減數分裂

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減數分裂是指有性生殖的個體在形成生殖細胞過程中發生的一種特殊分裂方式,屬於一種過程較特殊

減數分裂圖解

有絲分裂。不同於有絲分裂和無絲分裂,減數分裂最終生成的生殖細胞中染色體數目減半。減數分裂是進行有性生殖的生物,在產生成熟生殖細胞時進行的染色體數目減半的細胞分裂。在減數分裂過程中,染色體只複製一次,而細胞分裂兩次。減數分裂的結果是,成熟生殖細胞中的染色體數目比原始生殖細胞的減少一半。減數分裂(Meiosis) 範圍是進行有性生殖的生物;時期是從原始生殖細胞發展到成熟生殖細胞;特點是DNA複製一次,而細胞連續分裂兩次,形成單倍體精子卵子,通過受精作用又恢復二倍體,減數分裂過程中同源染色體間發生交換,使配子的遺傳多樣化,增加了後代的適應性,因此減數分裂不僅是保證生物種染色體數目穩定的機制,同且也是物種適應環境變化不斷進化的機制。  

目錄

主要類型

減數分裂可分為三種主要類型:  

配子減數分裂

配子減數分裂(gametic meiosis),也叫終端減數分裂(terminal meiosis),其特點是減數分裂和配子的發生緊密聯繫在一起。在雄性脊椎動物中,一個精原細胞變為初級精母細胞後減數分裂為2個次級精母細胞,2個次級精母細胞又一次進行減數分裂,總共形成4個精細胞。精細胞在經過一系列的變態發育,形成成熟的精子。在雌性脊椎動物中,一個卵母細胞經過減數分裂形成2個次級卵細胞再分裂形成一個卵細胞和三個個極體。  

孢子減數分裂

孢子減數分裂(sporic meiosis),也叫中間減數分裂(intermediate meiosis),(居間減數分裂)見於植物和某些藻類。其特點是減數分裂和配子發生沒有直接的關係,減數分裂的結果是形成單倍體的配子體小孢子大孢子)。小孢子再經過兩次有絲分裂形成包含一個營養核和兩個雄配子(精子)的成熟花粉(雄配子體),大孢子經過三次有絲分裂形成胚囊(雌配子體),內含一個卵核、兩個極核、3個反足細胞和兩個助細胞。  

合子減數分裂

合子減數分裂(zygotic meiosis),也叫初始減數分裂(initial meiosis),僅見於真菌和某些原核生物,減數分裂發生於合子形成之後,形成單倍體的孢子,孢子通過有絲分裂產生新的單倍體後代。此外某些生物還具有體細胞減數分裂(somatic meiosis)現象,如在蚊子幼蟲的腸道中,有一些由核內有絲分裂形成的多倍體細胞(可高達32X),在蛹期又通過減數分裂降低了染色體倍性,增加了細胞數目。減數分裂由緊密連接的兩次分裂構成。通常減數分裂I分離的是同源染色體,所以稱為異型分裂(heterotypic division)或減數分裂(reductional division)。減數分裂II分離的是姊妹染色體,類似於有絲分裂,所以稱為同型分裂(homotypic division)或均等分裂(equational division)。和有絲分裂一樣為了描述方便將減數分裂分為幾個主期和幾個亞期。  

減數分裂過程

註:減數分裂可以分為兩個階段,其中第一階段簡稱減一,第二階段簡稱減二。在高中知識範圍內,減一的末期和減二的前期可以看作同一個時期,我們一般將其稱為減一的末期。(減一末期與減二前期間有間期但很短可以忽略)

