醫(yī)學遺傳學中“減數(shù)分裂”教學思考

王蘅

摘要在高職高專《醫(yī)學遺傳學》教學中“減數(shù)分裂”是教學的重點和難點，為加深學生對減數(shù)分裂意義的認識，學以致用，在其教學過程中，根據(jù)學生對知識體系的掌握，除傳統(tǒng)教學模式外，還應結合有絲分裂、人類生殖細胞的發(fā)生、優(yōu)生優(yōu)育、遺傳基本規(guī)律和生物變異等方面展開探討。

關鍵詞高職高專醫(yī)學遺傳減數(shù)分裂有絲分裂

減數(shù)分裂是有性生殖的個體在形成生殖細胞過程中發(fā)生的一種特殊的細胞分裂方式，在真核生物和生命周期中具有非常重要的意義。然而減數(shù)分裂是連續(xù)變化和微觀抽象的過程，學生對此難以掌握，成為高職高專《醫(yī)學遺傳學》教學中的重點和難點。傳統(tǒng)教學模式都是以描述染色體的動態(tài)變化為主，雖然學生能較好地理解減數(shù)分裂的過程和特點，但與后續(xù)相關知識聯(lián)系運用時效果不理想。根據(jù)筆者幾年來的教學實踐，認為在“減數(shù)分裂”教學過程中應結合有絲分裂、人類生殖細胞的發(fā)生、優(yōu)生優(yōu)育、遺傳基本規(guī)律和生物變異等方面展開探討，使學生深刻理解減數(shù)分裂的過程和意義，為學好醫(yī)學遺傳學及其相關醫(yī)學學科奠定良好的基礎。

一、有絲分裂與減數(shù)分裂

減數(shù)分裂是一種特殊形式的有絲分裂，分為減數(shù)分裂Ⅰ期和減數(shù)分裂Ⅱ期。可以利用學生已熟知的有絲分裂，講述減數(shù)分裂的具體過程，并且對比此過程與有絲分裂過程中染色體形態(tài)和數(shù)目的變化特點，用圖表的方式歸納和表現(xiàn)更直觀易懂。

二、人類生殖細胞的發(fā)生與減數(shù)分裂

1．精子的發(fā)生

男性的睪丸曲精細管上皮內有許多的精原細胞，通過有絲分裂不斷增加數(shù)量，自胎兒起精原細胞處于休止狀態(tài)。男性性成熟時，一部分精原細胞（2n＝46）長大分化成為初級精母細胞。初級精母細胞進入減數(shù)分裂Ⅰ期，發(fā)生聯(lián)會、交叉且每對同源染色體彼此分離后，分裂成2個次級精母細胞；這兩個次級精母細胞經減數(shù)分裂Ⅱ期分裂成4個精細胞。此后精細胞再經過形態(tài)和生理的變化才能成為有受精作用的精子。一個初級精母細胞（2n＝46）經過成熟期減數(shù)分裂后生成4個精子（n＝23）。精原細胞經過增殖、生長、成熟分裂，最后變形發(fā)育成精子的過程，一個周期約需2個月左右。

2．卵子的發(fā)生

女性卵巢中的原始生殖細胞通過有絲分裂增殖成為卵原細胞（2n＝46）。卵原細胞進入生長期體積增大。大約在胎兒三個月，發(fā)育生成初級卵母細胞（2n＝46）。這些細胞都停滯在減數(shù)分裂前期Ⅰ的雙線期。性成熟后，每月只有1個初級卵母細胞繼續(xù)發(fā)育，完成減數(shù)分裂Ⅰ期分裂成一個次級卵母細胞和一個第一極體。排卵時再次停止在減數(shù)分裂Ⅱ的中期。受精時，這個次級卵母細胞完成減數(shù)分裂Ⅱ期分裂成一個成熟的卵子（n＝23）和一個體積較小第二極體（n＝23）；同時，那個第一極體也進行減數(shù)分裂Ⅱ期分裂成兩個第二極體。所以，一旦形成卵子，就意味著是一個受精卵。如未受精則將退化死亡。一個初級卵母細胞經減數(shù)分裂成一個卵子。

精子和卵子的發(fā)生都經過增殖、生長、成熟等過程，兩者的發(fā)生雖然有一些差異，但都有一個共同的特點，即在成熟期中進行減數(shù)分裂，形成的精子和卵子染色體數(shù)目只有體細胞的一半，受精后形成的受精卵又恢復了二倍數(shù)的染色體，從而保證了后代遺傳物質的相對穩(wěn)定性。

