六　细胞分裂与遗传变异-2025版世纪金榜二轮生物收官专项辅导与训练

六细胞分裂与遗传变异(20分钟34分)一、单项选择题:共7题,每小题2分,共14分。每题只有一个选项最符合题意。1.细胞周期中各个时期的有序更迭和整个细胞周期的运行,需要“引擎”分子,即周期蛋白依赖蛋白激酶(CDK)的驱动,已知的CDK有多种,其可促进靶蛋白的磷酸化。下列叙述错误的是()A.CDK基因与周期蛋白基因都是具有连续分裂能力的细胞中特有的基因B.若CDK失活,细胞周期将无法正常运转,使细胞的有丝分裂过程受阻C.不同种类CDK使相应靶蛋白磷酸化进而驱动细胞周期顺利进行D.肿瘤细胞表现为细胞周期调控失控,CDK可作为抗肿瘤药物的靶点【解析】选A。连续分裂的细胞具有CDK,CDK是周期蛋白依赖蛋白激酶,但是CDK基因与周期蛋白基因不是具有连续增殖能力的细胞所特有的,同一个体的其他细胞也都含有,A错误;周期蛋白依赖蛋白激酶(CDK)的驱动,若CDK失活,细胞周期将无法正常运转,使细胞的有丝分裂过程受阻,B正确;基因组程序性表达使细胞周期不同时期合成不同种类CDK,从而使相应靶蛋白磷酸化而调控细胞周期的运转,C正确;CDK通过调节靶蛋白磷酸化而调控细胞周期的运转,因此CDK可作为研究抗肿瘤药物的靶点,D正确。【知识拓展】CDK与细胞周期调控(1)CDK激酶组成:MPF是一种使多种底物磷酸化的蛋白激酶,即CDK1激酶,由p34蛋白和周期蛋白B结合而成。(2)CDK1激酶的活性首先依赖于周期蛋白B含量的积累:周期蛋白B一般在G1期的晚期开始合成,通过S期其含量不断增加,达到G2期时其含量达到最大值,CDK1激酶的活性会随着周期蛋白B浓度的变化而变化。CDK1激酶的活化还受到激酶与磷酸酶的调节。活化的CDK1激酶可使更多的CDK1激酶活化。随着周期蛋白B含量达到一定程度,CDK1激酶活性开始出现,到G2晚期阶段,CDK1激酶活性达到最大值,并一直维持到M期的中期阶段。(3)活化的CDK1激酶促使分裂期细胞在分裂前期的行为:①染色质开始浓缩形成染色体;②细胞骨架解聚,纺锤体开始组装;③高尔基复合体、内质网等细胞器解体,形成小的膜泡;④活化的促进因子APC在有丝分裂的后期主要介导两类蛋白降解:后期抑制因子和有丝分裂周期蛋白。前者维持姐妹染色单体的粘连,抑制后期的启动;后者的降解意味着CDK1激酶失去活性,有丝分裂即将结束,即染色体开始去凝集,核膜重建。2.(实验探究)取某雄性动物(2N=8)的一个正在分裂的细胞,用红色荧光和绿色荧光分别标记其中两条染色体的着丝粒,在荧光显微镜下,观察到两个荧光点随时间依次出现在细胞中①~④四个不同的位置(箭头表示移动路径),如图所示。下列有关荧光点移动过程中细胞内染色体变化的叙述,错误的是()A.①→②过程可表示同源染色体联会B.②→③过程中可能发生染色体互换C.③→④过程中同源染色体分离D.③处细胞中染色单体数目加倍【解析】选D。根据题图中两种荧光点的运动轨迹可知该细胞正在进行减数分裂Ⅰ,①→②过程,两种荧光点相互靠拢,可表示同源染色体联会,A正确;②→③过程中两个靠拢的染色体同时向赤道板的位置移动,该过程中可能发生染色体互换,B正确;③→④过程中两个荧光点分别向细胞两极移动,该过程中同源染色体分离,C正确;③处同源染色体整齐地排列在赤道板两侧,此时,染色单体数目不加倍,D错误。