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6.3 DNA、染色体数目变化规律

细胞的增殖、分化、衰老、凋亡和癌变 · 高三
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 DNA、染色体、染色单体在细胞周期各时期数量关系及变化曲线的规律。

从哪来 基于 2.3 细胞核的结构与功能(理解染色体作为遗传物质载体位于细胞核内)及 4.2 各类细胞特点(明确只有真核生物有染色体,原核生物无此规律)。

为什么 核心逻辑在于“复制”与“分离”两个动作对物质形态和数量的影响: 1. 间期复制:DNA 半保留复制,数量加倍;此时每条染色体包含两条姐妹染色单体,但着丝粒未分裂,故染色体数目不变。 2. 后期分裂:着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为独立的染色体,染色体数目加倍,染色单体消失,DNA 数目不变。 3. 末期结束:细胞一分为二,所有物质平均分配,数目恢复至体细胞水平。 理解这一规律的关键是抓住着丝粒的状态:着丝粒未分裂时,染色体数=着丝粒数;着丝粒分裂后,染色体数=染色单体数(此时为0)。

讲法
适合:逻辑抽象思维强、擅长数学建模的学生 采用“变量控制法”。设定体细胞染色体数为 $2N$,DNA 数为 $2C$。 - 间期 G1:$2N, 2C, 0$(单体) - 间期 S/G2:$2N, 4C, 4N$(单体) - 有丝分裂前/中:$2N, 4C, 4N$(单体) - 有丝分裂后:$4N, 4C, 0$(单体) - 有丝分裂末:$2N, 2C, 0$(单体) 通过列表对比,让学生发现“染色体数”只由“着丝粒数”决定,而“DNA 数”由“实际分子数”决定。强调 $N$ 与 $C$ 的比例关系(1:1 或 1:2)。
适合:形象思维强、对抽象符号不敏感的学生** 采用“手拉手模型”。 - 染色体 = 一根绳子(着丝粒是绳结)。 - DNA = 绳子上的珠子。 - 染色单体 = 绳子复制后,两根绳子在绳结处连在一起。 - **动作演示
1. 复制前:1 根绳子,1 个结,2 颗珠子(假设简化)。 2. 复制后:2 根绳子连在 1 个结上,4 颗珠子。此时数“绳子根数”(染色体)还是 1,数“珠子”(DNA)是 4。 3. 后期:剪断绳结(着丝粒分裂),变成 2 根独立的绳子。此时数“绳子根数”(染色体)变成 2,珠子还是 4。 4. 末期:把 2 根绳子分到两个袋子里,每个袋子 1 根绳子,2 颗珠子。 通过物理动作强化“着丝粒分裂导致染色体加倍”这一核心机制。
适合:考试压力大、需要快速解题技巧的学生** 采用“口诀+特征点法”。 - **口诀
“间期复制 DNA 倍,单体出现染色体未变;后期着丝粒一裂,染色体加倍单体无;末期细胞一分为二,数目恢复原样归。” - 解题技巧: 1. 看到曲线图,先找“垂直上升”的点。 2. 若染色体曲线垂直上升,必为有丝分裂后期或减数第二次分裂后期(着丝粒分裂)。 3. 若 DNA 曲线斜线上升,必为间期 S 期(复制)。 4. 若 DNA 曲线垂直下降,必为末期(细胞分裂)。 5. 判断依据:有单体时,染色体:DNA = 1:2;无单体时,染色体:DNA = 1:1。
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练一道
基础题
某生物体细胞染色体数为 20 条。在有丝分裂中期,该细胞内的染色体数、染色单体数、DNA 分子数分别是多少?
变式
某细胞处于分裂某时期,染色体数:染色单体数:DNA 分子数 = 1:2:2,且细胞质正在不均等分裂。该细胞处于什么时期?
试试手自己判
检测题
下图为某细胞分裂过程中染色体与 DNA 数量变化曲线。若该生物体细胞染色体数为 4,请指出图中 a、b、c 三点分别代表的时期,并说明 c 点时细胞内染色单体的数量。 (注:此处假设学生能看到一张典型的有丝分裂曲线图,a 为间期 S 期结束,b 为后期,c 为末期结束)
看答案和判分标准
答案:- a 点:有丝分裂前期或中期(DNA 已复制,染色体未加倍)。 - b 点:有丝分裂后期(染色体加倍)。 - c 点:有丝分裂末期结束(子细胞形成)。 - c 点染色单体数量:0。
判对标准:
1. 正确识别 a 为前期/中期(1 分)。
2. 正确识别 b 为后期(1 分)。
3. 正确识别 c 为末期结束(1 分)。
4. 正确回答 c 点单体为 0(1 分)。
5. 若学生将 b 答为减数分裂后期,扣分,需强调有丝分裂与减数分裂曲线区别(减数分裂 DNA 减半两次,有丝分裂减半一次)。
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