专题3-细胞增殖与受精作用2015

专题三

细胞的生命历程

第一讲细胞增殖与受精作用高考命题主要集中在“细胞的生长和增殖的周期性”“细胞的有丝分裂”和“观察细胞的有丝分裂”，减数分裂过程及与有丝分裂过程比较、精子与卵细胞的形成及差异分析、有丝分裂与减Ⅰ和减Ⅱ分裂方式及图像的辨别、物质量变曲线所体现的分裂方式和物质类型的判定和染色体相关的概念辨析等考点。再就是结合DNA复制、基因突变、基因重组和染色体变异等知识进行考查。一、细胞周期1．条件：只有连续分裂的细胞才有细胞周期高度分化的细胞没有细胞周期，减数分裂没有细胞周期。(1)连续分裂细胞：又称为周期细胞，如人体内的表皮生发层细胞、造血干细胞，植物的根尖分生区细胞、芽的顶端分生组织细胞、形成层细胞等。考点一与细胞增殖相关的几个重要概念和术语的理解(2009·天津理综，1)下列选项中，两类细胞的染色体数目均可呈周期性变化的是(

)。A．蛙的红细胞与淋巴细胞B．小鼠骨髓瘤细胞与杂交瘤细胞C．人的胚胎干细胞与成熟的红细胞D．牛的精细胞与精原细胞答案B2．细胞周期的表示方法甲→乙→甲为一个细胞周期ab+bc或cd+de为一个细胞周期a+b+c+d+e为一个细胞周期①主要抓住——前提条件(连续分裂的细胞)、起点(前一次分裂结束)、止点(下一次分裂结束)、两个阶段(分裂间期和分裂期)：②生物体内的细胞并不都具细胞周期，只有连续分裂的细胞才有细胞周期，如进行减数分裂的精(卵)原细胞无细胞周期。【查漏补缺细胞周期概念的理解】二、与染色体相关的概念辨析1.染色体与染色质同种的物质在不同时期的两种存在状态2.染色体与染色单体染色单体形成于

期，出现于

期，消失于

期.3.同源染色体与非同源染色体图形说明a.1和2、3和4分别属于一对⑧___________b．1和3、2和4、1和4、2和3分别属于⑨____________c．5和6不是___________，而是一条染色体的姐妹染色单体分开后形成的两条相同的子染色体⑩同源染色体非同源染色体同源染色体概念辨析：联会、四分体、同源染色体、非同源染色体等有丝分裂减数分裂知识梳理动物和高等植物的有丝分裂的比较三、减数分裂与有丝分裂比较(以动物细胞为例)比较项目减数分裂有丝分裂复制次数1次1次分裂次数2次1次同源染色体行为联会、四分体、同源染色体分离、有的有同源染色体的非姐妹染色体交叉互换无子细胞染色体数是母细胞的一半与母细胞相同子细胞数目4个2个子细胞类型生殖细胞(精细胞、卵细胞)、极体体细胞细胞周期无有四、动物精子和卵细胞形成过程的比较精子卵细胞形成场所睾丸

卵巢

细胞质分裂方式两次都均等分裂初级、次级卵母细胞的分裂均为不均等分裂产生的生殖细胞数1个精原细胞产生4个精细胞1个卵原细胞产生1

个卵细胞生殖细胞是否变形是否

相同点都是染色体复制1次，细胞连续分裂2次，子细胞染色体数目较母细胞均减半

比较项目有丝分裂减数分裂减数Ⅰ减数Ⅱ分裂过程图像比较前中后同源染色体配对和分离存在同源染色体，但不配对和分离存在同源染色体，也存在配对和分离不存在同源染色体五、细胞分裂图形的辨别1.有丝分裂和减数分裂的图形判别方法图3－1－32．精子和卵细胞形成过程中的图形判别方法【例】下图为处于不同分裂时期的某生物的细胞示意图，下列叙述正确的是(

)A．甲、乙、丙中都有同源染色体B．卵巢中不可能同时出现这三种细胞C．能够出现基因重组的是乙D．丙的子细胞是精细胞【答案】C【变式题】右图表示某二倍体哺乳动物某器官内发生的部分细胞分裂过程。下列叙述不正确的是()A．该器官是动物的睾丸，B细胞分裂过程开始于初情期B．A细胞中含染色体组数为4，图中没有表示出性染色体C．B细胞移向同一极的是非同源染色体，没有发生基因重组D．两细胞的分裂过程中都有中心体的复制C【典例】(2011年珠海二模)图3－1－4所示细胞均来自同一生物体，有关叙述正确的是()