1.細胞間期,進行染色體和DNA的複製,數目分別變為一般細胞的兩倍。

2.減一前期同源染色體聯會.形成四分體

3.減一中期.同源染色體著絲點對稱排列在赤道板上(或同源染色體排列在赤道板兩端)。

4.減一後期,同源染色體分離,非同源染色體自由組合,移向細胞兩極。

5.減一末期細胞一分為二,形成次級精母細胞或形成極體和次級卵母細胞

6.減二前期次級精母細胞中原來分散的染色體進行著兩兩配對。

7.減二中期染色體著絲點排在赤道板上。

8.減二後期染色體著絲點分離,染色體移向兩極。

9.減二末期,細胞一分為二,精原細胞形成精細胞,卵原細胞形成卵細胞和極體。  

減數第一次分裂

細胞間期

進行染色體和DNA的複製,染色體數目不變,DNA變為原細胞兩倍。

前期

根據染色體的形態,可分為5個階段:〖細線期細胞核內出現細長、線狀染色體,細胞核和核仁體積增大。每條染色體含有兩條姐妹染色單體。〖偶線期〗又稱配對期。細胞內的同源染色體兩兩側面緊密相進行配對,這一現象稱作聯會。由於配對的一對同源染色體中有4條染色單體,稱四分體。〖粗線期〗染色體連續縮短變粗,同時,四分體中的非姐妹染色單體之間發生了DNA的片斷交換,從而導致了父母基因的互換,產生了基因重組,但每個染色單體上仍都具有完全相同的基因。〖雙線期〗發生交叉的染色單體開始分開。由於交叉常常不止發生在一個位點,因此,染色體呈現V、X、8、O等各種形狀。〖終變期〗(又叫濃縮期)染色體變成緊密凝集狀態並向核的周圍靠近。以後,核膜、核仁消失,最後形成紡錘體

中期

各成對的同源染色體雙雙移向細胞中央的赤道板,著絲點成對排列在赤道板兩側,細胞質中形成紡錘體。

後期

紡錘絲的牽引,使成對的同源染色體各自發生分離,並分別移向兩極。

末期

到達兩極的同源染色體又聚集起來,重現核膜、核仁,然後細胞分裂為兩個子細胞。這兩個子細胞的染色體數目,只有原來的一半。重新生成的細胞緊接著發生第二次分裂。註:1.染色體複製是在的第一次分裂間期進行的,一旦複製完成,精原細胞就稱作初級精母細胞。2.一個初級精母細胞經過第一次減數分裂成為兩個次級精母細胞,一個初級卵母細胞經過第一次減數分裂成為一個次級卵母細胞和一個極體。3.減數第一次分裂的目的是實現同源染色體的分離,染色體數目減半。DNA分子數目減半。(相對於複製後而言)  

減數第二次分裂

減數第二次分裂與減數第一次分裂緊接,也可能出現短暫停頓。染色體不再複製。每條染色體的著絲點分裂,姐妹染色單體分開,分別移向細胞的兩極,有時還伴隨細胞的變形。

前期

染色體首先是散亂地分布於細胞之中。而後再次聚集,核膜、核仁再次消失,再次形成紡錘體。

中期

染色體的著絲點排列到細胞中央赤道板上。注意此時已經不存在同源染色體了。

後期

每條染色體的著絲點分離,兩條姊妹染色單體也隨之分開,成為兩條染色體。在紡錘絲的牽引下,這兩條染色體分別移向細胞的兩極。

末期

重現核膜、核仁,到達兩極的染色體,分別進入兩個子細胞。兩個子細胞的染色體數目與初級精母細胞相比減少了一半。至此,第二次分裂結束。註:1.第二次減數分裂的目的是著絲點分裂,實現染色單體分離。分裂結果是染色體數目不變,DNA分子數目減半。2.兩個次級精母細胞經過第二次減數分裂成為四個精細胞,精細胞必須再經歷一系列複雜的形態變化才成為精子。結果是一個精原細胞經過減數分裂和一系列的形態發育並最終成為四個精子。3.一個次級卵母細胞經過第二次減數分裂成為一個卵細胞和一個極體;第一次分裂產生的一個極體再分為兩個極體。不久,三個極體都會退化消失。結果是一個卵原細胞經過減數分裂最終只成為一個卵細胞。  

