2024届高考生物考前冲刺第1篇专题素能提升专题1细胞微专题3细胞的生命历程教师用书

微专题3细胞的生命历程课标要求考情分析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.阐明减数分裂产生染色体数量减半的精细胞或卵细胞试题结合最新科技信息,考查细胞周期调控及观察有丝分裂的材料的选取;考查细胞分裂的过程及相关物质和结构的规律性变化[自我校对]①纺锤体②漂洗③染色④同源染色体⑤着丝粒⑥均等⑦变形⑧基因的选择性表达⑨形成不同组织、器官⑩稳定含有本物种的全套遗传物质降低遗传机制决定的程序性死亡1.(必修1P110问题探讨)生物体的长大,既靠细胞生长增大细胞的体积,还要靠细胞分裂增加细胞的数量。2.(必修1P111正文)有丝分裂是一个连续的过程,根据染色体的行为,把它分为四个时期:前期、中期、后期、末期。(有丝分裂过程只包括分裂期,不包含间期,减数分裂过程同样也不包含间期)。3.(必修1P115小字)正常细胞的分裂是在机体的精确调控之下进行的,在人的一生中,体细胞一般能分裂50～60次。但是,有的细胞受到致癌因子的作用,细胞中遗传物质发生变化,就变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞,这种细胞就是癌细胞。4.(必修1P115小字)无丝分裂过程比较简单,但和有丝分裂、减数分裂一样都是真核细胞的分裂方式。因为在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化,所以叫作无丝分裂,如蛙的红细胞的无丝分裂。原核细胞的分裂方式是二分裂。5.(必修1P115思维训练)细胞越小,表面积与体积的比值越大,物质运输的效率越高。6.(必修1P121旁栏思考)已分化的动物体细胞的细胞核中含有该动物几乎全部的遗传物质(少数遗传物质存在于线粒体的DNA中),所以已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。7.(必修1P124正文)自由基是指异常活泼的带电分子或基团。自由基的危害:攻击生物膜造成其损伤;攻击DNA可能引起基因突变;攻击蛋白质使其活性下降,导致细胞衰老。8.(必修1P124正文)端粒是指每条染色体的两端都有的一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体。端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截。9.(必修1P126正文)在成熟的生物体中,细胞的自然更新、某些被病原体感染的细胞的清除都是通过细胞凋亡完成的。10.(必修1P126小字)处于营养缺乏条件下的细胞,通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量;在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时,通过细胞自噬,可以清除受损或衰老的细胞器,以及感染的微生物和毒素,从而维持细胞内部环境的稳定。有些激烈的细胞自噬可能诱导细胞凋亡。11.(必修1P127思维训练)细胞的寿命与分裂能力无关,而与它们承担的功能有关。12.(必修2P18～19图2-2)减数分裂Ⅰ的主要特征:同源染色体配对——联会;四分体中的非姐妹染色单体可以发生互换;同源染色体分离,分别移向细胞的两极。减数分裂Ⅱ的主要特征:每条染色体的着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,分别移向细胞的两极。13.(必修2P24探究·实践)比较同一时刻同一种生物不同细胞的染色体特点,来推测一个精母细胞在不同分裂时期的染色体变化情况。这一做法能够成立的逻辑前提是同一生物的细胞,所含遗传物质相同;增殖的过程相同;不同细胞可能处于细胞周期的不同阶段。14.(必修2P27正文)子代从双亲各继承了半数的染色体,双亲对子代遗传物质的贡献是不一样的。受精过程中,通常是精子的头部进入卵细胞,而精子的头部除了细胞核外,只含极少量的细胞质。而卵细胞中的线粒体含少量DNA,对生物的遗传也有影响。15.(必修2P28拓展应用)经过减数分裂形成的精子或卵细胞,染色体数目不一定是体细胞的一半,如人类的“13三体综合征”遗传病患者就是由含有24条染色体(其中13号染色体是2条)的精子或卵细胞与正常的卵细胞或精子结合后发育而来的。重点1细胞的有丝分裂和减数分裂1.细胞周期中需要关注的知识点2.有丝分裂和减数分裂(1)有丝分裂和减数分裂过程中易混图像比较。时期有丝分裂减数分裂Ⅰ减数分裂Ⅱ前期有同源染色体且散乱分布联会,形成四分体,有同源染色体无同源染色体中期着丝粒排列在赤道板上,有同源染色体同源染色体排列在赤道板两侧着丝粒排列在赤道板上,无同源染色体后期着丝粒分裂,有同源染色体同源染色体分离,非同源染色体自由组合,有同源染色体着丝粒分裂,无同源染色体(2)细胞分裂相关曲线图。(3)牢记相关物质或结构变化的“四点”原因。(4)染色体、染色单体、核DNA含量变化柱形图。[特别提醒]有数目为0的一定是染色单体,进行分裂的细胞中核DNA和染色体数目不可能为0;柱形图的各时期图像中,核DNA的数目一定≥染色体的数目(1∶1或2∶1)。3.DNA复制与细胞分裂过程中染色体标记情况分析方法(1)若细胞分裂为有丝分裂(分析一对同源染色体)(注:表示被3H标记的DNA链;|表示没有被3H标记的DNA链)。(2)若为减数分裂(分析一对同源染色体)。考向1围绕细胞周期考察科学思维能力1.(2022·湖南卷)洋葱根尖细胞染色体数为8对,细胞周期约12小时。观察洋葱根尖细胞有丝分裂,拍摄照片如图所示。下列分析正确的是(B)A.a为分裂后期细胞,同源染色体发生分离B.b为分裂中期细胞,含染色体16条,核DNA分子32个C.根据图中中期细胞数的比例,可计算出洋葱根尖细胞分裂中期时长D.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解析:图示细胞为洋葱根尖细胞的有丝分裂图,有丝分裂过程中无同源染色体的分离现象;b细胞着丝粒整齐排列在赤道板上,细胞处于有丝分裂中期,且洋葱根尖细胞染色体数为8对(16条),有丝分裂中期染色体数目与体细胞相同,但核DNA分子数加倍,故b细胞含染色体16条,核DNA分子32个;各期细胞数目所占比例与其在细胞周期中所占时间比例相同,故已知细胞周期时间,根据各时期细胞数目所占比例可计算各时期的时间,但应统计多个视野中的比例,图中只有一个视野,无法准确推算;间期的S期进行DNA分子复制,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。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图所示。下列说法错误的是(C)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:据题可知,在DNA复制开始后,CDK1发生磷酸化导致其活性被抑制而磷酸化的CDK1发生去磷酸化会推动细胞进入分裂期,这表明正常细胞中DNA复制未完成时,CDK1应处于磷酸化状态,磷酸化的CDK1的去磷酸化过程受到抑制;磷酸化的CDK1发生去磷酸化而被激活,使细胞进入分裂期,细胞进入分裂期后,染色质螺旋化形成染色体;据图可知,在CDK1磷酸化水平的上升过程中,感染BYDV的细胞CDK1磷酸化的水平与正常细胞相似,但去磷酸化过程受阻,说明M蛋白通过抑制CDK1发生去磷酸化而影响细胞周期;M蛋白发挥作用后,细胞无法进入分裂期,被阻滞在分裂间期。(1)用同位素示踪法检测小鼠杂交瘤细胞是否处于细胞周期的S期,放射性同位素最适合标记在胸腺嘧啶。