有關染色體變異分裂後期橋( anaphase bridge )的描述,下列何者正確?①細胞在 DNA複製前發生 DNA斷裂②DNA斷裂同時發生在同一染色體的分體( chromatids )上 ③DNA斷裂同時發生在同源染色體上 ④可見橋狀染色體並可能伴隨一無中節片段 ⑤此種染色體變異為非致死變異
詳細解析
本題觀念:
本題測驗的是放射生物學中,游離輻射對細胞DNA造成的「染色體變異(Chromosome Aberrations)」種類及其發生機制。根據輻射作用於細胞週期的不同階段,變異可分為「染色體型變異(Chromosome-type aberrations)」與「染色分體型變異(Chromatid-type aberrations)」。分裂後期橋(anaphase bridge)屬於典型的染色分體型變異,是一種會導致細胞死亡的不穩定變異。
選項分析:
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① 細胞在 DNA複製前發生 DNA斷裂:錯誤。 在DNA複製前(G1期)發生的輻射斷裂,會導致「染色體型變異」(例如雙中節染色體、環狀染色體)。分裂後期橋屬於「染色分體型變異」,是發生在細胞週期進入DNA複製之後(晚期S期或G2期)所產生的DNA斷裂。
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② DNA斷裂同時發生在同一染色體的分體(chromatids)上:正確。 當細胞於G2期受到輻射照射時,單一染色體的兩個姊妹染色分體(sister chromatids)同時發生斷裂(isochromatid break)。這兩個帶有中節(centromere)的斷端發生錯誤結合,會形成雙中節染色分體(dicentric chromatid),在後續有絲分裂時引發結構異常。
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③ DNA斷裂同時發生在同源染色體上:錯誤。 此種變異的斷裂與錯誤結合,是發生在「同一條染色體」的「兩個姊妹染色分體」之間,與同源染色體(homologous chromosomes)無關。
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④ 可見橋狀染色體並可能伴隨一無中節片段:正確。 當帶有雙中節的染色分體在細胞分裂後期(anaphase)被紡錘絲各自拉向兩極時,會被拉扯成跨越細胞中央的「橋狀(bridge)」結構。同時,兩個不帶中節的斷裂末端會互相結合,形成一個游離的「無中節片段(acentric fragment)」被遺留在細胞質中。
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⑤ 此種染色體變異為非致死變異:錯誤。 分裂後期橋的物理拉扯會導致染色體無法正常分離,進而阻礙細胞分裂(cytokinesis),最終導致細胞發生生殖性死亡(reproductive death)。因此,分裂後期橋屬於「不穩定變異 / 致死變異(lethal aberration)」。
答案解析:
經過上述拆解,關於分裂後期橋的正確描述僅有②與④。①發生時間點錯誤(應為複製後),③發生位置錯誤(應為同一染色體的姊妹染色分體上),⑤生物效應錯誤(應為致死變異)。因此,本題最適合的答案為 (B)。
核心知識點:
準備放射生物學時,考生務必熟記游離輻射引起的染色體變異分類與特徵:
- 染色體型變異(Chromosome-type aberrations):發生在DNA複製前(G1期)。
- 致死變異(不穩定):雙中節染色體(Dicentric chromosome)、環狀染色體(Ring chromosome)。
- 非致死變異(穩定):對稱易位(Symmetric translocation)、小間隙缺失(Small interstitial deletion)。
- 染色分體型變異(Chromatid-type aberrations):發生在DNA複製後(S期末或G2期)。
- 致死變異(不穩定):分裂後期橋(Anaphase bridge)。
- 無中節片段(Acentric fragment):不論是雙中節染色體、環狀染色體或分裂後期橋,這些不穩定的致死變異在形成過程中,通常都會伴隨無中節片段的產生。