“细胞分裂”专题突破
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细胞的增殖是细胞生长、发育和生殖的基础，是细胞进行的一项重要的生理活动。有丝分裂和减数分裂过程中各时期的染色体形态、数目、DNA数目变化规律是高考的重要考点，常结合遗传的基本规律进行综合考查。下面对本专题的难点进行剖析。
一、难点突破
1．植物细胞有丝分裂各时期特点
时期主要特征
间期
G1期合成大量的RNA和蛋白质，为DNA复制做准备。
S期DNA复制，一个DNA分子复制出的两个DNA分子通过着丝点连在一起，与蛋白质结合形成两条姐妹染色单体。
G2期为进入分裂期做准备
分裂期
前期染色质变成染色体；核膜解体，核仁消失；形成纺锤体。
中期着丝点排列在赤道板中央；染色体数目最清晰，形态最固定。
后期着丝点分裂，染色单体分开，在纺锤体牵引下移向细胞两极。
末期染色体变成染色质；核膜重建，核仁出现；纺锤体解体；赤道板位置出现细胞板，形成细胞壁。
2．染色体、染色单体、着丝点、DNA的关系
一条染色体包含一个着丝点和1～2个臂。计算染色体的数目时，以染色体着丝点的数目为依据，有一个着丝点就有一条染色体，所以DNA复制前后均为一条染色体。当染色体的着丝点分裂后，原来的一条染色体就成为两条染色体，因此，间期DNA复制完成后DNA数目加倍而染色体数目不变，后期着丝点分裂染色体数目加倍而DNA含量不变。由着丝点分裂形成的两条染色体是由一条染色体复制而来，所以一般情况下，二者的形态和遗传特性是完全相同的。有丝分裂整个过程的染色体、染色单体、DNA的数目变化如下表：
分裂间期
前期中期后期末期
染色体NNNN2NN
染色单体02N2N2N2N00
DNAN2N2N2N2NN
3．细胞器与有丝分裂的关系
线粒体：有丝分裂间期，在组成染色体的DNA分子的复制和有关蛋白质的合成的过程中，需要消耗ATP水解释放的能量，而ATP主要是线粒体进行有氧呼吸产生的。
核糖体：组成染色体的蛋白质和细胞内的蛋白质，要在核糖体中合成，因此，分裂活动旺盛的细胞中，游离的核糖体数目较多。
中心体：在细胞分裂的前期，动物细胞的中心体内的两个中心粒已经各自产生了一个新的中心粒。在前期向细胞两极移动，两组中心粒之间的星射线形成纺锤体，以牵引染色体运动。
高尔基体：高等植物细胞有丝分裂的末期，在赤道板位置出现细胞板，进而扩展成细胞壁，这一结构的形成必须有高尔基体参与。
4．减数分裂和有丝分裂的比较
比较项目有丝分裂减数分裂
发生部位各组织器官精（卵）巢
发生时间从受精卵开始性成熟后开始
分裂起始细胞体细胞原始生殖细胞
细胞分裂次数一次两次
同源染色体行为无联会和分离现象有联会和分离现象
子细胞数目两个四个
子细胞类型体细胞有性生殖细胞
子细胞染色体数与亲代细胞相同亲代细胞的一半
子细胞间染色体组成完全相同不一定相同
相同点①染色体都只复制一次；②分裂过程都有染色体、纺锤体的出现；③均有核膜和核仁的消失与重建；④减数第二次分裂与有丝分裂相似，均有着丝点分裂、姐妹染色单体分开的行为；⑤均有子细胞产生。
5．减数第一次分裂与减数第二次分裂比较
减数第一次分裂减数第二次分裂
着丝点变化不分裂分裂
染色体数目2NN（减半）N2NN
DNA分子数目2N4N2N2NN（减半）
染色体行为有联会现象，四分体的非姐妹染色单体交叉互换，同源染色体分离，非同源染色体自由组合。着丝点分裂，染色单体分开。
