細(xì)胞分裂中的幾個(gè)“為什么”

朱成寧

【中圖分類(lèi)號(hào)】? G633.91 ? ? ? ?? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】? A ? ? 【文章編號(hào)】? 1992-7711（2020）09-167-01

細(xì)胞分裂是細(xì)胞重要的生理活動(dòng)之一，包括無(wú)絲分裂、有絲分裂和減數(shù)分裂，絕大多數(shù)細(xì)胞是以有絲分裂的方式進(jìn)行的。在教學(xué)中，很多教師總是機(jī)械地要求學(xué)生背誦有關(guān)細(xì)胞分裂過(guò)程中，染色體、紡錘體的數(shù)量及形態(tài)變化，而對(duì)產(chǎn)生這一變化的原因未作探究，不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和把握。筆者認(rèn)為在教學(xué)中對(duì)書(shū)本上的相關(guān)內(nèi)容作適當(dāng)拓展，根據(jù)“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生物學(xué)原理，多問(wèn)幾個(gè)“為什么”就能解開(kāi)學(xué)生心中的疑惑。

1.細(xì)胞分裂期為什么會(huì)有染色質(zhì)和染色體的互變？

高中教材中指出“在細(xì)胞分裂間期細(xì)胞核中，染色質(zhì)呈細(xì)長(zhǎng)的絲狀，并交織成網(wǎng)，這是細(xì)胞分裂間期遺傳物質(zhì)存在的特定形態(tài)。當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入分裂期時(shí)，每條染色質(zhì)細(xì)絲就高度螺旋化，縮短變粗，成為圓柱狀或桿狀的染色體，這是細(xì)胞分裂期遺傳物質(zhì)存在的特定形態(tài)?！比旧w和染色質(zhì)都是由DNA和蛋白質(zhì)組成，在細(xì)胞的整個(gè)生命周期中，處于分裂期的時(shí)間是相當(dāng)短暫的，平時(shí)以松散的染色質(zhì)的形態(tài)存在。細(xì)胞核是細(xì)胞遺傳與代謝的調(diào)控中心，這個(gè)中心的最重要成員就是染色質(zhì)，幾乎所有細(xì)胞的生命活動(dòng)都是從染色質(zhì)開(kāi)始的。細(xì)胞的成長(zhǎng)、衰老與死亡都是受基因控制的，與基因組直接相關(guān)的細(xì)胞活動(dòng)都是在染色質(zhì)水平進(jìn)行的，舒展染色質(zhì)有利于DNA完成復(fù)制與轉(zhuǎn)錄功能，有利于各種蛋白質(zhì)的合成。

細(xì)胞分裂主要是圍繞遺傳物質(zhì)的復(fù)制和平分進(jìn)行的。要將間期散布在細(xì)胞核中細(xì)絲狀的染色質(zhì)平分到細(xì)胞兩極，染色質(zhì)必須螺旋化、縮短變粗成為棒狀的染色體。發(fā)生這一變化以及維持染色體的形態(tài)都是要消耗能量的，而長(zhǎng)期維持這種形態(tài)是不經(jīng)濟(jì)的。因此，染色體平分到兩極后，染色體又解螺旋成染色質(zhì)。

2.為什么會(huì)有紡錘體的形成與消失？

細(xì)胞分裂的核心是平分復(fù)制后的遺傳物質(zhì)。對(duì)真核生物

來(lái)說(shuō)，遺傳物質(zhì)在染色體上，而染色體是不會(huì)運(yùn)動(dòng)的，因此，復(fù)制后的染色體移向兩極要借助外來(lái)的力量。

紡錘體是光學(xué)顯微鏡下所見(jiàn)到的有絲分裂期的絲狀結(jié)構(gòu)，都由能伸縮的微管蛋白組成。染色體在分裂中期排列在紡錘體中央的赤道平面上;后期，由于微管縮短，紡錘體改變形狀，牽引染色單體分別向兩極移動(dòng)，遺傳物質(zhì)平分為兩份。末期，紡錘體完成了平分遺傳物質(zhì)的功能，紡錘體又消失。

3.減數(shù)分裂為什么要“聯(lián)會(huì)”？

減數(shù)分裂是指有性生殖的個(gè)體在形成生殖細(xì)胞過(guò)程中發(fā)生的一種特殊分裂方式，是進(jìn)行有性生殖的生物性母細(xì)胞成熟、形成配子的過(guò)程。整個(gè)過(guò)程中，染色體復(fù)制一次，細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，是染色體數(shù)目減半的一種特殊分裂方式。減數(shù)分裂的結(jié)果是使成熟生殖細(xì)胞中的染色體數(shù)目比原始生殖細(xì)胞減少一半，通過(guò)受精作用又恢復(fù)本物種的染色體數(shù)目，從而維持本物種遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定及生物性狀的穩(wěn)定。

生物性狀受基因控制，基因在染色體上，非同源染色體上具有控制不同性狀的基因，同源染色體上具有等位基因。減數(shù)分裂的目的不是簡(jiǎn)單的使細(xì)胞中的染色體數(shù)目減半，而是將遺傳物質(zhì)“平分”。減數(shù)分裂過(guò)程中，同源染色體兩兩配對(duì)，配對(duì)后的一對(duì)同源染色體在紡錘絲的牽引下分別移向細(xì)胞兩極，保證了分裂形成的兩個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞的中的染色體數(shù)目相同。這不僅僅是數(shù)目的相同，而是保證物種遺傳物質(zhì)的平分?？梢岳斫鉃椋郝?lián)會(huì)是進(jìn)行有性生殖的生物產(chǎn)生生殖細(xì)胞的必要條件，如果同源染色體不能聯(lián)會(huì)（三倍體），該物種將不能產(chǎn)生正常的生殖細(xì)胞，有性生殖將無(wú)法進(jìn)行。同源染色體兩兩配對(duì)的聯(lián)會(huì)現(xiàn)象，就是從機(jī)制上保證遺傳物質(zhì)的平均分配，從而保證生物體前后代染色體數(shù)目的穩(wěn)定。