“細胞分裂”考點掃描

高一明 朱沈芳

細胞分裂是生物體生長、發(fā)育、繁殖和遺傳的基礎(chǔ)，是各類生物測試的重點、難點和熱點內(nèi)容，組織好有絲分裂和減數(shù)分裂的復習，對于鞏固、深化和拓展知識，加強相關(guān)知識之間的內(nèi)在聯(lián)系有重要意義。為了使學生更好地熟悉細胞分裂類考題的常見題型，加深對本塊內(nèi)容的理解，提高學生的解題技巧，筆者在系統(tǒng)復習這部分內(nèi)容時，將考查中經(jīng)常出現(xiàn)的類型，分類解析如下。

1 考查染色體的行為

【例1】 下列是動物細胞減數(shù)分裂各期的示意圖，能正確表示分裂過程順序的是（）

A． ③→⑥→④→①→②→⑤

B． ⑥→③→②→④→①→⑤

C． ⑨→⑥→④→②→①→⑤

D． ③→⑥→②→④→①→⑤

解析：染色體行為的變化規(guī)律既是細胞分裂的重點，又是細胞分裂的難點。在有絲分裂的細胞周期中，染色體行為的變化規(guī)律為：染色體復制（染色體復制產(chǎn)生的染色單體呈染色質(zhì)形態(tài)）→染色質(zhì)螺旋化成為染色體→染色體散亂分布→染色體有序排列在赤道板上→著絲點分裂，染色體平均分配到兩極→染色體平均分配到兩個子細胞中。在減數(shù)分裂過程中，染色體行為的變化規(guī)律為：染色體復制（染色體復制產(chǎn)生的染色單體呈染色質(zhì)形態(tài)）→同源染色體聯(lián)會、染色質(zhì)螺旋化成為染色體→四分體→四分體有序排列在赤道板上→同源染色體分離、非同源染色體自由組合→產(chǎn)生次級性母細胞→染色體有序排列在赤道板上→著絲點分裂，染色體向兩極移動→產(chǎn)生有性生殖細胞。

答案：D。

2 考查細胞核染色體數(shù)目的變化規(guī)律

【例2】 某生物的體細胞含有42條染色體，在減數(shù)第二次分裂后期，細胞內(nèi)含有的染色體、染色單體數(shù)依次是（）

A. 42、42 B. 21、0

C. 42、0 D. 21、42

解析：細胞核染色體數(shù)目的變化規(guī)律也是細胞分裂的重點和難點。有絲分裂和減數(shù)分裂過程中細胞核染色體數(shù)目的變化規(guī)律可以用圖1、圖2表示。

在有絲分裂過程中，染色體數(shù)目的變化規(guī)律為：2→4（著絲點分裂，使染色體數(shù)目加倍，染色單體消失）→2。圖1中，AB段可代表有絲分裂的間期、前期和中期，BC段可代表有絲分裂的后期，CD段可代表有絲分裂的末期。在減數(shù)分裂過程中，染色體數(shù)目的變化規(guī)律為：2→1（同源染色體分離，使染色體數(shù)目減半）→2（著絲點分裂，使染色體數(shù)目加倍，染色單體消失）→1。圖2中，EF段可代表減數(shù)第一次分裂，F(xiàn)I段可代表減數(shù)第二次分裂，GH段可代表減數(shù)第二次分裂后期。本題中體細胞含有42條染色體的某生物，當減數(shù)分裂進行到減數(shù)第二次分裂后期時，染色體數(shù)目會從42→21→42，相當于圖2中的GH段。

答案：C。

3 考查細胞核DNA數(shù)目的變化規(guī)律

【例3】 假如一物種精細胞的細胞核中有12條染色體，每條染色體上DNA分子的平均重量為4×10－14 g。則此物種處在有絲分裂前期時細胞內(nèi)染色體上DNA的總重量為（）

A． 48×10－14 g B． 96×10－14 g

C． 192×10－14 g D． 384×10－14 g

解析：細胞核DNA數(shù)目的變化規(guī)律同樣是細胞分裂的重點和難點。有絲分裂和減數(shù)分裂過程中細胞核DNA數(shù)目的變化規(guī)律如圖3、4所示。

