逍遥学能 2014-02-14 09:19
摘要：有丝分裂是细胞增殖的主要方式，因其分裂具有周期性，故命题常常以有丝分裂相关知识为载体，并以生物学模型的形式重点考查细胞周期的概念和特点。通过对历届高考试题的分析不难发现，对该知识点考查的试题呈现方式以及命制的角度都是多种多样的。本文拟将细胞周期的生物学模型试题进行归类例析，以帮助考生从多个角度掌握细胞周期及细胞分裂的相关知识。
关键词：细胞周期；有丝分裂；生物学模型；
细胞周期是指连续分裂细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的整个过程。在这个过程中，细胞遗传物质复制并加倍，且在分裂结束时平均分配到两个子细胞中去。细胞周期又可以分为间期和有丝分裂期。尤其是生物学模型中渗透的细胞周期的概念及特点，能够较好地考查学生的识图、判断、分析和表达等综合能力，因此成为高考命题的热点和重点。
模型一:“圆形图”表示法
圆形图常以面积或环的大小，来表示细胞周期中分裂间期和分裂期时间的长短。并常常以“箭头”的形式标注出方向，该模型能够较直观的体现细胞分裂的“周期性”。
例1．下图是按顺时针方向表示的四种植物细胞的细胞周期，其中说法正确的是（ ）
A．图中的b→a→b表示细胞增殖过程的一个细胞周期
B．甲图的b→a与丙图的b→a所用的时间可能一样长
C．从a→b，由于DNA的复制使染色体数目增加一倍
D．观察植物细胞有丝分裂的实验材料最好是选植物甲
解析：图中a→b是分裂间期，b→a是分裂期。a→b→a表示细胞增殖过程的一个细胞周期，A项中分裂间期和分裂期的顺序不对。由于不同的细胞的细胞周期的时间长短是不同的，所以甲图的b→a与丙图的b→a所用的时间有可能是一样长的。在分裂间期，发生了DNA的复制，但是不会增加染色体的数目，而是DNA的数目增加一倍。由于丁图中的细胞分裂期较长，所以观察植物细胞有丝分裂的实验材料最好是选植物丁。
答案：B
【变式链接】右图表示细胞分裂的一个周期，下列叙述正确的是（ ）
A．图中甲→乙→甲的过程是一个细胞周期
B．图中乙→甲→乙的过程是一个细胞周期
C．机体内所有的体细胞都处于细胞周期中
D．抑制DNA的合成，细胞将停留在分裂期
答案：B
模型二:“数轴图”表示法
数轴图常常以线段的长短来揭示细胞周期中分裂间期和分裂期时间的变化。也常常配以“箭头”来体现细胞周期之间的连续性。该模型是对细胞周期概念的另一种诠释。
例2．右图所示，a～d表示连续分裂的两个细胞周期下列叙述正确的是
A．若此图中a、c时长相等，b、d时长相等，则a＋b和b＋c都可表示一个细胞周期
B．对同一种生物的同一种细胞来说，a、c时长必相等，b、d时长必相等
C．在有丝分裂过程中，b、d时期发生过染色体数目相等
D．a、c阶段完成后，细胞中染色体和DNA的数目都加倍
解析：由图知，a、c比b、d时间长，为分裂间期。间期主要完成DNA的复制和有关蛋白质的合成，结束后细胞中DNA的含量增加一倍，而染色体数目不变，故D项错误。结合题干信息“表示连续的两个细胞周期”，因此a＋b或c＋d分别是一个细胞周期，尽管a＋b的时长与b＋c相等，但不“连续”，故不能表示；同一种生物细胞周期的长短受到多种因素（如温度）影响，并非是一成不变的。
答案：C
【变式链接】科学家用32P标记的磷酸盐浸泡蚕豆幼苗，跟踪放射性的去向以研究蚕豆根尖细胞分裂情况，得到根尖细胞连续分裂的时间（单位：ｈ）数据如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．DE阶段发生遗传物质的平均分配
B．BC阶段结束时DNA含量增加一倍
C．CD阶段完成与DNA分子复制有关的蛋白质的合成
D．一个细胞周期（可表示为CD＋DE）等于17．3ｈ
答案：B
模型三:“柱形图”表示法
柱形图，也称直方图，常常以“数量”的形式来体现细胞周期的含义。可以通过DNA的含量，染色体的数量，细胞的数目等的变化，表达细胞分裂各时期的特点。
例3．细胞增殖过程中DNA含量会发生变化。通过测定一定数量细胞的DNA数量，可分析其细胞分为三组，每组的细胞数如右图。从图中所示结果分析其细胞周期。不正确的是（ ）
A．乙组细胞正在进行DNA复制
B．细胞分裂间期的时间比分裂期长
C．丙组中只有部分细胞的染色体数目加倍
D．将周期阻断在DNA前会导致甲组细胞数减少
