课时2细胞周期同步化、细胞分裂过程中的遗传变异、细胞衰老的学说

课时2细胞周期同步化、细胞分裂过程中的遗传变异、细胞衰老的学说eq\a\vs4\al\co1()考情速览热点考情细胞周期调控与细胞增殖的同步化①2024·河北卷，14；①2023·重庆卷，14；①2022·浙江1月选考，8细胞分裂与变异、DNA半保留复制的联系①2024·山东卷，6、17；②2024·广东卷，9；③2024·浙江6月选考，18；④2024·浙江1月选考，10；①2023·浙江6月选考，17；②2023·湖南卷，9；③2023·浙江1月选考，20；④2023·山东卷，6；①2022·全国乙卷，1；②2022·北京卷，4；③2022·湖北卷，20；④2022·山东卷，8细胞自噬、铁死亡与细胞焦亡等①2024·甘肃卷，4；①2023·江苏卷，1；②2023·山东卷，3；①2022·辽宁卷，17；②2022·重庆卷，6；③2022·山东卷，1；④2022·海南卷，2焦点1细胞周期同步化与细胞周期的调控【知识盘查】1.实现动物细胞周期同步化的三种方法(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(如TdR)，会阻断间期的DNA复制过程，使处于间期的细胞停滞在间期；处于分裂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间期，从而实现细胞周期同步化的目的。操作过程如下：假设一个细胞周期时长＝G1＋S＋G2＋M＝10＋7＋3.5＋1.5＝22(h)。图A：处于对数生长期的细胞。图B：向细胞的培养液中加入过量的DNA合成可逆抑制剂(TdR)，处于S期的细胞立刻被抑制。继续培养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。图C：除去抑制剂(TdR)，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。图D：再加入DNA合成可逆抑制剂(TdR)，培养适当时间后[时间不短于G2＋M＋G1＝15(h)]，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。(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，秋水仙素能够抑制纺锤体的形成，使细胞周期被阻断，从而实现细胞周期同步化。(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。2.细胞周期调控研究证明MPF可促使发细胞进入分裂期(M期)，表明MPF是M期的正常诱导物。MPF是由Cdc2蛋白和一种周期蛋白构成，Cdc2蛋白为其催化亚基，周期蛋白为其调节亚基，当两者结合后，可以使多种蛋白质底物磷酸化，促使细胞进行有丝分裂。芽殖酵母中Cdc2蛋白在整个细胞周期中始终是稳定的，周期蛋白呈周期性波动，推动细胞周期的进行，如图为MPF及其调控示意图。【曾经这样考】(2023·重庆卷，14)药物甲常用于肿瘤治疗，但对正常细胞有一定毒副作用，某小组利用试剂K(可将细胞阻滞在细胞周期某时期)研究药物甲的毒性与细胞周期的关系，实验流程和结果如图所示，下列推测正确的是()注：G1：DNA合成前期；S：DNA合成期；G2：分裂准备期；M：分裂期。A.试剂K可以将细胞阻滞在G1期B.试剂K对细胞周期的阻滞作用不可逆C.药物甲主要作用于G2＋M期，Ⅱ组凋亡率应最低D.在机体内，药物甲对浆细胞的毒性强于造血干细胞答案C解析根据表中Ⅰ、Ⅱ组数据可知，Ⅱ组S期细胞比例明显增多，故试剂K可以将细胞阻滞在S期，A错误；根据表中Ⅱ、Ⅲ组数据可知，去除试剂K后，S期细胞比例大幅下降，G2＋M期细胞数目大幅增多，说明试剂K对细胞周期的阻滞作用是可逆的，B错误；用药物甲处理后，Ⅰ组细胞主要处于G1和S期，细胞凋亡率较低，Ⅲ组细胞主要处于G2＋M期，细胞凋亡率较高，说明药物甲主要作用于G2＋M期，促进细胞凋亡，Ⅱ组处于G2＋M期的细胞数目最少，凋亡率应最低，C正确；浆细胞已经高度分化，不再分裂，受药物甲的影响较小，造血干细胞分裂旺盛，受药物甲的影响较大，D错误。