宋方建

[摘 要]“細(xì)胞增殖”和“遺傳的細(xì)胞基礎(chǔ)”對抽象思維能力的要求較高，是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，尤其是有絲分裂和減數(shù)分裂過程各時(shí)期DNA、染色體、姐妹染色單體數(shù)目變化的內(nèi)容，因過程復(fù)雜且多變，學(xué)生常感頭疼。文章在對近5年全國各類高考試題進(jìn)行分類研究和對歷屆學(xué)生進(jìn)行細(xì)胞增殖專題復(fù)習(xí)教學(xué)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)論述如何抓住細(xì)胞分裂過程中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、簡化過程，從而突破細(xì)胞增殖難點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]關(guān)鍵節(jié)點(diǎn);細(xì)胞增殖;重難點(diǎn)

細(xì)胞通過分裂進(jìn)行增殖，真核細(xì)胞的分裂方式包括有絲分裂、無絲分裂和減數(shù)分裂。這部分知識(shí)內(nèi)容在高考考試大綱17個(gè)必考知識(shí)點(diǎn)中占2個(gè)[1]，分別是“細(xì)胞增殖”和“遺傳的細(xì)胞基礎(chǔ)”，比重較大，且該內(nèi)容涉及微觀生命活動(dòng)，對抽象思維能力的要求較高，是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，尤其是有絲分裂和減數(shù)分裂過程各時(shí)期DNA、染色體、姐妹染色單體數(shù)目變化的內(nèi)容，因過程復(fù)雜且多變，學(xué)生常感頭疼。現(xiàn)筆者在對近5年全國各類高考試題進(jìn)行分類研究和對歷屆學(xué)生進(jìn)行細(xì)胞增殖專題復(fù)習(xí)教學(xué)的基礎(chǔ)上，談?wù)勅绾巫プ〖?xì)胞分裂過程中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、簡化過程，從而突破細(xì)胞增殖難點(diǎn)。

一、研究真題，明確復(fù)習(xí)重點(diǎn)

筆者分類研究了近5年全國各類高考試題，并對涉及細(xì)胞增殖知識(shí)內(nèi)容的考題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，制成表1。

由表1可發(fā)現(xiàn)，從考查知識(shí)內(nèi)容上看，細(xì)胞增殖知識(shí)內(nèi)容主要考查有絲分裂過程、減數(shù)分裂和動(dòng)物配子的形成過程及細(xì)胞增殖的周期性，且有絲分裂和減數(shù)分裂考查機(jī)會(huì)基本相當(dāng)，未考查過無絲分裂。從考查知識(shí)內(nèi)容的變化趨勢看，由注重單獨(dú)考查有絲分裂或減數(shù)分裂過程到綜合考查有絲分裂和減數(shù)分裂過程的區(qū)別和聯(lián)系。從題型上看，選擇題和非選擇題的數(shù)量基本相當(dāng)。從試卷類型上看，理綜卷每年基本有考，單科卷必考?？梢?，清晰掌握有絲分裂過程和減數(shù)分裂過程，把握兩者之間的區(qū)別和聯(lián)系是復(fù)習(xí)的重點(diǎn)，而細(xì)胞分裂過程中染色體行為和數(shù)目的變化，以及DNA數(shù)量的變化這些難點(diǎn)必須突破。

二、抓住關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)

為了更好地把握有絲分裂和減數(shù)分裂之間的區(qū)別和聯(lián)系，筆者將兩者結(jié)合在一起設(shè)立細(xì)胞增殖復(fù)習(xí)專題。復(fù)習(xí)教學(xué)中，筆者利用高度概括的語言歸納有絲分裂和減數(shù)分裂的過程，把握有絲分裂和減數(shù)分裂的實(shí)質(zhì)，抓住分裂過程中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，以期幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)。

1.有絲分裂過程

【過程與節(jié)點(diǎn)】間期：復(fù)制形成姐妹染色單體（S期：DNA復(fù)制）;分裂期：均分姐妹染色單體（后期：姐妹染色單體分離;末期終點(diǎn)：細(xì)胞分裂結(jié)束）。

解析：有絲分裂過程包括間期和分裂期，間期包括G1期、S期和G2期，分裂期包括前期、中期、后期和末期。間期的S期進(jìn)行DNA的復(fù)制，再經(jīng)過蛋白質(zhì)的合成，逐步形成姐妹染色單體。分裂后期將間期形成的姐妹染色單體分離，使染色體數(shù)目短暫翻倍，再經(jīng)過末期細(xì)胞質(zhì)分裂，最終使細(xì)胞一分為二，每個(gè)子細(xì)胞得到其中的一半物質(zhì)，體現(xiàn)有絲分裂細(xì)胞復(fù)制一次、分裂一次的特點(diǎn)。綜上所述，有絲分裂的結(jié)構(gòu)（物質(zhì)）數(shù)目變化發(fā)生在三個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：S期、后期、末期終點(diǎn)，抓住并理解好這三個(gè)節(jié)點(diǎn)是突破難點(diǎn)的關(guān)鍵。教師在開展有關(guān)有絲分裂各時(shí)期DNA、染色體、姐妹染色單體數(shù)目變化的教學(xué)時(shí)，細(xì)述細(xì)胞分裂時(shí)期，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)題目要求，分析其經(jīng)過哪幾個(gè)節(jié)點(diǎn)，再利用三個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)DNA、染色體和姐妹染色單體數(shù)目變化的規(guī)律，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的比例，就可讓學(xué)生輕松地計(jì)算出三者在各時(shí)期的數(shù)目。

