「無絲分裂能將核DNA平均分配嗎?」等問題探討

2022-01-13 単細胞生物

收錄於話題 #82節新教材課件等 102個

為什麼會有這樣的疑問,是因為今天做到以下的題目,對於題目中的解析抱有疑問。

這時候我就在想,課本中有絲分裂的意義就是將核DNA精準地平均分配到兩個子細胞中,而無絲分裂作為低等的分裂方式,肯定無法把DNA平均分配。但是事實並非如此,無絲分裂也有能力將核DNA平均分配,而且它也有它的意義和優勢,並非比有絲分裂低等的分裂方式。

高中生物教材中關於無絲分裂的內容非常少,我們都清楚真核細胞分裂方式有三種:有絲分裂、無絲分裂、減數分裂。而在無絲分裂過程中沒有出現紡錘絲和染色體的變化,所以叫做無絲分裂。例如,蛙的紅細胞的無絲分裂。關於無絲分裂過程中,遺傳物質是否傳遞了完整的遺傳信息,學者們的研究結果得到了不同的結論。學者龍和珍(1989年)在對獼猴桃的葉塊愈傷組織生長的細胞分裂的研究實驗中發現,在核分裂中核物質分配不均。也有學者做實驗發現,無絲分裂後的子細胞內遺傳物質的均一性很難確保,因而誘導產生的再生植株其遺傳性難以穩定。
最近又有學者對不同生長時期、不同生長部位取材的鈍節擬麗藻體細胞進行觀察,發現鈍節擬麗藻體細胞的分裂方式均為無絲分裂繁殖,而且分裂後保持了遺傳物質的穩定性。
部分多核細胞也能進行無絲分裂,通過分析,多核細胞的無絲分裂通常只有核分裂,由於核非常多,所以,分裂後能否均勻分配對其影響較小。因為不管怎樣分配,細胞中的基因總量不發生改變。綜上所述,無絲分裂能否將核DNA平均分配?針對不同的生物情況不太一樣,需要進一步研究,一般高考題肯定會模糊該考點,而作為老師,還是得自信地知道這個情況。教科書裡一般都認為植物中的「無絲分裂」多見於低等植物,在高等植物中比較罕見,即使有的話,多見於表皮、根冠、受凍、受傷、藥害、毒害、衰老和病態的細胞組織之中,而不是健康細胞的正常情況。隨著組織培養技術的發展,無絲分裂的研究得到迅速發展,無絲分裂不僅在動植物的病變細胞中,而且在正常組織細胞中普遍存在。不僅在體細胞中,而且在生殖細胞中都能進行無絲分裂。有學者在小麥花粉生殖細胞、胡蘿蔔單細胞即、菸草與枸杞葉片等多種植物的不同外植體中發現了無絲分裂現象。上文中學者對鈍節擬麗藻體細胞進行觀察,發現鈍節擬麗藻全部為雄株,其繁殖方式只能是無性繁殖,卻無退化,病理現象,說明無絲分裂能夠保證生物的遺傳穩定性。這個研究進一步證明了無絲分裂是一種正常的生理現象和細胞分裂方式。而對於高等動物的正常細胞是否存在著無絲分裂形式,有許多不同的看法。有學者通過光學顯微鏡觀察正常成體羊心室心肌細胞,發現羊心室心肌細胞存在增生和死亡的動力學過程,並且羊心室心肌細胞增殖的主要方式是無絲分裂。有研究對正常成人和成體大鼠氣管軟骨進行了組織動力學觀察,發現正常成人氣管軟骨細胞的無絲分裂像,分裂方式包括橫隔、橫縊、縱隔及核內有絲分裂等。目前,越來越多的實驗研究證明了在正常動物體上存在無絲分裂現象。在一定條件下,無絲分裂和有絲分裂交替進行,在某些生物的某種組織中(如蠶睪丸上皮)無絲分裂是唯一的細胞分裂方式。

無絲分裂具有的優勢和特點非常明顯:

1. 無絲分裂沒有染色體的複製,消耗能量少;

2. 無絲分裂發生時間短,能同時形成幾個細胞核;

3. 當正常細胞代謝受到幹擾時,無絲分裂作為一種適應性的分裂方式,使細胞得到增殖。

隨著的醫療科技的迅速發展,無絲分裂在醫學領域的應用越來越廣泛。如用低溫激活法刺激創傷組織引起無絲分裂,促進傷口癒合;利用肝臟的肝索內幹細胞通過無絲分裂能產生肝細胞,進行抗癌藥物篩選,這是在無絲分裂基礎上對治療癌症的一種突破。可見,無絲分裂對高分化組織和器官的發育和修復具有重要的作用。補充問題4:為什麼原核細胞二分裂遺傳物質可以均分?

原核細胞的分裂方式一般被簡單稱為二分裂。二分裂過程沒有絲,也沒有染色質染色體形態的變化過程,但是由於原核細胞的擬核是一個大的環狀的DNA分子,其擬核遺傳物質也能精準分配。

參考資料:汪子奇《關於無絲分裂的若干疑問探尋》

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