緊緊抓住同源染色體破解減數(shù)分裂難點(diǎn)

【摘 要】本文從減數(shù)分裂的本質(zhì)出發(fā)，通過例題講解的方法幫助學(xué)生更好地理解同源染色體的行為變化過程，從而理解和掌握減數(shù)分裂的過程及其本質(zhì)，突破減數(shù)分裂內(nèi)容因概念多又抽象的教學(xué)難點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】減數(shù)分裂 同源染色體 姐妹染色體單體 著絲點(diǎn)分裂

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2017）06B-0157-02

減數(shù)分裂是進(jìn)行有性生殖的生物，在產(chǎn)生成熟生殖細(xì)胞時(shí)進(jìn)行的染色體數(shù)目減半的細(xì)胞分裂。在減數(shù)分裂的過程中，染色體只復(fù)制一次，而細(xì)胞分裂兩次。減數(shù)分裂的結(jié)果是，成熟生殖細(xì)胞中的染色體數(shù)目比原始生殖細(xì)胞的減少一半。那么在減數(shù)分裂過程中是什么樣的染色體減半？怎樣實(shí)現(xiàn)減半呢？如果理解和解決了這兩個(gè)核心的問題，那么就能牢固地理解和掌握減數(shù)分裂的實(shí)質(zhì)。但要想很好地理解和掌握減數(shù)分裂，就得從認(rèn)識(shí)同源染色體開始。下面通過分析各種題目，講解突破減數(shù)分裂知識(shí)點(diǎn)的方法。

一、同源染色體的特征及舉例

（一）同源染色體的特征

同源染色體的特征：（1）形態(tài)和大小基本相同的染色體（X 與 Y、Z 與 W、減數(shù)第二次分裂后期著絲點(diǎn)斷裂而形成的兩條染色體除外）；（2）在減數(shù)第一次分裂的四分體時(shí)期進(jìn)行配對(duì)的染色體；（3）在這一對(duì)染色體中一個(gè)來自母方，另一個(gè)來自父方。

（二）例析

例 1.關(guān)于同源染色體的說法，正確的是（ ）

A.大小、性狀都相同的兩條染色體

B.減數(shù)分裂過程中發(fā)生配對(duì)的兩條染色體

C.有絲分裂過程中發(fā)生配對(duì)的兩條染色體

D.分別來自父方和母方的兩條染色體

【學(xué)生誤區(qū)】

學(xué)生經(jīng)常認(rèn)為只要某對(duì)染色體符合“形態(tài)、大小相同”或“分別來自父方和母方”的條件即屬于同源染色體，而誤選。

【方法指導(dǎo)】同源染色體的實(shí)質(zhì)是在減數(shù)分裂過程中發(fā)生配對(duì)的兩條染色體，故 B 才正確。

例 2.某二倍體生物的一個(gè)正在減數(shù)分裂的細(xì)胞如下圖所示。下列有關(guān)說法正確的是（ ）

A.含有 2 對(duì)同源染色體

B.同源染色體是 1 和 2 以及 3 和4

C.1，2，3，4 號(hào)染色體上都含有 2 條單體

D.染色體組分別是 1 和 3 以及 2 和4

【學(xué)生誤區(qū)】

很多學(xué)生錯(cuò)誤地將細(xì)胞減數(shù)第二次分裂后

期著絲點(diǎn)斷裂、姐妹染色體單體分離而形成形態(tài)大小相同的兩條染色體（1和 2 或 3 和 4）當(dāng)作同源染色體，因此誤選 B。

【方法指導(dǎo)】

同源染色體的“同源”是從物種起源的角度命名的，專指細(xì)胞中形態(tài)結(jié)構(gòu)功能相似的分別來自父母本的那兩條稱為一對(duì)“同源染色體”。而姐妹染色體是由姐妹染色單體著絲點(diǎn)分裂產(chǎn)生的兩條染色體，并不是同源染色體。正確的是 D。