【还会这样考】1.(2024·山东滨州一模)细胞周期可分为G1、S、G2、M四个时期，其中S期为DNA合成期，TdR能被S期细胞摄入并掺进DNA中。高浓度TdR可抑制DNA合成，常用于诱导细胞周期同步化，过程如下表。下列说法正确的是()步骤第一步：含高浓度TdR培养基中培养第二步：普通培养基中培养第三步：含高浓度TdR培养基中培养时间至少15h至少7h？A.TdR能阻止RNA聚合酶与DNA结合而阻断复制B.第一步操作的目的是使所有细胞都停留在S期C.第二步细胞在普通培养基中培养不能超过15hD.第三步需至少持续22h才能确保所有细胞同步化答案C解析TdR能阻止DNA聚合酶与DNA结合而阻断复制，A错误；第一步操作的目的是使位于S期的细胞停留在S期，其他时期的细胞停留在G1/S期交界处，B错误；第一步：含高浓度TdR培养基中培养至少15h(G2＋M＋G1)，第二步：普通培养基中培养(洗脱DNA合成抑制剂)至少7h(S时期)，第二步细胞在普通培养基中培养不能超过15h(G2＋M＋G1)，防止有些细胞再次进入S期，无法达到细胞周期同步化的目的，C正确；第三步：含高浓度TdR培养基中培养，第三步与第一步相同，处理时间至少为15h，D错误。2.(2024·重庆一模)细胞周期可分为分裂间期和分裂期，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。只有相应的过程正常完成，细胞周期才能进入下一个阶段运行。下列相关叙述错误的是()A.与G1期相比，G2期细胞中染色体数与核DNA数目均不变B.抑制DNA合成后，检验点2不能通过C.有丝分裂的意义在于保持亲子代细胞之间遗传的稳定性D.细胞癌变可能与细胞周期调控异常有关答案A解析由题意可知，G2期的染色体已经完成复制，与G1期相比，染色体数目不变，核DNA数目加倍，A错误；S期完成DNA的复制，若DNA合成被抑制，则检验点2不能通过，B正确；有丝分裂所产生的子细胞和亲代细胞核遗传物质完全相同，故能保持亲子代细胞之间遗传的稳定性，C正确；当细胞周期调控机制遭到破坏时，可导致正常细胞的分裂失控，并可向癌细胞转化，D正确。焦点2细胞分裂过程中的遗传变异分析【知识盘查】在近几年高考中，此部分内容主要以选择题的形式考查，命题以综合考查细胞分裂过程中几种常见的变异类型为主。1.细胞分裂过程中变异类型的推断[例1](不定项)(2023·湖南卷，15)为精细定位水稻4号染色体上的抗虫基因，用纯合抗虫水稻与纯合易感水稻的杂交后代多次自交，得到一系列抗虫或易感水稻单株。对亲本及后代单株4号染色体上的多个不连续位点进行测序，部分结果按碱基位点顺序排列如下表。据表推测水稻同源染色体发生了随机互换，下列叙述正确的是()…位点1…位点2…位点3…位点4…位点5…位点6…测序结果A/AA/AA/AA/AA/AA/A纯合抗虫水稻亲本G/GG/GG/GG/GG/GG/G纯合易感水稻亲本G/GG/GA/AA/AA/AA/A抗虫水稻1A/GA/GA/GA/GA/GG/G抗虫水稻2A/GG/GG/GG/GG/GA/A易感水稻1示例：A/G表示同源染色体相同位点，一条DNA上为A—T碱基对，另一条DNA上为G—C碱基对。A.抗虫水稻1的位点2～3之间发生过交换B.易感水稻1的位点2～3及5～6之间发生过交换C.抗虫基因可能与位点3、4、5有关D.抗虫基因位于位点2～6之间答案ACD解析题表中的6个位点均位于水稻4号染色体上，由亲本6个位点测序结果可知，F1的4号染色体中一条为6个A，另一条为6个G，即相应的6个位点均应为A/G，故若亲代减数分裂过程中未发生互换，则后代4号染色体6个位点碱基序列为6个A/A、6个G/G或6个A/G三种类型。