高考生物细胞的生命历程总复习

高考生物细胞的生命历程总复习

细胞的生命历程 ‎ 高考预测 　　本专题主要介绍了细胞的增殖、细胞的分化、细胞的凋亡以及衰老和癌变等内容，使学生从细胞水平上理解了生命演化的各个阶段。细胞的增殖和分化将会是本部分考察的重点。而有关衰老、凋亡和癌变的知识，一般都会结合当前的一些科技新成果，考察衰老细胞的特征、个体衰老与细胞衰老的关系、癌细胞的特征及防治。从题型及难度上，仍将以选择题作为主要考察形式，也有可能结合科技成果以简答题的形式出现（学科内综合），题目以低难度为主，兼顾中等难度题目，一般会结合各种图形或曲线，在考察知识的同时考察学生提取信息、解决问题的基本能力。 知识体系 　　 考点归纳突破 无丝分裂 ‎ 　　分裂过程是先细胞核延长，从核的中部向内凹进，缢裂成为2个细胞核，整个细胞从中部缢裂成两部分，形成2个子细胞。在整个分裂过程中没有出现纺锤体和染色体的变化。这种分裂方式常出现于高度分化成熟的组织中，如蛙的红细胞的分裂，在某些植物的胚乳中胚乳细胞的分裂等。这里要注意的是：蛙的红细胞是无丝分裂，但不能依次类推，人的红细胞也是无丝分裂。哺乳动物的红细胞已永久失去分裂的能力，哺乳动物的红细胞是通过骨髓中造血干细胞分裂产生的细胞再分化发育而来的。 细胞分裂的原因 　　活细胞不停地进行着代谢，在一定范围内可以不断地生长。细胞为什么不能无限地长大而要进行分裂呢?这是因为细胞的生长要受到细胞核与细胞质以及细胞表面积与体积的比例等因素的制约。 受细胞表面积与体积之比的限制 　　细胞要通过它的表面不断地和周围环境及邻近的细胞进行物质交换，这样它就必须有足够的表面积，否则它的代谢作用就很难进行。当细胞的体积由于生长而逐步增大时，细胞表面积和体积的比例就会变得越来越小。导致表面积不够，使细胞内部和外界的物质交换适应不了细胞的需要，这就会引起细胞的分裂，以恢复其原来的表面积与体积的适宜比例。 要维持细胞核与细胞质体积之间的平衡状态 　　细胞质中的生理、生化过程都受到细胞核中遗传信息的指引和控制。因此当细胞质的体积增长太大时，细胞核对这样大范围的细胞质的调控作用就会相对地减少，以致造成核质的不平衡，从而引起细胞分裂，以恢复其细胞核与细胞质体积之间的稳定状态。有人曾做过这样的实验：当人工培养的变形虫快要分裂时，把它的细胞质切去一大块，这个变形虫就不再分裂。等它长大到又要分裂时，又切去一块，它也不再分裂。但如果让其继续生长，体积达到一定大小时，它又会分裂起来。 细胞周期及各时期特征 　　细胞周期是指连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。一个细胞周期分为细胞分裂间期和细胞分裂期两个时期，分裂期又人为地分为前期、中期、后期和末期。细胞分裂各时期的主要特征见下表。‎ 时期 主要特征 间期 G1期 转录大量的RNA和合成大量的蛋白质，为DNA复制作准备 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2个姐妹染色单体 G2期 为进入分裂期作准备 分裂期 前期 染色质转变成染色体；核膜解体，核仁消失；形成纺缍体 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，染色单体分裂，在纺缍丝牵引下移向细胞两极 末期 染色质转变成染色体；核膜重建，核仁出现；纺缍体解体； 赤道板→细胞板→细胞壁 ‎ 细胞分裂的意义 　　（1）通过细胞分裂能使单细胞生物直接繁殖新个体，使多细胞生物由受精卵发育成新个体，也能使多细胞生物衰老、死亡的细胞及时得到补充。通过细胞分裂，可以将亲代细胞复制的遗传物质，平均分配到两个子细胞中去。因此，细胞分裂是生物体生长、发育和繁殖的基础。 　　（2）有丝分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式，多细胞生物体以有丝分裂方式增加体细胞数目。有丝分裂过程中，在分裂间期，亲代细胞染色体经过复制，经过分裂期一系列变化，精确地平均分配到两个子细胞中去。由于染色体上有遗传物质(DNA、基因)，因而在生物的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性，对于生物的遗传有重要意义。 　　