2023版高考生物一轮总复习第4单元细胞的生命历程第11课细胞的增殖教师用书

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(√)【教材细节命题】(必修1P115“思维训练”拓展)将一块3cm×3cm×6cm的含酚酞的琼脂块切成三块边长分别为1cm、2cm、3cm的正方体。将3块琼脂块放在装有NaOH溶液的烧杯内，淹没浸泡10min。据此思考下列问题：(1)在相同时间内，NaOH在每一块琼脂块内扩散的深度基本相同，说明了NaOH在每一块琼脂块内“扩散的速率”是相同的。(2)大多数细胞和微生物的边长不到0.01cm。扩散作用与细胞大小之间的关系是随着细胞体积的变大，其表面积与体积之比减小，单位体积内分配到的表面积越来越小，扩散作用的效率降低。(3)分析细胞大小的微小变化对细胞活动产生很大影响的原因：细胞大小的微小变化会引起表面积与体积之比发生改变，对细胞营养物质和代谢废物的扩散产生很大影响，甚至直接影响细胞生命活动的正常进行。1．细胞周期的表示方法方法名称表示方法用字母表示扇形图A→B→C→A为一个细胞周期直线图a＋b或c＋d为一个细胞周期坐标图a＋b＋c＋d＋e为一个细胞周期柱形图B组细胞处于S期，C组细胞处于G2期和分裂期，A组细胞为细胞分裂结束形成的子细胞和未进行DNA复制的细胞2．分裂间期的物质变化(1)G1期：又称DNA合成前期，主要进行RNA和有关蛋白质(如DNA聚合酶等)的合成，为S期DNA的复制做准备。(2)S期：又称DNA合成期，主要进行DNA的复制。(3)G2期：又称DNA合成后期，主要进行有丝分裂所必需的一些蛋白质的合成。3．细胞分裂后产生的子细胞有三种去向(1)持续分裂：始终处于细胞周期中，如部分造血干细胞、卵裂期细胞、癌细胞、根尖分生区细胞、茎形成层细胞、芽生长点细胞等。(2)暂不分裂：暂时脱离细胞周期，但仍具有分裂能力，在一定条件下可回到细胞周期中，如肝脏细胞、T细胞、B细胞、记忆细胞等。(3)永不分裂：永远脱离细胞周期，处于分化状态直到死亡，如肌纤维细胞、神经细胞、浆细胞、叶肉细胞、洋葱鳞片叶表皮细胞、根尖成熟区细胞等。提醒：与细胞周期相联系的知识点(1)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出现差错，可能发生基因突变。(2)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。(3)细胞癌变：治疗癌症的药物作用于癌细胞的分裂间期，DNA不能复制，可以抑制癌细胞的无限增殖。(4)免疫：在细胞因子的作用下，被抗原刺激后的B细胞将进入细胞周期迅速分裂，使细胞周期缩短。考向1|细胞周期1．(2021·河北卷适应性考试)细胞周期在调控因子的严格调控下沿着G1期(DNA合成前期)、S期(DNA合成期)、G2期(DNA合成后期)和M期(细胞分裂期)四个阶段有条不紊地运行。为了探究细胞周期运行的调控机制，研究人员取不同时期的细胞进行了融合实验，获得如下结果。下列推论错误的是()细胞融合的组合方式融合细胞中的现象M期细胞和G1期细胞原G1期细胞中染色质出现凝缩M期细胞和G2期细胞原G2期细胞中染色质出现凝缩S期细胞和G1期细胞原G1期细胞核中DNA进行复制S期细胞和G2期细胞原G2期细胞核中DNA没有启动复制A．M期细胞中存在能诱导染色质凝缩成染色体的调控因子B．S期细胞中存在能诱导染色质DNA复制的调控因子C．将M期细胞和S期细胞融合，原M期细胞染色体DNA不会复制D．将M期细胞和S期细胞融合，原S期细胞中染色质不会凝缩D解析：M期细胞和G1期细胞融合后，原G1期细胞中染色质出现凝缩，说明M期细胞中存在能诱导染色质凝缩成染色体的调控因子，A正确；S期细胞和G1期细胞融合后，原G1期细胞核中DNA进行复制，说明S期细胞中存在能诱导染色质DNA复制的调控因子，B正确；将M期细胞和S期细胞融合，由于M期细胞中染色体已经高度螺旋化，所以原M期细胞中染色体DNA不会复制，C正确；将M期细胞和S期细胞融合，由于M期细胞中存在能诱导染色质凝缩成染色体的调控因子，所以原S期细胞中染色质会发生凝缩，D错误。2．(2021·山东德州期末)某荧光染料能与DNA特异性结合并释放荧光，荧光强度和DNA含量成正比，流式细胞仪可根据荧光强度进行细胞计数。