高考卷 高考生物 专题09 细胞的增殖和受精作用（解析版）

专题09细胞的增殖和受精作用考纲内容考纲解读1．细胞的生长和增殖的周期性（Ⅰ）；2．细胞的无丝分裂（Ⅰ）；3．细胞的有丝分裂（Ⅱ）；4．模拟探究细胞表面积与体积的关系；观察细胞的有丝分裂（Ⅰ）。5．细胞的减数分裂（Ⅱ）；6．动物配子的形成过程（Ⅱ）；7．动物受精过程（Ⅱ）；8．观察细胞的减数分裂（Ⅰ）。1．理解细胞周期的概念，掌握细胞增殖的形式和意义；2．能在较简单的情境中识别无丝分裂；3．能准确描绘细胞有丝分裂各阶段的重要特征，理解有丝分裂过程中染色体、DNA数量的变化规律，有丝分裂和减数分裂细胞图像的辨析；4．知道细胞物质运输效率与细胞表面积与体积比的关系、明确实验的目的与原理；掌握观察植物细胞有丝分裂实验的具体步骤，结合有丝分裂过程中染色体的行为变化理解各时期的变化特点。5．理解精子和卵细胞形成过程中染色体及其他结构和物质的规律性变化；6．掌握精子和卵细胞形成的异同；7．能够辨析有丝分裂和减数分裂细胞图像和曲线；8．理解受精过程的实质，理解减数分裂过程中产生配子的类型和数目；9．掌握观察细胞减数分裂实验的具体步骤，能结合减数分裂过程中染色体的行为变化理解各时期的变化特点。【基础梳理】一、细胞增殖的周期性1．细胞周期（1）条件：连续分裂的细胞。（2）组成：细胞周期＝分裂间期＋分裂期。2．细胞周期的表示方法方法名称表示方法用字母表示细胞周期扇形图A→B→C→A为一个细胞周期直线图a＋b或c＋d为一个细胞周期坐标图a＋b＋c＋d＋e为一个细胞周期柱形图B组细胞处于分裂间期，正在进行DNA复制，C组细胞多数处于分裂期3．影响细胞周期的因素（1）内部因素：不同种类的细胞，细胞周期持续的时间不一定相同，间期和分裂期所占的比例也不一定相同。（2）外部因素：温度、pH、射线、生理或病理状况等，这些因素通过影响酶的活性影响细胞周期。二、细胞的增殖1．有丝分裂过程——以高等植物细胞为例（1）间期DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，细胞适度生长。（2）前期出现染色体和纺锤体，核膜、核仁消失，且染色体散乱排列。（3）中期染色体的着丝点排列在赤道板上。（4）后期着丝点分裂，子染色体被拉向细胞两极。（5）末期染色体和纺锤体消失，核膜、核仁重现，出现细胞板。2．动植物细胞有丝分裂的主要区别纺锤体的形成不同（前期）细胞分裂方式不同（末期）植物细胞发出的纺锤丝形成纺锤体形成细胞壁动物细胞发出星射线形成纺锤体细胞膜向内凹陷使细胞缢裂为两个子细胞3．无丝分裂（1）过程：细胞核延长→核中部向内凹进→整个细胞从中部缢裂成两个子细胞。（2）特点：没有出现纺锤丝和染色体的变化。（3）实例：蛙的红细胞的无丝分裂。三、实验：观察植物细胞的有丝分裂1．实验原理（1）高等植物的分生组织细胞有丝分裂较旺盛。（2）细胞核内的染色体（质）易被碱性染料（龙胆紫溶液）染成深色。（3）由于各个细胞的分裂是独立进行的，在同一分生组织中可以通过高倍显微镜观察细胞内染色体的存在状态，判断处于不同分裂时期的细胞。2．实验步骤四、细胞的减数分裂1．减数分裂（1）条件：进行有性生殖的生物。（2）时间：原始生殖细胞形成成熟生殖细胞时。（3）特点：染色体复制一次，细胞连续分裂两次。（4）结果：生殖细胞中染色体是原始生殖细胞的一半。2．精子的形成过程3．卵细胞的形成过程4．精子和卵细胞形成过程的异同点比较项目精子的形成卵细胞的形成场所睾丸卵巢时间初情期胚胎期开始，初情期完成细胞质分裂均等分裂卵母细胞不均等分裂；第一极体均等分裂是否变形变形不变形结果1个精原细胞→4个精细胞→变形成为4个精子（成熟配子）1个卵原细胞→1个较大的卵细胞（成熟配子）和3个较小的极体（退化消失，不能受精）结果1个精原细胞→4个精细胞→变形成为4个精子（成熟配子）五、受精作用1．概念：精子与卵细胞相互识别，融合成受精卵的过程。2．实质：精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合。3．结果：受精卵中染色体一半来自父方，一半来自母方。