由抗虫水稻1和6个位点碱基序列可知，其2条4号染色体上的6个位点碱基序列均为GGAAAA，说明亲代产生配子过程中，同源染色体的非姐妹染色单体上含位点1、2的片段或含位点3、4、5、6的片段发生过互换，即位点2～3之间发生过交换，形成的GGAAAA雌雄配子结合发育形成该抗虫水稻1，A正确；同理易感水稻1的位点1～2及5～6之间发生过交换，B错误；由纯合抗虫水稻亲本、抗虫水稻1、抗虫水稻2的位点3、4、5均有A，而纯合易感水稻亲本、易感水稻1的位点3、4、5均无A可知，抗虫基因可能与位点3、4、5有关，C正确；抗虫水稻1的位点1、2为G/G，位点2～3之间发生过交换，但仍抗虫；抗虫水稻2位点6为G/G，位于5～6之间发生过交换，但仍抗虫，说明交换片段上应不含抗虫基因，故抗虫基因位于2～6之间，D正确。[例2](2022·全国乙卷，1)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()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.减数第二次分裂答案D解析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与a基因此时位于同一条染色体的姐妹染色单体上，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减数第二次分裂的后期，D正确。借助图形进行分析(以雄性动物为例)[练1](2024·山东淄博一模)减数分裂时某些同源染色体可发生不等位的互换，下图为一个基因型为AABBCCDD的植物细胞在减数分裂时的不等位互换。下列说法错误的是()A.同源染色体联会发生异常是不等位互换的前提B.染色体的互换过程需要DNA连接酶的催化C.C1D2、D1C2可能分别成为C、D基因的等位基因D.该细胞减数分裂能产生4种不同基因型的配子答案D解析在不等位互换中，联会的同源染色体发生异常，A正确；在不等位互换过程中，DNA连接酶催化互换的DNA片段的连接，所以染色体的互换过程需要DNA连接酶的催化，B正确；由于发生了不等位互换，产生了新的基因C1D2和D1C2，这两个新的基因有可能替代了原有的C基因和D基因，成为它们的等位基因，C正确；原始细胞的基因型为AABBCCDD，经过图中减数分裂和互换后，产生的配子类型有3种，为ABCD(2个)、ABC1D2D(1个)、ABCD1C2，D错误。2.染色体异常个体的成因分析(1)XXX成因(2)(3)XXY成因[例3](2023·湖南卷，9)某X染色体显性遗传病由SHOX基因突变所致，某家系中一男性患者与一正常女性婚配后，生育了一个患该病的男孩。究其原因，不可能的是()A.父亲的初级精母细胞在减数分裂Ⅰ四分体时期，X和Y染色体片段交换B.父亲的次级精母细胞在减数分裂Ⅱ后期，性染色体未分离C.母亲的卵细胞形成过程中，SHOX基因发生了突变D.该男孩在胚胎发育早期，有丝分裂时SHOX基因发生了突变答案B解析假设X染色体上的显性致病基因为A，非致病基因为a。若父亲的初级精母细胞在减数分裂Ⅰ四分体时期，X染色体上含显性致病基因的片段和Y染色体片段交换，导致Y染色体上有显性致病基因，从而生出基因型为XaYA的患病男孩，A不符合题意；若父亲的次级精母细胞在减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体未分离，则会形成基因型为XAXA或YY的精子，从而生出基因型为XaYY的不患病男孩，B符合题意；因为基因突变是不定向的，母亲的卵细胞形成时，SHOX基因可能已经突变成显性致病基因，从而生出基因型为XAY的患病男孩，C不符合题意；若SHOX基因突变成显性致病基因发生在男孩胚胎发育早期，也可能导致该男孩出现XAY的基因型，D不符合题意。[练2](2024·河北唐山调研)一对表型正常的夫妇，生下一个红绿色盲和白化病两病兼患的儿子(图中b是红绿色盲致病基因，a是白化病致病基因)。若不考虑基因突变，该夫妇体内不可能存在的细胞是()答案D解析由夫妇表型正常，但其儿子红绿色盲和白化病两病兼患(aaXbY)可推知，该夫妇的基因型为AaXBY、AaXBXb。3.