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一、細胞周期概念及特點

1．梳理：

概念

細胞周期

連續(xù)分裂的細胞從一次分裂完成時開始，到下一次分裂完成時為止所經(jīng)歷的全過程

特點分析

前提條件

真核生物連續(xù)分裂的體細胞才具有細胞周期

起止點

起點：從一次分裂完成時開始；止點：到下一次分裂完成為止

兩個階段

一個細胞周期=分裂間期（在前，時間長大約占90%～95%，細胞數(shù)目多）+分裂期（在后，時間短占5%～10%，細胞數(shù)目少）

表示方法

直線圖、扇形圖、曲線圖、柱狀圖等

2．延伸：

⑴如癌細胞、受精卵、骨髓造血干細胞等能夠進行連續(xù)分裂具有細胞周期，而進行減數(shù)分裂的精（卵）原細胞是沒有細胞周期的。成熟的紅細胞也沒有。

⑵分裂后子細胞的去向：

①繼續(xù)增殖：此類細胞始終處于細胞周期中，如根尖分生區(qū)細胞等。

②暫不增殖：此類細胞暫時脫離細胞周期，在適當(dāng)刺激下可重新增殖，如動物肝細胞等。

③不增殖：此類細胞不可逆地脫離細胞周期，但保持生理機能活動，如神經(jīng)細胞等。

3．典例：（1998年上海卷）請根據(jù)右圖回答問題（括號內(nèi)寫標號）。

（1）依次寫出C、E兩個時期的名稱         ；

（2）RNA和蛋白質(zhì)合成時期為[   ]          ，DNA復(fù)制時期為[   ]        ，核仁、核膜消失的時期為 [  ]           ，核仁、核膜重新形成時期為[   ]           。

（3）細胞在分裂后，可能出現(xiàn)細胞周期以外的三種生活狀態(tài)是                                 。

解析：本題是對細胞周期概念的考查，細胞周期包括分裂間期和分裂期兩個階段（是連續(xù)的、不間斷的）。分裂間期又包括G1期、S期、G2期。細胞分裂間期在前，時間長。分裂期在后，所用的時間短。

答案：（1）G2期   中期  （2）A  G1期  B  S期  D 前期  F 末期 （3）繼續(xù)增殖、暫不增殖、不增殖

二、有絲分裂的主要特征

1．分裂間期的變化

⑴梳理：

時期

時間

主要時間

發(fā)生部位

G1期

幾小時到幾天

細胞合成新的蛋白質(zhì)、RNA和其他分子；細胞器可能復(fù)制；準備物質(zhì)、能量和酶

細胞質(zhì)

S期

一般幾小時

DNA分子進行自我復(fù)制；動物細胞進行新的中心粒裝配

細胞質(zhì)、細胞核

G2期

一般為1～1．5h

與G1期相似，但產(chǎn)生分子數(shù)量少；合成有絲分裂的引發(fā)物質(zhì)

細胞質(zhì)

⑵延伸：

①G1和G2期的RNA和蛋白質(zhì)合成是基因的表達過程。

②在間期DNA復(fù)制時，容易受內(nèi)外因素的干擾而發(fā)生差錯，故可以利用誘變劑處理S期的細胞，使其發(fā)生基因突變，用于誘變育種。

③癌細胞具有無限增殖的特點，為了抑制了癌細胞，可以用藥物作用于分裂間期，使DNA分子不能復(fù)制，從而治療腫瘤的增殖擴散。

3．典例：（2007年上海卷）能在細胞分裂間期起作用的措施是（    ）

①農(nóng)作物的誘變育種      ②用秋水仙素使染色體數(shù)目加倍

③腫瘤的化療            ④花粉離體培養(yǎng)

A．①③      B．①④       C．②③       D．②④

解析：考查了影響細胞分裂間期的相關(guān)知識。①農(nóng)作物育種的原理是基因突變，DNA復(fù)制時，堿基配對容易發(fā)生出錯，所以基因突變主要發(fā)生在間期。②秋水仙素的作用之一是阻止細胞紡錘體的形成，主要作用于前期。③腫瘤的化療是通過化學(xué)藥物阻止腫瘤細胞DNA的復(fù)制，可以達到抑制其增殖的效果。④花藥離體培養(yǎng)是減數(shù)分裂產(chǎn)生花粉后，獲得單倍體的過程，與細胞的分裂間期無關(guān)。

答案：A

2．分裂期的變化

⑴梳理：

時期

核分裂變化

質(zhì)分裂變化

歌訣記憶

前期

①核仁解體，核模消失。②染色質(zhì)高度螺旋化，出現(xiàn)染色體，散亂排布于細胞內(nèi)

③從細胞的兩極發(fā)出許多紡錘絲，縱行排列在細胞的中央，形成梭形的紡錘體

膜核消失顯兩體

中期

①染色體的著絲點兩側(cè)連有紡錘絲。②染色體的著絲點排列在赤道板上。③染色體高度螺旋化，形態(tài)固定，數(shù)目清晰

形數(shù)清晰赤道齊

后期

①著絲點分裂，形成兩套完全相同的染色體。②紡錘絲收縮，兩套染色體分別移向細胞兩極。③細胞中的染色體數(shù)目加倍

點裂數(shù)增均兩極

末期

①核膜、核仁重新出現(xiàn)，核膜把染色質(zhì)包圍起來，形成兩個相同的子細胞核。②染色體解螺旋化，重回到染色質(zhì)狀態(tài)

