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有丝分裂是真核生物体细胞增殖的主要方式,又是学习细胞分化、衰老和癌变的基础,还是理解减数分裂、遗传和变异的基础,同时也是高考常考点。有丝分裂变化过程中涉及的方面比较多,但紧抓染色体的变化这条主线,解题思路就会清晰和准确。
例1 下图中a→d表示连续分裂细胞的两个细胞周期,下列叙述错误的是( )
A. a段染色体数目始终没变
B. c段结束DNA含量增加一倍
C. 遗传物质平分一般发生在d段
D. b和c为一个细胞周期
解析 考查细胞周期的概念。细胞周期指从一次分裂完成开始,到下一次分裂完成为止,包括分裂间期和分裂期两个阶段,从时间长短上看,前者明显长于后者,所以a(c)代表分裂间期,b(d)代表分裂期。
间期完成了DNA的复制和有关蛋白质的合成,为分裂期实施遗传物质的平分提供了物质准备,所以间期a(c)在前,分裂期b(d)在后,B、C对,D错;间期开始时每条染色体含1个DNA,而复制后每条染色体含2个DNA,即间期着丝点数目没有变,数染色体就看着丝点的数目,A对。
答案 D
连续分裂的细胞才有细胞周期,如干细胞、癌细胞等;高度分化的细胞一般离开了细胞周期;有些细胞暂时离开细胞周期,如离体植物细胞一定条件下会进入细胞周期继续分裂。
不同生物同种细胞的细胞周期一般不同,同种生物不同细胞的细胞周期一般也不同,但间期时间长于分裂期,大约占细胞周期的90%~95%。观察有丝分裂实验选材时,注意选分裂期占细胞周期比例大的,而不一定是分裂期长的。
例2 下图①~⑥表示一个细胞有丝分裂过程中染色体变化的不同情况,在整个细胞周期中染色体变化的顺序应该是( )
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
A. ①②③④⑤⑥② B. ①②④⑥⑤③①
C. ①③②④⑥⑤③ D. ①②⑥⑤④③①
解析 考查有丝分裂过程中染色体连续变化过程。首先,应分清染色体(质)的四种形态以及含有的染色单体、DNA分子、着丝点数目:①代表1条染色质(体),含1个着丝点、1个DNA分子、0条染色单体;②代表1条染色质(体),含1个着丝点、2个DNA分子、2条染色单体;③代表1条染色体,含1个着丝点、1个DNA分子、0条染色单体;④代表1条染色体,含1个着丝点、2个 DNA分子、2条染色单体,然后,把握⑤和⑥代表的过程:⑤代表着丝点分裂后,2条子染色体在纺锤丝的牵引下向两极移动;⑥代表在纺锤丝的牵引下染色体的着丝点整齐的排列在赤道板上,最后,抓住“间期复制,前散,中齐,后分离”的线索,得出正确答案。
答案 B
有丝分裂实际上是连续变化的过程,为了研究的方便还可以将分裂期人为地划分为前期、中期、后期和末期四个时期,总结口诀如下:
前期“仁膜消失两体现”(核仁、核膜消失,染色质变成染色体,染色体散乱分布在纺锤体中央),注意:动物细胞和低等植物细胞同高等植物细胞形成纺锤体的方式不同。
中期“形定数清赤道齐”(染色体形态固定,数目清晰,在纺锤丝的牵引下着丝点逐渐整齐排列到赤道板上),注意:中期染色体螺旋化程度最高,是观察有丝分裂最佳的时期。
后期“点裂数加两极移”(着丝点分裂,染色体数目加倍,两套子染色体向两极移动),注意:着丝点是自主分裂的,而不是被纺锤丝拉开的。
末期“两消两现两分裂”(染色体变成染色质,纺锤体逐渐消失,核仁、核膜重新构建形成两个核,即完成了核的分裂),注意:另一分裂指细胞质的分裂,这是植物细胞和动物细胞第二个方面的不同。
“形成”指从无到有,染色体的形成发生在前期图②→图④,染色单体的形成发生在间期图①→图②;“出现”指可以用光学显微镜看到,染色体和染色单体的出现都发生在前期图②→图④;染色体的消失发生在末期图③→图①,染色单体的消失发生在后期图④→图⑤。
染色单体只是从复制后到着丝点分裂前存在,姐妹染色单体由同一个着丝点连着。有染色单体时,染色体数︰染色单体数︰DNA数=1︰2︰2;没有染色单体时其比例为1︰0︰1。
观察有丝分裂实验中,用盐酸和酒精解离后的细胞被杀死,因此无法观察到一个细胞连续分裂的过程。
例3 如图1表示某动物细胞有丝分裂各时期细胞核中DNA含量的变化;图2表示有丝分裂某时期的细胞图像,图2处于图1 段?图3表示某动物细胞有丝分裂各时期每条染色体上DNA含量的变化,则图2处于图3 段?
