减数分裂 I - 阶段和过程

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细胞分裂导论

繁殖和生长是生物体最显著的两个特征。无论是单细胞细菌还是复杂的多细胞人类，所有生物体的细胞都会进行分裂，产生两个子细胞。**真核细胞周期**是一个有序且严格调控的事件序列，导致细胞基因组的复制并分裂成两个子细胞。在**有丝分裂**中，亲代细胞分裂产生两个子细胞。每个子细胞接收与亲代细胞中相同的染色体数量。然而，有性繁殖的生物体经历第二次分裂，称为减数分裂，其中**子细胞中的染色体数量减少到亲代细胞中原来数量的一半。**

什么是减数分裂？

• 减数分裂被描述为**减数分裂**，指的是子细胞中染色体数量的减少。

• 减数分裂发生是为了产生性细胞，即配子（例如，卵子和精子）。

• 这种特殊形式的细胞分裂发生在二倍体生物体中，导致形成**单倍体配子**。

• 当这些单倍体配子在受精过程中融合时，生物体的原始倍性得到恢复。

减数分裂的过程

• 减数分裂过程包括两个阶段或时期，即**减数分裂 I 和减数分裂 II。**

• 虽然**减数分裂 I 产生两个子细胞**，但减数分裂 II 以形成**四个子细胞**结束，这些子细胞是有性繁殖生物体的配子（即精子或卵子）。

• **每个配子包含减数分裂 I 开始时亲代细胞中染色体数量的一半。**

• **减数分裂 I 和 II 分别经历 4 个阶段，**这些阶段的名称与有丝分裂相同，尽管它们带有罗马数字 I 或 II，表示减数分裂的阶段。

• 减数分裂 I 通常被称为**减数分裂**，而减数分裂 II 称为**等数分裂**。

减数分裂 I

• 减数分裂 I 的特征是**联会、重组和解联会**的过程。

• 在减数分裂 I 期间，包含同源染色体组的亲代细胞 (2n) 分裂成两个子细胞。到减数分裂 I 结束时，**每个子细胞都包含一套单倍体的染色体。**

• 减数分裂 I 包括四个阶段：前期 I、中期 I、后期 I 和最后是末期 I。

• 在减数分裂开始之前，染色体经历复制，类似于有丝分裂。**减数分裂间期包括 G1、S 和 G2 阶段，就像有丝分裂一样。**

减数分裂 I 的阶段

以下阶段定义了减数分裂 I

前期 I

前期 I 进一步包括以下子阶段

• **细线期：**复制的染色体凝缩成长丝并变得可见。

• 偶线期

  • 染色体凝缩，同源染色体配对。

  • **联会**，即两个同源染色体之间形成联会复合体。

  • 配对的同源染色体现在被称为**四分体或二价体。**

• 粗线期

  • **两个同源染色体的非姐妹染色单体**在联会复合体处发生交叉，即**同源染色体交换其 DNA 的相应部分。**

  • 交叉导致 DNA 的**重组**。

• **双线期：**其特征是两个同源染色体的**解联会**，即**联会复合体的溶解。**然而，每个二价体仍然通过**交叉**连接。

• **终变期：**染色体凝缩，从核膜上分离，以及核膜的崩解。

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中期 I

• 其特征是**同源染色体对**排列在赤道或中期板上。

• 来自极性中心体的**纺锤丝**形成并附着在**着丝粒**上 - 每个极的一个微管附着在每个同源染色体对的一个着丝粒上。

后期 I

• 同源**染色体对**彼此**分离。**

• 请记住，只有同源染色体对分离，而不是染色单体（将其与有丝分裂的后期进行比较）。与有丝分裂不同，着丝粒不会分裂。

• 减数分裂 I 被称为**减数分裂**，在后期 I 中体现出来。这是因为染色体的原始数量 (2n) 现在已减少到恰好一半 (n)。

末期 I

• 染色体到达其末端的极点。

• 在每个极点，一个新的核膜开始形成，包围每一套染色体（单倍体组）。

• 通过染色体的解凝缩发生染色质的重塑。

• **胞质分裂**发生，标志着两个子细胞的完成。

• 每个子细胞现在都具有亲代细胞中染色体数量的一半。因此，**每个子细胞都包含一套单倍体的 DNA (n)**

• 标志着减数分裂 I 的结束。

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减数分裂的意义

• 减数分裂的一个决定性意义在于，这种分裂导致产生**遗传变异的细胞。****交叉**事件是后代遗传变异的表现。

• 减数分裂期间发生的减数分裂确保了**有性繁殖生物体的倍性得以维持。**

  • 在人类和其他二倍体生物体中，亲代细胞 (2n) 经历减数分裂，最终产生四个单倍体配子 (n)。

  • 在受精过程中，雄性 (n) 和雌性配子 (n) 的融合恢复了原始的染色体数量 (2n)。

• 减数分裂也代表了**分离定律和独立分配定律的分子基础。**这体现在配子的形成和中期 I 期间同源染色体对的**随机排列**中。

结论

减数分裂 I 是发生在有性繁殖生物体中的细胞分裂过程，导致染色体的减数分裂。减数分裂 I 中的区别过程是同源染色体的联会和重组，这导致有性繁殖生物体之间的遗传变异。减数分裂 I 包括前期 I、中期 I、后期 I 和末期 I。在减数分裂 I 结束时，两个由此形成的子细胞中的每一个都携带染色体原始数量的一半。

常见问题

Q1. 二价体和四分体有什么区别？

答：二价体指的是联会过程中同源染色体对的整体。四分体指的是二价体内的所有四个姐妹染色单体。

Q2. 联会复合体到底是什么？

答：联会复合体是一种蛋白质结构，在偶线期介导同源染色体的连接。

Q3. 所有生物体都会发生交叉吗？

答：不会，一些生物体，例如果蝇（雄性）和家蚕（雌性）在减数分裂 I 期间不会发生交叉。

Q4. 减数分裂 I 的哪个阶段卵母细胞被阻滞？

答：卵母细胞在减数分裂 I 的双线期被阻滞。通过黄体生成素的作用，在排卵前不久恢复该过程。

Q5. 为什么姐妹染色单体在减数分裂 I 的后期不会彼此分离？

答：这是通过称为 Rec8 的粘连蛋白介导的，它仅在减数分裂 I 期间表达，抑制每个同源染色体的姐妹染色单体的分离。