張圣萍　陸曄

細(xì)胞分裂是生物學(xué)學(xué)習(xí)過程中一個(gè)重要的主題。在細(xì)胞分裂過程中可能會(huì)產(chǎn)生各種變異，理解和掌握這些變異的類型和原因?qū)τ谖覀兩钊肜斫馍矬w的遺傳特性有著至關(guān)重要的作用，然而細(xì)胞分裂過程復(fù)雜且抽象，單純依靠文字描述往往難以完全理解和掌握，借助圖像進(jìn)行分析就顯得尤為重要。

一、多角度分析圖像，判斷二倍體生物細(xì)胞分裂的具體時(shí)期

1.染色體

染色體是存在于細(xì)胞核內(nèi)的線性DNA分子的載體，攜帶遺傳信息并主要由蛋白質(zhì)和DNA組成。在細(xì)胞分裂時(shí)，染色體負(fù)責(zé)將核遺傳物質(zhì)從一個(gè)細(xì)胞傳遞到另一個(gè)細(xì)胞。（1）觀察染色體數(shù)目：如果染色體數(shù)目為奇數(shù)，則該細(xì)胞可能處于減數(shù)第二次分裂。如果細(xì)胞中一極的染色體數(shù)目為奇數(shù)，則該細(xì)胞可能處于減數(shù)第二次分裂后期。（2）觀察染色體種類：如果細(xì)胞存在同源染色體，則該細(xì)胞不可能處于減數(shù)第二次分裂階段，如果細(xì)胞中一極存在同源染色體，則該細(xì)胞可能處于有絲分裂后期。（3）觀察染色體行為：①如果染色質(zhì)螺旋為染色體，則該細(xì)胞處于有絲分裂前期或減數(shù)第一次分裂前期；如果染色體解螺旋為染色質(zhì)，則該細(xì)胞處于有絲分裂末期或減數(shù)第二次分裂末期。②如果同源染色體聯(lián)會(huì)形成四分體，同源染色體排列在赤道板兩側(cè)，同源分離等現(xiàn)象，則該細(xì)胞處于減數(shù)第一次分裂階段。

2.姐妹染色單體

姐妹染色單體在分裂間期由一條染色體復(fù)制而產(chǎn)生的兩條姐妹染色體，這兩條染色質(zhì)纖維由同一個(gè)著絲粒緊緊相連，它們在形狀和大小上完全相同，包含了相同的基因序列?！坝薪z分裂后期、末期”、“減數(shù)第二次分裂后期、末期”不存在姐妹染色單體，染色體數(shù)目等于核DNA數(shù)目，減數(shù)第二次分裂前期、中期，姐妹染色單體數(shù)目和體細(xì)胞中染色體數(shù)日相等。減數(shù)第一次分裂和有絲分裂前期、中期，姐妹染色單體數(shù)目是體細(xì)胞中染色體數(shù)目的2倍。

例1 某種百合（2n=24）的減數(shù)分裂①-④不同時(shí)期圖像如圖1所示，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（ ）。

A.圖像①所在時(shí)期的細(xì)胞發(fā)生非同源染色體自由組合

B.圖像②所在時(shí)期的細(xì)胞同源染色體處于聯(lián)會(huì)狀態(tài)

C.圖像③所在時(shí)期的一個(gè)細(xì)胞核中染色體數(shù)目為24條

D.圖像④所在時(shí)期的細(xì)胞中姐妹染色體單體已經(jīng)分離

解析 ①細(xì)胞中的同源染色體分離，非同源染色體自由組合，故處于減數(shù)第一次分裂后期，A正確；同源染色體聯(lián)會(huì)且非姐妹染色單體間發(fā)生片段互換發(fā)生在減數(shù)第一次分裂前期，②細(xì)胞中染色體聯(lián)會(huì)，故該細(xì)胞處于減數(shù)第一次分裂前期，B正確；③細(xì)胞中有4個(gè)細(xì)胞核，故其處于減數(shù)第二次分裂末期，此時(shí)每一個(gè)細(xì)胞核有12條染色體，C錯(cuò)誤；④細(xì)胞中著絲粒已經(jīng)分裂，故其處于減數(shù)第二次分裂后期，姐妹染色單體分離，D正確。答案：C