4．意义（1）减数分裂形成的配子，染色体组成具有多样性，导致不同配子遗传物质的差异，加上受精过程中卵细胞和精子结合的随机性，同一双亲的后代必然呈现多样性，从而有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。（2）减数分裂和受精作用对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。【要点解读】1．细胞周期的2点提醒（1）分裂间期的特征：间期又分为G1期、S期、G2期，G1期进行RNA和有关蛋白质的合成，为S期DNA的复制做准备；S期合成DNA；G2期进行RNA和蛋白质的合成，特别是微管蛋白的合成。（2）观察细胞分裂过程中染色体形态、数目的变化时，应选择细胞周期短、分裂期相对较长的细胞；由于分裂间期远比分裂期长，视野中处于间期的细胞数目更多。2．与细胞周期相联系的三个重要知识点（1）基因突变：在细胞分裂间期，DNA复制时容易受到内外因素的干扰而发生差错，即发生基因突变。（2）染色体变异：在细胞分裂前期，秋水仙素或低温都可抑制纺锤体的形成，出现多倍体细胞。（3）细胞癌变：药物作用于癌细胞的分裂间期，使DNA分子不能复制，可抑制癌细胞的无限增殖。3．有丝分裂过程中DNA、染色体、染色单体及每条染色体上DNA含量变化曲线解读（1）a→b、l→m、p→q是因DNA分子复制。（2）g→h、n→o、r→s是因着丝点分裂，姐妹染色单体分开，形成子染色体。（3）d→e、r→s的变化很相似，都是DNA含量减半，但发生的时期不同。（4）染色单体在细胞周期中的起点为0，终点也为0。4．关注有丝分裂的五个易混点（1）处于间期的细胞，核糖体和线粒体的活动都很旺盛。（2）细胞周期必须是分裂间期在前，分裂期在后，不能颠倒，且分裂间期的时间远长于分裂期。（3）只有处于分裂状态的细胞（如分生组织细胞）才能看到染色体，才能作为观察染色体的材料，否则不能作为观察染色体的材料，如成熟植物细胞、人的口腔上皮细胞均不能作为观察染色体的材料。（4）细胞板是真实存在的结构，赤道板是虚拟的平面，二者不同。（5）着丝点本身先分裂，之后由纺锤丝牵拉移向细胞两极。5．观察有丝分裂实验的3个易错点（1）不清楚“解离”的作用原理，误认为可以观察细胞有丝分裂的动态变化过程。（2）不清楚细胞具有的相应结构，误认为赤道板也能观察到。（3）对取材原理不清楚，误认为根尖任何部位的细胞都可作为观察对象，实际上只有分生区细胞才可以作为观察对象。6．“四看”法判断同源染色体（1）看有无染色体配对、形成四分体的现象：配对形成四分体的染色体为同源染色体。（2）看有无交叉互换的发生：发生交叉互换的染色体为同源染色体。（3）看细胞所处的时期①减数第二次分裂过程中不存在同源染色体。②减数第二次分裂后期，上下对应的大小、形状完全相同的染色体不是同源染色体，而是姐妹染色单体分离后形成的相同染色体。（4）看染色体的大小、形状：如果不是减数第二次分裂，则：①有丝分裂后期，每一极中大小、形状相同的为同源染色体（上下对应的染色体不是）。②其他时期（除后期），大小、形状相同的染色体一般为同源染色体。7．判断细胞分裂方式和时期的方法（1）结合染色体个数和同源染色体行为进行判断（2）结合染色体的行为与形态进行判断8．减数分裂时发生的变异类型（1）基因突变：发生在减数第一次分裂前的间期DNA复制时。（2）基因重组①减数第一次分裂前期（四分体时期）同源染色体上的非姐妹染色单体间发生交叉互换。②减数第一次分裂后期非同源染色体上的非等位基因自由组合。（3）染色体结构和数目的变异①减数分裂过程中可能发生染色体上某一片段的断裂，或断裂的染色体片段进行错误的移接，从而导致染色体结构变异。②减数第一次分裂后期同源染色体未分离，或者减数第二次分裂后期姐妹染色单体未分离都会导致染色体数目变异。（4）纺锤体形成受阻：低温诱导或用秋水仙素处理，使有丝分裂过程中纺锤体的形成受阻，导致体细胞内染色体数目加倍，形成多倍体细胞。1.（2019北京卷·1）玉米根尖纵切片经碱性染料染色，用普通光学显微镜观察到的分生区图像如下。