3.(社会热点)紫杉醇在肿瘤治疗中具有广泛应用。用低浓度紫杉醇处理小鼠分裂期细胞,有30%细胞形成了多极纺锤体,其中部分细胞可以完成多极分裂,产生染色体数目不等的子细胞。下列有关叙述错误的是()A.纺锤体形成的同时,核仁、核膜消失B.多极纺锤体的出现可导致染色体不均等分离C.紫杉醇处理无丝分裂的细胞也可出现多极纺锤体D.紫杉醇可诱导形成多极纺锤体,为其抗癌机理的研究打开了新思路【解析】选C。有丝分裂前期纺锤体形成、染色质螺旋缩短变粗形成染色体,核仁、核膜消失,A正确;根据题干“有30%细胞形成了多极纺锤体,其中部分细胞可以完成多极分裂,产生染色体数目不等的子细胞”,说明多极纺锤体的出现可导致染色体不均等分离,B正确;无丝分裂不形成纺锤体,因此紫杉醇处理无丝分裂的细胞不会出现多极纺锤体,C错误;根据题干“有30%细胞形成了多极纺锤体,其中部分细胞可以完成多极分裂,产生染色体数目不等的子细胞”,说明部分形成了多极纺锤体的细胞死亡,因此紫杉醇可能通过提高肿瘤患者体内含多极纺锤体癌细胞的比例诱导癌细胞死亡,故可为其抗癌机理的研究打开新思路,D正确。4.如图所示,液泡化的植物细胞有丝分裂时,细胞中形成细胞质丝,细胞核从细胞的边缘通过细胞质丝移动到细胞中央。在正常核分裂的同时,成膜粒(主要由细胞骨架构成)出现在某些细胞质丝中,后扩展形成成膜体,之后,来自高尔基体等的囊泡在细胞中部融合形成细胞板,并逐步形成新的细胞壁,进而完成细胞质分裂。下列说法正确的是()A.植物的根尖分生区细胞中也会出现上述过程B.液泡不断分裂和融合的过程体现了细胞膜的结构特点C.成膜体参与姐妹染色单体的分离,实现染色体的平均分配D.来自高尔基体的囊泡可能含有纤维素合成酶和糖类物质,有利于细胞壁合成【解析】选D。该图为液泡化的植物细胞进行有丝分裂的示意图,根尖分生区细胞没有大液泡,因此不能发生图中所示的过程,A错误;液泡膜为生物膜,液泡不断分裂和融合的过程体现了生物膜(而不是细胞膜)具有一定的流动性,即体现生物膜的结构特点,B错误;成膜粒出现在某些细胞质丝中,后扩展形成成膜体,之后,来自高尔基体等的囊泡在细胞中部融合形成细胞板,由此可知,成膜体可能介导了囊泡到达细胞中部的过程,但不能得出“成膜体参与姐妹染色单体的分离”的结论,C错误;植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,来自高尔基体的囊泡可能含有纤维素合成酶和糖类物质,有利于细胞壁合成,D正确。5.蜜蜂中的雄蜂由未受精的卵细胞发育形成,而蜂王和工蜂都由受精卵发育形成。下图是处于分裂后期的细胞模式图(显示部分染色体),下列分析错误的是()A.蜂王和工蜂都是二倍体,雄蜂是单倍体,甲图所示细胞不会出现在蜂王生殖腺内B.乙图所示细胞中有两个染色体组,无同源染色体C.丙图所示细胞可能存在于雄蜂生殖腺内D.丁图所示细胞在三种蜜蜂体内都可出现【解析】选D。蜂王和工蜂都由受精卵发育形成,为二倍体,雄蜂是由卵细胞直接发育而来的,是单倍体,图甲为二倍体生物处于减数分裂Ⅰ后期的细胞图像,存在于蜂王生殖腺内的处于分裂后期的初级卵母细胞应该一端大一端小,因此图甲所示细胞不会出现在蜂王生殖腺内,A正确;图乙细胞不含同源染色体且正在发生着丝粒分裂,处于减数分裂Ⅱ后期,细胞中有两个染色体组,B正确;图丙表示雄蜂减数分裂Ⅰ后期特殊的分裂形式,图丙所示细胞可能存在于雄蜂生殖腺内,C正确;题图丁为二倍体生物处于有丝分裂后期的细胞图像,所示细胞仅存在于蜂王和工蜂体内,D错误。