根据配子类型判断变异原因假设亲本的基因型为AaXBY，不考虑基因突变或互换：[例4](2024·山东卷，6)某二倍体生物通过无性繁殖获得二倍体子代的机制有3种：①配子中染色体复制1次；②减数分裂Ⅰ正常，减数分裂Ⅱ姐妹染色单体分离但细胞不分裂；③减数分裂Ⅰ细胞不分裂，减数分裂Ⅱ时每个四分体形成的4条染色体中任意2条进入1个子细胞。某个体的1号染色体所含全部基因如图所示，其中A1、A2为显性基因，a1、a2为隐性基因。该个体通过无性繁殖获得了某个二倍体子代，该子代体细胞中所有1号染色体上的显性基因数与隐性基因数相等。已知发育为该子代的细胞在四分体时，1号染色体仅2条非姐妹染色单体发生了1次互换并引起了基因重组。不考虑突变，获得该子代的所有可能机制为()A.①② B.①③ C.②③ D.①②③答案B解析假设1号染色体的2条非姐妹染色单体发生一次A2与a2基因的交换。若以机制①进行繁殖，可产生基因型为A1a2和A2a1的配子，配子中染色体复制一次，可以得到基因组成为A1A1a2a2和A2A2a1a1的个体，①符合题意。若以机制②进行繁殖，产生的次级精(卵)母细胞的基因组成可能为A1A1A2a2、A2a1a1a2，若减数分裂Ⅱ姐妹染色单体分离但细胞不分裂，则形成的个体的基因组成为A1A1A2a2、A2a1a1a2，②不符合题意。若以机制③进行繁殖，则产生的次级精(卵)母细胞的基因组成为，减数分裂Ⅱ每个四分体形成的4条染色体的基因组成分别为A1A2、A1a2、a1a2、A2a1，任意2条进入1个子细胞，可以得到基因组成为A1A2a1a2、A1A2a1a2等的个体，③符合题意。故选B。4.细胞分裂中标记染色体去向的分析方法(1)若两次都是有丝分裂(注：表示被3H标记的DNA链；表示没有被3H标记的DNA链)提醒第二次分裂产生的两个子细胞中含有3H标记的染色体共n条，每个细胞含有0～n条(n为该细胞染色体数)。(2)若两次分裂分别是减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ[例5](2023·浙江1月选考，20)某基因型为AaXDY的二倍体雄性动物(2n＝8)，1个初级精母细胞的染色体发生片段交换，引起1个A和1个a发生互换。该初级精母细胞进行减数分裂过程中，某两个时期的染色体数目与核DNA分子数如图所示。下列叙述正确的是()A.甲时期细胞中可能出现同源染色体两两配对的现象B.乙时期细胞中含有1条X染色体和1条Y染色体C.甲、乙两时期细胞中的染色单体数均为8个D.该初级精母细胞完成减数分裂产生的4个精细胞的基因型均不相同答案D解析由图可知，甲细胞为减数第二次分裂前期或中期，此时同源染色体已经分开到不同的细胞，细胞中已经没有同源染色体，A错误；乙为减数第二次分裂后期或末期，此时细胞中也无同源染色体，即不可能同时有X和Y染色体，而是有2条X或2条Y染色体，B错误；乙时期细胞着丝粒已经分开，无染色单体，C错误；因A和a发生了互换，减数分裂产生的4个精细胞基因型为：AXD、aXD、AY、aY，D正确。焦点3细胞衰老的两种学说、铁死亡与细胞焦亡【知识盘查】1.细胞衰老的原因2.铁死亡与细胞焦亡(1)铁死亡铁死亡是一种铁依赖性的，区别于细胞凋亡、细胞坏死、细胞自噬的新型的细胞程序性死亡方式。铁死亡的主要机制是在二价铁或酯氧合酶的作用下，催化细胞膜上高表达的不饱和脂肪酸，发生脂质过氧化，从而诱导细胞死亡。细胞形态方面，铁死亡会导致细胞线粒体变小，膜密度增高，嵴减少。细胞核中形态变化不明显，核体积正常且无核浓缩现象。(2)细胞焦亡细胞焦亡是一种细胞程序性死亡方式。其特征是病原体侵入细胞后，通过某些机制激活Caspase－1，细胞肿胀并迅速破裂，内容物流出，引发炎症反应，病原体被释放。释放的病原体可由体内的巨噬细胞吞噬消化，也可刺激机体发生特异性免疫。细胞焦亡与细胞内基因的表达调控有关，但细胞核遗传物质未发生改变。细胞焦亡在许多疾病中发挥着重要作用，包括感染性疾病、神经退行性疾病和动脉粥样硬化等。【曾经这样考】1.