染色单体无（0）有（4N）有（2N）有（2N）无（0）
同源染色体有（N对）无
6．的形成过程和卵细胞形成过程比较
卵细胞
部位动物精巢动物卵巢
原始生殖细胞精原细胞卵原细胞
细胞质的分配两次分裂都均等减数第二次分裂的第一极体分裂均等，其他分裂为不均等。
分裂结果1个精原细胞4个精细胞1个卵原细胞1个卵细胞+3个极体
是否变形精细胞变为不需要变形
相同点①染色体都在减数第一次分裂的间期复制；②减数第一次分裂都有同源染色体联会、均分；③减数第二次分裂都是着丝点分裂，姐妹染色单体分开；④产生的子细胞数目都是4个，且细胞中染色体数目减半。
7．减数分裂与配子的基因组成
1个基因型为AaBb的精原细胞，产生了1个基因是AB的，则其他3个的基因组成分别是AB、ab、ab；而一个基因型为AaBb的卵原细胞，产生了1个基因是AB的卵细胞，则3个极体的基因组成分别是AB、ab、ab；若产生1个基因为AB的极体，则卵细胞的基因为AB或ab。
8．关于减数分裂与遗传基本规律
在减数第一次分裂过程中，同源染色体彼此分离、非同源染色体自由组合，这是基因的分离定律和自由组合定律的基础。在减数第一次分裂过程中，四分体中的非姐妹染色单体之间常发生交叉，并且相互交换一部分染色体，这是连锁互换定律的基础。
9．减数分裂各期的染色体、DNA、同源染色体、四分体数量的计算
（1）根据减数分裂某个时期的分裂图，计算该细胞中的各种结构数目
染色体的数目等于着丝点的数目；DNA数目的计算有两种情况：当染色体不含姐妹染色单体时，一条染色体上只含有一个DNA分子，当染色体含有姐妹染色单体时，一条染色体上含有两个DNA分子；在含有四分体的时期，四分体的个数=同源染色体的对数。
（2）根据某种生物减数分裂某个时期细胞中的某种结构数量，计算其他各期的各种数目
染色体的数目在间期和减Ⅰ分裂期与体细胞相同，通过减Ⅰ分裂减半，减Ⅱ分裂后期暂时加倍，与体细胞相同。DNA数目在减Ⅰ前的间期复制加倍，两次分裂分别减少一半。
10．对二倍体生物细胞分裂图像的判别
给出一个细胞的图像，让学生判断该细胞进行的分裂类型和所处时期是最常见的考题，很多考生对此类试题常束手无策，下面作一个简单的总结：
（1）有丝分裂、减数第一次分裂、减数第二次分裂的判别――三看法
一看细胞中的染色体数目：如果细胞中染色体数为奇数，一定是减数第二次分裂；如果染色体数为偶数，则进行第二看。
二看细胞中有无同源染色体：如果没有同源染色体，一定是减数第二次分裂；如果有同源染色体存在，则进行第三看。
三看细胞中同源染色体的行为：若出现联会、四分体、着丝点位于赤道板两侧、同源染色体分离等现象，一定是减数第一次分裂；若无上述特殊行为，则为有丝分裂。
不要把减数分裂第二次分裂后期图像中姐妹染色单体分开后形成的两个子染色体当成一对同源染色体。
三看法可用下列图示表示：
(2)细胞分裂时期的辨别
看染色体的位置：前期散乱（减数第一次分裂前期联会形成四分体），中期在中间，后期到两端，末期分两边。
(3)动物细胞、植物细胞分裂的辨别――两看
一看细胞质分开方式：细胞板隔裂为植物细胞；向内凹陷缢裂为动物细胞。
二看细胞的外形特征：矩形有壁为植物细胞；圆形无壁一般为动物细胞。
(4)雄性、雌性减数分裂的辨别
看细胞质分裂是否均等：均等分裂为雌性减数分裂或雌性第一极体形成第二极体；不均等分裂为雌性减数分裂。
