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观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片”几个疑点分析  

2017-06-23 17:41:28|  分类: 生物必修2遗传与 |  标签: |举报 |字号 订阅

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来源:中学生物学 2012年9期  作者:肖安庆
减数分裂是保持亲子代遗传性状稳定性的重要途径,是理解孟德尔遗传规律的基础。人教版高中生物教材特意安排了“观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片”实验,旨在让学生对减数分裂有一个直观感性认识。下面就该实验几个疑点进行分析。
  1 选择蝗虫作为实验材料的优势
  (1)蝗虫染色体数目较少,雄蝗虫2n=23,雌蝗虫2n=24,其中常染色体11对,雌雄常染色体都相同,但性染色体在雄性中只有一条,即XO,雌性中有2条大小、形态相同的性染色体,即XX。
  (2)染色体多为端部或近端部染色体,染色体较大。正是因为染色体少而大,有利于观察染色体在各时期的行为。
  尽量不选植物为实验材料的理由是:一个花药,甚至在很多植物的整朵花的花药中,细胞的减数分裂具有同步性,如果选择植物为材料观察减数分裂,那么整个标本中,各细胞所处的时期或相同,或相近,很难看到各时期的细胞。而蝗虫的精母细胞不具有同步性,选择蝗虫作为材料,在同一标本上可以方便观察到减数分裂的各个时期,还都可以观察到精子形成过程。
  2 蝗虫的性染色体都只含X染色体,通过减数分裂决定蝗虫性别的方法
  X、Y性染色体具有同源区段和非同源区段,但Y染色体基因太少,一般位于X染色体上的基因,在Y染色体上没有相应的等位基因。从进化角度看,性染色体是常染色体分化而来的,随着分化程度的加深,同源区段减少,或Y染色体逐步减少,最后消失,形成蝗虫、蟑螂特殊的XO型性染色体组成。其性别由X染色体和常染色体共同决定。雌蝗虫染色体组成为2X∶2A(2A表示两套常染色体),减数分裂的卵细胞只含有1X∶1A。雄蝗虫为1X∶2A,减数分裂的精子有两种,一种1X∶1A,另一种是1A,无X染色体。当卵细胞与含有X染色体的精子结合为2X∶2A的合子,发育出卵巢,为雌性;当卵细胞与不含有X染色体的精子结合为1X∶2A的合子,长出的是未分化的纤维状性腺,在中胚层时,常染色体上的精巢促成因子作用下,促进性腺发育成精巢,表现为雄性。
  3 识别蝗虫精母细胞减数分裂各时期细胞的方式
  因动物细胞无细胞壁,细胞间无明显界限,减数分裂实物图中难以确定是几个细胞的染色体,加上同源染色体之间存在相互排斥力、着丝点之间的极向运动和纺锤丝之间的拉力,染色体呈空间结构,染色体的形态和行为并不像模式图和示意图那样直观和示意,识别减数分裂各时期更需要技术。
  3.1 减数第一次分裂前期
  时间较长且复杂,分为五个时期。(1) 细线期。M1开始时,染色质浓缩为若干条细长的细线相互缠绕首尾难分,无法计数。在光学显微镜下还看不出每一染色体由两个染色单体组成,但可以观察到核仁。(2) 偶线期。染色体较细线期略粗,染色略深。同源染色体之间相互吸引而发生配对,先由两端开始,渐次到中部,不易观察。(3) 粗线期。配对的染色体逐渐缩短加粗,即二价体。光镜下每个二价体有两个着丝点,四个染色单体,也称四分体。(4) 双线期。染色体缩得较短较粗。二价体中的两个染色体相互排斥分开,能清楚地见到四分体的各条线。染色体发生互换的地点仍然连在一起,构成交叉结,向两端移动,这个现象称为交叉移端化,简称端化。可以看到各种染色体构象,如“8”字形、“X”形等。(5) 终变期。染色体达到高度的浓缩,同源染色体交叉联系,分散在细胞核中。核膜、核仁逐步消失,此时染色体计数最为方便准确。
  3.2 减数第一次分裂中期
  减数第一次分裂中期各个二价体排列在赤道板上。从侧面看来,各二价体成排横列在纺缍体中部,成一条直线。从极面来看,二价体环状排列在赤道面上,这时也是鉴别染色体的适当时期。
  3.3 减数第一次分裂后期
  减数第一次分裂后期双价体中的两条同源染色体分开,分别向两极移动。因着丝点位置不同,后期染色体呈现各种不同的形状(丁形、V形及棒形等)。由于着丝点尚未分裂,每个染色体带有两条染色单体,每极染色体数减半。
  3.4 减数第一次分裂末期
  移到两极后染色体聚在一起。核仁重新形成,染色体渐渐解开螺旋,胞质分裂成为两个子细胞,每个细胞体积比前期都小。
  3.5 减数第二次分裂
  (1) 减数第二次分裂前期。染色体数目减半,染色体又逐渐分散缩短,两条姐妹染色单体彼此排斥,由一着丝粒相连,可见X染色体分布于细胞核中。(2) 减数第二次分裂中期。每个染色体排列赤道板上,由姐妹染色单体组成。极面观,染色体呈辐轮状分布。(3) 减数第二次分裂后期。着丝点复制完成,姐妹染色单体分开,各自移向两级,染色体数目较多。(4) 减数第二次分裂末期。染色体到达两极,聚集,解螺旋化,核仁出现,形成精细胞,体积较减数第二次分裂前期都减少一倍。
  3.6 精子变形期
  可以看到精子细胞呈现圆形头部和长尾状。
  参考文献:
  [1] 赵寿元,乔守怡.现代遗传学[M].北京:高等教育出版社,2001:218~220.
  [2] 杨大翔,遗传学实验[M].北京:科学出版社,2010:18~19.
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