(2023·山东卷，3)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()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答案B解析蝌蚪尾的消失是通过细胞凋亡实现的，A正确；根据题干信息，说明了蛋白酶L影响细胞焦亡，所以如果敲除编码蛋白酶L的基因会影响细胞焦亡，B错误；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，C正确；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，D正确。2.(2024·河北卷，3)核DNA受到损伤时ATM蛋白与受损部位结合，被激活后参与DNA修复，同时可诱导抗氧化酶基因H的表达。下列分析错误的是()A.细胞在修复受损的DNA时，抗氧化能力也会提高B.ATM在细胞质合成和加工后，经核孔进入细胞核发挥作用C.H蛋白可减缓氧化产生的自由基导致的细胞衰老D.ATM基因表达增强的个体受辐射后更易患癌答案D解析细胞在修复受损的DNA时，诱导抗氧化酶基因H的表达，合成更多的抗氧化酶(H蛋白)，导致抗氧化能力提高，A正确；H蛋白为抗氧化酶，其可减缓氧化产生的自由基导致的细胞衰老，C正确；ATM基因表达增强的个体中，ATM蛋白易与受损部位结合，被激活后参与DNA修复，因此ATM基因表达增强的个体，受辐射DNA损伤后更易被修复，不易患癌，D错误。3.(2022·辽宁卷，17改编)Fe3＋通过运铁蛋白与受体结合被输入哺乳动物生长细胞，最终以Fe2＋形式进入细胞质基质，相关过程如图所示。细胞内若Fe2＋过多会引发膜脂质过氧化，导致细胞发生铁依赖的程序性死亡，称为铁死亡。下列叙述错误的是()注：早期内体和晚期内体是溶酶体形成前的结构形式。A.铁死亡和细胞自噬都受基因调控B.运铁蛋白结合与释放Fe3＋的环境pH不同C.细胞膜的脂质过氧化会导致膜流动性降低D.运铁蛋白携带Fe3＋进入细胞不需要消耗能量答案D解析铁死亡为细胞发生的铁依赖的程序性死亡，铁死亡和细胞自噬都受基因调控，A正确；运铁蛋白结合Fe3＋发生在细胞外液中，pH为7.35～7.45，运铁蛋白释放Fe3＋发生在晚期内体中，pH为5.0，B正确；细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，细胞膜的流动性与构成膜的脂质分子有关，故细胞膜的脂质过氧化会导致膜流动性降低，C正确；运铁蛋白携带Fe3＋通过胞吞方式进入细胞，该过程需要消耗能量，D错误。【还会这样考】1.(不定项)(2024·湖南永州三模)与细胞凋亡类似，铁死亡也是一种细胞程序性死亡。若细胞内Fe2＋过多，细胞膜中的不饱和脂肪酸会发生过氧化，从而诱导细胞死亡。下列叙述错误的是()A.铁死亡可能在维持内环境稳态方面起重要作用B.有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡C.细胞膜中的脂肪酸过氧化后，其功能不受影响D.细胞衰老后才会激活细胞凋亡，以维持机体正常生命活动答案CD解析与细胞凋亡类似，铁死亡也是一种细胞程序性死亡，所以铁死亡可能在维持内环境稳态方面起重要作用，A正确；细胞自噬过程中需要溶酶体中水解酶的参与，有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡，B正确；结构决定功能，因此细胞膜中的脂肪酸过氧化后，其功能受到影响，C错误；当细胞内Fe2＋过多时，细胞膜中的不饱和脂肪酸会发生过氧化，诱导细胞死亡，从而发生铁死亡，可见细胞凋亡的发生未必是在细胞衰老后发生，D错误。2.(2024·山东淄博高三检测)研究表明，线粒体膜上的PT孔和细胞凋亡直接相关。磷酸化的BaX蛋白能使PT孔开放，导致线粒体膜电位消失，细胞色素c(位于线粒体内膜上，参与细胞呼吸过程中电子的传递)进入细胞质基质并与Aparf－1(凋亡因子)结合，从而诱导细胞凋亡。下列说法错误的是()A.PT孔可能是某些物质进入线粒体的通道B.磷酸化和去磷酸化能影响BaX蛋白的结构和功能C.