“細(xì)胞分裂”考點(diǎn)掃描

高一明 朱沈芳

細(xì)胞分裂是生物體生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖和遺傳的基礎(chǔ)，是各類生物測(cè)試的重點(diǎn)、難點(diǎn)和熱點(diǎn)內(nèi)容，組織好有絲分裂和減數(shù)分裂的復(fù)習(xí)，對(duì)于鞏固、深化和拓展知識(shí)，加強(qiáng)相關(guān)知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系有重要意義。為了使學(xué)生更好地熟悉細(xì)胞分裂類考題的常見(jiàn)題型，加深對(duì)本塊內(nèi)容的理解，提高學(xué)生的解題技巧，筆者在系統(tǒng)復(fù)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí)，將考查中經(jīng)常出現(xiàn)的類型，分類解析如下。

1 考查染色體的行為

【例1】 下列是動(dòng)物細(xì)胞減數(shù)分裂各期的示意圖，能正確表示分裂過(guò)程順序的是（）

A． ③→⑥→④→①→②→⑤

B． ⑥→③→②→④→①→⑤

C． ⑨→⑥→④→②→①→⑤

D． ③→⑥→②→④→①→⑤

解析：染色體行為的變化規(guī)律既是細(xì)胞分裂的重點(diǎn)，又是細(xì)胞分裂的難點(diǎn)。在有絲分裂的細(xì)胞周期中，染色體行為的變化規(guī)律為：染色體復(fù)制（染色體復(fù)制產(chǎn)生的染色單體呈染色質(zhì)形態(tài)）→染色質(zhì)螺旋化成為染色體→染色體散亂分布→染色體有序排列在赤道板上→著絲點(diǎn)分裂，染色體平均分配到兩極→染色體平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中。在減數(shù)分裂過(guò)程中，染色體行為的變化規(guī)律為：染色體復(fù)制（染色體復(fù)制產(chǎn)生的染色單體呈染色質(zhì)形態(tài)）→同源染色體聯(lián)會(huì)、染色質(zhì)螺旋化成為染色體→四分體→四分體有序排列在赤道板上→同源染色體分離、非同源染色體自由組合→產(chǎn)生次級(jí)性母細(xì)胞→染色體有序排列在赤道板上→著絲點(diǎn)分裂，染色體向兩極移動(dòng)→產(chǎn)生有性生殖細(xì)胞。

答案：D。

2 考查細(xì)胞核染色體數(shù)目的變化規(guī)律

【例2】 某生物的體細(xì)胞含有42條染色體，在減數(shù)第二次分裂后期，細(xì)胞內(nèi)含有的染色體、染色單體數(shù)依次是（）

A. 42、42 B. 21、0

C. 42、0 D. 21、42

解析：細(xì)胞核染色體數(shù)目的變化規(guī)律也是細(xì)胞分裂的重點(diǎn)和難點(diǎn)。有絲分裂和減數(shù)分裂過(guò)程中細(xì)胞核染色體數(shù)目的變化規(guī)律可以用圖1、圖2表示。

在有絲分裂過(guò)程中，染色體數(shù)目的變化規(guī)律為：2→4（著絲點(diǎn)分裂，使染色體數(shù)目加倍，染色單體消失）→2。圖1中，AB段可代表有絲分裂的間期、前期和中期，BC段可代表有絲分裂的后期，CD段可代表有絲分裂的末期。在減數(shù)分裂過(guò)程中，染色體數(shù)目的變化規(guī)律為：2→1（同源染色體分離，使染色體數(shù)目減半）→2（著絲點(diǎn)分裂，使染色體數(shù)目加倍，染色單體消失）→1。圖2中，EF段可代表減數(shù)第一次分裂，F(xiàn)I段可代表減數(shù)第二次分裂，GH段可代表減數(shù)第二次分裂后期。本題中體細(xì)胞含有42條染色體的某生物，當(dāng)減數(shù)分裂進(jìn)行到減數(shù)第二次分裂后期時(shí)，染色體數(shù)目會(huì)從42→21→42，相當(dāng)于圖2中的GH段。

