2025導與練總復習生物學Ⅰ(高考一輪)(人教)第四單元　細胞的生命歷程含答案

2025導與練總復習生物學Ⅰ(高考一輪)(人教)第四單元細胞的生命歷程第13講細胞的增殖[課標要求]1.描述細胞通過不同的方式進行分裂,其中有絲分裂保證了遺傳信息在親代和子代細胞中的一致性。2.活動:制作和觀察根尖細胞有絲分裂簡易裝片,或觀察其永久裝片。考點一細胞增殖和細胞周期1.細胞增殖2.細胞周期分裂間期與分裂期的聯(lián)系:分裂間期為分裂期進行活躍的物質(zhì)準備,完成DNA分子的復制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成,同時細胞有適度的生長。(1)只有能連續(xù)分裂的細胞才具有細胞周期,進行減數(shù)分裂的細胞沒有。(2)細胞周期必須是分裂間期在前,分裂期在后,不能顛倒。(3)一些外界因素,如溫度、pH等會影響細胞周期的長短,因此,同一細胞的細胞周期是可變的。3.細胞不能無限長大細胞的大小影響物質(zhì)運輸效率,即細胞越大,細胞的表面積與體積的比值越小,物質(zhì)運輸?shù)男试降?不利于細胞與外界進行物質(zhì)交換。[正誤辨析]1.同一生物體不同器官的大小主要取決于細胞數(shù)量的多少。(√)2.任何具有分裂能力的細胞都具有細胞周期。(×)提示:連續(xù)分裂的細胞才有細胞周期。3.洋蔥的表皮細胞比分生區(qū)細胞的增殖周期長。(×)提示:洋蔥表皮細胞是高度分化的細胞,不分裂,沒有細胞周期。4.細胞分裂間期既有基因表達又有DNA復制。(√)[教材微點思考]1.(必修1P111正文拓展)觀察細胞有絲分裂裝片時不斷移動視野,視野中的細胞絕大多數(shù)是分裂間期的細胞,這是為什么?提示:細胞周期的大部分時間處于分裂間期,占細胞周期的90%～95%,所以視野中的細胞絕大多數(shù)是分裂間期的細胞。2.(必修1P115“思維訓練”拓展)細胞不能太大,也不是越小越好,原因是細胞如果太大,物質(zhì)運輸效率會降低,所以細胞不能太大;而細胞體積的最小限度,是由完成細胞功能所必需的基本結(jié)構(gòu)(如核糖體)和物質(zhì)(如酶)所需要的空間決定的。1.細胞周期4種常用表示方法(1)扇形圖。(2)線段圖。(3)曲線圖。(4)條形圖。2.細胞分裂后產(chǎn)生的子細胞有3種去向3.常和細胞周期聯(lián)系的5個“熱點”細胞周期的分析和應用1.(2023·廣東佛山期末)如圖是按順時針方向表示的4種植物細胞的細胞周期,下列說法正確的是(B)A.圖中的b→a→b表示細胞增殖過程的一個細胞周期B.圖甲的b→a與圖丙的b→a所用的時間可能一樣長C.溫度對植物a→b的生理活動沒有影響D.細胞中核DNA的復制發(fā)生在b→a段解析:a→b面積更大,表示分裂間期,b→a表示分裂期,故一個細胞周期應是a→b→a;由于圖中只表示了分裂間期與分裂期在一個細胞周期中所占時間的比例,并沒有表示時間的長短,所以各圖中b→a(分裂期)所用的時間可能一樣長;a→b表示分裂間期,主要進行DNA復制和蛋白質(zhì)的合成,而溫度會影響酶的活性從而影響植物a→b的生理活動;細胞中核DNA的復制發(fā)生在分裂間期,即圖中的a→b段。2.(多選)(2024·湖南邵陽月考)細胞周期控制器是由細胞周期蛋白依賴性激酶(CDK)和細胞周期蛋白(cyclin)兩種蛋白質(zhì)構(gòu)成的復合物。如圖為多種cyclin在細胞周期中的表達情況,Wee1蛋白激酶可抑制cyclinB-CDK復合物的活性。下列相關(guān)敘述錯誤的是(CD)A.cyclinA蛋白可能參與DNA的復制B.cyclinB可能與啟動紡錘體的組裝及紡錘絲與染色體的連接有關(guān)C.若細胞要順利進入M期時,Wee1蛋白激酶的活性會增強D.若Wee1蛋白激酶活性降低,則細胞分裂間期的時間增加解析:S期進行DNA分子的復制,cyclinA蛋白在S期合成和增加,與DNA的復制同步,推測cyclinA蛋白可能參與DNA的復制;cyclinB蛋白在G2期開始合成,在M期前期達到最多,之后逐漸降低,可能與前期的細胞分裂活動相關(guān),如啟動紡錘體的組裝及紡錘絲與染色體的連接等;Wee1蛋白激酶可抑制cyclinB-CDK復合物的活性,而細胞進入M期,cyclinB有較高表達水平,說明cyclinB-CDK復合物的合成及活性的保持有利于細胞進入M期,則此時Wee1蛋白激酶的活性減弱;Wee1蛋白激酶的活性增強會阻止細胞從分裂間期進入分裂期,它的活性減弱會讓細胞提前進入分裂期,分裂間期時間減少。考點二有絲分裂和無絲分裂1.有絲分裂——以高等植物細胞為例提醒有絲分裂不包括分裂間期。2.無絲分裂提醒原核細胞以二分裂方式增殖,二分裂不屬于無絲分裂,也不屬于有絲分裂。無絲分裂和有絲分裂都是真核細胞的分裂方式。[正誤辨析]1.在一個細胞周期中,DNA的復制和中心粒的倍增可能發(fā)生在同一時期。(√)2.有絲分裂中染色體數(shù)目加倍和核DNA數(shù)目加倍發(fā)生在同一時期。(×)提示:染色體數(shù)目加倍發(fā)生在有絲分裂后期,核DNA數(shù)目加倍發(fā)生在分裂間期。3.赤道板和細胞板都可以在顯微鏡下觀察到。(×)提示:赤道板不是真實存在的細胞結(jié)構(gòu),觀察不到;細胞板是由高爾基體形成的細胞結(jié)構(gòu),可以觀察到。4.除中心體之外的細胞器在子細胞中的分配是隨機的。(√)5.有絲分裂將DNA平均分配到兩個子細胞中。(×)提示:有絲分裂中親代細胞的染色體經(jīng)過復制之后,精確地平均分配到兩個子細胞中。[教材微點思考]1.(必修1P111正文拓展)細胞分裂間期是蛋白質(zhì)合成的主要時期,分裂期蛋白質(zhì)合成的很少,原因是什么?提示:分裂期染色體高度螺旋化,DNA難以解旋,無法正常轉(zhuǎn)錄。2.(必修1P112“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(jié)果?如何驗證你的結(jié)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的形成,后期染色體中的著絲粒依然可以分裂,從而使細胞中染色體數(shù)目加倍,這說明著絲粒分裂不是紡錘絲牽引的結(jié)果。3.(必修1P114“思考·討論”拓展)如何通過有絲分裂過程中結(jié)構(gòu)變化快速區(qū)分植物細胞和動物細胞?提示:看分裂末期細胞質(zhì)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(nèi)凹陷,則為動物細胞。1.細胞周期中染色體、染色單體和核DNA的關(guān)系(1)當有染色單體(分裂前期、中期)時,染色體∶染色單體∶核DNA=1∶2∶2。(2)無染色單體(后期、末期)時,染色體∶核DNA=1∶1。2.細胞周期中核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核DNA間期(S期)DNA復制,核DNA數(shù)目加倍末期細胞一分為二,核DNA數(shù)目減半染色體后期著絲粒分裂,染色體數(shù)目加倍末期細胞一分為二,染色體數(shù)目減半染色單體間期(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3.根據(jù)條形圖判斷細胞分裂時期的規(guī)律(以二倍體生物為例)(1)根據(jù)染色單體變化判斷各時期。染色(2)根據(jù)比例關(guān)系判斷各時期。核DNA∶染色體4.有絲分裂中染色體數(shù)與核DNA數(shù)比值的變化曲線圖中E′F′(BC)段表示S期DNA的復制,染色單體形成,F′G(CD)段表示含有姐妹染色單體的時期,即分裂間期的G2期、有絲分裂前期和中期,GH(DE)段表示有絲分裂后期著絲粒分裂,染色單體消失。5.與有絲分裂有關(guān)的細胞器及其生理作用名稱生物類型作用時期生理作用核糖體動物、植物主要是分裂間期合成相關(guān)蛋白質(zhì)線粒體動物、植物整個細胞周期提供能量高爾基體植物末期與細胞壁(板)的形成有關(guān)中心體動物、低等植物前期與紡錘體的形成有關(guān)有絲分裂的過程及特點1.(2024·吉林通化期中)如圖表示某植物細胞在細胞周期過程中染色體的行為變化,下列相關(guān)分析錯誤的是(C)A.a→b過程高爾基體活動活躍,有細胞板的形成B.b→c表示在分裂間期發(fā)生了DNA復制過程C.c→d過程染色質(zhì)和核膜、核仁逐漸解體D.e時期染色體形態(tài)數(shù)目最清晰解析:據(jù)圖可知,a→b過程染色體解螺旋變成染色質(zhì),為有絲分裂末期,植物細胞有絲分裂末期在赤道板的位置上出現(xiàn)細胞板,它向四周擴展形成新的細胞壁,細胞板和細胞壁的形成與高爾基體有關(guān);b→c過程染色質(zhì)復制,表示有絲分裂間期發(fā)生了DNA的復制;c→d過程表示有絲分裂前期,此時期核膜、核仁逐漸解體,但染色質(zhì)高度螺旋,縮短變粗,形成染色體;e可表示有絲分裂中期,此時期染色體形態(tài)數(shù)目最清晰。2.(2024·遼寧沈陽期中)如圖為一條染色體的結(jié)構(gòu)示意圖。高等植物細胞兩極發(fā)出的紡錘絲和動物中心體發(fā)出的星射線都屬于微管蛋白,它們形成的紡錘體必須有附著支點,即動粒,才能實現(xiàn)對染色體的牽拉移動。