解析 图1和图3是对例2的延伸。图1纵轴标注为“核中DNA的含量”,每段曲线的含义如下:ab段段为S期DNA的复制;bc段包括G2期、前期、中期和后期;cd段表示末期开始时,细胞正在形成2个细胞核,每个细胞核中DNA含量由4C变成2C;cde段为末期。
图3纵轴标注是“每条染色体上DNA的含量”,从例2知:未复制时每条染色体含1个DNA,复制后每条染色体含2个DNA,着丝点分裂后每条染色体含1个DNA。纵轴每条染色体DNA含量只能表示为1和2。则图3曲线表示有丝分裂时每段曲线对应的时期如下:A之前为G1期,AB段为S期,BC段包括G2期、前期和中期,CD段后期着丝点正在分裂,DE段包括后期着丝点分裂后和末期。
答案 bc DE
例4 回答下列有关细胞的问题。
下表数据为实验测得体外培养的某种细胞的细胞周期各阶段时间(单位:小时)。
(1)在上图中绘出该种细胞的细胞周期曲线图并注明各期名称(假设体细胞DNA相对含量为2C)。
(2)若在上述细胞的培养液中加入过量的DNA合成抑制剂,处于 期的细胞立刻被抑制,再培养 小时,则其余细胞都将被抑制在G1/S期交界处;去除抑制剂,更换新鲜培养液,细胞将继续沿细胞周期运行,在所有细胞达到 期终点前,再加入DNA合成抑制剂,则全部细胞都被阻断在G1/S期交界处,实现细胞周期同步化。 (3)S期的启动需要一种蛋白质分子作为启动信号,这种蛋白质在S期之前合成并存在于S期全过程中。若将S期和G1期细胞融合,则G1期细胞核进入S期的时间将 。
(4)在电镜下观察处于M期的细胞,可见纺锤体由细胞两极的 发出。在M期中消失又出现的细胞结构是 。
解析 (1)求细胞DNA相对含量的变化要注意与例3中核中DNA的含量的变化相区别。末期时每个细胞具备2个核,细胞中DNA含量为4C,只有当末期完成时,每个细胞具备1个核,细胞中DNA含量变为2C,结合表中数据作答如下图。
(2)DNA的合成在S期,当在培养液中加入过量的DNA合成抑制剂时,则S期的细胞立刻被抑制。若使所有细胞都被抑制在G1/S期交界处,则刚完成DNA复制的细胞需要的时间最长,需经过G2、M和G1,共需要15小时。若要使所有细胞停留在G1/S期交界处,则应在G1期终点之前加入DNA合成抑制剂。
(3)将S期和G1期细胞融合后,G1期细胞中含有作为启动S期信号的蛋白质,使G1期细胞比正常培养下的细胞提前进入S期。
(4)在M期期纺锤体由细胞两极的中心体发出,核仁核膜消失又出现。
答案 (1)如上图 (2)S 15 G1 (3)提前 (4)中心体 核仁(或核膜,或细胞核)
1. 有关动物细胞有丝分裂的叙述,正确的是( )
A. 细胞板在细胞有丝分裂末期形成
B. 分裂间期遗传物质复制后,染色体数目加倍
C. 在分裂末期,细胞膜内陷形成两个子细胞
D. 分裂中期,两个中心粒复制形成两组中心粒
2. 下图是某同学绘制的动物体细胞分裂模式图,其中有两幅是错误的。请将其余正确的图片按细胞周期顺序排列,正确的是( )
A. ①③②⑥ B. ②③①⑥
C. ①②④⑥ D. ①⑤④⑥
3. 某小组进行观察洋葱根尖分生组织细胞有丝分裂的实验,下列关于该实验的叙述正确的是( )
A. 盐酸和酒精混合液主要起固定作用
B. 碱性染料吡罗红(派洛宁)可用于染色体染色
C. 观察到分裂末期细胞内细胞板向四周扩展形成新的细胞壁
D. 细胞内染色体的存在状态可作为判断有丝分裂各时期的依据
4. 下图为细胞周期中细胞核的部分变化示意图,此细胞处在有丝分裂的( )
A. 前期 B. 中期
C. 后期 D. 末期
1~4 CADA
例1 下图中a→d表示连续分裂细胞的两个细胞周期,下列叙述错误的是( )
A. a段染色体数目始终没变
B. c段结束DNA含量增加一倍
C. 遗传物质平分一般发生在d段
