第13讲遗传的细胞基础高考生物一轮复习名师精讲练新高考地区专用.docx
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第13讲遗传的细胞基础高考生物一轮复习名师精讲练新高考地区专用
第13讲 遗传的细胞基础
【基础梳理】
一、减数分裂和受精作用
1.减数分裂的相关概念
(1)减数分裂
(2)同源染色体:
如图中的A和B,C和D
(3)非同源染色体
指形态、大小不相同,且在减数分裂过程中不发生联会的染色体。
如图中的A和C(或D),B和C(或D)
(4)联会
减数第一次分裂过程中(前期),同源染色体两两配对的现象
(5)四分体 联会形成四分体是减数第一次分裂特有的现象,有丝分裂过程中不进行联会,不存在四分体
联会后的每对同源染色体都含有四条染色单体,叫作四分体
注 1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子=8条脱氧核苷酸链
(6)交叉互换
①概念:
减数第一次分裂前期,同源染色体的非姐妹染色单体之间互换片段的现象。
②意义:
进一步丰富了配子的类型,增强了有性生殖生物的多样性。
2.减数分裂的过程(以二倍体动物精子的形成过程为例)
3.精子和卵细胞形成过程的比较
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
胎儿时期(性别分化以后)和初情期以后
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)
相同点
染色体的变化行为相同
4.减数分裂过程中染色体数、核DNA分子数的变化规律(以二倍体生物为例)
(1)核DNA数目变化
①减数第一次分裂前的间期,DNA因复制而加倍。
②减数第一次分裂结束,因同源染色体分离而使细胞中DNA减半。
③减数第二次分裂结束时,染色体平均分到两个子细胞中,DNA数目再减半。
(2)染色体数目变化
①减数第一次分裂时,因同源染色体分离而使次级性母细胞中染色体数目减半。
②减数第二次分裂时,因着丝粒分裂而使次级性母细胞内染色体数目暂时加倍,随后又分配到两个成熟生殖细胞中,最终使成熟生殖细胞中染色体数目比正常体细胞减少一半。
(3)染色体、核DNA数量变化的变式图——柱状图分析(以二倍体生物精子形成过程为例)
①在直方图中,染色体和核DNA的含量不可能是0,但染色单体会因着丝粒的分裂而消失,所以直方图中表示的某结构如出现0,则其一定表示染色单体。
②核DNA加倍、染色单体为0→4N,发生在减数第一次分裂前的间期,原因是染色体复制。
③染色体数目减半发生在减数第一次分裂末期,原因是同源染色体分开,平均进入两个子细胞中;减数第二次分裂染色体数的变化为N→2N→N。
5.根据细胞质的分配方式判断减数分裂中的细胞类型
注 若减数第一次分裂后期细胞质出现均等分裂,则一定为初级精母细胞;若减数第二次分裂后期细胞质出现均等分裂,可能是次级精母细胞,也可能是第一极体
6.减数分裂产生配子的种类
(1)原始生殖细胞减数分裂产生配子情况(以AaBb为例,没有基因突变和交叉互换)如图:
(2)具有n对同源染色体的个体产生配子情况(不考虑基因突变和交叉互换)
项目
可能产生配子的种类
实际能产生配子的种类
1个精原细胞
2n种
2种
1个雄性个体
2n种
2n种
1个卵原细胞
2n种
1种
1个雌性个体
2n种
2n种
7.受精作用
(1)概念:
卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
如下图所示:
(2)实质:
精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合,使彼此的染色体会合在一起。
(3)结果:
