋葱(2n=16)根尖分生区组织细胞有丝分裂过程中的部分视野,下列说法错误的是(　　)
A.制片过程中解离后要先用清水洗去解离液,再用醋酸洋红液进行染色
B.细胞①含16条染色体,其处于观察染色体形态、数目的最佳时期
C.若持续观察细胞②,则可观察到染色体逐步变为染色质的过程
D.对多个视野的细胞进行统计,可估算各时期在细胞周期中所占的比例
√
【解析】选C。观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂实验中,解离后要用清水进行漂洗,再用醋酸洋红液进行染色,漂洗的目的是防止解离过度,同时便于染色,A正确;细胞①处于有丝分裂中期,含16条染色体,该时期细胞中染色体形态稳定、数目清晰,是观察染色体的最佳时期,B正确;经解离过程后细胞已死亡,故无法观察到细胞②中染色体逐步变为染色质的过程,C错误;细胞周期中不同时期所占的比例与不同时期的细胞数目呈正相关,对多个视野的细胞进行统计可估算各时期在细胞周期中所占的比例,D正确。
提升·关键能力——分析实验结果
各操作步骤时间对实验结果的影响
解离 太短 细胞间质未被完全溶解,压片时细胞不易分散
过长 导致细胞解离过度、根尖过于酥软,影响染色
染色 太短 染色体或染色质不能完全着色
过长 使其他部分也被染成深色,无法分辨染色体
压片 过轻 细胞未分散开
过重 将组织压烂
从教材走向高考
2.(必修1 P117“拓展应用”延伸)细胞周期是靠细胞内部精确地调控实现的,如果出现异常,就可能导致细胞的癌变。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(DNA合成)和G2期。细胞周期受到检验点的严格调控,各检验点能对细胞周期的过程是否发生异常加以检测,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。下图甲表示某动物小肠上皮细胞的细胞周期部分检验点,图乙表示根据肠癌细胞中DNA含量的不同,对细胞周期各时期细胞的计数结果。回答下列问题。
(1)图甲显示分裂间期持续的时间明显比分裂期长,对此做出的合理解释是______________________________________________________________
________________。
(2)与G1期细胞相比,G2期细胞中染色体的特点是_________________ _________________________________________。 一个小肠上皮细胞(染色体数目为2N)在M期染色体数目的变化情况是_____________________。
分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备,完成DNA的复制和有关蛋白质的合成
　
每条染色体含有两条姐妹染色单体(或染色体DNA含量加倍)
2N到4N到2N
【解析】(1)图甲显示分裂间期持续的时间明显比分裂期长,这样有足够的时间完成DNA的复制和有关蛋白质的合成,为分裂期进行活跃的物质准备。
(2)与G1期细胞相比,由于经过了S期DNA复制和有关蛋白质的合成,G2期细胞中染色体表现的特点是每条染色体上含有两个DNA分子。一个小肠上皮细胞(染色体数目为2N)进入分裂期之后,每条染色体上含有两个DNA分子,经过后期着丝粒分裂之后,染色体数目暂时加倍由2N变成4N,随后经过有丝分裂末期平均分配到两个子细胞中,因此,在M期染色体数目的变化情况是2N到4N到2N。
(3)请推测检验点a和b的作用分别是________________________________、__________________________________________________。若细胞周期调控出现异常,可能导致细胞癌变。在放射性治疗前,常采用药物(如阿糖胞苷)使癌细胞同步化,其原理是__________________________,将癌细胞阻滞在S期。
(4)被计数在图乙b峰中的细胞处于图甲中的________期,若用阿糖胞苷处理体外培养的肠癌细胞,图乙检测结果的变化是______________________。
检验DNA分子是否完成复制　DNA分子是否受到损伤或是否做好物质准备(答出一点即可) 　
药物能够抑制DNA复制
G2和M
b峰值降低
【解析】(3)检验点a位于S和G2期之间,则该检测点的作用是检测DNA分子是否完成复制,b位于G2期和M期之间,则该检测点的作用是检测DNA分子是否受到损伤或是否做好分裂前物质准备。若细胞周期调控出现异常,可能导致细胞癌变。在放射性治疗前,常采用能够抑制DNA合成的药物,如阿糖胞苷使癌细胞同步化,由于该药物能抑制DNA的复制,使用药物后癌细胞将被阻滞在S期。
