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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 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(7 h)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7～15 h。 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 卷， 庆 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 期； 备 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 数据可知， 组 Ⅱ组S 期 胞比例明 增多，故 细 显 试剂K 可以 将 胞阻滞在 细 S 期，A ；根据表中 错误 Ⅱ、Ⅲ 数据可知，去除 组 试剂K 后，S 期细 胞比例大幅下降，G2＋M 期 胞数目大幅增多，明 细 说 试剂K 胞周期的阻滞作 对细 用是可逆的，B ；用 物甲 理后， 错误 药 处 Ⅰ 胞主要 于 组细 处 G1和S 期，胞凋亡率 细 低， 较 Ⅲ 胞主要 于 组细 处 G2＋M 期，胞凋亡率 高，明 物甲主要作用于 细 较 说 药 G2 ＋M 期，促 胞凋亡， 进细 Ⅱ 于 组处 G2＋M 期的细胞数目最少，凋亡率 最低， 应 C 正 确； 胞已 高度分化，不再分裂，受 物甲的影响 小，造血干 胞分裂旺盛 浆细 经 药 较 细 受 物甲的影响 大， 药 较 D 。 错误 【还会这样考】 1.(2024·山 州一模 东滨 )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15 h 至少7 h ？ 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15 h D.第三步需至少持续22 h 才能确保所有细胞同步化 答案 C 解析 TdR 能阻止DNA 聚合 与 酶 DNA 合而阻断复制， 结 A ；第一步操作的 错误 目的是使位于S 期的 胞停留在 细 S 期，其他 期的 胞停留在 时 细 G1/S 期交界 ， 处 B ；第一 错误 步：含高 度 浓 TdR 培养基中培养至少15 h(G2＋M＋G1)，第二步：普通 培养基中培养(洗脱DNA 合成抑制剂)至少7 h(S 期 时 )，第二步 胞在普通培养 细 基中培养不能超过15 h(G2＋M＋G1)，防止有些 胞再次 入 细 进 S 期，无法达到细 胞周期同步化的目的，C 正确；第三步：含高 度 浓 TdR 培养基中培养，第三步与第 一步相同， 理 至少 处 时间 为15 h，D 。 错误 2.(2024·重 一模 庆 )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 意可知， 题 G2期的染色体已 完成复制，与 经 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 分裂所 生的子 胞和 代 胞核 物 完全相 丝 产 细 亲 细 遗传 质 同，故能保持 子代 胞之 的 定性， 亲 细 间遗传 稳 C 正确；当 胞周期 控机制遭到 细 调 破坏 ，可 致正常 胞 时 导 细 的分裂失控，并可向癌 胞 化， 细 转 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 的形式考 ，命 以 合考 胞分 选择题 查 题 综 查细 裂 程中几种常 的 异 型 主。 过 见 变 类 为 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/A A/A A/A A/A A/A A/A 纯合抗虫水稻亲本 G/G G/G G/G G/G G/G G/G 纯合易感水稻亲本 G/G G/G A/A A/A A/A A/A 抗虫水稻1 A/G A/G A/G A/G A/G G/G 抗虫水稻2 A/G G/G G/G G/G G/G A/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 ，另一条 对 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 表中的 题 6 个位点均位于水稻4 号染色体上，由 本 亲 6 个位点 序 果可 测 结 知，F1的4 号染色体中一条为6 个A，另一条为6 个G，即相 的 应 6 个位点均应为 A/G，故若 代减数分裂 程中未 生互 ， 后代 亲 过 发 换 则 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 型。