細(xì)胞分裂的圖像判別及典型例題分析-中學(xué)生物教學(xué)
摘要:在生物學(xué)習(xí)中,細(xì)胞分裂圖形識別和判定的學(xué)習(xí)是一個重點(diǎn),也是一大難點(diǎn)。細(xì)胞分裂階段的判斷,不同分裂時期細(xì)胞圖像的判定都需要扎實(shí)的基礎(chǔ)知識和一定判斷技巧。掌握一定的梳理方法是解答這類題目的關(guān)鍵。有絲分裂和減數(shù)分裂(減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂)的對比考察是出題的熱點(diǎn),也是易混點(diǎn)。相反這些特點(diǎn)的存在也給認(rèn)識和掌握細(xì)胞分裂帶來了方便。本文從細(xì)胞分裂的基本概況出發(fā),對一些細(xì)胞分裂圖像的判斷進(jìn)行介紹,最后選取典型例題進(jìn)行分析。
關(guān)鍵詞:細(xì)胞分裂;圖像判別;典型例題分析
1 細(xì)胞分裂
依照生物學(xué)的基本知識,細(xì)胞分裂可分為有絲分裂和減數(shù)分裂兩種,有絲分裂包括分裂前期、中期、后期和晚期四個時期,減數(shù)分裂可分為減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂兩個階段。因此,要想正確解答出細(xì)胞分裂的題目,必須掌握有絲分裂與減數(shù)分裂的差別以及各個分裂不同時期之間的區(qū)別,這樣才能在解題中準(zhǔn)確無誤的進(jìn)行時期判斷。細(xì)胞分裂解題的關(guān)鍵在于根據(jù)細(xì)胞分裂圖形判定細(xì)胞分裂的方式和時期。下面給大家介紹“梳理法”來判定細(xì)胞分裂的方式。
1.1 減數(shù)第一次分裂(減一)的判定
(1)圖像中有聯(lián)會或四分體的斷定為“減一”
在減數(shù)第一次分裂過程中產(chǎn)生同源染色體的兩兩配對,即聯(lián)會現(xiàn)象,故在圖像中看到上述現(xiàn)象或四分體時即判定為減數(shù)第一次分裂。
(2)圖像中同源染色體兩兩分離的斷定為“減一”
減數(shù)第一次分裂完成后會看到細(xì)胞中染色體數(shù)目為原來的一半。這是因?yàn)樵谠撨^程中發(fā)生了同源染色體的兩兩分離。因此在圖像中看到有同源染色體互相分離時,即可斷定為減數(shù)第一次分裂。
1.2 減數(shù)分裂圖像中存在細(xì)胞質(zhì)的不均等分裂現(xiàn)象
減數(shù)分裂圖像中存在細(xì)胞質(zhì)的不均等分裂現(xiàn)象,即細(xì)胞分裂后產(chǎn)生一個大、小不一的兩個細(xì)胞。凡是圖像中出現(xiàn)這種細(xì)胞分裂方式的必定屬于減數(shù)分裂。但在減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂過程中卵細(xì)胞都有不均等分裂的現(xiàn)象,故可有染色單體是否存在于細(xì)胞圖像中,來判斷他們所處的分裂階段。 有姐妹染色單體存在細(xì)胞中,可判定為減數(shù)第一次分裂;反之,可判定為減數(shù)第二次分裂。
次分裂。
1.3 減數(shù)第二次分裂與有絲分裂的斷定
在經(jīng)過方法(一)、方法(二)的梳理后,剩余的就是減數(shù)第二次分裂和有絲分裂的梳理和判定了。因?yàn)闇p數(shù)第二次分裂的過程和有絲分裂的過程很相似,要區(qū)別圖像中細(xì)胞的分裂屬于兩者的哪一種,確實(shí)有一定的難度。這時我們可以考慮細(xì)胞中染色體的結(jié)構(gòu)和行為,計算染色體數(shù)目。
(1)得知體細(xì)胞染色體數(shù)
在題目中得知該生物體細(xì)胞中的染色體數(shù)2n為多少,該細(xì)胞分裂的形式可通過細(xì)胞中染色體的數(shù)目來判定。必須提醒,原于著絲點(diǎn)的分離,減數(shù)第二次分裂和有絲分裂的晚期,一個明顯的現(xiàn)象是細(xì)胞中染色體的數(shù)為沒有分離前的二倍,所以,在確定為后期的細(xì)胞分裂圖像中,可以只計算一側(cè)染色體數(shù)目。
判定方法:細(xì)胞中的染色體數(shù)目與體細(xì)胞中染色體數(shù)目相同時,判定為有絲分裂;一半時,判定為減數(shù)分裂。
