逍遥学能 2014-03-25 16:47
摘要 图文转换是生物高考能力考查的一个重要方面，本文结合现行教材相关内容探讨了细胞有丝分裂中染色体数、染色单数、DNA含量的周期性变化曲线绘制的规范化问题，并提供了两种可供参考的图形及所表示的意义，供广大生物教师借鉴。
关键词 有丝分裂 遗传物质 数量 曲线
图文转换是生物高考能力考查的重点之一。细胞有丝分裂中染色体数、染色单体数、DNA含量的周期性变化，被生物教师和各种资料广泛地用作图文转换训练的素材。但各种资料中所列图形及说明不尽相同，给教师的教和学生的学带来了一些不良影响，有待规范和统一。本文以二倍体生物为例，结合现行教材分析如下。
1．关于DNA
1．1 图示中应标作“DNA含量”，还是“DNA分子数”
常见图注有两种：一是标作DNA含量，用a表示，a为正实数。DNA复制过程画作斜线，起止点分别表示DNA复制的开始和结束，斜线段表示伴随DNA的复制其数量不断增加，复制结束时数量增加一倍。二是标作DNA分子数，用N表示，N为正整数。DNA复制的实际情况是：边解旋边复制，复制结束DNA分子由一个形成两个，细胞内DNA分子数目由2N变成4N。显然，标注为DNA分子数时，其复制过程中是不会逐渐增加的，即要么是2N个DNA分子，要么复制结束为4N个DNA分子，因此，不应画作斜线。而含量却可随着DNA分子的复制而逐渐增加，因此，图中应标为DNA含量，斜线起点为开始复制，止点为复制结束（图1）。
1．2 关于DNA复制起止点的确定
绘制DNA含量变化曲线，必须首先确定DNA复制的起止点。常见有3种图形，对应有不同的起止点。第一种图形中，以分裂间期的起止点作为DNA复制的起止点，意为DNA分子的复制在整个分裂间期进行（如图2-甲）；第二种是以S期（分裂间期的第二个阶段）的起止点为DNA复制的起止点，认为DNA分子的复制是在整个S期完成的（如图2-乙）；第三种是以进入S期作为起点，到分裂间期结束时为止点，意为DNA分子的复制在分裂间期的第二、三（S期、G2期）两个阶段完成（如图2-丙）。结合现行教材的相关内容“分裂间期第二阶段（S期）：一般为几小时，是DNA完成复制的时期”来看，第二种画法较为合理（图2-乙）。
1.3 DNA含量在何时减半
DNA存在于遗传物质的载体──染色体上，未形成染色单体时，每条染色体上有一个DNA分子；形成染色单体后，每条染色体上含有两个DNA分子；当细胞进入有丝分裂后期时，伴随染色体着丝点的分裂，每条染色单体变成一条子染色体，此时，每条染色体只含有一个DNA分子。其后，DNA分子的行为与染色体的行为保持一致，伴随着染色体的移动而移动，因此，确定DNA分子何时减半与染色体数目减半时间的确定方法相同（见后）。
2．染色体的变化情况
2.1 染色体数目何时增加，增加多少?
亲本细胞染色体在细胞分裂间期进行了复制，使每条染色体含有两条染色单体，但染色体的数目并未改变。只有进入细胞分裂后期时，伴随染色体着丝点的分裂，才使每条染色体上的两条染色单体分别成为一条子染色体，使染色体数目增加一倍（图3）。
2.2 染色体数目何时减半?
染色体数目增加一倍后，什么时候恢复正常，即何时由4N→2N。常见两种看法，一种认为染色体数目减半发生在后期结束时（图4-甲），另一种认为发生在末期结束时（图4-乙），两种图形均未明确其含义。笔者认为，两种图形均有道理，第一种图形可理解为：进入末期时，出现“一胞两核”的特殊现象，此时每个核内的染色体数目只有核出现前细胞内染色体数目的一半（图4-甲）；第二种图形可理解为：细胞分裂结束时才形成两个独立的子细胞，此时每个细胞内的染色体数目只相当于形成前亲本细胞的一半（图4-乙）。如果不明确的给所画图形赋予其特定含义，学生难以明白其内涵。因此，笔者以为，对所绘之图形进行说明是很有必要的。
对DNA含量减半的时间及意义可与染色体减半行为作相同理解（图5）。
3.关于染色单体的变化情况
对染色单体的变化，各种资料比较统一，均认为在分裂间期随着染色体复制结束而产生，0→4N；后期由于着丝点的分裂每条染色单体变成一条子染色体而消失，由4N→0，见图6。
4．结合上述讨论，建议使用两种图形
4.1 第一种为图7，其意义为DNA分子的复制为S期，DNA含量因复制由2a→4a，末期伴随着子细胞形成而减半；染色体数目于后期加倍，末期时形成两个独立的子细胞，每个细胞内的染色体仅相当于形成子细胞前亲本细胞的一半；染色单体于分裂间期结束前产生、分裂后期着丝点分裂形成子染色体而消失。
4.2 第二种为图8，与图7的主要区别在于DNA含量和染色体数目的减少不在末期，而在后期结束时。意义为：伴随着新核的形成每个核内的DNA含量和染体数目相当于前一时刻亲本细胞的一半。
参考文献
1.刘春霞．教与学整体设计-高考总复习．．宁夏．宁夏人民教育出版社 学苑出版社，2004．7，第二版：42～49
2.谢飞云．素质教育新教案．．北京．西苑出版社．2004.5，第四版：55～64
3.叶佩珉、赵占良等．生物．．湖北．人民教育出版社．2003.6，第一版：34～38