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細胞有絲分裂圖表分析
 一、對細胞周期的考查

   1.題型分析及解題策略

   常見的圖形是數(shù)軸或圓形圖,側(cè)重于考查考生對細胞周期的理解。對此類圖形的解讀有一個關(guān)鍵點:在細胞周期中所占時間短的為分裂期,分裂期結(jié)束時是下一個細胞周期的開始,一直再到分裂期結(jié)束,才是一個完整的細胞周期。

【典例1】  科學(xué)家用含15N的硝酸鹽作為標(biāo)記物浸泡蠶豆幼苗,并追蹤蠶豆根尖細胞的分裂情況,得到蠶豆根尖分生區(qū)細胞連續(xù)分裂的數(shù)據(jù)如下,下列據(jù)圖所作的推測正確的是



A.蠶豆根尖細胞分裂的一個細胞周期為19.3 h

B.蠶豆根尖細胞分裂間期所持續(xù)的時間是分裂期時間的三倍

C.在0~2 h這個時間段,蠶豆根尖細胞的DNA分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性最低

D.在19.3~21.3 h這個時間段,根尖細胞內(nèi)可發(fā)生基因重組現(xiàn)象

【解析】  嚴格來說,一個細胞周期是從2 h開始至21.3 h結(jié)束,共用時21.3-2=19.3(h),但不能認為0~19.3 h為一個細胞周期。蠶豆根尖細胞分裂間期所持續(xù)的時間是19.3-2=17.3(h),而分裂期時間為2 h。在0~2 h這個時間段,蠶豆根尖細胞處于分裂期,染色體高度螺旋化,DNA分子不處于解旋狀態(tài),因此DNA分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性最高?;蛑亟M現(xiàn)象發(fā)生在減數(shù)分裂過程中,而根尖細胞進行的是有絲分裂。答案:A

  2.知識拓展

同理,如圖所示,A→B為分裂期,B→C→A為分裂間期,一個完整的細胞周期是B→B(即B→C→A→B)。



 

   二、對染色體、DNA含量的考查

   1.題型分析及解題策略

此類試題一般以坐標(biāo)曲線的形式出現(xiàn),側(cè)重考查考生對細胞周期中染色體、DNA含量變化的認識。下面從不同角度對該難點進行詳解(本難點中所說的“細胞內(nèi)DNA”不包括細胞質(zhì)DNA,因為線粒體或葉綠體內(nèi)的DNA含量不定,其含量變化無法用具體的曲線表示出來):

(1)(細胞內(nèi))DNA、染色體曲線的比較



表示DNA和染色體的曲線有一個最明顯的區(qū)別:相對數(shù)量從2變?yōu)?的時候,“斜線增加”指的是DNA復(fù)制,該曲線代表DNA含量變化(上面左圖);“豎直增加”為著絲點分裂所致,該曲線代表染色體含量變化(上面右圖)。

(2)DNA、染色體曲線不同區(qū)段對應(yīng)時期的判定

對于各時期的判斷,必須找到關(guān)鍵點才能準確進行。根據(jù)DNA變化曲線判定各時期的技巧(參閱上圖分析):①“斜線增加”的結(jié)束點(B點)之前,為間期。②豎直向下減少時,若縱軸為每條染色體上DNA含量,則此時為后期;若縱軸為細胞內(nèi)DNA含量,則此時為末期。根據(jù)染色體變化曲線判定各時期的技巧:染色體加倍的為后期,其他時期以此為據(jù)推斷即可。

(3)核DNA、細胞內(nèi)DNA、每條染色體上DNA含量變化的比較



一定要結(jié)合兩個重要圖像(甲、乙圖)進行理解,在丙、丁、戊三個圖中對應(yīng)的時間段有差異:

①甲圖代表有絲分裂后期,核DNA是2N、細胞內(nèi)DNA也是2N,但每條染色體上的DNA是n(n=1),因此,甲圖(后期)在丙、丁兩圖中都對應(yīng)2N,位于BC段,但是在戊圖中對應(yīng)CD段。