③紡錘體消失。④赤道板位置出現(xiàn)了細胞板，逐漸向四周擴展，形成新的細胞壁，均分細胞質(zhì)，一個細胞形成了兩個子細胞

兩消兩現(xiàn)重開始

⑵延伸：

①與細胞分裂有關(guān)的細胞器及作用：線粒體提供能量。核糖體合成染色體復(fù)制所需要的酶及蛋白質(zhì)。中心體在某些低等植物或動物細胞中，參與形成紡錘體，以牽引染色體移動。高爾基體合成纖維素和果膠，參與細胞壁的形成。

②動植物細胞有絲分裂的區(qū)別：前期紡錘體形成不同：植物細胞從兩極發(fā)出紡錘絲形成（低等植物由中心粒形成）。動物細胞兩組中心粒發(fā)出星射線形成。末期細胞分裂方式不同：植物的細胞板從中央向四周擴展，在高爾基體的參與下形成細胞壁，將一個細胞分裂成兩個細胞。動物的細胞膜從中部向內(nèi)凹陷，將一個細胞縊裂成兩個細胞。

3．典例：（2006年江蘇卷）菠菜根的分生區(qū)細胞不斷分裂使根向遠處生長，在分裂過程中不會出現(xiàn)的是（    ）

A．細胞分裂間期，中心體的兩個中心粒各自產(chǎn)生一個新的中心粒

B．細胞分裂中期，染色體形態(tài)比較固定、數(shù)目較清晰

C．細胞分裂前期，核膜和核仁逐漸消失

D．細胞分裂末期，高爾基體參與細胞壁的形成

解析：主要考查細胞分裂過程中各個時期的特點。獲取題干關(guān)鍵信息：一是菠菜，為高等植物；二是根分生區(qū)的分裂，應(yīng)為有絲分裂。在細胞分裂間期，主要完成了染色體的復(fù)制，包括DNA分子的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成。對動物細胞來說，在間期同時完成了中心體的復(fù)制。但是菠菜屬于高等植物細胞，沒有中心體，所以不會出現(xiàn)中心體復(fù)制現(xiàn)象。分裂中期是觀察染色體數(shù)目和形態(tài)的最佳時期。分裂末期在赤道板位置出現(xiàn)細胞板，由中央向四周擴展，形成新的細胞壁，該過程有高爾基體的參與。

答案：A

三、有絲分裂與減數(shù)分裂的比較

1．過程的比較

⑴梳理：

比較項目

有絲分裂

減數(shù)分裂

發(fā)生場所

真核生物各組織或器官的體細胞

真核生物進行有性生殖的生殖細胞

細胞分裂次數(shù)及數(shù)目

細胞分裂1，產(chǎn)生2個子細胞分裂后形成的仍然是體細胞

細胞分裂2，產(chǎn)生4個子細胞，分裂后形成的成熟的生殖細胞

子細胞內(nèi)染色體和DNA數(shù)目

和體細胞相同

是體細胞內(nèi)的一半

子細胞間的遺傳物質(zhì)

完全相同或幾乎完全相同

一般不相同(基因重組，有的還牽涉細胞質(zhì)的不均等分裂)

染色體復(fù)制

間期

減I前的間期

同源染色體的行為

聯(lián)會與四分體

無同源染色體聯(lián)會現(xiàn)象、不形成四分體，非姐妹染色單體之間沒有交叉互換現(xiàn)象

出現(xiàn)同源染色體聯(lián)會現(xiàn)象、形成四分體，同源染色體的非姐妹染色單體之間常常有交叉互換現(xiàn)象

分離與組合

也不出現(xiàn)同源染色體分離，非同源染色體自由組合

出現(xiàn)同源染色體分離，非同源染色體自由組合

著絲點的

行為

中期位置

赤道板

減I在赤道板兩側(cè)，減II在赤道板

斷裂

后期

減II后I期

意義

使生物的親代和子代細胞之間保持了遺傳性狀的穩(wěn)定性

減數(shù)分裂和受精作用維持了生物前后代體細胞中染色體數(shù)目的恒定

相同點及聯(lián)系

染色體只復(fù)制一次，都有紡錘體出現(xiàn)，都有核膜與核仁的消失與重建過程，都有染色體的平均分配現(xiàn)象。減數(shù)分裂是一種特殊方式的有絲分裂

⑵延伸：

①進行有性生殖的生物的生殖器官：動物的睪丸（產(chǎn)生精子）和卵巢（產(chǎn)生卵細胞），植物的花藥（產(chǎn)生精子）和胚珠（產(chǎn)生卵細胞）。

②有絲分裂和減數(shù)分裂圖形的識別：一看染色體的數(shù)目，如是奇數(shù)，定為減Ⅱ；如是偶數(shù)，需看染色體的形態(tài)，如無同源染色體，則為減Ⅱ；如有，則需看染色體的行為，如有同源染色體的聯(lián)會、四分體、同源染色體分離，則為減Ⅰ；如無，則為有絲分裂。

