释疑|同源染色体的概念辨析?

发布于 2021-04-14 19:13 ，所属分类：知识学习综合资讯

同源染色体的概念辨析

1学生对同源染色体概念的疑问和判定的矛盾

同源染色体是高中生物学的基本概念之一，对同源染色体概念的准确理解是掌握遗传和变异规律的基础。人教版高中生物学必修2教材中是如此定义同源染色体的“减数第一次分裂开始不久，初级精母细胞中原来分散的染色体开始两两配对，形状和大小一般都相同，一条来自父方，一条来自母方，叫做同源染色体。”

在中学教学中，学生常常对此产生一些疑问：

①X染色体与Y染色体大小、形状不同是同源染色体吗，为什么？

②二倍体甲通过花药离体培养得到单倍体，再通过秋水仙素处理单倍体的幼苗得到二倍体乙，二倍体乙的细胞中有无同源染色体？

③多倍体（以四倍体为例，假设它可以稳定遗传）在减数分裂时，四条同源染色体如何联会的，一定是一条来自父方，一条来自母方吗？处于减数第一次分裂的细胞中，没有配对的染色体就一定不是同源染色体吗？

以上情境中会出现判定与概念相矛盾，例如：

①X染色体与Y染色体在减数分裂时进行联会，肯定是同源染色体，但是它们的大小和形状都不相同，这是概念中的“形状和大小一般都相同”的特例；

②通过单倍体育种的方式得到的二倍体乙中由一条染色体复制得到两条染色体在减数分裂过程中会发生联会（如图1中的染色体A1和A2），这符合同源染染色体的概念，但是与概念中的“一条来自母方，一条来自父方”矛盾；

③四倍体染色体的起源比较复杂，从矛盾②来看，多倍体（以四倍体为例，假设它可以稳定遗传）在减数分裂时不是必须按照一条来自于父方，一条来自于母方联会的，也就是四条同源染色体可以自由配对联会。当我们给四条同源染色体来自父方的染色体编号为A和B，来自母方的染色体编号为C和D，在减数分裂过程中可以是A和C配对，B和D配对，也可以是A和B配对，C和D配对。A和D虽然没有配对，但也是同源染色体（图2）。

2同源染色体概念的分析

通过对教材中同源染色体概念相关内容的分析，不难看出教材中给出的同源染色体的概念是同源染色体在减数分裂过程中行为和状态的描述，而且是建立在两个前提之下的：①所研究的生物必须是二倍体生物；②所研究生物的繁殖方式必须是有性生殖。超出了这个范围，就难以用教材所给的概念解释了。那么该如何确切地定义同源染色体呢？

2.1起源相同性

同源染色体的最本质的特征是“同源”二字。从生物进化角度进行历史地、纵深地想象和思维，可以得出同源染色体具有“共同的祖先”，即在进化上具有相同的起源，是同源染色体最本质的特征。

2.2功能相同性

由于中学生没有完整的进化知识，对于同源染色体的起源相同难于理解，也无从判断，但可从功能的角度来判断，一般具有相同起源的染色体会具有相同的遗传功能，即起源相同的同源染色体都能对某一性状产生控制作用，例如：X和Y染色体，虽然大小和形状不同，但是它们都是控制生物性别遗传的，也就是遗传功能相同。

基于以上两点可以总结出广义上的同源染色体的概念“进化上具有相同的祖先，起源相同，遗传上具有相同功能的染色体为同源染色体。”基于以上概念，在同种生物范围内，无论同源染色体是否在同一个体，无论是否在同一细胞，无论是否联会，都是同源染色体。

3新矛盾及分析

3.1新矛盾

二倍体生物减数第一次分裂过程中同源染色体分离，所以在减数第二次分裂过程中细胞内是没有同源染色体的。减数第二次分裂后期着丝点断裂，姐妹染色单体分离形成两个子染色体，这两条染色体应该是相同的染色体，不属于同源染色体。通过单倍体育种的方式得到的二倍体乙中，由一条染色体复制得到的两条染色体在减数分裂过程中会发生联会，这又符合同源染染色体的概念。两者相互矛盾。

3.2新矛盾的分析

高中生物学必修2《遗传与进化》教材以及教师用书中都没有明确写出减数第二次分裂过程中没有同源染色体，但是教材中写到“在这次分裂过程中，由于同源染色体分离，并分别进入两个子细胞，使得每个次级精母细胞只得到初级精母细胞中染色体总数的一半”。基于此，学生认为同源染色体既然分离了，那么减数第二次分裂过程中就没有同源染色体了。笔者认为基于狭义的同源染色体的概念，减数第一次分裂中同源染色体分离，导致减数第二次分裂过程中没有同源染色体是毋庸置疑的。但是单倍体育种得到的二倍体，姐妹染色单体形成的两个子染色体又会发生联会，只能按照广义的同源染色体的定义来理解。在高中生物学教学中，尤其是高一的新授课，同源染色体的概念是按照狭义的定义来理解的，可认为减数第二次分裂过程中没有同源染色体。

|文献来源：张彩云,贺东奇.同源染色体的概念辨析[J].生物学教学,2019,44(03):74-75.

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