医学遗传学中“减数分裂”教学思考

王蘅

摘要在高职高专《医学遗传学》教学中“减数分裂”是教学的重点和难点，为加深学生对减数分裂意义的认识，学以致用，在其教学过程中，根据学生对知识体系的掌握，除传统教学模式外，还应结合有丝分裂、人类生殖细胞的发生、优生优育、遗传基本规律和生物变异等方面展开探讨。

关键词高职高专医学遗传减数分裂有丝分裂

减数分裂是有性生殖的个体在形成生殖细胞过程中发生的一种特殊的细胞分裂方式，在真核生物和生命周期中具有非常重要的意义。然而减数分裂是连续变化和微观抽象的过程，学生对此难以掌握，成为高职高专《医学遗传学》教学中的重点和难点。传统教学模式都是以描述染色体的动态变化为主，虽然学生能较好地理解减数分裂的过程和特点，但与后续相关知识联系运用时效果不理想。根据笔者几年来的教学实践，认为在“减数分裂”教学过程中应结合有丝分裂、人类生殖细胞的发生、优生优育、遗传基本规律和生物变异等方面展开探讨，使学生深刻理解减数分裂的过程和意义，为学好医学遗传学及其相关医学学科奠定良好的基础。

一、有丝分裂与减数分裂

减数分裂是一种特殊形式的有丝分裂，分为减数分裂Ⅰ期和减数分裂Ⅱ期。可以利用学生已熟知的有丝分裂，讲述减数分裂的具体过程，并且对比此过程与有丝分裂过程中染色体形态和数目的变化特点，用图表的方式归纳和表现更直观易懂。

二、人类生殖细胞的发生与减数分裂

1．精子的发生

男性的睾丸曲精细管上皮内有许多的精原细胞，通过有丝分裂不断增加数量，自胎儿起精原细胞处于休止状态。男性性成熟时，一部分精原细胞（2n＝46）长大分化成为初级精母细胞。初级精母细胞进入减数分裂Ⅰ期，发生联会、交叉且每对同源染色体彼此分离后，分裂成2个次级精母细胞；这两个次级精母细胞经减数分裂Ⅱ期分裂成4个精细胞。此后精细胞再经过形态和生理的变化才能成为有受精作用的精子。一个初级精母细胞（2n＝46）经过成熟期减数分裂后生成4个精子（n＝23）。精原细胞经过增殖、生长、成熟分裂，最后变形发育成精子的过程，一个周期约需2个月左右。

2．卵子的发生

女性卵巢中的原始生殖细胞通过有丝分裂增殖成为卵原细胞（2n＝46）。卵原细胞进入生长期体积增大。大约在胎儿三个月，发育生成初级卵母细胞（2n＝46）。这些细胞都停滞在减数分裂前期Ⅰ的双线期。性成熟后，每月只有1个初级卵母细胞继续发育，完成减数分裂Ⅰ期分裂成一个次级卵母细胞和一个第一极体。排卵时再次停止在减数分裂Ⅱ的中期。受精时，这个次级卵母细胞完成减数分裂Ⅱ期分裂成一个成熟的卵子（n＝23）和一个体积较小第二极体（n＝23）；同时，那个第一极体也进行减数分裂Ⅱ期分裂成两个第二极体。所以，一旦形成卵子，就意味着是一个受精卵。如未受精则将退化死亡。一个初级卵母细胞经减数分裂成一个卵子。

精子和卵子的发生都经过增殖、生长、成熟等过程，两者的发生虽然有一些差异，但都有一个共同的特点，即在成熟期中进行减数分裂，形成的精子和卵子染色体数目只有体细胞的一半，受精后形成的受精卵又恢复了二倍数的染色体，从而保证了后代遗传物质的相对稳定性。

