代入消元法在生物學解題中的應用

嚴云波　張善明　張萌萌

摘 要 在生物學的選擇題中，有些題目所給的文字信息很少甚至沒有，信息多以表格、坐標曲線、代謝圖、細胞分裂圖、模式圖、柱形圖等顯現，讓不少學生無從下手，影響了學生學習生物的興趣。我們利用學生在數學上學過的代入消元法幫助學生分析這類問題，培養了學生一種學以致用的習慣。

關鍵詞 代入消元法；表格；坐標曲線；模式圖

中圖分類號：A，G811.3 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2018）10-0076-02

在解生物學的選擇題時，發現有些選擇題所給的文字信息非常有限，有的甚至很少。學生一碰到這樣的選擇題，常常感到無所適從，不知從哪里著手去解題，影響了學生正確答題和迅速解題，也影響了學生對知識的理解和應用。我們在教學的過程中發現了這一現象，利用學生已經學習過的有關數學知識——代入消元法幫助學生分析這類試題，找到了一種簡潔而快速的解題思路。

數學上把二元一次方程中一個方程的一個未知數用含另一個未知數的式子表示出來，再帶入另一個方程，實現消元，進而求得這個二元一次方程組的解。這種方法叫做代入消元法，簡稱消元法。我們利用代入消元法的解題思路，將這類選擇題中所給的表格、坐標曲線、模式圖中的信息分析清楚，再將選項代入其中進行分析，為學生對這類題型的分析提供了一個解題的切入點，取得了較好的效果，現總結如下，供有興趣的同學和老師參考。下面以細胞分裂為例略舉幾例加以說明：

一、模式圖

例1：下圖為某種植物根尖細胞分裂過程中染色質與染色體規律性變化的模式圖。下列相關判斷正確的是（ ）

A.①→②過程是有絲分裂間期，此時細胞內核膜解體、核仁消失

B.低溫處理導致④→⑤過程中染色單體不分開使染色體數目加倍

C.⑤→⑥過程處于有絲分裂后期，細胞中的染色體組數增加一倍

D.⑥→⑦過程中DNA解旋酶可使染色體解旋變為細絲狀的染色質

解析：①→②表示的是染色體的復制過程，屬于有絲分裂間期，而不是核膜解體、核仁消失的前期，A錯誤；④→⑤過程中染色體單體已分開成為染色體，屬于有絲分裂后期，而低溫抑制紡錘體形成是在有絲分裂前期，沒有紡錘體，染色體復制后，著絲點分離后不能被拉向兩極，全部保留在同一細胞內，導致染色體加倍，B錯誤、C正確；⑥→⑦過程中染色體解旋變為細絲狀的染色體，不是DNA解旋酶的作用，DNA解旋酶作用于DNA分子的雙螺旋結構，D錯誤。

答案：C。

考點：有絲分裂過程中染色質和染色體、核膜和核仁周期性的變化規律。

二、坐標曲線

例2：如圖為有絲分裂相關的坐標曲線，下列說法不正確的是（ ）

A.若縱坐標表示一條染色體中DNA的含量，則c→d過程細胞中DNA含量不變

B.若縱坐標表示一個細胞中核DNA的含量，則e點時一條染色體中DNA的含量與a點相同

C.若縱坐標表示一條染色體中DNA的含量，則c→d過程染色體數目不變

D.若縱坐標表示一個細胞中核DNA的含量，則a→c過程染色體數目不變

解析：若縱坐標表示一條染色體中DNA的含量，則c→d過程是因為在有絲分裂后期，著絲點分裂，姐妹染色單體分開，每條染色體上2個DNA分子變為1個DNA分子，在這個過程中細胞中DNA總含量不變，但染色體數目加倍，則A選項正確，C、D選項錯誤。

若縱坐標表示一個細胞中核DNA的含量，e點時已是有絲分裂的后期，著絲點已經分裂，此時每條染色體上有1個DNA分子，a點時每條染色質（體）上也只有1個DNA分子，B選項正確。

答案：C、D。

考點：本題考查在有絲分裂過程中染色體、DNA以及每條染色體上DNA含量的變化。

三、模式圖+坐標曲線

例3：如圖1是某種二倍體動物的細胞分裂示意圖（局部），三個細胞均來自于同一個動物個體；如圖2是該動物某種細胞分裂全過程中染色體組數目的變化曲線。下列敘述中錯誤的是（ ）

A.圖1中丙細胞處于減數第二次分裂后期

B.圖2中的bc段能對應圖1中乙圖的變化

C.cd段細胞內的DNA分子數為4m

D.m所代表的數值是“1”或“2”

解析：A.圖1中甲圖移向一端的染色體無同源染色體，有姐妹染色單體，處于減數第一次分裂后期；乙圖移向一端的染色體有同源染色體，無姐妹染色單體，處于有絲分裂后期；丙圖移向一端的染色體無同源染色體，無姐妹染色單體，處于減數第二次分裂后期，A選項正確；且這三個細胞都來自于動物的性腺。

B.bc是由于著絲點分裂，染色體數目加倍引起的，bc段對應乙圖的變化，B選項正確。

C.cd處于有絲分裂后期或減數第二次分裂后期，此時沒有染色單體，DNA與染色體數目相同為2m，C選項正確。

D.根據細胞分裂過程中染色體數目變化規律，可推斷出：如果m為1時，該細胞是處于減數第二次分裂的細胞，ab處于減數第二次分裂前期和中期，bc是由于著絲點分裂，染色體數目加倍引起的，cd處于減數第二次分裂后期，de是細胞分裂引起的一個細胞分裂成兩個細胞，ef處于減數第二次分裂末期。此圖只能表示減數第二次分裂過程中染色體組的變化。如果m為2時，該細胞為有絲分裂細胞，ab處于有絲分裂間期、前期和中期，bc是由于著絲點分裂，染色體數目加倍引起的，cd處于有絲分裂后期，de是細胞分裂引起的一個細胞分裂成兩個細胞，ef處于有絲分裂末期。D選項錯誤。

點評：本題考查了有絲分裂和減數分裂過程的特點和數目變化規律的相關知識，意在考查考生能理解所學知識的要點，把握知識間的內在聯系；理論聯系實際，綜合運用所學知識解決自然界和社會生活中的一些生物學問題的能力和從題目所給的圖形中獲取有效信息的能力。

四、柱形圖

例4：處于有絲分裂過程中的動物細胞，細胞內染色體數（a）、染色單體數（b）、DNA分子數（c）可表示為下圖所示的關系，此時細胞內會發生（ ）

A.中心粒移向兩極

B.著絲點分裂

C.細胞膜向內凹陷

D.DNA分子正在進行復制

解析：由圖示可知，此時細胞中每條染色體含兩條姐妹染色單體，既DNA的復制已經完成，著絲點還沒有分裂，是有絲分裂前期或中期的細胞。選項A是前期特點，B是后期特點，C是末期特點，D是間期特點；故答案選A。

考點：動物細胞有絲分裂的基本過程及各分裂時期的特點。

點評：本題有一定難度，由圖示得出此時細胞中每條染色體含兩條姐妹染色單體是正確作答的關鍵，另外動物細胞有絲分裂各分裂時期的特點也需要熟悉才行。

綜上所述，利用數學上的代入消元法和相關的生物學知識，可以很好地解決題干中文字信息很少，而信息大多以模式圖、坐標曲線、柱形圖等方式顯現的試題，為學生的學習減少了理解、分析上的難題，不失為一種可行有效的方法。