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        “兩點分析法”速解細(xì)胞分裂折線圖

        2021-02-04 07:58:45李林
        求學(xué)·理科版 2021年1期

        李林

        細(xì)胞分裂是聯(lián)系高中生物必修一和必修二的重要知識點。在有絲分裂和減數(shù)分裂的學(xué)習(xí)過程中,不僅需要理解和記憶大量的知識內(nèi)容,還需要復(fù)雜的邏輯分析,構(gòu)建分裂過程模型,才能掌握細(xì)胞分裂的核心內(nèi)涵。其中,邏輯分析是很多題型快速分析和解決的基礎(chǔ),因此本文通過整合對細(xì)胞分裂各種數(shù)量“加倍”和“減半”(消失)邏輯的分析,幫助考生快速理解、記憶折線圖內(nèi)容,同時達(dá)到高效分析、快速解題的目的。

        一、表格常規(guī)分析

        以下分析以二倍體生物(2N)為例,先對其有絲分裂和減數(shù)分裂過程中,染色體、染色單體、DNA 數(shù)目變化進(jìn)行常規(guī)分析。

        二、折線圖“兩點分析法”快速分析

        用以上表作為基礎(chǔ),分別完成染色體、染色單體、DNA在有絲分裂、減數(shù)分裂中的變化折線圖。鑒于折線圖較難記憶,彼此之間很容易弄混,為了能更快更好地記憶各類不同折線圖,以下介紹快速記憶方法“兩點分析法”,只要掌握兩點——加倍點和減半點(消失點)即可,無須記憶其他過程,可以達(dá)到較快較好的記憶效果。

        在分析圖形的過程中,僅需要注意加倍點和減半點,即可快速判斷折線類型及對應(yīng)時期。

        總結(jié)口訣如下:

        DNA:間期復(fù)制緩慢加倍,細(xì)胞分裂減半

        染色體:后期著絲點分裂快速加倍,細(xì)胞分裂減半

        有絲分裂:加倍一次,減半一次

        減數(shù)分裂:加倍一次,減半兩次

        【特別注意】每條染色體上DNA 數(shù)量變化曲線在有絲分裂和減數(shù)分裂中均相同,原理是每條染色體上DNA 數(shù)量變化僅和染色體復(fù)制及著絲點分裂有關(guān),兩種分裂方式中,加倍均由染色體復(fù)制導(dǎo)致,減半均由著絲點分裂導(dǎo)致,M Ⅰ不影響每條染色體上DNA 數(shù)量。所以兩者圖形相似,但每個階段對應(yīng)時期不同,如右圖所示。

        3. 其他特點

        (1)區(qū)分核DNA 曲線和染色體曲線

        主要看“斜線”,由于DNA 復(fù)制速度較慢,曲線中存在斜線的為核DNA 變化曲線;而由于著絲點分裂速度較快,不存在斜線的為染色體變化曲線。且在DNA 復(fù)制曲線中,斜線前面的橫線為G1期,斜線后面應(yīng)具有一小段橫線為G2 期,很多題目經(jīng)常會忽略掉G2 期而不在曲線上體現(xiàn)。同時,正常情況下,間期時間較長、分裂期時間較短,但在圖像中為了體現(xiàn)分裂期的變化,會將分裂期畫得更長,這種情況不算作錯誤。

        (2)區(qū)分細(xì)胞增殖的方式

        ①看“DNA 復(fù)制和分裂次數(shù)”,斜線代表DNA 復(fù)制,豎直下降代表細(xì)胞分裂完成。因此斜線出現(xiàn)1 次,而豎直下降2 次的,為減數(shù)分裂;斜線出現(xiàn)1 次,豎直下降1 次的,為有絲分裂。

        ②看“結(jié)果”,分裂完成后,染色體或核DNA 的數(shù)量與分裂前相等則為有絲分裂;若減半則為減數(shù)分裂。

        ③看“染色體峰值”,染色體數(shù)目最大為4N 的,是有絲分裂;染色體數(shù)目最大為2N 的,是減數(shù)分裂。

        三、典例剖析

        【例1】如圖表示細(xì)胞分裂和受精作用過程中,核DNA含量的變化,有關(guān)分析正確的是( )