某研究小组用DNA合成抑制剂处理连续分裂的细胞，一段时间后用流式细胞仪检测，检测结果最可能为()A解析：荧光强度与DNA含量呈正比，对比A、B、C、D四幅图可以看出，荧光强度为2时，DNA加倍，用DNA合成抑制剂处理连续分裂的细胞，则DNA数量不加倍，峰值集中在荧光强度为1所在位置，综合分析，A符合题意。考向2|细胞周期的相关拓展3．在细胞周期中有一系列的检验点对细胞增殖进行严密监控，确保细胞增殖有序进行。周期蛋白cyclinB与蛋白激酶CDK1结合形成复合物MPF后，被激活的CDK1促进细胞由G2期进入M期；周期蛋白cyclinE与蛋白激酶CDK2结合形成复合物后，被激活的CDK2促进细胞由G1期进入S期。上述调控过程中MPF的活性和周期蛋白的浓度变化如图所示。下列有关叙述错误的是()A．抑制cyclinB基因的表达或CDK1的活性都可使细胞周期停滞在G2/M检验点B．cyclinE可能与细胞内染色质螺旋化和纺锤体的形成密切相关C．若将G2期和M期细胞融合，则G2期细胞进入M期的时间会提前D．蛋白激酶CDK2可能参与了中心体复制的起始调控B解析：由题干可知，周期蛋白cyclinE与蛋白激酶CDK2结合，促进细胞由G1期进入S期，而细胞内染色质螺旋化和纺锤体的形成发生在细胞分裂前期，B错误。4．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。回答下列问题：(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，处于________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________期，以达到细胞周期同步化的目的。(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________________，使细胞周期被阻断，即可实现细胞周期同步化。经秋水仙素处理的细胞________(填“会”或“不会”)被阻断在间期。(3)血清饥饿法：培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在间期，以实现细胞周期同步化。分裂间期的特点是_________________________________(答出1点即可)。解析：(1)DNA复制发生在细胞分裂间期；DNA合成被阻断后，分裂期不受影响，分裂间期受影响，最终细胞会停滞在细胞周期的分裂间期。(2)秋水仙素通过抑制纺锤体的形成来使细胞中染色体数目加倍，而纺锤体形成于有丝分裂前期，因此经秋水仙素处理的细胞不会被阻断在分裂间期。(3)分裂间期细胞的特点是完成DNA的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长。答案：(1)分裂分裂间(2)纺锤体形成不会(3)完成DNA的复制和有关蛋白质的合成(或细胞有适度的生长)【归纳总结】利用DNA合成抑制剂实现细胞周期的同步化(1)假设一个细胞周期时长＝G1＋S＋G2＋M＝10＋7＋3.5＋1.5＝22(h)。(2)向细胞的培养液中加入过量的DNA合成抑制剂，处于S期的细胞立刻被抑制。(3)再培养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。(4)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(7h)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7～15h。(5)再加入DNA合成抑制剂，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。考点二细胞的有丝分裂1．有丝分裂过程(以高等植物细胞为例)2．动物细胞与高等植物细胞有丝分裂的主要区别时期不同点前期末期3．无丝分裂过程示意图1．赤道板是细胞有丝分裂过程中出现的一种结构。 (×)2．动物细胞分裂时，纺锤体、染色单体均形成于分裂前期，消失于分裂后期。 (×)3．有丝分裂后期和末期，核DNA分子数与染色体数相同。 (√)4．在一个细胞周期中，DNA的复制和中心粒的倍增可发生在同一时期。 (√)5．染色体计数的最佳时期是分裂中期。 (√)【教材细节命题】1．(必修1P112图6­2思考)赤道板和细胞板是一回事吗？赤道板≠细胞板。赤道板是一种假想平面，不是细胞结构，在光学显微镜下看不到。细胞板是一种真实结构，在光学显微镜下能看到，出现在植物细胞有丝分裂的末期。