下列有關(guān)說法正確的是(D)A.細胞分裂間期,細胞核內(nèi)會完成DNA分子的復制和微管蛋白等的合成B.有絲分裂前期,動物細胞兩極發(fā)出紡錘絲形成紡錘體C.有絲分裂中期,細胞中央形成一個赤道板,染色體的著絲粒排列在其中D.有絲分裂后期,染色體著絲粒分裂形成的兩條染色體在紡錘體和動粒的共同作用下移向細胞兩極解析:細胞分裂間期細胞核中完成DNA分子復制,微管蛋白的合成是由核糖體在細胞質(zhì)中完成的;有絲分裂前期,動物細胞中心體發(fā)出星射線形成紡錘體;有絲分裂中期,染色體的著絲粒排列在赤道板上,但赤道板是假想的平面,并不是真實存在的結(jié)構(gòu);有絲分裂后期,染色體著絲粒分裂,姐妹染色單體分開并在紡錘體和動粒的共同作用下移向細胞兩極。有絲分裂的圖像或曲線3.(2024·河南鄭州月考)如圖所示為細胞有絲分裂過程中核DNA數(shù)目、染色體數(shù)目的變化曲線,下列有關(guān)敘述不正確的是(B)A.圖甲和圖乙的縱坐標分別為核DNA數(shù)目和染色體數(shù)目B.圖甲中ac段過程和圖乙中ac段過程代表細胞的同一時期C.圖乙中b點到c點是著絲粒分裂的結(jié)果D.圖甲中的cd段和圖乙中的de段表示的是同一個過程解析:分裂間期DNA復制導致核內(nèi)DNA含量逐漸加倍,末期核DNA隨染色體平分到兩個子細胞中導致細胞內(nèi)核DNA含量減半,所以圖甲的縱坐標為核DNA數(shù)目;由于有絲分裂后期著絲粒分裂導致染色體數(shù)目加倍是在短時間內(nèi)完成的,末期染色體平分到兩個子細胞中導致細胞內(nèi)染色體數(shù)目減半,所以圖乙的縱坐標為染色體數(shù)目;圖甲中ac段可代表分裂間期至分裂期的末期,圖乙中的ac段可代表分裂間期至有絲分裂的后期,故圖甲中ac段和圖乙中ac段不代表相同時期;圖乙中b→c是染色體數(shù)目加倍的過程,是著絲粒分裂的結(jié)果;圖甲中的cd和圖乙中的de表示的是末期核DNA隨染色體平分到兩個子細胞中,是同一個過程。4.(多選)(2023·河北邢臺月考)下列是一組動物活細胞細胞周期各時期示意圖,有關(guān)說法正確的是(CD)A.b圖細胞將出現(xiàn)細胞板,并縊裂成兩個子細胞;c圖細胞核中染色體數(shù)和DNA數(shù)相等B.該生物與高等植物細胞有絲分裂的區(qū)別主要在c和e兩個時期C.d圖細胞中染色體∶核DNA數(shù)=1∶2D.上述細胞在細胞周期中出現(xiàn)的順序是a→c→d→e→b解析:b圖是動物細胞有絲分裂末期,細胞膜向內(nèi)凹陷縊裂成兩個子細胞,不會出現(xiàn)植物細胞才有的細胞板,c圖中核DNA分子已經(jīng)復制,但染色體數(shù)沒有加倍,兩者不相等;動物細胞與高等植物細胞有絲分裂的區(qū)別主要在前期和末期,即c、b時期;d細胞中染色體的著絲粒都排列在赤道板上,處于中期,此時細胞中染色體∶核DNA數(shù)=1∶2;a圖細胞中中心體已復制,處于間期,c圖核仁消失,中心體向兩極移動,細胞處于前期,d圖細胞中著絲粒排列在赤道板上,處于中期,e圖細胞中染色體移向兩極,處于后期,b圖處于末期,細胞分裂順序為a→c→d→e→b。考點三觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂1.實驗原理(1)高等植物根尖、芽尖等分生區(qū)細胞能進行有絲分裂。(2)由于各個細胞的分裂是獨立進行的,在同一分生組織中可以通過高倍顯微鏡觀察細胞內(nèi)染色體的存在狀態(tài),判斷該細胞處于有絲分裂的哪個時期。(3)細胞核內(nèi)的染色體容易被堿性染料(如甲紫溶液)著色。2.實驗步驟(1)根尖中只有分生區(qū)細胞才可以進行分裂,伸長區(qū)和成熟區(qū)細胞不能分裂。(2)不能觀察一個細胞的連續(xù)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(xiàn)出細胞分裂的連續(xù)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(xiàn)象。[教材微點思考](必修1P116“探究·實踐”拓展)觀察用甲紫溶液染色的洋蔥表皮細胞,看不到染色體的原因是只有處于分裂狀態(tài)的細胞(如分生區(qū)組織細胞)才能看到染色體,洋蔥表皮細胞不再進行分裂。1.實驗操作的注意事項2.細胞分裂時期與所觀察細胞數(shù)目的關(guān)系及計算(1)細胞周期中不同時期持續(xù)時間長短與處于該時期的細胞數(shù)呈正相關(guān)。(2)某時期持續(xù)時間(t)=處于該時期細胞數(shù)觀察細胞總數(shù)×有絲分裂的觀察實驗1.(2023·河南南陽期末)某興趣小組進行了觀察洋蔥根尖分生區(qū)組織細胞有絲分裂的實驗。下列關(guān)于該實驗的敘述,正確的是(D)A.使用體積分數(shù)為50%的酒精能夠使組織中的細胞相互分離開來B.實驗中使用的染色劑進入細胞時需要消耗線粒體產(chǎn)生的ATPC.觀察有絲分裂中期細胞可清晰看到染色體且隨后染色體的著絲粒分裂D.細胞內(nèi)染色體的存在狀態(tài)可作為判斷有絲分裂各個時期的依據(jù)解析:制作洋蔥根尖細胞有絲分裂裝片時,使用解離液使細胞分離,解離液成分是質(zhì)量分數(shù)為15%的鹽酸和體積分數(shù)為95%的酒精;用染色劑染色時,細胞已經(jīng)被殺死,染色劑進入細胞內(nèi)不需要消耗ATP;觀察中期細胞可清晰地看到染色體,但是看到的細胞均是死細胞,所以看不到著絲粒分裂的動態(tài)過程;有絲分裂不同時期,細胞中染色體的形態(tài)存在一定差異,因此細胞內(nèi)染色體的存在狀態(tài)可作為判斷有絲分裂各時期的依據(jù)。2.(2022·廣東卷)用洋蔥根尖制作臨時裝片以觀察細胞有絲分裂,如圖為光學顯微鏡下觀察到的視野。下列實驗操作正確的是(C)A.根尖解離后立即用甲紫溶液染色,以防解離過度B.根尖染色后置于載玻片上搗碎,加上蓋玻片后鏡檢C.找到分生區(qū)細胞后換高倍鏡并使用細準焦螺旋調(diào)焦D.向右下方移動裝片可將分裂中期細胞移至視野中央解析:根尖解離后需要先漂洗,洗去解離液后再進行染色;將已經(jīng)染色的根尖置于載玻片上,加一滴清水后,用鑷子尖將根尖弄碎,蓋上蓋玻片,需要用拇指輕輕按壓蓋玻片,使細胞分散開,再進行觀察;在低倍鏡下找到分生區(qū)細胞(呈正方形,排列緊密)后,再換用高倍鏡進行觀察,此時為使視野清晰,需要用細準焦螺旋進行調(diào)焦;分裂中期的染色體著絲粒整齊排列在赤道板上,據(jù)圖可知,圖示中期細胞位于左上方,故需要向左上方移動裝片將分裂中期的細胞移至視野中央。細胞周期調(diào)控[典例引領](2022·浙江1月選考)某多細胞動物具有多種細胞周期蛋白(cyclin)和多種細胞周期蛋白依賴性激酶(CDK),兩者可組成多種有活性的CDK-cyclin復合體,細胞周期各階段間的轉(zhuǎn)換分別受特定的CDK-cyclin復合體調(diào)控。細胞周期如圖所示,下列敘述錯誤的是(D)A.同一生物個體中不同類型細胞的細胞周期時間長短有差異B.細胞周期各階段的有序轉(zhuǎn)換受不同的CDK-cyclin復合體調(diào)控C.抑制某種CDK-cyclin復合體的活性可使細胞周期停滯在特定階段D.一個細胞周期中,調(diào)控不同階段的CDK-cyclin復合體會同步發(fā)生周期性變化解析:多種細胞周期蛋白(cyclin)和多種細胞周期蛋白依賴性激酶(CDK),兩者可組成多種有活性的CDK-cyclin復合體,細胞周期各階段間的轉(zhuǎn)換分別受特定的CDK-cyclin復合體調(diào)控,因此一個細胞周期中,調(diào)控不同階段的CDK-cyclin復合體不可能同步發(fā)生周期性變化。[情境鏈接]1.細胞周期的調(diào)控細胞周期的調(diào)控關(guān)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(zhuǎn)變過程都是由一種稱為成熟促進因子(MPF)的蛋白質(zhì)復合體所觸發(fā)的。裂殖酵母中組成MPF的是兩種蛋白:cdc2的激酶和細胞周期蛋白(cyclin)。cyclin有2種:S-cyclin和M-cyclin。其調(diào)控過程如圖所示。細胞周期的調(diào)控關(guān)鍵是掌握2個起決定作用的控制點,即在G1期S-cyclin與cdc2結(jié)合調(diào)控DNA復制,使細胞進入S期;在G2期M-cyclin與cdc2結(jié)合調(diào)控有絲分裂,使細胞進入分裂期。2.動物細胞周期同步化的方法根據(jù)細胞周期調(diào)控的原理,利用一定方法使細胞群體處于細胞周期的同一階段,稱為細胞周期同步化。以下是能夠?qū)崿F(xiàn)動物細胞周期同步化的兩種方法:(1)DNA合成阻斷法:在細胞處于對數(shù)生長期的培養(yǎng)液中添加適量的DNA合成可逆抑制劑,會阻斷間期中S期的DNA復制過程,使處于間期的S期細胞停滯;處于S期之外的細胞不受影響而繼續(xù)細胞周期的運轉(zhuǎn),最終細胞會停滯在細胞周期的G1/S期交界處,從而實現(xiàn)細胞周期同步化的目的。假設一個細胞周期時長=G1+S+G2+M=10+7+3.5+1.5=22(h)。