减数分裂

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减数分裂是指有性生殖的个体在形成生殖细胞过程中发生的一种特殊分裂方式,属于一种过程较特殊

减数分裂图解

有丝分裂。不同于有丝分裂和无丝分裂,减数分裂最终生成的生殖细胞中染色体数目减半。减数分裂是进行有性生殖的生物,在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。在减数分裂过程中,染色体只复制一次,而细胞分裂两次。减数分裂的结果是,成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。减数分裂(Meiosis) 范围是进行有性生殖的生物;时期是从原始生殖细胞发展到成熟生殖细胞;特点是DNA复制一次,而细胞连续分裂两次,形成单倍体精子卵子,通过受精作用又恢复二倍体,减数分裂过程中同源染色体间发生交换,使配子的遗传多样化,增加了后代的适应性,因此减数分裂不仅是保证生物种染色体数目稳定的机制,同且也是物种适应环境变化不断进化的机制。  

目录

主要类型

减数分裂可分为三种主要类型:  

配子减数分裂

配子减数分裂(gametic meiosis),也叫终端减数分裂(terminal meiosis),其特点是减数分裂和配子的发生紧密联系在一起。在雄性脊椎动物中,一个精原细胞变为初级精母细胞后减数分裂为2个次级精母细胞,2个次级精母细胞又一次进行减数分裂,总共形成4个精细胞。精细胞在经过一系列的变态发育,形成成熟的精子。在雌性脊椎动物中,一个卵母细胞经过减数分裂形成2个次级卵细胞再分裂形成一个卵细胞和三个个极体。  

孢子减数分裂

孢子减数分裂(sporic meiosis),也叫中间减数分裂(intermediate meiosis),(居间减数分裂)见于植物和某些藻类。其特点是减数分裂和配子发生没有直接的关系,减数分裂的结果是形成单倍体的配子体小孢子大孢子)。小孢子再经过两次有丝分裂形成包含一个营养核和两个雄配子(精子)的成熟花粉(雄配子体),大孢子经过三次有丝分裂形成胚囊(雌配子体),内含一个卵核、两个极核、3个反足细胞和两个助细胞。  

合子减数分裂

合子减数分裂(zygotic meiosis),也叫初始减数分裂(initial meiosis),仅见于真菌和某些原核生物,减数分裂发生于合子形成之后,形成单倍体的孢子,孢子通过有丝分裂产生新的单倍体后代。此外某些生物还具有体细胞减数分裂(somatic meiosis)现象,如在蚊子幼虫的肠道中,有一些由核内有丝分裂形成的多倍体细胞(可高达32X),在蛹期又通过减数分裂降低了染色体倍性,增加了细胞数目。减数分裂由紧密连接的两次分裂构成。通常减数分裂I分离的是同源染色体,所以称为异型分裂(heterotypic division)或减数分裂(reductional division)。减数分裂II分离的是姊妹染色体,类似于有丝分裂,所以称为同型分裂(homotypic division)或均等分裂(equational division)。和有丝分裂一样为了描述方便将减数分裂分为几个主期和几个亚期。  

减数分裂过程

注:减数分裂可以分为两个阶段,其中第一阶段简称减一,第二阶段简称减二。在高中知识范围内,减一的末期和减二的前期可以看作同一个时期,我们一般将其称为减一的末期。(减一末期与减二前期间有间期但很短可以忽略)

1.细胞间期,进行染色体和DNA的复制,数目分别变为一般细胞的两倍。

2.减一前期同源染色体联会.形成四分体

3.减一中期.同源染色体着丝点对称排列在赤道板上(或同源染色体排列在赤道板两端)。

4.减一后期,同源染色体分离,非同源染色体自由组合,移向细胞两极。

5.减一末期细胞一分为二,形成次级精母细胞或形成极体和次级卵母细胞

6.减二前期次级精母细胞中原来分散的染色体进行着两两配对。

7.减二中期染色体着丝点排在赤道板上。

8.减二后期染色体着丝点分离,染色体移向两极。

9.减二末期,细胞一分为二,精原细胞形成精细胞,卵原细胞形成卵细胞和极体。  

减数第一次分裂

细胞间期

进行染色体和DNA的复制,染色体数目不变,DNA变为原细胞两倍。

前期

根据染色体的形态,可分为5个阶段:〖细线期细胞核内出现细长、线状染色体,细胞核和核仁体积增大。每条染色体含有两条姐妹染色单体。〖偶线期〗又称配对期。细胞内的同源染色体两两侧面紧密相进行配对,这一现象称作联会。由于配对的一对同源染色体中有4条染色单体,称四分体。〖粗线期〗染色体连续缩短变粗,同时,四分体中的非姐妹染色单体之间发生了DNA的片断交换,从而导致了父母基因的互换,产生了基因重组,但每个染色单体上仍都具有完全相同的基因。〖双线期〗发生交叉的染色单体开始分开。由于交叉常常不止发生在一个位点,因此,染色体呈现V、X、8、O等各种形状。〖终变期〗(又叫浓缩期)染色体变成紧密凝集状态并向核的周围靠近。以后,核膜、核仁消失,最后形成纺锤体

