細胞分裂的圖像判別及典型例題分析-中學生物教學
摘要:在生物學習中,細胞分裂圖形識別和判定的學習是一個重點,也是一大難點。細胞分裂階段的判斷,不同分裂時期細胞圖像的判定都需要扎實的基礎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,也是易混點。相反這些特點的存在也給認識和掌握細胞分裂帶來了方便。本文從細胞分裂的基本概況出發(fā),對一些細胞分裂圖像的判斷進行介紹,最后選取典型例題進行分析。
關鍵詞:細胞分裂;圖像判別;典型例題分析
1 細胞分裂
依照生物學的基本知識,細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確無誤的進行時期判斷。細胞分裂解題的關鍵在于根據(jù)細胞分裂圖形判定細胞分裂的方式和時期。下面給大家介紹“梳理法”來判定細胞分裂的方式。
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胞中染色體數(shù)目為原來的一半。這是因為在該過程中發(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)分裂圖像中存在細胞質的不均等分裂現(xiàn)象
減數(shù)分裂圖像中存在細胞質的不均等分裂現(xiàn)象,即細胞分裂后產生一個大、小不一的兩個細胞。凡是圖像中出現(xiàn)這種細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。因為減數(shù)第二次分裂的過程和有絲分裂的過程很相似,要區(qū)別圖像中細胞的分裂屬于兩者的哪一種,確實有一定的難度。這時我們可以考慮細胞中染色體的結構和行為,計算染色體數(shù)目。
(1)得知體細胞染色體數(shù)
在題目中得知該生物體細胞中的染色體數(shù)2n為多少,該細胞分裂的形式可通過細胞中染色體的數(shù)目來判定。必須提醒,原于著絲點的分離,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,在確定為后期的細胞分裂圖像中,可以只計算一側染色體數(shù)目。
判定方法:細胞中的染色體數(shù)目與體細胞中染色體數(shù)目相同時,判定為有絲分裂;一半時,判定為減數(shù)分裂。
(2)未知體細胞染色體數(shù)
在生物的體細胞染色體數(shù)目未知的情況下,細胞的分裂方式只有通過查看細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,著絲點的分裂,都使我們對細胞中同源染色體的斷定產生了障礙,為了區(qū)分這種干擾我們可以對染色體進行標記,分別采用空心和實心表示,若后期時判定有無同源染色體,只能看圖像的一側。有絲分裂時,細胞中有同源染色體,反之,判定為減數(shù)第二次分裂;細胞中的染色體數(shù)為奇數(shù)的可判定為減數(shù)第二次分裂
細胞中染色體數(shù)目是否為奇數(shù)對于未知體細胞中染色體數(shù)目的情況,也是一個特殊的判別方法。對于二倍體生物,在進行有絲分裂后產生的子細胞也是二倍體,細胞中的染色體數(shù)目固然是偶數(shù)。若細胞中的染色體數(shù)目為奇數(shù),則細胞進行減數(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)第二次分裂的關鍵。識別細胞中的同源染色體,可以采取觀察大小和形狀的方法,并對染色體進行標記,分別采用實心和空心表示,也可以觀察著絲點的位置,看看具體在細胞的什么位置,然后進行判斷。
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,著絲點排列在赤道板上且著絲點未分離。
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,著絲點位置不同且未斷開,可判斷沒有同源染色體。
對處于細胞分裂中期的圖像進行判定: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,著絲點排列在赤道板上且著絲點未分離,顯然有結果;③ 減數(shù)第二次分裂中期,細胞中沒有同源染色體。
(2)細胞分裂中三個后期的比較
根據(jù)對細胞分裂的的學習可知,關于有絲分裂后期和減數(shù)第二次分裂后期既具有相同點又具有不同點,如果能熟練地掌握這些異同點,對以后的學習和做題會有很大的益處。
相同之處:著絲點分裂,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的關鍵是細胞中是否有同源染色體,在對細胞分裂圖像進行判別的過程中,先對移向一側的一組染色體進行判定。
對處于細胞分裂后期的圖像進行判定: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
在高中生物的學習中,對于細胞分裂知識點的考察也是一個重點和難點??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胞分裂的獨立學習點的考察,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)分裂中各學習點的聯(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行解析,梳理解題思路。
例 下圖細胞的分裂示意圖代表某種生物不同時期的細胞分裂過程(體細胞染色體數(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胞是_________;
(2) 判定A細胞染色體的數(shù)目________和染色單體的數(shù)目________,并確定兩者的比例________,D細胞分裂后生成的細胞是________;
(3) 判定A、B、D三個細胞中,是否存在染色單體并說明原因?______________;
(4) 判定A細胞中,存在染色體暫時加倍的原因?____________;
(5) 判定能發(fā)生基因重組的細胞是________。
梳理過程:根據(jù)細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),且該物種體細胞內染色體數(shù)目2n對(4n條)。則根據(jù)染色體數(shù)目在體細胞內的數(shù)目和體細胞相同,可判定一定存在同源染色體,再根據(jù)細胞分裂各個時期的染色體,判斷該細胞分裂所處的時期。根據(jù)后期細胞膜凹陷的形式即等體積分裂和不等體積分裂,判斷細胞的大致性別。
解析:(1)根據(jù)上圖知,A、C圖可判定為體細胞的分裂示意圖,原因在于染色體數(shù)目和體細胞一致(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細胞的分裂可知,發(fā)生在減數(shù)第二次分裂時期,又因為細胞質的等體積分離,故可判定為次級精母細胞或第一極體,(3)根據(jù)同源染色體的特點和上述的梳理可以判定符合題意的細胞為A、B, 由于四分體即同源染色體的分離,A細胞染色體暫時加倍,D為等體積分離,為次級精母細胞或第一極體,故D細胞內的染色體也加倍。(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胞為B、C、E,(5)發(fā)生基因重組的細胞為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 結束語
在高中的生物學習中,常常會遇到關于細胞分裂圖形的識別與判定方面的題目,常常要求學生根據(jù)給出的細胞分裂圖像進行判別和斷定,并判斷出該圖像屬于細胞的哪種分裂方式,發(fā)生在哪一個分裂階段,分裂產生的細胞為哪一種細胞以及細胞分裂時產生的明顯特點等,為此對細胞分裂圖像進行分析和學習具有重要的實用意義。本文所述的幾點細胞分裂的判斷方法和技巧具有較廣的應用價值。
參考文獻
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