“有丝分裂”和“减数分裂”学法指导

福建 蔡明指

“有丝分裂”和“减数分裂”学法指导

福建 蔡明指

有丝分裂和减数分裂是高中生物学教学的重要内容，是学习和理解生物的遗传变异的基础。这部分内容微观而抽象，给准确认知带来很大困难，要理解并掌握这部分知识，首先得明确染色体、染色单体、DNA三者的基本关系，其次要理解并掌握同源染色体、非同源染色体、联会、四分体等重要概念。在此基础上分析有丝分裂及减数分裂图像，弄清二者的特点及本质区别，应用所学知识解答细胞分裂的相关习题。

1 染色体、染色单体、DNA三者的基本关系

图1

方法指导：

染色体形态可分为单线型和双线型（如图2），当染色体复制完成后，就由单线型变为双线型，无论哪一种形态，染色体的数目都等于着丝点的个数。数清着丝点的个数，即可知道染色体的个数。

图2

2 弄清几组概念的区别和联系

2.1 同源染色体和非同源染色体

同源染色体：减数分裂过程中，进行联会配对的两条染色体，一般大小形状相似，一条来自父方，一条来自母方。

图3

图3中：

A和B，C和D互为同源染色体；

A和C，B和D，A和D，B和C互为非同源染色体。

但应注意：姐妹染色单体经着丝点分裂形成的两条子染色体不是同源染色体，而是相同染色体。

2.2 同源染色体上的姐妹染色单体与非姐妹染色单体

姐妹染色单体连在同一个着丝点上，而非姐妹染色单体位于不同着丝点上。

图4

图4中：

1和2，3和4互为姐妹染色单体；

1和3，1和4，2和3，2和4互为非姐妹染色单体。

2.3 同源染色体和四分体

1对同源染色体构成1个四分体，图5中共有2对同源染色体，2个四分体。

图5

3 有丝分裂与减数分裂的特征比较

3.1 有丝分裂

有丝分裂是真核细胞的主要分裂方式，其特点是细胞复制一次分裂一次，结果产生了2个与亲代一样的子细胞（体细胞），子细胞中的染色体、DNA数目都不变，基因型也不变。如1个基因型为AaBb精原细胞经有丝分裂产生2个基因型为AaBb的精原细胞。用一句话来归纳有丝分裂的特点就是：染色体的复制和平均分配，发生在产生体细胞的过程中。

3.2 减数分裂

减数分裂是进行有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的细胞分裂方式。其特点是：染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次。结果：成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞（如精原细胞）中的染色体数目减少一半。

减数分裂与有丝分裂的不同之处在于：染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次，所以分裂结束后，子细胞中的染色体、DNA数目是精原细胞（或卵原细胞）的一半，也是体细胞的一半。有丝分裂产生的是体细胞，而减数分裂产生的是生殖细胞。

减数第一次分裂的主要特点有：联会、形成四分体（发生在减数第一次分裂前期）、四分体排列在赤道板上（发生在减数第一次分裂中期）、同源染色体分离、非同源染色体自由组合（发生在减数第一次分裂后期）。

减数第一次分裂结束后，细胞中的染色体数目减少一半是由于成对同源染色体分开，分别分到两个细胞中而减半，也正因为如此，减数第一次分裂结束后，细胞中就没有同源染色体了（对二倍体生物而言）。

减数第二次分裂的主要特点有：着丝点分裂，姐妹染色单体分开。这点与有丝分裂相同。所以，减数分裂的特殊之处在于减数第一次分裂过程中。

4 有丝分裂和减数分裂各个时期图像辨认

________________________________有丝_______________________________分裂________________________________________减Ⅰ_减Ⅱ染色体散乱在中央，有同源染色体同源染色体联会，出现四分体染色体散乱分布，无同源染色体前期着丝点排列在赤道板，有同源染色体四分体排列在赤道板与有丝分裂相同，但无同源染色体中期着丝点分裂，染色单体分开，有同源染色体四分体分开、移向两极与有丝分裂相同，但无同源染色体后期

细胞图像判断方法：

5 与有丝分裂和减数分裂图像相关的题型

5.1 一般图像识别问题——利用上面的识别方法即可

例1.图6是某种动物细胞进行有丝分裂和减数分裂部分图，据图回答问题：

图6

按先后顺序把有关有丝分裂图的号码排列起来__________；按顺序把有关减数分裂图的号码排列起来__________

解析：此类题目对于学生来说是图像题中最难得分的，学生不仅要把各个图像准确的识别出，而且还要把它们按正确的顺序排列起来。根据上面的视图方法可得：①是减Ⅰ前期 ②是有丝中期 ③是减Ⅰ中期 ④是减Ⅱ中期⑤是有丝后期 ⑥是有丝后期 ⑦是有丝后期 ⑧是减Ⅰ后期 ⑨是减Ⅱ后期 ⑩是减Ⅱ前期是精细胞有丝前期

