“有絲分裂”和“減數(shù)分裂”學(xué)法指導(dǎo)

福建 蔡明指

“有絲分裂”和“減數(shù)分裂”學(xué)法指導(dǎo)

福建 蔡明指

有絲分裂和減數(shù)分裂是高中生物學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容，是學(xué)習(xí)和理解生物的遺傳變異的基礎(chǔ)。這部分內(nèi)容微觀而抽象，給準(zhǔn)確認(rèn)知帶來(lái)很大困難，要理解并掌握這部分知識(shí)，首先得明確染色體、染色單體、DNA三者的基本關(guān)系，其次要理解并掌握同源染色體、非同源染色體、聯(lián)會(huì)、四分體等重要概念。在此基礎(chǔ)上分析有絲分裂及減數(shù)分裂圖像，弄清二者的特點(diǎn)及本質(zhì)區(qū)別，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解答細(xì)胞分裂的相關(guān)習(xí)題。

1 染色體、染色單體、DNA三者的基本關(guān)系

圖1

方法指導(dǎo)：

染色體形態(tài)可分為單線型和雙線型（如圖2），當(dāng)染色體復(fù)制完成后，就由單線型變?yōu)殡p線型，無(wú)論哪一種形態(tài)，染色體的數(shù)目都等于著絲點(diǎn)的個(gè)數(shù)。數(shù)清著絲點(diǎn)的個(gè)數(shù)，即可知道染色體的個(gè)數(shù)。

圖2

2 弄清幾組概念的區(qū)別和聯(lián)系

2.1 同源染色體和非同源染色體

同源染色體：減數(shù)分裂過(guò)程中，進(jìn)行聯(lián)會(huì)配對(duì)的兩條染色體，一般大小形狀相似，一條來(lái)自父方，一條來(lái)自母方。

圖3

圖3中：

A和B，C和D互為同源染色體；

A和C，B和D，A和D，B和C互為非同源染色體。

但應(yīng)注意：姐妹染色單體經(jīng)著絲點(diǎn)分裂形成的兩條子染色體不是同源染色體，而是相同染色體。

2.2 同源染色體上的姐妹染色單體與非姐妹染色單體

姐妹染色單體連在同一個(gè)著絲點(diǎn)上，而非姐妹染色單體位于不同著絲點(diǎn)上。

圖4

圖4中：

1和2，3和4互為姐妹染色單體；

1和3，1和4，2和3，2和4互為非姐妹染色單體。

2.3 同源染色體和四分體

1對(duì)同源染色體構(gòu)成1個(gè)四分體，圖5中共有2對(duì)同源染色體，2個(gè)四分體。

圖5

3 有絲分裂與減數(shù)分裂的特征比較

3.1 有絲分裂

有絲分裂是真核細(xì)胞的主要分裂方式，其特點(diǎn)是細(xì)胞復(fù)制一次分裂一次，結(jié)果產(chǎn)生了2個(gè)與親代一樣的子細(xì)胞（體細(xì)胞），子細(xì)胞中的染色體、DNA數(shù)目都不變，基因型也不變。如1個(gè)基因型為AaBb精原細(xì)胞經(jīng)有絲分裂產(chǎn)生2個(gè)基因型為AaBb的精原細(xì)胞。用一句話來(lái)歸納有絲分裂的特點(diǎn)就是：染色體的復(fù)制和平均分配，發(fā)生在產(chǎn)生體細(xì)胞的過(guò)程中。

3.2 減數(shù)分裂

減數(shù)分裂是進(jìn)行有性生殖的生物，在產(chǎn)生成熟生殖細(xì)胞時(shí)進(jìn)行的細(xì)胞分裂方式。其特點(diǎn)是：染色體只復(fù)制一次，而細(xì)胞連續(xù)分裂兩次。結(jié)果：成熟生殖細(xì)胞中的染色體數(shù)目比原始生殖細(xì)胞（如精原細(xì)胞）中的染色體數(shù)目減少一半。

減數(shù)分裂與有絲分裂的不同之處在于：染色體只復(fù)制一次，而細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，所以分裂結(jié)束后，子細(xì)胞中的染色體、DNA數(shù)目是精原細(xì)胞（或卵原細(xì)胞）的一半，也是體細(xì)胞的一半。有絲分裂產(chǎn)生的是體細(xì)胞，而減數(shù)分裂產(chǎn)生的是生殖細(xì)胞。

減數(shù)第一次分裂的主要特點(diǎn)有：聯(lián)會(huì)、形成四分體（發(fā)生在減數(shù)第一次分裂前期）、四分體排列在赤道板上（發(fā)生在減數(shù)第一次分裂中期）、同源染色體分離、非同源染色體自由組合（發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期）。

