姐妹分家之謎

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高中生物 來源: 高中學習網(wǎng)


    “姐妹”即姐妹染色單體,它形成于細胞分裂間期,分開于有絲分裂后期、減數(shù)第二次后期。

 

    在普通高中課程標準實驗教科書必修2第五章《基因突變及其變異》第二節(jié)《染色體變異》中,教材中提到用秋水仙素可誘導多倍體的形成,其間也說明了秋水仙素能使染色體數(shù)目加倍的原理:當秋水仙素作用于正在分裂的細胞時,能抑制紡錘體的形成,導致染色體不能移向細胞兩極,從而引起細胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。很多學生對此原理理解不夠深刻,認為紡錘體沒有形成,著絲點就不會一分為二,姐妹染色單體就不會分離,也即“姐妹”就不會分家,染色體數(shù)目怎么會加倍呢?究其原因,這部分同學對于姐妹分家的實質(zhì),及紡錘體在細胞分裂過程中所起的作用沒搞清楚。為了弄清這個問題,我們先分析一下染色體的結(jié)構(gòu)。如圖所示:


 
    該圖為染色體結(jié)構(gòu)圖。此時它包含兩條姐妹染色單體。這兩條姐妹染色單體連接在同一個連離粒上。教材上稱之為著絲點,這種說法不妥當。因為染色體上的主縊痕(染色體上染色淺內(nèi)縊)部位是連離粒,在它的兩側(cè)為著絲點,著絲點上可附著紡錘絲如圖所示。由于連離粒和著絲點所在的區(qū)域很小,在光學顯微鏡下,很難把它們區(qū)分開,因此過去把這兩個詞都稱為著絲;蛑z點。但是現(xiàn)在在電子顯微鏡下已把連離粒和著絲點這兩個區(qū)域分開了。也即著絲點是附著紡錘絲的區(qū)域,而連離粒是姐妹染色單體中期時連接、后期時分離區(qū)域的一段直線的非編碼DNA,在它的兩側(cè)為著絲點。因此復制以后的染色體上的兩條染色單體是由一個連離粒連接,而不是一個著絲點。實際上是兩個著絲點。

 

    現(xiàn)在我們看一下“姐妹分家”的過程:連離粒DNA復制控制模型認為,在細胞分裂間期的S期要進行DNA復制,但是連離粒DNA的復制卻被某種因素所抑制,使姐妹染色單體連接在連離粒區(qū),在有絲分裂中期或減數(shù)第二次分裂中期,又恢復了連離粒DNA的復制,產(chǎn)生了兩個連離粒,從而將姐妹染色單體分開。因此姐妹染色單體分開是連離粒DNA復制的結(jié)果,而不是由紡錘絲牽拉的結(jié)果。紡錘體的作用只是把已分開的染色體拉向兩極。

   

    通過以上分析可知,在細胞分裂過程中,“姐妹分家”也即一條染色體變成兩條染色體,不是因為一個著絲點一分為二,而是一個連離粒復制成兩個。在誘導多倍體形成過程中,秋水仙素只能抑制紡錘體的形成,而不會阻礙連離粒的復制。因此染色體數(shù)目會加倍。但是因為沒有紡錘體的牽引,加倍的染色體不會移向兩極,形不成兩個子細胞。因此加倍的染色體就留在一個細胞中,由這樣的細胞就發(fā)育成多倍體。


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