细胞分裂中的几个“为什么”

朱成宁

【中图分类号】  G633.91                 【文献标识码】  A     【文章编号】  1992-7711（2020）09-167-01

细胞分裂是细胞重要的生理活动之一，包括无丝分裂、有丝分裂和减数分裂，绝大多数细胞是以有丝分裂的方式进行的。在教学中，很多教师总是机械地要求学生背诵有关细胞分裂过程中，染色体、纺锤体的数量及形态变化，而对产生这一变化的原因未作探究，不利于学生对知识的理解和把握。笔者认为在教学中对书本上的相关内容作适当拓展，根据“结构与功能相适应”的生物学原理，多问几个“为什么”就能解开学生心中的疑惑。

1.细胞分裂期为什么会有染色质和染色体的互变？

高中教材中指出“在细胞分裂间期细胞核中，染色质呈细长的丝状，并交织成网，这是细胞分裂间期遗传物质存在的特定形态。当细胞进入分裂期时，每条染色质细丝就高度螺旋化，缩短变粗，成为圆柱状或杆状的染色体，这是细胞分裂期遗传物质存在的特定形态。”染色体和染色质都是由DNA和蛋白质组成，在细胞的整个生命周期中，处于分裂期的时间是相当短暂的，平时以松散的染色质的形态存在。细胞核是细胞遗传与代谢的调控中心，这个中心的最重要成员就是染色质，几乎所有细胞的生命活动都是从染色质开始的。细胞的成长、衰老与死亡都是受基因控制的，与基因组直接相关的细胞活动都是在染色质水平进行的，舒展染色质有利于DNA完成复制与转录功能，有利于各种蛋白质的合成。

细胞分裂主要是围绕遗传物质的复制和平分进行的。要将间期散布在细胞核中细丝状的染色质平分到细胞两极，染色质必须螺旋化、缩短变粗成为棒状的染色体。发生这一变化以及维持染色体的形态都是要消耗能量的，而长期维持这种形态是不经济的。因此，染色体平分到两极后，染色体又解螺旋成染色质。

2.为什么会有纺锤体的形成与消失？

细胞分裂的核心是平分复制后的遗传物质。对真核生物

来说，遗传物质在染色体上，而染色体是不会运动的，因此，复制后的染色体移向两极要借助外来的力量。

纺锤体是光学显微镜下所见到的有丝分裂期的丝状结构，都由能伸缩的微管蛋白组成。染色体在分裂中期排列在纺锤体中央的赤道平面上;后期，由于微管缩短，纺锤体改变形状，牵引染色单体分别向两极移动，遗传物质平分为两份。末期，纺锤体完成了平分遗传物质的功能，纺锤体又消失。

3.減数分裂为什么要“联会”？

减数分裂是指有性生殖的个体在形成生殖细胞过程中发生的一种特殊分裂方式，是进行有性生殖的生物性母细胞成熟、形成配子的过程。整个过程中，染色体复制一次，细胞连续分裂两次，是染色体数目减半的一种特殊分裂方式。减数分裂的结果是使成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞减少一半，通过受精作用又恢复本物种的染色体数目，从而维持本物种遗传物质的稳定及生物性状的稳定。

生物性状受基因控制，基因在染色体上，非同源染色体上具有控制不同性状的基因，同源染色体上具有等位基因。减数分裂的目的不是简单的使细胞中的染色体数目减半，而是将遗传物质“平分”。减数分裂过程中，同源染色体两两配对，配对后的一对同源染色体在纺锤丝的牵引下分别移向细胞两极，保证了分裂形成的两个初级精母细胞的中的染色体数目相同。这不仅仅是数目的相同，而是保证物种遗传物质的平分。可以理解为：联会是进行有性生殖的生物产生生殖细胞的必要条件，如果同源染色体不能联会（三倍体），该物种将不能产生正常的生殖细胞，有性生殖将无法进行。同源染色体两两配对的联会现象，就是从机制上保证遗传物质的平均分配，从而保证生物体前后代染色体数目的稳定。