減數(shù)第一次分裂結(jié)束后，細(xì)胞中的染色體數(shù)目減少一半是由于成對(duì)同源染色體分開(kāi)，分別分到兩個(gè)細(xì)胞中而減半，也正因?yàn)槿绱?，減數(shù)第一次分裂結(jié)束后，細(xì)胞中就沒(méi)有同源染色體了（對(duì)二倍體生物而言）。

減數(shù)第二次分裂的主要特點(diǎn)有：著絲點(diǎn)分裂，姐妹染色單體分開(kāi)。這點(diǎn)與有絲分裂相同。所以，減數(shù)分裂的特殊之處在于減數(shù)第一次分裂過(guò)程中。

4 有絲分裂和減數(shù)分裂各個(gè)時(shí)期圖像辨認(rèn)

________________________________有絲_______________________________分裂________________________________________減Ⅰ_減Ⅱ染色體散亂在中央，有同源染色體同源染色體聯(lián)會(huì)，出現(xiàn)四分體染色體散亂分布，無(wú)同源染色體前期著絲點(diǎn)排列在赤道板，有同源染色體四分體排列在赤道板與有絲分裂相同，但無(wú)同源染色體中期著絲點(diǎn)分裂，染色單體分開(kāi)，有同源染色體四分體分開(kāi)、移向兩極與有絲分裂相同，但無(wú)同源染色體后期

細(xì)胞圖像判斷方法：

5 與有絲分裂和減數(shù)分裂圖像相關(guān)的題型

5.1 一般圖像識(shí)別問(wèn)題——利用上面的識(shí)別方法即可

例1.圖6是某種動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂和減數(shù)分裂部分圖，據(jù)圖回答問(wèn)題：

圖6

按先后順序把有關(guān)有絲分裂圖的號(hào)碼排列起來(lái)__________；按順序把有關(guān)減數(shù)分裂圖的號(hào)碼排列起來(lái)__________

解析：此類(lèi)題目對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是圖像題中最難得分的，學(xué)生不僅要把各個(gè)圖像準(zhǔn)確的識(shí)別出，而且還要把它們按正確的順序排列起來(lái)。根據(jù)上面的視圖方法可得：①是減Ⅰ前期 ②是有絲中期 ③是減Ⅰ中期 ④是減Ⅱ中期⑤是有絲后期 ⑥是有絲后期 ⑦是有絲后期 ⑧是減Ⅰ后期 ⑨是減Ⅱ后期 ⑩是減Ⅱ前期是精細(xì)胞有絲前期

5.2 柱形圖

例2.圖7中甲～丁為小鼠睪丸中細(xì)胞分裂不同時(shí)期的染色體數(shù)、染色單體數(shù)和DNA分子數(shù)的比例圖，關(guān)于此圖敘述中錯(cuò)誤的是 （ ）

圖7

A. 甲圖可表示減數(shù)第一次分裂前期

B. 乙圖可表示減數(shù)第二次分裂前期

C. 丙圖可表示有絲分裂間期的某一階段

D. 丁圖可表示有絲分裂后期

解析：此類(lèi)題通過(guò)柱形圖的變化來(lái)表示有絲分裂或減數(shù)分裂的不同時(shí)期。首先，必須弄明白不同的柱形圖所代表的含義。在有絲分裂和減Ⅱ分裂后期時(shí)，著絲點(diǎn)分裂，染色體從雙線型變?yōu)閱尉€型，染色單體消失。所以代表染色單體。在雙線型的染色體中含兩條染色單體，每一條單體含有一個(gè)DNA分子，因此，染色體∶DNA=1∶2。所以，表示DNA和染色體。其次，通過(guò)觀察染色體、染色單體和DNA數(shù)量的變化弄明白4幅圖可能代表什么分裂的什么時(shí)期。甲圖中有單體并且染色體數(shù)為2n，因此，可能為有絲分裂：間期復(fù)制完成、前期或中期；也可能為減Ⅰ：間期復(fù)制完成、前期、中期或后期。乙圖中染色體數(shù)量減半，一定為減Ⅱ分裂，并且有染色單體，因此，可能為前期或中期。丙圖染色體數(shù)為2n，沒(méi)有染色單體，所以可能為有絲分裂間期未復(fù)制或末期；減Ⅰ間期未復(fù)制或減Ⅱ后期。丁圖無(wú)染色單體并且染色體數(shù)量減半只能為減Ⅱ末期。