癌细胞不易发生细胞凋亡的根本原因是其线粒体膜上无PT孔D.PT孔不能关闭时，细胞的有氧呼吸受阻答案C解析磷酸化的BaX蛋白能使线粒体膜上的PT孔开放，导致线粒体膜电位消失，促使细胞色素c和凋亡诱导因子在细胞质基质中结合，据此推测线粒体膜上的PT孔可能是某些物质进入线粒体的通道，A正确；磷酸化的BaX蛋白能使PT孔开放，说明BaX蛋白的结构和功能由其是否被磷酸化所影响，B正确；癌细胞不易发生细胞凋亡的根本原因是凋亡基因没有表达，C错误；PT孔持续开放(不能关闭)，会导致细胞色素c进入细胞质基质并与Aparf－1(凋亡因子)结合，导致有氧呼吸第三阶段受阻，D正确。3.(2024·河北邯郸一模)细胞焦亡是近年来人们发现的一种新的细胞程序性死亡方式，由机体受到病理性刺激而产生，表现为细胞不断涨大直至破裂，细胞内容物溢出后可促进白细胞介素的释放，加重炎症反应。下列说法错误的是()A.人类胚胎发育过程中尾部的消失属于细胞凋亡B.细胞焦亡过程中，细胞膜的通透性会发生变化C.细胞凋亡和细胞焦亡都与细胞内基因的表达调控有关D.细胞焦亡过程中，细胞的核遗传物质发生了改变答案D解析细胞凋亡是由基因决定的细胞程序性死亡的过程，人类胚胎发育过程中尾部的消失属于细胞凋亡，A正确：细胞焦亡过程中细胞不断涨大直至破裂，细胞膜的通透性会发生变化，B正确；细胞凋亡和细胞焦亡都是一种细胞程序性死亡方式，都与细胞内基因的表达调控有关，C正确；细胞焦亡属于细胞程序性死亡，细胞的核遗传物质没有发生改变，D错误。限时练8细胞周期同步化、细胞分裂过程中的遗传变异、细胞衰老的学说(时间：30分钟分值：50分)【精准强化】焦点1细胞周期同步化与细胞周期的调控1.(2024·山东烟台调研)科学家把整个细胞群体处于细胞周期同一时期的现象称为细胞周期同步化。昆虫产下一批卵后同时受精，会出现所有受精卵同时卵裂的现象，这是一种自然同步化；通过人工选择或诱导可使受精卵细胞都停在分裂中期，这是一种人工同步化。下列叙述正确的是()A.连续分裂的细胞，从上一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一次有丝分裂B.根据裂殖酵母不同时期细胞体积和重量不同，采用离心法分离出处于某一时期的细胞，这是一种自然同步化C.将DNA合成抑制剂加入细胞培养液中，可让所有细胞都停留在G1期与S期交界处D.细胞周期同步化后更有助于研究调控细胞周期的内在机制和影响细胞周期的外在因素答案D解析细胞周期是指连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止所经历的全过程，A错误；根据裂殖酵母不同时期细胞体积和重量不同，采用离心法分离出处于某一时期的细胞，是通过人工选择处于某一时期的细胞，这是一种人工同步化，B错误；将DNA合成抑制剂加入细胞培养液中，处于S期的细胞立刻被抑制，处于G1期的细胞停留在G1期与S期交界处，S期后的细胞经过一次有丝分裂后，再分裂时会停留在G1期与S期交界处，C错误；细胞周期同步化后使细胞处于同一时期，更有助于研究调控细胞周期的内在机制和影响细胞周期的外在因素，D正确。2.(2024·黑龙江齐齐哈尔三模)在细胞有丝分裂出现异常时，细胞周期检查点机制会被激活，可及时中断细胞周期的运行，进行相应修复后可使周期恢复运转。如图是细胞有丝分裂过程中各检查点的功能，G1期为DNA合成前期，S期为DNA复制期，G2为DNA合成后期，M期为分裂期。下列叙述错误的是()A.正常情况下根尖分生区细胞和肌肉细胞均可以发生图示过程B.G1～S检查点和S期检查点有利于维护细胞中基因组的稳定性C.若某药物为DNA合成抑制剂，使用后可将细胞群体阻断S期和G1～S期交界处D.处于细胞周期中的细胞，如果碱基T与U被大量利用，则该细胞可能处于分裂间期答案A解析肌肉细胞为高度分化的细胞，不再进行细胞分裂，不会发生图示过程，A错误；G1～S检查点能防止损伤DNA分子进入S期，S期检查点可防止损伤DNA被复制，二者均有利于维护细胞基因组的稳定性，B正确；S期进行DNA的复制，DNA合成抑制剂可抑制DNA的复制，若某药物为DNA合成抑制剂，使用后可将细胞群体阻断在S期和G1～S期交界处，C正确；如果碱基T与U被大量利用，该细胞可能进行DNA的复制和有关蛋白质的合成，则该细胞可能处于分裂间期，D正确。