受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目。
8.意义
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。
9.受精卵中的遗传物质来源
(1)精子、卵细胞是亲代和子代之间的桥梁,它们将亲代的DNA传递给子代。
(2)受精卵中的染色体(或核遗传物质)一半来自父方,一半来自母方。
(3)受精卵中的遗传物质母方的贡献大些,因为受精卵中的细胞质几乎全部由卵细胞提供,卵细胞细胞质的线粒体中也含有少量的遗传物质DNA。
例1:
如图为高等动物的细胞分裂示意图。
下列叙述正确的是( )
A.图甲一定为次级精母细胞
B.图乙一定为初级卵母细胞
C.图丙为次级卵母细胞或极体
D.图丙中的M、m为一对同源染色体
例2:
下图为减数分裂过程中细胞核内某物质的变化曲线,对此曲线分析正确的是( )
A.曲线AB段正在进行DNA复制
B.曲线BC段完成了着丝点分裂
C.曲线DE段可能出现同源染色体交叉互换现象
D.曲线FG段细胞内的着丝点数目和体细胞一致
例3.图甲、乙为某二倍体生物细胞分裂某一时期示意图,图丙为细胞分裂过程中同源染色体对数的数量变化,图丁为细胞分裂的几个时期中染色体与核DNA分子的相对含量。
下列有关叙述错误的是(多选)( )
A.图乙细胞的名称是次级精母细胞或第一极体
B.肝脏细胞、造血干细胞的分裂过程均可以用图丙表示
C.图甲、乙细胞所处的时期分别对应图丙的①和③,对应图丁的b和c
D.图丁中a时期对应图丙的②,b时期对应图丙①③的某一段
例4:
一个基因型为AaBb的精原细胞减数分裂产生的4个精子出现了以下情况,下列对相应情况的分析,正确的是( )
选项
精子的种类及比例
对相应情况的分析
A
AB∶ab=2∶2
两对等位基因一定位于同一对同源染色体上
B
AB∶Ab∶aB∶ab=1∶1∶1∶1
一定发生同源染色体分离,非同源染色体自由组合
C
AaB∶b=2∶2
一定发生了染色体结构变异
D
AB∶aB∶ab=1∶1∶2
一定有一个A基因突变成了a基因
例5:
下列有关受精作用的叙述,错误的是( )
A.受精卵中含有父母双方的遗传物质
B.受精作用过程中,同源染色体发生联会
C.受精过程中卵细胞和精子的结合具有随机性
D.受精的实质是精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合
二、实验:
观察细胞的减数分裂
1.实验原理
蝗虫的精母细胞进行减数分裂形成精细胞,再形成精子。
此过程要经过两次连续的细胞分裂。
在此过程中,细胞中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化,因而可据此识别减数分裂的各个时期。
2.实验步骤
3.实验材料选择
宜选用雄性个体生殖器官如植物的花药、动物的精巢作为观察减数分裂实验的材料,原因如下:
(1)雄性个体产生精子的数量多于雌性个体产生卵细胞的数量。
(2)在动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底,有的排卵时排出的仅仅是次级卵母细胞,只有和精子相遇后,在精子的刺激下,才能继续完成减数第二次分裂。
4.观察过程中需注意的两个问题
(1)不只观察到一种分裂方式:
动物的精巢、卵巢以及植物的花药中的细胞既进行有丝分裂又进行减数分裂,故观察到的图像应存在有丝分裂、减数分裂两种分裂方式,其染色体数目有三种情況:
n、2n、4n(假设亲代为二倍体)。
原始的精原细胞(或卵原细胞)的增殖是通过有丝分裂进行的。
(2)不能观察到一个细胞减数分裂的全过程:
如同观察有丝分裂一样,由于细胞在解离过程中被杀死,无法观察细胞中染色体的动态变化过程——欲看到全部过程,需通过移动装片,从不同的视野中寻找。
例6:
下图①~⑤是用某种方法在显微镜(不用染色)下拍到的二倍体百合(2n=24)某个细胞的减数分裂不同时期的图像。
下列相关叙述不正确的是( )
A.图中细胞分裂顺序为①→③→②→⑤→④
B.图①细胞内DNA和染色体数目加倍
C.图②③细胞中均可能发生基因重组
D.图②③⑤细胞中均含有两个染色体组
三、减数分裂与有丝分裂的比较
1.减数分裂与有丝分裂的过程及特点(以动物细胞为例)
分裂方式
比较项目
减数分裂
有丝分裂
不
同
点
分裂的细胞
原始生殖细胞
体细胞或原始生殖细胞
细胞分裂次数
两次
一次
同源染色体的行为
①同源染色体联会形成四分体,非姐妹染色单体交叉互换;
②减数第一次分裂后期同源染色体分离
存在同源染色体,但不联会、不分离,无交叉互换
非同源染色体的行为
减数第一次分裂后期可以自由组合
无自由组合
子细胞染色体数目
减半
不变
子细胞的特点
雄:
4个等大的精细胞;
雌:
1个大的卵细胞和3个小的极体
2个等大的体细胞
子细胞间的遗传物质
不一定相同
相同
意义
减数分裂和受精作用维持了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
使生物的亲代细胞和子代细胞之间保持了遗传性状的稳定性
相
同
点
①间期:
均有DNA复制和有关蛋白质的合成,细胞体积均有增大;
②前期:
均由中心体发出星射线形成纺锤体,核膜和核仁消失,染色质逐渐螺旋化形成染色体;
③中期:
染色体均在赤道板位置聚集;
④后期:
均由纺锤丝牵引染色体向两极移动;
⑤末期:
均由细胞膜内陷将细胞缢裂成两部分,形成新的核膜和核仁,染色体解螺旋形成染色质
2.“二结合法”图析细胞分裂的方式及特点
(1)结合分裂图像比较分裂方式及特点(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次代表有丝分裂、减Ⅰ、减Ⅱ)
Ø三个前期图的判断
判断步骤:
是否出现四分体
结论:
A为有丝分裂前期,B为减数第一次分裂前期,C为减数第二次分裂前期。
Ø三个中期图的判断
判断步骤:
着丝点是否排列在赤道板上
结论:
A为有丝分裂中期,B为减数第二次分裂中期,C为减数第一次分裂中期。
Ø五个后期图的判断
判断步骤:
染色体是否含有染色单体
结论:
A为有丝分裂后期,B为减数第二次分裂后期(次级精母细胞或第一极体),C为减数第一次分裂后期,D为减数第一次分裂后期,E为减数第二次分裂后期。
(2)结合染色体的奇、偶数识别细胞分裂方式
3、有丝分裂和减数分裂过程中DNA、染色体等6项指标变化规律辨析(二倍体为例)
(1)染色体、核DNA变化
①模型
②判断
“三看法”区分细胞分裂方式
(2)利用柱形图分析减数分裂(以精子的形成过程为例)
(3)每条染色体中DNA含量或染色体与核DNA比值变化
(4)染色单体的变化
①有丝分裂:
分裂间期,因染色体复制,染色单体形成;分裂后期,因着丝点分裂,染色单体变为0(即0
4n
0)。
②减数分裂
(5)同源染色体“对数”及“染色体组数”的变化(以二倍体生物为例)
图1图2
图1解读:
①有丝分裂:
后期时染色体数目加倍,同源染色体由n对加倍成为2n对,子细胞中同源染色体仍为n对。
②减数分裂:
减数第一次分裂后期同源染色体分开,分别进入两个子细胞,次级性母细胞及生殖细胞或极体中不含同源染色体。
图2解读:
③有丝分裂:
后期因着丝点分裂,染色体组数目加倍(2→4);末期因染色体平均分配到两个子细胞,染色体组数目恢复(4→2)。
④减数分裂:
减数第一次分裂末期因同源染色体分别进入两个子细胞,染色体组数目减半(2→1);减数第二次分裂后期因着丝点分裂,染色体组数目暂时加倍(1→2);减数第二次分裂末期因染色体平均分配到两个子细胞,染色体组数目减半(2→1)。
例7:
下图甲为某动物(2n=8)体内的一个细胞正常分裂时相关物质或结构数量变化曲线的一部分,图乙为该动物的一个细胞分裂图像。