（3）细胞分裂间期，DNA复制时，由于生物内部因素或外界环境条件的作用，使染色体上基因的分子结构发生差错，导致基因突变，从而导致子代(或子代细胞)发生变异。减数分裂中，同源染色体的交叉和交换、非同源染色体的自由组合、在细胞水平上导致遗传物质的重组，使亲代产生多种类型的配子，从而使后代具有更大的变异性和更强的生活力及适应性。有丝分裂过程中，正常情况下，复制后的染色体平均分配到子细胞中去，但一些外界条件或因素(如秋水仙素)，能抑制纺锤体的形成，使细胞有丝分裂过程受阻，结果细胞核中染色体数目加倍，形成多倍体生物，导致生物变异。因此，细胞分裂与生物变异密切相关。 　　（4）细胞有丝分裂中期，细胞中染色体的形态固定、数目清晰，是观察和辨认细胞中染色体形态和数目的最佳时期。而染色体的形态、数目对于鉴别生物种类、了解生物之间的进化关系，以及研究生物的遗传、变异都是不可缺少的基础。 细胞分化的特点与实质 ‎ 　　（1）在个体发育中，相同细胞的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程叫做细胞分化。细胞分化是一种持久性的变化，它发生在生物体的整个生命进程中，但是在胚胎时期达到最大限度。多细胞生物体一般是由一个受精卵通过细胞的增殖和分化发育而成。也就是说，仅仅有细胞的增殖而没有细胞的分化，生物体是不能进行正常的生长发育的。经过细胞分化，在多细胞生物内就会形成各种不同的细胞和组织。 　　（2）虽然每个生物的所有体细胞都含有同样的全套基因，但是各个基因的活性有差别，细胞开始分化时，不同细胞的不同基因会在不同时间内被激活。活化一段时间后，一批基因的活动可能停止而另一批基因的活动还在继续，从而产生了特定的蛋白质，进而产生了不同的组织。因此，虽然所有的细胞都具有同样的遗传信息，但由于不同的基因被活化，才有不同的发育。当然哪些基因表达且何时表达，取决于基因的环境因素和不同的调节分子，所以说，细胞分化是发育的主要过程。 　　（3）分化后的细胞具有不同的功能，分化是不同基因表达的结果，这就是说，某些基因只能特异地在某种细胞中表达，细胞关闭或开启某些基因，都是在严格的控制作用下进行的。基因的这种特异性表达的调制机制，也是真核多细胞生来所特有的。高度分化的植物细胞仍然有发育成完整植株的能力，也就是保持着细胞全能性。细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育的潜能。植物细胞的全能性已被证明，如组织培养就是一例。动物细胞只证明了细胞核的全能性(如克隆技术) 动植物细胞有丝分裂的比较 　　动物细胞的有丝分裂与植物细胞的有丝分裂相比较有相同的地方，也有不同的地方。相同的地方表现在动植物细胞有丝分裂的实质是一样的，但由于动物细胞与植物细胞在结构上的差异，所以动植物细胞在有丝分裂的形式上有所不同。具体见表 细胞类型 相同点 不同点 间期 后期 末期 前期 末期 植物细胞 染色体复制 着丝点分裂，染色单体彼此分开 分裂的结果相同，即染色体平均分配 细胞两极发出纺缍丝形成纺缍体 赤道板位置形成细胞板，再形成细胞壁 动物细胞 同上 同上 同上 中心体发出星射线形成纺缍体 细胞中央向内凹陷，最后缢裂成2个细胞 ‎ 相近概念辨析 染色质和染色体 　　染色质和染色体的主要成分都是DNA和蛋白质，它们之间的不同只不过是同一物质在细胞分裂间期和分裂期的不同形态表现而已。染色质出现于间期，呈丝状。它们在核内的螺旋程度不一，螺旋紧密的部分，染色较深，螺旋疏松的部分，染色较浅。染色质在光学显微镜下呈现颗粒状，不均匀地分布于细胞核中。细胞分裂时染色质细丝高度螺旋化形成较粗的柱状和杆状等不同的形状，即染色体。不同生物的染色体(习惯不称染色质)数目、形态不同，具有种的特异性，而且比较恒定。 赤道板与细胞板 ‎ 　　在有丝分裂的中期，所有染色体受纺锤丝牵引，着丝点都排列在细胞中央位置，形成一个平面。因为这个平面的位置比较类似于赤道的位置，称为赤道板。实际上并无板状结构存在，它只是一个垂直于纺锤体纵轴的平面，是一个位置名称，在动、植物细胞都适用。 　　