⑶典例：下圖為處于不同分裂時期的某生物的細胞示意圖，下列敘述正確的是（    ） 

A．甲、乙、丙中都有同源染色體      B．卵巢中不可能同時出現(xiàn)這三種細胞

C．能夠出現(xiàn)基因重組的是乙          D．丙的子細胞是精細胞 

解析：考查有絲分裂和減數(shù)分裂的區(qū)別，以及同源染色體、基因重組的概念，同時考查識圖能力和分析推理能力。據(jù)圖可知，甲中有同源染色體，且染色體整齊排列在赤道板上，所以處于有絲分裂中期。乙中有同源染色體，且正在聯(lián)會，所以處于減數(shù)第一次分裂前期。丙中無同源染色體，且著絲點分裂、姐妹染色單體分開，所以處于減數(shù)第二次分裂后期。根據(jù)丙細胞不均等分裂，判斷是次級卵母細胞。所以它產(chǎn)生的子細胞是卵細胞和極體。卵巢中的卵原細胞能夠通過有絲分裂的方式進行增殖，還可以通過減數(shù)分裂形成卵細胞，因此在卵巢中能同時出現(xiàn)有絲分裂和減數(shù)分裂，故可能同時出現(xiàn)這三種細胞。基因重組發(fā)生減數(shù)第一次分裂前期（四分體交叉互換引起基因互換）和后期（非同源染色體自由組合導(dǎo)致非等位基因自由組合），所以乙能夠出現(xiàn)基因重組。

答案：C

2．?dāng)?shù)量的比較

⑴梳理：

結(jié)  構(gòu)

時  期

四分體

個數(shù)

同源染色

體對數(shù)

染色體

數(shù)

染色單

體數(shù)

DNA

分子數(shù)

核苷酸

鏈數(shù)

有

絲

分

裂

間期

0

n

2n

0→4n

2n→4n

4n→8n

分裂期

前、中期

0

n

2n

4n

4n

8n

后期

0

2n

2n→4n

4n→0

4n

8n

末期

0

n

4n→2n

0

4n→2n

8n→4n

減

數(shù)

分

裂

間期

0

n

2n

0→4n

2n→4n

4n→8n

減

Ⅰ

前、中期

n

n

2n

4n

4n

8n

后期

0

n

2n

4n

4n

8n

末期

0

0

2n→n

4n→2n

4n→2n

8n→4n

減Ⅱ

前、中期

0

0

n

2n

2n

4n

后期

0

0

n→2n

2n→0

2n

4n

末期

0

0

2n→n

0

2n→n

4n→2n

⑵延伸：

①對二倍體生物的來說，同源染色體在有絲分裂的全過程都存在，而減數(shù)分裂過程來說，減Ⅰ除末期外同源染色體都存在，減Ⅱ不存在。但如果某生物是只含有一個染色體組的單倍體，則有絲分裂中也不含同源染色體。如果某生物是四倍體或四倍以上的偶數(shù)倍體時，減Ⅱ中也可能存在同源染色體。

②在有絲分裂中，因為沒有同源染色體的聯(lián)會現(xiàn)象，所以不會有四分體出現(xiàn)。

③幾種結(jié)構(gòu)的數(shù)量關(guān)系可以等式表示為：1個四分體=1對同源染色體=2條染色體=4條染色單體=4個DNA分子=8條脫氧核苷酸鏈。

⑶典例：右圖表示一個二倍體動物細胞進行細胞分裂過程中，細胞核內(nèi)染色體數(shù)目及DNA數(shù)目變化，則下列敘述錯誤的是（    ）       

A．圖中兩曲線重疊的各段所在時期，每條染色體都不含染色單體

B．在BC段和HI段都可能發(fā)生基因突變，且突變基因都可能傳給后代

C．在AG段細胞中含有同源染色體，HQ段細胞中不含同源染色體

D．在DE段和LM段，發(fā)生的原因都是由于著絲點分裂，姐妹染色單體分離

解析：考查有絲分裂、減數(shù)分裂和受精作用過程中染色體行為和數(shù)量變化，染色體與DNA分子的數(shù)量關(guān)系、基因突變的特點，同時考查信息轉(zhuǎn)換能力和理解能力。圖中兩曲線的重疊段分別為有絲分裂間期、后期、末期、減數(shù)第一次分裂間期、減數(shù)第二次分裂后期和末期，所以每條染色體都不含染色單體。BC段和HI段是DNA復(fù)制時期，所以都可能發(fā)生基因突變�；�因突變屬于可遺傳的變異，所以都可能傳給后代。AG段細胞進行有絲分裂，細胞中一直含有同源染色體，HQ段進行減數(shù)分裂，在HJ（或HK）段細胞中有同源染色體。DF段代表有絲分裂后期，LN段代表減數(shù)第二次分裂后期，所以DE段和LM段染色體數(shù)目加倍都是由于著絲點分裂，姐妹染色單體分離。

答案：C