操作過程如下:①向細胞的培養(yǎng)液中加入過量的DNA合成可逆抑制劑,處于S期的細胞立刻被抑制。②繼續(xù)培養(yǎng)G2+M+G1=3.5+1.5+10=15(h),則處于G2、M、G1期的細胞都將被抑制在G1/S期交界處。③除去抑制劑,更換新鮮培養(yǎng)液,細胞將繼續(xù)沿細胞周期運行,運行時間既要保證處于G1/S期交界處的細胞經(jīng)過S期(7h)進入G2期,又要保證處于S期的細胞不能再次進入S期(時間少于G2+M+G1的15h),即運行時間應控制在7～15h。④再加入DNA合成可逆抑制劑,則可實現(xiàn)全部細胞都被阻斷在G1/S期交界處,實現(xiàn)細胞周期同步化。(2)秋水仙素阻斷法:在細胞處于對數(shù)生長期的培養(yǎng)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,從而實現(xiàn)細胞周期同步化。[遷移應用]1.(2024·福建廈門月考)CDK蛋白和P27蛋白都參與調(diào)控細胞周期。P27蛋白可以插入到CDK蛋白中,使CDK蛋白的空間結(jié)構(gòu)改變,導致細胞周期停滯于DNA復制之前。下列敘述錯誤的是(B)A.P27蛋白插入到CDK蛋白中,分裂間期的細胞數(shù)量增多B.若促進P27蛋白基因的表達,細胞增殖速率會迅速加快C.若敲除細胞中的CDK蛋白基因,有絲分裂過程可能受阻D.若敲除細胞中的P27蛋白基因,可能會引發(fā)細胞產(chǎn)生癌變解析:P27蛋白與CDK蛋白結(jié)合后,導致細胞周期停滯于DNA復制之前,而DNA復制發(fā)生在分裂間期,故P27蛋白插入到CDK蛋白中,分裂間期的細胞數(shù)量增多;若促進P27蛋白基因的表達,P27蛋白的含量增加,導致更多的CDK蛋白的空間結(jié)構(gòu)改變,停滯于DNA復制之前的細胞增加,故細胞增殖速率會減慢;CDK蛋白構(gòu)象改變,使細胞周期停滯于DNA復制前,推測CDK蛋白缺失也會有類似的結(jié)果,因此若敲除細胞中的CDK蛋白基因,有絲分裂過程可能受阻;由題意可知,P27蛋白有減緩細胞分裂的作用,若敲除細胞中的P27蛋白基因,細胞分裂加快,可能會引發(fā)癌變。2.(2024·安徽高考適應性考試)某種連續(xù)分裂的動物細胞細胞周期如圖所示,包括G1期(8h)、S期(8h)、G2期(6h)和M期(2h)。現(xiàn)有該種細胞若干,為使所有細胞處于細胞周期同一時期,需按如下步驟操作:①在培養(yǎng)液中添加過量TdR(一種DNA合成抑制劑),培養(yǎng)細胞足夠時間;②去除TdR,培養(yǎng)細胞10h;③再次添加過量TdR,培養(yǎng)細胞足夠時間。下列敘述錯誤的是(A)A.操作①后,原處于S期的細胞停滯于S/G2交界處B.操作①后,原處于M期的細胞停滯于G1/S交界處C.操作②后,培養(yǎng)液中沒有處于S期的細胞D.操作③后,所有細胞都停滯于G1/S交界處解析:操作①后,原處于S期的細胞DNA復制中斷,會停滯于S期,不會繼續(xù)復制直到停滯于S/G2交界處?；A鞏固練1.(2023·山東泰安期末)用不同濃度的藥物X處理大蒜根尖分生區(qū)細胞3d和5d后,分別制片觀察有絲分裂指數(shù)[有絲分裂指數(shù)(%)=分裂期細胞數(shù)/觀察細胞數(shù)×100%]如圖所示。下列相關(guān)敘述錯誤的是(D)A.藥物X濃度為0時有絲分裂指數(shù)只有10%,表明多數(shù)細胞處于分裂間期B.隨著處理時間的延長,根尖分生區(qū)細胞有絲分裂指數(shù)呈下降趨勢C.高濃度的藥物X明顯降低了根尖分生區(qū)細胞有絲分裂指數(shù)D.制作裝片過程中使用解離液的目的是固定細胞的形態(tài)解析:制作裝片過程中使用解離液的目的是使得組織細胞分離開來。2.(2023·河北滄州一模)下表1列出了人的體細胞處于細胞周期某階段的特征,表2統(tǒng)計了時期a～d所具有表1所述特征的數(shù)量。a～d分別表示分裂間期的G1期(DNA合成前期)、S期(DNA合成期)、G2期(DNA合成后期)和分裂期,但對應關(guān)系未知。下列敘述錯誤的是(D)表1特征1核膜消失或重建特征2具有組成染色體的蛋白質(zhì)特征3紡錘絲附著在著絲粒上特征4細胞核中正在發(fā)生DNA的復制表2時期具有特征的數(shù)量a2b?c3d1A.a時期具有特征2和特征4B.b時期具有的特征數(shù)量是1C.c時期可能發(fā)生染色體數(shù)目加倍D.d時期細胞中DNA完成復制解析:G1期具有特征2,S期具有特征2、4,G2期具有特征2,分裂期具有特征1、2、3,因此時期a對應S期,時期c對應分裂期,時期b和時期d均可能是G1期或G2期;時期c對應分裂期,在有絲分裂的后期,由于著絲粒分裂,姐妹染色單體分開,染色體數(shù)目加倍;時期b和時期d均可能是G1期或G2期,因此d時期細胞中DNA不一定完成復制。3.(2024·湖南岳陽模擬)已知細胞周期各階段生理過程在調(diào)控因子的嚴格調(diào)控下進行。研究人員將M期細胞分別與G1期和G2期細胞融合,發(fā)現(xiàn)原G1期和G2期細胞的染色質(zhì)均凝聚成染色體。下列分析正確的是(B)A.若將S期細胞與G1期細胞融合,融合細胞核膜可能迅速啟動解體B.G1期細胞中存在控制合成誘導染色質(zhì)凝聚成染色體調(diào)控因子的基因C.若將G1期細胞和G2期細胞融合,原G1期細胞的DNA可能啟動復制D.誘導染色質(zhì)凝聚成染色體的調(diào)控因子存在于M期細胞中,且隨M期進行含量越來越高解析:細胞核膜解體發(fā)生在M期的前期,若將S期細胞與G1期細胞融合,融合細胞核膜不會啟動解體;將M期細胞分別與G1期和G2期細胞融合,發(fā)現(xiàn)原G1期和G2期細胞的染色質(zhì)均凝聚成染色體,說明M期細胞中存在誘導染色質(zhì)凝聚成染色體調(diào)控因子的基因,且該時期進行了相關(guān)調(diào)控因子的合成,因此G1期細胞中存在控制合成誘導染色質(zhì)凝聚成染色體調(diào)控因子的基因;DNA復制發(fā)生在S期,啟動DNA復制的相關(guān)調(diào)控因子在該時期合成,若將G1期細胞和G2期細胞融合,原G1期細胞的DNA不會啟動復制;染色質(zhì)凝聚成染色體發(fā)生在M期的前期,因此誘導染色質(zhì)凝聚成染色體的調(diào)控因子存在于M期細胞中,該調(diào)控因子在前期含量最高隨后含量會減少。4.圖1、圖2分別表示某種生物細胞有絲分裂過程中某一時期的模式圖,圖3表示有絲分裂中一個細胞內(nèi)不同時期核DNA分子數(shù)的變化,圖4表示有絲分裂中一個細胞內(nèi)不同時期染色體和核DNA的數(shù)量關(guān)系。下列有關(guān)敘述錯誤的是(B)A.圖1所示細胞中共有4條染色體,8個核DNA分子;圖2所示細胞中共有0條姐妹染色單體B.圖1所示細胞處于圖3中BC段,完成圖3中CD段變化的細胞分裂時期是后期C.有絲分裂過程中不會出現(xiàn)如圖4中d所示的情況D.圖4中a可表示有絲分裂后期,b可對應有絲分裂前期或中期解析:圖3中BC段核DNA加倍,可以表示有絲分裂的前期、中期、后期,可對應于圖1和圖2,圖3中CD段變化的原因是一個親代細胞分裂成兩個子細胞。5.(2024·山東菏澤月考)動物細胞有絲分裂階段,多功能骨架蛋白(CEP192)參與紡錘體的形成,中心體負責紡錘體的組裝,并受蛋白激酶(PLK4)的調(diào)控。PLK4失活后,PLK4凝聚體可招募其他成分充當中心體作用,使正常細胞分裂可在無中心體復制的條件下進行。泛素連接酶(TRIM37)可抑制PLK4凝聚、促進CEP192的降解。下列分析錯誤的是(A)A.在PLK4的正常調(diào)控下,中心體在每個細胞周期的前期復制一次B.PLK4失活后,非中心體型紡錘體組裝取決于TRIM37的水平C.在PLK4失活的情況下,TRIM37基因過度表達可抑制癌細胞分裂D.在TRIM37基因過度表達的細胞中可能觀察到染色體數(shù)目加倍解析:中心體與紡錘體的形成有關(guān),在PLK4的正常調(diào)控下,中心體在每個細胞周期的分裂間期復制一次;PLK4失活后,PLK4凝聚體可招募其他成分充當中心體作用,而泛素連接酶(TRIM37)可抑制PLK4凝聚、促進CEP192的降解,故可知非中心體型紡錘體組裝取決于TRIM37的水平;在PLK4失活的情況下,泛素連接酶(TRIM37)可抑制PLK4凝聚、促進CEP192的降解,故TRIM37基因過度表達可使癌細胞分裂終止;在TRIM37基因過度表達的細胞中,紡錘體的形成受阻,所以染色體不能平均移向兩極,染色體數(shù)目加倍。6.(2024·湖南長沙模擬)丙酯草醚是一種除草劑,研究者利用洋蔥根尖為實驗材料,開展了丙酯草醚對植物細胞分裂影響的實驗研究。下圖為顯微鏡下觀察到的部分細胞圖像。下列有關(guān)敘述正確的是(A)A.圖中A箭頭所指細胞處于有絲分裂的后期,此時期伴隨著姐妹染色單體的分開B.圖中B箭頭所指細胞處于有絲分裂的中期,染色體數(shù)與核DNA分子數(shù)之比為1∶1C.在分裂期的細胞中,若中期細胞數(shù)比例增加,則丙酯草醚抑制了紡錘絲的形成D.