(2)未知體細(xì)胞染色體數(shù)
在生物的體細(xì)胞染色體數(shù)目未知的情況下,細(xì)胞的分裂方式只有通過查看細(xì)胞中是否存在同源染色體斷定了。在三個中期和三個后期出現(xiàn)的染色體的分離,著絲點(diǎn)的分裂,都使我們對細(xì)胞中同源染色體的斷定產(chǎn)生了障礙,為了區(qū)分這種干擾我們可以對染色體進(jìn)行標(biāo)記,分別采用空心和實(shí)心表示,若后期時判定有無同源染色體,只能看圖像的一側(cè)。有絲分裂時,細(xì)胞中有同源染色體,反之,判定為減數(shù)第二次分裂;細(xì)胞中的染色體數(shù)為奇數(shù)的可判定為減數(shù)第二次分裂
細(xì)胞中染色體數(shù)目是否為奇數(shù)對于未知體細(xì)胞中染色體數(shù)目的情況,也是一個特殊的判別方法。對于二倍體生物,在進(jìn)行有絲分裂后產(chǎn)生的子細(xì)胞也是二倍體,細(xì)胞中的染色體數(shù)目固然是偶數(shù)。若細(xì)胞中的染色體數(shù)目為奇數(shù),則細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂就是必然的了,并可斷定為減數(shù)第二次分裂。
2 圖像判別
2.1 減數(shù)分裂和有絲分裂
第一、判定時期。染色體無規(guī)律分布為前期;染色體排列在中央為中期;染色體移向兩級為后期;
第二、判別分裂方式。判斷口訣為“一數(shù) 、二看 、三判斷”。一數(shù)是指數(shù)染色體的數(shù)目,判定是奇數(shù)還是偶數(shù),若是前者可斷定為減數(shù)第二次分裂;若是后者,則需要通過“二看”,看下是否存在同源染色體,不存在可斷定為減數(shù)第二次分裂;存在,根據(jù)同源染色體、有無聯(lián)會或是否分開來進(jìn)行“三判斷”,不存在上述現(xiàn)象可斷定為有絲分裂,存在則斷定為減數(shù)第一次減數(shù)分裂。
2.2 “3中”和“3后”的判別比較
(1)細(xì)胞分裂中三個中期的比較
是否存在同源染色體是判定有絲分裂和減數(shù)第二次分裂的關(guān)鍵。識別細(xì)胞中的同源染色體,可以采取觀察大小和形狀的方法,并對染色體進(jìn)行標(biāo)記,分別采用實(shí)心和空心表示,也可以觀察著絲點(diǎn)的位置,看看具體在細(xì)胞的什么位置,然后進(jìn)行判斷。
有絲分裂中期的圖像特征:染色體數(shù)目為2N且形態(tài)相同,DNA數(shù)目為4N,姐妹染色單體為4N,著絲點(diǎn)排列在赤道板上且著絲點(diǎn)未分離。
減數(shù)第二次分裂中期的圖像特征: DNA數(shù)目為4N,姐妹染色單體為4N(姐妹染色單體存在),染色體數(shù)目為2N且形態(tài)各不相同,著絲點(diǎn)位置不同且未斷開,可判斷沒有同源染色體。
對處于細(xì)胞分裂中期的圖像進(jìn)行判定:① 觀察染色體在減數(shù)第一次分裂中期的特征,是否排列在細(xì)胞中央的赤道板上,很明顯是沒有;② 有絲分裂中期:染色體數(shù)目為2N且形態(tài)相同,DNA數(shù)目為4N,姐妹染色單體為4N,著絲點(diǎn)排列在赤道板上且著絲點(diǎn)未分離,顯然有結(jié)果;③ 減數(shù)第二次分裂中期,細(xì)胞中沒有同源染色體。
(2)細(xì)胞分裂中三個后期的比較
根據(jù)對細(xì)胞分裂的的學(xué)習(xí)可知,關(guān)于有絲分裂后期和減數(shù)第二次分裂后期既具有相同點(diǎn)又具有不同點(diǎn),如果能熟練地掌握這些異同點(diǎn),對以后的學(xué)習(xí)和做題會有很大的益處。
相同之處:著絲點(diǎn)分裂,同一染色體上的兩條姐妹染色單體彼此分開,生成兩條相同的染色體并在兩極紡錘絲的牽引下移向細(xì)胞兩端。
不同之處:有絲分裂后期和減數(shù)第二次分裂后期不同點(diǎn)的關(guān)鍵是細(xì)胞中是否有同源染色體,在對細(xì)胞分裂圖像進(jìn)行判別的過程中,先對移向一側(cè)的一組染色體進(jìn)行判定。