DNA數(shù)目的變化：經(jīng)過S期DNA復(fù)制，數(shù)目翻倍，乘以2;到后期姐妹染色單體分離，不涉及DNA，DNA數(shù)目不變，乘以1;至末期終點(diǎn)，細(xì)胞一分為二，數(shù)目減半，乘以1/2。例如，人體細(xì)胞的染色體數(shù)為46條，計(jì)算有絲分裂末期DNA數(shù)目，該細(xì)胞經(jīng)過S期和后期兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，[DNA數(shù)=46×2×1=92]。

染色體數(shù)目的變化：染色體數(shù)看著絲點(diǎn)，S期進(jìn)行DNA復(fù)制，形成的是姐妹染色單體，染色體數(shù)目未變化，乘以1;后期著絲點(diǎn)分裂，姐妹染色單體分離，形成姐妹染色體，染色體數(shù)目翻倍，乘以2;至末期分裂結(jié)束，數(shù)目減半，乘以1/2。例如，人體細(xì)胞的染色體數(shù)為46條，計(jì)算有絲分裂前期染色體數(shù)目，該細(xì)胞只經(jīng)過S期一個(gè)節(jié)點(diǎn)，染色體數(shù)=46×1=46。

姐妹染色單體數(shù)目的變化：染色體和DNA的關(guān)系是1∶1或1∶2。1∶1時(shí)，一個(gè)著絲點(diǎn)一個(gè)DNA，沒有姐妹染色單體;1∶2時(shí)，一個(gè)著絲點(diǎn)兩個(gè)DNA，存在姐妹染色單體，染色單體數(shù)是染色體數(shù)的2倍，即等于DNA數(shù)。S期后，形成姐妹染色單體，表明姐妹染色單體從無到有，即由0到染色體數(shù)目的2倍;后期姐妹染色單體分離，不存在姐妹染色單體數(shù)，即由染色體數(shù)目的2倍到0，乘以0。例如，人體細(xì)胞的染色體數(shù)為46條，計(jì)算有絲分裂前期和末期姐妹染色單體的數(shù)目。前期，經(jīng)過S期，姐妹染色單體數(shù)目[=46×2=92];末期經(jīng)過S期和后期，姐妹染色單體數(shù)目[=46×2×0]，即姐妹染色單體數(shù)目為0。

2.減數(shù)分裂過程

【過程與節(jié)點(diǎn)】間期：復(fù)制形成姐妹染色單體（S期：DNA復(fù)制）;

MⅠ期：均分同源染色體（MⅠ末期終點(diǎn)：均分結(jié)束）;

MⅡ期：均分姐妹染色單體（MⅡ后期：姐妹染色單體分離;MⅡ末期終點(diǎn)：細(xì)胞分裂結(jié)束）。

解析：減數(shù)分裂過程包括間期、MⅠ期和MⅡ期。間期的S期進(jìn)行DNA復(fù)制，再經(jīng)過蛋白質(zhì)的合成，逐步形成姐妹染色體單體。MⅠ期均分同源染色體，MⅠ末期終止，初級(jí)性母細(xì)胞一分為二，得到的次級(jí)性母細(xì)胞中的DNA、染色體和姐妹染色單體三種結(jié)構(gòu)（或物質(zhì)）的數(shù)量，只剩初級(jí)性母細(xì)胞的1/2;MⅡ后期姐妹染色單體分離，使染色體數(shù)目短暫翻倍，其他結(jié)構(gòu)（或物質(zhì)）數(shù)量不變;再經(jīng)過末期細(xì)胞質(zhì)分裂，最終使細(xì)胞一分為二，每個(gè)生殖細(xì)胞得到分裂前次級(jí)性母細(xì)胞中的一半結(jié)構(gòu)（或物質(zhì)）。與有絲分裂對比，減數(shù)分裂多一個(gè)分離同源染色體的MⅠ期。由此減數(shù)分裂的特點(diǎn)是：復(fù)制一次、分裂兩次，染色體的數(shù)目減半;而真正減半發(fā)生在MⅠ期均分同源染色體的過程中。綜上所述，減數(shù)分裂的結(jié)構(gòu)（物質(zhì)）數(shù)目變化發(fā)生在四個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：S期、MⅠ末期終點(diǎn)、MⅡ后期和MⅡ末期終點(diǎn)。在開展有關(guān)減數(shù)分裂各時(shí)期DNA、染色體、姐妹染色單體數(shù)目變化的教學(xué)時(shí)，利用四個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)字變化，同樣可計(jì)算出減數(shù)分裂各時(shí)期DNA、染色體和姐妹染色單體的數(shù)目。