(2022·浙江6月选考)(√)(2)有丝分裂过程中,核膜和核仁周期性地消失和重现。(2021·河北卷)(√)(3)有丝分裂中期和减数第一次分裂中期都发生同源染色体联会。(×)(4)(2020·江苏卷)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图中检验点1、2和3的作用在于检验DNA分子是否①②(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检验点5。②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2,将癌细胞阻滞在S期;后者可用秋水仙素抑制纺锤体的形成,主要激活检验点4,使癌细胞停滞于中期。考向2基于有丝分裂与减数分裂的过程及特点考查理解能力3.有丝分裂和减数分裂是哺乳动物细胞分裂的两种形式。某动物的基因型是Aa,若该动物的某细胞在四分体时期一条染色单体上的A和另一条染色单体上的a发生了互换,则通常情况下姐妹染色单体分离导致等位基因A和a进入不同细胞的时期是(D)A.有丝分裂的后期 B.有丝分裂的末期C.减数第一次分裂 D.减数第二次分裂解析:某动物的基因型是Aa,若该动物的某细胞在四分体时期一条染色单体上的A和另一条染色单体上的a发生了互换,则A、a在同源染色体上的分布状况如图:据图可知,通常情况下在减数第二次分裂后期,姐妹染色单体分离导致等位基因A和a进入不同细胞。4.(2023·浙江6月选考)某动物(2n=4)的基因型为AaXBY,其精巢中两个细胞的染色体组成和基因分布如图所示,其中一个细胞处于有丝分裂某时期。下列叙述错误的是(B)A.甲细胞处于有丝分裂中期、乙细胞处于减数第二次分裂后期B.甲细胞中每个染色体组的DNA分子数与乙细胞的相同C.若甲细胞正常完成分裂则能形成两种基因型的子细胞D.形成乙细胞过程中发生了基因重组和染色体变异解析:甲细胞含有同源染色体,但无联会、四分体等,着丝粒排列在赤道板上,为有丝分裂中期,乙细胞不含有同源染色体,着丝粒分裂,为减数第二次分裂的后期;甲细胞含有2个染色体组,每个染色体组含有4个DNA分子,乙细胞含有2个染色体组,每个染色体组含有2个DNA分子;甲细胞分裂后产生AAXBY或AaXBY两种基因型的子细胞;形成乙细胞的过程中发生了A基因所在的常染色体和Y染色体的组合,发生了基因重组,同时a基因所在的染色体片段转移到了Y染色体上,发生了染色体结构的变异。考向3围绕细胞分裂与DNA半保留复制和变异的联系考查信息获取能力5.(2022·山东卷)减数分裂Ⅰ时,若同源染色体异常联会,则异常联会的同源染色体可进入1个或2个子细胞;减数分裂Ⅱ时,若有同源染色体则同源染色体分离而姐妹染色单体不分离,若无同源染色体则姐妹染色单体分离。异常联会不影响配子的存活、受精和其他染色体的行为。基因型为Aa的多个精原细胞在减数分裂Ⅰ时,仅A、a所在的同源染色体异常联会且非姐妹染色单体发生交换。上述精原细胞形成的精子与基因型为Aa的卵原细胞正常减数分裂形成的卵细胞结合形成受精卵。已知A、a位于常染色体上,不考虑其他突变,上述精子和受精卵的基因组成种类最多分别为(A)A.6;9 B.6;12 C.4;7 D.5;9解析:基因型为Aa的多个精原细胞在减数分裂Ⅰ时,仅A、a所在的同源染色体异常联会且非姐妹染色单体发生交换。(1)若A、a所在的染色体片段发生交换,则A、a位于姐妹染色单体上,①异常联会的同源染色体进入1个子细胞,则子细胞基因组成为AAaa和不含A、a,经减数分裂Ⅱ,同源染色体分离而姐妹染色单体不分离,可形成基因型为Aa和不含A、a的精子;②异常联会的同源染色体进入2个子细胞,则子细胞基因组成为Aa,经减数分裂Ⅱ,可形成基因型为A和a的精子;(2)若A、a所在的染色体片段未发生交换,③异常联会的同源染色体进入1个子细胞,则子细胞基因组成为AAaa和不含A、a,经减数分裂Ⅱ,同源染色体分离而姐妹染色单体不分离,可形成基因型为AA、aa和不含A、a的精子;④异常联会的同源染色体进入2个子细胞,则子细胞基因组成为AA或aa,经减数分裂Ⅱ,可形成基因型为A和a的精子;综上所述,精子的基因组成包括AA、aa、Aa、A、a和不含A与a,共6种,与基因组成为A或a的卵细胞结合,通过棋盘法可知,受精卵的基因组成包括AAA、AAa、Aaa、aaa、AA、Aa、aa、A、a,共9种。细胞分裂过程中异常细胞产生的原因(1)异常配子的成因分析。①基因突变导致了新基因的产生,如基因型为AABb的个体产生了基因组成为ab的异常配子。②减数分裂Ⅰ后期或减数分裂Ⅱ后期染色体没有正常分离,如基因型为AAXBXb的卵原细胞产生了基因组成为AXBXb或AXBXB的异常配子,前者产生的原因是减数分裂Ⅰ后期两条X染色体(同源染色体)没有分离,后者产生的原因是减数分裂Ⅱ后期两条XB染色体没有分离。(2)XXY与XYY异常个体成因分析。①XXY成因。②XYY成因。父方减数分裂Ⅱ异常,即减数分裂Ⅱ后期Y染色体着丝粒分裂后两条Y染色体进入同一精细胞产生了YY型精子。6.对哺乳动物性腺某一细胞的一对同源染色体上未经复制的DNA进行放射性同位素标记,然后在普通培养基上经分裂后产生4个子细胞。下列叙述正确的是(B)A.若4个子细胞带有放射性,则一定进行减数分裂B.若1个子细胞不带有放射性,则一定进行有丝分裂C.若进行有丝分裂,则中期带有放射性的同源染色体分别排列在赤道板两侧D.若进行减数分裂,则减数分裂Ⅰ后期移向细胞一极的一个染色体组中有两条染色体带有放射性解析:对哺乳动物性腺某一细胞的一对同源染色体上未经复制的DNA进行放射性同位素标记,然后在普通培养基上经分裂后产生4个子细胞,可能是两次连续的有丝分裂,也可能是一次减数分裂。若进行一次减数分裂,产生的4个子细胞都带放射性;若进行两次连续的有丝分裂产生的4个子细胞,可能是4个都带放射性,也可能是2个带放射性2个不带放射性,还可能是1个不带放射性3个带放射性;若进行有丝分裂,则中期带有放射性的同源染色体的着丝粒排列在赤道板上;若进行减数分裂,则减数分裂Ⅰ后期移向细胞一极的一个染色体组中有一条染色体带有放射性。重点2细胞的分化、衰老和死亡1.细胞分化的机理2.细胞衰老的原因(1)自由基学说。①自由基:通常把异常活泼的带电分子或基团称为自由基。②自由基与细胞衰老的关系:自由基产生后会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子,导致细胞衰老。(2)端粒学说。①端粒:每条染色体两端的一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体。②端粒与细胞衰老的关系:细胞每分裂一次端粒DNA序列会缩短一截,在端粒DNA序列被“截”短后,端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤,结果使细胞活动渐趋异常。3.细胞凋亡和细胞坏死的区别[特别提醒]注意区分与病原体感染有关的细胞死亡的不同情况,若是被病原体感染而死亡,则属于细胞坏死;若感染后被机体免疫系统清除,则属于细胞凋亡。考向1围绕细胞的衰老和死亡考查生命观念1.(2022·山东卷)某种干细胞中,进入细胞核的蛋白APOE可作用于细胞核骨架和异染色质蛋白,诱导这些蛋白发生自噬性降解,影响异染色质上的基因的表达,促进该种干细胞的衰老。下列说法错误的是(C)A.细胞核中的APOE可改变细胞核的形态B.敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老C.异染色质蛋白在细胞核内发生自噬性降解D.