5.2 柱形图

例2.图7中甲～丁为小鼠睾丸中细胞分裂不同时期的染色体数、染色单体数和DNA分子数的比例图，关于此图叙述中错误的是 （ ）

图7

A. 甲图可表示减数第一次分裂前期

B. 乙图可表示减数第二次分裂前期

C. 丙图可表示有丝分裂间期的某一阶段

D. 丁图可表示有丝分裂后期

解析：此类题通过柱形图的变化来表示有丝分裂或减数分裂的不同时期。首先，必须弄明白不同的柱形图所代表的含义。在有丝分裂和减Ⅱ分裂后期时，着丝点分裂，染色体从双线型变为单线型，染色单体消失。所以代表染色单体。在双线型的染色体中含两条染色单体，每一条单体含有一个DNA分子，因此，染色体∶DNA=1∶2。所以，表示DNA和染色体。其次，通过观察染色体、染色单体和DNA数量的变化弄明白4幅图可能代表什么分裂的什么时期。甲图中有单体并且染色体数为2n，因此，可能为有丝分裂：间期复制完成、前期或中期；也可能为减Ⅰ：间期复制完成、前期、中期或后期。乙图中染色体数量减半，一定为减Ⅱ分裂，并且有染色单体，因此，可能为前期或中期。丙图染色体数为2n，没有染色单体，所以可能为有丝分裂间期未复制或末期；减Ⅰ间期未复制或减Ⅱ后期。丁图无染色单体并且染色体数量减半只能为减Ⅱ末期。

答案：D

5.3 曲线图

（1） 细胞核内DNA和染色体的数量变化

例3.图8是表示某种生物细胞核内染色体及DNA相对量变化的曲线图。根据此曲线图回答下列问题：（注：横坐标各个区域代表细胞分裂的各个时期，区域的大小和各个时期所需的时间不成比例）

图8

（1）图中代表染色体相对数量变化的曲线是________。

（2）形成配子时，成对的遗传因子分离发生在图中的_______过程。

（3）细胞内含有四分体的区间是________。

（4）若该生物体细胞中染色体数为20条，则一个细胞核中的DNA分子数在9～12时期为_______个。

（5）着丝点分裂发生在横坐标数字的________处。

解析：根据DNA和染色体在有丝分裂和减数分裂中的变化特点可知，曲线A为DNA的变化曲线，曲线B为染色体的变化曲线。此图把减数分裂、受精作用和有丝分裂很好地联系在一起。0～8表示的是减数分裂；8位点发生受精作用；8～13表示有丝分裂。具体的时间段1～2、2～3、3～4、4～5、5～6、6～7、7～8依次为减Ⅰ的前期、中期、后期、减Ⅱ的前期、中期后期和末期；9～10、10～11、11～12、12～13依次为有丝的前期、中期、后期和末期。成对的遗传因子分离发生在减Ⅰ后期，即3～4；四分体形成于减Ⅰ前期，消失于减Ⅰ后期，存在区间即1～3；着丝点分裂是瞬间完成的，在减Ⅱ后期和有丝后期刚开始时发生，这里往往漏掉一个或填成区间。

答案：（1）B （2）3～4 （3）1～3 （4）40 （5）6、11

（2） 每一条染色体上的DNA含量变化曲线

例4.下列是有关细胞分裂的问题。图9表示细胞分裂的不同时期与每条染色体DNA含量变化的关系；图10表示处于细胞分裂不同时期的细胞图像。请据图回答：

图9

图10

（1）图9中AB段形成的原因是__________，该过程发生于细胞分裂__________期。图9中CD段形成的原因是________。

（2）图10中________细胞处于图9中的BC段，图10中_______细胞处于图9中的DE段。

（3）就图10乙分析可知，该细胞含有________条染色单体，染色体数与DNA分子数之比为________，该细胞处于________分裂的________期，其产生的子细胞名称为________________。

解析：通过具体图表，考查减数分裂及有丝分裂过程中染色体的变化规律。题目给出的图像和我们平日训练时的图像基本相同，但该题的关键是图9中的纵坐标代表每条染色体DNA含量而不是一个细胞中的染色体含量。CD段可能发生在有丝分裂后期或者减Ⅱ后期。从图9中可以看出，A→B段，DNA含量增加，这是由于在细胞分裂间期，完成了复制；C→D段每条染色体上DNA含量减半，这是由于着丝点分裂，一条染色体变为两条染色体的缘故。图10中的乙、丙，其染色体的着丝点都未分开，相当于图9中的BC段，甲中染色体的着丝点已分开，相当于DE段。乙细胞中含有4条染色体，其染色体∶DNA＝1∶2，由于细胞是不均等分裂，所以该细胞属于减数第一次分裂的后期，产生的两个子细胞分别叫次级卵母细胞和第一极体。

答案：（1）DNA复制（或染色体复制） 间 着丝点分裂

（2）乙、丙 甲

（3）8 1∶2 减数第一次 后 次级卵母细胞和第一极体

福建省晋江市季延中学）