在有絲分裂過程中，細胞核DNA數(shù)目的變化規(guī)律為：2→4（有絲分裂的間期細胞核DNA進行復制）→2。圖3中，AB段可代表有絲分裂的間期，BC段可代表有絲分裂的前期、中期和后期，CD段可代表有絲分裂的末期；在減數(shù)分裂過程中，細胞核DNA數(shù)目的變化規(guī)律為：2→4（減數(shù)第一次分裂的間期細胞核DNA進行復制）→2（減數(shù)第一次分裂結(jié)束）→1（減數(shù)第二次分裂結(jié)束）。圖4中，EG段可代表減數(shù)第一次分裂，EF段可代表減數(shù)第一次分裂的間期，F(xiàn)G段可代表減數(shù)第一次分裂的分裂期，GH段可代表減數(shù)第二次分裂。本題從精細胞的細胞核中有12條染色體，每條染色體上DNA分子的平均重量為4×10－14 g，可知其體細胞中染色體上DNA的總重量為：2×12×4×10－14＝96×10－14 g，經(jīng)過有絲分裂的間期DNA復制后，有絲分裂前期細胞內(nèi)染色體上DNA的總重量應(yīng)為2×96×10－14＝192×10－14 g。

答案：C。

4 考查每條染色體DNA數(shù)目的變化規(guī)律

【例4】 圖5表示細胞分裂的不同時期與每條染色體DNA含量變化的關(guān)系，圖6表示三個處于不同分裂期的細胞。請據(jù)圖回答：

（1） 圖5中AB段形成的原因是，該過程發(fā)生于細胞分裂的 期，圖5中CD段形成的原因是。

（2） 圖6中 細胞處于圖5中的BC段，圖6中 細胞處于圖5中的DE段。

解析：有絲分裂和減數(shù)分裂過程中每條染色體DNA含量變化與細胞分裂過程中染色單體的產(chǎn)生和消失有直接的關(guān)系。染色單體產(chǎn)生于有絲分裂間期、減數(shù)第一次分裂的間期，產(chǎn)生染色單體后，每條染色體DNA含量從1→2；染色單體消失于有絲分裂后期、減數(shù)第二次分裂的后期，染色單體消失后，每條染色體DNA含量從2→1。所以細胞分裂過程中每條染色體DNA含量變化規(guī)律可用圖7來表示。

若圖7表示有絲分裂過程中每條染色體DNA含量的變化規(guī)律，則AB代表有絲分裂的間期，BC代表有絲分裂的前期、中期，CD代表有絲分裂的后期、末期；若圖7表示減數(shù)分裂過程中每條染色體DNA含量的變化規(guī)律，則AB代表減數(shù)第一次分裂的間期，BC代表減數(shù)第一次分裂的前期、中期、后期、末期和減數(shù)第二次分裂的前期、中期，CD代表減數(shù)第二次分裂的后期、末期。本題圖5中AB段形成的原因是：細胞分裂的間期，染色體復制產(chǎn)生了染色單體；CD段形成的原因是著絲點分裂，染色單體消失。圖5中的BC段每條染色體上有2個DNA分子，說明在每個染色體的著絲點連著兩個染色單體，當然對應(yīng)于圖6中的丙細胞，圖5中的DE段每條染色體上有1個DNA分子，說明每個染色體的著絲點已經(jīng)分裂，染色單體已經(jīng)消失，明顯對應(yīng)于圖6中的甲細胞和乙細胞。