由抗虫水稻 类 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，明 代 生 说 亲 产 配子 程中，同源染色体的非姐妹染色 体上含位点 过 单 1、2 的片段或含位点3、4、 5、6 的片段 生 互 ，即位点 发 过 换 2～3 之 生 交 ，形成的 间发 过 换 GGAAAA 雌雄配 子 合 育形 结 发 成 抗虫水稻 该 1，A 正确；同理易感水稻1 的位点1～2 及5～6 之间 生 交 ， 发 过 换B ；由 合抗虫水稻 本、抗虫水稻 错误 纯 亲 1、抗虫水稻2 的位点3、4、 5 均有A，而 合易感水稻 本、易感水稻 纯 亲 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 生 交 ，但仍抗虫；抗虫水稻 发 过 换 2 位点6 为G/G，位于5～6 之 生 交 ，但 间发 过 换 仍抗虫， 明交 片段上 不含抗虫基因，故抗虫基因位于 说 换 应 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 期一条染色 体上 时 单 的A 和另一条染色 体上的 单 a 生了互 ， 发 换 则A 与a 基因此 位于同一条染色体的姐妹染色 体上，姐妹染色 体分离 致 时 单 单 导 等位基因A 和a 入不同 胞的 期是减数第二次分裂的后期， 进 细 时 D 正确。 借助 形 行分析 图 进 (以雄性 物 例 动 为 ) [练1] (2024·山 淄博一模 东 )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 中， 会的同源染色体 生异常， 换 联 发 A 正确；在不等位互换过 程中，DNA 接 催化互 的 连 酶 换 DNA 片段的 接，所以染色体的互 程需要 连 换过 DNA 接 的催化， 连 酶 B 正确；由于 生了不等位互 ， 生了新的基因 发 换 产 C1D2 和 D1C2， 两个新的基因有可能替代了原有的 这 C 基因和D 基因，成 它 为 的等位 们 基因，C 正确；原始 胞的基因型 细 为AABBCCDD， 中减数分裂和互 后， 经过图 换 生的配子 型有 产 类 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 性致病基因 显 为A，非致病基因为a。若父 的初 精 亲 级 母 胞在减数分裂 细 Ⅰ四分体 期， 时 X 染色体上含 性致病基因的片段和 显 Y 染色 体片段交 ，致 换导 Y 染色体上有 性致病基因，从而生出基因型 显 为XaYA的患病男 孩，A 不符合 意；若父 的次 精母 胞在减数分裂 题 亲 级 细 Ⅱ后期姐妹染色 体未分 单 离，会形成基因型 则 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 意；因 基因突 是不定向的，母 的卵 胞形成 ， 题 为 变 亲 细 时SHOX 基因可 能已 突 成 性致病基因，从而生出基因型 经 变 显 为XAY 的患病男孩，C 不符合 意 题 若SHOX 基因突 成 性致病基因 生在男孩胚胎 育早期，也可能 致 男孩 变 显 发 发 导 该 出现XAY 的基因型，D 不符合 意。 题 [练2] (2024·河北唐山 研 调 )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 表型正常，但其儿子 色盲和白化病两病兼患 妇 红绿 (aaXbY)可推知，该 夫 的基因型 妇 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 卷， 东 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 体 生一次 单 发 A2与a2基因的交 。若 换 以机制① 行繁殖，可 生基因型 进 产 为A1a2和A2a1的配子，配子中染色体复制一次， 可以得到基因 成 组 为A1A1a2a2和A2A2a1a1的个体，①符合 意。若以机制 题 ② 行 进 繁殖，生的次 精 产 级 (卵)母 胞的基因 成可能 细 组 为A1A1A2a2、A2a1a1a2，若减数分裂 Ⅱ姐妹染色 体分离但 胞不分裂， 形成的个体的基因 成 单 细 则 组 为A1A1A2a2、 A2a1a1a2，②不符合 意。若以机制 题 ③ 行繁殖， 生的次 精 进 则产 级 (卵)母 胞的基因 细 成 组 为 ，减数分裂Ⅱ每个四分体形成的4 条染色体的基因 成分 组 别 为A1A2、A1a2、a1a2、A2a1，任意2 条 入 进 1 个子 胞，可以得到基因 成 细 组 为 A1A2a1a2、A1A2a1a2等的个体，③符合 意。