答案：C。

3 考查細(xì)胞核DNA數(shù)目的變化規(guī)律

【例3】 假如一物種精細(xì)胞的細(xì)胞核中有12條染色體，每條染色體上DNA分子的平均重量為4×10－14 g。則此物種處在有絲分裂前期時(shí)細(xì)胞內(nèi)染色體上DNA的總重量為（）

A． 48×10－14 g B． 96×10－14 g

C． 192×10－14 g D． 384×10－14 g

解析：細(xì)胞核DNA數(shù)目的變化規(guī)律同樣是細(xì)胞分裂的重點(diǎn)和難點(diǎn)。有絲分裂和減數(shù)分裂過(guò)程中細(xì)胞核DNA數(shù)目的變化規(guī)律如圖3、4所示。

在有絲分裂過(guò)程中，細(xì)胞核DNA數(shù)目的變化規(guī)律為：2→4（有絲分裂的間期細(xì)胞核DNA進(jìn)行復(fù)制）→2。圖3中，AB段可代表有絲分裂的間期，BC段可代表有絲分裂的前期、中期和后期，CD段可代表有絲分裂的末期；在減數(shù)分裂過(guò)程中，細(xì)胞核DNA數(shù)目的變化規(guī)律為：2→4（減數(shù)第一次分裂的間期細(xì)胞核DNA進(jìn)行復(fù)制）→2（減數(shù)第一次分裂結(jié)束）→1（減數(shù)第二次分裂結(jié)束）。圖4中，EG段可代表減數(shù)第一次分裂，EF段可代表減數(shù)第一次分裂的間期，F(xiàn)G段可代表減數(shù)第一次分裂的分裂期，GH段可代表減數(shù)第二次分裂。本題從精細(xì)胞的細(xì)胞核中有12條染色體，每條染色體上DNA分子的平均重量為4×10－14 g，可知其體細(xì)胞中染色體上DNA的總重量為：2×12×4×10－14＝96×10－14 g，經(jīng)過(guò)有絲分裂的間期DNA復(fù)制后，有絲分裂前期細(xì)胞內(nèi)染色體上DNA的總重量應(yīng)為2×96×10－14＝192×10－14 g。

答案：C。

4 考查每條染色體DNA數(shù)目的變化規(guī)律

【例4】 圖5表示細(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，圖6表示三個(gè)處于不同分裂期的細(xì)胞。請(qǐng)據(jù)圖回答：

（1） 圖5中AB段形成的原因是，該過(guò)程發(fā)生于細(xì)胞分裂的 期，圖5中CD段形成的原因是。

（2） 圖6中 細(xì)胞處于圖5中的BC段，圖6中 細(xì)胞處于圖5中的DE段。

解析：有絲分裂和減數(shù)分裂過(guò)程中每條染色體DNA含量變化與細(xì)胞分裂過(guò)程中染色單體的產(chǎn)生和消失有直接的關(guān)系。染色單體產(chǎn)生于有絲分裂間期、減數(shù)第一次分裂的間期，產(chǎn)生染色單體后，每條染色體DNA含量從1→2；染色單體消失于有絲分裂后期、減數(shù)第二次分裂的后期，染色單體消失后，每條染色體DNA含量從2→1。所以細(xì)胞分裂過(guò)程中每條染色體DNA含量變化規(guī)律可用圖7來(lái)表示。