解析：据图判断，该生物细胞中DNA含量的变化范围为2C－4C，复制前为2C，复制后为4C，所以图中甲组和乙组（正在进行DNA复制）所代表的细胞处于分裂间期，数量远多于分裂期细胞，所以细胞分裂间期的时间比分裂期长。而丙组细胞已经完成DNA复制，是处于细胞分裂前、中、后三个时期的细胞，而染色体数目加倍只发生在分裂后期，所以丙组中只有部分细胞处于分裂后期。将周期阻断在DNA复制前会导致甲组细胞数增加。
答案：D
【变式链接】在植物细胞的细胞周期各阶段，一个细胞中的染色体和核DNA分子数量关系的直方图不可能是（ ）
答案：D
模型四: “曲线图”表示法
曲线图在描述细胞周期的概念时，更具有连续性和相关性，通过横纵坐标含义的完美结合，体现细胞周期的动态性。该模型但较为抽象，对学生的思维层次要求较高。
例4．在生命科学研究中，“放射性同位素示踪法”是经常使用的研究方法，放射性同位素自显影技术被用于研究细胞有丝分裂过程中DNA和RNA的变化。右图表示洋葱根尖细胞处于有丝分裂各阶段中DNA和信使RNA含量的变化。有关叙述错误的是( )
A．在放射性同位素标记研究中，为区别DNA和RNA，最好选择标记的物质依次是胸腺嘧啶脱氧核苷酸、尿嘧啶核苷酸
B．处于分裂期的细胞中mRNA含量较低的最可能原因是分裂期细胞中的染色体高度螺旋化，不能解旋并转录成mRNA
C．依据图示，细胞中核糖体活动旺盛的时期可能是a、c
D．图中e时期，细胞核内DNA和染色体的比例为2∶1
解析：若想区别DNA和RNA，应选择两种核酸特有的单体进行标记，A项正确；在整个细胞周期中，分裂间期对应为a、b、c段分别代表G1、S、G2期。分裂期对应的d段包括前、中、后三个时期，e段为末期。分裂间期中的a、c段mRNA含量增加，说明是蛋白质的合成过程，故C正确；之所以到分裂期后mRNA含量较低，是因为细胞核DNA存在于高度螺旋化的染色体中，不能解旋、转录形成mRNA；e时期时，染色体的着丝点已经分裂，不再含有染色单体，故两者比例为1∶1。
答案：D
【变式链接】科学家利用含有3H标记胸苷(T)和尿苷(U)的培养基培养蚕豆根尖分生区细胞。蚕豆有丝分裂细胞周期为20h，根据这两种核苷被利用的速率绘制的曲线如图所示。对此结果的分析不正确的是（ ）
A．b点时刻，细胞正大量合成RNA
B．d点时刻，细胞中DNA含量达到最大值
C．ce阶段，细胞最容易发生基因突变
D．在显微镜下，处于ce阶段的细胞数目最多
答案：B
模型五、“数据图”表示法
数据图通过对数字的分析和计算等处理方式来理解细胞周期的特点，且常常以表格的形式呈现。该模型考查角度灵活，往往要求学生具有较高的信息处理能力。
例5．下表所列为不同细胞的细胞周期持续时间（h），据表分析可以得出的结论是（ ）
细胞
分裂间期
分裂期
细胞周期
十二指肠细胞
13．5
1．8
15．3
肿瘤细胞
18．0
0．5
18．5
成纤维细胞
19．3
0．7
20．0
A．分裂期和细胞周期均最短的是肿瘤细胞
B．分裂期占细胞周期比例最小的是十二指肠细胞
C．不同种类细胞的细胞周期持续时间不同
D．不同种类细胞的分裂都是同步进行的
解析：对表中数据分析，不同类细胞的细胞周期持续的时间是不同的。分裂期最短的是肿瘤细胞，细胞周期最短的是十二指肠细胞；分裂期占细胞周期时间比例最小的是肿瘤细胞；不同类细胞因细胞周期不同，细胞分裂亦不同步。
答案：C
【变式链接】用光学显微镜观察有丝分裂过程，若从细胞周期的时间考虑，应选择下表中哪种植物怍为实验材料? （ ）
选项
植物种别
细胞周期时间/h
分裂间期
分裂期
合计
A
物种A
10．6
0．4
11
B
物种B
18
0．5
18．5
C
物种C
18．5
2．5
21
D
物种D
10．4
2．3
12．7
答案:D
模型六: “形态图”表示法
形态图能够动态直观地反映细胞周期，体现细胞分裂过程中的主体特征和核心规律，是一个对生命过程或现象最为简洁的描述。该模型常结合实验考查有丝分裂的染色体观察。
例7．下图是植物有丝分裂过程中染色体形态示意图，分析以下叙述正确的是（ ）
A．乙期与丙期细胞内染色体含量相等
B．甲期细胞内含有8个DNA分子，8条染色单体
C．丁期细胞内有8条姐妹染色单体
D．丙期细胞内染色体数目与DNA分子数相同
解析：由图可知，甲是有丝分裂中期图，乙是前期图，丙是末期图，丁为后期图。甲图中有4条染色体，每条染色体上均含有2个DNA分子，2条染色单体。乙图中仅有4条染色体，丁图中着丝点分开，姐妹染色单体消失。
答案：B
【变式链接】下图是学生绘出的某高等植物的细胞分裂图象。其中错误的是( )
A．a和b B．c和d C．b和d D．e和f
答案：C