异染色质蛋白的自噬性降解产物可被再利用解析:由“蛋白APOE可作用于细胞核骨架”可知,APOE可改变细胞核的形态;蛋白APOE可促进该种干细胞的衰老,所以敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老;自噬是在溶酶体中进行,不在细胞核内;异染色质蛋白的自噬性降解产物是氨基酸,可被再利用。2.(2021·北京卷)为研究毒品海洛因的危害,将受孕7天的大鼠按下表随机分组进行实验,结果如下。处理检测项目对照组连续9天给予海洛因低剂量组中剂量组高剂量组活胚胎数/胚胎总数(%)100766555脑畸形胚胎数/活胚胎数(%)0335579脑中促凋亡蛋白Bax含量(ug·L-l)6.77.510.012.5以下分析不合理的是(C)A.低剂量海洛因即可严重影响胚胎的正常发育B.海洛因促进Bax含量提高会导致脑细胞凋亡C.对照组胚胎的发育过程中不会出现细胞凋亡D.结果提示孕妇吸毒有造成子女智力障碍的风险解析:据表分析,低剂量组即出现活胚胎数减少且低剂量组的脑畸形胚胎数/活胚胎数为33%,与对照组(0)相比明显升高,故低剂量海洛因即可严重影响胚胎的正常发育;Bax为脑中促凋亡蛋白,与对照组相比,海洛因处理组的Bax含量升高,故海洛因促进Bax含量提高会导致脑细胞凋亡;对照组的Bax含量为6.7,故对照组胚胎的发育过程中会出现脑细胞凋亡;据表格数据可知,海洛因处理组的脑畸形胚胎数在活胚胎数中的比例升高,故推测孕妇吸毒有造成子女智力障碍的风险。考向2围绕细胞的生命历程考查科学思维3.(2023·湖南卷)基因Bax和Bcl-2分别促进和抑制细胞凋亡。研究人员利用siRNA干扰技术降低TRPM7基因表达,研究其对细胞凋亡的影响,结果如图所示。下列叙述错误的是(D)A.细胞衰老和细胞凋亡都受遗传信息的调控B.TRPM7基因可能通过抑制Bax基因的表达来抑制细胞凋亡C.TRPM7基因可能通过促进Bcl-2基因的表达来抑制细胞凋亡D.可通过特异性促进癌细胞中TRPM7基因的表达来治疗相关癌症解析:细胞衰老和细胞凋亡都是由基因控制的细胞正常的生命活动,都受遗传信息的调控;据题图可知,siRNA干扰TRPM7基因实验组的TRPM7基因表达量下降,Bax基因表达量增加,细胞凋亡率增加,由此可以得出,TRPM7基因可能通过抑制Bax基因的表达来抑制细胞凋亡;siRNA干扰TRPM7基因实验组细胞凋亡率高,Bcl-2基因表达量降低,而Bcl-2基因抑制细胞凋亡,故TRPM7基因可能通过促进Bcl-2基因的表达来抑制细胞凋亡;由题图可知,siRNA干扰TRPM7基因实验组,Bax基因表达量增加,Bcl-2基因表达量减少,细胞凋亡率增加,所以可以通过抑制癌细胞中TRPM7基因表达来治疗相关癌症。4.(2023·北京海淀二模)人源干细胞传代培养时,容易出现凋亡现象。为研究物质Y和E是否能阻断细胞凋亡,利用物质Y和E处理传代培养的人源干细胞,电泳检测某种促进凋亡的蛋白C和内参蛋白G(由管家基因编码,用来表示加样量)的含量,结果如图。下列叙述正确的是(D)A.接触抑制不是细胞需传代培养的原因B.Y能够明显阻断细胞凋亡的信号通路C.内参蛋白G应在细胞间表达量差异较大D.实验还需检测各处理组细胞的存活率解析:接触抑制是细胞需传代培养的原因,否则细胞会出现停止分裂增殖;根据题干可知,物质Y处理传代培养后的人源干细胞中含有蛋白C和蛋白G,蛋白C可以促进凋亡,所以Y不能明显阻断细胞凋亡的信号通路;细胞中的遗传物质是相同的,内参蛋白G由管家基因编码,且能表示不同处理下,电泳的加样量,因此在各细胞间表达量差异不大;实验还需检测各处理组细胞的存活率,才能更好地分析物质Y和E是否能阻断细胞凋亡。(1)在某些因素诱导下,人体造血干细胞能在体外培养成神经细胞和肝细胞,此过程主要涉及细胞的分裂与分化。(2022·浙江1月选考)(√)(2)某二倍体被子植物能由卵细胞直接发育成完整个体体现了植物细胞的全能性,该个体保持了亲本的全部遗传特性。(2021·辽宁卷)(×)(3)研究表明,激活某种蛋白激酶PKR,可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡,则PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究。(2021·广东卷)(√)(4)秀丽新小杆线虫发育过程中某阶段的体细胞有1090个,而发育成熟后体细胞只有959个。体细胞减少的原因是细胞衰老。(2021·浙江1月选考)(×)(5)细胞的分裂与分化、衰老与凋亡是生物界的普遍规律和现象。细胞的分裂与分化是生物体生长发育的基础;衰老与凋亡有利于细胞的自然更新,维持内部环境的稳定。回答下列有关问题。①人的神经细胞和人的表皮细胞在形态、结构和功能方面都具有较大差异,出现这些差异的根本原因是基因选择性表达的结果。人的神经细胞和人的表皮细胞中都具有控制细胞程序性死亡的基因吗?是(填“是”或“否”)。理由是神经细胞和表皮细胞都是由同一个受精卵分裂、分化而来,所以它们含有的基因是一样的。②李白有诗云:“君不见高堂明镜悲白发,朝如青丝暮成雪。”导致这种变化的原因是细胞内酪氨酸酶活性降低,黑色素合成减少。细胞周期的调控与肿瘤的细胞周期治疗情境材料细胞周期进程是由一系列蛋白质驱动的,其核心成分包含细胞周期蛋白(cyclin)和细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)。细胞周期蛋白自身没有酶活性,其浓度在细胞周期中呈周期性升降,因此称为细胞周期蛋白。细胞周期的不同时期中存在不同的细胞周期蛋白,结合与之匹配的细胞周期蛋白依赖性激酶,并激活其活性,从而启动细胞周期不同事件的发生(图1)。例如:E2F是与DNA复制有关的基因的转录因子,Rb蛋白是一种抑癌基因的表达产物,活化的CDK通过影响Rb蛋白的活性调控细胞周期,当细胞的Rb蛋白功能异常,可能导致细胞周期失控而成为癌细胞,如图2所示。图2问题探究(1)细胞周期蛋白依赖性激酶和细胞周期蛋白之间有什么关系?提示:细胞周期蛋白依赖性激酶可以与细胞周期蛋白结合,转变为有活性的细胞周期蛋白依赖性激酶。(2)某种Rb抑制剂可作为治疗药物抑制癌细胞的增殖,可能的原理是什么?提示:该药物抑制Rb蛋白的功能,使转录因子E2F与Rb蛋白不分离,与DNA复制有关的基因的转录过程受到抑制,癌细胞不能进入S期进行DNA复制,癌细胞的增殖受到抑制。1.M-CDK是由M期细胞周期蛋白与细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)形成的复合物,调控细胞周期从G2期进入M期。M-CDK的活化过程如下图所示。活化的M-CDK可以调节Cdc25和Wee1的活性,一旦M-CDK被激活,其活性将爆发式增加。有关叙述正确的是(D)A.细胞周期的调控伴随着CDK的磷酸化和去磷酸化B.活化的M-CDK负反馈调节Cdc25的活性C.活化的M-CDK可以促进Wee1的活性D.抑制Cak活性的药物可抑制癌细胞的增殖解析:据图可知,细胞周期的调控伴随着M-CDK的磷酸化和去磷酸化;活化的M-CDK能通过促使Cdc25活化性磷酸化,活化性磷酸化又促使活化的M-CDK生成,该过程属于正反馈调节;据图可知,无活性的M-CDK会在Wee1作用下形成抑制性磷酸化,结合题意“活化的M-CDK可以调节Cdc25和Wee1的活性”以及“一旦M-CDK被激活,其活性将爆发式增加”可知,活化的M-CDK可以抑制Wee1的活性;Cak能促进无活性的M-CDK活化性磷酸化,可以通过抑制Cak活性调控细胞不进入M期,以达到抑制细胞增殖的效果。2.TR蛋白是一种肿瘤调节蛋白,为探究TR蛋白对宫颈癌细胞增殖的调控作用,科学家抑制TR基因在宫颈癌HeLa细胞的表达,促进其在C33A细胞中过量表达。培养一段时间后计数,如图1所示,结果表明TR蛋白的功能是细胞增殖。

