摘要：有絲分裂是細(xì)胞增殖的主要方式，因其分裂具有周期性，故命題常常以有絲分裂相關(guān)知識為載體，并以生物學(xué)模型的形式重點考查細(xì)胞周期的概念和特點。通過對歷屆高考試題的分析不難發(fā)現(xiàn)，對該知識點考查的試題呈現(xiàn)方式以及命制的角度都是多種多樣的。本文擬將細(xì)胞周期的生物學(xué)模型試題進行歸類例析，以幫助考生從多個角度掌握細(xì)胞周期及細(xì)胞分裂的相關(guān)知識。
關(guān)鍵詞：細(xì)胞周期；有絲分裂；生物學(xué)模型；
細(xì)胞周期是指連續(xù)分裂細(xì)胞從一次分裂結(jié)束到下一次分裂結(jié)束所經(jīng)歷的整個過程。在這個過程中，細(xì)胞遺傳物質(zhì)復(fù)制并加倍，且在分裂結(jié)束時平均分配到兩個子細(xì)胞中去。細(xì)胞周期又可以分為間期和有絲分裂期。尤其是生物學(xué)模型中滲透的細(xì)胞周期的概念及特點，能夠較好地考查學(xué)生的識圖、判斷、分析和表達等綜合能力，因此成為高考命題的熱點和重點。
模型一:“圓形圖”表示法
圓形圖常以面積或環(huán)的大小，來表示細(xì)胞周期中分裂間期和分裂期時間的長短。并常常以“箭頭”的形式標(biāo)注出方向，該模型能夠較直觀的體現(xiàn)細(xì)胞分裂的“周期性”。
例1．下圖是按順時針方向表示的四種植物細(xì)胞的細(xì)胞周期，其中說法正確的是（ ）
A．圖中的b→a→b表示細(xì)胞增殖過程的一個細(xì)胞周期
B．甲圖的b→a與丙圖的b→a所用的時間可能一樣長
C．從a→b，由于DNA的復(fù)制使染色體數(shù)目增加一倍
D．觀察植物細(xì)胞有絲分裂的實驗材料最好是選植物甲
解析：圖中a→b是分裂間期，b→a是分裂期。a→b→a表示細(xì)胞增殖過程的一個細(xì)胞周期，A項中分裂間期和分裂期的順序不對。由于不同的細(xì)胞的細(xì)胞周期的時間長短是不同的，所以甲圖的b→a與丙圖的b→a所用的時間有可能是一樣長的。在分裂間期，發(fā)生了DNA的復(fù)制，但是不會增加染色體的數(shù)目，而是DNA的數(shù)目增加一倍。由于丁圖中的細(xì)胞分裂期較長，所以觀察植物細(xì)胞有絲分裂的實驗材料最好是選植物丁。
答案：B
【變式鏈接】右圖表示細(xì)胞分裂的一個周期，下列敘述正確的是（ ）
A．圖中甲→乙→甲的過程是一個細(xì)胞周期
B．圖中乙→甲→乙的過程是一個細(xì)胞周期
C．機體內(nèi)所有的體細(xì)胞都處于細(xì)胞周期中
D．抑制DNA的合成，細(xì)胞將停留在分裂期
答案：B
模型二:“數(shù)軸圖”表示法
數(shù)軸圖常常以線段的長短來揭示細(xì)胞周期中分裂間期和分裂期時間的變化。也常常配以“箭頭”來體現(xiàn)細(xì)胞周期之間的連續(xù)性。該模型是對細(xì)胞周期概念的另一種詮釋。
例2．右圖所示，a～d表示連續(xù)分裂的兩個細(xì)胞周期下列敘述正確的是
A．若此圖中a、c時長相等，b、d時長相等，則a＋b和b＋c都可表示一個細(xì)胞周期
B．對同一種生物的同一種細(xì)胞來說，a、c時長必相等，b、d時長必相等
C．在有絲分裂過程中，b、d時期發(fā)生過染色體數(shù)目相等
D．a(chǎn)、c階段完成后，細(xì)胞中染色體和DNA的數(shù)目都加倍
解析：由圖知，a、c比b、d時間長，為分裂間期。間期主要完成DNA的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成，結(jié)束后細(xì)胞中DNA的含量增加一倍，而染色體數(shù)目不變，故D項錯誤。結(jié)合題干信息“表示連續(xù)的兩個細(xì)胞周期”，因此a＋b或c＋d分別是一個細(xì)胞周期，盡管a＋b的時長與b＋c相等，但不“連續(xù)”，故不能表示；同一種生物細(xì)胞周期的長短受到多種因素（如溫度）影響，并非是一成不變的。