對根尖分生區(qū)細胞進行解離、漂洗、染色和制片后,再從蓋玻片一側(cè)滴加丙酯草醚解析:圖中B箭頭所指細胞處于有絲分裂的中期,此時細胞中每條染色體含有2個DNA分子,即細胞染色體數(shù)與核DNA分子數(shù)之比為1∶2;在分裂期的細胞中,若中期細胞數(shù)比例增加,則可推測丙酯草醚抑制了著絲粒的分裂;對根尖分生區(qū)細胞進行解離、漂洗、染色和制片后,再從蓋玻片一側(cè)滴加丙酯草醚沒有效果,無法達到探究的目的,因為此時細胞已經(jīng)死亡。7.CDK1是推動細胞由分裂間期進入分裂期的關(guān)鍵蛋白。在DNA復制開始后,CDK1發(fā)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(zhì)準備充分后,磷酸化的CDK1發(fā)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(nóng)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(C)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(fā)生去磷酸化后,染色質(zhì)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(fā)揮作用后,感染BYDV的細胞被阻滯在分裂間期解析:由題意可知,正常細胞中DNA復制未完成時CDK1處于磷酸化狀態(tài),即去磷酸化過程受到抑制;正常細胞中磷酸化的CDK1發(fā)生去磷酸化后,使細胞進入分裂期,染色質(zhì)螺旋化形成染色體;由題圖可知,正常細胞和感染BYDV的細胞中CDK1磷酸化水平達到最高點(二者相同)后均出現(xiàn)下降,但感染BYDV的細胞中CDK1的磷酸化水平維持在較高水平,正常細胞中CDK1磷酸化水平降低明顯,說明被感染細胞中磷酸化的CDK1的去磷酸化過程受到抑制,故M蛋白通過抑制磷酸化的CDK1的去磷酸化而影響細胞周期;磷酸化的CDK1發(fā)生去磷酸化而被激活,才能使細胞進入分裂期,故M蛋白發(fā)揮作用后,感染BYDV的細胞被阻滯在分裂間期。8.(2023·遼寧沈陽模擬)科學家研究了p38抑制劑(p38i)和核糖體翻譯功能的抑制劑茴香霉素(ANS)對細胞周期的作用,結(jié)果如圖。下列說法錯誤的是(C)A.ANS能夠使細胞阻滯在分裂期B.ANS可能影響了細胞周期有關(guān)酶的合成,從而影響了細胞周期C.p38i能夠使細胞阻滯在分裂期D.p38i能夠緩解ANS對細胞周期的影響解析:與第一組相比,第三組分裂間期細胞數(shù)目減少,分裂期細胞數(shù)目增多,說明茴香霉素ANS能夠使細胞阻滯在分裂期,導致分裂期細胞數(shù)目增多;茴香霉素(ANS)是核糖體翻譯功能的抑制劑,可能是影響了細胞周期有關(guān)酶的合成,從而影響了細胞周期;與第一組相比,第二組分裂間期和分裂期細胞數(shù)目在施加p38i前后無明顯變化,說明p38i不能使細胞阻滯在分裂期;與第一組相比,第三組分裂間期細胞數(shù)目減少,分裂期細胞數(shù)目增多,與第三組相比,第四組分裂間期細胞數(shù)目增多,分裂期細胞數(shù)目減少,說明p38i能夠緩解ANS對細胞周期的影響。9.(2024·湖南常德模擬)圖1表示細胞有絲分裂不同時期染色體數(shù)與核DNA數(shù)比例的變化關(guān)系;圖2、圖3分別表示高等動物甲、高等植物乙細胞有絲分裂的部分圖像。請回答下列問題。(1)細胞增殖包括物質(zhì)準備和兩個連續(xù)的過程。

(2)EF段形成的原因是。圖2、圖3分別處于圖1中的、段(填字母)。

(3)圖2細胞的下一時期,細胞中染色體數(shù)∶染色單體數(shù)∶核DNA數(shù)等于。與圖2相比,乙植物細胞處于與圖2相同的時期時,有絲分裂的主要區(qū)別為。

(4)圖3結(jié)構(gòu)H為,其作用是

。

解析:(1)細胞增殖包括物質(zhì)準備和細胞分裂兩個連續(xù)的過程。(2)EF段表示每條染色體上的DNA含量由2變?yōu)?,其形成的原因是著絲粒分裂,姐妹染色單體分離,成為兩條染色體。圖2處于有絲分裂的前期,每條染色體有2個DNA分子,處于圖1的DE段,圖3中每條染色體含有1個DNA分子,表示有絲分裂末期,處于圖1中的FG段。(3)圖2細胞的下一時期是有絲分裂的中期,細胞中染色體數(shù)∶核DNA數(shù)∶染色單體數(shù)等于1∶2∶2。高等植物細胞有絲分裂前期與動物細胞的主要區(qū)別為紡錘體由兩極發(fā)出的紡錘絲形成。(4)圖3結(jié)構(gòu)H為細胞板;在植物細胞有絲分裂末期,細胞板由細胞的中央向四周擴展,將細胞質(zhì)一分為二,且最終形成新的細胞壁。答案:(1)細胞分裂(2)著絲粒分裂DEFG(3)1∶2∶2紡錘體由細胞兩極發(fā)出的紡錘絲形成(4)細胞板由細胞的中央向四周擴展,逐漸形成新的細胞壁綜合提升練10.(多選)(2023·河北滄州三模)有絲分裂的起始階段,分裂極(建立兩極紡錘體)的確立確保了細胞分裂過程的對稱性和雙極性,從而使染色體精確分離。如圖為某動物細胞的有絲分裂示意圖,下列有關(guān)敘述錯誤的是(AC)A.該細胞處于分裂前期,蛋白質(zhì)和磷脂已經(jīng)裝配成中心體,細胞正在建立分裂極B.分裂結(jié)束后每個子細胞中有2個中心粒C.在紡錘絲的牽引下圖示兩條染色體將各自移向細胞的一極,細胞質(zhì)均等分裂D.高等植物細胞沒有中心體,但在細胞分裂時也會通過其他方式建立分裂極解析:圖示含有兩個中心體,核仁已經(jīng)消失,為有絲分裂前期,中心體的組成成分為蛋白質(zhì),沒有磷脂;分裂結(jié)束后每個子細胞中含有1個中心體,即2個中心粒;有絲分裂后期,紡錘絲牽引著姐妹染色單體分開后形成的子染色體移向細胞兩極,而圖示兩條染色體為同源染色體,有絲分裂過程中同源染色體不分離;高等植物細胞沒有中心體,但是在細胞分裂時會從兩極發(fā)出紡錘絲,形成紡錘體,建立分裂極。11.(多選)(2024·湖南株洲模擬)下圖為研究人員利用TdR雙阻斷法使人宮頸癌細胞群同步化的過程示意圖。下列分析正確的是(ACD)A.據(jù)圖可知第一次高濃度TdR處理的時間應大于或等于(G2+M+G1)的時間B.正常處理的時間應大于S期的時間C.正常處理的目的是保證被TdR阻斷在S期的細胞完全越過S期D.經(jīng)過上述三次處理后,所有細胞都應停滯在細胞周期的G1/S期交界處,從而實現(xiàn)了細胞周期的同步化解析:由圖可知TdR能抑制S期DNA合成,結(jié)合宮頸癌細胞周期各時期長短,用TdR對細胞進行恰當時間的處理,可調(diào)整、阻斷細胞周期的時間節(jié)點。如第一次用TdR處理細胞大于或等于(G2+M+G1)的時間時,可讓剛加入TdR處理時S期的細胞依然停在S期,其他時期的細胞停留在G1/S期交界處,然后正常處理大于S期,小于(G2+M+G1)期的時間,可讓所有細胞均不在S期,此時再次用TdR處理,則可讓所有細胞均被阻斷在G1/S期交界處,從而實現(xiàn)了細胞周期的同步化。12.(多選)(2023·山東德州二模)科研人員于1983年發(fā)現(xiàn)了誘導細胞進入分裂期所必需的周期蛋白。周期蛋白必須與CDK激酶結(jié)合才能發(fā)揮其調(diào)控細胞周期的作用,CDK激酶的活性又受到其氨基酸Thr14、Tyr15、Thr161磷酸化和非磷酸化的影響,過程如圖所示。下列說法錯誤的是(AB)A.Thr14、Tyr15、Thr161磷酸化是CDK激酶表現(xiàn)活性所必需的B.CDK激酶與周期蛋白結(jié)合后就可以誘導細胞由分裂間期進入分裂期C.周期蛋白的含量在連續(xù)分裂的細胞中呈周期性變化D.抑制CDK激酶的磷酸化能延長細胞周期的分裂間期解析:Thr14、Tyr15、Thr161磷酸化,然后Thr14、Tyr15去磷酸化是CDK激酶表現(xiàn)活性所必需的;CDK激酶與周期蛋白結(jié)合后需要經(jīng)過磷酸化和去磷酸化,才能誘導細胞由分裂間期進入分裂期;周期蛋白在發(fā)揮完作用后被降解,所以周期蛋白的含量在連續(xù)分裂的細胞中呈周期性變化;抑制CDK激酶的磷酸化,則細胞不能進入分裂期,能延長細胞周期的分裂間期。13.研究發(fā)現(xiàn),細胞周期的控制有三個關(guān)鍵點:從G1期到S期,從G2期到M期,從中期到后期。細胞中染色體的正確排列、分離與染色單體之間的黏連蛋白有關(guān),細胞分裂過程中,蛋白質(zhì)復合物(APC)、分離酶(SEP)、保全素(SCR)是調(diào)控的關(guān)鍵因素,其中分離酶(SEP)能將黏連蛋白水解,蛋白質(zhì)復合物(APC)是細胞周期從中期到后期的調(diào)控因子。分離酶(SEP)的活性需要被嚴密調(diào)控,保全素(SCR)能與分離酶(SEP)緊密結(jié)合,并充當假底物而阻斷其活性。細胞分裂過程中三種物質(zhì)的含量變化如下圖所示。請回答下列問題。(1)正常情況下,小鼠受精卵以分裂方式增殖,將親代細胞的染色體,從而保證親子代細胞間遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性。該分裂過程中黏連蛋白被水解的時期是。

(2)在人類細胞中,分離酶在分裂間期時被阻擋在細胞核外,如果此時核膜的通透性發(fā)生不恰當?shù)馗淖?最終會導致無法保證DNA平均分配,其原因是

。

