细胞分裂的图像判别及典型例题分析-中学生物教学
摘要:在生物学习中,细胞分裂图形识别和判定的学习是一个重点,也是一大难点。细胞分裂阶段的判断,不同分裂时期细胞图像的判定都需要扎实的基础知识和一定判断技巧。掌握一定的梳理方法是解答这类题目的关键。有丝分裂和减数分裂(减数第一次分裂和减数第二次分裂)的对比考察是出题的热点,也是易混点。相反这些特点的存在也给认识和掌握细胞分裂带来了方便。本文从细胞分裂的基本概况出发,对一些细胞分裂图像的判断进行介绍,最后选取典型例题进行分析。
关键词:细胞分裂;图像判别;典型例题分析
1 细胞分裂
依照生物学的基本知识,细胞分裂可分为有丝分裂和减数分裂两种,有丝分裂包括分裂前期、中期、后期和晚期四个时期,减数分裂可分为减数第一次分裂和减数第二次分裂两个阶段。因此,要想正确解答出细胞分裂的题目,必须掌握有丝分裂与减数分裂的差别以及各个分裂不同时期之间的区别,这样才能在解题中准确无误的进行时期判断。细胞分裂解题的关键在于根据细胞分裂图形判定细胞分裂的方式和时期。下面给大家介绍“梳理法”来判定细胞分裂的方式。
1.1 减数第一次分裂(减一)的判定
(1)图像中有联会或四分体的断定为“减一”
在减数第一次分裂过程中产生同源染色体的两两配对,即联会现象,故在图像中看到上述现象或四分体时即判定为减数第一次分裂。
(2)图像中同源染色体两两分离的断定为“减一”
减数第一次分裂完成后会看到细胞中染色体数目为原来的一半。这是因为在该过程中发生了同源染色体的两两分离。因此在图像中看到有同源染色体互相分离时,即可断定为减数第一次分裂。
1.2 减数分裂图像中存在细胞质的不均等分裂现象
减数分裂图像中存在细胞质的不均等分裂现象,即细胞分裂后产生一个大、小不一的两个细胞。凡是图像中出现这种细胞分裂方式的必定属于减数分裂。但在减数第一次分裂和减数第二次分裂过程中卵细胞都有不均等分裂的现象,故可有染色单体是否存在于细胞图像中,来判断他们所处的分裂阶段。 有姐妹染色单体存在细胞中,可判定为减数第一次分裂;反之,可判定为减数第二次分裂。
次分裂。
1.3 减数第二次分裂与有丝分裂的断定
在经过方法(一)、方法(二)的梳理后,剩余的就是减数第二次分裂和有丝分裂的梳理和判定了。因为减数第二次分裂的过程和有丝分裂的过程很相似,要区别图像中细胞的分裂属于两者的哪一种,确实有一定的难度。这时我们可以考虑细胞中染色体的结构和行为,计算染色体数目。
(1)得知体细胞染色体数
在题目中得知该生物体细胞中的染色体数2n为多少,该细胞分裂的形式可通过细胞中染色体的数目来判定。必须提醒,原于着丝点的分离,减数第二次分裂和有丝分裂的晚期,一个明显的现象是细胞中染色体的数为没有分离前的二倍,所以,在确定为后期的细胞分裂图像中,可以只计算一侧染色体数目。
判定方法:细胞中的染色体数目与体细胞中染色体数目相同时,判定为有丝分裂;一半时,判定为减数分裂。
(2)未知体细胞染色体数
在生物的体细胞染色体数目未知的情况下,细胞的分裂方式只有通过查看细胞中是否存在同源染色体断定了。在三个中期和三个后期出现的染色体的分离,着丝点的分裂,都使我们对细胞中同源染色体的断定产生了障碍,为了区分这种干扰我们可以对染色体进行标记,分别采用空心和实心表示,若后期时判定有无同源染色体,只能看图像的一侧。有丝分裂时,细胞中有同源染色体,反之,判定为减数第二次分裂;细胞中的染色体数为奇数的可判定为减数第二次分裂
细胞中染色体数目是否为奇数对于未知体细胞中染色体数目的情况,也是一个特殊的判别方法。对于二倍体生物,在进行有丝分裂后产生的子细胞也是二倍体,细胞中的染色体数目固然是偶数。若细胞中的染色体数目为奇数,则细胞进行减数分裂就是必然的了,并可断定为减数第二次分裂。
2 图像判别
2.1 减数分裂和有丝分裂
第一、判定时期。染色体无规律分布为前期;染色体排列在中央为中期;染色体移向两级为后期;
第二、判别分裂方式。判断口诀为“一数 、二看 、三判断”。一数是指数染色体的数目,判定是奇数还是偶数,若是前者可断定为减数第二次分裂;若是后者,则需要通过“二看”,看下是否存在同源染色体,不存在可断定为减数第二次分裂;存在,根据同源染色体、有无联会或是否分开来进行“三判断”,不存在上述现象可断定为有丝分裂,存在则断定为减数第一次减数分裂。
2.2 “3中”和“3后”的判别比较
(1)细胞分裂中三个中期的比较
是否存在同源染色体是判定有丝分裂和减数第二次分裂的关键。识别细胞中的同源染色体,可以采取观察大小和形状的方法,并对染色体进行标记,分别采用实心和空心表示,也可以观察着丝点的位置,看看具体在细胞的什么位置,然后进行判断。
