第四單元　第20課時　有絲分裂過程中相關變化及觀察實驗-2025年高中生物大一輪復習講義人教版

第20課時有絲分裂過程中相關變化及觀察實驗課標要求1.描述細胞通過不同的方式進行分裂，其中有絲分裂保證了遺傳信息在親代和子代細胞中的一致性。2.活動：制作和觀察根尖細胞有絲分裂簡易裝片，或觀察其永久裝片。考情分析觀察洋蔥根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂2022·江蘇·T72022·湖南·T62022·廣東·T42020·北京·T5考點一有絲分裂過程中相關變化分析1．染色體、染色單體、核DNA的數(shù)量關系(1)染色體數(shù)＝著絲粒數(shù)，即根據(jù)著絲粒數(shù)計算染色體數(shù)。(2)當染色單體存在時，染色體數(shù)∶染色單體數(shù)∶核DNA分子數(shù)＝1∶2∶2。(3)當無染色單體存在時，染色體數(shù)∶核DNA分子數(shù)＝1∶1。2．細胞內(nèi)核DNA、染色體、染色單體的數(shù)目變化(以二倍體生物為例)時期項目分裂間期有絲分裂前期中期后期末期核DNA2n→4n4n4n4n4n→2n染色體2n2n2n4n4n→2n染色單體0→4n4n4n003.核DNA含量、染色體數(shù)、染色單體數(shù)、每條染色體上DNA含量變化曲線(1)a→b、l→m、p→q變化原因都是DNA分子復制。(2)g→h、n→o、r→s變化原因都是著絲粒分裂，姐妹染色單體分開，染色體數(shù)目加倍。(3)c→d、r→s的變化很相似，但原因不同，c→d的變化原因是一個親代細胞分裂成兩個子代細胞。4．根據(jù)柱狀圖判斷細胞分裂時期的規(guī)律(以二倍體生物為例)(1)根據(jù)染色單體變化判斷各時期染色單體eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(有→G2期、前期、中期→圖甲,無→\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(后期、末期→圖乙,G1期→圖丙))))(2)根據(jù)比例關系判斷各時期核DNA分子數(shù)∶染色體數(shù)∶染色單體數(shù)＝eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(4n∶2n∶4n→G2期、前期、中期→圖甲,4n∶4n∶0→后期、末期→圖乙,2n∶2n∶0→G1期→圖丙))判斷正誤(1)分裂間期S期DNA復制后染色體數(shù)目加倍，有利于染色體的平均分配(×)提示DNA復制使得DNA數(shù)目加倍，染色體數(shù)目不變，造成染色體數(shù)目加倍的原因是著絲粒分裂。(2)在有絲分裂后期核DNA分子數(shù)∶染色體數(shù)∶染色單體數(shù)＝1∶1∶1(×)提示有絲分裂后期由于著絲粒分裂，姐妹染色單體分開成為兩條染色體，即染色單體數(shù)為0。(3)處于有絲分裂中期和有絲分裂末期的細胞中染色體數(shù)目不同(√)考向一有絲分裂過程中相關變化1．(2023·江蘇海安高級中學高三模擬)已知圖甲為某二倍體生物的細胞有絲分裂部分時期的示意圖；圖乙表示該生物的細胞分裂過程中，不同時期細胞內(nèi)核DNA含量、染色體數(shù)、染色單體數(shù)的關系；圖丙表示在細胞分裂的不同分裂時期每條染色體上的DNA含量變化。