染色體是在細胞分裂的過程中出現的特定結構,因其容易被堿性染料染成深色而得名。在每種生物的細胞內,染色體的形態(tài)和數目都是一定的,染色體數目的恒定對于生物遺傳的穩(wěn)定性具有重要的意義。
典例呈現
體細胞和生殖細胞中染色體、性染色體數量的相關問題是中考的難點。
難點1:染色體的結構微小,無法用肉眼觀察到,同學們對染色體在細胞中存在的形式沒有直觀的體會。
難點2:染色體在體細胞和生殖細胞中存在的形式不同。在生物的體細胞中,染色體一般是成對存在的,而這些染色體在形成精子或卵細胞的過程中,每對染色體只有一條進入精子或卵細胞中單條存在。
難點3:染色體的類型不同。一般情況下,在生物體細胞成對的染色體中,有一對與性別決定有關的染色體叫性染色體,其他與性別決定無關的染色體叫常染色體。
如圖1甲為雄果蠅在產生生殖細胞時染色體變化的示意圖,讓我們伸出雙手來模擬此過程,將微觀的染色體轉換為宏觀可見的手指,即可攻克難點1。如圖1乙,雙手合十模擬體細胞中成對的染色體,一只手掌模擬生殖細胞中的染色體,合掌、分開感受染色體在不同類型細胞中的存在形式,即可攻克難點2。五根手指長短不一,將最短的大拇指比擬成性染色體,隨著“合掌”“分開”明確性染色體數目的轉變,即可攻克難點3。
一、體細胞中染色體成對存在
一般情況下,生物體細胞中的染色體均以成對的形式存在,由N對與性別無關的常染色體和1對決定性別的性染色體組成。如人的體細胞中有23對染色體,其中22對為常染色體,1對為性染色體。
記憶口訣:雙手合十 = 體細胞,手指 = 染色體,大拇指 = 性染色體。
答題技巧:假設某生物的體細胞中含有10條染色體。如圖2,雙手合十,即可直觀感受到這10條染色體在體細胞中的存在形式。它們兩兩成對,并且配成對的兩條染色體在形態(tài)結構及大小上均相似。這5對染色體的組成為4對常染色體 + 1對性染色體(兩根大拇指)。
例1 每一種生物的體細胞中都含有特定數目的染色體,下列描述中錯誤的是( )。
A. 人的體細胞中含有46條染色體 B. 貓的體細胞中含有19條染色體
C. 洋蔥的體細胞中含有8對染色體 D. 玉米的體細胞中含有10對染色體
解析:題干中的關鍵詞為“體細胞”,雙手合十 = 體細胞,此刻染色體均成對存在。所以如果用“條”作為單位來計量體細胞中的染色體數目時,數字必定為偶數,錯誤的選項是B。答案:B。
例2 在人的神經細胞中,性染色體的數目是( )。
A. 46對 B. 23對" " " " C. 2對" " " " D. 1對
解析:神經細胞屬于體細胞,即題干考查的是“體細胞中性染色體的數目”,雙手合十 = 體細胞,大拇指 = 性染色體,故數目為1對或2條,選D。答案:D。
二、生殖細胞中染色體單條存在
1890—1891年,科學家通過對多種生物的觀察研究,最終證實在形成卵細胞或精子的細胞分裂過程中,染色體數目減半,成對的染色體中各有一條進入生殖細胞中,其組成一般為N條常染色體 + 1條性染色體。如在人體內能形成的精子的體細胞中有23對染色體,而新形成的精子中有23條染色體,其組成為22條常染色體和1條性染色體。
記憶口訣:單手 = 生殖細胞,手指 = 染色體,大拇指 = 性染色體。
答題技巧:如圖3,雙手合十,表示某生物體細胞中的5對染色體,其組成為4對常染色體 + 1對性染色體(兩根大拇指)。在模擬形成生殖細胞時,雙手逐漸分開,原本配對的兩條染色體彼此分離,分別進入兩個不同的生殖細胞中,因此染色體數量減半。每個生殖細胞中染色體的數量變成了5條(一個手掌),這5條染色體的組成為4條常染色體 + 1條性染色體,并且由于一個手掌中的“手指”長短各異,無法配對,因此生殖細胞中的染色體只能單條存在。
例3 玉米、水稻和馬的體細胞中染色體數分別是20、24和64條,它們產生的精子和卵細胞中染色體數目分別是多少條,還成對嗎?
解析:我們以玉米為例,體細胞中共有20條染色體,雙手合十,這20條染色體可配成10對。形成生殖細胞時,雙手分開,每個細胞中剩余10條染色體,這10條染色體形態(tài)結構各異,故生殖細胞中的染色體數量單位只能用“條”,不再成對。依此類推,水稻的體細胞中有24條染色體,分為12對,其形成的生殖細胞中染色體數目減半,故精子或卵細胞中染色體數為12條。同理,馬的體細胞中有32對染色體,故形成的生殖細胞中含有32條染色體。答案:10條;12條;32條;不成對。
例4 男性所產生的精子中含有性染色體的數目是( )條。
A. 1" " " " " " " B. 2" " " " " " C. 3" " " " " D. 4
解析:題干中的關鍵詞為“精子”和“性染色體”,單手 = 生殖細胞,大拇指 = 性染色體,伸出一只手只有一根大拇指,故精子中性染色體的數量為1條,選A。答案:A。
三、受精卵中染色體的數目
1883年,比利時胚胎學家比耐登在對馬蛔蟲進行研究時發(fā)現,馬蛔蟲的精子和卵細胞都只有兩條染色體,而受精卵又恢復到兩對染色體。人的精子和卵細胞結合形成受精卵時,受精卵中的染色體又恢復到體細胞中染色體的存在形式,成對的染色體一條來自父方,一條來自母方。
記憶口訣:左手 = 精子,右手 = 卵細胞,大拇指 = 性染色體。
答題技巧:如圖4,伸出雙手,假設某生物的生殖細胞中含有5條染色體。在形成受精卵時,雙手逐漸合十,精卵結合的過程中形態(tài)結構相似的染色體重新配對,最終受精卵中含有5對染色體,其組成為4對常染色體 + 1對性染色體。
例5 人的受精卵中含有的性染色體的數量是( )。
A. 46條" " " " B. 23條" " " " C. 2條" " " " D. 1條
解析:題干中的關鍵詞是“受精卵”和“性染色體”,左手 = 精子,右手 = 卵細胞,雙手合十形成“受精卵”,大拇指 = 性染色體,故受精卵中性染色體的數量為2條或1對,選C。答案:C
拓展探究
1. 已知水稻的葉肉細胞中含有12對染色體,它的卵細胞和受精卵中染色體數目分別是( )。
A. 12條、24條" " " " "B. 12條、12條 C. 6對、12對" " " " " "D. 6對、12對
2. 在人的血細胞中,白細胞和成熟的紅細胞中染色體的條數分別是( )。
A. 23條、0條" " " " B. 46條、23條
C. 46條、0條" " " " D. 23條、46條
答案:1.A" " 2.C
(作者單位:沈陽市第一三四中學)