DNA數(shù)目的變化：經(jīng)過S期DNA復(fù)制，數(shù)目翻倍，乘以2;到MⅠ末期終點(diǎn)同源染色體上的DNA分子隨同源染色體均分至子細(xì)胞中，DNA數(shù)目減半，乘以1/2;MⅡ后期姐妹染色單體分離，不涉及DNA，DNA數(shù)目不變，乘以1;至MⅡ末期終點(diǎn)，細(xì)胞質(zhì)分裂，細(xì)胞一分為二，乘以1/2。例如，人體細(xì)胞的染色體數(shù)為46條，計(jì)算有絲分裂末期DNA數(shù)目，細(xì)胞經(jīng)過S期和MⅠ末期終點(diǎn)和MⅡ后期三個(gè)節(jié)點(diǎn)，DNA數(shù)目[=46×2×1/2×1=46]。

染色體數(shù)目的變化：染色體數(shù)看著絲點(diǎn)，S期進(jìn)行DNA復(fù)制，形成的是姐妹染色單體，乘以1;MⅠ末期終點(diǎn)細(xì)胞一分為二，乘以1/2;MⅡ后期著絲點(diǎn)分裂、姐妹染色單體分離，形成姐妹染色體，染色體數(shù)目翻倍，乘以2;MⅡ末期終點(diǎn)細(xì)胞一分為二，數(shù)目減半，乘以1/2。例如，人體細(xì)胞的染色體數(shù)為46條，計(jì)算MⅡ后期染色體數(shù)目，細(xì)胞經(jīng)過S期、MⅠ期、MⅡ后期3個(gè)節(jié)點(diǎn)，染色體數(shù)目[=46×1×1/2×2=46]。

姐妹染色單體數(shù)目的變化：S期后，形成姐妹染色單體，即姐妹染色單體由0到染色體數(shù)目的2倍;MⅠ末期終點(diǎn)細(xì)胞一分為二，乘以1/2;MⅡ后期姐妹染色單體分離，不存在姐妹染色單體，由染色體數(shù)目的2倍到0，乘以0。例如，人體細(xì)胞的染色體數(shù)為46條，計(jì)算MⅡ前期姐妹染色單體數(shù)，MⅡ前期，經(jīng)過S期和MⅠ末期終點(diǎn)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，姐妹染色單體數(shù)目[=46×2×1/2=46]。

3.分析典型題目，明確解題技巧

[例1]（2020·海南）某哺乳動(dòng)物的體細(xì)胞染色體數(shù)為2n。下列有關(guān)該動(dòng)物精原細(xì)胞的敘述，正確的是（）。

A.既能進(jìn)行有絲分裂，又能進(jìn)行減數(shù)分裂

B.分裂過程中的染色體數(shù)目不會(huì)為n

C.在有絲分裂后期會(huì)發(fā)生基因重組

D.經(jīng)過染色體復(fù)制產(chǎn)生的初級(jí)精母細(xì)胞中沒有同源染色體

解析：精原細(xì)胞通過有絲分裂實(shí)現(xiàn)增殖，通過減數(shù)分裂形成精細(xì)胞，A正確;精原細(xì)胞的染色體為[2 n]，MⅡ前期和MⅡ中期細(xì)胞染色體經(jīng)過S期和MⅠ期兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，染色體數(shù)目[=2n×1×1/2=n]，故B錯(cuò)誤;有絲分裂后期分離姐妹染色單體，未發(fā)生基因重組，C錯(cuò)誤;初級(jí)精母細(xì)胞只經(jīng)過S期這個(gè)節(jié)點(diǎn)，未經(jīng)過MⅠ期，同源染色體未分離，有同源染色體，D錯(cuò)誤。

[例2]（2019·上海，第38題節(jié)選）（二）回答下列有關(guān)細(xì)胞結(jié)構(gòu)與細(xì)胞分裂的問題。

就正常小鼠[（2n =40）]而言，在減數(shù)第二次分裂前期，次級(jí)卵母細(xì)胞內(nèi)的DNA分子數(shù)為 個(gè)。

解析：MⅡ中期細(xì)胞經(jīng)過S期和MⅠ期兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，則細(xì)胞DNA數(shù)目[=40×2×1/2=40]。簡單明確，絕大多數(shù)學(xué)生可以在很短的時(shí)間內(nèi)掌握。

總之，利用上述方法，可輕松把握有絲分裂和減數(shù)分裂的實(shí)質(zhì)，有效突破難點(diǎn)。在教學(xué)中，教師可以上述方法涉及的內(nèi)容為基礎(chǔ)列表比較有絲分裂和減數(shù)分裂過程的異同點(diǎn)以及分析細(xì)胞分裂各時(shí)期染色體的行為變化。對于還不能清楚掌握關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的少數(shù)學(xué)生，可引導(dǎo)其用示意圖輔助，這樣學(xué)生則可清晰掌握。

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[1]? 教育部考試中心.2019年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱（理科）[M].北京：高等教育出版社，2018.

（責(zé)任編輯 陳 昕）