图3－1－4A.属于有丝分裂过程的是③④⑤B.细胞①的形成过程：④→③→⑤→②→⑥→①C.①和②可能来自于同一个初级精母细胞D.③④⑤⑥中都具有同源染色体[答案]C④→③→②→⑥→①。2．(2011年中山三模)图

3－1－6

为某雄性二倍体动物体内一个正在分裂的细胞，下列相关叙述正确的是()

A.2和4是同源染色体

B.此细胞发生了交叉互换

C.1和3组成一个染色体组

D.该细胞分裂可能产生三种可遗传的变异类型

[答案]A染色体、DNA数量变化规律曲线图3－1－7六、细胞分裂过程中DNA、染色体、染色单体的数量变化生物体细胞内的DNA含量为2a，下图表示减数分裂、受精作用及受精卵的有丝分裂过程中的DNA含量变化。据图回答(1)A→G表示（）分裂。其中，C→E表示（）时期；E→G表示（）时期。(2)“A→C”DNA的含量倍增，是因为()。“D→E”DNA的含量减半，原因是()。“F→G”DNA的含量再减半，原因是()。减数减数第一次分裂减数第二次分裂DNA的复制同源染色体分离，细胞一分为二着丝点分裂细胞一分为二(3)DNA含量在“J→K”又增加了一倍，原因是()受精卵进行有丝分裂，DNA进行复制(4)由上图可知：减数分裂与受精作用的重要意义是：知识提升

1．(2011年深圳联考·双选)图3－1－9表示某生物几种细胞分裂过程中的染色体数目变化，下列有关说法中正确的是()图3－1－9A.ab

段细胞中一定不存在同源染色体B.仅bc

段细胞中没有同源染色体C.e

产生的原因是受精作用D.fg

段细胞中，染色体数∶DNA分子数＝1∶1[答案]CD2．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？[答案]D七、与有丝分裂有关的细胞器

细胞分裂是一种重要的生理活动，由许多细胞器协调配合共同完成。

(1)线粒体：在整个细胞分裂过程中为DNA复制、蛋白质合成、染色体移动等提供所需的ATP。

(2)核糖体：合成组成染色体的蛋白质和其他蛋白质。

(3)中心体：在动物细胞和低等植物细胞有丝分裂前期，发出星射线组成纺锤体，以牵引染色体移动。

(4)高尔基体：在植物细胞有丝分裂的末期，合成纤维素形成新的细胞壁。细胞分裂与生物的遗传变异1．减数分裂与受精作用图3－1－10意义：减数分裂和受精作用对于生物前后代染色体数目的恒定以及生物的遗传和变异，都是十分重要的。2．细胞分裂与生物遗传(1)中心法则的主要内容包括DNA的复制、转录和翻译等过程，这些过程主要是在间期进行的。(2)两大遗传规律与减数分裂有关，而与无丝分裂和有丝分裂无关。①同源染色体的分离是基因分离定律的细胞学基础；②非同源染色体的非等位基因自由组合是基因自由组合定律的细胞学基础。减数第一次分裂后期：

3、细胞分裂与变异类型的关系(1)无丝分裂过程中没有染色体的变化，但是进行DNA复制，因此只可能发生基因突变。(2)有丝分裂过程中进行DNA复制和染色体行为变化，但是无同源染色体分离和非同源染色体自由组合，因此可能发生基因突变和染色体变异，但不发生基因重组。(3)减数分裂过程中可发生同源染色体分离和非同源染色体自由组合，因此可发生基因重组，也可发生基因突变、染色体变异。可遗传变异的来源：基因突变、基因重组和染色体变异。【热点考向2】细胞分裂与遗传变异

【例2】(2011·江苏卷改编)下列不属于有丝分裂和减数分裂的过程中均能产生的变异是(

)A．DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致基因突变B．非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组C．非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异D．着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极，导致染色体数目变异

【解析】非同源染色体之间发生自由组合，只能发生在减数分裂中。【答案】B【典例3】(2011年江门调研)图3－1－11是进行有性生殖生物的个体发育过程示意图，有关说法错误的是()

图3－1－11A．过程Ⅲ是在细胞分裂和细胞分化的基础上进行的B．基因突变、基因重组和染色体变异均可发生在Ⅰ过程中C．在地球出现有性生殖的生物以后，生物进化的步伐大大加快了D．组成新个体细胞中线粒体的遗传物质既来自精子，也来自卵细胞[答案]D6．(原创)图3－1－13为某生物体内的一个细胞图像，下列叙述正确的是()B图3－1－13