(4)图乙b峰中细胞内的DNA含量为80,显然DNA含量加倍,说明经过了DNA的复制,则被计数在图乙b峰中的细胞处于图甲中的G2和M期,若用阿糖胞苷处理体外培养的肠癌细胞,由于阿糖胞苷能抑制DNA复制过程,则会使细胞停留在S期,导致图乙检测结果的变化为b峰值降低,即DNA数目加倍的细胞变少。
悟高考·瞻动向
体验高考·淬炼考能
1.(2025·广东高考)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
√
【解析】选D。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,故没有发生细胞质分离,A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移向细胞两极,D正确。
2.(2024·江西高考)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
√
【解析】选B。本题主要考查有丝分裂不同时期的特点。T基因突变影响的是后期纺锤体伸长的时间和长度,纺锤体的形成是在前期,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正确;染色体着丝粒排列在赤道板上是中期的特点,因此T基因突变染色体着丝粒可以在赤道板上排列,B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正确。
3.(2025·江苏高考)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(　　)
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
√
【解析】选C。解离时间过长,会使细胞过于酥软,导致细胞结构被破坏,不利于观察到图甲所示的清晰分裂相,A错误;解离后的根尖,应先进行漂洗,洗去解离液,染色,然后置于载玻片上,滴加清水并压片,B错误;图乙中细胞的着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为两条子染色体,分别向细胞两极移动,符合有丝分裂后期的特征,C正确;图甲细胞不处于有丝分裂后期,且明显看出染色体数目多于16条,是秋水仙素诱导染色体数目加倍的结果,而图乙细胞处于正常的有丝分裂后期,着丝粒分裂导致其染色体数目加倍,并不是秋水仙素诱导的结果,D错误。
瞭望高考·探悟动态
锁定新情境:
粘连蛋白与染色体行为变化
　　研究发现,细胞中染色体的排列、分离与姐妺染色单体之间的粘连蛋白有关,粘连蛋白的作用机理如图所示(是有丝分裂过程中发生的)。
基于核心素养的新考向:
1.(模型与建模)图中所示染色体的行为发生在有丝分裂______期,此时期染色体的变化主要是___________________________________________。
2.(批判性思维)在细胞分裂过程中,细胞会产生水解酶将粘连蛋白分解,而染色体上的其他蛋白质不受影响,说明酶具有____________(填特性)。
后　
着丝粒分裂,姐妹染色单体分离
专一性
【解析】1.图中所示染色体的行为变化发生在有丝分裂后期,主要变化是着丝粒分裂,姐妹染色单体分离。
2.酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应,因此在细胞分裂过程中,细胞会产生水解酶将粘连蛋白分解,而染色体上的其他蛋白质不受影响,体现了酶具有专一性。
3.(推理)细胞内有一种对细胞分裂有调控作用的SGO蛋白,该蛋白主要集中在染色体的着丝粒位置。科学家研究有丝分裂时发现,水解粘连蛋白的酶在中期已经开始起作用,而各着丝粒却要到后期才几乎同时断裂。据图推测,SGO蛋白在细胞分裂中的作用主要是__________________________
___________。
4.(结构与功能观)粘连蛋白、SGO蛋白在细胞周期中的合成时期是____________,它们的结构与功能不同的直接原因是___________________ ________________________________________________________________
________________________。
保护粘连蛋白不被水解酶提
分裂间期
