緊緊抓住同源染色體破解減數分裂難點

【摘 要】本文從減數分裂的本質出發，通過例題講解的方法幫助學生更好地理解同源染色體的行為變化過程，從而理解和掌握減數分裂的過程及其本質，突破減數分裂內容因概念多又抽象的教學難點。

【關鍵詞】減數分裂 同源染色體 姐妹染色體單體 著絲點分裂

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）06B-0157-02

減數分裂是進行有性生殖的生物，在產生成熟生殖細胞時進行的染色體數目減半的細胞分裂。在減數分裂的過程中，染色體只復制一次，而細胞分裂兩次。減數分裂的結果是，成熟生殖細胞中的染色體數目比原始生殖細胞的減少一半。那么在減數分裂過程中是什么樣的染色體減半？怎樣實現減半呢？如果理解和解決了這兩個核心的問題，那么就能牢固地理解和掌握減數分裂的實質。但要想很好地理解和掌握減數分裂，就得從認識同源染色體開始。下面通過分析各種題目，講解突破減數分裂知識點的方法。

一、同源染色體的特征及舉例

（一）同源染色體的特征

同源染色體的特征：（1）形態和大小基本相同的染色體（X 與 Y、Z 與 W、減數第二次分裂后期著絲點斷裂而形成的兩條染色體除外）；（2）在減數第一次分裂的四分體時期進行配對的染色體；（3）在這一對染色體中一個來自母方，另一個來自父方。

（二）例析

例 1.關于同源染色體的說法，正確的是（ ）

A.大小、性狀都相同的兩條染色體

B.減數分裂過程中發生配對的兩條染色體

C.有絲分裂過程中發生配對的兩條染色體

D.分別來自父方和母方的兩條染色體

【學生誤區】

學生經常認為只要某對染色體符合“形態、大小相同”或“分別來自父方和母方”的條件即屬于同源染色體，而誤選。

【方法指導】同源染色體的實質是在減數分裂過程中發生配對的兩條染色體，故 B 才正確。

例 2.某二倍體生物的一個正在減數分裂的細胞如下圖所示。下列有關說法正確的是（ ）

A.含有 2 對同源染色體

B.同源染色體是 1 和 2 以及 3 和4

C.1，2，3，4 號染色體上都含有 2 條單體

D.染色體組分別是 1 和 3 以及 2 和4

【學生誤區】

很多學生錯誤地將細胞減數第二次分裂后

期著絲點斷裂、姐妹染色體單體分離而形成形態大小相同的兩條染色體（1和 2 或 3 和 4）當作同源染色體，因此誤選 B。

【方法指導】

同源染色體的“同源”是從物種起源的角度命名的，專指細胞中形態結構功能相似的分別來自父母本的那兩條稱為一對“同源染色體”。而姐妹染色體是由姐妹染色單體著絲點分裂產生的兩條染色體，并不是同源染色體。正確的是 D。

二、同源染色體的行為變化過程

（一）同源染色體的行為變化

在減數分裂過程中，同源染色體的分離是決定配子染色體數目是體細胞染色體的一半的關鍵。在生物的進化過程中，原始生殖細胞經過一系列有序的同源染色體行為變化，才成長為成熟的生殖細胞。這些行為變化包括，減 I 前期同源染色體聯會和四分體形成、減 I 中期同源染色體（四分體）整齊排列在赤道板上、減 I 后期同源染色體分離以及非同源染色體自由組合，這些行為變化保證了同源染色體的精準分離，最后使成熟的生殖細胞中的染色體數目減半。

（二）例析

例 1.以下為某二倍體高等動物某器官中細胞分裂示意圖。下列敘述正確的是（ ）

A.①④都處于減數第一次分裂，細胞內含有 2 個四分體

B.⑤⑥中著絲點分裂，染色體數目暫時加倍

C.②③中著絲點整齊排列在赤道板上，都是有絲分裂中期

D.①②③都是減數分裂過程圖像，而④⑤⑥都是有絲分裂過程圖像

【學生誤區】

由于減 I、減 Ⅱ 以及有絲分裂過程涉及的細胞圖像較多，學生沒有理清楚三者之間的關系，不能分辨出具體的分裂圖像，尤其是不會區分有絲分裂和減數第二次分裂的細胞圖像。

【方法指導】

必須牢記，在減數第一次分裂過程中，同源染色體發生了哪些行為變化，減 I 前期發生同源染色體的聯會和四分體、減 I 中期同源染色體（四分體）整齊排列在赤道板上、減 I 后期同源染色體分離以及非同源染色體自由組合。減 I 過程當中同源染色體的這些行為變化是減 Ⅱ 過程和有絲分裂過程完全沒有的。而細胞中有無同源染色體的存在是二倍體生物有絲分裂過程與減 Ⅱ 過程的本質區別。正確的是 B。