②乙圖代表有絲分裂末期,由于該細胞內(nèi)具有兩個細胞核,因此核DNA是N、細胞內(nèi)DNA是2N(此時一個細胞包括兩個子細胞),每條染色體上的DNA仍是n(n=1),因此,乙圖(末期)在丙圖中對應(yīng)N,位于CD段;在丁圖中對應(yīng)2N,位于BC段;在戊圖中對應(yīng)DE段。

【典例2】   右圖表示某生物細胞有絲分裂過程中細胞核內(nèi)DNA含量變化的曲線。下列有關(guān)敘述正確的是



A.OA段表示染色體復(fù)制,含量加倍

B.細菌與BC段細胞相比主要區(qū)別是沒有核膜和核仁

C.CD段細胞核中染色體∶染色單體∶DNA=1∶2∶2

D.BD段的團藻細胞中含有兩組中心粒

【解析】   雖然OA段染色體隨著DNA的復(fù)制而復(fù)制了,但是染色體的含量并不加倍。BC段細胞處于分裂期,核膜、核仁消失,即與原核生物相同,都沒有核膜、核仁。CD段為有絲分裂后期,著絲點分裂,已不存在染色單體。團藻屬于低等植物細胞,細胞內(nèi)存在中心體,分裂期時在細胞的每一極都存在一組中心粒。答案:D

   2.圖形變形

    命題者常將DNA、染色體、染色單體等的含量變化整合到一個圖形中,將坐標(biāo)曲線圖轉(zhuǎn)化為柱形圖。只要清楚每個時期這三者含量的比例,就能夠準確作答。



遇到柱形圖,要聯(lián)想到不同形態(tài)的染色體中DNA和染色單體含量的比例??v觀染色體的幾種形態(tài),“染色體數(shù)永遠小于或等于DNA分子數(shù),有染色單體存在時,其數(shù)量等于DNA分子數(shù)?!边@個規(guī)律是解答柱形圖的關(guān)鍵。如圖中甲a〖DK〗∶b〖DK〗∶c=2〖DK〗∶1〖DK〗∶2,那么比例數(shù)最小的1份b肯定代表染色體數(shù),a、c則代表DNA分子數(shù)、染色單體數(shù),具有此種染色體形態(tài)的應(yīng)該是前期或中期。圖中乙缺少c,正在進行有絲分裂的細胞中不可能不含DNA,因此,c絕對不是DNA,應(yīng)該為染色單體。沒有染色單體的時候(乙、丙),若染色體數(shù)和DNA分子數(shù)加倍了(乙圖),則為后期;若沒加倍(丙圖),則為末期或間期(DNA復(fù)制前的間期)??梢?,將柱形圖轉(zhuǎn)化為我們比較熟悉的圖形進行分析,實現(xiàn)“圖→圖”轉(zhuǎn)化,可使問題簡單化。

【典例3】   處于有絲分裂過程中的動物細胞,當(dāng)中心體移向兩極時,染色體數(shù)(a)、染色單體數(shù)(b)、DNA分子數(shù)(c)可表示為



【解析】  中心體移向兩極時細胞處于分裂前期,此時一條染色體上有兩條染色單體,則a應(yīng)為b的一半,每條染色單體上有一個DNA分子,則b、c大小一致,即染色體數(shù)、染色單體數(shù)和DNA分子數(shù)的比為1∶2∶2。

答案:B

   三、對細胞周期各時期判斷的考查

   1.題型分析及解題策略

    此類題型考查的頻率最高,常見圖形有坐標(biāo)曲線圖、柱形圖、模式圖等。對于坐標(biāo)曲線圖、柱形圖的分析上面已做詳解。牢記各時期最顯著的特征,并能根據(jù)特征自己動手畫出簡圖,是解答此類試題的關(guān)鍵。下面將主要特征及對應(yīng)的模式圖總結(jié)如下:



【典例4】  (2011·江蘇卷)洋蔥(2n=16)為二倍體植物。為比較不同處理方法對洋蔥根尖細胞分裂指數(shù)(即視野內(nèi)分裂期細胞數(shù)占細胞總數(shù)的百分比)的影響,某研究性學(xué)習(xí)小組進行了相關(guān)實驗,實驗步驟如下:

①將洋蔥的老根去除,經(jīng)水培生根后取出。

    ②將洋蔥分組同時轉(zhuǎn)入質(zhì)量分數(shù)為0.01%、0.1%秋水仙素溶液中,分別培養(yǎng)24 h、36 h、48 h;秋水仙素處理停止后再轉(zhuǎn)入清水中分別培養(yǎng)0 h、12 h、24 h、36 h。

    ③剪取根尖,用Carnoy固定液(用3份無水乙醇、1份冰乙酸混勻)固定8 h,然后將根尖浸泡在1 mol/L鹽酸中5~8 min。

    ④將根尖取出,放入盛有清水的培養(yǎng)皿中漂洗。

    ⑤用石炭酸—品紅試劑染色。

    ⑥制片、鏡檢;計數(shù)、拍照。

實驗結(jié)果:不同方法處理后的細胞分裂指數(shù)(%)如下表。



請分析上述實驗,回答有關(guān)問題:

(1)步驟③中“將根尖浸泡在1 mol/L鹽酸中”的作用是______________________。

(2)步驟⑥為了獲得相應(yīng)的觀察視野,鏡檢時正確的操作方法是______________________。

(3)根據(jù)所學(xué)的知識推測,石炭酸—品紅試劑是一種_________性染料。

(4)為了統(tǒng)計數(shù)據(jù)更加科學(xué),計數(shù)時應(yīng)采取的方法是_______________________________。

(5)根據(jù)上表結(jié)果可以得出如下初步結(jié)論:

①質(zhì)量分數(shù)為________________秋水仙素溶液誘導(dǎo)后的細胞分裂指數(shù)較高;

②本實驗的各種處理中,提高細胞分裂指數(shù)的最佳方法是_______________________________________________________。

(6)右面為一位同學(xué)在步驟⑥所拍攝的顯微照片,形成細胞a的最可能的原因是____________________________。



【解析】  本題主要考查植物細胞有絲分裂的相關(guān)知識,意在考查考生對新情境實驗過程和實驗結(jié)果的分析能力。(1)步驟③中鹽酸的作用是使組織中細胞相互分離開來。(2)步驟⑥中鏡檢的正確操作方法是先在低倍鏡下觀察,緩慢移動裝片,當(dāng)發(fā)現(xiàn)較為理想的視野后,停止移動裝片,換上高倍鏡再進行觀察。(3)染色體易被堿性染料著色,步驟⑤中使用石炭酸—品紅試劑作為染色體的染色劑,故該試劑為堿性染料。(4)為了統(tǒng)計數(shù)據(jù)更科學(xué),可在每組裝片中觀察多個視野進行計數(shù),取其平均值。(5)根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)可知,使用質(zhì)量分數(shù)為0.01%的秋水仙素溶液處理細胞,細胞分裂指數(shù)較高。本實驗的各種處理中,提高細胞分裂指數(shù)的最佳方法是用0.01%的秋水仙素溶液誘導(dǎo)24 h,再在清水中培養(yǎng)36 h。

【答案】 (1)使組織中細胞相互分離開來  (2)先在低倍鏡下觀察,緩慢移動裝片,發(fā)現(xiàn)理想視野后換用高倍鏡  (3)堿  (4)每組裝片觀察多個視野  (5)①0.01%  ② 0.01%秋水仙素溶液誘導(dǎo)24 h,再在清水中培養(yǎng)36 h    (6)秋水仙素處理發(fā)生在上一個細胞周期紡錘體形成之后

   2.對比引申

    區(qū)分模式圖表示的是動物細胞還是植物細胞,也是常見題型。識圖的關(guān)鍵在于對這兩種細胞的前期、末期圖形進行對比。



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