A.该细胞只存在于该动物的精巢中

B.该细胞在分裂的间期发生过基因突变

C.该细胞含有4个染色体组

D.该细胞分裂产生的成熟生殖细胞有两种

[解析]该图存在同源染色体分离，并且细胞质不均等分裂，为初级卵母细胞；从图中的基因上看，不可能是交叉互换的结果，只能是基因突变；该细胞含有2个染色体组；该细胞分裂产生一个卵细胞和3个极体，极体不是成熟的生殖细胞。【热点考向1】减数分裂

【例1】

(2011·山东卷)基因型为AaXBY的小鼠仅因为减数分裂过程中染色体未正常分离，而产生一个不含性染色体的AA型配子。等位基因A、a位于2号染色体。下列关于染色体未分离时期的分析，正确的是(

)①2号染色体一定在减数第二次分裂时未分离②2号染色体可能在减数第一次分裂时未分离③性染色体可能在减数第二次分裂时未分离④性染色体一定在减数第一次分裂时未分离A．①③B．①④C．②③D．②④【答案】A【变式题】如下表所示：果蝇的卵原细胞在减数分裂形成卵细胞过程中常常发生染色体不分开的现象，因此常出现性染色体异常的果蝇，并产生不同的表型，如下表所示：受精卵中异常的性染色体组成方式表现型XXX在胚胎期致死，不能发育为成虫YO(体细胞中只有一条Y染色体，没有X染色体)在胚胎期致死，不能发育为成虫XXY表现为雌性可育XYY表现为雄性可育XO(体细胞中只有一条X染色体，没有Y染色体)表现为雄性不育(1)经分析出现异常受精卵XXY的原因之一是：雌果蝇减数第一次分裂后期同源染色体XX没有分离，产生异常卵细胞XX，与正常精子Y结合后形成异常受精卵XXY。可能的原因还有哪些？【答案】

①雌果蝇次级卵母细胞减数第二次分裂后期着丝点分裂后，两条XX染色体没有平均分配到两极，产生异常卵细胞XX，与正常精子Y结合后形成异常受精卵XXY。②雄果蝇减数第一次分裂后期同源染色体XY没有分离，产生异常精子XY，与正常卵细胞X结合后形成异常受精卵XXY。(2)为探究果蝇控制眼色的基因是否位于性染色体上，著名的遗传学家摩尔根(T.H.Morgan)做了下列杂交实验。让白眼雄果蝇和红眼雌果蝇交配，后代全部是红眼果蝇；让白眼雌果蝇和红眼雄果蝇交配，子代雄性果蝇全是白眼的，雌性果蝇全是红眼的。他的学生狄更斯(Dikens)用白眼雌果蝇与红眼雄果蝇交配，子代大多数雄果蝇都是白眼，雌果蝇都是红眼，但有少数例外，大约每2000个子代个体中，有一个白眼雌蝇或红眼雄蝇，该红眼雄蝇不育。①请根据上表信息，用遗传图解解释狄更斯实验中为什么会出现例外(设有关基因为B、b)。②提出一个验证狄更斯实验的简单思路，并预测结果，得出结论(提示：专业技术人员在光学显微镜下，可以根据有丝分裂中期染色体形态分辨性染色体和常染色体)。精子卵细胞XBYXbXbXBXbXb(致死)XbXbY(白眼雌性可育)O(无X)XBO(红眼雄性不育)YO(致死)【答案】P

XbXb(白眼雌)*XBY(红眼雄)②提出一个验证狄更斯实验的简单思路，并预测结果，得出结论(提示：专业技术人员在光学显微镜下，可以根据有丝分裂中期染色体形态分辨性染色体和常染色体)。【答案】简单思路：取例外的果蝇分裂期的体细胞，制作有丝分裂装片，在光学显微镜下观察，找出分裂期中期的性染色体。观察的结果是在白眼雌果蝇中找到Y染色体，在红眼雄果蝇中找不到Y染色体。【解析】