细胞板是植物细胞分裂末期，由来自高尔基体的囊泡汇集在赤道板平面上，相互融合而形成的板状结构。细胞板由细胞的中央向周围扩展，逐渐形成了新的细胞壁。最后将细胞质完全分隔开。可见，细胞板是一个确实存在的板状结构，且只有在植物细胞分裂末期才出现，是细胞质分裂的特定方式。 个体衰老与细胞衰老的关系 　　(1)单细胞生物体：细胞的衰老或死亡就是个体衰老或死亡。 　　(2)多细胞的生物体：个体衰老与细胞衰老有关，但二者又不能划等号。这是因为多细胞生物体内细胞总是不断更新的，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。然而从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程，但各种细胞的寿命长短不一样，一般来说，能保持连续分裂能力的细胞寿命比较长。 　　(3)实例：体外培养的人体某种细胞，最多分裂50次左右就停止分裂了，并且丧失了正常的功能。这说明细胞会随着分裂次数的增多而衰老；老年人骨折后愈合的慢，与成骨细胞的衰老也有关系。 高考真题体验 　　1．（2006江苏卷）细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象，下列不正确的是（ ） 　　A．分化发生在生物体的整个生命进程中 　　B．分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果 　　C．未离体的体细胞不会表现出全能性 　　D．分化过程中遗传物质发生了改变 　　考点定位：本题考查了细胞分化的特点与本质 　　指点迷津：细胞分化伴随于生物生长发育的整个生命进程中，其实质是细胞内的基因在不同时间和空间的选择性表达。在分化过程中一般都是在有丝分裂的基础上，因此不会发生遗传物质的改变。一般来说，分化程度越高的细胞，其全能性越低，全能性的表达一般要在离体条件下发生。 　　参考答案 D 　　2．（07宁夏理综）下列有关正常动物体细胞有丝分裂间期的叙述，错误的是（ ） 　　A．分裂间期发生DNA复制 　　　　B．分裂间期有蛋白质合成 　　C．分裂间期有RNA合成 　　　　　D．分裂间期有逆转录发生 　　考点定位：本题考查了有丝分裂间期的特征 　　指点迷津：在细胞有丝分裂间期，通常是一个物质准备阶段，此时主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成。在间期的前后两个时期，也会有RNA 的合成。但是逆转录只能发生在某些RNA病毒的增殖过程中，如艾滋病病毒。 　　参考答案：D 　　3．（07山东理综）用高倍显微镜观察洋葱根尖细胞的有丝分裂。下列描述正确的是（ ） 　　A．处于分裂间期和中期的细胞数目大致相等 　　B. 视野中不同细胞的染色体数目可能不相等 　　C．观察处于分裂中期的细胞，可清晰看到赤道板和染色体 　　D．细胞是独立分裂的，因此可选一个细胞持续观察它的整个分裂过程 　　考点定位：‎ 本题考查了观察植物细胞有丝分裂的变化 　　指点迷津：在有丝分裂过程中，分裂间期通常占据了很长的时间，因此在视野中看到的间期的细胞数目也是最多的。在分裂的不同时期，染色体的数目会发生暂时的加倍或减半，因此，即便是同一视野中看到的细胞中染色体数目也可能不相等。赤道板只是人为规定的一个虚拟的平面，实际在细胞中并不存在，当然也不可能观察到。在进行该实验时，细胞被处理后都已经死亡，停留在某个固定的时期不再发生变化，因此D项不正确。 　　参考答案：B 　　4．（08宁夏卷）下列过程不属于细胞分化的是( ) 　　A.B淋巴细胞形成浆细胞　　　　　　　B.胚胎干细胞形成神经细胞 　　C.质壁分离植物细胞的复原 　　　　　D.蜥蜴断尾再生 　　考点定位：本题考查了对于细胞分化的理解 　　指点迷津：细胞分化是具有同一来源的细胞在生物体的生长发育过程中出现了形态、结构、功能的稳定性差异的过程。题目中的A、B皆符合这一概念，而D项描述的过程则同样是由于一些具有分裂能力的细胞通过分化再次形成。C项这一过程则是由于细胞的吸水导致膨胀而质壁分离复原的。 　　参考答案：C 　　5．（08江苏卷）下列细胞中，可能已发生癌变的是（ ） 　　A．细胞膜上糖蛋白减少的细胞　　　　 B．