減數分裂的遺傳學意義

1.保證了有性生殖生物個體世代之間染色體數目的穩定性通過減數分裂導致了性細胞(配子)的染色體數目減半,即由體細胞的2n條染色體變為n條染色體的雌雄配子,再經過兩性配子結合,合子的染色體數目又重新恢復到親本的2n水平,使有性生殖的後代始終保持親本固有的染色體數目,保證了遺傳物質的相對穩定。

2.為有性生殖過程中創造變異提供了遺傳的物質基礎:

(1)通過非同源染色體的隨機組合;各對非同源染色體之間以自由組合進入配子,形成的配子可產生多種多樣的遺傳組合,雌雄配子結合後就可出現多種多樣的變異個體,使物種得以繁衍和進化,為人工選擇提供豐富的材料。

(2)通過非姐妹染色單體片段的交換:在減數分裂的粗線期,由於非姐妹染色單體上對應片段可能發生交換,使同源染色體上的遺傳物質發生重組,形成不同於親代的遺傳變異。減數分裂;減數第一次分裂;(1)前期; 4N 2N 4N(2)中期; 4N 2N 4N(3)後期; 4N 2N 4N(4)末期; 2N N 2N減數第二次分裂;(1)前期; 2N N 2N(2)中期; 2N N 2N(3)後期; 2N 2N 0(4)末期; N N 0。{順序依次為DNA分子數 染色體 染色單體}  

減數分裂的生物學意義

由於減數分裂,使每種生物代代都能夠保持二倍體的染色體數目。在減數分裂過程中非同源染色體重新組合,同源染色體間發生部分交換,結果使配子的遺傳基礎多樣化,使後代對環境條件的變化有更大的適應性。

1.保證了有性生殖生物個體世代之間染色體數目的穩定性通過減數分裂導致了性細胞(配子)的染色體數目減半,即由體細胞的2n條染色體變為n條染色體的雌雄配子,再經過兩性配子結合,合子的染色體數目又重新恢復到親本的2n水平,使有性生殖的後代始終保持親本固有的染色體數目,保證了遺傳物質的相對穩定。

2.為有性生殖過程中創造變異提供了遺傳的物質基礎:

(1)通過非同源染色體的隨機組合;各對非同源染色體之間以自由組合進入配子,形成的配子可產生多種多樣的遺傳組合,雌雄配子結合後就可出現多種多樣的變異個體,使物種得以繁衍和進化,為人工選擇提供豐富的材料。

(2)通過非姐妹染色單體片段的交換:在減數分裂的粗線期,由於非姐妹染色單體上對應片段可能發生交換,使同源染色體上的遺傳物質發生重組,形成不同於親代的遺傳變異。減數分裂;減數第一次分裂;(1)前期; 4N 2N 4N(經過間期複製後)(2)中期; 4N 2N 4N(3)後期; 4N 2N 4N(4)末期; 2N N 2N減數第二次分裂;(1)前期; 2N N 2N(2)中期; 2N N 2N(3)後期; 4N 2N 4N(4)末期; 2N N 2N減數第二次分裂;(1)前期; 2N N 2N(2)中期; 2N N 2N(3)後期; 2N 2N 0(4)末期; N N 0{順序依次為DNA分子數 染色體 染色單體}  

和有絲分裂的區別

1 減數分裂過程中細胞連續分裂兩次,而有絲分裂過程中細胞只分裂一次;

2 減數分裂的結果是染色體數目減半,而有絲分裂的結果是染色體數目不變;

3 減數分裂後,一個細胞形成四個含有不同遺傳物質組合的子細胞,而有絲分裂後,一個細胞只形成兩個遺傳物質相同的子細胞;

4 減數分裂過程中有其特有的同源染色體配對和同源非姐妹染色單體間的局部交換,而有絲分裂沒有  

如何辨別有絲分裂和減數分裂

1 看染色體的數目:單數的話一定是減數分裂.

2 看有無同源染色體:沒有的話一定是減數分裂 .

3 若出現四分體,同源染色體分別排列在赤道板兩側就一定是減數分裂.

4 沒有以上情況出現就是有絲分裂.

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