例 2.某二倍體動物的某個精原細胞（只考慮如圖的一對同源染色體）經減數分裂產生如下圖所示的甲～丁四個精細胞。這四個精細胞中，來自同一個次級精母細胞的是（ ）

A.甲與乙 B.甲與丙 C.乙與丙 D.乙與丁

【學生誤區】

學生由于無法辨別細胞圖示所示的染色體形態，因而不能確定各細胞圖示中所示的染色體的來源以及它們之間的關系。

次級精母細胞中無同源染色體，而來自同一個次級精母細胞的兩個精細胞，它們的染色體完全相同（不考慮交叉互換）；若考慮交叉互換，則除了交換部分，染色體其余部分均相同。

【方法指導】

來源于同一個初級精母細胞的四個子細胞染色體組成特點是“兩兩相同”“兩兩互補”：來源于同一個初級精母細胞、不同次級精母細胞的精細胞中的染色體合在一起即是精原細胞的染色體組成，而來源于同一個次級精母細胞的精細胞染色體組成相同（不考慮交叉互換）。因此，配子來源的判斷方法可以歸納如下：

（1）同一個次級精母細胞產生的兩個精細胞，染色體可能完全相同（沒有交叉互換）；

（2）若兩個精細胞的染色體組成互補，則它們可能來自同一個精原細胞；

（3）若發生了交叉互換，則除了考慮“兩兩相同”、“兩兩互補”外，還需要以染色體未交換的片段作為判斷依據。

故正確的是 C。

三、同源染色體的存在時期

（一）存在同源染色體的時期

由受精卵發育為一個個體，該個體的任何體細胞都含有同源染色體。細胞有絲分裂的意義在于使親代細胞和子代細胞保持遺傳物質一致性，因此，在有絲分裂過程中沒有發生同源染色體分離。故，有絲分裂的全過程都含有同源染色體。而在減數分裂過程中，同源染色體已經在減數第一次分裂過程中分離，所以在減數第二次分裂過程中不存在同源染色體分離現象。

（二）例析

例 1.人體下列細胞中，一般含有同源染色體的一組是（ ）

①口腔上皮細胞；②精原細胞；③次級精母細胞；④成熟紅細胞；⑤心肌細胞。

A.①⑤ B.②③④ C.①④⑤ D.①②⑤

【學生誤區】口腔上皮細胞、精原細胞、心肌細胞都是人體中的體細胞，均含有 23 對同源染色體。1 個初級精母細胞經減 I 產生 2 個次級精母細胞，同源染色體分離；成熟紅細胞無細胞核，無染色體。學生比較容易忽略成熟紅細胞沒有細胞核這個特征，或者錯誤地認為“只有生殖細胞能進行減數分裂，同源染色體發生分離，所以只有生殖細胞才含有同源染色體，體細胞不含有同源染色體”而選錯。

【方法指導】識記細胞類型及明確細胞所處的時期，可有效地判斷細胞是否含有同源染色體。體細胞（成熟紅細胞除外）均含有同源染色體，精原細胞和卵原細胞也是一類體細胞，因此，也含有同源染色體。有絲分裂全過程、減數第一次分裂過程中有同源染色體，而減數第二次分裂過程中無同源染色體。故正確的是 D。

例 2.某生物的性原細胞在減數分裂過程中，染色體與核DNA 數量的變化如下圖所示。下列有 關說法，正確的是（ ）

A.1-8 階段始終存在同源染色體

B.1-5 階段始終存在姐妹染色單體

C.5-8 階段染色體數與 DNA 分子數的比為1∶2

D.1-6 階段染色體行為是生物變異的根本來源

【學生誤區】減數第一次分裂，細胞中的同源染色體分離、非同源染色體自由組合，染色體數目減半；減數第二次分裂，著絲點斷裂，姐妹染色單體分開，此時一條染色體對應一個 DNA 分子，形成的配子中的染色體數目為其體細胞染色體數目的一半。1-6 階段為減Ⅰ-減 Ⅱ 中期，染色體可能存在交叉互換、發生基因重組，而生物變異的根本來源是基因突變。學生由于對各時期染色體行為的模糊認識，誤選 C 選項。

【方法指導】學生只有理解了細胞減數分裂各時期染色體的行為，才能很好地確定各時期染色體與 DNA 的數目關系。為了更好地理解細胞分裂各時期染色體的行為，可將其概括為“減 Ⅰ 分同源，減 Ⅱ 分姐妹”。故正確的是 B。

圍繞同源染色體這一核心概念，學生可以更好地將減數分裂中聯會、四分體、交叉互換等相關概念、減數分裂與有絲分裂之間的異同、細胞不同分裂圖像的判斷、配子來源的判斷、染色體與 DNA 數量變化曲線的分析等相關知識串聯起來，構建減數分裂知識網絡，從而有效地促進其對減數分裂知識的理解與內化。

【作者簡介】王上銳，中學教師，柳州高級中學年級部副主任，教研組長和備課組長。

（責編 盧建龍）