答案：C
【變式鏈接】科學(xué)家用32P標(biāo)記的磷酸鹽浸泡蠶豆幼苗，跟蹤放射性的去向以研究蠶豆根尖細(xì)胞分裂情況，得到根尖細(xì)胞連續(xù)分裂的時間（單位：ｈ）數(shù)據(jù)如圖所示。下列敘述正確的是（ �。�
A．DE階段發(fā)生遺傳物質(zhì)的平均分配
B．BC階段結(jié)束時DNA含量增加一倍
C．CD階段完成與DNA分子復(fù)制有關(guān)的蛋白質(zhì)的合成
D．一個細(xì)胞周期（可表示為CD＋DE）等于17．3ｈ
答案：B
模型三:“柱形圖”表示法
柱形圖，也稱直方圖，常常以“數(shù)量”的形式來體現(xiàn)細(xì)胞周期的含義。可以通過DNA的含量，染色體的數(shù)量，細(xì)胞的數(shù)目等的變化，表達細(xì)胞分裂各時期的特點。
例3．細(xì)胞增殖過程中DNA含量會發(fā)生變化。通過測定一定數(shù)量細(xì)胞的DNA數(shù)量，可分析其細(xì)胞分為三組，每組的細(xì)胞數(shù)如右圖。從圖中所示結(jié)果分析其細(xì)胞周期。不正確的是（ �。�
A．乙組細(xì)胞正在進行DNA復(fù)制
B．細(xì)胞分裂間期的時間比分裂期長
C．丙組中只有部分細(xì)胞的染色體數(shù)目加倍
D．將周期阻斷在DNA前會導(dǎo)致甲組細(xì)胞數(shù)減少
解析：據(jù)圖判斷，該生物細(xì)胞中DNA含量的變化范圍為2C－4C，復(fù)制前為2C，復(fù)制后為4C，所以圖中甲組和乙組（正在進行DNA復(fù)制）所代表的細(xì)胞處于分裂間期，數(shù)量遠多于分裂期細(xì)胞，所以細(xì)胞分裂間期的時間比分裂期長。而丙組細(xì)胞已經(jīng)完成DNA復(fù)制，是處于細(xì)胞分裂前、中、后三個時期的細(xì)胞，而染色體數(shù)目加倍只發(fā)生在分裂后期，所以丙組中只有部分細(xì)胞處于分裂后期。將周期阻斷在DNA復(fù)制前會導(dǎo)致甲組細(xì)胞數(shù)增加。
答案：D
【變式鏈接】在植物細(xì)胞的細(xì)胞周期各階段，一個細(xì)胞中的染色體和核DNA分子數(shù)量關(guān)系的直方圖不可能是（ ）
答案：D
模型四: “曲線圖”表示法
曲線圖在描述細(xì)胞周期的概念時，更具有連續(xù)性和相關(guān)性，通過橫縱坐標(biāo)含義的完美結(jié)合，體現(xiàn)細(xì)胞周期的動態(tài)性。該模型但較為抽象，對學(xué)生的思維層次要求較高。
例4．在生命科學(xué)研究中，“放射性同位素示蹤法”是經(jīng)常使用的研究方法，放射性同位素自顯影技術(shù)被用于研究細(xì)胞有絲分裂過程中DNA和RNA的變化。右圖表示洋蔥根尖細(xì)胞處于有絲分裂各階段中DNA和信使RNA含量的變化。有關(guān)敘述錯誤的是( )
A．在放射性同位素標(biāo)記研究中，為區(qū)別DNA和RNA，最好選擇標(biāo)記的物質(zhì)依次是胸腺嘧啶脫氧核苷酸、尿嘧啶核苷酸
B．處于分裂期的細(xì)胞中mRNA含量較低的最可能原因是分裂期細(xì)胞中的染色體高度螺旋化，不能解旋并轉(zhuǎn)錄成mRNA
C．依據(jù)圖示，細(xì)胞中核糖體活動旺盛的時期可能是a、c
D．圖中e時期，細(xì)胞核內(nèi)DNA和染色體的比例為2∶1
解析：若想?yún)^(qū)別DNA和RNA，應(yīng)選擇兩種核酸特有的單體進行標(biāo)記，A項正確；在整個細(xì)胞周期中，分裂間期對應(yīng)為a、b、c段分別代表G1、S、G2期。分裂期對應(yīng)的d段包括前、中、后三個時期，e段為末期。分裂間期中的a、c段mRNA含量增加，說明是蛋白質(zhì)的合成過程，故C正確；之所以到分裂期后mRNA含量較低，是因為細(xì)胞核DNA存在于高度螺旋化的染色體中，不能解旋、轉(zhuǎn)錄形成mRNA；e時期時，染色體的著絲點已經(jīng)分裂，不再含有染色單體，故兩者比例為1∶1。