（）对此图像的观察与分析，错误的是A．先用低倍镜再换高倍镜观察符合操作规范B．可观察到箭头所指细胞的细胞核和细胞壁C．在图像中可观察到处于分裂期前期的细胞D．细胞不同结构成分与该染料结合能力不同【答案】B【解析】用普通光学显微镜观察根尖分生区的装片，要先用低倍镜观察，再用高倍镜观察，A正确；图中箭头所指的细胞处于有丝分裂后期，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍，此时观察不到细胞核，因为，细胞核在有丝分裂前期逐渐消失，B错误；有丝分裂前期染色质缩短变粗，成为染色体，核仁逐渐解体，核膜逐渐消失，从细胞的两极发出纺锤丝，形成一个梭形的纺锤体，染色体散乱地分布在纺锤体中央，据以上特点，可以在图像中观察到处于分裂期前期的细胞，C正确；碱性染料易于与染色体结合，而不易与其他结构成分结合，D正确；因此，本题答案选B。2.（2019江苏卷·7）下列关于观察植物细胞有丝分裂实验的叙述，正确的是（）A．只有从新生的根尖上取材，才能观察到有丝分裂B．解离时间要尽量长，以确保根尖组织细胞充分分离C．滴加清水、弄碎根尖以及压片都有利于细胞的分散D．临时装片镜检时，视野中最多的是处于分裂中期的细胞【答案】C【解析】从生长旺盛的部位取材，包括茎尖、形成层、根尖等部分，均可以观察到有丝分裂，A错误；解离时间一般在3~5min，时间过长，细胞过于酥软，不利于漂洗且染色体易被破环，因此解离的时间不宜过长，B错误；在观察有丝分裂的实验中滴加清水，主要目的是为了更容易将盖玻片盖上，盖好盖玻片后实验材料会充盈在水环境中，处于比较舒展状态，便于使用显微镜观察其结构，弄碎根尖、压片可使细胞分离开，因此三者都有利于细胞的分散，C正确；由于细胞分裂间期的时间最长，因此临时装片镜检时，视野中最多的是处于有丝分裂间期的细胞，D错误。3.（2019江苏卷·11）下图为初级精母细胞减数分裂时的一对同源染色体示意图，图中1~8表示基因。不考虑突变的情况下，下列叙述正确的是（）A．1与2、3、4互为等位基因，与6、7、8互为非等位基因B．同一个体的精原细胞有丝分裂前期也应含有基因1~8C．1与3都在减数第一次分裂分离，1与2都在减数第二次分裂分离D．1分别与6、7、8组合都能形成重组型的配子【答案】B【解析】由图可知，图中含有2条同源染色体，1与2、5与6、3与4、7与8相互之间为相同基因，1与3或4可能是等位基因，5与7或8可能是等位基因。1与2是相同基因，1与3或4是等位基因，1与6、7、8互为非等位基因，A错误；精原细胞有丝分裂前期与其进行减数分裂时形成的初级精母细胞含有的染色体的数目和基因种类、数目均相同，故均含有基因1~8，B正确；若不考虑交叉互换，1与3会在减数第一次分裂的后期随同源染色体的分离而分离，1与2会在减数第二次分裂的后期随姐妹染色单体的分离而分离，若考虑交叉互换，则1与2可能会在减数第一次分裂的后期分离，1与3可能在减数第二次分裂的后期分离，C错误；5与6是相同的基因，1与6不属于重组配子，D错误。故选B。4.(2018·高考全国卷Ⅲ)关于某二倍体哺乳动物细胞有丝分裂和减数分裂的叙述，错误的是（）A．有丝分裂后期与减数第二次分裂后期都发生染色单体分离B．有丝分裂中期和减数第一次分裂中期都发生同源染色体联会C．一次有丝分裂与一次减数分裂过程中染色体的复制次数相同D．有丝分裂中期和减数第二次分裂中期染色体都排列在赤道板上【答案】B【解析】染色单体分离发生在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期，A正确；同源染色体联会发生在减数第一次分裂的前期，B错误；无论是有丝分裂还是减数分裂，染色体仅复制一次，C正确；有丝分裂中期和减数第二次分裂中期染色体的着丝点都整齐排列在赤道板上，D正确。5.(2018·全国卷Ⅲ)关于某二倍体哺乳动物细胞有丝分裂和减数分裂的叙述，错误的是（）A．有丝分裂后期与减数第二次分裂后期都发生染色单体分离B．有丝分裂中期和减数第一次分裂中期都发生同源染色体联会C．一次有丝分裂与一次减数分裂过程中染色体的复制次数相