摘要：有絲分裂是細胞增殖的主要方式，因其分裂具有周期性，故命題常常以有絲分裂相關知識為載體，并以生物學模型的形式重點考查細胞周期的概念和特點。通過對歷屆高考試題的分析不難發現，對該知識點考查的試題呈現方式以及命制的角度都是多種多樣的。本文擬將細胞周期的生物學模型試題進行歸類例析，以幫助考生從多個角度掌握細胞周期及細胞分裂的相關知識。
關鍵詞：細胞周期；有絲分裂；生物學模型；
細胞周期是指連續分裂細胞從一次分裂結束到下一次分裂結束所經歷的整個過程。在這個過程中，細胞遺傳物質復制并加倍，且在分裂結束時平均分配到兩個子細胞中去。細胞周期又可以分為間期和有絲分裂期。尤其是生物學模型中滲透的細胞周期的概念及特點，能夠較好地考查學生的識圖、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的大小，來表示細胞周期中分裂間期和分裂期時間的長短。并常常以“箭頭”的形式標注出方向，該模型能夠較直觀的體現細胞分裂的“周期性”。
例1．下圖是按順時針方向表示的四種植物細胞的細胞周期，其中說法正確的是（ ）
A．圖中的b→a→b表示細胞增殖過程的一個細胞周期
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的復制使染色體數目增加一倍
D．觀察植物細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表示細胞增殖過程的一個細胞周期，A項中分裂間期和分裂期的順序不對。由于不同的細胞的細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，發生了DNA的復制，但是不會增加染色體的數目，而是DNA的數目增加一倍。由于丁圖中的細胞分裂期較長，所以觀察植物細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→甲的過程是一個細胞周期
B．圖中乙→甲→乙的過程是一個細胞周期
C．機體內所有的體細胞都處于細胞周期中
D．抑制DNA的合成，細胞將停留在分裂期
答案：B
模型二:“數軸圖”表示法
數軸圖常常以線段的長短來揭示細胞周期中分裂間期和分裂期時間的變化。也常常配以“箭頭”來體現細胞周期之間的連續性。該模型是對細胞周期概念的另一種詮釋。
例2．右圖所示，a～d表示連續分裂的兩個細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都可表示一個細胞周期
B．對同一種生物的同一種細胞來說，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時期發生過染色體數目相等
D．a、c階段完成后，細胞中染色體和DNA的數目都加倍
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的復制和有關蛋白質的合成，結束后細胞中DNA的含量增加一倍，而染色體數目不變，故D項錯誤。結合題干信息“表示連續的兩個細胞周期”，因此a＋b或c＋d分別是一個細胞周期，盡管a＋b的時長與b＋c相等，但不“連續”，故不能表示；同一種生物細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】科學家用32P標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胞分裂情況，得到根尖細胞連續分裂的時間（單位：ｈ）數據如圖所示。下列敘述正確的是（ ）
A．DE階段發生遺傳物質的平均分配
B．BC階段結束時DNA含量增加一倍
C．CD階段完成與DNA分子復制有關的蛋白質的合成
D．一個細胞周期（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“數量”的形式來體現細胞周期的含義。可以通過DNA的含量，染色體的數量，細胞的數目等的變化，表達細胞分裂各時期的特點。
例3．細胞增殖過程中DNA含量會發生變化。通過測定一定數量細胞的DNA數量，可分析其細胞分為三組，每組的細胞數如右圖。從圖中所示結果分析其細胞周期。不正確的是（ ）
A．乙組細胞正在進行DNA復制
B．細胞分裂間期的時間比分裂期長
C．丙組中只有部分細胞的染色體數目加倍
D．將周期阻斷在DNA前會導致甲組細胞數減少