二、多角度分析圖像，判斷二倍體生物可遺傳變異的類型

1.觀察染色體

染色體結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)易位、倒位、重復(fù)、缺失等現(xiàn)象——染色體結(jié)構(gòu)變異；染色體數(shù)日是否以染色體組形式加倍——低溫或秋水仙素導(dǎo)致；細(xì)胞中某對染色體增加或減少1條——若四個(gè)配子都不正常。則同源染色體未正常分離；若兩個(gè)配子不正常，則姐妹染色單體未正常分離。

2.觀察染色體上基因的個(gè)數(shù)和種類

若基因的個(gè)數(shù)和種類改變（2A、2a→3A、a），則發(fā)生基因突變；若基因的個(gè)數(shù)和種類不改變（A Aaa→A a a A），則發(fā)生減數(shù)第一次分裂前期同源染色體上的非姐妹染色單體間片段的互換。

3.觀察姐妹染色單體的顏色

若某姐妹染色單體A基因變成a基因，則觀察同源染色體上兩條姐妹染色單體顏色，若完全相同，則發(fā)生基因突變；若不完全相同，則發(fā)生同源染色體上非姐妹染色單體的片段互換。

4.觀察細(xì)胞分裂方式

有絲分裂只能發(fā)生基因突變、染色體變異；減數(shù)分裂還可以發(fā)生基因重組。

例2 圖2為某動(dòng)物體內(nèi)某一細(xì)胞分裂圖像中部分染色體情況，圖3為同一動(dòng)物體內(nèi)細(xì)胞分裂過程中染色體組數(shù)目變化，下列敘述正確的是（ ）。

A.圖2代表的細(xì)胞為極體，出現(xiàn)在圖3EF段

B.圖2細(xì)胞所在的器官中只能觀察到染色體組數(shù)為1、2的不同細(xì)胞分裂圖像

C.若該動(dòng)物基因型為Ddee，圖2中出現(xiàn)D、d的原因是減數(shù)第一次分裂過程中發(fā)生基因突變或基因重組

D.該動(dòng)物體內(nèi)細(xì)胞D和d基因的分離只發(fā)生在圖3中AB段

解析 圖2為減數(shù)第二次分裂后期圖像；圖3中A-H表示減數(shù)分裂染色體組數(shù)目的變化過程。HI表示受精作用，IM表示受精卵細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂。由于圖2和圖3是同一動(dòng)物，因只有雌性動(dòng)物體內(nèi)才有受精作用過程，所以該動(dòng)物為雌性動(dòng)物。即圖2代表極體減數(shù)第二次分裂后期圖像，染色體組數(shù)加倍，對應(yīng)圖3中的EF段，A正確；圖2細(xì)胞所在的器官是雌性生殖器官，其中的卵原細(xì)胞既可有絲分裂，也可減數(shù)分裂，所以細(xì)胞中的染色體組數(shù)可以是4、2、1，B錯(cuò)誤；若該動(dòng)物基因型為Ddee，圖2中出現(xiàn)D、d的原因是基因突變或減數(shù)第一次分裂過程中發(fā)生基因重組，C錯(cuò)誤；AB段進(jìn)行減數(shù)第一次分裂，圖2細(xì)胞D和d基因的分離發(fā)生在減數(shù)第二次分裂后期，沒有發(fā)生在圖3中AB段，D錯(cuò)誤。答案：A

通過多角度分析圖像，可以更準(zhǔn)確地判斷出二倍體生物細(xì)胞所處的具體時(shí)期以及可能發(fā)生的可遺傳變異類型，這不僅能增強(qiáng)學(xué)生對生物學(xué)知識的深入理解和熟練掌握，也為教師的教學(xué)實(shí)踐注入了嶄新的理念和手段。在未來的教育和學(xué)習(xí)進(jìn)程中，應(yīng)更加關(guān)注圖像分析的作用，提升學(xué)生的觀察技巧和分析技能，進(jìn)而更好地理解和掌握生物學(xué)知識。

（收稿日期：2024-02-10）