故 题 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 的 标记 DNA ； 链 表示没有被3H 的 标记 DNA 链) 提醒 第二次分裂 生的两个子 胞中含有 产 细 3H 的染色体共 标记 n 条，每个 胞 细 含有0～n 条(n 胞染色体数 为该细 )。 (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 考， 选 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 可知，甲 胞 减数第二次分裂前期或中期，此 同源染色体已 分 图 细 为 时 经 开到不同的 胞， 胞中已 没有同源染色体， 细 细 经 A ；乙 减数第二次分裂后 错误 为 期或末期，此 胞中也无同源染色体，即不可能同 有 时细 时 X 和Y 染色体，而是有 2 条X 或2 条Y 染色体，B ；乙 期 胞着 粒已 错误 时 细 丝 分开，无染色 体， 经 单 C 错 ；因 误 A 和a 生了互 ，减数分裂 生的 发 换 产 4 个精 胞基因型 ： 细 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 卷， 东 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 胞凋亡 的， 过细 实现 A 正确；根据 干信息， 明了蛋 题 说 白酶L 影响 胞焦亡，所以如果敲除 蛋白 细 编码 酶L 的基因会影响 胞焦亡， 细 B 错 ；胞焦亡后，病原体被 放，可以被体内的巨噬 胞吞噬消化， 误细 释 细 C 正确；胞 细 焦亡 放的病原体可作 抗原刺激 机体 释 为 该 B 淋巴 胞的增殖与分化， 细 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 胞在修复受 的 细 损 DNA ， 抗氧化 基因 时 诱导 酶 H 的表达，合成更多的抗 氧化酶(H 蛋白)，致抗氧化能力提高， 导 A 正确；H 蛋白 抗氧化 ，其可减 氧 为 酶 缓 化 生的自由基 致的 胞衰老 产 导 细 ，C 正确；ATM 基因表达增 的个体中， 强 ATM 蛋 白易与受 部位 合，被激活后参与 损 结 DNA 修复，因此ATM 基因表达增 的个体 强 ， 受 射 辐 DNA 后更易被修复，不易患癌， 损伤 D 。 错误 3.(2022· 宁卷， 辽 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 体形成前的 构形式。 酶 结 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 死亡 胞 生的 依 的程序性死亡，死亡和 胞 铁 为细 发 铁 赖 铁 细 自噬都受基因调 控，A 正确；运 蛋白 合 铁 结 Fe3＋ 生在 胞外液中， 发 细 pH 为7.35～7.45，运 蛋白 铁 释 放Fe3＋ 生在晚期内体中， 发 pH 为5.0，B 正确；胞膜主要由脂 和蛋白 成， 细 质 质组 胞膜的流 性与构成膜的脂 分子有关，故 胞膜的脂 氧化会 致膜流 细 动 质 细 质过 导 动 性降低，C 正确；运 蛋白携 铁 带Fe3＋通 胞吞方式 入 胞， 程需要消耗能 过 进 细 该过 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 胞凋亡 似， 死亡也是一种 胞程序性死亡，所以 死亡可能在 细 类 铁 细 铁 维 持内 境 方面起重要作用， 环 稳态 A 正确； 胞自噬 程中需要溶 体中水解 的 细 过 酶 酶 参与，有些激烈的 胞自噬，可能 胞凋亡， 细 诱导细 B 正确；构决定功能，因此 结 细 胞膜中的脂肪酸 氧化后，其功能受到影响， 过 C ；当 胞内 错误 细 Fe2＋ 多 ，胞 过 时细 膜中的不 和脂肪酸会 生 氧化， 饱 发 过 诱导细胞死亡，从而 生 死亡，可 胞 发 铁 见细 凋亡的 生未必是在 胞衰老后 生， 发 细 发 D 。 错误 2.(2024·山 淄博高三 东 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 粒体膜上的 线 PT 孔开放， 致 粒体膜 位消失 导 线 电 促使 胞色素 细 c 和凋亡 因子在 胞 基 中 合，据此推 粒体膜上的 诱导 细 质 质 结 测线 PT 孔可能是某些物 入 粒体的通道， 质进 线 A 正确；磷酸化的BaX 蛋白能使PT 孔 开放， 明 说 BaX 蛋白的 构和功能由其是否被磷酸化所 结 影响，B 正确；癌 胞不 细 易 生 胞凋亡的根本原因是凋亡基因没有表达， 发 细 C ； 错误 PT 孔持 开放 续 (不能 关闭)，会 致 胞色素 导 细 c 入 胞 基 并与 进 细 质 质 Aparf－1(凋亡因子) 合， 致有 结 导 氧呼吸第三 段受阻， 阶 D 正确。 