下列有關說法錯誤的是()A．圖甲中與圖乙中②時期相對應的細胞是ⅠB．圖乙中表示核DNA含量的是字母aC．因為有中心體無細胞壁，所以該生物是動物D．圖丙的BC段分別對應圖甲的Ⅱ和圖乙的①答案B解析圖甲中細胞Ⅰ的著絲粒分裂，處于有絲分裂后期，圖乙中，②中沒有染色單體，染色體數(shù)∶核DNA分子數(shù)＝1∶1，染色體數(shù)目加倍，處于有絲分裂后期，A正確；圖乙中，b會消失，為染色單體數(shù)，a小于或等于c，a為染色體數(shù)，c為核DNA含量，B錯誤；中心體分布于低等植物和動物細胞中，因為無細胞壁，所以該生物是動物，C正確；BC段每條染色體上含有兩個DNA分子，此時著絲粒沒有分裂，染色體數(shù)∶染色單體數(shù)∶核DNA分子數(shù)＝1∶2∶2，對應圖甲的Ⅱ和圖乙的①，D正確。2．如圖1表示細胞有絲分裂過程中每條染色體上的DNA含量變化曲線(部分)。圖2表示細胞分裂過程中染色體的系列變化過程(黏連蛋白與細胞中染色體的正確排列、分離有關，分裂中期開始在水解酶的作用下水解；SGO蛋白可以保護黏連蛋白不被水解)。下列分析不正確的是()A．圖1中，bc段的發(fā)生結果導致細胞中核DNA含量減半B．圖1中，觀察染色體形態(tài)和數(shù)目的最佳時期處于ab段C．著絲粒分裂前SGO蛋白逐漸失去對黏連蛋白的保護作用D．抑制SGO蛋白的合成，可能導致細胞中染色體數(shù)量異常答案A解析bc段每條染色體上的DNA含量減半，說明著絲粒分裂，處于有絲分裂后期，但細胞中核DNA含量不變，A錯誤；ab段可表示有絲分裂的前期、中期，觀察染色體形態(tài)和數(shù)目的最佳時期是中期，B正確；SGO蛋白可以保護黏連蛋白不被水解，阻止著絲粒分裂，據(jù)此推測著絲粒分裂前SGO蛋白逐漸失去對黏連蛋白的保護作用，C正確；SGO蛋白在細胞分裂中的作用主要是保護黏連蛋白不被水解酶破壞，如果阻斷正在分裂的細胞內(nèi)SGO蛋白的合成，有可能導致染色體數(shù)目發(fā)生改變，D正確。考點二觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂1．實驗原理2．實驗步驟判斷正誤(1)顯微鏡觀察洋蔥根尖分生區(qū)組織細胞的一個視野中，往往看不到細胞周期各個時期的圖像(√)(2)在“觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂”實驗中，制作裝片的過程是染色→漂洗→解離→制片(×)提示制作裝片的過程是解離→漂洗→染色→制片。(3)在取洋蔥根尖材料時，切取的洋蔥根尖長度是2～3cm(×)提示在取洋蔥根尖材料時，切取的洋蔥根尖長度是2～3mm。(4)統(tǒng)計視野中處于各個時期的細胞數(shù)，可比較各個時期的相對長短(√)(5)高倍鏡下的分生區(qū)細胞中都可以清晰看到染色體(×)提示處于分裂間期的細胞中是染色質絲的狀態(tài)，在分裂中期能觀察到比較清晰的染色體。(6)在顯微鏡下持續(xù)觀察一個根尖分生區(qū)細胞，能看到一個完整的分裂過程(×)提示持續(xù)觀察一個根尖分生區(qū)細胞，不能看到一個完整的分裂過程，因為解離時細胞已經(jīng)死亡，可以尋找處于不同時期的細胞，連起來體現(xiàn)出細胞分裂的連續(xù)過程。考向二觀察細胞的有絲分裂3．(2022·江蘇，7)培養(yǎng)獲得二倍體和四倍體洋蔥根尖后，分別制作有絲分裂裝片，鏡檢、觀察。