(3)根據(jù)題中信息,推測蛋白質(zhì)復合物APC在細胞周期中的具體作用是

。

(4)細胞分裂過程中還伴隨著一系列周期相關(guān)分子信號的啟動,研究發(fā)現(xiàn)蛋白Numb參與細胞周期進程的調(diào)控。為了研究Numb蛋白的功能,研究者對實驗組細胞(通過干擾RNA以抑制Numb蛋白的表達)和對照組細胞(不作處理)中處于各時期的細胞比例進行了統(tǒng)計,結(jié)果如下表所示。時期G1SG2M(分裂期)實驗組34%29%28%9%對照組34%29%34%3%請據(jù)表分析,Numb蛋白與細胞分裂進入期有關(guān),說明理由:

。

解析:(1)正常情況下,小鼠受精卵的分裂方式為有絲分裂;通過有絲分裂,可將親代細胞的染色體復制并均分到子細胞中,從而保證親子代細胞間遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性;據(jù)題干信息“細胞中染色體的正確排列、分離與染色單體之間的黏連蛋白有關(guān)”,結(jié)合有絲分裂過程可知,黏連蛋白被水解的時期是在有絲分裂后期姐妹染色單體分離時。(2)結(jié)合題干信息“細胞中染色體的正確排列、分離與染色單體之間的黏連蛋白有關(guān)”及“分離酶(SEP)能將黏連蛋白水解”可知,若核膜的通透性發(fā)生改變,使分離酶進入細胞核內(nèi),水解黏連蛋白,使得姐妹染色單體提早分離,使得染色體分配混亂,導致DNA無法平均分配。(3)據(jù)題干信息“蛋白質(zhì)復合物(APC)是細胞周期從中期到后期的調(diào)控因子”,可進一步推知APC在分裂中期將保全素(SCR)分解,釋放分離酶,分離酶分解染色單體之間的黏連蛋白,為染色單體移向細胞兩極,完成DNA均分做準備。(4)由題干信息可知,實驗組干擾RNA抑制了Numb蛋白的表達,不能合成Numb蛋白,對照組能合成Numb蛋白。與對照組相比,實驗組G2期的細胞比例降低,M期的細胞比例升高,推測Numb蛋白作用可能是阻止細胞分裂由G2期進入M期。答案:(1)有絲復制并均分到子細胞中有絲分裂后期(2)核膜的通透性發(fā)生改變,使分離酶進入細胞核內(nèi),水解黏連蛋白,使得姐妹染色單體提早分離,使得染色體分配混亂,導致DNA無法平均分配(3)APC在分裂中期將保全素(SCR)分解,釋放分離酶,分離酶分解染色單體之間的黏連蛋白,為染色單體移向細胞兩極,完成DNA均分做準備(4)M因抑制了Numb蛋白的表達,使得實驗組中G2期的細胞比例明顯低于對照組,而M期細胞比例明顯高于對照組第14講減數(shù)分裂和受精作用[課標要求]1.闡明減數(shù)分裂產(chǎn)生染色體數(shù)量減半的精細胞或卵細胞。2.說明進行有性生殖的生物體,其遺傳信息通過配子傳遞給子代。3.闡明進行有性生殖的生物在減數(shù)分裂過程中,染色體所發(fā)生的自由組合和交叉互換,會導致控制不同性狀的基因重組,從而使子代出現(xiàn)變異。4.活動:運用模型、裝片或視頻觀察模擬減數(shù)分裂過程中染色體的變化。考點一減數(shù)分裂和受精作用1.減數(shù)分裂的概念2.減數(shù)分裂中的基本概念辨析(1)同源染色體。圖中A和B,C和D是同源染色體。(1)同源染色體的形狀、大小未必都相同。(2)形狀、大小相同的兩條染色體不一定是同源染色體,如著絲粒分裂后,姐妹染色單體形成的兩條染色體盡管大小、形狀相同,但不是同源染色體。(3)二倍體生物有絲分裂過程中始終存在同源染色體,但不聯(lián)會,也不形成四分體。(2)非同源染色體。指形態(tài)、大小不相同,且在減數(shù)分裂過程中不發(fā)生聯(lián)會的染色體。如圖中的A和C(或D),B和C(或D)。(3)聯(lián)會。減數(shù)分裂Ⅰ過程中(前期),同源染色體兩兩配對的現(xiàn)象。該時期DNA已完成復制,染色單體已形成。(4)四分體。聯(lián)會后的每對同源染色體含有四條染色單體,叫作四分體。聯(lián)會形成四分體是減數(shù)分裂Ⅰ特有的現(xiàn)象,在有絲分裂過程中不存在。提醒1個四分體=1對同源染色體=2條染色體=4條染色單體=4個DNA分子=8條脫氧核苷酸鏈。(5)互換。四分體中的非姐妹染色單體之間經(jīng)常發(fā)生纏繞,并交換相應的片段。其意義是進一步豐富了配子的類型,增強了有性生殖生物的多樣性。提醒同源染色體的非姐妹染色單體之間的交換不一定導致基因重組,交換的片段所含基因也可能相同。3.減數(shù)分裂過程(1)哺乳動物精子的形成過程。(2)精子和卵細胞形成過程的異同點(以哺乳動物為例)。4.受精作用(1)概念:卵細胞和精子相互識別、融合成為受精卵的過程。(2)實質(zhì):精子的細胞核與卵細胞的細胞核融合,使彼此的染色體會合在一起。(3)結(jié)果:受精卵中的染色體數(shù)目又恢復到體細胞中的數(shù)目。(4)意義:減數(shù)分裂和受精作用對于維持每種生物前后代染色體數(shù)目的恒定,對于生物的遺傳和變異,都是十分重要的。[正誤辨析]1.有絲分裂和減數(shù)分裂都有細胞周期。(×)提示:進行減數(shù)分裂的細胞不能連續(xù)分裂,沒有細胞周期。2.減數(shù)分裂Ⅰ前期的同源染色體中的非姐妹染色單體之間可發(fā)生互換。(√)3.在減數(shù)分裂Ⅰ中,著絲粒分裂導致染色體數(shù)目加倍。(×)提示:在減數(shù)分裂Ⅰ中,同源染色體分離,著絲粒不分裂。4.減數(shù)分裂Ⅱ后期彼此分離的染色體大小、形態(tài)一樣,但不是同源染色體。(√)5.精子和卵細胞的相互識別是通過細胞的直接接觸完成的。(√)[教材微點思考]1.(必修2P27正文“受精作用”拓展)子代繼承了雙親各半數(shù)的染色體,雙親對子代的貢獻是一樣的嗎?為什么?卵細胞產(chǎn)生過程中,細胞質(zhì)不均等分裂,其意義是什么?提示:不一樣。母親除了提供一半的核基因之外,還提供了幾乎全部的細胞質(zhì)基因,如線粒體內(nèi)含有的DNA。保證卵細胞有較多的營養(yǎng)物質(zhì),以滿足早期胚胎發(fā)育過程中對營養(yǎng)物質(zhì)的需要。2.(必修2P27“思維訓練”拓展)試從配子形成和受精作用兩個方面,分別對遺傳的多樣性和穩(wěn)定性的原因進行概括。提示:遺傳多樣性的原因有配子形成的過程中,由于減數(shù)分裂Ⅰ前期,同源染色體的非姐妹染色單體間會發(fā)生互換及減數(shù)分裂Ⅰ后期非同源染色體的自由組合,都導致配子中染色體組合的多樣性。受精作用中精子和卵細胞的隨機結(jié)合,進一步增加了受精卵中染色體組合的多樣性,因而增加了遺傳的多樣性。遺傳穩(wěn)定性的原因有減數(shù)分裂形成的配子中染色體數(shù)目減半,而且每個配子中的染色體一般是一整套非同源染色體的組合,而受精作用時精卵結(jié)合使受精卵中的染色體數(shù)目又恢復到體細胞中的數(shù)目。生物體的性狀是由染色體上的遺傳物質(zhì)控制的,因此,染色體數(shù)目的恒定維持了生物遺傳的穩(wěn)定性。1.減數(shù)分裂Ⅰ與減數(shù)分裂Ⅱ關(guān)鍵點比較2.根據(jù)細胞質(zhì)的分裂方式判斷減數(shù)分裂中的細胞類型若減數(shù)分裂Ⅰ后期細胞質(zhì)出現(xiàn)均等分裂,則一定為初級精母細胞;若減數(shù)分裂Ⅱ后期細胞質(zhì)出現(xiàn)均等分裂,可能是次級精母細胞,也可能是極體。3.減數(shù)分裂過程中相關(guān)物質(zhì)變化(1)染色體數(shù)目變化及原因。(2)核DNA數(shù)目變化及原因。(3)染色單體數(shù)目變化及原因。4.減數(shù)分裂產(chǎn)生配子的種類情境:蜂王和工蜂由受精卵發(fā)育而成(2n=32),雄蜂由未受精的卵發(fā)育而成。蜂王通過減數(shù)分裂專職產(chǎn)卵。雄蜂通過假減數(shù)分裂產(chǎn)生精子,即減數(shù)分裂Ⅰ過程,1個初級精母細胞分裂成1個含有細胞核的次級精母細胞和1個體積較小不含細胞核的細胞(退化凋亡);減數(shù)分裂Ⅱ過程,1個次級精母細胞著絲粒分裂產(chǎn)生1個體積較大的精細胞(變形成精子)和1個體積較小的細胞(退化凋亡)。請回答下列問題。(1)對雄蜂和蜂王來說,它們的1個精原細胞和1個卵原細胞產(chǎn)生的配子種類數(shù)分別為多少種,為什么?提示:1種、1種;因為雄蜂的1個精原細胞和蜂王的1個卵原細胞均只能產(chǎn)生1個配子。(2)請從染色體行為和細胞質(zhì)分裂方式分析,雄蜂的初級精母細胞和蜂王的初級卵母細胞減數(shù)分裂Ⅰ過程中還有哪些異同點?提示:初級精母細胞沒有同源染色體分離,而初級卵母細胞有;細胞質(zhì)均為不均等分裂。(3)若一只蜂王和一只雄蜂交配產(chǎn)生F1,在F1雌雄個體交配產(chǎn)生的F2中,雄蜂的基因型共有AB、Ab、aB、ab四種,雌蜂的基因型共有AaBb、Aabb、aaBb、aabb四種,則親本的基因型是什么?提示:蜂王基因型是aabb,雄蜂基因型是AB。(4)一個蜂王最多可以產(chǎn)生多少種配子?(不考慮基因突變和互換)提示:216。(1)原始生殖細胞減數(shù)分裂產(chǎn)生配子情況(以AaBb為例,沒有基因突變和互換)如圖:(2)具有n對同源染色體的個體產(chǎn)生配子情況(不考慮基因突變和互換)。