二、典例剖析
1．考查有丝分裂与细胞结构
例1．（2011年上海生物卷-17）下图为同一植物细胞处在有丝分裂两个不同时期的模式图，下列表述错误的是（ ）
A．a结构主要由纤维素和果胶组成
B．b表示细胞膜，c表示细胞核
C．d结构的形成需要高尔基体的参与
D．e的蛋白质成分是在G2期合成的
解析：a为植物细胞壁，其成分为纤维素和果胶；b表示核膜，c表示核仁；d是细胞板，会逐渐形成细胞壁，其形成与高尔基体有关；e为纺锤体，其蛋白质成分是在有丝分裂间期的G2期合成的。
答案：B
2．考查观察有丝分裂的实验
例2．（2011年江苏生物卷-28）洋葱(2n=16)为二倍体植物。为比较不同处理方法对洋葱根尖细胞分裂指数（即视野内分裂期细胞数占细胞总数的百分比）的影响，某研究性学习小组进行了相关实验，实验步骤如下：
①将洋葱的老根去除，经水培生根后取出。
②将洋葱分组同时转入质量分数为001%、01%秋水仙素溶液中，分别培养24h、36h、48h；秋水仙素处理停止后再转入清水中分别培养0h、12h、24h、36h。
③剪取根尖，用Carnoy固定液（用3份无水乙醇、1份冰乙酸混匀）固定8h，然后将根尖浸泡在1mol/L盐酸溶液中5～8min。
④将根尖取出，放入盛有清水的培养皿中漂洗。
⑤用石炭酸―品红试剂染色。
⑥制片、镜检；计数、拍照。
实验结果：不同方法处理后的细胞分裂指数(%)如下表。
秋水仙素溶液处理清水培养时间(h)
质量分数(%)时间(h)0122436
0.01
2410. 7113. 6814. 1914. 46
369. 9411. 9913. 5913. 62
487. 9810. 0612. 2211. 97
0.1247. 749. 0911. 0710. 86
366. 127. 879. 989. 81
485. 976. 687. 988. 56
请分析上述实验，回答有关问题：
(1)步骤③中“将根尖浸泡在1mol/L盐酸溶液中”的作用是。
(2)步骤⑥为了获得相应的观察视野，镜检时正确的操作方法是。
（3）根据所学的知识推测，石炭酸-品红试剂是一种性染料。
(4)为了统计数据更加科学，计数时应采取的方法是。
(5)根据上表结果可以得出如下初步结论：
①质量分数为秋水仙素溶液诱导后的细胞分裂指数较高；
②本实验的各种处理中，提高细胞分裂指数的最佳方法是。
(6)下面为一位同学在步骤⑥所拍摄的显微照片，形成细胞a的最可能的原因是。
解析：在洋葱根尖细胞分裂的观察实验中，可用1mol/L盐酸破坏细胞间质成分，使组织细胞相互分离；使用高倍镜观察时，需先在低倍镜下找到要观察的物像，缓慢移动装片，将其移至视野中央，再换用高倍显微镜观察；要清晰观察细胞分裂过程中的染色体行为，需要用碱性染料对染色体染色；为了使统计数据更加科学，计数时每个装片应该观察多个视野，取其平均值；分析表中数据，在用质量分数分别为0.1%和0.01%的秋水仙素溶液处理洋葱根尖时，相同时间内后者得到的细胞分裂指数始终较高，故0.01%的秋水仙素溶液诱导效果较高；从表中数据可以看出，分裂指数最高为14.46%，该数据对应的处理方法为0.01%的秋水仙素溶液诱导24h，在清水中培养36h；秋水仙素诱导染色体加倍的作用机理是抑制分裂前期纺锤体的形成，如果秋水仙素处理发生在上一个细胞周期纺锤体形成之后，就会发生a细胞所示染色体没有加倍的现象。
