内容正文:
极体及其作用
2019版高中生物学选择性必修一说,实际胚胎工程操作中,常以观察到两个极体或者雌、雄原核作为受精的标志:
那么,极体有什么作用?
极体是指一个大型的单倍体卵细胞和2~3个小型的细胞。当第一次成熟(减数)分裂时,形成一个大的次级卵母细胞和一个小的第一极体;第二次成熟分裂时,同样产生一个小的第二极体。第一极体通常分裂形成两个极体。初形成的极体位于卵的动物极,极体内细胞质极少,缺乏营养物质,很快即退化消失,从而保证卵细胞内大量胞质的贮备,以供早期胚胎发育的需要。
有性生殖过程中,减数分裂会产生极体,极体又有第一极体和第二极体,第一极体,指雌性生殖细胞形成过程中减数分裂第一次,形成一个大形的初级卵母细胞同时的另一个小形的细胞,称为第一极体。减数分裂第二次时,初级卵母细胞同样产生一个小的第二极体和卵细胞。
一般认为,在次级卵母细胞进行第二分裂时,第一极体也能进行一次分裂,但是与次级卵母细胞的分裂不同,它的细胞质进行等质分裂,结果形成两个大小相同的极体。这样在初级卵母细胞的减数分裂过程中,最终产生了1个卵细胞和3个极体。
但是,人类以及大部分哺乳动物的卵子的发生过程中,第一次分裂产生的第一极体能够继续进行第二次分裂的情况是很少的,而是退化消失,只有少数的哺乳动物的第一极体才会继续分裂形成两个第二极体,原因可能是大多数动物的第一极体不继续进行分裂是因为其含细胞质少,不足以提供进行第二次分裂所需的能量及物质的需要,因此可以这样认为,卵子的发生过程中产生1个卵细胞和3个极体是一个模型化的概念(高中生物学教材中就是这样来表示的)。由于上述图示代表的是人,因此教材中的示意图是正确的,教辅上的图是错误的。
极体的出现具有重要的生物学意义。卵子减数分裂的意义在于,它是保证每个卵子只含有一组染色单体,从46条减少到23条染色体,使得卵子中的染色体数目与精子相匹配,这是非常重要的。受精卵恢复二倍体,保证了胚胎染色体数目的正常,具有一个个体完整的遗传物质。
卵子减数分裂的标记 在试管婴儿助孕中,极体的出现可以作为评估卵子的重要的线索。第一极体是判断卵子成熟的必要条件。如果没有排出第一极体意味着卵子没有完成减数分裂第一次,同源染色体没有正常分离,无法正常受精,即使受精了也是一个三倍体胚胎,无法存活。第二极体是判断卵子受精的必要条件。不管是一代还是二代试管婴儿技术授精后,观察到卵子排出第二极体时,可以判断卵子和精子已完成受精(如图)。胚胎师会认为卵子已受精,不需要进行补救授精。
极体的活检可以作为判断卵子染色体整倍性的一种检测材料,为人们提供卵子的DNA信息。如果第一极体的DNA异常,可以推测卵子是否具有异常的染色体结构和数目,结合第二极体的检测,医生可以准确判断卵子的倍体以及推测胚胎是否正常,以及异常是否来源于卵子。
下面两张图是关于人的卵细胞产生过程中,涉及第一极体能不能分裂的问题:
这是教材上的图
这是某教辅上的图
显然第一张是正确。
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