(1)出现异常受精卵XXY的原因有两种情形：一是异常卵细胞XX与正常精子Y结合，二是异常精子XY与正常卵细胞X结合。

(2)充分利用表格提示，子代中白眼雌蝇为XbXbY，红眼不育雄蝇为XBO，因此可推测出现例外的原因是减数分裂过程出现异常，产生XbXb和O两种类型的卵细胞所致。

(3)根据两种异常子代的性染色体组成特点可加以区分。

【变式1】(2011·江苏卷)右图为基因型AABb的某动物进行细胞分裂的示意图。相关判断错误的是()A．此细胞为次级精母细胞或次级卵母细胞B．此细胞中基因a是由基因A经突变产生C．此细胞可能形成两种精子或一种卵细胞D．此动物体细胞内最多含有四个染色体组【答案】A【热点考向3】有丝分裂、减数分裂的实验

【例3】(2011·江苏卷)洋葱(2n＝16)为二倍体植物。为比较不同处理方法对洋葱根尖细胞分裂指数(即视野内分裂期细胞数占细胞总数的百分比)的影响，某研究性学习小组进行了相关实验，实验步骤如下：①将洋葱的老根去除，经水培生根后取出。②将洋葱分组同时转入质量分数为0.01%、0.1%的秋水仙素溶液中，分别培养24h、36h、48h；秋水仙素处理停止后再转入清水中分别培养0h、12h、24h、36h。③剪取根尖，用Carnoy固定液(用3份无水乙醇、1份冰乙酸混匀)固定8h，然后将根尖浸泡在1mol/L盐酸溶液中5～8min。④将根尖取出，放入盛有清水的培养皿中漂洗。⑤用石炭酸—品红试剂染色。⑥制片、镜检；计数、拍照。实验结果：不同方法处理后的细胞分裂指数(%)如下表。

秋水仙素溶液处理清水培养时间(h)请分析上述实验，回答有关问题：(1)步骤③中“将根尖浸泡在1mol/L盐酸溶液中”的作用是_____________________________________。(2)步骤⑥为了获得相应的观察视野，镜检时正确的操作方法是________________________________。(3)根据所学的知识推测，石炭酸—品红试剂是一种______性染料。(4)为了使统计数据更加科学，计数时应采取的方法是________________。(5)根据上表结果可以得出如下初步结论：①质量分数为________秋水仙素溶液诱导后的细胞分裂指数较高；②本实验的各种处理中，提高细胞分裂指数的最佳方法是_______________________。(6)下面为一位同学在步骤⑥所拍摄的显微照片，形成细胞a的最可能的原因是____________________。【解析】生物学是建立在实验基础上的。本题考查实验有关的知识。【答案】

(1)使组织中细胞相互分离开来(2)先在低倍镜下观察，缓慢移动装片，发现理想视野后换用高倍镜(3)碱(4)每组装片观察多个视野(5)①0.01%②0.01%秋水仙素溶液诱导24h，再在清水中培养36h(6)秋水仙素处理发生在上一个细胞周期纺锤体形成之后【变式3】小鼠常被用作研究人类遗传病的模式动物。请填充观察小鼠细胞减数分裂的实验步骤：供选材料及试剂：小鼠的肾脏、睾丸、肝脏，苏丹Ⅲ染液、醋酸洋红液、詹纳斯绿B(健那绿)染液，解离固定液。取材：用__________作实验材料。制片：①取少量组织低渗处理后，放在_____________中，一定时间后轻轻漂洗。②将漂洗后的组织放在载玻片上，滴加适量________。③一定时间后加盖盖玻片，______。观察：用显微镜观察时，发现几种具有不同特征的分裂中期细胞。若它们均正常分裂，产生的子细胞是___________________________(小鼠)睾丸解离固定液(溶液)醋酸洋红液压片母细胞、精细胞、精原细胞。次级精【解析】本题源于教材上的观察减数分裂的实验，但又高于教材。注重考查学生对所学知识的迁移能力。首先学生要对课本上关于有丝分裂实验中的系列步骤要熟知：取材→解离→漂洗→染色→制片→观察。实验材料的选择，既要重视理论上的合理性，又要充分考虑实验的可行性。比较动物与植物细胞的分散方法为了观察清楚，避免细胞错位、重影，必须要进行分散处理。但两者的方法是不同的：植物细胞可通过盐酸解离、捣碎、压片等方法使细胞分散开；动物细胞可借助于⑳_________，将动物组织分散成单个细胞。胰蛋白酶知识迁移配子形成过程分析(1)一个精原细胞经减数分裂再经变形可形成4个精子，在没有发生交叉互换时，其类型为两种(如下图)。在上述过程中，非同源染色体进行组合的时候只能是①、②中的任意一种，