如圖為二倍體根尖細胞的照片。下列相關敘述錯誤的是()A．兩種根尖都要用有分生區(qū)的區(qū)段進行制片B．裝片中單層細胞區(qū)比多層細胞區(qū)更易找到理想的分裂期細胞C．在低倍鏡下比高倍鏡下能更快找到各種分裂期細胞D．四倍體中期細胞中的染色體數(shù)與①的相等，是②的4倍，③的2倍答案D解析四倍體中期細胞中的染色體數(shù)是4n，圖中①處于二倍體根尖細胞有絲分裂后期，染色體數(shù)目加倍，染色體數(shù)目為4n，②處于二倍體根尖細胞有絲分裂間期，染色體數(shù)目為2n，③處于二倍體根尖細胞有絲分裂前期，染色體數(shù)目為2n，所以四倍體中期細胞中的染色體數(shù)與①的相等，是②的2倍，③的2倍，D錯誤。4.(2022·湖南，6)洋蔥根尖細胞染色體數(shù)為8對，細胞周期約12小時。觀察洋蔥根尖細胞有絲分裂，拍攝照片如圖所示。下列分析正確的是()A．a(chǎn)為分裂后期細胞，同源染色體發(fā)生分離B．b為分裂中期細胞，含染色體16條，核DNA分子32個C．根據(jù)圖中中期細胞數(shù)的比例，可計算出洋蔥根尖細胞分裂中期時長D．根尖培養(yǎng)過程中用DNA合成抑制劑處理，分裂間期細胞所占比例降低答案B解析圖示細胞為洋蔥根尖細胞的分裂圖，有絲分裂過程中無同源染色體的分離現(xiàn)象，A錯誤；b細胞著絲粒整齊排列在赤道板上，細胞處于有絲分裂中期，且洋蔥根尖細胞染色體數(shù)為8對(16條)，有絲分裂中期染色體數(shù)目與體細胞中的數(shù)目相同，但核DNA分子加倍，故b細胞含染色體16條，核DNA分子32個，B正確；各期細胞數(shù)目所占比例與其分裂周期所占時間呈正相關，故已知細胞周期時間，根據(jù)各時期細胞數(shù)目所占比例可計算各時期的時間，但應統(tǒng)計多個視野中的比例，圖中只有一個視野，無法準確推算，C錯誤；分裂間期時的S期進行DNA分子復制，若根尖培養(yǎng)過程中用DNA合成抑制劑處理，細胞停滯在分裂間期，故分裂間期細胞所占比例升高，D錯誤。1．(必修1P116)根尖分生區(qū)細胞的特點是細胞呈正方形，排列緊密。若要觀察植物根尖分生區(qū)細胞的有絲分裂，制作流程為解離、漂洗、染色、制片。2．(必修1P116)解離的目的是使組織中的細胞相互分離開來；漂洗的目的是洗去多余的藥液，防止解離過度，以免影響染色。染色后用鑷子把根尖弄碎，用拇指按壓蓋玻片的目的是使細胞分散開來，有利于觀察。3．請畫出有絲分裂過程中染色體、核DNA、染色單體含量變化曲線(以二倍體生物為例)。答案如圖所示4．請?zhí)顚懹薪z分裂時期。課時精練1．(2024·連云港高三統(tǒng)考)人體細胞含有46條染色體。下列關于人某一精原細胞有絲分裂的敘述，錯誤的是()A．在間期，DNA進行半保留復制，形成92個核DNA分子B．在前期，每條染色體含2個DNA分子C．在中期，46條染色體的著絲粒排列在赤道板上，易于觀察染色體D．在后期，每對同源染色體分開，細胞中有92條染色體答案D解析在有絲分裂后期，著絲粒分裂，姐妹染色單體分開，染色體數(shù)目加倍，由46條變成92條，同源染色體不分離，D錯誤。2．如圖表示洋蔥根尖分生組織內(nèi)的細胞進行有絲分裂時，細胞核中DNA含量的變化，每個點代表記錄到的一個細胞。下列敘述錯誤的是()A．細胞分裂過程中顯著的變化有核DNA含量和染色體行為及數(shù)量的變化B．