高中生物细胞分裂部分内容的新认识获奖科研报告

高中生物细胞分裂部分内容的新认识获奖科研报告摘要：高中生物学的知识相对复杂，细胞分裂部分的知识点更涉及各个方面，导致学生容易对各项概念产生混淆，但细胞分裂部分的知识是高中生物的重要基础内容。本文简要阐述了细胞学说的发展及真核细胞的常见分裂方式，并对高中生物中容易产生认识错误的知识点进行了分析，以期帮助学生准确区分各类细胞分裂相关的理论。

关键词：高中生物细胞分裂新认识

细胞分裂是生物生长和发育的主要基础。在高中生物课程中，细胞分裂部分的知识是将生物学科的其他知识相连接的重要纽带，在整个高中生物中占有重要的地位。因此，这一部分的知识是考试频率较高的一部分。为了提升高中生物细胞分裂部分知识的教学质量，有必要对目前生物细胞分裂中存在的认识误区进行修正和再次认识。

一、细胞学说概述

（一）细胞学说的发展

细胞生物学主要的研究对象是细胞，从动态的角度对细胞的功能和生活史等进行研究。细胞生物学是现代生命学科的重要内容，主要通过细胞研究生物的生态特征。从广义上说，细胞学不仅是学科知识，更是一个复杂的领域。由于细胞学说具有明显的学科交叉特征，因此这部分知识点难以实现明确的内容细分，有一定的学习难度。

（二）真核细胞的分裂方式

在高中生物细胞学的内容中，真核细胞的分裂方式主要有两种：一是有丝分裂，即指细胞分裂具有一定的周期性，包含了分裂间期和分裂期两个过程。其中，分裂期主要有分裂前期、中期、后期及末期阶段。二是无丝分裂，相对比较简单，大多表现为细胞核的延长。在整个细胞分裂的过程中，没有染色体等的参与，类似于蛙的红细胞的分裂，因此被称为无丝分裂。

二、高中生物细胞分裂部分知识的新认识

（一）对减数分裂前期I和中期I的新认识

1.对“联会时期”和“四分体时期”的新认识

目前，在实际过程中，仍有某些教师采用“联会时期”和“四分体时期”的说法。教师认为，若在分裂过程中染色体完全实现配对，无单体染色体存在，则可判定为“联会时期”。若在配对的染色体中出现四个染色单体，则可判定为“四分体时期”。但在高中教材、相关的辅助资料，甚至是高校专业教材中都没有这两种提法。事实上，“联会时期”和“四分体时期”这类说法并不能明确地表示细胞第一次分裂的不同时期。

实际上，前期I和中期I的差别是相当明显的，国内已有相关研究证明了这一点。严格来说，联会是四分体形成的基础，而四分体则是联会的结果。在偶线期，就已经有四分体的存在。也就是说，四分体的存在并不需要特殊的设备才能被发现，而间期I的染色体复制是四分体存在的重要前提。在细胞分裂的前两个阶段，四分体都是以统一的形象出现的；直到后期I，配对的染色体开始活动时，四分体此时才真正消失。因此，利用“联会时期”和“四分体时期”对细胞分裂进行判定的准确性有待商榷。

2.对减数分裂中期I图形的修正

据上文阐述，此时已经可以明确的是，中期I的染色体的明显特征包括以下几个内容：一是四分体的位置在赤道面上；二是所有的四分体的非姐妹DNA之间都存在交叉，且交叉点在DNA的端部；三是所有的四分体的同源DNA的外形几乎一致，都呈粗段的形态，且距离较近；四是在表示图上，大多采用黑色和白色两种颜色，表示两个同源染色体的来源的不同；五是在任一中期I细胞上，都存在至少2n条DNA，如图2所示。

但目前的许多辅助资料，都将图1判定是中期I，在实际教学活动中，更是有教师同样也将图1判定为中期I。

图1修正前的中期I示意图图2修正后的中期I示意图

（二）对“着丝粒”和“着丝点”的新认识

目前在高中教学中使用较多的是“着丝点”一词，某些教师没有做两者的明显的区分。实际上，两个概念是完全不同的。在曾经的显微镜技术下，两个概念并没有准确的划分。遗传学家大多使用着丝粒一词，细胞生物学家则多用着丝点一词。随后电镜逐渐被运用于生物学研究中，此时两者的区别开始被发现。实际上，在电镜下的细胞，能够发现中期DNA的外侧有附加结构，此时将其称为动粒，即着丝点。而将DNA中较为宽广的区域称为着丝粒，与动粒呈平行排列的状态。

从分子的角度看，着丝粒的主要组成是重复排列的异染色体，与其他的染色体有一定的区别，其具有更强的抗核酸酶的能力。着丝点的外部还附有其他物质，主要呈纤维状，其基本形态为纤维状物质组成的冠，而其主要的构成是蛋白质，其中包含少许的RNA及DNA。现在已经能够证明，中心结构区域表示为着丝粒的范围，而着丝点是作为纺锤丝的附着点存在的。

（三）对细胞分裂过程中染色体行为和数量变化规律的新认识

在有丝分裂中，当间期染色体复制时，一个染色体复制为两个同样的染色体，为着丝点的形成奠定基础。在分裂前期，染色质逐渐发生变化，所有的DNA都拥有两个姐妹染色单体，且都拥有着丝点和着丝粒。也就是说，每个染色体都有一个着丝点，而并不是所有的染色体都有着丝粒，在细胞分裂中期也是如此。到细胞分裂的后期，着丝粒发生分离，几乎每一个姐妹染色体在同一时间发生分离。在这个过程中，染色体的变化与有丝分离有所相似，但两者的不同仍旧比较明显，主要体现在四分体上的着丝粒和着丝点的数量都是四个，而一侧纺锤体并没有与着丝粒相连。

生物学的内涵极为丰富，细胞分裂部