姐妹分家之谜

姐妹分家之谜

山东省临清市第二中学张秀君

“姐妹”即姐妹染色单体，它形成于细胞分裂间期，分开于有丝分裂后期、减数第二次后期。

在普通高中课程标准实验教科书必修2第五章《基因突变及其变异》第二节《染色体变异》中，教材中提到用秋水仙素可诱导多倍体的形成，其间也说明了秋水仙素能使染色体数目加倍的原理：当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。很多学生对此原理理解不够深刻，认为纺锤体没有形成，着丝点就不会一分为二，姐妹染色单体就不会分离，也即“姐妹”就不会分家，染色体数目怎么会加倍呢？究其原因，这部分同学对于姐妹分家的实质，及纺锤体在细胞分裂过程中所起的作用没搞清楚。为了弄清这个问题，我们先分析一下染色体的结构。如图所示：

该图为染色体结构图。此时它包含两条姐妹染色单体。这两条姐妹染色单体连接在同一个连离粒上。教材上称之为着丝点，这种说法不妥当。因为染色体上的主缢痕（染色体上染色浅内缢）部位是连离粒，在它的两侧为着丝点，着丝点上可附着纺锤丝如图所示。由于连离粒和着丝点所在的区域很小，在光学显微镜下，很难把它们区分开，因此过去把这两个词都称为着丝粒或着丝点。但是现在在电子显微镜下已把连离粒和着丝点这两个区域分开了。也即着丝点是附着纺锤丝的区域，而连离粒是姐妹染色单体中期时连接、后期时分离区域的一段直线的非编码DNA，在它的两侧为着丝点。因此复制以后的染色体上的两条染色单体是由一个连离粒连接，而不是一个着丝点。实际上是两个着丝点。

现在我们看一下“姐妹分家”的过程：连离粒DNA复制控制模型认为，在细胞分裂间期的S期要进行DNA复制，但是连离粒DNA的复制却被某种因素所抑制，使姐妹染色单体连接在连离粒区，在有丝分裂中期或减数第二次分裂中期，又恢复了连离粒DNA的复制，产生了两个连离粒，从而将姐妹染色单体分开。因此姐妹染色单体分开是连离粒DNA复制的结果，而不是由纺锤丝牵拉的结果。纺锤体的作用只是把已分开的染色体拉向两极。

通过以上分析可知，在细胞分裂过程中，“姐妹分家”也即一条染色体变成两条染色体，不是因为一个着丝点一分为二，而是一个连离粒复制成两个。在诱导多倍体形成过程中，秋水仙素只能抑制纺锤体的形成，而不会阻碍连离粒的复制。因此染色体数目会加倍。但是因为没有纺锤体的牵引，加倍的染色体不会移向两极，形不成两个子细胞。因此加倍的染色体就留在一个细胞中，由这样的细胞就发育成多倍体。

2007-08-22 人教网