項目可能產(chǎn)生配子的種類實際產(chǎn)生配子的種類1個精原細胞2n種2種1個雄性個體2n種2n種1個卵原細胞2n種1種1個雌性個體2n種2n種減數(shù)分裂的過程1.(2024·河南鄭州期中)如圖表示某動物的一個正在分裂的細胞,請判斷下列說法正確的是(D)A.該細胞的名稱是次級精母細胞B.該細胞中1與2、3與4是同源染色體C.該細胞中有兩對染色單體,1與2,3與4D.若3上有一個A基因,則4的相同位置可能是A基因或a基因解析:由于細胞不含同源染色體,著絲粒分裂,且細胞質(zhì)均等分裂,所以該細胞可能是次級精母細胞或極體;在減數(shù)分裂Ⅰ后期同源染色體分離,該細胞處于減數(shù)分裂Ⅱ后期,不存在同源染色體,1與2、3與4是復制后形成的相同染色體;該細胞中著絲粒已經(jīng)分裂,不含染色單體;若3上有一個A基因,3與4是復制后形成的相同染色體,故4的相同位置可能是A基因,但若發(fā)生互換(體細胞為Aa時)或基因突變,則4的相同位置可能是a基因。2.(2023·陜西榆林一模)下圖所示為某種動物個體的某些細胞分裂過程,下列說法不正確的是(D)A.甲、丙兩細胞都發(fā)生了基因重組B.甲、乙、丁都可屬于卵原細胞分裂過程C.甲屬于卵原細胞的減數(shù)分裂ⅠD.乙、丁的染色體數(shù)是體細胞的2倍解析:甲、丙兩細胞均處于減數(shù)分裂Ⅰ后期,同源染色體分離,非同源染色體自由組合,都發(fā)生了基因重組;甲處于減數(shù)分裂Ⅰ后期,細胞質(zhì)進行不均等分裂,是初級卵母細胞,乙是處于減數(shù)分裂Ⅱ后期的次級卵母細胞,丁可以表示極體,因此甲、乙、丁都可屬于卵原細胞的分裂過程;乙、丁兩細胞均處于減數(shù)分裂Ⅱ后期,二者的染色體數(shù)與體細胞的染色體數(shù)相同。減數(shù)分裂過程相關(guān)結(jié)構(gòu)和物質(zhì)數(shù)量的變化分析3.(2022·浙江6月選考)某哺乳動物卵原細胞形成卵細胞的過程中,某時期的細胞如圖所示,其中①～④表示染色體,a～h表示染色單體。下列敘述正確的是(D)A.圖示細胞為次級卵母細胞,所處時期為前期ⅡB.①與②的分離發(fā)生在后期Ⅰ,③與④的分離發(fā)生在后期ⅡC.該細胞的染色體數(shù)與核DNA分子數(shù)均為卵細胞的2倍D.a和e同時進入一個卵細胞的概率為1/16解析:圖示細胞中存在2對同源染色體,為初級卵母細胞,且此時正在聯(lián)會,所處時期為前期Ⅰ;①和②、③和④為同源染色體,分離均發(fā)生在后期Ⅰ;圖示細胞中有4條染色體,8個核DNA分子,推知卵原細胞中有4條染色體,4個核DNA分子,卵細胞中有2條染色體,2個核DNA分子,綜上所述該細胞的染色體數(shù)為卵細胞的2倍,核DNA分子數(shù)為卵細胞的4倍;a和e進入同一個卵細胞的前提是①和③進入同一個次級卵母細胞,而①和②(同源染色體)分離、③和④(同源染色體)分離時,①和③進入一個次級卵母細胞的概率是1/2×1/2=1/4,隨后a和e從同一次級卵母細胞進入一個卵細胞的概率是1/2×1/2=1/4,則圖示細胞中的a和e進入同一個卵細胞的概率是1/4×1/4=1/16。4.(2024·陜西西安月考)以某哺乳動物生殖器官中的某細胞為材料,得到其在減數(shù)分裂過程中的兩個圖像,如圖甲、乙所示;圖丙表示該細胞分裂過程中染色體上DNA含量的變化。下列有關(guān)分析錯誤的是(D)A.若乙細胞是甲細胞的子細胞,則乙細胞為次級卵母細胞B.甲細胞和乙細胞對應圖丙中的BC段C.圖丙DE段細胞中可能含有的X染色體數(shù)為2或1條D.甲細胞中同源染色體的對數(shù)是乙細胞的2倍解析:若乙細胞是甲細胞的子細胞,則根據(jù)染色體變化可知,乙細胞為次級卵母細胞;甲細胞和乙細胞都有染色單體,每條染色體上有兩個DNA分子,對應圖丙中的BC段;由細胞甲不均等分裂可知,該動物為雌性,圖丙DE段沒有染色單體,處于減數(shù)分裂Ⅱ后期或末期,減數(shù)分裂Ⅱ后期含有兩條X染色體,減數(shù)分裂Ⅱ末期含有一條X染色體;乙細胞無同源染色體。減數(shù)分裂過程中相關(guān)物質(zhì)數(shù)量變化的原因配子的多樣性和受精作用5.(2023·山東濰坊月考)如圖表示某生物的精細胞,試根據(jù)細胞內(nèi)染色體的組成,判斷這些精細胞至少來自幾個精原細胞(不考慮同源染色體的非姐妹染色單體間的互換和基因突變)(D)A.1個 B.2個 C.3個 D.4個解析:某生物不同精原細胞的染色體組成相同,來自一個精原細胞的精細胞染色體組成相同或互補,根據(jù)這一點可以判斷①④可來自一個精原細胞,②⑥可來自一個精原細胞,③來自一個精原細胞,⑤來自一個精原細胞,故這些精細胞至少來自4個精原細胞。6.(2024·福建福州模擬)每一種生物在繁衍過程中,既保持遺傳的穩(wěn)定性,又表現(xiàn)遺傳的多樣性,下列有關(guān)遺傳多樣性原因的敘述,錯誤的是(D)A.同源染色體的非姐妹染色單體間的互換導致配子中染色體組合的多樣性B.卵細胞和精子的隨機結(jié)合,進一步增加了受精卵中染色體組合的多樣性C.非同源染色體的自由組合導致配子中染色體組合的多樣性D.受精卵的遺傳物質(zhì)一半來自父方,一半來自母方,增加了子代遺傳的多樣性解析:發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ四分體時期同源染色體的非姐妹染色單體之間的互換導致配子中染色體組合的多樣性;配子的多樣性,再加上受精時精子與卵細胞隨機結(jié)合,進一步增加了受精卵中染色體組合的多樣性;發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ后期的非同源染色體的自由組合導致配子中染色體組合的多樣性;受精卵的核遺傳物質(zhì)一半來自父方,一半來自母方,對于維持生物前后代體細胞中染色體數(shù)目恒定具有重要意義,細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自母方?？键c二減數(shù)分裂與有絲分裂的比較1.減數(shù)分裂與有絲分裂的分裂過程及特點比較2.細胞分裂圖像辨析(1)三種“前期”比較。(2)三種“中期”比較。(3)三種“后期”比較。[教材微點思考](必修2P28“練習與應用”拓展)若兩個不同的物種之間雜交可以產(chǎn)生后代,但其后代往往是不育的,試分析原因。提示:自然界中二倍體生物比較常見,兩物種之間雜交時,每個物種通過減數(shù)分裂產(chǎn)生正常配子,配子中無同源染色體,兩種配子結(jié)合形成的合子中也沒有同源染色體。合子發(fā)育成雜種個體的過程中細胞分裂方式為有絲分裂,分裂過程中無同源染色體配對現(xiàn)象,因而可以正常發(fā)育。雜種個體的性原細胞減數(shù)分裂時,由于細胞中無同源染色體,無法正常聯(lián)會,因而不能產(chǎn)生正常配子,所以是不育的。1.細胞分裂的條形圖辨析有絲分裂:減數(shù)分裂(以雄性動物為例):2.有絲分裂、減數(shù)分裂和受精作用過程中核DNA、染色體數(shù)目變化曲線模型分析3.減數(shù)分裂與有絲分裂相關(guān)數(shù)量的變化(1)減數(shù)分裂與有絲分裂每條染色體中DNA含量的變化。(2)染色單體的變化。①有絲分裂:有絲分裂前的間期,因染色體復制,染色單體形成;有絲分裂后期,因著絲粒分裂,染色單體變?yōu)?(即04n0)。②減數(shù)分裂。(3)同源染色體“對數(shù)”及“染色體組數(shù)”的變化(以二倍體生物為例)。①發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ末期,減數(shù)分裂Ⅱ各時期同源染色體對數(shù)均為0。②發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ末期。③發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅱ后期。減數(shù)分裂和有絲分裂的比較1.(2024·云南曲靖期中)同一個體中形成卵原細胞的有絲分裂與卵原細胞的減數(shù)分裂的敘述,錯誤的是(C)A.有絲分裂和減數(shù)分裂前都要進行核DNA和染色體的復制,復制后核DNA數(shù)量加倍B.有絲分裂和減數(shù)分裂過程中都會出現(xiàn)染色單體C.有絲分裂與減數(shù)分裂過程中細胞質(zhì)都是均等分裂D.有絲分裂最終產(chǎn)生的子細胞基因型與減數(shù)分裂最終產(chǎn)生的子細胞基因型不同解析:有絲分裂和減數(shù)分裂前都要進行核DNA和染色體的復制,復制后核DNA數(shù)量加倍;DNA分子復制后,每條染色體都有2條姐妹染色單體,故有絲分裂和減數(shù)分裂過程中都會出現(xiàn)染色單體;卵細胞形成過程中,初級卵母細胞和次級卵母細胞的分裂都是不均等的;有絲分裂最終產(chǎn)生的子細胞基因型與親代細胞相同,而減數(shù)分裂最終產(chǎn)生的子細胞染色體減半,產(chǎn)生的子細胞基因型發(fā)生改變。2.(2023·山東棗莊期中)下列關(guān)于人體細胞有絲分裂與減數(shù)分裂的敘述正確的是(A)A.有絲分裂和減數(shù)分裂前的間期細胞中染色體數(shù)目都不會因核DNA分子的復制而加倍B.