答案：（1） 細胞分裂的間期，染色體復制產(chǎn)生了染色單體 后期 著絲點分裂，染色單體消失 （2） 丙 甲和乙

5 考查細胞分裂各期的示意圖

【例5】 若甲、乙、丙三圖代表某雄性動物精巢中三個正在進行細胞分裂的細胞。請據(jù)圖8回答：

（1） 正處在有絲分裂后期的細胞是 ，正處在減數(shù)第一次分裂后期的細胞是，正處在減數(shù)第二次分裂后期的細胞是 。

（2） 能代表精原細胞的細胞是 ，能代表初級精母細胞的細胞是 ，能代表次級精母細胞的細胞是 。

（3） 甲細胞分裂后產(chǎn)生的子細胞名稱為 ，乙細胞分裂后產(chǎn)生的子細胞名稱為 ，丙細胞分裂后產(chǎn)生的子細胞名稱為 。

解析：這類考題通常會考查細胞分裂的種類和時期、細胞的名稱、子細胞的種類等問題，解題的關(guān)鍵是識別細胞分裂的種類和時期。示意圖所代表的細胞分裂種類和時期的識別，通常可以從同源染色體的辨析入手。同源染色體的“同”是指2條染色體的形態(tài)、大小相同；“源”是指2條染色體的來源，一條來自于父方，一條來自于母方。在細胞分裂各期的示意圖中，假如細胞內(nèi)沒有同源染色體，則代表減數(shù)第二次分裂；假如細胞內(nèi)有同源染色體，則代表有絲分裂或減數(shù)第一次分裂；然后從染色體的行為把有絲分裂和減數(shù)第一次分裂區(qū)別開來。如果是有絲分裂，則代表的細胞名稱及產(chǎn)生的子細胞種類都是體細胞；如果是減數(shù)第一次分裂，則代表的細胞名稱為初級精母細胞或初級卵母細胞，產(chǎn)生的子細胞種類為次級精母細胞或次級卵母細胞和極體；如果是減數(shù)第二次分裂，則代表的細胞名稱為次級精母細胞或次級卵母細胞或極體，產(chǎn)生的子細胞種類為精細胞或卵細胞和極體或極體。本題丙細胞中沒有同源染色體，并且染色體在細胞的兩極，所以丙細胞處在減數(shù)第二次分裂的后期，由于是雄性動物精巢中的細胞，所以它代表的細胞名稱為次級精母細胞，分裂后可產(chǎn)生2個精細胞，甲細胞中有同源染色體，并且到細胞兩極的染色體還有染色單體，所以甲細胞處在減數(shù)第一次分裂的后期，所代表的細胞名稱為初級精母細胞，分裂后可產(chǎn)生2個次級精母細胞。乙細胞中有同源染色體，并且到細胞兩極的染色體已沒有染色單體，所以乙細胞處在有絲分裂的后期，代表的細胞名稱及產(chǎn)生的子細胞種類都是精原細胞。

答案：（1） 乙 甲 丙 （2） 乙 甲 丙 （3） 次級精母細胞 精原細胞 精細胞

6 考查與遺傳變異的關(guān)系

【例6】 1961年首次報道性染色體為3條的XXY男性，患者的臨床表現(xiàn)是舉止異常、性格失調(diào)、容易沖動，部分患者的生殖器官發(fā)育不全。請分析這種病是減數(shù)次分裂的哪個階段出現(xiàn)異常引起的？

解析：有絲分裂過程中可能產(chǎn)生的變異包括：基因突變（有絲分裂間期DNA的復制發(fā)生差錯）、染色體變異（有絲分裂過程中染色體的數(shù)目、結(jié)構(gòu)發(fā)生改變）；減數(shù)分裂過程中可能產(chǎn)生的變異包括：基因突變（減數(shù)第一次分裂間期DNA的復制發(fā)生差錯）、基因重組（減數(shù)第一次分裂四分體時期基因的互換和減數(shù)第一次分裂后期基因的自由組合）、染色體變異（減數(shù)分裂過程中染色體的數(shù)目、結(jié)構(gòu)發(fā)生改變）。有絲分裂過程中產(chǎn)生的變異一般是不遺傳的，而減數(shù)分裂過程中產(chǎn)生的變異可以從親代傳到子代。當異常的配子受精時，會出現(xiàn)性染色體為XXY的異常男性：X（卵細胞正常）＋XY（精子異常）→XXY或XX（卵細胞異常）＋Y（精子正常）→XXY。當精子中的性染色體正常時（性染色體為Y），卵細胞中的性染色體應(yīng)該是XX，與正常的卵細胞相比多了一條X染色體。其產(chǎn)生的原因可能是減數(shù)第一次分裂后期，初級卵母細胞中XX這一對同源染色體沒有分離都走向了一極；也可能是減數(shù)第二次分裂后期，次級卵母細胞中X這條染色體的著絲點分裂產(chǎn)生的2條X染色體沒有平均分配到兩極，都走向了一極。而當卵細胞中的性染色體正常時（性染色體為X），精子中的性染色體應(yīng)該是XY，其原因可能是減數(shù)第一次分裂后期，初級精母細胞中XY這一對同源染色體沒有分離走向了一極。