有丝分裂中期的图像特征:染色体数目为2N且形态相同,DNA数目为4N,姐妹染色单体为4N,着丝点排列在赤道板上且着丝点未分离。
减数第二次分裂中期的图像特征: DNA数目为4N,姐妹染色单体为4N(姐妹染色单体存在),染色体数目为2N且形态各不相同,着丝点位置不同且未断开,可判断没有同源染色体。
对处于细胞分裂中期的图像进行判定:① 观察染色体在减数第一次分裂中期的特征,是否排列在细胞中央的赤道板上,很明显是没有;② 有丝分裂中期:染色体数目为2N且形态相同,DNA数目为4N,姐妹染色单体为4N,着丝点排列在赤道板上且着丝点未分离,显然有结果;③ 减数第二次分裂中期,细胞中没有同源染色体。
(2)细胞分裂中三个后期的比较
根据对细胞分裂的的学习可知,关于有丝分裂后期和减数第二次分裂后期既具有相同点又具有不同点,如果能熟练地掌握这些异同点,对以后的学习和做题会有很大的益处。
相同之处:着丝点分裂,同一染色体上的两条姐妹染色单体彼此分开,生成两条相同的染色体并在两极纺锤丝的牵引下移向细胞两端。
不同之处:有丝分裂后期和减数第二次分裂后期不同点的关键是细胞中是否有同源染色体,在对细胞分裂图像进行判别的过程中,先对移向一侧的一组染色体进行判定。
对处于细胞分裂后期的图像进行判定:① 减数第一次分裂后期:染色体是否含有染色单体,显然存在;② 移向一侧的染色体中是否存在同源染色体,有丝分裂后期存在,减数第二次分裂后期不存在。
3 典型例题分析
在高中生物的学习中,对于细胞分裂知识点的考察也是一个重点和难点。考试的类型多以选择题和见图分析题等,其中,选择题主要是针对细胞分裂的独立学习点的考察,考题形式具有片面且出题类型相对比较容易,而见图分析题则是有丝分裂和减数分裂中各学习点的联合考察,出题类型多样,题目相对较麻烦并具有一定的难度。下面主要对见图分析题进行解析,梳理解题思路。
例 下图细胞的分裂示意图代表某种生物不同时期的细胞分裂过程(体细胞染色体数目为2n),请在下面的横线上作答:
(1) 判定属于有丝分裂的细胞是_________;
(2) 判定A细胞染色体的数目________和染色单体的数目________,并确定两者的比例________,D细胞分裂后生成的细胞是________;
(3) 判定A、B、D三个细胞中,是否存在染色单体并说明原因?______________;
(4) 判定A细胞中,存在染色体暂时加倍的原因?____________;
(5) 判定能发生基因重组的细胞是________。
梳理过程:根据细胞分裂的梳理法可知:以上5个染色体数目均为偶数(A图为后期图像),且该物种体细胞内染色体数目2n对(4n条)。则根据染色体数目在体细胞内的数目和体细胞相同,可判定一定存在同源染色体,再根据细胞分裂各个时期的染色体,判断该细胞分裂所处的时期。根据后期细胞膜凹陷的形式即等体积分裂和不等体积分裂,判断细胞的大致性别。
解析:(1)根据上图知,A、C图可判定为体细胞的分裂示意图,原因在于染色体数目和体细胞一致(A图有三个后期的对比可判定为有丝分裂后期),同理根据三个中期的比较判定可知C图为有丝分裂的中期,故答案为A、C,(2)分析A图可得细胞中染色体的数目为4n,染色单体的数目为8n,二者的比例为1:2,由D细胞的分裂可知,发生在减数第二次分裂时期,又因为细胞质的等体积分离,故可判定为次级精母细胞或第一极体,(3)根据同源染色体的特点和上述的梳理可以判定符合题意的细胞为A、B, 由于四分体即同源染色体的分离,A细胞染色体暂时加倍,D为等体积分离,为次级精母细胞或第一极体,故D细胞内的染色体也加倍。(4)有上述五图知,只有B、C、E存在染色体,而染色单体的存在依附于染色体,故此存在姐妹染色单体的细胞为B、C、E,(5)发生基因重组的细胞为BE,只有在同源染色体发生分离组合时和生成新的细胞时才发生基因的重组。
参考答案:(1)A、C;(2)4n、8n、1:2、次级精母细胞或第一极体;(3)A、B(4)由于四分体即同源染色体的分离;(5)B、E。
4 结束语
在高中的生物学习中,常常会遇到关于细胞分裂图形的识别与判定方面的题目,常常要求学生根据给出的细胞分裂图像进行判别和断定,并判断出该图像属于细胞的哪种分裂方式,发生在哪一个分裂阶段,分裂产生的细胞为哪一种细胞以及细胞分裂时产生的明显特点等,为此对细胞分裂图像进行分析和学习具有重要的实用意义。本文所述的几点细胞分裂的判断方法和技巧具有较广的应用价值。
参考文献
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