高考中的那些非常规的细胞分裂

云南 邢艳兰

高考中的那些非常规的细胞分裂

云南 邢艳兰

细胞分裂是细胞生命历程的起点，由于其微观，不可见，一直是困扰学生的难点。近年来高考试题对该知识点的考查有所提升，且知识的整合度加大，尤其是非常规进行的细胞分裂是近年高考出题的热点。

一、通过阻断细胞周期中物质合成导致细胞分裂停滞

这类考题偏重考查细胞周期的间期与细胞分裂期的关系，通过人为干预DNA和蛋白质的合成，让细胞分裂无法顺利完成而停滞在间期。阻断物质合成的切入点可为模板、原料、酶、甚至是改变外界条件等，目的是干扰DNA的复制、转录和翻译等过程，让细胞周期不能正常进行。此外，还可通过破坏纺锤体或抑制纺锤体生成，阻止染色体移向细胞两极而让细胞分裂停滞在分裂期。

【例1】（2017年全国新课标卷Ⅲ，29题）利用一定方法使细胞群体处于细胞周期的同一阶段，称为细胞周期同步化，以下是能够实现动物细胞周期同步化的三种方法。回答下列问题：

（1）DNA合成阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的DNA合成可逆抑制剂，处于________期的细胞不受影响而继续细胞周期的运转，最终细胞会停滞在细胞周期的_______期，以达到细胞周期同步化的目的。

（2）秋水仙素阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的秋水仙素，秋水仙素能够抑制_______，使细胞周期被阻断，即可实现细胞周期同步化。经秋水仙素处理的细胞_________（填“会”或“不会”）被阻断在间期。

（3）血清饥饿法：培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在间期，以实现细胞周期同步化，分裂间期的特点是____________________（答出1点即可）。

【解析】本题中让细胞分裂停滞在间期的方法有抑制酶的活性以及让细胞缺乏蛋白质合成原料，让细胞分裂停留在分裂期是通过秋水仙素处理来实现。理解“细胞周期同步化”的含义是解题的关键。从三种方法来看，法一、法三处理会让细胞群体集体停滞在间期，不同的是法一是阻断DNA自我复制，法三是阻断间期的相关蛋白质的生成。法二用秋水仙素抑制抑制纺锤体的形成，使染色体不能移向细胞两极以干扰正常的细胞周期，其作用在细胞分裂的前期，由此看出通过秋水仙素的处理不会干扰DNA的复制，细胞周期就不可能停滞在细胞间期。

【参考答案】（1）分裂 分裂间 （2）纺锤体的形成、阻止染色体移向两级 不会 （3）相关蛋白质的合成，染色体进行复制、细胞体积略增大

二、通过一定手段来缩短细胞周期

该类方法一般是通过缩短物质准备的时间来达到缩短细胞周期的目的。此类试题中可能会出现一些新的名词，只要知道原理，做题难度不大。

【例2】（2014年浙江卷，5题）某哺乳动物体细胞在培养中能够分裂，在培养过程中将适量的3H-TdR（3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷）和某促进细胞分裂的药物加入到培养液中，培养一段时间，可观察和测量到 （ ）

A.G1期变短，该期有大量3H-TdR进入细胞核

B.S期变长，该期有DNA复制和核糖体的增生

C.G2期变短，该期细胞核中有组蛋白

D.M期相对较短，该期细胞的核膜始终完整

【解析】本题用同位素标记法来测定细胞周期，考查学生获取信息并合理推理及解决生物学问题的能力。3H-TdR是DNA复制的原料，只有在S期才会大量进入细胞核，促进细胞分裂的药物将会使细胞周期缩短，则G1、G2、S期均会变短，在S期进行DNA的复制但无核糖体的增生，故A、B错；在M期的前期核膜解体，末期重新构建，故 D错；组蛋白是指真核生物的细胞核中，与DNA结合的碱性蛋白质的总称。组蛋白与DNA结合后形成染色质，故C项正确。

【答案】C

三、细胞周期非常规化的数学模型解读

曲线图、直方图等数学模型与生物学知识的相互转换，需要用数学思维来解决生物学问题，这是很多学生的难点。该类题的解决基于学生对细胞分裂过程中染色体、核DNA等物质的含量变化规律的理解及运用。

【例3】（2015年北京卷，3题）流式细胞仪可根据细胞中DNA含量的不同对细胞分别计数。研究者用某抗癌物处理体外培养的癌细胞。24小时后用流式细胞仪检测，结果如图。对检测结果的分析不正确的是 （ ）

A.b峰中细胞的DNA含量是a峰中的2倍

B.a峰和b峰之间的细胞正进行DNA复制

C.处于分裂期的细胞均被计数在a峰中

D.此抗癌药物抑制了癌细胞DNA的复制

【解析】本题用癌细胞来研究抗癌物的作用，虽然属于实验题，但考查的是有丝分裂过程中DNA含量的变化规律。读懂图是解题的关键。图中a峰的细胞中DNA含量为40，b峰的细胞中DNA含量为80，a峰与b峰间DNA含量数值不定，推出癌细胞的核DNA含量为40，复制结束变为80，a峰处于S期前，a～b两峰之间是进行DNA复制的S期。从实验结果来看，实验组大部分细胞处于a峰，对照组大部分细胞处于b峰，说明抗癌物质的作用机理是通过抑制DNA的复制来抑制癌细胞的增殖。

【答案】C

四、三倍体动物的培育

一般通过改变配子的染色体组来获取三倍体动物。通常用秋水仙素或低温处理，其实质就是多倍体育种。从细胞分裂的角度来分析变异过程，对学生来说难度大，出错率高。审题和熟悉减数分裂过程是解决本类试题的关键。

【例4】（2015年天津卷，4题）低温诱导可使二倍体草鱼卵原细胞在减数第一次分裂时不形成纺锤体，从而产生染色体数目加倍的卵细胞，此卵细胞与精子结合发育成三倍体草鱼胚胎。上述过程中产生下列四种细胞，如图所示四种细胞的染色体行为（以二倍体草鱼体细胞含两对同源染色体为例）可出现的是 （ ）

【解析】本题考查学生短时间内从题干获取有效信息并快速与已有知识对接的能力，难度很大。根据题中信息可知低温可使二倍体草鱼的卵原细胞在减数第一次分裂时不形成纺锤体，由此推出：减数分裂第一次分裂同源染色体不能分离，则减数分裂第二次分裂过程中存在同源染色体。A图有纺锤体且同源染色体分离与题干不符；B图细胞内含有同源染色体，所有染色体的着丝点分裂，染色体在纺锤丝的牵引下移向细胞两极，细胞质不均等分裂，这符合题干要求的减数第二次分 裂后期的次级卵母细胞的特征；C图，通过该过程形成的卵细胞中应该含有4条染色体；胚胎细胞属于三倍体，应含有三个染色体组， D图中仅含有两个染色体组。

【答案】B

通过上述的分析可知，涉及非常规的细胞分裂试题往往侧重对学生知识的整合度的考查。从物质角度看，细胞分裂与遗传信息传递过程紧密相连；从结构角度看，细胞分裂与生物的遗传变异相伴相生。因此，在整理专题时，需把概念的区分、染色体的变化与遗传基本定律、生物的可遗传变异等方面进行整合，帮学生构建一个具有发散性的高度整合的知识体系。

云南省丽江市古城区一中）