細(xì)胞生殖為高中生物的重點(diǎn)內(nèi)容,常考查根據(jù)細(xì)胞分裂圖像或者細(xì)胞分裂曲線圖判斷細(xì)胞分裂方式、分裂時(shí)期以及DNA和染色體數(shù)量。如何辨析某圖像屬于什么分裂,在什么時(shí)期,染色體或者DNA數(shù)量是多少?下文總結(jié)歸納了細(xì)胞分裂圖的典型特征和數(shù)量關(guān)系。
注意:
(1)上圖僅對(duì)二倍體生物而言,一倍體、三倍體或同源四倍體不能用上述方法判斷。高中學(xué)習(xí)過程一般僅考慮二倍體。
(2)后期圖像只看一極的原因在于:在有絲分裂后期與減數(shù)第二次分裂后期,由于著絲點(diǎn)分裂,姐妹染色單體分開后形成兩條一模一樣的染色體,容易被誤判為同源染色體,因而一般只看一極。
(3)也可運(yùn)用以上圖解進(jìn)行逆推解題。
例1 圖1是同一種動(dòng)物體內(nèi)有關(guān)細(xì)胞分裂的一組圖像。下列說法正確的是( )
(1)具有同源染色體的細(xì)胞有①②③ (2)動(dòng)物睪丸中可能同時(shí)出現(xiàn)以上細(xì)胞 (3)③所示的細(xì)胞中有兩個(gè)四分體 (4)進(jìn)行有絲分裂的細(xì)胞為①和③ (5)④中發(fā)生了等位基因的分離
A.(1)(2)(5) B.(2)(4)(5)
C.(1)(3)(4) D.(1)(2)(4)
【解題指導(dǎo)】首先根據(jù)題中信息判斷每個(gè)圖像屬于哪種分裂方式,處于什么時(shí)期。
對(duì)于本題而言,圖①處于分裂后期,無染色單體,不可能是減數(shù)第一次分裂,每一極中存在同源染色體,因此是有絲分裂。圖②同源染色體排列在赤道板上,屬于減數(shù)第一次分裂。圖③為中期,有同源染色體且著絲點(diǎn)排列在赤道板上,屬于有絲分裂。圖④為后期圖像,每一極無同源染色體也無染色單體,屬于減數(shù)第二次分裂。
有絲分裂及減數(shù)第一次分裂過程都存在同源染色體。在動(dòng)物睪丸中有絲分裂與減數(shù)分裂可能同時(shí)存在,并且在同一時(shí)間可能有不同時(shí)期的減數(shù)分裂。在減數(shù)第一次分裂的前期,同源染色體聯(lián)會(huì)形成四分體,而等位基因的分離則發(fā)生在減數(shù)第一次分裂的后期。
答案:D
二、細(xì)胞分裂曲線
首先要看曲線中縱坐標(biāo)代表的生物學(xué)意義。縱坐標(biāo)可以是染色體、DNA或染色單體在細(xì)胞分裂過程中的相對(duì)數(shù)量的變化,也可能是每條染色體DNA含量的變化。具體數(shù)量關(guān)系如下表:(設(shè)體細(xì)胞中DNA數(shù)為2N,染色體數(shù)為N,姐妹染色體數(shù)為0)
有絲分裂:
分裂期DNA數(shù)染色體數(shù)姐妹染色單體數(shù)
前期4N2N4N
中期4N2N4N
后期4N4N0
末期2N2N0
減數(shù)第一次分裂:
分裂期DNA數(shù)染色體數(shù)姐妹染色單體數(shù)
前期4N2N4N
中期4N2N4N
后期4N2N4N
末期2NN2N
減數(shù)第二次分裂:
分裂期DNA數(shù)染色體數(shù)姐妹染色單體數(shù)
前期2NN2N
中期2NN2N
后期2N2N0
末期NN0
例2 如圖2中A曲線表示某生物(2n=4)的體細(xì)胞分裂過程及精子形成過程中每個(gè)細(xì)胞內(nèi)某物質(zhì)數(shù)量的變化。a、b、c、d、e分別表示分裂過程中的某幾個(gè)時(shí)期的細(xì)胞中染色體圖。圖2中B表示某生物細(xì)胞分裂的不同時(shí)期與每條染色體DNA含量變化的關(guān)系。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題。