答案：(1)使组织中细胞相互分离开来 (2)先在低倍镜下观察，缓慢移动装片，发现理想视野后换用高倍镜 (3)碱 (4)每组装片观察多个视野 (5)①0.01% ②0.01%秋水仙素溶液诱导24h，再在清水中培养36h (6)秋水仙素处理发生在上一个细胞周期纺锤体形成之后
3．考查减数分裂与基因突变
例3．（2011年江苏生物卷-11）右图为基因型AABb的某动物进行细胞分裂的示意图。相关判断错误的是（ ）
A．此细胞为次级精母细胞或次级卵母细胞
B．此细胞中基因a是由基因A经突变产生
C．此细胞可能形成两种或一种卵细胞
D．此动物体细胞内最多含有四个染色体组
解析：本题考查细胞的减数分裂过程及有关生物变异的知识。由图中细胞无同源染色体可知，该细胞处于减数第二次分裂过程中，因此，该细胞可能为次级精母细胞、次级卵母细胞或第一极体。因亲代基因型为AABb，故细胞中的a基因只能是基因突变产生的；此细胞若为次级精母细胞，则形成2个是2种类型，若为次级卵母细胞，则形成1个卵细胞和1个极体，1个卵细胞只能是1种类型；该动物细胞中含2个染色体组，在有丝分裂的后期染色体数目加倍，则含有4个染色体组。
答案：A
4．考查减数分裂与配子的形成
例4．（2011年山东理综卷-8）基因型为AaXBY的小鼠仅因为减数分裂过程中染色体未正常分离，而产生一个不含性染色体的AA型配子。等位基因A、a位于2号染色体。下列关于染色体未分离时期的分析，正确的是（ ）
①2号染色体一定在减数第二次分裂时未分离
②2号染色体可能在减数第一次分裂时未分离
③性染色体可能在减数第二次分裂时未分离
④性染色体一定在减数第一次分裂时未分离
A．①③ B．①④ C.②③ D.②④
解析：由基因型为AaXBY的小鼠产生一个不含性染色体的AA型配子可知，A与A没有发生分离，而A与A的分离发生在减数第二次分裂后期，故①正确；配子不含性染色体有两种可能：一是减数第一次分裂同源染色体分离不正常，二是减数第二次分裂后期姐妹染色单体分离后移向同一极，故③正确。
答案：A
5．考查减数分裂中染色体、DNA、染色单体的变化
例5．（2011年上海生物卷-28）下图表示雄果蝇进行某种细胞分裂时，处于四个不同阶段的细胞（Ⅰ~Ⅳ）中遗传物质或其载体（①~③）的数量。下列表述与图中信息相符的是（ ）
A．Ⅱ所处阶段发生基因自由组合
B.Ⅲ代表初级精母细胞
C．②代表染色体
D.Ⅰ~Ⅳ中③的数量比是2∶4∶4∶1
解析：本题要求考生通过分析减数分裂过程中DNA、染色体、染色单体数的变化特点判断分裂时期。由图中信息可知，①表示染色体，②表示染色单体，③表示DNA，Ⅰ代表精原细胞，Ⅱ代表处于减数第一次分裂时期的初级精母细胞，Ⅲ代表处于减数第二次分裂前期和中期的次级精母细胞，Ⅳ代表减数分裂完成后形成的精细胞。Ⅱ所处的减数第一次分裂前期非姐妹染色单体的交叉互换和后期的细胞中非同源染色体的自由组合均可发生基因的自由组合。Ⅰ~Ⅳ中③的数量比应该2∶4∶2∶1。
答案：A
6．考查减数分裂和有丝分裂的综合
例6．（2011年天津理综卷-4）玉米花药培养的单倍体幼苗，经秋水仙素处理后形成二倍体植株，下图是该过程中某时段细胞核DNA含量变化示意图。下列叙述错误的是（ ）
A.a～b过程中细胞内不会发生基因重组
B.c～d过程中细胞内发生了染色体数加倍