焦点2细胞分裂过程中的遗传变异分析3.(2023·江苏卷，8)由三条21号染色体引起的唐氏综合征是一种常见遗传病，患者常伴有自身免疫病。下列相关叙述错误的是()A.病因主要是母亲的卵母细胞减数分裂时染色体不分离B.通过分析有丝分裂中期细胞的染色体组型进行产前诊断C.患者性母细胞减数分裂时联会紊乱不能形成可育配子D.降低感染可减轻患者的自身免疫病症状答案C解析唐氏综合征的发病与母亲的年龄密切相关，病因主要是母亲的卵母细胞减数分裂时第21号染色体不分离，A正确；染色体变异可以通过观察染色体组型进行产前诊断，B正确；唐氏综合征患者减数分裂时出现联会紊乱，但仍能形成一定比例的可育配子，C错误；由题意可知，唐氏综合征患者常伴有自身免疫病，而病原体感染可激活免疫系统功能，因此若降低感染可减轻患者的自身免疫病症状，D正确。4.(2024·江苏南通二模)一个基因型为AaBb的精原细胞进行有丝分裂时，一对同源染色体的非姐妹染色单体发生了交换，结果如图所示。若此次有丝分裂产生的子细胞均进入减数分裂，且之后未发生突变和互换。下列与上述细胞分裂相关的叙述，正确的是()A.此次有丝分裂产生的子细胞的基因型为Aabb和AaBBB.减数第二次分裂产生的子细胞的基因组成有2或4种类型C.减数第一次分裂和减数第二次分裂过程中均有等位基因的分离D.减数第一次分裂产生的子细胞中，基因组成为AAbb的细胞占1/4答案D解析该精原细胞有丝分裂产生的两个子细胞的基因型分别是AaBB、Aabb或AaBb、AaBb，A错误；若该精原细胞有丝分裂产生的两个子细胞的基因型分别是AaBB(其中A和B连锁，a和B连锁)、Aabb(其中A和b连锁，a和b连锁)，进入减数分裂之后未发生突变和互换，则减数第二次分裂产生的子细胞的基因组成有4种类型，分别为AB、aB、Ab、ab；若该精原细胞有丝分裂产生的两个子细胞的基因型分别是AaBb(其中A和B连锁，a和b连锁)、AaBb(其中A和b连锁，a和B连锁)，减数第二次分裂产生的子细胞的基因组成有4种类型，分别为AB、ab、Ab、aB，B错误；基因型为AaBB、Aabb、AaBb的精原细胞，进入减数分裂之后未发生突变和互换，则均是在减数第一次分裂后期等位基因随同源染色体的分离而分离，减数第二次分裂后期无等位基因分离，C错误；若该精原细胞有丝分裂产生的两个子细胞的基因型分别是AaBB(其中A和B连锁，a和B连锁)、Aabb(其中A和b连锁，a和b连锁)，只有Aabb减数第一次分裂才能产生AAbb的子细胞，占1/2×1/2＝1/4，若该精原细胞有丝分裂产生的两个子细胞的基因型分别为AaBb(其中A和B连锁，a和b连锁)、AaBb(其中A和b连锁，a和B连锁)，只有AaBb(其中A和b连锁，a和B连锁)减数第一次分裂才能产生AAbb的子细胞，占1/2×1/2＝1/4，D正确。5.(2024·山东省实验中学高三押题)某二倍体高等动物(2n＝4)的一个基因型为AaBbCc的精原细胞(全部DNA被32P标记)在不含32P的培养液中经一次有丝分裂后，再减数分裂形成如图所示的1个细胞，图中仅标明部分基因。不考虑图示以外的其他变异，下列叙述正确的是()A.该细胞的核DNA分子数为6个B.形成该细胞的过程发生了基因突变C.该细胞的核DNA分子含32P的有4个、5个或6个D.该细胞分裂形成的精子基因型为BbC、Aac、aBC、Abc4种答案D解析该细胞中有4条染色体，8个核DNA分子，A错误；由图可知，细胞中非同源染色体发生片段交换属于染色体变异中的易位，B错误；一个精原细胞(DNA被32P全部标记)在不含32P的培养液中经一次有丝分裂后，再减数分裂，所以DNA复制两次，根据DNA半保留复制的特点，减数分裂染色体复制后有一半染色单体被标记，图示细胞由于发生了易位，不清楚交换片段的DNA标记情况，所以该细胞的核DNA分子含32P的有4个或5个，C错误；由图可知，该细胞的子细胞为abBBCC和AAabcc，所以该细胞分裂形成的精子基因型为BbC、Aac、aBC、Abc4种，D正确。6.