對處于細(xì)胞分裂后期的圖像進(jìn)行判定:① 減數(shù)第一次分裂后期:染色體是否含有染色單體,顯然存在;② 移向一側(cè)的染色體中是否存在同源染色體,有絲分裂后期存在,減數(shù)第二次分裂后期不存在。
3 典型例題分析
在高中生物的學(xué)習(xí)中,對于細(xì)胞分裂知識點(diǎn)的考察也是一個重點(diǎn)和難點(diǎn)??荚嚨念愋投嘁赃x擇題和見圖分析題等,其中,選擇題主要是針對細(xì)胞分裂的獨(dú)立學(xué)習(xí)點(diǎn)的考察,考題形式具有片面且出題類型相對比較容易,而見圖分析題則是有絲分裂和減數(shù)分裂中各學(xué)習(xí)點(diǎn)的聯(lián)合考察,出題類型多樣,題目相對較麻煩并具有一定的難度。下面主要對見圖分析題進(jìn)行解析,梳理解題思路。
例 下圖細(xì)胞的分裂示意圖代表某種生物不同時期的細(xì)胞分裂過程(體細(xì)胞染色體數(shù)目為2n),請在下面的橫線上作答:
(1) 判定屬于有絲分裂的細(xì)胞是_________;
(2) 判定A細(xì)胞染色體的數(shù)目________和染色單體的數(shù)目________,并確定兩者的比例________,D細(xì)胞分裂后生成的細(xì)胞是________;
(3) 判定A、B、D三個細(xì)胞中,是否存在染色單體并說明原因?______________;
(4) 判定A細(xì)胞中,存在染色體暫時加倍的原因?____________;
(5) 判定能發(fā)生基因重組的細(xì)胞是________。
梳理過程:根據(jù)細(xì)胞分裂的梳理法可知:以上5個染色體數(shù)目均為偶數(shù)(A圖為后期圖像),且該物種體細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目2n對(4n條)。則根據(jù)染色體數(shù)目在體細(xì)胞內(nèi)的數(shù)目和體細(xì)胞相同,可判定一定存在同源染色體,再根據(jù)細(xì)胞分裂各個時期的染色體,判斷該細(xì)胞分裂所處的時期。根據(jù)后期細(xì)胞膜凹陷的形式即等體積分裂和不等體積分裂,判斷細(xì)胞的大致性別。
解析:(1)根據(jù)上圖知,A、C圖可判定為體細(xì)胞的分裂示意圖,原因在于染色體數(shù)目和體細(xì)胞一致(A圖有三個后期的對比可判定為有絲分裂后期),同理根據(jù)三個中期的比較判定可知C圖為有絲分裂的中期,故答案為A、C,(2)分析A圖可得細(xì)胞中染色體的數(shù)目為4n,染色單體的數(shù)目為8n,二者的比例為1:2,由D細(xì)胞的分裂可知,發(fā)生在減數(shù)第二次分裂時期,又因?yàn)榧?xì)胞質(zhì)的等體積分離,故可判定為次級精母細(xì)胞或第一極體,(3)根據(jù)同源染色體的特點(diǎn)和上述的梳理可以判定符合題意的細(xì)胞為A、B, 由于四分體即同源染色體的分離,A細(xì)胞染色體暫時加倍,D為等體積分離,為次級精母細(xì)胞或第一極體,故D細(xì)胞內(nèi)的染色體也加倍。(4)有上述五圖知,只有B、C、E存在染色體,而染色單體的存在依附于染色體,故此存在姐妹染色單體的細(xì)胞為B、C、E,(5)發(fā)生基因重組的細(xì)胞為BE,只有在同源染色體發(fā)生分離組合時和生成新的細(xì)胞時才發(fā)生基因的重組。
參考答案:(1)A、C;(2)4n、8n、1:2、次級精母細(xì)胞或第一極體;(3)A、B(4)由于四分體即同源染色體的分離;(5)B、E。
4 結(jié)束語
在高中的生物學(xué)習(xí)中,常常會遇到關(guān)于細(xì)胞分裂圖形的識別與判定方面的題目,常常要求學(xué)生根據(jù)給出的細(xì)胞分裂圖像進(jìn)行判別和斷定,并判斷出該圖像屬于細(xì)胞的哪種分裂方式,發(fā)生在哪一個分裂階段,分裂產(chǎn)生的細(xì)胞為哪一種細(xì)胞以及細(xì)胞分裂時產(chǎn)生的明顯特點(diǎn)等,為此對細(xì)胞分裂圖像進(jìn)行分析和學(xué)習(xí)具有重要的實(shí)用意義。本文所述的幾點(diǎn)細(xì)胞分裂的判斷方法和技巧具有較廣的應(yīng)用價值。
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