D. b和c为一个细胞周期
解析 考查细胞周期的概念。细胞周期指从一次分裂完成开始,到下一次分裂完成为止,包括分裂间期和分裂期两个阶段,从时间长短上看,前者明显长于后者,所以a(c)代表分裂间期,b(d)代表分裂期。
间期完成了DNA的复制和有关蛋白质的合成,为分裂期实施遗传物质的平分提供了物质准备,所以间期a(c)在前,分裂期b(d)在后,B、C对,D错;间期开始时每条染色体含1个DNA,而复制后每条染色体含2个DNA,即间期着丝点数目没有变,数染色体就看着丝点的数目,A对。
答案 D
连续分裂的细胞才有细胞周期,如干细胞、癌细胞等;高度分化的细胞一般离开了细胞周期;有些细胞暂时离开细胞周期,如离体植物细胞一定条件下会进入细胞周期继续分裂。
不同生物同种细胞的细胞周期一般不同,同种生物不同细胞的细胞周期一般也不同,但间期时间长于分裂期,大约占细胞周期的90%~95%。观察有丝分裂实验选材时,注意选分裂期占细胞周期比例大的,而不一定是分裂期长的。
例2 下图①~⑥表示一个细胞有丝分裂过程中染色体变化的不同情况,在整个细胞周期中染色体变化的顺序应该是( )
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
A. ①②③④⑤⑥② B. ①②④⑥⑤③①
C. ①③②④⑥⑤③ D. ①②⑥⑤④③①
解析 考查有丝分裂过程中染色体连续变化过程。首先,应分清染色体(质)的四种形态以及含有的染色单体、DNA分子、着丝点数目:①代表1条染色质(体),含1个着丝点、1个DNA分子、0条染色单体;②代表1条染色质(体),含1个着丝点、2个DNA分子、2条染色单体;③代表1条染色体,含1个着丝点、1个DNA分子、0条染色单体;④代表1条染色体,含1个着丝点、2个 DNA分子、2条染色单体,然后,把握⑤和⑥代表的过程:⑤代表着丝点分裂后,2条子染色体在纺锤丝的牵引下向两极移动;⑥代表在纺锤丝的牵引下染色体的着丝点整齐的排列在赤道板上,最后,抓住“间期复制,前散,中齐,后分离”的线索,得出正确答案。
答案 B
有丝分裂实际上是连续变化的过程,为了研究的方便还可以将分裂期人为地划分为前期、中期、后期和末期四个时期,总结口诀如下:
前期“仁膜消失两体现”(核仁、核膜消失,染色质变成染色体,染色体散乱分布在纺锤体中央),注意:动物细胞和低等植物细胞同高等植物细胞形成纺锤体的方式不同。
中期“形定数清赤道齐”(染色体形态固定,数目清晰,在纺锤丝的牵引下着丝点逐渐整齐排列到赤道板上),注意:中期染色体螺旋化程度最高,是观察有丝分裂最佳的时期。
后期“点裂数加两极移”(着丝点分裂,染色体数目加倍,两套子染色体向两极移动),注意:着丝点是自主分裂的,而不是被纺锤丝拉开的。
末期“两消两现两分裂”(染色体变成染色质,纺锤体逐渐消失,核仁、核膜重新构建形成两个核,即完成了核的分裂),注意:另一分裂指细胞质的分裂,这是植物细胞和动物细胞第二个方面的不同。
“形成”指从无到有,染色体的形成发生在前期图②→图④,染色单体的形成发生在间期图①→图②;“出现”指可以用光学显微镜看到,染色体和染色单体的出现都发生在前期图②→图④;染色体的消失发生在末期图③→图①,染色单体的消失发生在后期图④→图⑤。
染色单体只是从复制后到着丝点分裂前存在,姐妹染色单体由同一个着丝点连着。有染色单体时,染色体数︰染色单体数︰DNA数=1︰2︰2;没有染色单体时其比例为1︰0︰1。
观察有丝分裂实验中,用盐酸和酒精解离后的细胞被杀死,因此无法观察到一个细胞连续分裂的过程。
例3 如图1表示某动物细胞有丝分裂各时期细胞核中DNA含量的变化;图2表示有丝分裂某时期的细胞图像,图2处于图1 段?图3表示某动物细胞有丝分裂各时期每条染色体上DNA含量的变化,则图2处于图3 段?