据图分析,下列有关叙述正确的是( )
A.若图甲表示有丝分裂染色体数目的变化,图甲中的Ⅰ段所示数值可表示图乙细胞中染色体数目
B.若图甲表示有丝分裂染色体组数目的变化,图甲中的Ⅱ段所示数值可表示图乙细胞中染色体组数目
C.若图甲表示减数分裂每条染色体上DNA分子数目的变化,图甲中的Ⅰ段所示数值可表示图乙细胞中每条染色体上DNA分子数目
D.若图甲表示减数分裂核DNA分子数目的变化,图乙细胞所处分裂时期一定位于图甲中的Ⅱ段
例8:
某生物体细胞中染色体数为2n,图中属于有丝分裂中期和减数第二次分裂后期的依次是( )
A.①②B.②③C.④②D.④③
【要点点拨】
1.减Ⅰ与减Ⅱ关键点比较
①减Ⅰ前的间期进行DNA复制,减Ⅱ不再进行DNA复制;
②减Ⅰ发生同源染色体分开,但着丝点不分裂,减Ⅱ发生着丝点分裂;
③减Ⅰ有同源染色体(且有联会,四分体交叉互换及同源染色体分开等行为),减Ⅱ无同源染色体;
④减Ⅰ子细胞为次级精母细胞或次级卵母细胞和第一极体,减Ⅱ子细胞为精细胞或卵细胞和第二极体。
2.减数第一次分裂与减数第二次分裂之间通常没有间期,或者间期时间很短,染色体不再复制,但进行中心体的加倍和有关蛋白质的合成。
3.一个卵原细胞不均等分裂最终只形成一个卵细胞的原因:
使卵细胞的体积尽可能的大,储存足够的营养物质,保证受精后受精卵早期发育的物质和能量供应。
4.受精卵中遗传物质的来源
①细胞核中的遗传物质(核DNA、染色体):
一半来自父方,一半来自母方。
②细胞质中的遗传物质(DNA):
几乎全部来自母方,这也是细胞质遗传(母系遗传)的基础。
③受精卵中的总遗传物质(DNA):
来自母方的要多于来自父方的。
5.关于同源染色体的5点提醒
①同源染色体的形态、大小一般都相同,但也有大小不同的,如男性体细胞中的X染色体和Y染色体是同源染色体,X染色体较大,Y染色体较小。
②形状、大小相同的两条染色体不一定是同源染色体,如着丝点分裂后,姐妹染色单体形成的染色体尽管大小、形状相同,但不是同源染色体。
③有丝分裂中同源染色体不联会,也就不形成四分体。
④同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换不一定导致基因重组,交换的片段所含基因也可能相同。
⑤同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换和非同源染色体的自由组合都可能导致基因重组。
6.关于减数分裂和受精作用的4点说明
①精(卵)原细胞通过有丝分裂进行增殖,通过减数分裂产生精子(卵细胞)。
②第一极体也是均等分裂,极体不参与受精作用,不是生殖细胞。
③精细胞不是精子,精细胞变形后成为精子,精子头部含有细胞核,几乎无细胞质,线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘,受精时只有头部进入卵细胞,而尾部留在外面。
④精子与卵细胞发生膜的融合,这体现了细胞膜的结构特性——具有一定的流动性。
7.“四看法”判断同源染色体(以二倍体生物为例)
(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(X、Y染色体和Z、W染色体除外):
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。
5.实验宜选用雄性个体生殖器官,其原因是:
雄性个体产生精子数量多于雌性个体产生卵细胞数;且在大多数动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底,排卵时排出的仅仅是次级卵母细胞,只有和精子相遇后,在精子的刺激下,才继续完成减数第二次分裂。
6.减数分裂与可遗传变异