3.(2024·河北邯 一模 郸 )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 胞凋亡是由基因决定的 胞程序性死亡的 程，人 胚胎 育 程中尾 细 细 过 类 发 过 部的消失属于 胞凋亡， 细 A 正确： 胞焦亡 程中 胞不断 大直至破裂， 胞 细 过 细 涨 细 膜的通透性会 生 化， 发 变 B 正确； 胞凋亡和 胞焦 细 细 亡都是一种 胞程序性死亡 细 方式，都与 胞内基因的表达 控有关， 细 调 C 正确；胞焦亡属于 胞程序性死亡， 细 细 胞的核 物 没有 生改 ， 细 遗传 质 发 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 分 ： 钟 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 烟台 研 东 调 )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 胞周期是指 分裂的 胞，从一次分裂完成 开始，到下一次分裂完 细 连续 细 时 成 止所 的全 程， 时为 经历 过 A ；根据裂殖酵母不同 期 胞体 和重量不同 错误 时 细 积 采用离心法分离出 于某一 期的 胞，是通 人工 于某一 期的 胞， 处 时 细 过 选择处 时 细 是一种人工同步化， 这 B ；将 错误 DNA 合成抑制 加入 胞培养液中，于 剂 细 处 S 期 的 胞立刻被抑制，于 细 处 G1期的 胞停留在 细 G1期与S 期交界 ， 处S 期后的 胞 细 经 一次有 分裂后，再分裂 会停留在 过 丝 时 G1期与S 期交界 ， 处 C ； 错误 胞周期同 细 步化后使 胞 于同一 期，更有助于研究 控 胞周期的内在机制和影响 胞 细 处 时 调 细 细 周期的外在因素，D 正确。 2.(2024·黑 江 哈 三模 龙 齐齐 尔 )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 胞 高度分化 细 为 的 胞，不再 行 胞分裂，不会 生 示 程， 细 进 细 发 图 过 A ； 错误G1～S 点能防止 检查 损伤DNA 分子 入 进 S 期，S 期 点可防止 检查 损伤DNA 被复制，二者均有利于 胞基因 的 定性， 维护细 组 稳 B 正确；S 期 行 进 DNA 的复制， DNA 合成抑制 可抑制 剂 DNA 的复制，若某 物 药 为DNA 合成抑制 ，使用后可 剂 将 胞群体阻断在 细 S 期和G1～S 期交界 ， 处 C 正确；如果碱基T 与U 被大量利用 胞可能 行 该细 进 DNA 的复制和有关蛋白 的合成， 胞可能 于分裂 期 质 则该细 处 间 ， D 正确。 焦点2 细胞分裂过程中的遗传变异分析 3.(2023·江 卷， 苏 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 合征的 病与母 的年 密切相关，病因主要是母 的卵母 胞减 综 发 亲 龄 亲 细 数分裂 第 时 21 号染色体不分离，A 正确；染色体 异可以通 察染色体 型 变 过观 组 进 行 前 断， 产 诊 B 正确；唐氏 合征患者减数分裂 出 会紊乱，但仍能形成一 综 时 现联 定比例的可育配子，C ；由 意可知，唐氏 合征患者常伴有自身免疫病，而 错误 题 综 病原体感染可激活免疫系 功能，因此若降低感染可减 患者的自身免疫病症状 统 轻 D 正确。 4.(2024·江 南通二模 苏 )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AaBB B.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 精原 胞有 分裂 生的两个子 胞的基因型分 是 该 细 丝 产 细 别 AaBB、Aabb 或 AaBb、AaBb，A ；若 精原 胞有 分裂 生的两个子 胞的基因型分 是 错误 该 细 丝 产 细 别 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)，入 进 减数分裂之后未 生突 和互 ，减数第二次分裂 生的子 胞的基因 成有 发 变 换则 产 细 组 4 种 型，分 类 别为AB、aB、Ab、ab；若 精原 胞有 分裂 生 该 细 丝 产 的两个子 胞的基 细 因型分 是 别 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 生的子 胞的基因 成有 产 细 组 