C.e点后细胞内各染色体组的基因组成相同
D.f～g过程中同源染色体分离，染色体数减半
解析：本题考查细胞分裂DNA数量的变化曲线及分析。a～b过程处于有丝分裂的前、中、后期，而基因重组只能发生在减数分裂过程中；c～d过程中由于已用秋水仙素处理，故在此过程中导致染色体数目加倍；e点后细胞内各染色体组都来源于花药中一个染色体这样的复制，因此各染色体组的基因组成相同。同源染色体分离只发生在减数分裂过程中，而f～g进行的是有丝分裂。
答案：D
三、跟踪训练
1．下列关于细胞周期的叙述，正确的是( )
A．成熟的生殖细胞产生后立即进入下一个细胞周期
B．在细胞分裂间期，DNA复制，染色体数目也加倍
C．抑制DNA的合成，细胞将停留在分裂期
D．处于有丝分裂后期的果蝇体细胞有四个染色体组
2．右图是细胞有丝分裂过程中一条染色体上的DNA含量变化图解，下列叙述中正确的是( )
A．在AB段主要进行蛋白质的合成，细胞生长速度快
B．出现CD段变化的原因是细胞质分裂
C．该细胞中，在BC段始终有染色单体存在
D．若该细胞是植物细胞，则CD段高尔基体和内质网活动非常活跃
3．下列关于二倍体动物细胞增殖的表述不正确的有( )
A．体细胞有丝分裂后期，细胞每一极均含有同源染色体
B．体细胞有丝分裂末期，细胞不含有姐妹染色单体
C．体细胞有丝分裂过程中，染色体DNA与细胞质DNA平均分配
D．减数第二次分裂后期，细胞染色体数为2的倍数，不含同源染色体
4．右图为细胞分裂的某一时期，下列有关此图的叙述中，不正确的是( )
A．虽然细胞中有中心体⑨，但不能断定该细胞为动物细胞
B．④是一条染色体，包含两条染色单体①和③，两条染色单体由一个着丝粒②相连
C．细胞中有两对同源染色体，即④和⑦为一对同源染色体，⑤和⑥为另一对同源染色体
D．在后期时，移向同一极的染色体均为非同源染色体
5．人体内某一细胞正在进行减数分裂，其中有44条常染色和2条X染色体，则此细胞最可能是( )
A．初级精母细胞或次级精母细胞
B.初级精母细胞或初级卵母细胞
C．次级精母细胞或初级卵母细胞
D．次级精母细胞或卵细胞
6．在细胞有丝分裂和减数分裂中，都发生的生理过程有( )
①染色体复制 ②同源染色体联会 ③非姐妹染色体交叉互换 ④同源染色体分离 ⑤着丝点分裂 ⑥细胞不均等分裂
A．①⑦ B．①⑥ C．①⑤ D.③④
7．染色体经复制后不会出现( )
A．染色体内DNA含量加倍
B．着丝点数目加倍
C．有2条染色单体
D．蛋白质的含量较复制前增加
8．某卵原细胞内含有Aa、Bb两对同源染色体，形成的卵细胞的染色体组成为Ab，则其所产生的3个极体的染色体组成分别为( )
A．AB、Ab、ab B．Aa、Bb、AB
C．Ab、aB、aB D．AB、aB、ab
9．下列不是、卵子发生的区别的是( )
A．初级精母、卵母细胞的形成时间
B.MⅠ和MⅡ的时间连续性
C．成熟生殖细胞中染色体的数量
D．成熟生殖细胞是否经过变形
10．下图表示同一生物体内不同时期的细胞分裂图，相关说法不正确的是( )
A．处于有丝分裂过程中的细胞是①③
B．细胞②可能发生等位基因分离
C．该生物体细胞染色体数量为4条，含有两个染色体组
D．细胞④中存在两对同源染色体
11．下图为某二倍体生物精原细胞分裂过程中，细胞内的同源染色体对数的变化曲线。基因重组最可能发生在( )