组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同,肽链的盘曲折叠方式及其形成的空间结构千差万别
前破坏
【解析】3.由于细胞内有一种对细胞分裂有调控作用的SGO蛋白,主要集中在染色体的着丝粒位置。科学家研究有丝分裂时发现,水解粘连蛋白的酶在中期已经开始起作用,而各着丝粒却要到后期才几乎同时断裂,推测SGO蛋白可以在细胞分裂中保护粘连蛋白不被水解酶提前破坏。
4.粘连蛋白、SGO蛋白都是蛋白质,蛋白质在细胞周期中的分裂间期合成,蛋白质的结构与功能不同的直接原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同,肽链的盘曲折叠方式及其形成的空间结构千差万别。核心素养测评 第四单元 第15讲　细胞的增殖
(20分钟　27分)
一、选择题:本题共5小题,每小题3分,共15分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.有研究表明,人类卵母细胞由于缺乏KIFC1蛋白,在分裂过程中常出现多极纺锤体,而小鼠、牛等哺乳动物卵母细胞的纺锤体则总是很稳定。剔除了小鼠和牛卵母细胞中的KIFC1蛋白后,小鼠和牛的卵母细胞会像人类卵母细胞一样组装出不稳定的纺锤体。根据该研究结果,下列相关推测不合理的是(　　)
A.人类出现异常卵细胞的概率高于小鼠和牛等哺乳动物
B.人类细胞中的KIFC1蛋白合成基因最可能在胚胎发育早期丢失
C.将KIFC1蛋白导入人类卵母细胞可能是一种减少缺陷卵子的潜在方法
D.小鼠的KIFC1蛋白合成基因也可能在除卵母细胞外的其他细胞中表达
【解析】选B。由于人类卵母细胞纺锤体异常的概率高于小鼠、牛等哺乳动物,因此出现异常卵细胞的概率也高于小鼠、牛等哺乳动物,A正确;胚胎发育过程中细胞进行有丝分裂和细胞分化,通常不会导致基因丢失,人类卵母细胞中的KIFC1蛋白合成基因最可能保持基因沉默,B错误;根据该研究结果,KIFC1蛋白与卵母细胞纺锤体的形成有关,将KIFC1蛋白导入人类卵母细胞,使卵母细胞形成纺锤体的错误率下降,可能是减少缺陷卵子的潜在方法,C正确;该研究表明小鼠、牛等动物的卵母细胞中存在KIFC1蛋白,不能说明该蛋白的合成基因只在卵母细胞中表达,其他细胞一般也会正常分裂,因而在其他细胞中KIFC1蛋白合成基因也可能表达,D正确。
2.甲、乙、丙三图表示洋葱根尖分生区细胞分裂过程三个时期中染色体和染色单体的数量关系。下列相关叙述正确的是(　　)
A.甲所处的时期中染色体数与核DNA数不同
B.乙所处的时期可能存在中心体发出星射线形成纺锤体
C.观察细胞中染色体形态和数目最佳的时期是丙所处时期
D.若抑制DNA复制,则处在甲时期的细胞数目增多
【解析】选D。细胞分裂过程中,没有染色单体的时期,细胞内染色体数与核DNA数相同,A错误;洋葱为高等植物,无中心体,B错误;观察染色体形态和数目最佳的时期是中期,乙所处的时期可能是前期或中期,丙所处的时期为后期,C错误;若抑制DNA复制,则间期的细胞数目增多,而甲所处时期是间期,D正确。
3.微管是构成细胞骨架的重要组分,参与细胞内物质运输、细胞迁移、极性建立和形态维持等多种生命活动。细胞中的微管具有多种多样的形态和结构如图所示,下列与微管有关的说法正确的是(　　)
A.中心体和纺锤体等都是由微管参与构成的,能快速解体和重排
B.由纤维素构成的微管是细胞骨架的重要结构
C.通过药物抑制微管的形成使有丝分裂停在后期
D.微管和内质网分别相当于囊泡运输的高速公路和交通枢纽
【解析】选A。中心体和纺锤体都是由微管参与构成的,微管蛋白能快速解体和重排,因此在分裂的过程中纺锤体和中心体可以合成和解体,A正确;细胞骨架的主要成分是蛋白质纤维,B错误;通过药物抑制微管的形成,会使有丝分裂停止在中期,C错误;高尔基体能接受内质网形成的囊泡,高尔基体对来自内质网的物质加工后,能再形成囊泡运走,所以高尔基体起着重要的交通枢纽作用,微管参与物质运输,相当于高速公路,D错误。
4.观察洋葱(2n=16)根尖分生区细胞时,拍摄的照片如图所示。下列分析正确的是(　　)
A.根尖染色以后置于载玻片上捣碎,加上盖玻片后用显微镜观察
B.a为有丝分裂后期细胞,其内含染色体和核DNA数较b均加倍
C.b为有丝分裂中期细胞,其内含染色体16条、核DNA分子32个
D.根尖培养过程中用秋水仙素处理,分裂间期细胞所占比例增大
