素材：纺锤丝问题释疑 高一上学期生物人教版必修1.docx

纺锤丝问题释疑有丝分裂相关内容的学习过程中 ，学生对于那些肉眼不可见的物质 或结构总是缺少清晰的认识 。因此，教材会以“文字模式图”进行呈现 ， 帮助学生获得直观的感受，更好地突破学习的难点 。但是 ， 教材插图中的部分结构仍然不易理解。下图为人教版生物必修分子与细胞 “ 细胞的增殖 ” 一节中的插图 ，具体为植物细胞有丝分裂模式图的一部分 ， 在教与学的过程中常常会出现以下问题。问题 ：前期模式图中纺锤丝指向细胞核是何原因 ， 图中物质结 构是否合理 ？问题 ：中期模式图中一些纺锤丝 （实线 ）附着在染色体上，一 些纺锤丝（ 虚线 ）没有附着在染色体上是何原因？问题：后期模式图中两组染色体之间的黑色实线代表哪种 结构 ，其作用是什么 ？一些学者认为纺锤体是由微管构成， 其化学本质为蛋白质。动物和低等植物的纺锤体中有连续丝 、 染色体丝 、曳引丝及星体丝（即星射线）种丝状结构（如图） ，高等植物 细胞的纺锤体中有连续丝 、染色体丝 、曳引丝种丝状结构（如图 ） 。（） 连续丝：由纺锤体一极贯穿到另一极的微管; （） 染色体丝：与着丝点和细胞一极相连的微管 ；（） 曳引丝：后期两组染色体之间出现的微管 ，与细胞两极 、 着丝点不相连接 ；（）星体丝 ：由两极中心体放射出的丝状结构 。翟中和主编的细胞生物学（ 第版 ） 教材中，将组成纺锤体的微管分为种类 型（ 如图 ） （） 极微管端与中心体相连， 而另一端游离，从两极发出的极微管常在赤道处相互重叠搭桥 ；（） 动粒微管端与中心体相连 ，另一端与动粒相连 ； （） 星体微管出现在中心体周围 ，由两极中心体放射出 的丝状结构 。 可见,连续丝实际上并不是连续的,而是极微管在赤道处相互重叠,造成连续丝看起来是连续的假象。染色体丝与动粒微管具有相同的作用 。图中将后期出现的曳引丝作为组成纺锤体的微管 ，而细胞生物学教材中 有丝裂后期并没有提到曳引丝 。 通过对近年来胞质分裂的研究， 发现后期赤道板中间 ，在两组子染色体的纺锤体区间出现一种微管， 称为成膜体微管。这些微管构成膜泡 ，将来形成新的细胞壁 。在赤道板周围细胞表面下陷 ，形成环形缢缩 ， 将其称为分裂沟 。星体丝即星体微管， 星体微管与分裂沟的形成有关。以图和图所示的纺锤体结构模式图为基础 ，反观图植物细胞有丝分裂部分模式图 ， 便可对教材中没有详细解答的问 题有新的认识。 问题 ：前期模式图中纺锤丝指向细胞核是何原因 ,图中物质结构是否合理？前期模式图中可以看出核膜尚未解体 ， 纺锤丝就有规律地指 向细胞核了 ， 这存在一定 的矛 盾 性 。纺锤丝有规律地指向 细胞核需 要一个前提纺锤丝需附着在染色体着丝粒的两侧 ， 而图中存在的核膜有屏障作用 ， 导致纺锤丝无法附着在着丝粒两侧 。因此 ，纺锤丝应是指向任意方向 ，不会呈梭形结构 ，图 中物质结构不合理。 问题 ：中期模式图中一些 纺锤丝 （ 实 线 ）附着在染色体上,一些纺锤丝（ 虚线 ）没有附着在染色 体上是何原因 ？附着在染色体上的纺锤丝为动粒微管,动粒微管具有牵引纺锤体运动的作用。一些学者提 出 “ 牵拉假说” ,该假说解释了染色体向赤道板方向运动的原因 ，是由于动粒微管的牵拉作用。当动粒微管越长时，其拉力越大 ，当来 自 两极的动粒微管的拉力相等时 ，染色体就稳定在赤道面上。没有附着在染色体上的纺锤丝为极微管 ，极微管也与分裂沟的 形成有关。 问题 ：后期模式图中两组染色体之间的黑色实线代表哪种结构 ？其作用是什么 ？后期染色体移向细 胞两极大致可分为两个连续的阶段。阶段：动粒微管逐渐变短 ，染色体向两极运动 ；阶段：极微管长度逐渐增加 ，两极之间的距离被拉长。两组染色体之间的黑色实线并未参与染色体的运动，所以不是动粒微管和极微管 。通过上述分析可知 ，黑色实线应为成膜体微管，将来参与植 物细胞壁的形成 。在有丝分裂过程中,纺锤体的组装和去组装对于染色体的移动具有重要意 义 。由于纺锤体在时间和空间上的规律性变化,致使染色 体在有丝分裂过程中可有规律地运动 。纺锤体的有序变化受到细胞内一些因子的调控 ，使得有丝分裂前期时纺锤体开始组装 ，末期时纺锤体去组装消失 。理解了纺锤体的结构变化 ，学生便可以更深刻理解有丝分裂的过程 。高中生物学教材中由于没有详细介绍纺锤体的结构 ，导致学生可 能无法完全理解教材插图的物质结构 ，教师对该内容进行补充 ，将有助 于学生正确理解纺锤体行为及与染色体关系。因此,在课堂教学过程中,合理地剖析教材插图隐含知识可以帮助学生深刻理解所学的内容,对教学双方都具有重要的意义。