        A. a、b、c 分別進(jìn)行減數(shù)分裂、受精作用、有絲分裂

        B. OP 的核DNA 含量比MN 增加1 倍,原因是NO 發(fā)生了受精作用

        C. JK 發(fā)生同源染色體聯(lián)會與分開

        D. CD 與OP 的染色體數(shù)相同

        【解析】分析題圖:a 階段DNA 加倍一次,減半一次,表示有絲分裂過程中DNA 含量變化,由于DNA 復(fù)制加倍,細(xì)胞分裂減半,可知AC 加倍表示分裂間期,DE 減半表示末期,CD 表示前期、中期和后期,E 點之后表示末期。b階段DNA 復(fù)制一次,細(xì)胞分裂兩次,表示減數(shù)分裂過程中DNA 含量變化,通過上述原則可知,其中FG 表示減數(shù)第一次分裂間期,GH 表示減數(shù)第一次分裂過程,IJ 表示減數(shù)第二次分裂過程。c 階段DNA 數(shù)目恢復(fù),并又進(jìn)行了一次有絲分裂,表示受精作用和有絲分裂過程中DNA含量變化,其中LM 表示受精作用,MO 表示有絲分裂間期,OP 表示前期、中期、后期,Q 之后表示末期。

        由以上分析可知,a 進(jìn)行的是有絲分裂,b 進(jìn)行的是減數(shù)分裂,c 進(jìn)行的是受精作用和有絲分裂,A 項錯誤;OP 的核DNA 含量比MN 增加1 倍,原因是NO 發(fā)生了DNA 的復(fù)制,B 項錯誤;同源染色體的聯(lián)會和分離發(fā)生在減數(shù)第一次分裂,而JK 表示減數(shù)第二次分裂,C 項錯誤;CD 和OP表示的時期相同(有絲分裂前期、中期和后期),因此兩者含有的染色體數(shù)目相同,D 項正確。

        【答案】D

        【例2】在下列圖中,能表示人的受精卵在分裂過程中DNA含量變化以及精細(xì)胞在形成過程中染色體數(shù)目變化的曲線圖分別是( )

        【解析】人的受精卵進(jìn)行的是有絲分裂,有絲分裂細(xì)胞的DNA 和染色體均經(jīng)過一次加倍和一次減半,在該分裂過程中DNA 含量變化曲線圖為①,染色體數(shù)目變化曲線圖為②;精細(xì)胞是通過精原細(xì)胞減數(shù)分裂形成的,染色體和DNA 均經(jīng)過一次加倍和兩次減半,根據(jù)圖形分析可知,在該分裂過程中DNA 含量變化曲線圖為④,染色體數(shù)目變化曲線圖為③。

        【答案】B

        【例3】下圖表示雄果蠅細(xì)胞分裂過程中DNA 含量的變化。下列敘述中正確的是( )

        A. 若圖a 表示減數(shù)分裂,則圖a 的BC 段一個細(xì)胞中可能含有0 條或1 條Y 染色體

        B. 若圖a 表示減數(shù)分裂,則圖a 的CD 段表示同源染色體分開

        C. 若兩圖均表示有絲分裂,則兩圖的DE 段一個細(xì)胞內(nèi)只含有2 個染色體組

        D. 若圖a 表示減數(shù)分裂、圖b 表示有絲分裂,則兩圖的CD 段都發(fā)生著絲點分裂

        【解析】圖a 中縱坐標(biāo)表示每條染色體上DNA 含量,AB 表示間期進(jìn)行DNA 復(fù)制,CD 表示著絲點分裂,根據(jù)分裂的模式分析可知其可以是有絲分裂,也可以是減數(shù)分裂。各段對應(yīng)時期不同,在有絲分裂中BC 對應(yīng)有絲分裂的前期和中期;在減數(shù)分裂中,BC 對應(yīng)M Ⅰ和M Ⅱ的前、中期。圖b 縱坐標(biāo)表示每個細(xì)胞核DNA 含量,DNA 復(fù)制一次減半一次,分裂前后DNA 數(shù)目一致,表示有絲分裂過程中DNA 含量變化,其中AB 表示DNA 復(fù)制,CD 表示細(xì)胞分裂形成子細(xì)胞。