在減數(shù)分裂的過程中等位基因的分離一定發(fā)生在減數(shù)分裂ⅠC.有絲分裂后期細胞中染色體因星射線的牽引導致著絲粒分裂從而使染色體數(shù)目加倍D.減數(shù)分裂Ⅱ過程中細胞中染色體數(shù)目與核DNA分子數(shù)目始終不變解析:有絲分裂和減數(shù)分裂前的間期都進行核DNA和染色體復制,復制完成后,核DNA加倍,每條染色體含兩條染色單體,染色體數(shù)量不變;在減數(shù)分裂Ⅰ前期,若同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生互換,可能會導致一條染色體上的兩條姐妹染色單體上出現(xiàn)等位基因,這樣的等位基因可在減數(shù)分裂Ⅱ后期隨姐妹染色單體的分離而分離;有絲分裂后期,著絲粒的分裂無須星射線的牽引,由于著絲粒分裂,姐妹染色單體分離,導致細胞中染色體數(shù)目加倍;減數(shù)分裂Ⅱ的前期、中期,每條染色體上含有2條染色單體,此時染色體數(shù)目與核DNA分子數(shù)目之比為1∶2,在減數(shù)分裂Ⅱ的后期,染色體加倍,此時細胞中染色體數(shù)目與核DNA分子數(shù)目之比為1∶1。有絲分裂和減數(shù)分裂圖像和曲線模型的比較分析3.(2024·河南濮陽月考)圖1表示某二倍體動物細胞分裂過程中某結(jié)構(gòu)的數(shù)量變化曲線,圖2表示與該分裂有關(guān)的不同分裂時期的圖像。下列分析不正確的是(D)A.圖1曲線可表示減數(shù)分裂時同源染色體對數(shù)的數(shù)量變化B.由圖2可知該二倍體動物應為雄性個體C.乙細胞中①染色體可與②或③染色體發(fā)生自由組合D.圖2中的丙、丁細胞發(fā)生于圖1中的A～B段解析:圖1曲線中開始數(shù)量為n,然后變?yōu)?,因此可表示減數(shù)分裂時同源染色體對數(shù)的數(shù)量變化;由圖2丙細胞同源染色體分離,可知處于減數(shù)分裂Ⅰ后期,根據(jù)細胞質(zhì)均等分裂,可知是初級精母細胞,因此該二倍體動物應為雄性個體;乙細胞中①和④是一對同源染色體,②和③是一對同源染色體,①染色體與②(或③)染色體屬于非同源染色體,可在減數(shù)分裂Ⅰ后期自由組合;圖2中的丙同源染色體分離,處于減數(shù)分裂Ⅰ后期,可對應A～B段,丁是減數(shù)分裂Ⅰ產(chǎn)生的次級精母細胞,此時細胞中不含同源染色體,對應B～C段。4.(2024·山西運城模擬)圖1表示某生物(2n=4)的體細胞分裂及精子形成相關(guān)過程中,細胞內(nèi)某物質(zhì)含量的變化;圖2為分裂過程中的某幾個時期的細胞模式圖。下列有關(guān)敘述錯誤的是(D)A.圖1中①～③段可表示有絲分裂過程中染色體數(shù)量變化B.圖2中與圖1中②段和⑤段對應的細胞分別是d、aC.圖1中①→②和④→⑤該物質(zhì)變化的原因相同D.圖2中沒有同源染色體的細胞是a和c解析:依據(jù)圖1曲線的變化,可判斷該曲線表示染色體數(shù)目的變化,曲線①～③段染色體數(shù)先加倍,后恢復,表示有絲分裂過程中染色體數(shù)量變化;圖1中②段和⑤段分別表示有絲分裂后期和減數(shù)分裂Ⅱ后期,分別對應細胞d(有絲分裂后期)和細胞a(減數(shù)分裂Ⅱ后期);圖1中①→②和④→⑤該物質(zhì)變化的原因相同,都是著絲粒分裂,染色體數(shù)目加倍;a表示減數(shù)分裂Ⅱ后期,b表示有絲分裂中期,c表示減數(shù)分裂Ⅰ后期,d表示有絲分裂后期,圖2中沒有同源染色體的細胞是a?？键c三觀察蝗蟲精母細胞減數(shù)分裂裝片、建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型1.觀察蝗蟲精母細胞減數(shù)分裂裝片(1)實驗原理。蝗蟲的精母細胞進行減數(shù)分裂形成精細胞,再形成精子。此過程要經(jīng)過兩次連續(xù)的細胞分裂。在此過程中,細胞中的染色體形態(tài)、位置和數(shù)目都在不斷地發(fā)生變化,因而可據(jù)此識別減數(shù)分裂的各個時期。(2)實驗步驟。(3)實驗關(guān)鍵。宜選用雄性個體生殖器官如植物的花藥、動物的精巢作為觀察減數(shù)分裂的實驗材料的原因:①雄性個體產(chǎn)生精子的數(shù)量多于雌性個體產(chǎn)生卵細胞的數(shù)量。②在動物卵巢內(nèi)的減數(shù)分裂沒有進行徹底,排卵時排出的僅僅是初級卵母細胞或次級卵母細胞,在輸卵管中發(fā)育到減數(shù)分裂Ⅱ中期,其只有和精子相遇后,在精子的刺激下,才能繼續(xù)完成減數(shù)分裂Ⅱ。③精巢內(nèi)精原細胞既可以進行有絲分裂,又可以進行減數(shù)分裂,因此可以觀察到染色體數(shù)為n、2n、4n的不同細胞分裂圖像。2.建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型項目操作要點模擬減數(shù)分裂中染色體數(shù)目和主要行為的變化①用兩種顏色的橡皮泥制作染色體,每種顏色分別制作兩條大小不同的染色體,每條染色體由兩條染色單體組成;②畫出中心體和紡錘體;③模擬減數(shù)分裂的中期、后期、末期染色體行為的變化,注意要將同一顏色、長度不同的染色體放在赤道板的一側(cè)模擬減數(shù)分裂中非同源染色體的自由組合至少制作2對染色體,在赤道板的每一側(cè)放兩條不同顏色的染色體,比較形成的子細胞與前一次模擬結(jié)果的差異模擬減數(shù)分裂中四分體時期非姐妹染色單體間的互換假設在減數(shù)分裂Ⅰ前期發(fā)生了一次同源染色體的非姐妹染色單體之間的互換,用不同顏色的橡皮泥拼接表示非姐妹染色單體間發(fā)生了互換,比較形成的子細胞與前面模擬結(jié)果的差異減數(shù)分裂的觀察實驗1.(2023·云南玉溪期末)下列關(guān)于觀察減數(shù)分裂實驗的敘述,錯誤的是(D)A.可用蝗蟲精母細胞減數(shù)分裂裝片觀察減數(shù)分裂過程B.用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的裝片容易觀察到減數(shù)分裂現(xiàn)象C.在能觀察到減數(shù)分裂現(xiàn)象的裝片中,也能觀察到同源染色體聯(lián)會現(xiàn)象D.用洋蔥根尖制成裝片,能觀察到同源染色體聯(lián)會現(xiàn)象解析:蝗蟲的精母細胞能進行減數(shù)分裂,可用來作為觀察減數(shù)分裂的材料;因為雄配子較多,故選擇植物雄蕊比選擇植物雌蕊容易觀察到減數(shù)分裂現(xiàn)象;聯(lián)會現(xiàn)象發(fā)生在減數(shù)分裂過程中,因此在能觀察到減數(shù)分裂現(xiàn)象的裝片中,可能觀察到同源染色體聯(lián)會現(xiàn)象;洋蔥根尖細胞進行的是有絲分裂,不能觀察到同源染色體聯(lián)會現(xiàn)象。2.(2023·廣東肇慶模擬)在觀察玉米(2n=20)花粉母細胞減數(shù)分裂的固定裝片中,觀察到不同分裂時期的細胞,如圖所示。下列敘述正確的是(C)A.細胞①的著絲粒已經(jīng)分裂B.細胞②中有10個四分體C.細胞④中含2個染色體組D.細胞⑤含有10對同源染色體解析:細胞①處于減數(shù)分裂Ⅰ后期,此時發(fā)生同源染色體分離,著絲粒尚未分裂;細胞②處于減數(shù)分裂Ⅱ中期,同源染色體已經(jīng)完成分離,故細胞②中沒有四分體;圖中細胞④⑤處于減數(shù)分裂Ⅱ后期,不存在同源染色體,均含2個染色體組。3.(2022·浙江1月選考)在“減數(shù)分裂模型的制作研究”活動中,先制作4個藍色(2個5cm、2個8cm)和4個紅色(2個5cm、2個8cm)的橡皮泥條,再結(jié)合細鐵絲等材料模擬減數(shù)分裂過程。下列敘述錯誤的是(C)A.將2個5cm藍色橡皮泥條扎在一起,模擬1個已經(jīng)復制的染色體B.將4個8cm橡皮泥條按同顏色扎在一起再并排,模擬1對同源染色體的配對C.模擬減數(shù)分裂后期Ⅰ時,細胞同一極的橡皮泥條顏色要不同D.模擬減數(shù)分裂后期Ⅱ時,細胞一極的橡皮泥條要與另一極的相同解析:模擬減數(shù)分裂后期Ⅰ時,細胞中正在進行同源染色體的分離,細胞同一極是非同源染色體,模擬染色體的橡皮泥條顏色可以相同也可以不同。微專題2減數(shù)分裂與可遺傳變異的關(guān)系減數(shù)分裂與基因重組[知識·方法](1)非同源染色體上的非等位基因:在減數(shù)分裂Ⅰ后期,可因同源染色體分離,非同源染色體自由組合而出現(xiàn)基因重組,如A與B或A與b組合。(2)同源染色體上的非等位基因:在減數(shù)分裂Ⅰ四分體時期,可因同源染色體的非姐妹染色單體間的互換而導致基因重組,例如原本A與B組合,a與b組合,經(jīng)重組可導致A與b組合,a與B組合。[類題·精練]1.(2023·河北唐山模擬)如圖為初級精母細胞減數(shù)分裂時的一對同源染色體示意圖,圖中1～8表示基因。不考慮突變與染色體交換的情況下,下列敘述正確的是(B)A.1與2、3互為等位基因,3與7互為非等位基因B.同一個體的精原細胞有絲分裂前期也應含有基因1～8C.