若圖7表示有絲分裂過(guò)程中每條染色體DNA含量的變化規(guī)律，則AB代表有絲分裂的間期，BC代表有絲分裂的前期、中期，CD代表有絲分裂的后期、末期；若圖7表示減數(shù)分裂過(guò)程中每條染色體DNA含量的變化規(guī)律，則AB代表減數(shù)第一次分裂的間期，BC代表減數(shù)第一次分裂的前期、中期、后期、末期和減數(shù)第二次分裂的前期、中期，CD代表減數(shù)第二次分裂的后期、末期。本題圖5中AB段形成的原因是：細(xì)胞分裂的間期，染色體復(fù)制產(chǎn)生了染色單體；CD段形成的原因是著絲點(diǎn)分裂，染色單體消失。圖5中的BC段每條染色體上有2個(gè)DNA分子，說(shuō)明在每個(gè)染色體的著絲點(diǎn)連著兩個(gè)染色單體，當(dāng)然對(duì)應(yīng)于圖6中的丙細(xì)胞，圖5中的DE段每條染色體上有1個(gè)DNA分子，說(shuō)明每個(gè)染色體的著絲點(diǎn)已經(jīng)分裂，染色單體已經(jīng)消失，明顯對(duì)應(yīng)于圖6中的甲細(xì)胞和乙細(xì)胞。

答案：（1） 細(xì)胞分裂的間期，染色體復(fù)制產(chǎn)生了染色單體 后期 著絲點(diǎn)分裂，染色單體消失 （2） 丙 甲和乙

5 考查細(xì)胞分裂各期的示意圖

【例5】 若甲、乙、丙三圖代表某雄性動(dòng)物精巢中三個(gè)正在進(jìn)行細(xì)胞分裂的細(xì)胞。請(qǐng)據(jù)圖8回答：

（1） 正處在有絲分裂后期的細(xì)胞是 ，正處在減數(shù)第一次分裂后期的細(xì)胞是，正處在減數(shù)第二次分裂后期的細(xì)胞是 。

（2） 能代表精原細(xì)胞的細(xì)胞是 ，能代表初級(jí)精母細(xì)胞的細(xì)胞是 ，能代表次級(jí)精母細(xì)胞的細(xì)胞是 。

（3） 甲細(xì)胞分裂后產(chǎn)生的子細(xì)胞名稱為 ，乙細(xì)胞分裂后產(chǎn)生的子細(xì)胞名稱為 ，丙細(xì)胞分裂后產(chǎn)生的子細(xì)胞名稱為 。

解析：這類考題通常會(huì)考查細(xì)胞分裂的種類和時(shí)期、細(xì)胞的名稱、子細(xì)胞的種類等問(wèn)題，解題的關(guān)鍵是識(shí)別細(xì)胞分裂的種類和時(shí)期。示意圖所代表的細(xì)胞分裂種類和時(shí)期的識(shí)別，通常可以從同源染色體的辨析入手。同源染色體的“同”是指2條染色體的形態(tài)、大小相同；“源”是指2條染色體的來(lái)源，一條來(lái)自于父方，一條來(lái)自于母方。在細(xì)胞分裂各期的示意圖中，假如細(xì)胞內(nèi)沒(méi)有同源染色體，則代表減數(shù)第二次分裂；假如細(xì)胞內(nèi)有同源染色體，則代表有絲分裂或減數(shù)第一次分裂；然后從染色體的行為把有絲分裂和減數(shù)第一次分裂區(qū)別開(kāi)來(lái)。如果是有絲分裂，則代表的細(xì)胞名稱及產(chǎn)生的子細(xì)胞種類都是體細(xì)胞；如果是減數(shù)第一次分裂，則代表的細(xì)胞名稱為初級(jí)精母細(xì)胞或初級(jí)卵母細(xì)胞，產(chǎn)生的子細(xì)胞種類為次級(jí)精母細(xì)胞或次級(jí)卵母細(xì)胞和極體；如果是減數(shù)第二次分裂，則代表的細(xì)胞名稱為次級(jí)精母細(xì)胞或次級(jí)卵母細(xì)胞或極體，產(chǎn)生的子細(xì)胞種類為精細(xì)胞或卵細(xì)胞和極體或極體。本題丙細(xì)胞中沒(méi)有同源染色體，并且染色體在細(xì)胞的兩極，所以丙細(xì)胞處在減數(shù)第二次分裂的后期，由于是雄性動(dòng)物精巢中的細(xì)胞，所以它代表的細(xì)胞名稱為次級(jí)精母細(xì)胞，分裂后可產(chǎn)生2個(gè)精細(xì)胞，甲細(xì)胞中有同源染色體，并且到細(xì)胞兩極的染色體還有染色單體，所以甲細(xì)胞處在減數(shù)第一次分裂的后期，所代表的細(xì)胞名稱為初級(jí)精母細(xì)胞，分裂后可產(chǎn)生2個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞。乙細(xì)胞中有同源染色體，并且到細(xì)胞兩極的染色體已沒(méi)有染色單體，所以乙細(xì)胞處在有絲分裂的后期，代表的細(xì)胞名稱及產(chǎn)生的子細(xì)胞種類都是精原細(xì)胞。