3.優(yōu)生優(yōu)育與減數(shù)分裂

男性在精子形成過程中，精原細胞長期經歷著無數(shù)次的有絲分裂，若與環(huán)境中的有害物質接觸，易發(fā)生基因突變。非整倍體是人類最常見的染色體異常，男性吸煙可導致染色體非整倍體的出現(xiàn)，其原因是精子減數(shù)分裂中生物堿(來自于吸煙)與微管蛋白結合(微管蛋白為紡錘體微管中的一種蛋白)，干擾微管聚合及裝配，破壞紡錘體功能，從而影響染色體從赤道向兩極的牽拉，導致所合成的子細胞染色體數(shù)量上的錯誤(非整倍體)。不育男性中精母細胞染色體配對紊亂會導致減數(shù)分裂停止，進而導致無精，或精子染色體非整倍性。另外，男性一生中產生的精子總數(shù)約為1012，即一萬億個。因此年齡越大，經歷減數(shù)分裂時發(fā)生DNA編碼錯誤的風險也越高，所以子代患單基因遺傳疾病或非整倍體的機率增高。

女性正常卵子發(fā)生過程中，存在兩次生理性停滯，即減數(shù)分裂I前期雙線期停滯和減數(shù)分裂II中期停滯，這些停滯對卵母細胞完成正常減數(shù)分裂以及生物的成功繁殖至關重要。若這些停滯不能被適時克服從而使卵母細胞恢復減數(shù)分裂，或卵母細胞發(fā)育停滯在其他時期，則可能導致雌性不育。從卵母細胞到成熟卵子生成的間斷過程可持續(xù)十余年到數(shù)十年之久，一方面可以導致卵母細胞老化，在減數(shù)分裂時出現(xiàn)染色體不分離，這是母親年齡大導致染色體非整倍體患兒（如：21－三體綜合癥）發(fā)病率增高的原因；另一方面時間越長環(huán)境因素對女性健康生育的危害也就越大。如女性吸煙，有研究發(fā)現(xiàn)雙倍染色體 （46而不是23 ）卵細胞比例增加與每天吸煙量有關，且三倍體受精卵比例也增加。此外，性別畸形、貓叫綜合癥以及腫瘤的產生都是由于減數(shù)分裂異常所致。

4.遺傳基本規(guī)律和減數(shù)分裂

分離定律、自由組合定律和連鎖互換定律，被稱為遺傳學的三大定律，既適用于動、植物也適用于人類遺傳，是醫(yī)學遺傳學的重要理論基礎。而與之遺傳三大定律關系密切的物質基礎是減數(shù)分裂。

分離定律細胞學基礎：在減數(shù)分裂過程中，來自父母雙方且形態(tài)、大小相同的一對染色體（即同源染色體）在前期Ⅰ配對聯(lián)會，到后期Ⅰ彼此分離，分別進入不同的子細胞。

自由組合定律細胞學基礎：在減數(shù)分裂后期Ⅰ中，同源染色體彼此分離，非同源染色體隨機自由組合成兩組，分別進入不同的子細胞。

連鎖與互換定律細胞學基礎：在減數(shù)分裂前期Ⅰ的粗線期至終變期中，同源染色體聯(lián)會，此外同源染色體間的非姐妹染色單體之間發(fā)生了交換使同一條染色體上的基因重組。

染色體是基因的載體，所以減數(shù)分裂時染色體動態(tài)變化與基因遺傳行為具有一致性，這就意味著減數(shù)分裂過程中會發(fā)生許多與遺傳密切相關的事件。

5.生物變異與減數(shù)分裂

人類生殖細胞的形成必須經歷減數(shù)分裂。在其過程中同源染色體彼此分離，非同源染色體隨機組合進入不同的生殖細胞，這就導致了物種遺傳多樣性。人類細胞有23對染色體，經過減數(shù)分裂可形成223（8?06）種不同染色體組成的生殖細胞。精卵結合的受精卵就有（8?06）2＝64?012種遺傳組合。除同卵雙生的現(xiàn)象外，地球上找不到完全相同的兩個人。如果再考慮減數(shù)分裂Ⅰ期中每個二價體平均形成2.36個交叉，從而經過重組而改變染色體的構成，這又會增加生殖細胞中染色體組成的差異。因此減數(shù)分裂不僅是保證生物物種染色體數(shù)目穩(wěn)定的機制，而且也是產生物種遺傳多樣化、不斷進化的動力。

總之，減數(shù)分裂教學中結合與其相關的知識進行分析和應用，這樣不僅強化了知識的連貫性和完整性，也培養(yǎng)了學生善于思考和應用拓展性思維的學習習慣，不但為后續(xù)知識打下深厚的基礎，同時也有效地培養(yǎng)了實際運用的能力。

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