答案為：當精細胞正常、卵細胞異常時，這種病既可能是初級卵母細胞在減數(shù)第一次分裂后期異常引起，也可能是次級卵母細胞在減數(shù)第二次分裂后期異常引起；當卵細胞正常、精細胞異常時，這種病可能是初級精母細胞在減數(shù)第一次分裂后期異常引起。

7 考查與遺傳定律的聯(lián)系

【例7】 一個基因型為AaBb（假設(shè)兩對基因位于兩對同源染色體上）的精原細胞，經(jīng)過減數(shù)分裂后：

（1） 可以產(chǎn)生多少個精子？多少種精子？

（2） 如果產(chǎn)生了一個基因組成為ab精子，則另外3個精子基因組成分別是什么？

（3） 如果要產(chǎn)生基因組成為AB和Ab兩種精子，則至少需要多少個精原細胞？

（4） 如果一只基因型為AaBb的雜合公牛，其體內(nèi)的100個精原細胞經(jīng)過減數(shù)分裂后，理論上可產(chǎn)生基因組成為AB的精子多少個？實際產(chǎn)生基因組成為AB的精子有多少個？

解析：位于兩對同源染色體上、基因型為AaBb的精原細胞，可以用圖9表示出來：

此細胞在減數(shù)第一次分裂的后期，兩對等位基因Aa、Bb會隨同源染色體的分離而分離，從而體現(xiàn)出基因的分離定律；同時非同源染色體上的非等位基因A（a）和B（b）會隨非同源染色體的自由組合而自由組合，從而體現(xiàn)出基因的自由組合定律。本題中的一個精原細胞在減數(shù)第一次分裂后期可以有兩種自由組合的方式：AB組合到一極、ab組合到另一極或Ab組合到一極、aB組合到另一極。由于一個精原細胞只能進行一次完整的減數(shù)分裂，因此兩對基因之間的自由組合也就只能發(fā)生上述兩種組合方式中的一種，所以這樣的一個精原細胞經(jīng)過一次完整的減數(shù)分裂后，可以產(chǎn)生4個精子、2種精子：AB和ab或Ab和aB。假如已經(jīng)產(chǎn)生了一個基因組成為ab精子，就意味著這個精原細胞中的兩對基因，在減數(shù)第一次分裂后期的自由組合情況已經(jīng)確定：AB組合到一極、ab組合到另一極，所以另外3個精子基因組成為：ab、AB、AB。如果要產(chǎn)生基因組成為AB和Ab兩種精子，在減數(shù)第一次分裂的后期，必須要發(fā)生AB、ab和Ab、aB兩種方式的自由組合，這樣就至少要進行2次完整的減數(shù)分裂。所以要產(chǎn)生基因組成為AB和Ab兩種精子，至少需要2個精原細胞。理論上100個精原細胞進行減數(shù)分裂時，上述AB、ab和Ab、aB兩種方式的自由組合都有可能隨機發(fā)生，所以理論上產(chǎn)生基因組成為AB的精子數(shù)目為：400×（1/4）＝100個。但是實際上基因組成為AB的精子數(shù)目則決定于AB、ab和Ab、aB兩種組合方式的具體數(shù)目：AB精子的最少數(shù)目為0（100個精原細胞全部是Ab和aB類組合，沒有AB和ab類組合），AB精子最多可以達到200個（100個精原細胞全部是AB和ab類組合，沒Ab和aB類組合有）。

答案：（1） 4 2 （2） ab、AB、AB （3） 2 （4） 100

0～200