當細胞核體積增大到最大體積的一半時，核DNA的含量開始急劇增加C．利用藥物抑制DNA合成，細胞將停留在分裂期的中期D．圖中核DNA含量減半的原因是核膜重新形成答案C解析DNA合成發(fā)生在分裂間期，因此利用藥物抑制DNA合成，細胞將停留在分裂間期，C錯誤。3．(2023·湖北，10)在觀察洋蔥根尖細胞有絲分裂的實驗中，某同學制作的裝片效果非常好，他將其中的某個視野放大拍照，發(fā)給5位同學觀察細胞并計數(shù)，結果如下表(單位：個)。關于表中記錄結果的分析，下列敘述錯誤的是()學生分裂間期分裂期總計前期中期后期末期甲5632622乙5633522丙5632622丁7632523戊7732625A.丙、丁計數(shù)的差異是由于有絲分裂是一個連續(xù)過程，某些細胞所處時期易混淆B．五位同學記錄的中期細胞數(shù)一致，原因是中期染色體排列在細胞中央，易區(qū)分C．五位同學記錄的間期細胞數(shù)不多，原因是取用的材料處于旺盛的分裂階段D．戊統(tǒng)計的細胞數(shù)量較多，可能是該同學的細胞計數(shù)規(guī)則與其他同學不同答案C解析丙和丁差別在于分裂間期和末期的數(shù)量不同，在區(qū)分兩個時期時丙和丁同學判斷結果不同，分裂時期發(fā)生混淆，A正確；有絲分裂中期，染色體整齊排列在細胞中央的赤道板位置，易區(qū)分，故五位同學記錄的中期細胞數(shù)一致，B正確；取用的材料處于旺盛的分裂階段時，觀察結果仍應是絕大多數(shù)細胞處于分裂間期，只有少數(shù)細胞處于分裂期。五位同學記錄的間期細胞數(shù)不多，可能原因是該同學進行拍照記錄的區(qū)域處于分裂間期的細胞比例相對較低，C錯誤；戊統(tǒng)計的細胞數(shù)量較多，可能與該同學的細胞計數(shù)規(guī)則有關，戊的細胞計數(shù)規(guī)則可能與其他同學不同，D正確。4．洋蔥根尖分生區(qū)細胞的有絲分裂過程中，甲、乙、丙表示不同階段的細胞中染色體組數(shù)和每條染色體上的DNA分子數(shù)，如圖所示。下列敘述正確的是()A．甲→乙細胞內(nèi)最重要的變化是核糖體增生B．甲→乙→丙過程代表一個完整的細胞周期C．乙階段有些細胞中發(fā)生染色體螺旋變粗D．乙→丙階段細胞不會發(fā)生染色體的著絲粒一分為二答案C解析甲→乙細胞內(nèi)最重要的變化是DNA分子的復制，A錯誤；甲→乙→丙→甲過程代表一個完整的細胞周期，B錯誤；乙階段包括有絲分裂前期和中期，前期的細胞中發(fā)生染色體螺旋變粗，C正確。5．如圖甲為細胞核及其周圍部分結構示意圖，圖乙為有絲分裂過程中核DNA含量變化曲線。下列相關敘述正確的是()A．若圖甲細胞處在細胞周期中，則圖甲細胞相當于圖乙的cd區(qū)B．在圖乙的ab區(qū)，圖甲中③的數(shù)目會加倍C．在細胞周期中，圖甲中的④和⑤消失的時間是在圖乙的de區(qū)D．圖甲所示結構不可能代表細菌，但細菌分裂過程中也會出現(xiàn)DNA復制答案D解析若圖甲細胞處在細胞周期中，由于其染色質絲并沒有螺旋纏繞，縮短變粗，成為染色體，所以仍然處在分裂間期，即相當于圖乙的ab、fg區(qū)，A錯誤；圖乙的ab區(qū)，表示細胞分裂間期，核DNA分子復制，細胞內(nèi)核DNA含量加倍，圖甲中③染色質絲的數(shù)目不會加倍，B錯誤；⑤核膜、④核仁的消失是在前期，即圖乙的bc、gh區(qū)，C錯誤。6.(2023·北京高三模擬)人體內(nèi)體細胞增殖的主要方式是有絲分裂。