利用流式细胞术检测了两种细胞系细胞周期中各个时期的细胞数量变化(图2)。结果显示,对比两组HeLa细胞,细胞周期中出现的变化,使细胞周期进程加快;而在C33A细胞中上调TR蛋白,细胞周期中G0/G1期的分布比例显著升高,S期的比例下降,细胞周期进程阻滞于。

解析:分析图1结果可知,抑制TR基因在宫颈癌HeLa细胞的表达,HeLa细胞的数量增多,而促进其在C33A细胞中过量表达,C33A细胞数量减少,说明TR蛋白能够抑制细胞增殖。分析图2可知,对比两组HeLa细胞,细胞周期中出现G0/G1期的分布比例显著下降,S期比例上升的变化,使细胞周期进程加快;而在C33A细胞中上调TR蛋白,细胞周期中G0/G1期的分布比例显著升高,S期的比例下降,说明细胞周期进程阻滞于G0/G1期。答案:抑制G0/G1期的分布比例显著下降,S期比例上升G0/G1期微专题突破练一、选择题1.(2023·广东梅州一模)我国科学家筛选鉴定出能促进细胞衰老的基因——组蛋白乙酰转移酶编码基因Kat7,研究表明,Kat7基因失活会延缓细胞衰老,从而延长实验动物的寿命。下列说法正确的是(B)A.衰老的细胞中细胞核体积减小,染色质呈收缩状态B.衰老细胞中呼吸酶的活性降低,组蛋白乙酰转移酶的活性升高C.细胞正常的衰老和细胞坏死有利于机体更好地实现自我更新D.通过转基因技术将Kat7基因导入受体细胞并表达有助于治疗老年性痴呆解析:衰老细胞内水分减少,细胞萎缩,体积变小,但细胞核体积增大,染色质收缩,染色加深;衰老细胞呼吸酶的活性降低,呼吸速率减慢,据题意可知组蛋白乙酰转移酶的活性在衰老细胞中升高;细胞坏死是细胞在受到不利因素影响时发生的细胞损伤和死亡,不是机体实现自我更新的途径;组蛋白乙酰转移酶编码基因Kat7能促进细胞衰老,因此不能通过转基因技术治疗老年性痴呆。2.自由基学说是一种细胞衰老假说。下列叙述错误的是(B)A.自由基攻击DNA时可能引起生物性状改变B.自由基攻击酪氨酸酶时会使人患白化病C.自由基通常是异常活泼的带电分子或基团D.自由基攻击生物膜上的磷脂分子时会产生新的自由基解析:自由基攻击DNA时,可能会引起碱基的替换、缺失,从而导致基因突变,因此可能会引起生物性状改变;白化病是遗传病,自由基攻击酪氨酸酶时,使酶的活性下降,黑色素合成减少,但不会患白化病。3.(2023·广东江门二模)人的幼红细胞多次分裂后细胞核浓缩,血红蛋白逐渐增加,将细胞核排出细胞后成为网织红细胞。约24h后核糖体、线粒体等细胞器开始解体,网织红细胞逐渐变为成熟红细胞。下列叙述正确的是(A)A.幼红细胞与成熟红细胞在形态、结构和功能上有稳定性差异B.网织红细胞比成熟红细胞在结构上更适合为机体运输氧气C.成熟红细胞衰老后,控制其凋亡的基因开始转录D.网织红细胞没有细胞核,细胞内不能进行多肽链的合成解析:幼红细胞形成成熟红细胞是分化的过程,分化前后的细胞在形态、结构和功能上有稳定性差异;成熟红细胞没有细胞核和各种细胞器,含有更多的血红蛋白,比网织红细胞更适合运输氧气;成熟红细胞没有细胞核和各种细胞器,无法进行基因的转录;网织红细胞含有核糖体等细胞器,可以利用细胞核排出之前转录的mRNA进行多肽链的合成。4.研究发现,小鼠气管上皮细胞中的分泌细胞具有“去分化”的能力,这对高等脊椎动物在不同器官中和受伤情形下的再生能力可能具有更为普遍的贡献。下列相关叙述正确的是(D)A.干细胞内遗传物质的改变是分泌细胞形成的根本原因B.受伤的细胞死亡与细胞的衰老死亡均属于细胞凋亡C.小鼠的骨髓瘤细胞和气管上皮干细胞都具有无限增殖的能力D.分泌细胞“去分化”时,细胞内有些蛋白质的合成将会中断解析:干细胞内基因的选择性表达是分泌细胞形成的根本原因;受伤的细胞死亡属于细胞坏死,细胞的衰老死亡属于细胞凋亡;小鼠的气管上皮干细胞属于正常体细胞,不具有无限增殖的能力;分泌细胞“去分化”时,有些基因不能表达,因此细胞内有些蛋白质的合成将会中断。5.(2023·广东湛江模拟)感染烟草花叶病毒(TMV,RNA病毒)的烟草叶片会发生超敏反应。在发生超敏反应时,细胞的程序性死亡可使感染区域及其周围形成病斑,该病斑只特异性地在TMV入侵的部位形成。以下分析错误的是(B)A.TMV在烟草细胞中复制增殖时需要烟草细胞提供原料、能量等B.TMV入侵使烟草细胞发生超敏反应,不利于烟草植株的生存C.TMV入侵使烟草细胞发生超敏反应而导致细胞死亡是由基因控制的D.超敏反应快速地诱导细胞死亡,可以防止或减少TMV的扩散解析:TMV在烟草细胞中复制增殖时将RNA注入烟草细胞,需要烟草细胞提供原料、能量等合成子代病毒;TMV入侵使烟草细胞发生超敏反应时,细胞的程序性死亡可使感染区域及其周围形成病斑,从而减少病毒传播,有利于烟草植株的生存;细胞的程序性死亡即细胞凋亡,TMV入侵使烟草细胞发生超敏反应而导致细胞死亡是由基因控制的;超敏反应快速地诱导细胞死亡,使病毒不能及时传播,可以防止或减少TMV的扩散。6.(2023·河北石家庄质检)下图表示某二倍体生物有丝分裂和减数分裂过程中同源染色体对数的变化。下列叙述错误的是(D)A.同源染色体联会一定发生在MF段,此时细胞中可形成4个四分体B.有丝分裂的后期处于CD段,此时细胞中含有4个染色体组C.若细胞中没有同源染色体,也不含染色单体,则一定处于HI段D.若细胞质正在发生不均等分裂,此时细胞一定处于MF段的后期解析:据图分析可知,图2会出现同源染色体对数为0的时期,为减数分裂,则图1是有丝分裂。MF段为减数分裂Ⅰ完成前同源染色体对数情况,同源染色体联会发生在减数分裂Ⅰ的前期,属于MF段,根据图2纵坐标,此时细胞中同源染色体对数是4对,即四分体有4个;CD段同源染色体的对数加倍,是有丝分裂后期着丝粒一分为二,染色体数量加倍的结果,此时的二倍体细胞含有4个染色体组;若细胞中没有同源染色体和染色单体,该细胞处于减数分裂Ⅱ后期或末期,一定位于HI段;卵原细胞减数分裂过程中细胞质不均等分裂会出现两次,此时细胞可能处于MF段的后期,也可能处于HI段。7.(2023·广东广州一模)研究表明多种核仁蛋白会参与rRNA的编辑、端粒DNA序列的修复、调节细胞周期等生命活动过程。核仁蛋白Npm1可以结合中心体,抑制细胞分裂时中心体的复制,Npm1还可以与抑癌基因P53结合,增强P53的转录。下列叙述错误的是(C)A.某些核仁蛋白参与核糖体的形成B.某些核仁蛋白可以延缓细胞衰老C.核仁蛋白Npm1可以促进细胞有丝分裂D.核仁蛋白Npm1能够抑制细胞癌变解析:多种核仁蛋白会参与rRNA的编辑,核糖体由rRNA和蛋白质组成,因此某些核仁蛋白参与核糖体的形成;端粒学说认为端粒DNA序列随着细胞的分裂不断缩短,端粒内侧正常基因的DNA序列受到损伤会导致细胞衰老,某些核仁蛋白能够修复端粒DNA序列,则可以延缓细胞衰老;核仁蛋白Npm1能够抑制细胞分裂时中心体的复制,可以抑制细胞有丝分裂;抑癌基因表达的蛋白质能够抑制细胞的生长和增殖,核仁蛋白Npm1可以与抑癌基因P53结合,增强P53的转录,阻止细胞不正常的增殖,抑制细胞发生癌变。8.