4 种 型，分 类 别为AB、ab、 Ab、aB，B ；基因型 错误 为AaBB、Aabb、AaBb 的精原 胞，入减数分裂之后未 细 进 生突 和互 ，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 发 变 换则 分离，减数第二次分裂后期无等位基因分离，C ；若 精原 胞有 分裂 错误 该 细 丝 产 生的两个子 胞的基因型分 是 细 别 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 生 产 AAbb 的子 胞 细 占1/2×1/2＝1/4，若 精原 胞有 分裂 生的两个子 胞的基因型分 该 细 丝 产 细 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 生 产 AAbb 的子 胞， 细 占1/2×1/2＝1/4，D 正确。 5.(2024·山 省 中学高三押 东 实验 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、Abc 4 种 答案 D 解析 胞中有 该细 4 条染色体，8 个核DNA 分子，A ；由 可知，胞中非同 错误 图 细 源染色体 生片段交 属于染色体 异中的易位， 发 换 变 B ；一个精原 胞 错误 细 (DNA 被32P 全部标记)在不含32P 的培养液中 一次有 分裂后，再减数分裂，所以 经 丝 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 体被 ，示 胞由于 生了易位，不清楚交 片段的 单 标记图 细 发 换 DNA 情况，所 标记 以 胞的核 该细 DNA 分子含32P 的有4 个或5 个，C ；由 可知， 胞的子 错误 图 该细 细 胞为abBBCC 和AAabcc，所以 胞分裂形成的精子基因型 该细 为BbC、Aac、aBC、 Abc 4 种，D 正确。 6.(2024·黑 江大 模 龙 庆 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 可知，基因型 题 为AaBb 的雌果 在减数分裂 程中有 蝇 过 20%的初 卵母 级 胞 生了互 ，因此 雌果 可 生的卵 胞除 细 发 换 该 蝇 产 细 AB 和ab 外， 生了 还产 Ab 和 aB 两种重 型的卵 胞，假 有 组类 细 设 100 个初 卵母 级 细胞，有20%的初 卵母 胞 级 细 生了互 ，由于每个初 卵母 胞减数分裂只 生一个卵 胞，因此 发 换 级 细 产 细 100×20%＝20 个初 卵母 胞，减数分裂可 生 级 细 产 20 个卵 胞 细 (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 型的卵 胞数 类 细 为5 个 剩余的80%初 卵母 胞减数分裂 未 生互 ， 生的 级 细 时 发 换 产 80 个卵 胞是两种数 细 量相等的卵 胞，即 细 AB＝ab＝40(个)，即所有初 卵母 胞减数分裂 生的卵 级 细 产 细 胞基因型和比例为AB∶Ab∶aB∶ab＝9∶1∶1∶9，基因型为ab 的卵 胞占 细 9/20，基因型为AaBb 的雄果 在减数分裂 ，不 生互 ，只能 生 蝇 时 发 换 产 AB 和ab 两 种 型的精子，基因型 类 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 交，后代出 残翅 杂 现 黄身(aabb)个体占比为9/20×1/3＝15%，A 符合 意， 题 B、C、D 不符合 意。 题 焦点3 细胞衰老的两种学说、铁死亡与细胞焦亡 7.(2024·山 南高三模 东济 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 迫 ，衰老、受 或供能不足的 粒体可能更容易 化成 饥饿胁 时 损 线 转 Swell 粒体，从而促 其自噬降解， 线 进 A 正确；溶 体能分解 的 胞器，故推 酶 损伤 细 测Swell 粒体成 自噬体后可能与溶 体融合被水解， 线 为 酶 B 正确；根据 干 题 “即 便使用化学 物使 药 Donut 粒体 失膜 ，不能供能但仍能 线 丢 电势虽 抵抗自噬”可知 粒体能否抵抗自噬不取决于能否保持膜 ， 线 电势C ； 错误Swell 粒体与 线 Donut 线 粒体都是由 粒体 化而来的，二者的不同是因 基因的 性表达， 线 转 为 选择 D 正确。 8.