生殖上染色体与细胞分裂.PDF

生殖上(染色體與細胞分裂) 前言 課程進入「生殖」這個主題時，教室內的氣氛總會特別活躍；這八成 是因為同學們腦袋裡浮現出類似右圖(取自網路)的影像，再加上一點內分泌 激素的作用吧！不過右圖並無法代表「生殖」的意義。正確的說，那只是 動物有性生殖行為三部曲的其中之一，也就是「交配」罷了。 所謂「生殖(reproduction) 」，最單純的解釋就是生物體增加個數的方 式。在這個主題的學習上，必須考量兩個面向： 1. 由於生物皆由細胞組成，故生物個數增加的前提是細胞數目必然增加，而細胞數目如何 增加呢？答案顯而易見，當然是細胞分裂囉！ 2. 如前所述，交配只是有性生殖的一部分。換言之，生物生殖的策略包括無性生殖和有性 生殖，兩者的差異從字面上即可略知一二，最主要的差異在於有無「受精」過程。 此外，在認識上述兩個次主題之後，我們也得了解細胞分裂和生殖方式的對應關係：無性生 殖過程只需細胞分裂，有性生殖則先有減數分裂、再有細胞分裂。 聰明的孩子此刻頭上突然冒出一個大問號……為什麼有性生殖需要先有減數分裂？想知道答 案，得先認識細胞核內的重要物質─染色體。 壹、染色體 一、構成：位於細胞核中的染色體，主要由DNA 和蛋白質所組成 ；不過染色體只出現在分裂 期，當細胞不分裂時，染色體會以絲狀存在於細胞核內。 二、重要性：一般而言，相同的生物體細胞具有相同數目的染色體 ，例如所有的人類都該有46 個染色體、果蠅有8 個染色體、豌豆有14 個，如果你在自己的細胞核裡找到48 個染色體，那麼 恭喜你成了黑猩猩囉 。 簡單的說，染色體具有兩大價值。 1. 生命密碼：染色體上的DNA 具有控制人體特徵和生理作用的基因，所有生物特定的生 命現象，都必須有正確的基因組成才得以表現 ，因此稱之為生命密碼真是貼切呢。 2. 遺傳物質：既然生物的生命現象須由染色體上的物質控制，那麼所有的父母親該不會希 望自己的孩子不同於自己吧？理所當然的，染色體成為代代相傳的遺傳物質，難怪相同 生物就該有相同數量的染色體了。(其實不只是染色體數量要一致，連染色體的結構、 配對、甚至分布在DNA 上的基因種類，都必須呼應這個原則呢 ，我們在下一章遺傳學 的討論上會更釐清這個概念。) 三、細胞中的染色體數 雖然說相同生物的染色體數目就該一致，不過個體中的細胞在有性生 殖中會出現特別的生殖細胞，不同於一般的體細胞。 1. 體細胞：生物體個體的極大部分都是由體細胞組成。細胞中的染 色體通常兩兩成對─也就是說，形狀、大小和基因結構相同的染 色體有兩個─這兩兩成對的染色體，彼此稱為同源染色體 。若以 有性生殖模式來看，兩個同源染色體的其中之一個來自精細胞， 另一個則來自卵細胞；以人類為例，我們體細胞中的染色體共有46 個，也就是23 對， 其中有23 個來自父親的精細胞，另外的23 個則來自母親的卵細胞。此外，染色體的數 量還有另一種計算法，稱為套數。首先我們要先知道當所有不同形狀大小的染色體都具 備一個時，稱為一套(通常擁有必要的遺傳物質和控制生理的所有基因) ；所以體細胞有 兩兩成對的染色體，表示每一種形狀大小的染色體都有兩個，因此就 有兩套─稱為雙套(2N) 。換言之，正常體細胞有23 對染色體，就表示 每一套都具備23 個不同形狀大小的染色體囉；顯然我們可以寫出一個 數學公式呢：染色體個數=對數X 套數。 2. 生殖細胞：又稱為配子細胞，就是我們熟悉的精子和卵子。在生殖細 胞中，染色體的數目只有一般體細胞的一半，而且是不成對的 ；也就 是生殖細胞只有單套(N)染色體 。(好像跟之前的問題─為什麼有性生殖 需要先有減數分裂─扯在一起了；原來這一切都是為了有性生殖啊。) 註 ：細胞中染色體的套數往往是兩套的，這如果從有性生殖的角度來考量，較為容易理解。例如我們人 類，孩子是父母親愛的結晶，所以同時擁有父親和母親所給予的遺傳物質。不過無論是父親或母親，都 希望將基因傳給下一代，因此透過精細胞和卵細胞各別給予子代一套染色體，這就是為什麼我們的細胞 中會有兩兩成對染色體的理由囉，而這兩個染色體因為都是來自親代，所以稱為同