(2023·湖南湘潭二模)在女性生殖细胞形成过程中,初级卵母细胞经过两次减数分裂形成一个卵子,减数分裂Ⅰ后排出第一极体,减数分裂Ⅱ后排出第二极体,极体在辅助生殖技术中具有重要意义。某女性是隐性致病基因携带者(Aa),她体内第一极体或第二极体的基因分析的结果,都能为筛选不含致病基因的卵细胞提供依据。不考虑突变,下列相关叙述错误的是(A)A.第一极体的染色体数、核DNA分子数都是第二极体的两倍B.若第一极体检测出A基因,则同时产生的卵细胞一般会含a基因C.若第二极体检测出a基因,则同时产生的卵细胞含A基因的概率较小D.若第一极体和第二极体都检测出a基因,则同时产生的卵细胞可能含有A基因解析:第一极体每条染色体含两条染色单体,两个DNA,所以第一极体的染色体数与第二极体相同、核DNA分子数是第二极体的两倍;减数分裂Ⅰ后排出第一极体时等位基因Aa分离,若第一极体检测出A基因,则次级卵母细胞经减数分裂Ⅱ后产生的卵细胞一般会含a基因;若第二极体检测出a基因,则次级卵母细胞经减数分裂Ⅱ后产生的卵细胞基因与第二极体通常相同,所以同时产生的卵细胞含A基因的概率较小;若第一极体和第二极体都检测出a基因,可能初级卵母细胞在四分体时期A/a等位基因发生了交换,所以同时产生的卵细胞可能含有A基因。9.(2023·湖南衡阳模拟)胚胎发育的过程需要细胞的增殖与分化。研究发现,SAG分子能激活Hh信号通路,在胚胎发育中起调控作用。在SAG分子上引入NVOC基因,可获得没有活性的NVOCSAG。NVOCSAG若被紫外线照射,则可以发挥SAG的作用,改变细胞的基因表达,促进细胞分化。科研人员利用实验动物的胚胎进行了四组实验,检测胚胎中能够表达NKX2.1(一种与神经细胞发育有关的关键蛋白)的细胞所占的比例,结果如图所示。下列叙述正确的是(D)A.Hh信号通路被激活后,细胞的结构、形态和功能不会发生改变B.通过比较对照和SAG组可知,加入SAG可使胚胎细胞获得NKX2.1基因C.抑制Hh信号通路,有利于胚胎细胞分化成为各种体细胞D.利用该体系可以通过控制照射紫外线的时间点来调控胚胎的发育解析:SAG分子激活Hh信号通路后,会改变细胞的基因表达,促进细胞分化,因此细胞的结构、形态和功能会发生一定改变;细胞中本来就含有NKX2.1基因;激活Hh信号通路,有利于细胞的分化,抑制Hh信号通路,不利于分化;分析题意可知,NVOCSAG若被紫外线照射,则可以发挥SAG的作用,改变细胞的基因表达,促进细胞分化,利用该体系可以通过控制照射紫外线的时间点来调控胚胎的发育。10.除草剂乙草胺具有低毒、高效等特点。研究者探讨了乙草胺对棉花根尖细胞有丝分裂的影响,为棉田安全有效地使用乙草胺提供细胞遗传学依据。据图分析下列说法错误的是(D)A.处于①②③④时期的根尖细胞仍可以进行翻译B.②与③细胞中的核DNA数量相同C.图2中BCD均可能造成染色体变异,其中D可能与纺锤体无法正常形成有关D.若乙草胺处理使根尖分生区某细胞一个核DNA分子发生突变,则产生的两个子细胞遗传性状不同解析:分裂期存在间期已经转录的mRNA仍可以进行翻译,合成蛋白质,维持细胞生命活动;②和③表示细胞分裂中期和后期,核DNA已复制,数量相同;图2中B、D形成的子细胞中染色体数目可能发生改变,C染色体结构发生改变,BCD均可能造成染色体变异,而D中染色体不均等分离产生的主要原因是乙草胺干扰了纺锤体的正常形成,使得染色体不能正常移向两极;分裂过程中一个核DNA分子突变,则该异常DNA分子进入一个子细胞,有丝分裂产生的两个子细胞所含遗传信息不同,但由于密码子简并性等原因,产生的两个子细胞遗传性状可能相同。11.(2023·湖北华中师大一附中模拟)如图为某细胞有丝分裂的细胞周期示意图,分裂间期可分为G1、S、G2期,其中S期进行DNA复制,G1和G2期主要进行RNA和蛋白质合成。下列说法正确的是(D)A.G1、G2期均有RNA聚合酶和DNA聚合酶参与B.用蛋白质合成抑制剂处理该细胞后,不影响S期DNA复制过程C.M期细胞中的染色体数与核DNA数的比为1∶2D.同一个体内的不同细胞分裂时,其M期时间可能不同解析:由题意可知,S期进行DNA复制,G1和G2期主要进行RNA和蛋白质合成,不合成DNA,因此DNA聚合酶不参与G1期和G2期的物质合成;G1期会形成S期需要的相关酶类,所以用蛋白质合成抑制剂处理后,会影响S期DNA复制过程;M期细胞中的前期和中期染色体数与核DNA数的比为1∶2,后期和末期的染色体数与核DNA数的比为1∶1;同一个体内的不同细胞分裂时,其M期时间可能不同,如人的肝细胞和宫颈癌细胞的分裂间期和分裂期时间不同。12.(2023·广东广州一模)雄性黑腹果蝇(2n=8)某正常细胞的部分染色体组成如图所示,图中①、②表示染色体,a、b、c、d表示染色单体。下列叙述正确的是(D)A.该细胞为精原细胞,处于有丝分裂前期B.①与②的分离、a与b的分离均发生在减数分裂Ⅰ后期C.该细胞中染色体数与核DNA分子数均为精细胞的2倍D.图中未画出的一对染色体的形态和大小不同解析:该细胞中发生同源染色体的联会形成了四分体,此时细胞处于减数分裂Ⅰ前期,为初级精母细胞;①、②为同源染色体,二者的分离发生在减数分裂Ⅰ后期,a、b为姐妹染色单体,二者的分离发生在减数分裂Ⅱ后期;黑腹果蝇的体细胞中含有8条染色体,精细胞中含有4条染色体,该细胞完整的染色体数量为8条,共16个核DNA分子,因此染色体数为精细胞的2倍,核DNA分子数为精细胞的4倍;图中未画出的一对染色体为性染色体,果蝇为XY性别决定型,雄果蝇性染色体的形态和大小不同。13.(2023·广东茂名一模)一对姐弟被确认为是半同卵双胞胎,发育成该对半同卵双胞胎的受精卵形成过程如图所示。图3中染色单体分离后分别移向细胞的三个不同方向,从而分裂成A、B、C三个细胞,其中两个细胞发育成姐弟二人。下列叙述错误的是(C)A.图1表示卵子的异常受精过程,此时卵子发育到减数分裂Ⅱ的中期B.该卵子与2个精子受精,表明透明带反应、卵细胞膜反应未能阻止多精入卵C.若图4细胞A中父系染色体组仅1个,则细胞C含2个父系染色体组D.这对姐弟来源于母亲的染色体一般相同,来源于父亲的染色体可能不同解析:正常情况下只能有一个精子细胞进入卵细胞,此时卵子发育到减数分裂Ⅱ的中期;透明带反应、卵细胞膜反应能阻止多精入卵,该卵子与2个精子受精,表明透明带反应、卵细胞膜反应未能阻止多精入卵;若图4细胞A中父系染色体组仅1个,细胞C可能含2个父系染色体组,也可能含1个母系染色体组和1个父系染色体组;来自母亲的染色体组有两个,并且是复制得到的,这对姐弟来源于母亲的染色体一般相同,来源于父亲的染色体组有四个,其中两两相同,所以来源于父亲的染色体可能不同。二、非选择题14.图1表示某动物处于不同分裂状态的细胞图像;图2为该动物部分组织切片的显微图像;图3为与该动物细胞分裂相关的坐标曲线。请据图回答下列问题。(1)图1中数字分别表示不同的生理过程,它们分别是①,②。A细胞有个染色体组,B细胞按图1后续过程,最终分裂结束可形成种子细胞。

