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三、有丝分裂过程中染色体、DNA数目变化

细胞的增殖、分化、衰老、凋亡与癌变 · 高一
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 有丝分裂各时期中,染色体与DNA分子数目的动态变化规律及对应关系。

从哪来 建立在“一、细胞呼吸的概念”之上。虽然细胞呼吸提供能量,但理解有丝分裂中物质(染色体/DNA)的复制与分配,需先理解细胞生命活动(如分裂)需要能量驱动这一基础逻辑,即细胞分裂是耗能的生命过程,物质变化是能量转化的具体体现。

为什么 核心逻辑是“复制一次,分裂两次”的数学关系。 1. DNA复制:间期S期,DNA半保留复制,DNA数目加倍,但此时两条姐妹染色单体由一个着丝点连接,染色体数目不变。 2. 着丝点分裂:后期,着丝点一分为二,姐妹染色单体分开成为独立的染色体,导致染色体数目加倍,而DNA数目不变。 3. 细胞分裂:末期,细胞一分为二,DNA和染色体数目均减半,恢复至体细胞水平。 本质是遗传物质精确复制并平均分配,保证子代细胞遗传稳定性。

讲法
适合类型:视觉型/图像记忆型学生 方法:曲线图与细胞图对照法 1. 画出有丝分裂各时期(间、前、中、后、末)的细胞简图。 2. 在图下方画出两条曲线:一条代表DNA(间期斜线上升,后期保持高位,末期下降),一条代表染色体(间期前中期水平,后期垂直上升,末期下降)。 3. 关键动作:用手指指着“后期”的细胞图,强调“着丝点分裂”这一动作,同时指着曲线图上的“染色体突变点”,建立“动作-图形”的直接联系。 4. 口诀辅助:“DNA间期变,染色体后期变”。
适合类型:逻辑型/数学思维型学生** **方法:代数模型推导法** 1. 设定体细胞染色体数为 $2N$,DNA数为 $2N$。 2. **间期
DNA复制,$DNA = 4N$,染色体仍为 $2N$(因为着丝点未断)。 3. 前期/中期:$DNA = 4N$,染色体 $2N$,染色单体 $4N$。 4. 后期:着丝点分裂,染色体数 $2N \times 2 = 4N$,DNA仍为 $4N$。 5. 末期:细胞分裂,$DNA = 4N / 2 = 2N$,染色体 $4N / 2 = 2N$。 6. 结论:染色体数目的变化取决于“着丝点”的数量,DNA数目的变化取决于“复制”和“分配”。
适合类型:具象思维/动手操作型学生** **方法:实物模拟法** 1. 用两根不同颜色的橡皮泥条代表DNA,用一根细绳代表染色单体连接,用一个小珠子代表着丝点。 2. **间期
将橡皮泥条加倍(模拟复制),但珠子(着丝点)只有一个,连接两条橡皮泥。此时问学生:有几条染色体?(答:1条,因为1个着丝点)。 3. 后期:剪断连接两条橡皮泥的细绳(模拟着丝点分裂)。此时问学生:有几条染色体?(答:2条,因为2个着丝点)。 4. 末期:将两组橡皮泥分到两个盒子里(模拟细胞分裂)。 5. 通过“数珠子(着丝点)”来确定染色体数,通过“数橡皮泥条”来确定DNA数,彻底厘清概念。
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练一道
基础题
某生物体细胞含有20条染色体,在有丝分裂后期,该细胞中的染色体数和DNA分子数分别是多少?
变式
若某细胞在有丝分裂中期检测到染色体数为10条,DNA数为20个,则该细胞处于什么时期?若进入后期,染色体数和DNA数各是多少?
试试手自己判
检测题
某二倍体生物(2N=4)的细胞在有丝分裂过程中,下列哪一组数据是不可能出现的? A. 染色体4条,DNA 4个 B. 染色体4条,DNA 8个 C. 染色体8条,DNA 8个 D. 染色体8条,DNA 4个
看答案和判分标准
答案:D
判对标准:
- 选A:正确。对应G1期或末期结束后的子细胞。
- 选B:正确。对应G2期、前期、中期(4条染色体,每条含2个DNA)。
- 选C:正确。对应后期(着丝点分裂,8条染色体,8个DNA)。
- 选D:错误。染色体数不可能多于DNA数。每条染色体至少含有1个DNA分子。若染色体8条,DNA至少8个。
- 判定:学生能识别出“染色体数 ≤ DNA数”这一基本逻辑,并理解后期染色体加倍而DNA不变的特征,即视为掌握。
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