如圖表示在有絲分裂過程中核DNA和RNA的數(shù)量變化情況，下列敘述正確的是()A．曲線甲為核DNA，b時期DNA復制需解旋酶和DNA酶參與B．B細胞只要受到抗原刺激，其核DNA就會發(fā)生圖示變化C．c時期時，細胞中核DNA、染色體的數(shù)量均是a時期的2倍D．de時期曲線乙代表的物質含量低的原因之一是染色體高度螺旋化答案D解析分析題圖可知，曲線甲表示核DNA的數(shù)量變化，b時期為DNA復制過程，該過程需要解旋酶和DNA聚合酶的參與，A錯誤；圖示包括DNA復制等過程，一些病原體可以和B細胞接觸，這為激活B細胞提供了第一個信號，輔助性T細胞表面的特定分子發(fā)生變化并與B細胞結合，這是激活B細胞的第二個信號，B細胞受到兩個信號的刺激后開始分裂、分化，B錯誤；c時期的細胞中含有的核DNA數(shù)目是a時期細胞中的2倍，而染色體數(shù)目與a時期的細胞中的相同，C錯誤；曲線乙表示RNA的數(shù)量變化，de時期RNA含量低，原因之一是染色體高度螺旋化，不利于DNA的轉錄，D正確。7．真核細胞中的WDR26蛋白與調控細胞增殖的某信號途徑密切相關。為探究WDR26蛋白對細胞增殖的影響，某實驗小組以肝癌細胞為材料進行研究，對照組肝癌細胞WDR26蛋白基因正常表達，實驗組肝癌細胞WDR26蛋白基因過量表達，結果如圖所示。下列相關說法正確的是()A．原代培養(yǎng)的肝癌細胞出現(xiàn)接觸抑制時，要進行分瓶培養(yǎng)B．促進肝癌細胞WDR26蛋白基因的表達，有利于治療肝癌C．圖2中，M點對應的肝癌細胞處于有絲分裂的中期或后期D．若抑制DNA合成，則圖2中N點對應的細胞數(shù)量會減少答案D解析癌細胞一般不會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象，A錯誤；由圖1可知，WDR26蛋白能促進肝癌細胞增殖，促進肝癌細胞WDR26蛋白基因的表達，有利于肝癌細胞增殖，不利于治療肝癌，B錯誤；圖2中，M點對應的肝癌細胞核DNA含量在2n～4n之間，對應的時期是分裂間期，C錯誤。8．如圖1、2表示某二倍體生物細胞有絲分裂過程某時期模式圖，圖3表示不同時期每條染色體上DNA分子數(shù)的變化，圖4表示不同時期染色體和核DNA分子的數(shù)量關系。下列有關敘述不正確的是()A．圖1細胞中共有4條染色體，8個核DNA分子；圖2細胞中共有0條姐妹染色單體B．有絲分裂過程中不會出現(xiàn)如圖4中d所示的情況C．圖4中a可對應圖3中的BC段，c可對應圖3中的AB段D．圖1細胞處于圖3中BC段；完成圖3中CD段變化的細胞分裂時期是后期答案C解析分析題圖可知，圖1細胞處于有絲分裂中期，共有4條染色體，8個核DNA分子；圖2細胞處于有絲分裂后期，沒有姐妹染色單體，A正確；圖4中d的染色體數(shù)是核DNA分子數(shù)的二倍，任何時候都不會存在這種數(shù)量關系，B正確；圖4中a的核DNA分子數(shù)與染色體數(shù)相等，是體細胞的二倍，可表示有絲分裂后期，對應圖3中的CE段；圖4中c可對應圖3中的AB段前的G1期，C錯誤。9．(2020·北京，5)為探究干旱對根尖細胞有絲分裂的影響，用聚乙二醇溶液模擬干旱條件，處理白刺花的根尖，制片(壓片法)后用顯微鏡觀察染色體變異的情況，細胞圖像如圖所示。下列相關敘述正確的是()A．制片需經(jīng)甲紫染色→漂洗→鹽酸解離等步驟B．