(1)由于染色体是由DNA与蛋白质组成的,在染色体复制与分离过程中伴随着DNA的复制与分离。
(2)正常情况下,同源染色体上有等位基因或相同基因,姐妹染色单体上有相同基因。
如果发生了交叉互换或基因突变,则姐妹染色单体上会有等位基因。
(3)减数第一次分裂若同源染色体不分离,则形成的子细胞中一半多一条染色体,一半少一条染色体,即子细胞中染色体全部异常。
(4)减数第二次分裂时若姐妹染色单体不分离,则只是这个次级精(卵)母细胞产生的生殖细胞异常,而另一个正常分裂的次级精母细胞产生的两个生殖细胞正常。
(5)减数分裂是生物遗传的基础,基因的分离定律和自由组合定律是由于减数分裂时位于同源染色体上的等位基因分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合的结果。
【课时作业】
一、单项选择题
1.下列有关减数分裂的叙述,正确的是( )
A.从精原细胞到初级精母细胞的过程中,DNA复制、基因加倍,染色体数目不变
B.初级精母细胞和次级精母细胞中都含有Y染色体
C.减数分裂过程中四分体的姐妹染色单体之间发生交叉互换
D.减数分裂过程中,染色体数目的减半发生在减数第二次分裂
2.如图为某二倍体生物细胞分裂某一时期示意图,据图判断,下列说法正确的是( )
A.该时期有6条染色体,6个DNA分子
B.该时期可能为有丝分裂前期细胞图像
C.该时期已完成减数第一次分裂
D.该图可能为次级卵母细胞或第二极体
3.与果蝇细胞的有丝分裂过程相比,只发生在果蝇精原细胞的减数分裂过程中的变化是( )
A.DNA的复制和有关蛋白质的合成
B.染色体数目和染色体组数目同时加倍
C.非同源染色体上的非等位基因自由组合
D.DNA分子中碱基对的替换、增添和缺失
4.如图为某动物睾丸中不同细胞的分裂图像,下列说法错误的是( )
A.进行减数分裂的细胞为②和④
B.①②③细胞均含有同源染色体
C.③细胞的子细胞称为初级精母细胞
D.④中可能发生等位基因的分离
5.某雄性二倍体动物的一个细胞经过两次连续分裂,将第一次分裂产生的两个细胞记为子一代,把第二次分裂产生的四个细胞记为子二代。
下列对这两次连续分裂的叙述,正确的是( )
A.若子一代细胞与子二代细胞的染色体数目相同,一定为有丝分裂
B.若子一代细胞与子二代细胞的染色体数目相同,一定为减数分裂
C.若子一代细胞与子二代细胞的核DNA数目相同,一定为有丝分裂
D.若子一代细胞与子二代细胞的核DNA数目相同,一定为减数分裂
6.如图为某动物(体细胞染色体为2n)细胞分裂过程中不同时期每个细胞中核DNA、染色体和染色单体的数量关系图。
下列有关说法不正确的是( )
A.乙→丙和戊→丁所发生的主要变化均为着丝点分裂
B.丙可以表示减数第二次分裂后期,甲只能代表精子或卵细胞
C.基因重组可发生在戊时期,基因突变主要发生在丙→戊过程中
D.处于丁和戊时期的细胞一定存在同源染色体
7.图1为某一果蝇(2n=8)体内细胞分裂过程中染色体组数目变化示意图,图2所示为该果蝇体内某一细胞分裂图像中部分染色体的情况。
下列叙述不正确的是( )
A.正常情况下,AB段发生同源染色体联会、分离,BC、FG和LM段染色体组数目减半的原因相同
B.图2代表的细胞为极体,出现在图1的EF段,产生的子细胞全部异常
C.观察100个图2所示时期的细胞,发现5个出现了图2所示情况,则异常细胞比例为5%
D.图1中AB、EF和IJ段细胞含DNA分子数目相同
8.下图为某生物一个细胞的分裂图像,着丝点均在染色体端部,图中①②③④各表示一条染色体,下列表述正确的是( )
A.图中细胞处于减数第二次分裂前期
B.图中细胞的每条染色体上只有一个DNA分子
C.染色体①和③可能会出现在同一个子细胞中
D.染色体①和②在后续的分裂过程中会移向同一极
9.下图表示同一个初级卵母细胞形成的一个卵细胞和三个极体以及受精作用(图中省略了减数分裂中表现正常的其他型号的染色体)。