2．(必修1P114图6­3思考)由星射线形成的纺锤体一定是动物细胞的有丝分裂吗？不一定，低等植物细胞中也有中心体。判断一个正在分裂的细胞是动物细胞，最可靠的证据是根据分裂末期细胞质的分裂是否通过细胞膜的凹陷来完成。1．理清染色体、染色单体和核DNA的关系(1)染色体形态及行为变化。(2)核DNA、染色体、染色单体的数目变化(以二倍体生物为例)。时期分裂间期分裂期前期中期后期末期核DNA2n→4n4n4n4n4n→2n染色体2n2n2n2n→4n4n→2n染色单体0→4n4n4n4n→00(3)核DNA、染色体、染色单体含量变化曲线分析及曲线解读。项目上升段的变化原因下降段的变化原因核DNA分裂间期(S期)DNA复制，核DNA数量加倍末期结束，细胞一分为二，DNA数目减半染色体后期着丝粒分裂，染色体数目加倍末期结束，细胞一分为二，染色体数目减半染色单体分裂间期(S期)DNA复制，染色单体形成后期着丝粒分裂，染色单体分离，染色单体消失2．有丝分裂中每条染色体上DNA含量、染色体与核DNA数目比的变化曲线图中ef(BC)段变化的原因是S期DNA的复制，染色单体形成；fg(CD)段表示含有染色单体的时期；gh(DE)段变化的原因是有丝分裂后期着丝粒分裂。3．根据柱状图判断细胞有丝分裂时期的规律(以二倍体生物为例)(1)根据染色单体变化判断各时期。染色单体eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(有→G2期、前期、中期（甲图）,无→后期、末期（乙图）、G1期（丙图）))(2)根据比例关系判断各时期。eq\a\vs4\al(核DNA∶,染色体∶,染色单体＝)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(4n∶2n∶4n→G2期、前期、中期（甲图）,4n∶4n∶0→后期、末期（乙图）,2n∶2n∶0→G1期（丙图）))提醒：有丝分裂过程中中心体经复制后，均等分配到两个子细胞中，而线粒体、叶绿体等细胞器随机、不均等分配到两个子细胞中。考向1|有丝分裂的过程和特点1．(2021·广东中山检测)下图为某植物根尖细胞分裂过程中染色质与染色体规律性变化的模式图。下列判断不正确的是()A．①→②过程发生在有丝分裂间期，此时细胞内核膜消失、核仁解体B．④→⑤过程中染色单体的分开导致了染色体数目加倍C．⑤→⑥过程处于有丝分裂后期，细胞中的染色体移向细胞两极D．⑥→⑦过程中染色体解螺旋变为细丝状的染色质A解析：①→②表示的是有丝分裂间期，核膜消失、核仁解体发生在前期，A错误；④→⑤过程中发生着丝粒分裂，染色单体分开，导致染色体数目加倍，B正确；⑤→⑥过程处于有丝分裂后期，在纺锤丝牵引下细胞中的染色体移向细胞两极，C正确；⑥→⑦过程处于有丝分裂末期，此时高度螺旋化的染色体解螺旋为丝状的染色质，D正确。2．下图为动物和植物细胞的有丝分裂示意图。据图分析，下列叙述正确的是()A．图甲表示动物细胞分裂前期，图乙表示植物细胞分裂后期B．⑤聚集成为赤道板，需要高尔基体参与C．甲细胞在细胞分裂间期进行①的复制D．甲细胞在分裂前期由①发出星射线，乙细胞在分裂前期也会发生这一过程C解析：根据细胞壁的有无和星射线可以判断甲细胞为动物细胞，乙细胞为植物细胞。根据甲细胞中有清晰的染色体，且中心体向两极移动，发出星射线，判断甲细胞处于分裂前期，根据乙细胞中细胞板的形成判断其处于分裂末期，A错误；⑤聚集成为细胞板，而非赤道板，B错误；中心体的复制发生在分裂间期，C正确；高等植物细胞的纺锤体是由细胞两极发出的纺锤丝形成的，D错误。【归纳总结】与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用细胞器生物类型生理作用核糖体动物、植物合成相关蛋白质，主要发生在间期线粒体动物、植物为整个细胞周期提供能量高尔基体植物与分裂末期细胞壁(板)的形成有关中心体动物、低等植物与分裂前期纺锤体的形成有关考向2|有丝分裂的图像或曲线3．(2021·四川德阳阶段考)下图1～4是与细胞分裂有关的示意图，下列有关描述正确的是()A．图1表示植物细胞有丝分裂中期B．图2表示植物细胞有丝分裂的某个阶段C．图3表示细胞周期，甲→甲是一个细胞周期D．