解析：據圖判斷，該生物細胞中DNA含量的變化范圍為2C－4C，復制前為2C，復制后為4C，所以圖中甲組和乙組（正在進行DNA復制）所代表的細胞處于分裂間期，數量遠多于分裂期細胞，所以細胞分裂間期的時間比分裂期長。而丙組細胞已經完成DNA復制，是處于細胞分裂前、中、后三個時期的細胞，而染色體數目加倍只發生在分裂后期，所以丙組中只有部分細胞處于分裂后期。將周期阻斷在DNA復制前會導致甲組細胞數增加。
答案：D
【變式鏈接】在植物細胞的細胞周期各階段，一個細胞中的染色體和核DNA分子數量關系的直方圖不可能是（ ）
答案：D
模型四: “曲線圖”表示法
曲線圖在描述細胞周期的概念時，更具有連續性和相關性，通過橫縱坐標含義的完美結合，體現細胞周期的動態性。該模型但較為抽象，對學生的思維層次要求較高。
例4．在生命科學研究中，“放射性同位素示蹤法”是經常使用的研究方法，放射性同位素自顯影技術被用于研究細胞有絲分裂過程中DNA和RNA的變化。右圖表示洋蔥根尖細胞處于有絲分裂各階段中DNA和信使RNA含量的變化。有關敘述錯誤的是( )
A．在放射性同位素標記研究中，為區別DNA和RNA，最好選擇標記的物質依次是胸腺嘧啶脫氧核苷酸、尿嘧啶核苷酸
B．處于分裂期的細胞中mRNA含量較低的最可能原因是分裂期細胞中的染色體高度螺旋化，不能解旋并轉錄成mRNA
C．依據圖示，細胞中核糖體活動旺盛的時期可能是a、c
D．圖中e時期，細胞核內DNA和染色體的比例為2∶1
解析：若想區別DNA和RNA，應選擇兩種核酸特有的單體進行標記，A項正確；在整個細胞周期中，分裂間期對應為a、b、c段分別代表G1、S、G2期。分裂期對應的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，是因為細胞核DNA存在于高度螺旋化的染色體中，不能解旋、轉錄形成mRNA；e時期時，染色體的著絲點已經分裂，不再含有染色單體，故兩者比例為1∶1。
答案：D
【變式鏈接】科學家利用含有3H標記胸苷(T)和尿苷(U)的培養基培養蠶豆根尖分生區細胞。蠶豆有絲分裂細胞周期為20h，根據這兩種核苷被利用的速率繪制的曲線如圖所示。對此結果的分析不正確的是（ ）
A．b點時刻，細胞正大量合成RNA
B．d點時刻，細胞中DNA含量達到最大值
C．ce階段，細胞最容易發生基因突變
D．在顯微鏡下，處于ce階段的細胞數目最多
答案：B
模型五、“數據圖”表示法
數據圖通過對數字的分析和計算等處理方式來理解細胞周期的特點，且常常以表格的形式呈現。該模型考查角度靈活，往往要求學生具有較高的信息處理能力。
例5．下表所列為不同細胞的細胞周期持續時間（h），據表分析可以得出的結論是（ ）
細胞
分裂間期
分裂期
細胞周期
十二指腸細胞
13．5
1．8
15．3
腫瘤細胞
18．0
0．5
18．5
成纖維細胞
19．3
0．7
20．0
A．分裂期和細胞周期均最短的是腫瘤細胞
B．分裂期占細胞周期比例最小的是十二指腸細胞
C．不同種類細胞的細胞周期持續時間不同
D．不同種類細胞的分裂都是同步進行的
解析：對表中數據分析，不同類細胞的細胞周期持續的時間是不同的。分裂期最短的是腫瘤細胞，細胞周期最短的是十二指腸細胞；分裂期占細胞周期時間比例最小的是腫瘤細胞；不同類細胞因細胞周期不同，細胞分裂亦不同步。
答案：C
【變式鏈接】用光學顯微鏡觀察有絲分裂過程，若從細胞周期的時間考慮，應選擇下表中哪種植物怍為實驗材料? （ ）
選項
植物種別
細胞周期時間/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: “形態圖”表示法
形態圖能夠動態直觀地反映細胞周期，體現細胞分裂過程中的主體特征和核心規律，是一個對生命過程或現象最為簡潔的描述。該模型常結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示意圖，分析以下敘述正確的是（ ）
A．乙期與丙期細胞內染色體含量相等
B．甲期細胞內含有8個DNA分子，8條染色單體
C．丁期細胞內有8條姐妹染色單體
D．丙期細胞內染色體數目與DNA分子數相同
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】下圖是學生繪出的某高等植物的細胞分裂圖象。其中錯誤的是( )
A．a和b B．c和d C．b和d D．e和f
答案：C
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