下列有关叙述正确的是( )
A.卵细胞继承了初级卵母细胞1/4的细胞质
B.图中卵细胞形成过程中,在减数第二次分裂发生异常
C.图示形成的受精卵发育成的个体患有先天智力障碍
D.图中受精作用过程中会发生基因重组
二、多项选择题
10.基因型为Bb的雄兔产生一个不含性染色体、基因型为bb的生殖细胞,若是因为减数分裂过程中染色体未正常分离造成的,下列分析正确的是( )
A.性染色体可能在减数第一次分裂时未分离
B.性染色体可能在减数第二次分裂时未分离
C.含有b的常染色体一定在减数第一次分裂时未分离
D.含有b的常染色体一定在减数第二次分裂时未分离
11.某二倍体高等动物(2n=6)雄性个体的基因型为AaBb,其体内某细胞处于细胞分裂某时期的示意图如下图所示。
下列叙述不正确的是( )
A.该细胞形成过程中发生了基因突变和染色体变异
B.该细胞含有6条染色体,3个四分体
C.该细胞每条染色体上有1个或2个DNA
D.该细胞分裂形成的配子基因型为aBX、aBXA、AbY、bY
12.图甲、乙、丙是细胞分裂过程中染色体数和核DNA数的关系图,则下列叙述错误的是( )
A.图甲可表示有丝分裂前期和中期
B.图乙可表示减数第二次分裂后期
C.在减数分裂过程中不会出现图丙
D.图甲不能表示减数第一次分裂的分裂期
三、非选择题
13.某哺乳动物的基因型为AABbEe,下图1~4是其体内某一个细胞增殖过程中的部分分裂图像,图5、图6为描述该动物体内细胞增殖过程中相关数量变化的柱形图,图7为该过程中细胞内同源染色体对数的变化曲线。
请回答相关问题:
图1图2图3图4
图5图6图7
(1)图1~4细胞分裂的先后顺序是 ,图1细胞的名称是 ,由图1和图4所标注基因可推知,在该细胞增殖过程中发生的变异类型是 。
(2)若图5中的b代表核DNA含量,则c最可能代表 含量。
图1~4中,与图5表示数量变化相符的是 。
(3)该动物体内的细胞在增殖过程中,当发生着丝粒分裂后,细胞将处于图6中的 组。
(4)图7中CD段,细胞内含有 个染色体组, 个核DNA分子。
图1~4中,与图7中HI段相对应的是 。
14.下图甲、乙分别表示某基因组成为AaBbdd的雌性高等动物细胞分裂过程中,某时期的染色体基因示意图和配子形成时细胞中染色体数量变化曲线图。
请据图回答下列问题:
(1)依据图乙,写出该种生物细胞减数分裂时,DNA数目的变化规律:
________________。
(2)图甲所示细胞名称为______________,该细胞中含同源染色体和等位基因分别为________对;若1号染色体表示X染色体,则2号和4号染色体分别叫做___________________________
______________________。
(3)孟德尔的遗传定律是通过减数第一次分裂后期的_________________________来实现的。
(4)图乙中的横坐标各数字中,____________表示基因b与b的分开时期。
(5)请绘出与图甲的发生相对应时期的非等位基因随非同源染色体自由组合的细胞图像。
15.图甲表示某高等动物细胞(2n=4)分裂过程中染色体数与核DNA数的比例关系(用实线表示)和细胞质中mRNA含量的变化(用虚线表示);图乙表示该动物某一器官内的细胞分裂图像。
请据图回答下列问题:
(1)由图乙所示的细胞分裂图像可知,该动物的某器官最可能是________。
图甲中d、e时期mRNA不能合成的原因是____________________________________________________。
(2)从细胞分裂方式看,图甲可以表示________________分裂,细胞分裂过程中核糖体功能最活跃的时期是______________________________________________