6.(2024·南昌三模)已知基因型为AaZbW的昆虫,其某细胞处于细胞分裂过程中的一个时期如图所示,下列相关叙述最合理的是()A.该细胞为处于减数分裂Ⅱ后期的次级精母细胞B.可判断该细胞在减数分裂前的间期过程中发生了基因突变C.与该细胞在同一过程中产生的卵细胞基因组成为AZb或aZbD.图示细胞中存在等位基因且含有两对同源染色体【解题指导】性别决定方式为ZW型的生物,ZZ为雄性、ZW为雌性。图中细胞含4条染色体、4个核DNA、不含姐妹染色单体、不含同源染色体,且为均等分裂,为减数分裂Ⅱ后期的细胞。【解析】选C。该昆虫的性染色体组成是ZW,所以应是雌性个体,图中细胞不含同源染色体和姐妹染色单体,且为均等分裂,为处于减数分裂Ⅱ后期的(第一)极体,A不符合题意。该昆虫的基因型为AaZbW,图中细胞中同时含有A和a基因,可能是减数分裂Ⅰ的前期同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生了互换,也可能是在减数分裂前的间期过程中发生了基因突变,B不符合题意。该细胞的基因组成是AaWW,若不考虑基因突变,与该细胞在同一过程中产生的次级卵母细胞基因组成为AaZbZb,产生的卵细胞基因组成为AZb或aZb;若该细胞出现是由于分裂前的间期发生了基因突变,则可能是A突变为a或者a突变为A,与该细胞在同一过程中产生的次级卵母细胞基因组成为aaZbZb或AAZbZb,产生的卵细胞基因组成是aZb或AZb,C符合题意。图示细胞存在等位基因A和a,但不含同源染色体,D不符合题意。【加固训练】某研究小组从小白鼠(2N)的睾丸中提取了一些细胞,测定细胞中染色体数目,将这些细胞分为甲、乙、丙三组,每组细胞数目如图1所示。根据每个细胞中核DNA相对含量的不同,将睾丸中的细胞分为D、E、F三组,每组细胞数目如图2所示。下列叙述正确的是()A.图1中的甲组细胞对应图2中的D组细胞,有2个染色体组B.图1中乙组细胞含有同源染色体,细胞中核DNA数∶染色体数=1∶2C.图2中的E组细胞体积增大,染色体数目加倍,形成姐妹染色单体D.图1中的丙组细胞和图2中F组的某些细胞都无姐妹染色单体【解析】选D。图1中的甲组细胞可能为减数分裂Ⅱ前、中期的细胞或生殖细胞,D组细胞可能处于DNA复制前的间期或减数分裂Ⅱ前、中、后、末期,甲组细胞与D组细胞不是完全对应的,且不同时期染色体组数目不同,A错误;图1中乙组细胞可能为有丝分裂前、中期或减数分裂Ⅰ前、中、后、末期或减数分裂Ⅱ后、末期的细胞,若为减数分裂Ⅱ后、末期的细胞,则不含同源染色体,B错误;E组细胞处于分裂前的间期,细胞体积增大,正在进行DNA复制,但染色体数目并未加倍,C错误;丙组细胞处于有丝分裂后、末期,F组细胞可能处于有丝分裂前、中、后、末期或减数分裂Ⅰ前、中、后、末期,处于有丝分裂后、末期的细胞无姐妹染色单体,D正确。7.雄性果蝇(2n=8)的性染色体组成为XY,原始生殖细胞进行分裂的过程中,细胞核DNA分子数与染色体数的对应关系如图所示,点①~④表示细胞分裂的4个不同时期。下列分析错误的是()A.时期①的细胞为精细胞B.时期②的细胞中可能含有0条或2条X染色体C.