(2024·湖南 沙二模 长 )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 死亡是 胞程序性死亡，与 胞凋亡一 都受 机制决定， 铁 细 细 样 遗传 A ； 错误 由 死亡的主要机制可 铁 知， 死亡 程中 胞膜的成分会 生改 ， 铁 过 细 发 变 B 正确；铁 死亡 程中 氧合 起催化作用，能降低脂 氧化反 的活化能， 过 酯 酶 质过 应 C 正确； GPX4 的活性降低，会 胞死亡，提高 诱导细 GPX4 的活性，可能 致 死亡被抑制 导 铁 D 正确。 【综合提升】 9.(2024·九省 考安徽卷， 联 4)某种连续分裂的动物细胞，细胞周期如图所示，包括 G1期(8 h)、S 期(8 h)、G2期(6 h)和M 期(2 h)。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：①在培养液中添加过量TdR(一种 DNA 合成抑制剂)，培养细胞足够时间；②去除TdR，培养细胞10 h；③再次添加 过量TdR，培养细胞足够时间。下列叙述错误的是( ) A.操作①后，原处于S 期的细胞停滞于S/G2交界处 B.操作①后，原处于M 期的细胞停滞于G1/S 交界处 C.操作②后，培养液中没有处于S 期的细胞 D.操作③后，所有细胞都停滞于G1/S 交界处 答案 A 解析 操作①：在培养液中添加 量 过 TdR(一种DNA 合成抑制剂)，培养 胞足 细 够 后，原 于 时间 处 S 期的 胞被抑制，停滞在 细 S 期，A ；操作 错误 ①后，原 于 处 M 期 的 胞沿着 胞周期运 ，最后停滞于 细 细 转 G1/S 交界 ， 处B 正确；操作②：去除TdR， 培养 胞 细 10 h，使所有被 累在 积 G1/S 交界 和停留在 处 S 期(8 h)的 胞都通 细 过S 期 C 正确；操作③：再次添加 量 过 TdR，培养 胞足 后，胞通 细 够时间 细 过G2、M 和G1 期的运 ，最 被阻滞在 转 终 G1/S 交界 ， 处 D 正确。 10.(2024·湖南雅礼中学 研 调 )将两条单链均被32P 标记的基因A 导入不含32P 标记 的某动物精原细胞中，且基因A 的插入位置如图所示。将该精原细胞置于不含 32P 的培养液中培养，得到4 个子细胞，检测子细胞中的标记情况。若不考虑同源 染色体的非姐妹染色体间的互换和染色体变异，则下列叙述错误的是( ) A.可能出现2 个子细胞中含32P，2 个不含32P 的情况 B.可能出现3 个子细胞中含32P，1 个不含32P 的情况 C.若4 个子细胞中均含32P，则该精原细胞一定进行了减数分裂 D.若3 个子细胞中含32P，则该精原细胞一定进行了有丝分裂 答案 C 解析 DNA 行半保留复制，若 精原 胞 行两次 的有 分裂，第一次分 进 该 细 进 连续 丝 裂 生的子 胞中 产 细 1 号、2 号染色体所含有的DNA 均 一条 被 ，行第二 为 链 标记进 次分裂 ，中期 一条染色体中一个 时 时 DNA 被 ，一个 标记 DNA 未被 ，着 粒 标记 丝 分开后，姐妹染色 体分开，随机移向 胞两极，生的 单 细 产 4 个子 胞中可能有 细 2、 3、4 个 胞含有 细 32P；若 精原 胞 行减数分裂， 该 细 进 DNA 复制一次，若1 号、2 号染 色体减数分裂Ⅰ 入 胞的同一极，生的 时进 细 产 4 个子 胞中有 细 2 个 胞含有 细 32P， 若1 号、2 号染色体减数分裂Ⅰ 入不同的子 胞， 生的 时进 细 则产 4 个子 胞中均 细 含有32P，A、B 正确；由A、B 分析可知，若 选项 4 个子 胞中均含 细 32P， 精原 则该 细 胞可能 行了有 分裂或减数分裂， 进 丝 C ；由 错误 A、B 分析可知，若 选项 3 个子细 胞中含32P， 精原 胞一定 行了有 分裂， 则该 细 进 丝 D 正确。 11.(不定项)(2024·山 二模 东 )粗糙脉孢菌(n＝7)是一种真菌，其有性生殖过程如下 图所示。甲、乙菌株的基因型分别为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、ab D.减数分裂Ⅱ后的有丝分裂进一步增加了子代个体的数量 答案 AD 解析 菌株甲和菌株乙核融合形成的合子的染色体数目是2n，推 菌株甲和乙 测 均含一个染色体 ，染色体数目是 组 n，属于 倍体， 单 A 正确；合子在 行减数分裂 进 Ⅰ前也需要 行染色体 进 (DNA)复制和有关蛋白 合成，分裂做准 ， 质 为 备B ；甲 错误 、 乙菌株的基因型分别为Ab、aB，形成的合子是2n，基因型是AaBb，若②的基因组 成为AB，则①的基因 成 组 为AABB，由① 减数分裂 经 Ⅱ形成的两个子 胞均 细 为 AB，再 有 分裂形成 经 丝 ③，则③的基因 成 组 为AB，与①同 减数分裂 时经 Ⅰ形成 的 胞的基因 成 细 组 为aabb，同上可推出④的基因 成 组 为ab，C ；有 分裂能 错误 丝 得到与 代一 的两个子 胞，减数分裂 够 亲 样 细 Ⅱ后的有 分裂 一步增加了子代个 丝 进 体的数量，D 正确。
