論談《遺傳的細(xì)胞基礎(chǔ)》郝永文

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1、 在《遺傳的細(xì)胞基礎(chǔ)》這一主題內(nèi)容的教學(xué)中遇到了哪些困難？哪些得到了解決，哪些沒有的到解決？ 1.植物的卵子和精子有細(xì)胞壁嗎？精子和卵子是怎樣形成的？受精作用怎么進(jìn)行呢？ 植物的精子和卵細(xì)胞是植物體中唯一天生沒有細(xì)胞壁的細(xì)胞，細(xì)胞壁是在形成受精卵后在發(fā)育過程中逐漸形成，但是要注意精子和卵子沒有細(xì)胞壁，但是有其他細(xì)胞和結(jié)構(gòu)的保護(hù)， 如精子有花粉壁的保護(hù)；而卵細(xì)胞是深藏在胚囊中，在胚囊的外面有珠被保護(hù)。 以玉米為例：玉米植株是孢子體，玉米雄花序著生在莖的端部，在雄花里有孢原細(xì)胞，孢原細(xì)胞經(jīng)過幾次有絲分裂，成為小孢子母細(xì)胞（2N），小孢子母細(xì)胞經(jīng)過一次減數(shù)分裂，形成四個(gè)小孢子-----

2、--花粉粒（N），小孢子經(jīng)過一次有絲分裂，產(chǎn)生兩個(gè)單倍體核，其中一個(gè)核不再分裂，成為管核或營養(yǎng)核（N），另一核再進(jìn)行有絲分裂一次，成為兩個(gè)雄核（N），這樣雄配子體------成熟花粉粒------含有三個(gè)單倍體核。 在玉米植株上部葉腋間著生幾個(gè)雌花序，在雌花里出現(xiàn)孢原細(xì)胞，這孢原細(xì)胞發(fā)育為大孢子母細(xì)胞（2N），大孢子母細(xì)胞經(jīng)過一次減數(shù)分裂形成有4個(gè)單倍體核，其中3個(gè)退化。留下來的大孢子又經(jīng)過三次有絲分裂形成了8個(gè)單倍體核的胚囊（雌配子體），在這8個(gè)核中，位于頂端的三個(gè)核繼續(xù)分裂為反足細(xì)胞，兩個(gè)核移至中部為極核，還有三個(gè)核移至胚囊底部，構(gòu)成兩個(gè)助核和一個(gè)卵核 授粉后，雄核（就是精

3、子）通過花粉管沿著花柱長到胚囊，在那里一個(gè)雄核跟卵核結(jié)合，產(chǎn)生二倍體核，另一個(gè)雄核跟兩個(gè)極核結(jié)合產(chǎn)生三倍體核。 2. 有絲分裂同源染色體的非姐妹染色單體的交叉互換能有何生物學(xué)意義？ 這個(gè)問題的產(chǎn)生源于一道高考題 （9分）在減數(shù)分裂中每對同源染色體配對形成四分體，四分體中的非姐妹染色單體之間經(jīng)常發(fā)生交換。實(shí)驗(yàn)表明，交換也可以發(fā)生在某些生物體的有絲分裂中，這種現(xiàn)象稱為有絲分裂交換。圖39一1是某高等動物一個(gè)表皮細(xì)胞發(fā)生有絲分裂交換的示意圖，其中D和d, E和e ，F(xiàn)和f表示某對同源染色體上的三對等位基因。 圖39一1交換過程示意圖（左：交換前的染色體；右：交換后的染

4、色體） （1）請問該細(xì)胞在發(fā)生有絲分裂交換后，產(chǎn)生幾種基因型的子代表皮細(xì)胞？ （2）如果細(xì)胞在減數(shù)分裂和有絲分裂中都發(fā)生交換，你認(rèn)為哪一種分裂方式對于遺傳多樣性的貢獻(xiàn)更大？為什么？ 有絲分裂中的同源染色體交叉互換有何生物學(xué)意義及應(yīng)用呢？ 1.多細(xì)胞生物體的有絲分裂同源染色體的互換，對于遺傳的多樣性貢獻(xiàn)不大，因?yàn)槎嗉?xì)胞生物多為有性生殖。但如果是單細(xì)胞的真核生物，它的有絲分裂過程中的同源染色體的交叉互換，也會使后代發(fā)生基因分離和基因重組。對單細(xì)胞真核生物而言有絲分裂的交叉互換對其遺傳的多樣性有一定的貢獻(xiàn)，說到這里我們可以想到進(jìn)行無性生殖的生物也可以發(fā)生基因重組。 2.對于雜合的二倍體的單

5、細(xì)胞真核生物體在有絲分裂過程中，由于體細(xì)胞交換可導(dǎo)致原雜合二倍體的部分基因純合化?？梢愿鶕?jù)有絲分裂的交換值進(jìn)行基因定位。（看上面的高考題圖）其基因定位的原理是依據(jù)體細(xì)胞同源染色體的交換使得染色體遠(yuǎn)端的雜合基因純合化的規(guī)律，這個(gè)規(guī)律可用來確定基因在染色體上的排列位置和距離。 3.減數(shù)分裂中染色體的變異與遺傳的多樣性的聯(lián)系？ 現(xiàn)代進(jìn)化理論認(rèn)為：生殖隔離產(chǎn)生的根本原因是基因庫的顯著差異，這種差異反映在細(xì)胞水平，我認(rèn)為就是不同的物種其染色體的結(jié)構(gòu)、數(shù)目的存在著或大或小的差異。這種差異是進(jìn)化過程中逐漸產(chǎn)生的。是如何產(chǎn)生的呢？我以為主要是來自真核生物在漫長的進(jìn)化過程中通過染色體的倒位、易

6、位等結(jié)構(gòu)變異及數(shù)目變異引發(fā)的。 減數(shù)分裂和受精作用的意義：對遺傳和變異有重要的意義。 這里的變異，我們在授課時(shí)更多的是從基因重組去說明，當(dāng)然這是必然發(fā)生的變異。但我以為對于物種的形成減數(shù)分裂中的染色體的變異比基因重組有更大的價(jià)值。 例如：減數(shù)分裂不正常，結(jié)果也可能產(chǎn)生染色體不減半的配子，這樣的配子結(jié)合就產(chǎn)生了四倍體的生物，這種四倍體就會形成新的物種，多倍體植物很普遍。（染色體數(shù)目發(fā)生了變異） 還有我在閱讀大學(xué)教材《遺傳學(xué)》時(shí)了解到， 人類與黑猩猩、大猩猩、猩猩的染色體在結(jié)構(gòu)上很相像，但也發(fā)現(xiàn)在它們之間發(fā)生了很多重排，有人比較了人類最大的第2染色體的兩臂在這3種猩猩中都是分開成兩條端著絲粒染色體（在黑猩猩中為第12和13染色體，在大猩猩和猩猩中為第11和12染色體），上述兩條完整的端著絲粒染色體是經(jīng)過著絲粒融合之后才形成了人類的第2染色體。由此可見，從一個(gè)共同祖先到人科的進(jìn)化中，人類系譜中至少發(fā)生了一次染色體的易位。 可見，染色體無論是結(jié)構(gòu)變異還是數(shù)目變異都為生物進(jìn)化提供了豐富的原材料。而這些變異主要發(fā)生在減數(shù)分裂過程中。 還有減數(shù)分裂過程中中心體復(fù)制了幾次?導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)改變的分子水平的機(jī)制是什么?基因在染色體上為何會呈線性排列？等一些問題還有沒有弄清. 2