二、同源染色體的行為變化過程

（一）同源染色體的行為變化

在減數(shù)分裂過程中，同源染色體的分離是決定配子染色體數(shù)目是體細(xì)胞染色體的一半的關(guān)鍵。在生物的進(jìn)化過程中，原始生殖細(xì)胞經(jīng)過一系列有序的同源染色體行為變化，才成長(zhǎng)為成熟的生殖細(xì)胞。這些行為變化包括，減 I 前期同源染色體聯(lián)會(huì)和四分體形成、減 I 中期同源染色體（四分體）整齊排列在赤道板上、減 I 后期同源染色體分離以及非同源染色體自由組合，這些行為變化保證了同源染色體的精準(zhǔn)分離，最后使成熟的生殖細(xì)胞中的染色體數(shù)目減半。

（二）例析

例 1.以下為某二倍體高等動(dòng)物某器官中細(xì)胞分裂示意圖。下列敘述正確的是（ ）

A.①④都處于減數(shù)第一次分裂，細(xì)胞內(nèi)含有 2 個(gè)四分體

B.⑤⑥中著絲點(diǎn)分裂，染色體數(shù)目暫時(shí)加倍

C.②③中著絲點(diǎn)整齊排列在赤道板上，都是有絲分裂中期

D.①②③都是減數(shù)分裂過程圖像，而④⑤⑥都是有絲分裂過程圖像

【學(xué)生誤區(qū)】

由于減 I、減 Ⅱ 以及有絲分裂過程涉及的細(xì)胞圖像較多，學(xué)生沒有理清楚三者之間的關(guān)系，不能分辨出具體的分裂圖像，尤其是不會(huì)區(qū)分有絲分裂和減數(shù)第二次分裂的細(xì)胞圖像。

【方法指導(dǎo)】

必須牢記，在減數(shù)第一次分裂過程中，同源染色體發(fā)生了哪些行為變化，減 I 前期發(fā)生同源染色體的聯(lián)會(huì)和四分體、減 I 中期同源染色體（四分體）整齊排列在赤道板上、減 I 后期同源染色體分離以及非同源染色體自由組合。減 I 過程當(dāng)中同源染色體的這些行為變化是減 Ⅱ 過程和有絲分裂過程完全沒有的。而細(xì)胞中有無同源染色體的存在是二倍體生物有絲分裂過程與減 Ⅱ 過程的本質(zhì)區(qū)別。正確的是 B。

例 2.某二倍體動(dòng)物的某個(gè)精原細(xì)胞（只考慮如圖的一對(duì)同源染色體）經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生如下圖所示的甲～丁四個(gè)精細(xì)胞。這四個(gè)精細(xì)胞中，來自同一個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞的是（ ）

A.甲與乙 B.甲與丙 C.乙與丙 D.乙與丁

【學(xué)生誤區(qū)】

學(xué)生由于無法辨別細(xì)胞圖示所示的染色體形態(tài)，因而不能確定各細(xì)胞圖示中所示的染色體的來源以及它們之間的關(guān)系。

次級(jí)精母細(xì)胞中無同源染色體，而來自同一個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞的兩個(gè)精細(xì)胞，它們的染色體完全相同（不考慮交叉互換）；若考慮交叉互換，則除了交換部分，染色體其余部分均相同。

【方法指導(dǎo)】

來源于同一個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞的四個(gè)子細(xì)胞染色體組成特點(diǎn)是“兩兩相同”“兩兩互補(bǔ)”：來源于同一個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞、不同次級(jí)精母細(xì)胞的精細(xì)胞中的染色體合在一起即是精原細(xì)胞的染色體組成，而來源于同一個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞的精細(xì)胞染色體組成相同（不考慮交叉互換）。因此，配子來源的判斷方法可以歸納如下：

（1）同一個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞產(chǎn)生的兩個(gè)精細(xì)胞，染色體可能完全相同（沒有交叉互換）；

（2）若兩個(gè)精細(xì)胞的染色體組成互補(bǔ)，則它們可能來自同一個(gè)精原細(xì)胞；

（3）若發(fā)生了交叉互換，則除了考慮“兩兩相同”、“兩兩互補(bǔ)”外，還需要以染色體未交換的片段作為判斷依據(jù)。

故正確的是 C。

三、同源染色體的存在時(shí)期

（一）存在同源染色體的時(shí)期

由受精卵發(fā)育為一個(gè)個(gè)體，該個(gè)體的任何體細(xì)胞都含有同源染色體。細(xì)胞有絲分裂的意義在于使親代細(xì)胞和子代細(xì)胞保持遺傳物質(zhì)一致性，因此，在有絲分裂過程中沒有發(fā)生同源染色體分離。故，有絲分裂的全過程都含有同源染色體。而在減數(shù)分裂過程中，同源染色體已經(jīng)在減數(shù)第一次分裂過程中分離，所以在減數(shù)第二次分裂過程中不存在同源染色體分離現(xiàn)象。

