减数分裂

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引言

真核生物的细胞周期通常包括两个不同的过程，即有丝分裂和减数分裂。**有丝分裂发生在体细胞中**，并确保亲代细胞分裂成两个子细胞，这些子细胞携带与亲代细胞中原本存在的染色体数量相同的染色体。因此，在有丝分裂中，倍性水平保持不变，或染色体分裂是等式的。然而，减数分裂的情况大相径庭。**减数分裂严格来说是原始生殖细胞的特征。**这种细胞分裂对真核生物的有性繁殖至关重要。在减数分裂结束时，会形成四个子细胞，每个子细胞包含**与亲代细胞中原本存在的染色体数量恰好只有一半的染色体**。也就是说，减数分裂是**减数分裂**。这个过程是如何进行的？真核生物生殖细胞中倍性减少的意义究竟是什么？本教程试图回答所有这些问题。

什么是减数分裂？

• 减数分裂是一种专门的细胞分裂，发生在原始生殖细胞中，并且从根本上**恢复了有性繁殖生物体中原始的染色体数量**。

• 它也被称为**减数分裂**。

• 减数分裂可以分为两个阶段：减数分裂 I 和减数分裂 II。

• 减数分裂 I 是实际**减数分裂**发生的阶段，而减数分裂 II 类似于有丝分裂的过程，因此也称为**等数分裂**。

• 减数分裂的结果是产生**四个配子细胞**。这些配子（精子或卵子）包含**比亲代细胞中原本存在的染色体数量少一半的染色体**。

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减数分裂的阶段

减数分裂 I

在这个阶段，含有同源染色体对的二倍体亲代细胞分裂成两个子细胞。

减数分裂 I 包括以下阶段：

• 前期 I

  • 包括五个阶段，即细线期、偶线期、粗线期、双线期和终变期。

  • 前期 I 的特征是**联会**（偶线期）和**交叉互换**以及同源对的**非姐妹染色单体之间遗传片段的交换**（粗线期）。

  • 到前期 I 结束时，长的、细的**染色质丝浓缩成染色体**。

  • 核膜消失。

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• 中期 I

  • 重组的同源对最终在**赤道板**上排列。

  • 同源对在赤道上的排列是随机的。

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• 后期 I

  • 这个阶段的特点是**一对同源染色体彼此分离**。

  • **每条同源染色体的姐妹染色单体保持完整**。

• 末期 I

  • 染色体侧向到达两极。

  • 核膜开始重新形成，包围每个极处的单倍体组。

  • 胞质分裂发生，产生**两个子细胞**。

  • 记住，**每个子细胞现在都包含减少数量的染色体**。

  • 在末期结束时，染色质重新形成。

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减数分裂 II

减数分裂 I 结束时的两个子细胞通过一个称为**间期**的阶段过渡到减数分裂 II。在这个阶段，核膜重新发育，纺锤体装置分解，染色体解旋。

• 减数分裂 II 通过四个阶段进行，这四个阶段与有丝分裂的四个阶段非常相似。

• 因此，减数分裂 II 通常被称为等数分裂，因为子细胞中的染色体数量与亲代细胞中的染色体数量相同。

• 减数分裂 II 以产生四个子细胞结束，每个亲代细胞产生两个子细胞。

• 前期 II

  • 染色体的重新浓缩。

  • 每条染色体包含**非同一姐妹染色单体**（由于减数分裂 I 期间的重组）。

  • 双极性减数分裂纺锤体装置的重新形成。

  • 核膜的解体。

• 中期 II

  • 染色体在赤道中期板处组装。

  • 称为着丝粒微管的微管附着在每条染色体的着丝粒上，将它们排列在细胞中心。

• 后期 II

  • 中期板处每条染色体的**姐妹染色单体** **分离**，每个姐妹染色单体移动到其各自的极。

  • 着丝粒微管收缩并将姐妹染色单体拉向其各自的极。

• 末期 II

  • 染色体的解旋。

  • 核膜在每个极处的单倍体染色体组周围重新形成。

  • 最后，通过形成分裂沟发生**胞质分裂**，**将两个单倍体细胞核分离成两个独立的细胞**。

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减数分裂的意义

• 产生**遗传变异的配子**可能是减数分裂最重要的意义。**交叉互换**是**后代变异遗传**的物质体现。

• 细胞中染色体数量减少一半对于确保**生物体的原始倍性得到维持**非常重要。在人类和其他二倍体生物中，当单倍体配子 (n) 在受精过程中融合时，会产生二倍体合子 (2n)。

• 减数分裂从本质上说是**分离规律和独立分配规律**的分子基础，这表现在**配子的形成**和减数分裂 I 期中期**同源染色体对的随机定位**中。

• 减数分裂过程中的错误会导致**遗传疾病**。

结论

减数分裂严格发生在原始生殖细胞中，每个亲代细胞产生四个子细胞。减数分裂的决定性特征是它将子细胞中的染色体数量减少到亲代细胞中的一半。这种减数分裂对于有性繁殖的二倍体生物体来说非常重要，因为配子必须是单倍体才能融合并恢复合子的二倍体特性。减数分裂分为两个阶段——减数分裂 I 和减数分裂 II，每个阶段都包含四个阶段，即前期、中期、后期和末期。减数分裂也很重要，因为它在染色体水平上解释了孟德尔的遗传规律。

常见问题

Q1. 减数分裂哪个阶段是独立分配规律的分子体现？

A1: 独立分配规律在减数分裂 I 的中期在分子水平上得以体现。

Q2. 减数分裂 I 和 II 的哪个阶段卵母细胞停滞，减数分裂何时恢复？

A2: 卵母细胞在减数分裂 I 的双线期停滞，并在排卵前恢复。排卵后，在减数分裂 II 的中期发生第二次停滞。

Q3. 减数分裂 II 和有丝分裂的主要区别是什么？

A3: 有丝分裂和减数分裂 II 的主要区别在于减数分裂 II 的间期缺乏 S 期。

Q4. 减数分裂 I 结束时获得的两个细胞中，减数分裂 II 按什么顺序发生？

A4: 减数分裂 I 结束时产生的两个子细胞同步进行减数分裂 II，而不是一个接一个地进行。

Q5. 与减数分裂细胞分裂不当相关的遗传疾病有哪些？

A5: 减数分裂 I 期间同源染色体的非分离或减数分裂 II 期间姐妹染色单体的非分离会导致非整倍性，例如三体 21，即唐氏综合征，或三体 18，即爱德华氏综合征等。