细胞核增大的细胞 　　C．自由水含量减少的细胞 　　　　　　D．被细菌侵染的细胞 　　考点定位：本题考查了细胞癌变的特征 　　指点迷津：细胞癌变是由于多种因素形成的，在发生癌变后，细胞的功能会发生一定的变化，一般具有了无限增殖能力，这是癌细胞的主要危害。同时，细胞的形态也随之发生改变，细胞膜上的糖蛋白会随之减少，导致细胞之间的粘连性降低，使细胞容易在组织间游走，也就是我们所谓的“扩散”。 　　参考答案：A 　　6．（08江苏卷）动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对下图的相关叙述中，错误的是（ ） 　　A．a过程表示干细胞能自我更新 　　B．b、c过程表示干细胞具有分化能力 　　C．a、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同 　　D．b过程形成的细胞直接组成器官，可供器官移植使用 　　考点定位：本题考查了干细胞的有关知识 　　指点迷津：干细胞是生物体内具有分裂分化能力的一类细胞。从图中可以看出干细胞在分裂分化时，始终有一部分不发生分化，而是继续保持分裂能力，也就是a、b、c过程则说明了干细胞向着不同的方向分化。细胞分化的实质是基因的选择性表达，也就是C项描述内容。通过干细胞培育形成组织，组织结合才能进一步形成器官。 　　参考答案：D ‎ 　　7． (2008山东卷)分裂期细胞的细胞质中含有一种促进染色质凝集为染色体的物质。将某种动物的分裂期细胞与G1期（DNA复制前期）细胞融合后，可能出现的情况是（ ） 　　A、来自G1期细胞的染色质开始复制 　　　　B、融合细胞DNA含量是G1期细胞的2倍 　　C、来自G1期细胞的染色质开始凝集 　　　　D、融合后两细胞仍按各自的细胞周期运转 　　考点定位：本题主要考察了细胞分裂中的染色体变化 　　指点迷津：在细胞分裂过程中，分裂期细胞中的染色体数量可能正常数目，也可能变为正常数目的两倍，DNA则是正常数目的两倍。将某种动物的分裂期细胞与G1期（DNA复制前期）细胞融合后，染色质会变成染色体，但是不进行复制，DNA数目应为G1期的3倍。由于分裂期细胞中某种物质的作用，染色质发生凝集，这时细胞会按照分裂期细胞的周期运转。 　　参考答案：C 　　8．（多选）(08广东卷)老年人皮肤色素沉积出现“老年斑”，原因是（ ） 　　A．细胞呼吸速率加快　　　　 B．细胞中抗氧化作用的酶活性降低 　　C．细胞膜通透性改变 　　　　D．紫外线照射引起色素沉积 　　考点定位：本题考查了细胞衰老的知识 　　指点迷津：老年人的皮肤细胞衰老后，会导致细胞的通透性改变，同时细胞中抗氧化作用的酶活性降低，产生了许多色素，导致出现老年斑。 　　参考答案：BC 　　9．（08广东理基）癌症是严重威胁人类健康的疾病之一，下列有关描述正确的是（ ） 　　A．长期接触癌症患者的人细胞癌变几率增加 　　B．癌症是致癌因子引发的，患病几率与年龄无关 　　C．艾滋病患者与正常人患癌症的几率相同 　　D．亚硝酸盐可通过改变基因的结构而致癌 　　考点定位：本题考查了细胞癌变的知识 　　指点迷津：癌症是由于物理因素或化学因素、生物因素导致，并不是传染病，因此与癌症患者接触没有影响。癌症与细胞的分裂有关，因此与人的年龄有关。艾滋病患者由于自身的免疫能力降低，受外界影响的可能性增大。亚硝酸盐是一种化学致癌因子，可能引发基因突变而导致癌变。 　　参考答案：D 　　10．（2008四川理综)一般说来，细胞周期中的分裂间期和分裂期相比，持续时间短的时期是 ；动物细胞培养时，如果缺少氨基酸的供应，细胞一般会停留在细胞周期的 。假定体细胞的染色体数是10，将体细胞放入含有3H-胸腺嘧啶的培养液中培养，请推测其中一个细胞进行一次DNA复制后，该细胞分裂后期将有 条染色体被标记。 　　考点定位：本题考查了细胞分裂过程中染色体的数量变化 　　指点迷津：‎ ‎ 细胞分裂过程中分裂间期持续的时间较长，在间期会合成大量的蛋白质，因此缺少氨基酸，会导致细胞停留在分裂间期。细胞完成一次DNA复制，细胞分裂后期染色体数目加倍，且每条染色体都被标记，这是由于DNA的半保留复制的原因。 　　参考答案 分裂期 分裂间期 20‎