(2)从图2可以判断该动物的性别是,判断依据是

。

(3)图3中DE段形成的原因是,基因重组在图3中曲线的段。如果在图3中的A点全部的核DNA被放射性同位素标记,而分裂过程中所用的原料不含放射性同位素,则EF段可检测到放射性的脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链的比例是。

解析:(1)A细胞中着丝粒分裂且有同源染色体,处于有丝分裂后期,故①为有丝分裂,B细胞到C细胞发生了染色体数目减半,故为减数分裂Ⅰ。A细胞处于有丝分裂后期,染色体数目加倍,染色体组也加倍,为4个染色体组。一个B细胞完成减数分裂,会形成4个子细胞,2种子细胞。(2)从图2可以判断出乙是次级卵母细胞,故该动物性别是雌性,判断理由为乙细胞在减数分裂Ⅱ后期发生了细胞质不均等分裂。(3)DE段形成的原因是着丝粒分裂,染色体数目加倍;基因重组发生在减数分裂Ⅰ前期和减数分裂Ⅰ后期,均存在染色单体,染色体和核DNA比值为1/2,为CD段。从A点开始到EF段,无论是有丝分裂还是减数分裂,DNA只复制一次,每个子代DNA一条链有放射性,一条没有,所以有放射性的链占全部链的比例为1/2。答案:(1)有丝分裂减数分裂Ⅰ42(2)雌性乙细胞在减数分裂Ⅱ后期发生了细胞质的不均等分裂(3)着丝粒分裂CD1/215.cAMP是一种细胞内的信号分子。研究表明,cAMP对初级卵母细胞完成减数分裂Ⅰ有抑制作用,大致机理如图所示。(1)由图可知,被激活的酶A能催化ATP并发生环化形成cAMP,cAMP能活化酶P,活化的酶P能抑制初级卵母细胞分裂为。

(2)女性在胚胎时期卵原细胞就发育成为初级卵母细胞,但初级卵母细胞启动减数分裂Ⅰ则需要等到进入青春期之后。依据图示推测,进入青春期后女性的初级卵母细胞恢复分裂的信号途径是

。

(3)初级卵母细胞的不均等分裂依赖于细胞膜内陷位置形成的缢缩环。有人认为cAMP抑制减数分裂Ⅰ是因为影响了缢缩环,为此搜集了小鼠的初级卵母细胞,在诱导恢复分裂后,用两种特异性药物(药物H和药物F)进行了实验,结果如图所示。①应从小鼠的(填器官)中获取初级卵母细胞,然后转移到37℃、(填气体环境)的CO2培养箱中培养。

②由实验结果推测,药物H能细胞中cAMP的量;药物F对酶A有

作用。③根据上述结果推测,cAMP抑制减数分裂Ⅰ的原因除了阻止缢缩环的形成,还可能是

。

解析:(1)ATP能脱去两个磷酸基团并发生环化形成cAMP;初级卵母细胞分裂为次级卵母细胞和极体。(2)依据题图推测,进入青春期后女性的初级卵母细胞恢复分裂的信号途径是信号分子2作用于S2蛋白,通过G2蛋白抑制酶A,细胞内的cAMP浓度降低,活化的酶P减少,解除了对减数分裂Ⅰ的抑制作用。(3)①初级卵母细胞是由卵原细胞经过减数分裂Ⅰ间期的染色体复制后形成的,场所是卵巢,因此应从小鼠的卵巢中获取初级卵母细胞,然后转移到37℃,含5%CO2、95%空气的CO2培养箱中培养。②根据图中结果可知,只加药物H时,没有完成减数分裂Ⅰ的细胞减少,只加药物F时,没有完成减数分裂Ⅰ的细胞增多,且此时产生两个体积相近的细胞,这说明药物H能降低细胞中cAMP的量,药物F特异性活化酶A。③由实验结果分析,cAMP抑制减数分裂Ⅰ的原因可能是阻止缢缩环的形成或干扰缢缩环的定位。答案:(1)脱去两个磷酸基团次级卵母细胞、极体(2)信号分子2作用于S2蛋白,通过G2蛋白抑制酶A,细胞内的cAMP浓度降低,活化的酶P减少,解除了对减数分裂Ⅰ的抑制作用(3)①卵巢5%CO2、95%空气②降低激活③干扰缢缩环的定位16.烟酰胺磷酸核糖转移酶(NAMPT)是一种蛋白质类物质,它普遍存在于哺乳动物体内,对延缓细胞衰老有重要作用。(1)对哺乳动物而言,细胞衰老与个体衰老并不是一回事,二者的关系是

。

细胞衰老是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程,最终细胞核会表现出的特征。

(2)研究发现,衰老细胞中NAD+的含量明显降低。通常情况下,哺乳动物细胞的

(填场所)中可通过有氧呼吸将NAD+转化成NADH。NAMPT是NAD+合成的关键限速酶(指整条代谢通路中催化反应速度最慢的酶),其可决定代谢中NAD+的水平。为探究细胞衰老与NAMPT之间的关系,研究小组选取了两组生理状态相同的健康小鼠,甲组注射补充剂,乙组注射等量生理盐水,结果发现甲组小鼠的平均寿命约为2.8年,乙组小鼠的平均寿命约为2.4年;且与乙组相比较,甲组小鼠的脂肪细胞、心肌细胞等处均检测出了高水平的NAD+。

