“有絲分裂”和“減數(shù)分裂”學法指導(dǎo)

福建 蔡明指

“有絲分裂”和“減數(shù)分裂”學法指導(dǎo)

福建 蔡明指

有絲分裂和減數(shù)分裂是高中生物學教學的重要內(nèi)容，是學習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，給準確認知帶來很大困難，要理解并掌握這部分知識，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、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，弄清二者的特點及本質(zhì)區(qū)別，應(yīng)用所學知識解答細胞分裂的相關(guān)習題。

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），當染色體復(fù)制完成后，就由單線型變?yōu)殡p線型，無論哪一種形態(tài)，染色體的數(shù)目都等于著絲點的個數(shù)。數(shù)清著絲點的個數(shù)，即可知道染色體的個數(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)分裂過程中，進行聯(lián)會配對的兩條染色體，一般大小形狀相似，一條來自父方，一條來自母方。

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著絲點上，而非姐妹染色單體位于不同著絲點上。

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對同源染色體構(gòu)成1個四分體，圖5中共有2對同源染色體，2個四分體。

圖5

3 有絲分裂與減數(shù)分裂的特征比較

3.1 有絲分裂

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

3.2 減數(shù)分裂

減數(shù)分裂是進行有性生殖的生物，在產(chǎn)生成熟生殖細胞時進行的細胞分裂方式。其特點是：染色體只復(fù)制一次，而細胞連續(xù)分裂兩次。結(jié)果：成熟生殖細胞中的染色體數(shù)目比原始生殖細胞（如精原細胞）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，而細胞連續(xù)分裂兩次，所以分裂結(jié)束后，子細胞中的染色體、DNA數(shù)目是精原細胞（或卵原細胞）的一半，也是體細胞的一半。有絲分裂產(chǎn)生的是體細胞，而減數(shù)分裂產(chǎn)生的是生殖細胞。

減數(shù)第一次分裂的主要特點有：聯(lián)會、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，細胞中的染色體數(shù)目減少一半是由于成對同源染色體分開，分別分到兩個細胞中而減半，也正因為如此，減數(shù)第一次分裂結(jié)束后，細胞中就沒有同源染色體了（對二倍體生物而言）。

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

4 有絲分裂和減數(shù)分裂各個時期圖像辨認

________________________________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，出現(xiàn)四分體染色體散亂分布，無同源染色體前期著絲點排列在赤道板，有同源染色體四分體排列在赤道板與有絲分裂相同，但無同源染色體中期著絲點分裂，染色單體分開，有同源染色體四分體分開、移向兩極與有絲分裂相同，但無同源染色體后期

細胞圖像判斷方法：

5 與有絲分裂和減數(shù)分裂圖像相關(guān)的題型

5.1 一般圖像識別問題——利用上面的識別方法即可

例1.圖6是某種動物細胞進行有絲分裂和減數(shù)分裂部分圖，據(jù)圖回答問題：

圖6

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

解析：此類題目對于學生來說是圖像題中最難得分的，學生不僅要把各個圖像準確的識別出，而且還要把它們按正確的順序排列起來。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前期是精細胞有絲前期

5.2 柱形圖

例2.圖7中甲～丁為小鼠睪丸中細胞分裂不同時期的染色體數(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：此類題通過柱形圖的變化來表示有絲分裂或減數(shù)分裂的不同時期。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，著絲點分裂，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DNA分子，因此，染色體∶DNA=1∶2。所以，表示DNA和染色體。其次，通過觀察染色體、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是表示某種生物細胞核內(nèi)染色體及DNA相對量變化的曲線圖。根據(jù)此曲線圖回答下列問題：（注：橫坐標各個區(qū)域代表細胞分裂的各個時期，區(qū)域的大小和各個時期所需的時間不成比例）

圖8

（1）圖中代表染色體相對數(shù)量變化的曲線是________。

（2）形成配子時，成對的遺傳因子分離發(fā)生在圖中的_______過程。

（3）細胞內(nèi)含有四分體的區(qū)間是________。

（4）若該生物體細胞中染色體數(shù)為20條，則一個細胞核中的DNA分子數(shù)在9～12時期為_______個。

（5）著絲點分裂發(fā)生在橫坐標數(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位點發(fā)生受精作用；8～13表示有絲分裂。具體的時間段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；著絲點分裂是瞬間完成的，在減Ⅱ后期和有絲后期剛開始時發(fā)生，這里往往漏掉一個或填成區(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)細胞分裂的問題。圖9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10表示處于細胞分裂不同時期的細胞圖像。請據(jù)圖回答：

圖9

圖10

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

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

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

解析：通過具體圖表，考查減數(shù)分裂及有絲分裂過程中染色體的變化規(guī)律。題目給出的圖像和我們平日訓練時的圖像基本相同，但該題的關(guān)鍵是圖9中的縱坐標代表每條染色體DNA含量而不是一個細胞中的染色體含量。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，其染色體的著絲點都未分開，相當于圖9中的BC段，甲中染色體的著絲點已分開，相當于DE段。乙細胞中含有4條染色體，其染色體∶DNA＝1∶2，由于細胞是不均等分裂，所以該細胞屬于減數(shù)第一次分裂的后期，產(chǎn)生的兩個子細胞分別叫次級卵母細胞和第一極體。

答案：（1）DNA復(fù)制（或染色體復(fù)制） 間 著絲點分裂

（2）乙、丙 甲

（3）8 1∶2 減數(shù)第一次 后 次級卵母細胞和第一極體

福建省晉江市季延中學）