A．AB段 B.CD段 C．FG段 D.HI段
12．某些有毒物质能诱导真核细胞在分裂过程中产生微核。微核是由断裂的染色体形成的椭圆形异常结构，游离于细胞核之外，光学显微镜下可见。某生物小组为了探究香烟焦油能否诱导微核产生，完成了如下实验：
第一步：萃取获得香烟中的焦油，用醋酸丙酯将其溶解后再用蒸馏水稀释，配制成一系列浓度的焦油溶液。各取等量加入烧杯A、B、C、D中。将醋酸丙酯与蒸馏水混合液取等量加入烧杯E中。取等量蒸馏水加入烧杯F中。
第二步：将6个状况相同、幼根已培养至1cm的洋葱分别置于上述6个烧杯中培养较长时间，然后从每个洋葱上随机取根尖数根制作临时装片。
镜检记录出现微核的细胞所占的比例(微核率)，计算每组平均值如下表：
烧杯编号ABCDEF
焦油浓度(ug／mL)5010020030000
平均微核率(‰)12.5514.9317.3220.143.583.59
请分析回答：
(1)为何洋葱在上述溶液中培养时间不可过短?。
(2)镜检时应选择位于根尖区，且处于细胞分裂期的细胞。
(3)用洋葱根尖制作临时装片的一般步骤为。
(4)对ABCD四组而言，E组和F组哪组是对照组?。将E组与F组比较，作用是
。该实验可得出什么结论? 。
13．如图所示是某种雄性动物细胞分裂过程中，染色体（假设体细胞染色体数为2N）和核DNA含量的变化情况。请回答：
（1）图中表示的是分裂过程中的染色体和核DNA的变化曲线。
（2）图中表示染色体数目变化的是，图中表示核DNA含量变化的是。
（3）处于D点的细胞名称是，处于EF段的细胞名称是。
（4）DE段变化的原因是，FG段变化的原因是。
14．下图甲、乙是某种雄性动物细胞分裂示意图，图丙表示该动物细胞分裂时期核内DNA数量变化曲线。请据图回答：
（1）图甲细胞分裂发生的场所是。
（2）图甲细胞中染色体①与②的分离发生在图丙的时期。若该细胞完成减数分裂后，形成了一个基因型为DA的子细胞，则同时产生的其他子细胞的基因型分别是。
（3）图乙细胞含有条染色单体、个染色体组。
（4）图乙细胞所处分裂时期的重要特征是。请画出图乙前一时期的细胞分裂示意图。
15．下图一、二分别表示某二倍体雌性动物（2n=4）体内细胞正常分裂过程中不同时期细胞内染色体、染色单体和DNA含量的关系以及细胞分裂图像。请分析并回答：
（1）图一中a、b、c表示染色单体的是，Ⅰ~Ⅳ中存在同源染色体的是。
（2）图二中丙细胞对应于图一中的（填数字）期，产生的子细胞名称为。
（3）图二中甲、乙、丙细胞含有的染色体组数分别是。
（4）请绘出该雌性动物减数第一次分裂后期的细胞模式图。
参考答案：1．D 2．C 3．C 4．D 5．C 6．C 7．B 8．C 9．C 10．D 11．C
12．（1）确保经历至少一个细胞周期 （2）分生 间 （3）解离漂洗染色制片 （4）E 排除醋酸丙酯的影响 香烟焦油能诱导微核产生，且浓度越高，诱导作用越强
13．（1）减数 （2）曲线② 曲线① （3）初级精母细胞 次级精母细胞 （4）同源染色体彼此分离 着丝点断裂，姐妹染色单体分开，变成子染色体，并移向细胞两极
14．（1）（精巢） （2）ef DA、da、da （3）0 4 （4）着丝粒分裂，形成两组均等的染色体，在纺锤丝的牵引下移向细胞两极
15．（1）c Ⅰ、Ⅱ （2）Ⅲ 卵细胞或极体 （3）4、2、1 （4）如下图