细胞有丝分裂坐标图分析

1细胞有丝分裂坐标图中转折点分析和讨论高考考试说明中，明确指出，“……2．以能力测试为主导，考查考生对所学相关课程基础知识、基本技能的整体掌握程度和综合运用所学知识分析、解决实际问题的能力；注重科学探究能力、科学过程与方法和创新精神的考查。……”因此，在教学中我们必须加强对学生进行能力的培养，在学习细胞有丝分裂过程中，把书本上的文字转换成表格，再转换成坐标图，无疑是培养学生能力的一个绝好材料。本文将对细胞有丝分裂坐标图中转折点进行分析和讨论。说明：1、本文讨论的有关数量，含量均以二倍体生物为前提。即：体细胞中染色体数目为2N。2、本文所提及染色体和染色质，在表格及坐标图中不做严格区分。一、有丝分裂过程中，一个细胞中的染色体数目，DNA含量，染色单体数目及一条染色体上DNA分子数表解：间期前期中期后期末期染色体数目2N2N2N4N4NDNA含量2N到4N4N4N4N4N染色单体数目0到4N4N4N00一条染色体上DNA含量1到22211二、细胞周期中一个细胞中的染色体数目，DNA含量，染色单体数目及一条染色体上DNA分子数变化坐标图。1、关于坐标图的标注：横坐标理应为细胞周期，包括间期中的G1期、S期、G2期和分裂期中的前期、中期、后期和末期。在一个细胞周期中，分裂间期时间占整个细胞周期的90％～95％。因此在划分间期和分裂期时要体现时间长短的科学性。为此，在划横坐标时，采用间期用一段折线的形式来表示时间很长。纵坐标可以用一个细胞中的物质数量或含量，也可以采用一个细胞核中的物质数量或含量，二者在转折点上有一定的差异。2、细胞周期中一个细胞中的染色体数目变化曲线：图1转折点分析：在分裂间期，虽然DNA进行了复制，但是复制后的两个DNA分子连在同一个着丝点上，染色体数目没有发生改变。到了后期，由于着丝点的分裂，一个染色体分成了两个染色体，使染色体数目加倍，即A点时刻，染色体加倍。在2末期虽然暂时存在一个细胞两个细胞核的情况，但是细胞质没有分开，因此仍然是一个细胞，直到末期结束即该次细胞分裂结束，一个细胞分成两个细胞了才使染色体数目减半，恢复为2N。如果把纵坐标换成一个细胞核里的染色体数目，则图像中染色体减半的时刻就应该提前到末期中的某个时刻，但是不能是末期开始时就有新的细胞核产生，也就是说，在末期，暂时存在一个细胞两个核。坐标图表示如下：图23、细胞周期中一个细胞中的DNA含量的变化曲线：图3转折点分析：复制前，一条染色体含有一个DNA分子，复制过程中，一条染色体含有的DNA分子数逐渐从1到2，这过程是逐渐进行的，所以存在一条染色体上存在大于1小于2个DNA分子的情况，即从1到2应该用斜线来表示。图3中，C点表示复制开始，D点表示复制结束。在分裂期，一个细胞分成两个细胞，才导致一个细胞中DNA含量的减半，即E点时分裂结束，每个细胞中DNA含量变为2N。之前，一个细胞核中DNA含量均为4N。如果纵坐标为一个细胞核里的DNA含量，据染色体数目变化可得图4：34、细胞周期中一个细胞中的染色单体数目的变化曲线：染色单体的出现是由于DNA复制引起的，复制完成即出现，没有完成就是零条，其存在的前提是一条染色体含有两个DNA分子，数目是染色体数目的2倍。染色单体的消失是由着丝点分裂引起的，也就是说着丝点分裂将导致染色体数目变为零，使染色体数目加倍。因此，染色单体数目变化的转折点是由DNA和染色体两者决定的。为避免曲线与横坐标重合，可以把0点向上移动一点。用以下复式坐标图表示：图5转折点分析：图中F点是由D点决定的，即两点为同一时刻，表示DNA复制完成。G点是由A点决定的，即两点为同一时刻，表示着丝点分裂。如果把纵坐标换为一个细胞核里的染色单体数目，曲线将没有任何变化，因为在后期末期其数目均为零。5、一条染色体上DNA分子数的变化曲线：DNA的复制过程也就是一条染色体上DNA从1分子逐渐增长为2分子的过程，该过程与一个细胞中DNA的含量是同步的，因此该阶段的变化曲线由一个细胞中DNA的含量变化曲线决定。而着丝点的分裂，使一条染色体分成两条，导致一条染色体上DNA分子数目由2变成1，该点由染色体变化曲线决定。见图6转折点分析：H点，DNA开始复制，一条染色体上的DNA开始增长，I点，DNA复制结束，一条染色体上的DNA分子变成2个；J点，着丝点分裂，一条染色体分成2条，每条染色体上的DNA分子由2个变成1个。6、如果把几种数量或者含量曲线作到一个坐标系中，表示为图7和图8转折点总结：C、H代表同一时刻，表示复制开始；D、F、I代表同一时刻，表示复制结束，染色单体出现，DNA加倍，每条染色体上含有两个DNA分子；A、G、J代表同一时刻，表示着丝点分裂，染色体数目加倍，染色单体消失，每条染色体上只含有1个DNA分子；B、E代表同一时刻，表示细胞分裂结束，DNA含量和染色体数目减半；B’、E’代表同一时刻，表示末期中，核膜核仁重新出现，一个细胞中含有两个细胞核，每个细胞核中的DNA含量和染色体数目减半。4三、教学建议：1、细胞有丝分裂是连续的过程，之所以分为各个时期仅仅是为了我们研究的方便，是人为因素，实际是不可分的，各个时期之间没有严格的界线。因此在上课的过程中，我们应该强调时刻，而不是时间段。即强调各个时期染色体的关键行为，不强调各个时期的分界线。2、在纵坐标的设置时，建议采用一个细胞中的物质含量或者数量。如果采用一个细胞核中的物质含量或者数量，在核膜、核仁消失后，一个细胞中含有的细胞核个数该怎么界定？这是一个模糊的问题，不易于处理。3、注意注重两个结果：间期复制的结果和着丝点分裂的结果。这是两个关键的问题，学生清楚了，曲线就基本懂得了。4、解释清楚染色单体数目变化从无到有是瞬间问题，而DNA含量随着复制是逐渐增加的过程，即“斜”线上升。5、教会学生把文字、表格和坐标曲线有机的联系起来。