由此推测NAMPT延缓细胞衰老的机制是

。

(3)NAMPT合成后分泌到细胞外的方式是。NAMPT在血液中运输时需包裹在囊泡中,若脱去囊泡则会失去活性。试推测NAMPT在血液中运输时脱掉囊泡会失去活性的原因是

。

解析:(1)对哺乳动物而言,个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程。衰老的细胞中细胞核体积增大、核膜内折、染色质收缩、染色加深。(2)哺乳动物细胞有氧呼吸的第一阶段和第二阶段会将NAD+转化成NADH,场所为细胞质基质和线粒体基质。要探究细胞衰老与NAMPT之间的关系,实验的自变量应该为是否注射NAMPT,因变量是小鼠的平均寿命。两组生理状态相同的健康小鼠,甲组注射适量NAMPT补充剂,乙组注射等量生理盐水,结果发现甲组小鼠的平均寿命约为2.8年,乙组小鼠的平均寿命约为2.4年;且与乙组相比较,甲组小鼠的脂肪细胞、心肌细胞等处均检测出了高水平的NAD+。由此推测NAMPT通过促进NAD+的合成来延缓细胞衰老。(3)NAMPT是大分子物质,其合成后通过胞吐分泌到细胞外。NAMPT在血液中运输时需包裹在囊泡中,若脱去囊泡则会失去活性,原因可能是血液的pH等影响了蛋白质的空间结构。答案:(1)个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程体积增大、核膜内折、染色质收缩、染色加深(2)细胞质基质和线粒体基质适量NAMPTNAMPT通过促进NAD+的合成来延缓细胞衰老(3)胞吐血液的pH等影响了蛋白质的空间结构专题综合限时练(一)一、选择题1.(2023·湖南师大附中二模)硫化细菌能利用氧化硫化物获得的能量将CO2转化为有机物。对该细菌的叙述,正确的是(B)A.可以进行光合作用B.利用核糖体合成蛋白质C.不具有膜结构D.以有丝分裂方式增殖解析:该硫化细菌能将CO2转化为有机物,不是利用光合色素进行的光合作用;该细菌有核糖体一种细胞器,核糖体是蛋白质的合成场所;硫化细菌是原核生物,有细胞膜;有丝分裂是真核细胞分裂的方式,细菌不能进行有丝分裂。2.(2023·湖南邵阳二模)下列关于细胞的组成成分、结构与功能的叙述,正确的是(D)A.蓝细菌的光反应在叶绿体类囊体薄膜上进行B.甲流病毒含有5种核苷酸,增殖时DNA分子会进入宿主细胞C.家兔成熟红细胞的功能是运输氧气,呼吸作用的方式是有氧呼吸D.高等植物成熟的筛管细胞没有细胞核解析:蓝细菌是原核细胞,没有叶绿体;甲流病毒属于RNA病毒,只含有一种核酸,含有4种核苷酸,增殖时RNA分子会进入宿主细胞;家兔成熟红细胞的功能是运输氧气,但细胞中没有细胞核和细胞器,因而其呼吸作用的方式是无氧呼吸;高等植物成熟的筛管细胞没有细胞核,这与其运输有机物的功能是相适应的,但这些筛管细胞依然是真核细胞。3.(2023·湖南郴州二模)“庄稼一枝花,全靠肥当家”,合理施肥是充分发挥肥料的增产作用,实现高产、稳产、低成本的重要措施。有机肥料养分全,肥效慢;化肥肥分浓,见效快,常用的化肥有氮肥、磷肥和钾肥等。下列叙述正确的是(C)A.农作物从肥料中获得的元素大多以化合物的形式存在于细胞中B.有机肥料能为农作物提供有机物,以及NH4+、NO3-C.P被农作物吸收后,可以参与构成DNA、ADP、磷脂等D.N被农作物吸收参与构成蛋白质后,主要存在于其R基上解析:农作物从肥料中获得的元素大多以离子的形式存在于细胞中;有机肥料中的有机物须经分解者分解形成无机物后才能被农作物吸收;DNA、ADP、磷脂的组成元素中都有P,因此P被农作物吸收后,可以参与构成DNA、ADP、磷脂;N被农作物吸收参与构成蛋白质后,主要在结构“—CO—NH—”中。4.(2023·河北邯郸二模)研究人员在细胞膜上发现一种新型生物分子——糖RNA(如图),揭示了其在人类自身免疫性疾病中发挥的作用。下列说法错误的是(A)A.图中细胞膜上的RNA为双链结构B.组成RNA的基本单位是核糖核苷酸C.图中糖RNA可能参与细胞间信息交流D.细胞膜功能的复杂性与蛋白质及糖链结构的多样性有关解析:图中细胞膜上的RNA为单链结构,只是局部出现互补区域;组成RNA的基本单位是核糖核苷酸;图中糖RNA可能参与信息识别,从而参与细胞间信息交流;细胞膜功能的复杂性与蛋白质有关,也与糖链结构多样性有关。5.(2023·广东佛山二模)马达蛋白是一类利用ATP驱动自身沿细胞骨架定向运动的蛋白。目前普遍认为细胞质流动是由马达蛋白介导的“货物”定向运输引起的。如图为马达蛋白运输叶绿体的示意图。下列叙述错误的是(C)A.细胞骨架参与细胞内物质或结构的运输B.观察细胞质的流动可用叶绿体的运动作为参照C.该细胞中马达蛋白介导叶绿体朝不同的方向运输D.马达蛋白含有细胞骨架结合区域和“货物”结合区域解析:细胞骨架是真核细胞中由蛋白质纤维组成的网架结构,能锚定并支撑着许多细胞器,在细胞分裂、分化、物质运输等许多生命活动中都具有非常重要的作用;由于细胞质流动的速度慢,无标志物难以察觉,而选择体积较大的、有颜色的细胞器如叶绿体等作为标志物有利于观察;马达蛋白能在ATP驱动下沿着细胞骨架定向运输“货物”,由其介导的叶绿体的运动是定向的,马达蛋白含有细胞骨架结合区域和“货物”结合区域。6.(2023·河北邯郸二模)D1蛋白是光合作用的核心蛋白,由叶绿体基因编码,其结构如图所示。有关D1蛋白说法正确的是(D)A.参与二氧化碳的固定与C3的还原B.需要内质网和高尔基体加工C.肽链的氨基端位于细胞质基质中D.D1蛋白的疏水部分分布于磷脂双分子层内解析:D1蛋白位于叶绿体类囊体膜上,而二氧化碳的固定与C3的还原发生在叶绿体基质中,故D1蛋白不参与二氧化碳的固定与C3的还原;叶绿体基因编码的D1蛋白在叶绿体内的核糖体上合成,没有经过内质网、高尔基体加工;D1蛋白肽链氨基端位于叶绿体基质中;磷脂的尾部疏水,头部亲水,故D1蛋白的疏水部分分布于磷脂双分子层内。7.(2023·广东梅州二模)“结构与功能相适应”的原则是生物学的基本观点之一,下列与该原则相符的是(B)A.溶酶体可以合成大量的酸性水解酶,得以分解衰老、损伤的细胞器B.叶绿体和线粒体以不同的方式增大膜面积,有利于化学反应的高效进行C.细胞壁是植物细胞系统的边界,具有控制物质进出细胞的功能D.细胞骨架是由纤维素组成的网架结构,与细胞的运动、分裂等有关解析:酸性水解酶的化学本质是蛋白质,在核糖体合成;叶绿体和线粒体以不同的方式增大膜面积,前者以类囊体堆叠形成基粒的形式增大膜面积,后者以内膜向线粒体内腔折叠形成嵴的形式增大膜面积,有利于化学反应的高效进行;植物细胞的系统边界是细胞膜,且细胞壁不具有控制物质进出细胞的功能;细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,与细胞运动、分裂等有关。