直接使用高倍鏡尋找分生區(qū)細胞來觀察染色體C．染色體的形態(tài)表明該細胞正處于細胞分裂的分裂間期D．觀察結果表明該細胞染色體發(fā)生了變異答案D解析觀察根尖細胞有絲分裂圖像的實驗中，需經(jīng)過解離→漂洗→染色(甲紫)→制片等步驟，A錯誤；應先在低倍鏡下找到分生區(qū)細胞并移至視野中央，再換高倍鏡仔細觀察，B錯誤；圖示染色體的形態(tài)和位置，表明該細胞正處于有絲分裂的后期，C錯誤；由于圖示中出現(xiàn)了斷裂的染色體片段，表明該細胞染色體的結構發(fā)生了變異，D正確。10．(2022·廣東，4)用洋蔥根尖制作臨時裝片以觀察細胞有絲分裂，如圖為光學顯微鏡下觀察到的視野。下列實驗操作正確的是()A．根尖解離后立即用甲紫溶液染色，以防解離過度B．根尖染色后置于載玻片上搗碎，加上蓋玻片后鏡檢C．找到分生區(qū)細胞后換高倍鏡并使用細準焦螺旋調焦D．向右下方移動裝片可將分裂中期細胞移至視野中央答案C解析根尖解離后需要先漂洗，洗去藥液后再進行染色，A錯誤；將已經(jīng)染色的根尖取出來，放在載玻片上，加一滴清水，并用鑷子尖把根尖弄碎，蓋上蓋玻片后，需要用拇指輕輕按壓蓋玻片，使細胞分散開來，再進行觀察，B錯誤；先放在低倍鏡下觀察，找到分生區(qū)細胞(呈正方形，排列緊密)，再換成高倍鏡仔細觀察，此時為使視野清晰，需要用細準焦螺旋進行調焦，C正確；分裂中期的染色體著絲粒整齊地排列在赤道板上，據(jù)圖可知，圖示分裂中期細胞位于視野左上方，故需要向左上方移動裝片將分裂中期的細胞移至視野中央，D錯誤。11.(2023·泉州高三模擬)美花石斛的莖是名貴中藥材，在一天中細胞分裂存在日節(jié)律性。如圖1、2是某興趣小組的實驗結果，分裂期的細胞數(shù)占觀察細胞總數(shù)的比值作為細胞分裂指數(shù)。下列說法正確的是()A．選取新生莖尖作為實驗材料的主要原因是莖尖伸長區(qū)細胞分裂旺盛B．細胞周期中各時期的順序是⑤→④→②→①→③C．由圖1可知，細胞周期中分裂期的細胞持續(xù)時間更長D．由圖2可知，在日節(jié)律上，9：00左右是美花石斛細胞分裂的高峰期答案D解析選取新生莖尖作為實驗材料的主要原因是莖尖分生區(qū)細胞分裂旺盛，A錯誤；據(jù)圖可知，①處于分裂后期，②處于分裂末期，③處于分裂間期，④處于分裂中期，⑤處于分裂前期，因此細胞周期中各時期的順序是③→⑤→④→①→②，B錯誤；細胞周期分為分裂間期和分裂期，分裂間期的細胞數(shù)目遠多于分裂期，因此細胞周期中分裂間期的細胞持續(xù)時間更長，C錯誤；由圖2可知，9：00時細胞分裂指數(shù)最大，因此9：00左右是美花石斛細胞分裂的高峰期，D正確。12．在制作和觀察植物細胞有絲分裂臨時裝片的活動中，甲、乙、丙三位同學剪取洋蔥根尖后，立即進行如表所示的操作步驟。下列敘述錯誤的是()學生操作步驟解離漂洗染色制片觀察甲＋－＋＋＋乙＋＋－＋＋丙＋＋＋＋＋注：“＋”表示進行了該項操作，“－”則表示沒有進行。A．實驗中解離和壓片都有利于根尖分生區(qū)細胞分散B．甲、乙兩位同學觀察不到染色體都是因為染色體未被著色C．丙同學觀察到視野中處于分裂期的細胞數(shù)目少于分裂間期的細胞數(shù)目D．漂洗的目的是洗去浮色，便于觀察答案D解析甲同學沒有進行漂洗，而漂洗的目的是洗去藥液，防止解離過度，便于染色體著色，故甲同學觀察不到染色體是因為染色體未被著色，乙同學沒有對染色體進行染色，故乙同學觀察不