图4细胞中含有8条染色单体D解析：图1中细胞出现细胞板，应处于植物细胞有丝分裂末期，A错误；图2中细胞核延长，中部向内凹陷，且细胞中无染色体和纺锤体，应为无丝分裂，B错误；图3表示细胞周期，细胞周期是指连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下次分裂完成时为止的过程，依据分裂间期与分裂期的时长判断，乙→乙是一个细胞周期，C错误；图4中细胞含有4条染色体、8条染色单体和8个核DNA分子，D正确。4．下图甲表示细胞分裂的不同时期每条染色体上DNA含量的变化情况，图乙表示处于细胞有丝分裂某个时期的细胞图像。下列说法中错误的是()A．图甲中AB段形成的原因是DNA分子复制B．图甲中CD段时染色体平均分配到了两个子细胞中C．图乙细胞中含有8条染色体、8个核DNA分子、0条染色单体D．图乙细胞的前一时期中着丝粒排列在赤道板上，对应图甲BC段B解析：图甲中经过AB段每条染色体上DNA含量加倍，说明DNA分子进行了复制，A正确；图甲中CD段一条染色体上DNA含量由2变为1，这是有丝分裂后期着丝粒分裂的结果，B错误；图乙细胞中着丝粒分裂，细胞中含有8条染色体、8个核DNA分子、0条染色单体，C正确；图乙细胞表示有丝分裂后期，它的前一时期即中期应该是着丝粒排列在赤道板上，对应图甲BC段，D正确。【规律方法】“三看法”界定动植物细胞有丝分裂图像考点三(探究·实践)观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂1．实验原理(1)高等植物的分生组织细胞有丝分裂较旺盛。(2)细胞核内的染色体(质)易被碱性染料(甲紫溶液或醋酸洋红液)着色。(3)由于各个细胞的分裂是独立进行的，在同一分生组织中可以通过高倍显微镜观察细胞内染色体的存在状态，判断处于不同分裂时期的细胞。2．实验过程1．制作细胞的有丝分裂装片时，洋葱根尖解离后直接用甲紫溶液染色。 (×)2．显微镜下绝大多数细胞中能观察到染色体。 (×)3．着丝粒分裂是纺锤丝牵拉开的。 (×)4．解离和压片都有利于根尖分生区细胞分散。 (√)1．实验操作中的注意事项解离时间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，影响染色漂洗时间适宜洗去多余的盐酸，防止解离过度而影响染色染色时间太短染色体或染色质不能完全着色过长其他部分也被染成深色，无法分辨染色体压片力度过轻细胞未分散开过重将组织压烂2．细胞分裂时期与所观察细胞数目的关系及计算(1)细胞周期中不同时期持续时间长短与处于该时期的细胞数呈正相关。(2)某时期持续时间(t)＝eq\f(处于该时期细胞数,观察细胞总数)×细胞周期(T)。提醒：关于实验的三点提醒(1)根尖中只有分生区细胞才可以进行分裂，伸长区和成熟区细胞不能分裂。(2)不能观察一个细胞的连续分裂过程，因为解离时细胞已经死亡，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。(3)细胞板是一个真实的结构，赤道板不是真实存在的结构，而是人为定义的平面。考向1|实验材料的选取、实验过程1．(2020·天津卷)某同学居家学习期间，准备洋葱根尖有丝分裂实验材料。在下列方法中(每天换一次水)，根尖生长状况最好的是()C解析：制作观察洋葱根尖细胞有丝分裂装片时，需要培养洋葱根尖。清水过多会导致根细胞进行无氧呼吸产生酒精，酒精会对根细胞产生毒害作用，导致烂根，B、D错误；每天蘸清水一次会导致水分不足，根尖生长状况不良，A错误；方法C中清水量适宜，根细胞能进行正常的细胞呼吸，因此根尖生长状况最好，C正确。2．某学校用洋葱根尖细胞为实验材料让学生观察有丝分裂过程，并计算细胞周期中各时期所占时间。下图是某同学观察到的部分细胞。对该实验过程和结果的分析正确的是()A．每条根可以剪取多段根尖制作多个临时装片进行观察B．为了使实验数据更准确，可在适当时间用卡诺氏液先固定细胞C．该实验也可选用洋葱鳞片叶的内表皮细胞作为实验材料D．图中各时期细胞数/细胞总数即可确定细胞周期中各分裂期的时间B解析：每条根只有一个根尖分生区的部位，因此，不可剪取多段根尖制作多个临时装片进行观察，A错误；为了使实验数据更准确，可用卡诺氏液固定细胞形态，便于观察确定各期的细胞数，B正确；洋葱鳞片叶内表皮细胞是高度分化的细胞，不再继续分裂，不可作为观察有丝分裂的材料，C错误；多观察几个视野，然后统计各个视野中处于不同时期的细胞数，然后求得平均值，用公式各时期细胞数/细胞总数即可确定细胞周期中各分裂期时间所占的比例，D错误。考向2|实验结果的分析推理3．