答案：（1） 乙 甲 丙 （2） 乙 甲 丙 （3） 次級(jí)精母細(xì)胞 精原細(xì)胞 精細(xì)胞

6 考查與遺傳變異的關(guān)系

【例6】 1961年首次報(bào)道性染色體為3條的XXY男性，患者的臨床表現(xiàn)是舉止異常、性格失調(diào)、容易沖動(dòng)，部分患者的生殖器官發(fā)育不全。請(qǐng)分析這種病是減數(shù)次分裂的哪個(gè)階段出現(xiàn)異常引起的？

解析：有絲分裂過(guò)程中可能產(chǎn)生的變異包括：基因突變（有絲分裂間期DNA的復(fù)制發(fā)生差錯(cuò)）、染色體變異（有絲分裂過(guò)程中染色體的數(shù)目、結(jié)構(gòu)發(fā)生改變）；減數(shù)分裂過(guò)程中可能產(chǎn)生的變異包括：基因突變（減數(shù)第一次分裂間期DNA的復(fù)制發(fā)生差錯(cuò)）、基因重組（減數(shù)第一次分裂四分體時(shí)期基因的互換和減數(shù)第一次分裂后期基因的自由組合）、染色體變異（減數(shù)分裂過(guò)程中染色體的數(shù)目、結(jié)構(gòu)發(fā)生改變）。有絲分裂過(guò)程中產(chǎn)生的變異一般是不遺傳的，而減數(shù)分裂過(guò)程中產(chǎn)生的變異可以從親代傳到子代。當(dāng)異常的配子受精時(shí)，會(huì)出現(xiàn)性染色體為XXY的異常男性：X（卵細(xì)胞正常）＋XY（精子異常）→XXY或XX（卵細(xì)胞異常）＋Y（精子正常）→XXY。當(dāng)精子中的性染色體正常時(shí)（性染色體為Y），卵細(xì)胞中的性染色體應(yīng)該是XX，與正常的卵細(xì)胞相比多了一條X染色體。其產(chǎn)生的原因可能是減數(shù)第一次分裂后期，初級(jí)卵母細(xì)胞中XX這一對(duì)同源染色體沒(méi)有分離都走向了一極；也可能是減數(shù)第二次分裂后期，次級(jí)卵母細(xì)胞中X這條染色體的著絲點(diǎn)分裂產(chǎn)生的2條X染色體沒(méi)有平均分配到兩極，都走向了一極。而當(dāng)卵細(xì)胞中的性染色體正常時(shí)（性染色體為X），精子中的性染色體應(yīng)該是XY，其原因可能是減數(shù)第一次分裂后期，初級(jí)精母細(xì)胞中XY這一對(duì)同源染色體沒(méi)有分離走向了一極。