答案：D

5.3 曲線圖

（1） 細(xì)胞核內(nèi)DNA和染色體的數(shù)量變化

例3.圖8是表示某種生物細(xì)胞核內(nèi)染色體及DNA相對(duì)量變化的曲線圖。根據(jù)此曲線圖回答下列問(wèn)題：（注：橫坐標(biāo)各個(gè)區(qū)域代表細(xì)胞分裂的各個(gè)時(shí)期，區(qū)域的大小和各個(gè)時(shí)期所需的時(shí)間不成比例）

圖8

（1）圖中代表染色體相對(duì)數(shù)量變化的曲線是________。

（2）形成配子時(shí)，成對(duì)的遺傳因子分離發(fā)生在圖中的_______過(guò)程。

（3）細(xì)胞內(nèi)含有四分體的區(qū)間是________。

（4）若該生物體細(xì)胞中染色體數(shù)為20條，則一個(gè)細(xì)胞核中的DNA分子數(shù)在9～12時(shí)期為_(kāi)______個(gè)。

（5）著絲點(diǎn)分裂發(fā)生在橫坐標(biāo)數(shù)字的________處。

解析：根據(jù)DNA和染色體在有絲分裂和減數(shù)分裂中的變化特點(diǎn)可知，曲線A為DNA的變化曲線，曲線B為染色體的變化曲線。此圖把減數(shù)分裂、受精作用和有絲分裂很好地聯(lián)系在一起。0～8表示的是減數(shù)分裂；8位點(diǎn)發(fā)生受精作用；8～13表示有絲分裂。具體的時(shí)間段1～2、2～3、3～4、4～5、5～6、6～7、7～8依次為減Ⅰ的前期、中期、后期、減Ⅱ的前期、中期后期和末期；9～10、10～11、11～12、12～13依次為有絲的前期、中期、后期和末期。成對(duì)的遺傳因子分離發(fā)生在減Ⅰ后期，即3～4；四分體形成于減Ⅰ前期，消失于減Ⅰ后期，存在區(qū)間即1～3；著絲點(diǎn)分裂是瞬間完成的，在減Ⅱ后期和有絲后期剛開(kāi)始時(shí)發(fā)生，這里往往漏掉一個(gè)或填成區(qū)間。

答案：（1）B （2）3～4 （3）1～3 （4）40 （5）6、11

（2） 每一條染色體上的DNA含量變化曲線

例4.下列是有關(guān)細(xì)胞分裂的問(wèn)題。圖9表示細(xì)胞分裂的不同時(shí)期與每條染色體DNA含量變化的關(guān)系；圖10表示處于細(xì)胞分裂不同時(shí)期的細(xì)胞圖像。請(qǐng)據(jù)圖回答：

圖9

圖10

（1）圖9中AB段形成的原因是__________，該過(guò)程發(fā)生于細(xì)胞分裂__________期。圖9中CD段形成的原因是________。

（2）圖10中________細(xì)胞處于圖9中的BC段，圖10中_______細(xì)胞處于圖9中的DE段。

（3）就圖10乙分析可知，該細(xì)胞含有________條染色單體，染色體數(shù)與DNA分子數(shù)之比為_(kāi)_______，該細(xì)胞處于________分裂的________期，其產(chǎn)生的子細(xì)胞名稱(chēng)為_(kāi)_______________。

解析：通過(guò)具體圖表，考查減數(shù)分裂及有絲分裂過(guò)程中染色體的變化規(guī)律。題目給出的圖像和我們平日訓(xùn)練時(shí)的圖像基本相同，但該題的關(guān)鍵是圖9中的縱坐標(biāo)代表每條染色體DNA含量而不是一個(gè)細(xì)胞中的染色體含量。CD段可能發(fā)生在有絲分裂后期或者減Ⅱ后期。從圖9中可以看出，A→B段，DNA含量增加，這是由于在細(xì)胞分裂間期，完成了復(fù)制；C→D段每條染色體上DNA含量減半，這是由于著絲點(diǎn)分裂，一條染色體變?yōu)閮蓷l染色體的緣故。圖10中的乙、丙，其染色體的著絲點(diǎn)都未分開(kāi)，相當(dāng)于圖9中的BC段，甲中染色體的著絲點(diǎn)已分開(kāi)，相當(dāng)于DE段。乙細(xì)胞中含有4條染色體，其染色體∶DNA＝1∶2，由于細(xì)胞是不均等分裂，所以該細(xì)胞屬于減數(shù)第一次分裂的后期，產(chǎn)生的兩個(gè)子細(xì)胞分別叫次級(jí)卵母細(xì)胞和第一極體。

答案：（1）DNA復(fù)制（或染色體復(fù)制） 間 著絲點(diǎn)分裂

（2）乙、丙 甲

（3）8 1∶2 減數(shù)第一次 后 次級(jí)卵母細(xì)胞和第一極體

福建省晉江市季延中學(xué)）