时期③的细胞中遗传物质主要存在于染色质中D.时期④的细胞中有4个染色体组,染色单体数目为0【解析】选B。时期①的细胞的核DNA的数量为4,根据染色体的数目可判断为精细胞,A正确;时期②的细胞中核DNA的数量为8,染色体的数量为4,说明细胞处于减数分裂Ⅱ前期、中期,染色体的着丝粒未分裂,可能含有0条或1条X染色体,B错误;时期③的细胞中染色体数量为8,核DNA的数量为10,细胞处于分裂间期的S期,细胞中遗传物质主要存在于染色质中,C正确;时期④的细胞中染色体数量和核DNA的数量均为16,细胞处于有丝分裂的后期或末期,细胞中染色单体数目为0,D正确。【加固训练】1.(大学知识迁移)图1为某哺乳动物(2N)细胞分裂过程中每条染色体上DNA含量变化曲线,图2为减数分裂过程中出现的粘连复合蛋白(REC8和RAD21L)。下列有关叙述正确的是()A.若为有丝分裂,则细胞板和纺锤体都只出现于图1中CD时期B.若为减数分裂,则图1只有BC时期的细胞中有两个染色体组C.RAD21L水解以及同源染色体分离都会发生在图1中BC时期D.图1中BC和CD时期的细胞均发生粘连复合蛋白REC8的水解【解析】选C。若图1为有丝分裂,CD段表示着丝粒分裂,处于有丝分裂的后期,纺锤体在前期形成,动物细胞不出现细胞板,A错误;若图1为减数分裂,BC段表示减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ的前、中期,染色体组可能是2或者1个,减数分裂Ⅱ的后、末期也含有2个染色体组,B错误;BC段可表示有丝分裂的前、中期,减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ的前、中期,RAD21L蛋白位于同源染色体非姐妹染色单体上,RAD21L水解以及同源染色体分离都发生在减数分裂Ⅰ的后期,都会发生在图1中BC时期,C正确;REC8蛋白位于姐妹染色单体上,REC8蛋白水解发生在减数分裂Ⅱ的后期,即CD时期的细胞可发生粘连复合蛋白REC8的水解,但BC时期不会发生,D错误。2.★(2024·河北二模)细胞分裂过程中染色体的正确排列和分离与粘连蛋白有关,该蛋白主要集中在染色体着丝粒位置,粘连蛋白被分离酶水解后,导致姐妹染色单体的分离,如图1所示。图2是某雌性小鼠(2N=40)体内细胞减数分裂以及有丝分裂时核DNA的含量变化。下列说法正确的是()A.与CD段相比,KN段主要特点是同源染色体配对形成四分体B.EF和MN段粘连蛋白被分离酶水解,姐妹染色单体分离C.粘连蛋白水解异常导致的变异属于染色体结构变异D.EF段细胞中只有一个染色体组,OP段细胞核中有两个染色体组【解析】选B。由图2可知,KN段是有丝分裂过程,而CD段是减数分裂过程,与CD段相比,KN段没有发生的现象是同源染色体联会形成四分体,A错误;正常细胞的粘连蛋白分解酶活性会发生周期性变化,其活性较高、发挥作用的时期是EF和MN段,该时期粘连蛋白被分离酶水解,导致姐妹染色单体分离,B正确;粘连蛋白水解异常导致姐妹染色单体不能分离的变异属于染色体数目变异,C错误;由图2可知,EF段细胞中的核DNA与体细胞相等,此时位于减数分裂Ⅱ的前期、中期、后期,而在减数分裂Ⅱ后期由于着丝粒断裂,姐妹染色单体分离,此时细胞中有两个染色体组,OP段处于有丝分裂的末期,此时细胞核中有两个染色体组,D错误。