答案：D
【變式鏈接】科學(xué)家利用含有3H標(biāo)記胸苷(T)和尿苷(U)的培養(yǎng)基培養(yǎng)蠶豆根尖分生區(qū)細(xì)胞。蠶豆有絲分裂細(xì)胞周期為20h，根據(jù)這兩種核苷被利用的速率繪制的曲線如圖所示。對此結(jié)果的分析不正確的是（ ）
A．b點時刻，細(xì)胞正大量合成RNA
B．d點時刻，細(xì)胞中DNA含量達到最大值
C．ce階段，細(xì)胞最容易發(fā)生基因突變
D．在顯微鏡下，處于ce階段的細(xì)胞數(shù)目最多
答案：B
模型五、“數(shù)據(jù)圖”表示法
數(shù)據(jù)圖通過對數(shù)字的分析和計算等處理方式來理解細(xì)胞周期的特點，且常常以表格的形式呈現(xiàn)。該模型考查角度靈活，往往要求學(xué)生具有較高的信息處理能力。
例5．下表所列為不同細(xì)胞的細(xì)胞周期持續(xù)時間（h），據(jù)表分析可以得出的結(jié)論是（ ）
細(xì)胞
分裂間期
分裂期
細(xì)胞周期
十二指腸細(xì)胞
13．5
1．8
15．3
腫瘤細(xì)胞
18．0
0．5
18．5
成纖維細(xì)胞
19．3
0．7
20．0
A．分裂期和細(xì)胞周期均最短的是腫瘤細(xì)胞
B．分裂期占細(xì)胞周期比例最小的是十二指腸細(xì)胞
C．不同種類細(xì)胞的細(xì)胞周期持續(xù)時間不同
D．不同種類細(xì)胞的分裂都是同步進行的
解析：對表中數(shù)據(jù)分析，不同類細(xì)胞的細(xì)胞周期持續(xù)的時間是不同的。分裂期最短的是腫瘤細(xì)胞，細(xì)胞周期最短的是十二指腸細(xì)胞；分裂期占細(xì)胞周期時間比例最小的是腫瘤細(xì)胞；不同類細(xì)胞因細(xì)胞周期不同，細(xì)胞分裂亦不同步。
答案：C
【變式鏈接】用光學(xué)顯微鏡觀察有絲分裂過程，若從細(xì)胞周期的時間考慮，應(yīng)選擇下表中哪種植物怍為實驗材料? （ ）
選項
植物種別
細(xì)胞周期時間/h
分裂間期
分裂期
合計
A
物種A
10．6
0．4
11
B
物種B
18
0．5
18．5
C
物種C
18．5
2．5
21
D
物種D
10．4
2．3
12．7
答案:D
模型六: “形態(tài)圖”表示法
形態(tài)圖能夠動態(tài)直觀地反映細(xì)胞周期，體現(xiàn)細(xì)胞分裂過程中的主體特征和核心規(guī)律，是一個對生命過程或現(xiàn)象最為簡潔的描述。該模型常結(jié)合實驗考查有絲分裂的染色體觀察。
例7．下圖是植物有絲分裂過程中染色體形態(tài)示意圖，分析以下敘述正確的是（ ）
A．乙期與丙期細(xì)胞內(nèi)染色體含量相等
B．甲期細(xì)胞內(nèi)含有8個DNA分子，8條染色單體
C．丁期細(xì)胞內(nèi)有8條姐妹染色單體
D．丙期細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目與DNA分子數(shù)相同
解析：由圖可知，甲是有絲分裂中期圖，乙是前期圖，丙是末期圖，丁為后期圖。甲圖中有4條染色體，每條染色體上均含有2個DNA分子，2條染色單體。乙圖中僅有4條染色體，丁圖中著絲點分開，姐妹染色單體消失。
答案：B
【變式鏈接】下圖是學(xué)生繪出的某高等植物的細(xì)胞分裂圖象。其中錯誤的是( )
A．a(chǎn)和b B．c和d C．b和d D．e和f
答案：C
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