（二）例析

例 1.人體下列細(xì)胞中，一般含有同源染色體的一組是（ ）

①口腔上皮細(xì)胞；②精原細(xì)胞；③次級(jí)精母細(xì)胞；④成熟紅細(xì)胞；⑤心肌細(xì)胞。

A.①⑤ B.②③④ C.①④⑤ D.①②⑤

【學(xué)生誤區(qū)】口腔上皮細(xì)胞、精原細(xì)胞、心肌細(xì)胞都是人體中的體細(xì)胞，均含有 23 對(duì)同源染色體。1 個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞經(jīng)減 I 產(chǎn)生 2 個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞，同源染色體分離；成熟紅細(xì)胞無細(xì)胞核，無染色體。學(xué)生比較容易忽略成熟紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核這個(gè)特征，或者錯(cuò)誤地認(rèn)為“只有生殖細(xì)胞能進(jìn)行減數(shù)分裂，同源染色體發(fā)生分離，所以只有生殖細(xì)胞才含有同源染色體，體細(xì)胞不含有同源染色體”而選錯(cuò)。

【方法指導(dǎo)】識(shí)記細(xì)胞類型及明確細(xì)胞所處的時(shí)期，可有效地判斷細(xì)胞是否含有同源染色體。體細(xì)胞（成熟紅細(xì)胞除外）均含有同源染色體，精原細(xì)胞和卵原細(xì)胞也是一類體細(xì)胞，因此，也含有同源染色體。有絲分裂全過程、減數(shù)第一次分裂過程中有同源染色體，而減數(shù)第二次分裂過程中無同源染色體。故正確的是 D。

例 2.某生物的性原細(xì)胞在減數(shù)分裂過程中，染色體與核DNA 數(shù)量的變化如下圖所示。下列有 關(guān)說法，正確的是（ ）

A.1-8 階段始終存在同源染色體

B.1-5 階段始終存在姐妹染色單體

C.5-8 階段染色體數(shù)與 DNA 分子數(shù)的比為1∶2

D.1-6 階段染色體行為是生物變異的根本來源

【學(xué)生誤區(qū)】減數(shù)第一次分裂，細(xì)胞中的同源染色體分離、非同源染色體自由組合，染色體數(shù)目減半；減數(shù)第二次分裂，著絲點(diǎn)斷裂，姐妹染色單體分開，此時(shí)一條染色體對(duì)應(yīng)一個(gè) DNA 分子，形成的配子中的染色體數(shù)目為其體細(xì)胞染色體數(shù)目的一半。1-6 階段為減Ⅰ-減 Ⅱ 中期，染色體可能存在交叉互換、發(fā)生基因重組，而生物變異的根本來源是基因突變。學(xué)生由于對(duì)各時(shí)期染色體行為的模糊認(rèn)識(shí)，誤選 C 選項(xiàng)。

【方法指導(dǎo)】學(xué)生只有理解了細(xì)胞減數(shù)分裂各時(shí)期染色體的行為，才能很好地確定各時(shí)期染色體與 DNA 的數(shù)目關(guān)系。為了更好地理解細(xì)胞分裂各時(shí)期染色體的行為，可將其概括為“減 Ⅰ 分同源，減 Ⅱ 分姐妹”。故正確的是 B。

圍繞同源染色體這一核心概念，學(xué)生可以更好地將減數(shù)分裂中聯(lián)會(huì)、四分體、交叉互換等相關(guān)概念、減數(shù)分裂與有絲分裂之間的異同、細(xì)胞不同分裂圖像的判斷、配子來源的判斷、染色體與 DNA 數(shù)量變化曲線的分析等相關(guān)知識(shí)串聯(lián)起來，構(gòu)建減數(shù)分裂知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，從而有效地促進(jìn)其對(duì)減數(shù)分裂知識(shí)的理解與內(nèi)化。

【作者簡(jiǎn)介】王上銳，中學(xué)教師，柳州高級(jí)中學(xué)年級(jí)部副主任，教研組長(zhǎng)和備課組長(zhǎng)。

（責(zé)編 盧建龍）