(2024·黑龙江大庆模拟)果蝇的长翅(A)与残翅(a)、黑身(B)与黄身(b)为两对相对性状，且位于一对常染色体上。一只基因型为AaBb的雌果蝇在减数分裂过程中有20%的初级卵母细胞发生图示行为，雄果蝇则不会发生此行为，但基因型为ab的雄配子半数不育。上述基因型为AaBb的雌雄个体相互交配，后代出现了一定数量的残翅黄身个体，理论上子代中残翅黄身个体占比为()A.15% B.20% C.25% D.30%答案A解析由题可知，基因型为AaBb的雌果蝇在减数分裂过程中有20%的初级卵母细胞发生了互换，因此该雌果蝇可产生的卵细胞除AB和ab外，还产生了Ab和aB两种重组类型的卵细胞，假设有100个初级卵母细胞，有20%的初级卵母细胞发生了互换，由于每个初级卵母细胞减数分裂只产生一个卵细胞，因此100×20%＝20个初级卵母细胞，减数分裂可产生20个卵细胞(4种基因型的卵细胞数目相等，即AB∶Ab∶aB∶ab＝1∶1∶1∶1)，故每种类型的卵细胞数为5个，剩余的80%初级卵母细胞减数分裂时未发生互换，产生的80个卵细胞是两种数量相等的卵细胞，即AB＝ab＝40(个)，即所有初级卵母细胞减数分裂产生的卵细胞基因型和比例为AB∶Ab∶aB∶ab＝9∶1∶1∶9，基因型为ab的卵细胞占9/20，基因型为AaBb的雄果蝇在减数分裂时，不发生互换，只能产生AB和ab两种类型的精子，基因型为ab的雄配子中一半不育，故可育的雄配子中基因型为ab的精子占1/3，AB占2/3，因此基因型为AaBb的雌雄个体杂交，后代出现残翅黄身(aabb)个体占比为9/20×1/3＝15%，A符合题意，B、C、D不符合题意。焦点3细胞衰老的两种学说、铁死亡与细胞焦亡7.(2024·山东济南高三模拟)血清饥饿胁迫条件下，线粒体会转化形成Swell和Donut两种形态。Swell线粒体丢失膜电势并表达部分基因，从而促进其自噬降解；而Donut线粒体保持膜电势从而抵抗线粒体自噬，即便使用化学药物使Donut线粒体丢失膜电势，其虽不能供能但仍能抵抗自噬。胁迫条件解除后，Donut线粒体能恢复正常状态。下列推测错误的是()A.受血清饥饿胁迫时，衰老、受损的线粒体更容易转化成Swell线粒体B.Swell线粒体成为自噬体后与溶酶体融合被水解C.线粒体能否抵抗自噬取决于能否保持膜电势D.Swell线粒体与Donut线粒体的不同是由于基因的选择性表达答案C解析受血清饥饿胁迫时，衰老、受损或供能不足的线粒体可能更容易转化成Swell线粒体，从而促进其自噬降解，A正确；溶酶体能分解损伤的细胞器，故推测Swell线粒体成为自噬体后可能与溶酶体融合被水解，B正确；根据题干“即便使用化学药物使Donut线粒体丢失膜电势，虽不能供能但仍能抵抗自噬”可知，线粒体能否抵抗自噬不取决于能否保持膜电势，C错误；Swell线粒体与Donut线粒体都是由线粒体转化而来的，二者的不同是因为基因的选择性表达，D正确。8.(2024·湖南长沙二模)铁死亡是一种铁依赖性的，区别于细胞凋亡、细胞坏死的新型的细胞程序性死亡方式。铁死亡的主要机制是，在二价铁或酯氧合酶的作用下，催化细胞膜上高表达的不饱和脂肪酸，发生脂质过氧化，此外，还表现为抗氧化体系(谷胱甘肽系统)的调控核心酶GPX4的活性降低，从而诱导细胞死亡。下列叙述错误的是()A.与细胞凋亡不同，铁死亡的过程不受遗传机制决定B.铁死亡过程中细胞膜的成分会发生改变C.铁死亡过程中的酯氧合酶能降低脂质过氧化反应的活化能D.提高GPX4的活性，可能导致铁死亡被抑制答案A解析铁死亡是细胞程序性死亡，与细胞凋亡一样都受遗传机制决定，A错误；由铁死亡的主要机制可知，铁死亡过程中细胞膜的成分会发生改变，B正确；铁死亡过程中酯氧合酶起催化作用，能降低脂质过氧化反应的活化能，C正确；GPX4的活性降低，会诱导细胞死亡，提高GPX4的活性，可能导致铁死亡被抑制，D正确。【综合提升】9.(2024·九省联考安徽卷，4)某种连续分裂的动物细胞，细胞周期如图所示，包括G1期(8h)、S期(8h)、G2期(6h)和M期(2h)。现有该种细胞若干，为使所有细胞处于细胞周期同一时相，需按如下步骤操作