二、多项选择题:共2题,每题3分,共6分。每题有不止一个选项符合题意。每题全选对者得3分,选对但不全的得1分,选错或不答的得0分。8.粗糙脉孢菌(n=7)是一种真菌,其有性生殖过程如下图所示。菌株甲、乙的基因型分别为Ab、aB,两对等位基因分别位于不同染色体上。下列叙述正确的是()A.菌株甲和乙均含一个染色体组,属于单倍体B.合子在进行减数分裂Ⅰ之前不需要进行染色体的复制C.若②的基因组成为AB,则①③④的基因组成分别为AB、AB、abD.减数分裂Ⅱ后的有丝分裂进一步增加了子代个体的数量【解析】选A、D。分析题图,菌株甲和乙核融合形成的合子染色体数目是2n,推测菌株甲和乙均含一个染色体组,染色体数目是n,属于单倍体,A正确;合子在进行减数分裂Ⅰ前也需要进行染色体(DNA复制和有关蛋白质合成)复制,为分裂做准备,B错误;菌株甲、乙的基因型分别为Ab、aB,形成的合子是2n,基因型是AaBb,若②的基因型为AB,结合图中颜色可知,③④的基因型分别为AB、ab,①应是AABB,C错误;有丝分裂能够得到与亲代一样的两个子细胞,减数分裂Ⅱ后的有丝分裂进一步增加了子代个体的数量,D正确。9.★★人类的性染色体组成与性别的关系如下表所示。某女性是红绿色盲基因的携带者与一色觉正常的健康男性结婚后,生育了一个患该病的女孩。下列关于该患病女孩病因的推测,合理的是()性染色体组成男性XY、XXY、XYY女性XX、XXX、XOA.母亲的卵原细胞在形成卵细胞的过程中,发生了基因突变B.该女孩在胚胎发育时,受精卵在有丝分裂过程中发生了基因突变C.父亲的初级精母细胞在减数分裂Ⅰ前期,X和Y染色体片段互换D.父亲的次级精母细胞在减数分裂Ⅱ后期,性染色体未分离【解析】选B、C、D。由题意知,假设红绿色盲基因用B、b表示,父亲是色觉正常的健康男性,则父亲必然有XB,母亲是红绿色盲基因携带者,则必然有Xb,若只是母亲的卵原细胞在形成卵细胞的过程中发生了基因突变,并不影响父亲提供的XB,故女孩不患病,A不符合题意;若女孩原本基因型为XBXb,受精卵在有丝分裂过程中发生基因突变后变成XbXb,则女孩患病,B符合题意;若父亲的初级精母细胞在减数分裂Ⅰ前期X和Y染色体片段互换,使得父亲提供的X染色体不含B基因,则该女孩的基因型可以为XbX,则女孩患病,C符合题意;若父亲的次级精母细胞在减数分裂Ⅱ后期性染色体未分离,可使得部分精子不含有性染色体,则该女孩的基因型可能为XbO,则女孩患病,D符合题意。三、非选择题:共1题,共14分。10.图1是同一种二倍体动物体内有关细胞分裂的一组图像,图2中细胞类型是依据不同时期细胞中染色体数和核DNA分子数的数量关系而划分的,图3为细胞分裂过程中的染色体数与核DNA数的比值(用H表示)的变化曲线,其中F点代表分裂结束点。回答下列问题:(1)图2中一定具有同源染色体的是a、b,图1中②③细胞和图2中b、d细胞,对应图3中CD段,图1中细胞④表示的是第一极体或次级精母细胞。

【解析】(1)图2中a表示有丝分裂后期,b表示有丝分裂前期和中期以及减数分裂Ⅰ,c表示体细胞或者减数分裂Ⅱ后期,d表示减数分裂Ⅱ前期和中期,e表示生殖细胞。图2中一定有同源染色体的细胞是a、b。图3为细胞分裂过程中的染色体数与核DNA数的比值(用H表示)的变化曲线,CD段该比