(2021·贵州贵阳模拟)关于“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验及相关叙述，错误的是()A．在同一分生区组织中可以看到处于不同分裂时期的细胞，处于分裂间期的细胞数目最多B．通过统计视野中不同时期的细胞数目，可比较细胞周期不同时期的时间长短C．有丝分裂产生的子细胞染色体数目不变，在形态、结构和生理功能上与亲代细胞保持相似性D．培养洋葱根尖时添加适量DNA合成抑制剂，可使细胞停滞在细胞周期的分裂期D解析：细胞周期的大部分时间处于分裂间期，大约占细胞周期的90%～95%，因此在观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂实验中，在同一分生区组织中可以看到处于不同分裂时期的细胞，且处于分裂间期的细胞数目最多，A正确；统计视野中不同时期的细胞数目，可比较细胞周期不同时期的时间长短，B正确；有丝分裂过程是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，因此亲子代细胞在细胞形态、结构和生理功能上保持相似性，C正确；在有丝分裂过程中，DNA复制发生在分裂间期，DNA合成抑制剂可使DNA的合成被阻断，若培养洋葱根尖时添加适量的DNA合成抑制剂，则处于分裂间期的细胞DNA合成可被阻断，处于分裂期的细胞暂时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，D错误。4．(2022·福建福州月考)在“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验中，三位实验人员制作洋葱根尖装片的操作步骤如下表所示(“＋”表示操作，“－”表示未操作)：实验人员操作取材解离漂洗染色压片甲根尖1～3mm处－＋＋＋乙根尖1～3mm处＋－＋＋丙根尖5～7mm处＋＋＋＋则甲、乙、丙观察到的实验现象分别是()A．细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚B．细胞分散但看不到染色体、染色体着色清楚、细胞分散染色体清楚C．细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞着色清楚但看不到染色体D．染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚、细胞分散染色体清楚C解析：解离的目的是用解离液使细胞分散开，甲未解离，细胞相互重叠；漂洗的目的是洗去解离液，防止解离过度，乙未漂洗，影响染色效果，染色体着色很浅不清楚；根尖5～7mm处为伸长区细胞，已失去分裂能力，染色体呈染色质状态，观察不到染色体。【技法总结】实验异常现象的原因分析【命题动态】细胞的一生要经历生长、增殖、分化、衰老和死亡等生命历程。本专题已出现的高考试题常考查细胞周期、有丝分裂的过程、实验等知识点。对“细胞周期”的考查常结合最新科技进展材料，涉及的知识点有细胞周期的时期划分、细胞周期的控制等。1．(2021·全国乙卷)果蝇体细胞含有8条染色体。下列关于果蝇体细胞有丝分裂的叙述，错误的是()A．在间期，DNA进行半保留复制，形成16个DNA分子B．在前期，每条染色体由2条染色单体组成，含2个DNA分子C．在中期，8条染色体的着丝点(着丝粒)排列在赤道板上，易于观察染色体D．在后期，成对的同源染色体分开，细胞中有16条染色体[思维培养]D解析：已知果蝇体细胞含有8条染色体，每条染色体上有1个DNA分子，共8个DNA分子，在分裂间期，DNA进行半保留复制，形成16个DNA分子，A正确；在前期染色体已完成复制，故每条染色体由2条染色单体组成，含2个DNA分子，B正确；在中期，8条染色体的着丝点排列在赤道板上，此时染色体形态固定、数目清晰，易于观察染色体，C正确；有丝分裂后期，着丝点分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍，由8条变成16条，同源染色体不分离，D错误。2．(2020·山东卷)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下图所示。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[思维培养]C解析：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)