(1)圖2 A曲線中①~③段可表示細(xì)胞進(jìn)行
分裂的 數(shù)量變化。
(2)圖2 B曲線中AB段形成的原因是 ,該過程發(fā)生于細(xì)胞分裂的 期。CD段形成的原因是 。
(3)圖2 C中a~e與圖A曲線②⑤位置相對(duì)應(yīng)的細(xì)胞分別是 。位于圖B中BC段的圖C的細(xì)胞有 。
(4)圖2 C細(xì)胞a、b、c、d、e中具有同源染色體的是 。圖2 A曲線中一個(gè)細(xì)胞內(nèi)沒有同源染色體的時(shí)期是 。
(5)與體細(xì)胞相比,圖2 C a~e細(xì)胞中,核內(nèi)DNA含量加倍的是 。
(6)就染色體行為來說,b、e時(shí)期的共同特點(diǎn)是 。
【解題指導(dǎo)】本題考查細(xì)胞分裂過程曲線圖的分析與應(yīng)用。
(1)因?yàn)閳D2 A中曲線⑤階段數(shù)量暫時(shí)恢復(fù)與體細(xì)胞一樣,所以應(yīng)該是染色體的數(shù)量變化。在②階段,染色體數(shù)目與體細(xì)胞相比增加了一倍,故①~③ 段為有絲分裂過程。
(2)對(duì)于圖2 B而言,縱坐標(biāo)是每條染色體DNA含量變化的情況。AB段DNA相對(duì)數(shù)量加倍,說明正在發(fā)生DNA的復(fù)制。它發(fā)生在有絲分裂或減數(shù)分裂的間期。而BC段DNA的數(shù)量是染色體的2倍,說明每個(gè)染色體中有兩個(gè)染色單體,它可以是有絲分裂的前、中、后期,也可能是減數(shù)第一次分裂及減數(shù)第二分裂的前、中期。CD段處于染色體中DNA數(shù)量減少1倍的過渡時(shí)期,說明此時(shí)著絲點(diǎn)分開。
(3)圖2 A曲線②⑤位置相對(duì)應(yīng)的細(xì)胞染色體數(shù)量均加倍,說明細(xì)胞處于分裂的后期,從染色體的數(shù)量上看,②為4n,⑤為2n,則曲線②⑤位置相對(duì)應(yīng)的細(xì)胞分別是有絲分裂后期e和減數(shù)第二次分裂后期b。圖2 B中的BC段每個(gè)染色體中有2個(gè)DNA,它可以包括圖C中的a、c、d。
(4)從細(xì)胞中染色體的行為和數(shù)量看,a~e分別是減數(shù)分裂四分體時(shí)期、減數(shù)第二次分裂后期、減數(shù)第二次分裂前期、有絲分裂中期和有絲分裂后期,含有同源染色體的只能是減數(shù)第一次分裂時(shí)期和有絲分裂期的細(xì)胞,即a、d、e。從曲線 A上看,從④開始,染色體數(shù)目減半,說明已經(jīng)進(jìn)入減數(shù)第二次分裂時(shí)期,處于④⑤⑥時(shí)期的一個(gè)細(xì)胞內(nèi)均不含同源染色體。
(5)與體細(xì)胞相比,核內(nèi)DNA含量加倍的是有絲分裂的前、中、后期及減數(shù)第一次分裂期。該生物體細(xì)胞內(nèi)含有的染色體數(shù)為2n,可知核中DNA分子數(shù)為2n,核內(nèi)DNA含量加倍為4n的細(xì)胞為a、d、e。
(6)就染色體行為來說,b、e時(shí)期的共同特點(diǎn)是著絲點(diǎn)分裂,染色單體分開成為染色體。
答案:(1)有絲 染色體 (2)DNA復(fù)制(或染色體復(fù)制) 間 著絲點(diǎn)分裂 (3)e、b a、c、d (4)a、d、e ④⑤⑥ (5) a、d、e (6) 著絲點(diǎn)分裂,染色單體分開成為染色體