解析 图1和图3是对例2的延伸。图1纵轴标注为“核中DNA的含量”,每段曲线的含义如下:ab段段为S期DNA的复制;bc段包括G2期、前期、中期和后期;cd段表示末期开始时,细胞正在形成2个细胞核,每个细胞核中DNA含量由4C变成2C;cde段为末期。
图3纵轴标注是“每条染色体上DNA的含量”,从例2知:未复制时每条染色体含1个DNA,复制后每条染色体含2个DNA,着丝点分裂后每条染色体含1个DNA。纵轴每条染色体DNA含量只能表示为1和2。则图3曲线表示有丝分裂时每段曲线对应的时期如下:A之前为G1期,AB段为S期,BC段包括G2期、前期和中期,CD段后期着丝点正在分裂,DE段包括后期着丝点分裂后和末期。
答案 bc DE
例4 回答下列有关细胞的问题。
下表数据为实验测得体外培养的某种细胞的细胞周期各阶段时间(单位:小时)。
(1)在上图中绘出该种细胞的细胞周期曲线图并注明各期名称(假设体细胞DNA相对含量为2C)。
(2)若在上述细胞的培养液中加入过量的DNA合成抑制剂,处于 期的细胞立刻被抑制,再培养 小时,则其余细胞都将被抑制在G1/S期交界处;去除抑制剂,更换新鲜培养液,细胞将继续沿细胞周期运行,在所有细胞达到 期终点前,再加入DNA合成抑制剂,则全部细胞都被阻断在G1/S期交界处,实现细胞周期同步化。 (3)S期的启动需要一种蛋白质分子作为启动信号,这种蛋白质在S期之前合成并存在于S期全过程中。若将S期和G1期细胞融合,则G1期细胞核进入S期的时间将 。
(4)在电镜下观察处于M期的细胞,可见纺锤体由细胞两极的 发出。在M期中消失又出现的细胞结构是 。
解析 (1)求细胞DNA相对含量的变化要注意与例3中核中DNA的含量的变化相区别。末期时每个细胞具备2个核,细胞中DNA含量为4C,只有当末期完成时,每个细胞具备1个核,细胞中DNA含量变为2C,结合表中数据作答如下图。
(2)DNA的合成在S期,当在培养液中加入过量的DNA合成抑制剂时,则S期的细胞立刻被抑制。若使所有细胞都被抑制在G1/S期交界处,则刚完成DNA复制的细胞需要的时间最长,需经过G2、M和G1,共需要15小时。若要使所有细胞停留在G1/S期交界处,则应在G1期终点之前加入DNA合成抑制剂。
(3)将S期和G1期细胞融合后,G1期细胞中含有作为启动S期信号的蛋白质,使G1期细胞比正常培养下的细胞提前进入S期。
(4)在M期期纺锤体由细胞两极的中心体发出,核仁核膜消失又出现。
答案 (1)如上图 (2)S 15 G1 (3)提前 (4)中心体 核仁(或核膜,或细胞核)
1. 有关动物细胞有丝分裂的叙述,正确的是( )
A. 细胞板在细胞有丝分裂末期形成
B. 分裂间期遗传物质复制后,染色体数目加倍
C. 在分裂末期,细胞膜内陷形成两个子细胞
D. 分裂中期,两个中心粒复制形成两组中心粒
2. 下图是某同学绘制的动物体细胞分裂模式图,其中有两幅是错误的。请将其余正确的图片按细胞周期顺序排列,正确的是( )
A. ①③②⑥ B. ②③①⑥
C. ①②④⑥ D. ①⑤④⑥
3. 某小组进行观察洋葱根尖分生组织细胞有丝分裂的实验,下列关于该实验的叙述正确的是( )
A. 盐酸和酒精混合液主要起固定作用
B. 碱性染料吡罗红(派洛宁)可用于染色体染色
C. 观察到分裂末期细胞内细胞板向四周扩展形成新的细胞壁
D. 细胞内染色体的存在状态可作为判断有丝分裂各时期的依据
4. 下图为细胞周期中细胞核的部分变化示意图,此细胞处在有丝分裂的( )
A. 前期 B. 中期
C. 后期 D. 末期
1~4 CADA