答案為：當(dāng)精細(xì)胞正常、卵細(xì)胞異常時(shí)，這種病既可能是初級(jí)卵母細(xì)胞在減數(shù)第一次分裂后期異常引起，也可能是次級(jí)卵母細(xì)胞在減數(shù)第二次分裂后期異常引起；當(dāng)卵細(xì)胞正常、精細(xì)胞異常時(shí)，這種病可能是初級(jí)精母細(xì)胞在減數(shù)第一次分裂后期異常引起。

7 考查與遺傳定律的聯(lián)系

【例7】 一個(gè)基因型為AaBb（假設(shè)兩對(duì)基因位于兩對(duì)同源染色體上）的精原細(xì)胞，經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂后：

（1） 可以產(chǎn)生多少個(gè)精子？多少種精子？

（2） 如果產(chǎn)生了一個(gè)基因組成為ab精子，則另外3個(gè)精子基因組成分別是什么？

（3） 如果要產(chǎn)生基因組成為AB和Ab兩種精子，則至少需要多少個(gè)精原細(xì)胞？

（4） 如果一只基因型為AaBb的雜合公牛，其體內(nèi)的100個(gè)精原細(xì)胞經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂后，理論上可產(chǎn)生基因組成為AB的精子多少個(gè)？實(shí)際產(chǎn)生基因組成為AB的精子有多少個(gè)？

解析：位于兩對(duì)同源染色體上、基因型為AaBb的精原細(xì)胞，可以用圖9表示出來(lái)：

此細(xì)胞在減數(shù)第一次分裂的后期，兩對(duì)等位基因Aa、Bb會(huì)隨同源染色體的分離而分離，從而體現(xiàn)出基因的分離定律；同時(shí)非同源染色體上的非等位基因A（a）和B（b）會(huì)隨非同源染色體的自由組合而自由組合，從而體現(xiàn)出基因的自由組合定律。本題中的一個(gè)精原細(xì)胞在減數(shù)第一次分裂后期可以有兩種自由組合的方式：AB組合到一極、ab組合到另一極或Ab組合到一極、aB組合到另一極。由于一個(gè)精原細(xì)胞只能進(jìn)行一次完整的減數(shù)分裂，因此兩對(duì)基因之間的自由組合也就只能發(fā)生上述兩種組合方式中的一種，所以這樣的一個(gè)精原細(xì)胞經(jīng)過(guò)一次完整的減數(shù)分裂后，可以產(chǎn)生4個(gè)精子、2種精子：AB和ab或Ab和aB。假如已經(jīng)產(chǎn)生了一個(gè)基因組成為ab精子，就意味著這個(gè)精原細(xì)胞中的兩對(duì)基因，在減數(shù)第一次分裂后期的自由組合情況已經(jīng)確定：AB組合到一極、ab組合到另一極，所以另外3個(gè)精子基因組成為：ab、AB、AB。如果要產(chǎn)生基因組成為AB和Ab兩種精子，在減數(shù)第一次分裂的后期，必須要發(fā)生AB、ab和Ab、aB兩種方式的自由組合，這樣就至少要進(jìn)行2次完整的減數(shù)分裂。所以要產(chǎn)生基因組成為AB和Ab兩種精子，至少需要2個(gè)精原細(xì)胞。理論上100個(gè)精原細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí)，上述AB、ab和Ab、aB兩種方式的自由組合都有可能隨機(jī)發(fā)生，所以理論上產(chǎn)生基因組成為AB的精子數(shù)目為：400×（1/4）＝100個(gè)。但是實(shí)際上基因組成為AB的精子數(shù)目則決定于AB、ab和Ab、aB兩種組合方式的具體數(shù)目：AB精子的最少數(shù)目為0（100個(gè)精原細(xì)胞全部是Ab和aB類組合，沒(méi)有AB和ab類組合），AB精子最多可以達(dá)到200個(gè)（100個(gè)精原細(xì)胞全部是AB和ab類組合，沒(méi)Ab和aB類組合有）。

答案：（1） 4 2 （2） ab、AB、AB （3） 2 （4） 100

0～200