3.优生优育与减数分裂

男性在精子形成过程中，精原细胞长期经历着无数次的有丝分裂，若与环境中的有害物质接触，易发生基因突变。非整倍体是人类最常见的染色体异常，男性吸烟可导致染色体非整倍体的出现，其原因是精子减数分裂中生物碱(来自于吸烟)与微管蛋白结合(微管蛋白为纺锤体微管中的一种蛋白)，干扰微管聚合及装配，破坏纺锤体功能，从而影响染色体从赤道向两极的牵拉，导致所合成的子细胞染色体数量上的错误(非整倍体)。不育男性中精母细胞染色体配对紊乱会导致减数分裂停止，进而导致无精，或精子染色体非整倍性。另外，男性一生中产生的精子总数约为1012，即一万亿个。因此年龄越大，经历减数分裂时发生DNA编码错误的风险也越高，所以子代患单基因遗传疾病或非整倍体的机率增高。

女性正常卵子发生过程中，存在两次生理性停滞，即减数分裂I前期双线期停滞和减数分裂II中期停滞，这些停滞对卵母细胞完成正常减数分裂以及生物的成功繁殖至关重要。若这些停滞不能被适时克服从而使卵母细胞恢复减数分裂，或卵母细胞发育停滞在其他时期，则可能导致雌性不育。从卵母细胞到成熟卵子生成的间断过程可持续十余年到数十年之久，一方面可以导致卵母细胞老化，在减数分裂时出现染色体不分离，这是母亲年龄大导致染色体非整倍体患儿（如：21－三体综合症）发病率增高的原因；另一方面时间越长环境因素对女性健康生育的危害也就越大。如女性吸烟，有研究发现双倍染色体 （46而不是23 ）卵细胞比例增加与每天吸烟量有关，且三倍体受精卵比例也增加。此外，性别畸形、猫叫综合症以及肿瘤的产生都是由于减数分裂异常所致。

4.遗传基本规律和减数分裂

分离定律、自由组合定律和连锁互换定律，被称为遗传学的三大定律，既适用于动、植物也适用于人类遗传，是医学遗传学的重要理论基础。而与之遗传三大定律关系密切的物质基础是减数分裂。

分离定律细胞学基础：在减数分裂过程中，来自父母双方且形态、大小相同的一对染色体（即同源染色体）在前期Ⅰ配对联会，到后期Ⅰ彼此分离，分别进入不同的子细胞。

自由组合定律细胞学基础：在减数分裂后期Ⅰ中，同源染色体彼此分离，非同源染色体随机自由组合成两组，分别进入不同的子细胞。

连锁与互换定律细胞学基础：在减数分裂前期Ⅰ的粗线期至终变期中，同源染色体联会，此外同源染色体间的非姐妹染色单体之间发生了交换使同一条染色体上的基因重组。

染色体是基因的载体，所以减数分裂时染色体动态变化与基因遗传行为具有一致性，这就意味着减数分裂过程中会发生许多与遗传密切相关的事件。

5.生物变异与减数分裂

人类生殖细胞的形成必须经历减数分裂。在其过程中同源染色体彼此分离，非同源染色体随机组合进入不同的生殖细胞，这就导致了物种遗传多样性。人类细胞有23对染色体，经过减数分裂可形成223（8?06）种不同染色体组成的生殖细胞。精卵结合的受精卵就有（8?06）2＝64?012种遗传组合。除同卵双生的现象外，地球上找不到完全相同的两个人。如果再考虑减数分裂Ⅰ期中每个二价体平均形成2.36个交叉，从而经过重组而改变染色体的构成，这又会增加生殖细胞中染色体组成的差异。因此减数分裂不仅是保证生物物种染色体数目稳定的机制，而且也是产生物种遗传多样化、不断进化的动力。

总之，减数分裂教学中结合与其相关的知识进行分析和应用，这样不仅强化了知识的连贯性和完整性，也培养了学生善于思考和应用拓展性思维的学习习惯，不但为后续知识打下深厚的基础，同时也有效地培养了实际运用的能力。

参考文献：

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[3]陆国辉【美】，徐湘民主编.《临床遗传咨询》 北京大学医学出版社，2007.3：34.