        若圖a 表示減數(shù)分裂,則BC 表示整個減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂的前、中期,所以處于減數(shù)第二次分裂前、中期的次級精母細(xì)胞中可能含有1 條或0 條Y 染色體,故A 項正確;圖a 的縱坐標(biāo)的含義是每條染色體上DNA 含量,故CD 的原因是著絲點分裂,故B 項錯誤;圖a 中DE是末期,細(xì)胞中含有4 個染色體組,圖b 中DE 表示細(xì)胞分裂完成產(chǎn)生的子細(xì)胞,故細(xì)胞中有2 個染色體組,故C 項錯誤;圖b 中CD 表示細(xì)胞分裂完成,一個細(xì)胞變成兩個子細(xì)胞,故D 項錯誤。

        【答案】A

        【例4】如圖表示雄果蠅體內(nèi)某細(xì)胞分裂過程中,細(xì)胞內(nèi)每條染色體DNA 含量變化(甲曲線)及與之對應(yīng)的細(xì)胞中染色體數(shù)目變化(乙曲線),下列有關(guān)敘述正確的是( )

        A. CD 與FG 對應(yīng)的時間段,細(xì)胞中均含有四個染色體組

        B. D 點所對應(yīng)時刻之后,單個細(xì)胞中可能不含Y 染色體

        C. AE 對應(yīng)的時間段,細(xì)胞中含有同源染色體

        D. 圖示曲線既可以表示有絲分裂,也可以表示減數(shù)分裂

        【解析】分析題圖:虛線乙表示減數(shù)分裂過程中染色體含量變化,實線甲表示同一細(xì)胞減數(shù)分裂過程中每條染色體DNA 含量變化,可知CE 表示M Ⅰ和M Ⅱ的前、中期。

        CD 表示減數(shù)第一次分裂,F(xiàn)G 表示減數(shù)第二次分裂,所以CD 與FG 對應(yīng)的時間段,細(xì)胞中均含有2 個染色體組,A 項錯誤;由于減數(shù)第一次分裂后期同源染色體分離,因此D 點所對應(yīng)時刻之后,單個細(xì)胞中可能不含Y 染色體,B項正確;AD 對應(yīng)的時間段為減數(shù)第一次分裂,所以細(xì)胞中含有同源染色體,DE 對應(yīng)的時間段為減數(shù)第二次分裂,所以細(xì)胞中不含同源染色體,C 項錯誤;圖示曲線表示減數(shù)分裂過程中DNA、染色體含量變化,D 項錯誤。

        【答案】B

        【例5】下圖為人體細(xì)胞正常分裂時有關(guān)物質(zhì)或結(jié)構(gòu)數(shù)量變化曲線,下列分析錯誤的是( )

        A. 若曲線表示減數(shù)分裂每條染色體上DNA 分子數(shù)目變化的部分曲線,則n 等于1

        B. 若曲線表示有絲分裂染色體數(shù)目變化的部分曲線,則n 等于46

        C. 若曲線表示減數(shù)第一次分裂核DNA 分子數(shù)目變化的部分曲線,則n 等于23

        D. 若曲線表示有絲分裂染色體組數(shù)數(shù)目變化的部分曲線,則n 等于2

        【解析】此題是一個開放性題目,對各種數(shù)量關(guān)系進(jìn)行了綜合考查,解題時關(guān)注兩個問題,一是減半的原因,DNA 和染色體均為細(xì)胞分裂時減半,但每條染色體上的DNA 分子是著絲點分裂時減半;二是n 所代表的含義,在有絲分裂、減數(shù)分裂和DNA、染色體上,n 所代表的數(shù)據(jù)均不相同。

        減數(shù)分裂過程中,每條染色體上DNA 數(shù)目為1 或2,因此n=1,A 項正確;人體細(xì)胞有絲分裂過程中染色體數(shù)目著絲點分裂前為46 個,著絲點分裂后為92 個,因此n=46,B 項正確;人體細(xì)胞減數(shù)第一次分裂過程中,核DNA 分子數(shù)目經(jīng)過復(fù)制均為92,分裂后減半,因此n=46,C 項錯誤;人體細(xì)胞有絲分裂過程中,染色體組數(shù)著絲點分裂前為兩組,著絲點分裂后染色體數(shù)目加倍,染色體組數(shù)為四組,因此n=2,D 項正確。

        【答案】C

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