8.易位子是一种位于内质网膜上的蛋白质复合体,其中心有一个直径大约2nm的通道,能与信号肽结合并引导新合成多肽链进入内质网,若多肽链在内质网中未正确折叠,则会通过易位子运回细胞质基质。下列说法错误的是(B)A.新合成的多肽链进入内质网时未直接穿过磷脂双分子层B.从内质网运往高尔基体的蛋白质也是通过易位子进入高尔基体的C.易位子与核孔均具有运输某些大分子物质进出的能力D.易位子进行物质运输时具有识别能力,体现了内质网膜的选择性解析:根据题意可知,内质网膜上有一个直径大约2nm的通道,能与信号肽结合并引导新合成的多肽链进入内质网,所以新合成的多肽链进入内质网时未直接穿过磷脂双分子层;蛋白质以囊泡的形式从内质网运往高尔基体;易位子能控制某些多肽链的进出,与核孔的功能相似,具有运输某些大分子物质进出的能力;易位子能与信号肽结合并引导新合成的多肽链进入内质网,若多肽链在内质网中未正确折叠,则会通过易位子运回细胞质基质,所以易位子进行物质运输时具有识别能力,体现了内质网膜的选择性。9.膜接触位点(MCSs)是内质网与细胞膜、线粒体、高尔基体、核膜等细胞结构之间直接进行信息交流的结构。MCSs作用机理是接收信息并为脂质、Ca2+等物质提供运输的位点,以此调控细胞内的代谢。下列相关叙述错误的是(A)A.MCSs是内质网与高尔基体之间进行信息交流所必需的结构B.MCSs既有接收信息的受体蛋白,又有运输物质的转运蛋白C.线粒体通过MCSs与内质网相连,能实现能量的快速利用D.MCSs在细胞内分布越广泛,说明细胞代谢可能越旺盛解析:内质网与高尔基体之间进行信息交流时,还可以通过囊泡的方式进行;由题意可知,MCSs能接收信息和运输物质,因此MCSs上应该有与功能相匹配的接收信息的受体蛋白和运输物质的转运蛋白;线粒体与内质网通过MCSs相连,有利于有氧呼吸产生的ATP为内质网各项活动提供能量;MCSs在细胞内分布越广泛,说明各细胞结构之间的信息交流和物质运输越频繁,细胞代谢可能越旺盛。10.(2023·山东济南二模)肿瘤细胞主要依赖无氧呼吸产生ATP,这使得肿瘤细胞内pH降低。在该环境下,进入细胞的由光敏剂组装成的纳米颗粒带正电并可以与细胞内的核酸结合,光敏剂被光激发后产生的自由基活性氧(ROS)对细胞造成损伤并导致细胞衰老,因此该光敏剂组装成的纳米颗粒可用于肿瘤的治疗。下列说法错误的是(B)A.与正常细胞相比癌细胞需要吸收大量的葡萄糖来为生命活动供能B.光敏剂被光激发后会导致肿瘤细胞核体积减小和细胞膜通透性改变C.光敏剂组装成的纳米颗粒可能会与染色质和核糖体结合D.光敏剂被光激发产生的ROS会降低肿瘤细胞的分裂能力解析:肿瘤细胞主要依赖无氧呼吸,等量的葡萄糖通过无氧呼吸分解产生的ATP较少,故与正常细胞相比癌细胞需要吸收大量的葡萄糖来为生命活动供能;光敏剂被光激发后会导致细胞衰老,衰老细胞的细胞核体积增大和细胞膜通透性改变;光敏剂组装成的纳米颗粒可以与细胞内的核酸结合,染色质和核糖体都含有核酸,故可能会与染色质和核糖体结合;光敏剂被光激发产生的ROS对细胞造成损伤,故会降低肿瘤细胞的分裂能力。11.(2023·山东卷)研究发现,病原体侵入细胞后,细胞内蛋白酶L在无酶活性时作为支架蛋白参与形成特定的复合体,经过一系列过程,最终导致该细胞炎症性坏死,病原体被释放,该过程属于细胞焦亡。下列说法错误的是(B)A.蝌蚪尾的消失不是通过细胞焦亡实现的B.敲除编码蛋白酶L的基因不影响细胞焦亡C.细胞焦亡释放的病原体可由体内的巨噬细胞吞噬消化D.细胞焦亡释放的病原体可刺激该机体B淋巴细胞的增殖与分化解析:蝌蚪尾的消失是通过细胞凋亡实现的;根据题干信息“细胞内蛋白酶L在无酶活性时作为支架蛋白参与形成特定的复合体,经过一系列过程,最终导致该细胞炎症性坏死,病原体被释放,该过程属于细胞焦亡”,说明了蛋白酶L基因影响细胞焦亡;细胞焦亡后,病原体被释放,可以被体内的巨噬细胞吞噬消化;细胞焦亡释放的病原体可作为抗原刺激该机体B淋巴细胞的增殖与分化。12.(2023·广东揭阳一模)一个基因型为AaXBY的精原细胞进行减数分裂。下列说法错误的是(B)A.基因组成为AAXBXB时细胞可能处于减数分裂Ⅱ后期B.若产生4种精子则可能是减数分裂Ⅰ后期基因自由组合的结果C.处于减数分裂Ⅰ后期和处于减数分裂Ⅱ后期的细胞中染色体组数相同D.若产生了一个基因组成为AaXB的精子,则同时产生的另外三个精子可以为AaXB、Y、Y解析:一个基因型为AaXBY的精原细胞进行减数分裂,减数分裂Ⅰ结束后即可产生基因组成为AAXBXB和aaYY(或aaXBXB和AAYY)的次级精母细胞,因此基因组成为AAXBXB的细胞可以处于减数分裂Ⅱ后期;一个精原细胞减数分裂Ⅰ后期基因自由组合,最终会产生4个两两相同的精子,如果4个精子互不相同,则应该是同源染色体上的等位基因A、a在减数分裂Ⅰ前期发生互换的结果;减数分裂Ⅰ后期着丝粒不分裂,染色体数为2N,减数分裂Ⅰ结束后染色体数目减半为N,减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂,染色体数加倍为2N;若产生了一个基因组成为AaXB的精子,则减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离产生了基因组成为AAaaXBXB和YY的次级精母细胞,进而产生4个基因组成为AaXB、AaXB、Y、Y的精子。13.(2023·湖南师大附中模拟)斑马鱼幼鱼表面上皮细胞(SEC)能在DNA不复制的情况下进行分裂,这个过程与皮肤表面张力增大导致Piezol离子通道开放有关(如图)。这种“无复制分裂”能保障生长中幼鱼的体表覆盖。下列说法错误的是(C)A.含有斑马鱼正常DNA数目的母SEC细胞是由受精卵分裂分化而来B.基因选择性表达导致母SEC细胞和受精卵采用不同的分裂方式C.“无复制分裂”产生的全部子SEC细胞都含有斑马鱼全套的遗传物质D.可以通过提高或降低Piezol离子通道基因的表达来研究其作用解析:含有斑马鱼正常DNA数目的母SEC细胞是正常的体细胞,由受精卵分裂分化而来;母SEC细胞和受精卵遗传物质相同,但母SEC细胞能以“无复制分裂”的方式产生子细胞,而受精卵以有丝分裂的方式产生子细胞,是基因的选择性表达的结果;由题图可知,“无复制分裂”所产生的子细胞比它们的母