該細胞減數(shù)分裂將產(chǎn)生4種精細胞D.1分別與6、7、8組合都能形成重組型的配子解析:1與2是相同基因,1與3、4可能互為等位基因(或相同基因);同一個體精原細胞有絲分裂前期與初級精母細胞含有的染色體數(shù)目和基因種類、數(shù)目均相同,故均含有基因1～8;不考慮突變與染色體交換的情況下,該細胞減數(shù)分裂將產(chǎn)生4個、2種精細胞;1與5在同一條姐妹染色單體上,5與6是相同的基因,因此1與6的組合不能形成重組配子。2.(2024·安徽高考適應性考試)脈孢霉的二倍體合子,會先進行減數(shù)分裂產(chǎn)生四個單倍體細胞,緊接著再進行一次有絲分裂,產(chǎn)生的8個孢子在子囊中按分裂的順序依次排列,如圖所示。觀察基因型Aa的脈孢霉子囊中孢子的顏色,基因型A的孢子深色,a的孢子淺色,以下①～④四種不同的結(jié)果中,支持細胞中同源染色體間A與a交換發(fā)生在DNA復制之后的是(假設只發(fā)生一次交換)(D)A.① B.② C.③④ D.②③④解析:若DNA復制后同源染色體間A與a發(fā)生互換,則每個次級性母細胞的基因型均為Aa,由于著絲粒分裂后子染色體會隨機移向兩極,故產(chǎn)生的4個子細胞排列順序有AaAa、aAAa、AaaA和aAaA4種情況,每個子細胞再進行一次有絲分裂產(chǎn)生8個孢子,因此圖中②③④這3種情況都會出現(xiàn)。減數(shù)分裂與基因突變[知識·方法](1)在減數(shù)分裂前的間期,DNA分子復制過程中,如復制出現(xiàn)差錯,則會引起基因突變,此時可導致姐妹染色單體上含有等位基因,這種突變能通過配子傳遞給下一代,如圖所示:(2)姐妹染色單體(或分開后形成的子染色體)上存在等位基因的原因分析。①若為有絲分裂(如圖1),則為基因突變。②若為減數(shù)分裂(如圖2),則可能是同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生了互換或基因突變,需要再結(jié)合個體的基因型和基因個數(shù)進行判斷。[類題·精練]3.(多選)(2023·湖南懷化月考)如圖是基因型為AaBb的某哺乳動物減數(shù)分裂過程中形成的一個細胞。下列敘述正確的是(BC)A.該細胞發(fā)生了基因突變或互換,導致了A和a基因重組B.圖示細胞的分裂過程中,A和a的分離既發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ,也發(fā)生在減數(shù)分裂ⅡC.若該細胞發(fā)生的是隱性突變,則該細胞產(chǎn)生的配子基因型為AB、aB、ab和abD.圖示細胞分裂結(jié)束后能產(chǎn)生4個精細胞或一個卵細胞解析:圖示一條染色體的姐妹染色單體分別含有A和a基因,說明該細胞發(fā)生了基因突變或互換,A/a控制的性狀與控制其他性狀的基因之間發(fā)生重組,但A和a屬于等位基因,二者出現(xiàn)在姐妹染色單體上不屬于基因重組;該哺乳動物基因型是AaBb,在減數(shù)分裂Ⅰ后期隨同源染色體分開發(fā)生A和a的分離,且圖示細胞的分裂過程中,一條染色體的姐妹染色單體分別含有A和a基因,兩者在減數(shù)分裂Ⅱ后期也會發(fā)生分離;若該細胞發(fā)生的是隱性突變,即A→a,則該細胞上半部分基因型是AaBB,未標出的基因分別為a、a,下半部分為aabb,則產(chǎn)生的配子基因型為AB、aB、ab和ab;圖示細胞處于減數(shù)分裂Ⅰ后期,此時細胞質(zhì)均等分裂,說明是雄性動物,則其分裂結(jié)束不可能產(chǎn)生卵細胞。減數(shù)分裂與染色體變異[知識·方法](1)如果減數(shù)分裂Ⅰ異常,則所形成的配子全部不正常;如果減數(shù)分裂Ⅰ正常,減數(shù)分裂Ⅱ一個次級精母細胞分裂異常,則所形成的配子有的正常,有的不正常。如圖所示:(2)推理XXY與XYY異常個體成因。XYY成因:父方減數(shù)分裂Ⅱ異常,即減數(shù)分裂Ⅱ后期Y染色體著絲粒分裂后兩條Y染色體共同進入同一精細胞。[類題·精練]4.(2023·湖南卷)某X染色體顯性遺傳病由SHOX基因突變所致,某家系中一男性患者與一正常女性婚配后,生育了一個患該病的男孩。究其原因,不可能的是(B)A.父親的初級精母細胞在減數(shù)分裂Ⅰ四分體時期,X和Y染色體片段交換B.父親的次級精母細胞在減數(shù)分裂Ⅱ后期,性染色體未分離C.母親的卵細胞形成過程中,SHOX基因發(fā)生了突變D.該男孩在胚胎發(fā)育早期,有絲分裂時SHOX基因發(fā)生了突變解析:假設X染色體上的顯性致病基因為A,非致病基因為a,若父親的初級精母細胞在減數(shù)分裂Ⅰ四分體時期,X染色體上含顯性致病基因的片段和Y染色體片段互換,導致Y染色體上有顯性致病基因,從而生出基因型為XYA的患病男孩;若父親的次級精母細胞在減數(shù)分裂Ⅱ后期姐妹染色單體未分離,則形成的含Y染色體的精子中,Y染色體上不可能含有顯性基因,因此不可能生出患該病的男孩;因為基因突變是不定向的,母親的卵細胞形成時SHOX基因可能已經(jīng)突變成顯性致病基因,從而生出基因型為XAY的患病男孩;若SHOX基因突變成顯性致病基因發(fā)生在男孩胚胎發(fā)育早期,也可能導致該男孩出現(xiàn)XAY的基因型。5.(2023·山東濰坊期中)減數(shù)分裂Ⅰ時,若同源染色體異常聯(lián)會,則可不分離進入1個子細胞,或正常分離進入2個子細胞,異常聯(lián)會不影響配子存活及其他染色體行為?，F(xiàn)有基因型為Aa的多個精原細胞,在減數(shù)分裂Ⅰ時,僅A、a所在的同源染色體可異常聯(lián)會且其非姐妹染色單體可能發(fā)生片段交換。下列敘述錯誤的是(B)A.若A、a所在的染色體未發(fā)生交換且異常聯(lián)會的同源染色體進入1個子細胞,則子細胞的基因組成為AAaa和不含A、aB.若含A、a的片段發(fā)生交換且異常聯(lián)會的同源染色體進入1個子細胞,則子細胞的基因組成為AAaaC.若含A、a的片段發(fā)生交換且異常聯(lián)會的同源染色體進入2個子細胞,則子細胞的基因組成均為AaD.若含A、a的片段未發(fā)生交換且異常聯(lián)會的同源染色體進入2個子細胞,則子細胞的基因組成為AA和aa解析:若A、a所在的染色體片段未發(fā)生交換,且異常聯(lián)會的同源染色體進入1個子細胞,該子細胞基因組成為AAaa,另一子細胞不含A、a;若A、a所在的染色體片段發(fā)生交換,則A、a位于同一條染色體的姐妹染色單體上,異常聯(lián)會的同源染色體進入1個子細胞,則該子細胞基因組成為AAaa,另一子細胞不含A、a;若A、a所在的染色體片段發(fā)生交換,則A、a位于同一條染色體的姐妹染色單體上,若異常聯(lián)會的同源染色體進入2個子細胞,則子細胞基因組成均為Aa;若A、a所在的染色體片段未發(fā)生交換,且異常聯(lián)會的同源染色體進入2個子細胞,則子細胞基因組成為AA和aa。基礎鞏固練1.(2023·遼寧鐵嶺期末)精原細胞在減數(shù)分裂過程中連續(xù)分裂兩次,最后形成四個精細胞。下列不會出現(xiàn)在減數(shù)分裂Ⅰ過程中的是(C)A.同源染色體聯(lián)會和分離B.細胞質(zhì)均等分裂C.染色體著絲粒分裂D.染色體在紡錘絲牽引下移動解析:同源染色體聯(lián)會發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ前期,同源染色體分離發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ后期;減數(shù)分裂Ⅰ過程中初級精母細胞細胞質(zhì)均等分裂;染色體著絲粒分裂發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅱ后期;減數(shù)分裂Ⅰ后期,同源染色體在紡錘絲牽引下分離并移向細胞兩極。2.下列關(guān)于“觀察蝗蟲精母細胞減數(shù)分裂裝片”實驗的敘述,錯誤的是(D)A.觀察染色體的形態(tài)、位置和數(shù)目需用高倍鏡B.實驗材料若換成玉米的花藥也能觀察到減數(shù)分裂過程C.能觀察到四分體的細胞處于減數(shù)分裂Ⅰ時期D.跟蹤觀察一個精原細胞可看到減數(shù)分裂的連續(xù)變化解析:觀察染色體的形態(tài)、位置和數(shù)目需用高倍鏡;玉米的花藥內(nèi)也能進行減數(shù)分裂產(chǎn)生生殖細胞,故也能觀察到減數(shù)分裂過程;減數(shù)分裂Ⅰ前期出現(xiàn)四分體;裝片經(jīng)過固定后細胞已經(jīng)死亡,故觀察一個精原細胞不能觀察到減數(shù)分裂的動態(tài)變化過程。3.(2023·河北邯鄲二模)哺乳動物卵母細胞的不對稱分裂既存在于細胞質(zhì)中,也存在于細胞核中。卵母細胞在選擇遺傳物質(zhì)的過程中表現(xiàn)出獨特的偏好性,重組交換率較高的染色體傾向于留在卵細胞中,下列選項正確的是(C)A.姐妹染色單體分離是減數(shù)分裂中染色體特有的行為B.每條染色體都有50%的概率被分配到卵細胞或極體C.精卵結(jié)合會激活次級卵母細胞,以完成第二次不對稱分裂D.卵細胞中的染色體和極體中的染色體是完全相同的解析:有絲分裂和減數(shù)分裂過程中都會發(fā)生姐妹染色單體的分離;細胞核的不對稱分裂會影響染色體被分配到卵細胞或極體的概率;精子進入卵細胞后,被激活的次級卵母細胞完成減數(shù)分裂Ⅱ,排出極體,故精卵結(jié)合會激活次級卵母細胞,以完成第二次不對稱分裂;重組交換率較高的染色體傾向