【解析】选C。根尖染色以后置于载玻片上,加一滴清水,并用镊子尖把根尖弄碎,盖上盖玻片,用拇指轻轻地按压盖玻片,再用显微镜观察,A错误;图中a细胞处于有丝分裂的后期,b处于有丝分裂的中期,a中的染色体数较b加倍,DNA数没有加倍,B错误;洋葱的体细胞中含有16条染色体,b处于有丝分裂的中期,其内含染色体16条、核DNA分子32个,C正确;秋水仙素能抑制纺锤体的形成,染色体不能移向两极,造成分裂期的细胞增多,分裂间期的细胞所占比例不会增大,D错误。
5.(2026·江门模拟)某生物有丝分裂不同时期的细胞如图甲所示,不同细胞分裂时期染色体与核DNA数目比的关系如图乙所示。下列图甲中的细胞所处时期与图乙中的细胞分裂时期,对应正确的是(　　)
A.①-Ⅳ,②-Ⅲ,③-Ⅳ,④-Ⅲ
B.①-Ⅱ,②-Ⅲ,③-Ⅳ,④-Ⅲ
C.①-Ⅰ,②-Ⅱ,③-Ⅲ,④-Ⅳ
D.①-Ⅲ,②-Ⅰ,③-Ⅲ,④-Ⅳ
【解析】选A。图甲中①赤道板位置形成细胞板,细胞处于有丝分裂末期,对应图乙中的Ⅳ;图甲中②出现纺锤体,核仁消失,细胞处于有丝分裂前期,对应图乙中的Ⅲ;图甲中③着丝粒分裂,细胞处于有丝分裂后期,对应图乙中的Ⅳ;图甲中④着丝粒排列在赤道板上,细胞处于有丝分裂中期,对应图乙中的Ⅲ,A正确。
二、非选择题
6.(12分)动物细胞进入有丝分裂阶段,中心体负责纺锤体的组装,并受到丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(PLK4)的调控。有研究表明,用PLK4 抑制剂抑制其活性后,许多癌细胞和正常细胞分裂仍可在无中心体复制的条件下进行,产生无中心体的细胞,表现出非中心体型纺锤体组装。TRIM37是一种泛素连接酶,其不同的表达水平可以通过截然不同的机制控制细胞内非中心体型纺锤体的组装,具体机理如图1、图2所示。
注:CEP192是一种多功能骨架蛋白,参与纺锤体的形成。
(1)与高等植物细胞相比,动物细胞有丝分裂过程的不同点主要体现在__________
_____________________________________________两个方面。
(2)PLK4活性受抑制后,TRIM37正常表达,许多癌细胞和正常细胞仍可发生非中心体型纺锤体组装的原因是__________________________________________;
TRIM37 过量表达可通过引起CEP192降解而________(填“提高”或“减弱”)细胞对PLK4抑制的敏感性,最终导致出现染色体数________的异常细胞。
(3)科研人员制作了异种移植神经母细胞瘤的裸鼠,具有过量表达TRIM37的特点。用含物质X的饲料饲喂这些裸鼠,统计发现癌细胞的数量增加不明显。
①推测物质X的作用是__________________________________________。
②该实验应设置__________________________________________的对照组。
【解析】(1)动物细胞与高等植物细胞的有丝分裂过程相比,不同点是:前期纺锤体形成方式不同,动物细胞由中心体发出星射线形成纺锤体,高等植物细胞由细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体;末期细胞质的分裂方式不同,动物细胞细胞膜从中部向内凹陷缢裂细胞质,使细胞一分为二;高等植物细胞在赤道板位置出现了一个细胞板,由细胞的中央向四周扩展,逐渐形成了新的细胞壁,从而使一个细胞分裂成为两个子细胞。
(2)PLK4活性受抑制后,TRIM37正常表达,许多癌细胞和正常细胞仍可发生非中心体型纺锤体组装的原因是:失活的PLK4形成PLK4凝聚体,招募其他成分充当中心体作用,形成非中心体型纺锤体。TRIM37过量表达可通过促进CEP192降解而减弱细胞对PLK4抑制的敏感性,非中心体型纺锤体组装失败。纺锤体不能形成,染色体不能移向细胞两极,细胞分裂不能正常进行,导致出现染色体数加倍的异常细胞。
(3)据题意,裸鼠具有过量表达TRIM37的特点,用含物质X的饲料饲喂这些裸鼠,统计发现癌细胞的数量增加不明显,说明细胞分裂被抑制。
①由此推测物质X的作用可能是促进TRIM37的过量表达或促进CEP192的降解。
②为证实推测,应设置用等量不含物质X的相同饲料饲喂相同生理状况的裸鼠作为对照(遵循单一变量原则和等量性原则)。
答案:(1)前期纺锤体的形成方式不同,末期细胞质的分裂方式不同
(2)失活的PLK4形成PLK4凝聚体,招募其他成分充当中心体作用,形成非中心体型纺锤体　减弱　加倍
(3)①促进TRIM37的过量表达或促进CEP192的降解　②用等量不含物质X的相同饲料饲喂相同生理状况的裸鼠
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