中期

各成对的同源染色体双双移向细胞中央的赤道板,着丝点成对排列在赤道板两侧,细胞质中形成纺锤体。

后期

纺锤丝的牵引,使成对的同源染色体各自发生分离,并分别移向两极。

末期

到达两极的同源染色体又聚集起来,重现核膜、核仁,然后细胞分裂为两个子细胞。这两个子细胞的染色体数目,只有原来的一半。重新生成的细胞紧接着发生第二次分裂。注:1.染色体复制是在的第一次分裂间期进行的,一旦复制完成,精原细胞就称作初级精母细胞。2.一个初级精母细胞经过第一次减数分裂成为两个次级精母细胞,一个初级卵母细胞经过第一次减数分裂成为一个次级卵母细胞和一个极体。3.减数第一次分裂的目的是实现同源染色体的分离,染色体数目减半。DNA分子数目减半。(相对于复制后而言)  

减数第二次分裂

减数第二次分裂与减数第一次分裂紧接,也可能出现短暂停顿。染色体不再复制。每条染色体的着丝点分裂,姐妹染色单体分开,分别移向细胞的两极,有时还伴随细胞的变形。

前期

染色体首先是散乱地分布于细胞之中。而后再次聚集,核膜、核仁再次消失,再次形成纺锤体。

中期

染色体的着丝点排列到细胞中央赤道板上。注意此时已经不存在同源染色体了。

后期

每条染色体的着丝点分离,两条姊妹染色单体也随之分开,成为两条染色体。在纺锤丝的牵引下,这两条染色体分别移向细胞的两极。

末期

重现核膜、核仁,到达两极的染色体,分别进入两个子细胞。两个子细胞的染色体数目与初级精母细胞相比减少了一半。至此,第二次分裂结束。注:1.第二次减数分裂的目的是着丝点分裂,实现染色单体分离。分裂结果是染色体数目不变,DNA分子数目减半。2.两个次级精母细胞经过第二次减数分裂成为四个精细胞,精细胞必须再经历一系列复杂的形态变化才成为精子。结果是一个精原细胞经过减数分裂和一系列的形态发育并最终成为四个精子。3.一个次级卵母细胞经过第二次减数分裂成为一个卵细胞和一个极体;第一次分裂产生的一个极体再分为两个极体。不久,三个极体都会退化消失。结果是一个卵原细胞经过减数分裂最终只成为一个卵细胞。  

减数分裂的遗传学意义

1.保证了有性生殖生物个体世代之间染色体数目的稳定性通过减数分裂导致了性细胞(配子)的染色体数目减半,即由体细胞的2n条染色体变为n条染色体的雌雄配子,再经过两性配子结合,合子的染色体数目又重新恢复到亲本的2n水平,使有性生殖的后代始终保持亲本固有的染色体数目,保证了遗传物质的相对稳定。

2.为有性生殖过程中创造变异提供了遗传的物质基础:

(1)通过非同源染色体的随机组合;各对非同源染色体之间以自由组合进入配子,形成的配子可产生多种多样的遗传组合,雌雄配子结合后就可出现多种多样的变异个体,使物种得以繁衍和进化,为人工选择提供丰富的材料。

(2)通过非姐妹染色单体片段的交换:在减数分裂的粗线期,由于非姐妹染色单体上对应片段可能发生交换,使同源染色体上的遗传物质发生重组,形成不同于亲代的遗传变异。减数分裂;减数第一次分裂;(1)前期; 4N 2N 4N(2)中期; 4N 2N 4N(3)后期; 4N 2N 4N(4)末期; 2N N 2N减数第二次分裂;(1)前期; 2N N 2N(2)中期; 2N N 2N(3)后期; 2N 2N 0(4)末期; N N 0。{顺序依次为DNA分子数 染色体 染色单体}  

减数分裂的生物学意义

由于减数分裂,使每种生物代代都能够保持二倍体的染色体数目。在减数分裂过程中非同源染色体重新组合,同源染色体间发生部分交换,结果使配子的遗传基础多样化,使后代对环境条件的变化有更大的适应性。

1.保证了有性生殖生物个体世代之间染色体数目的稳定性通过减数分裂导致了性细胞(配子)的染色体数目减半,即由体细胞的2n条染色体变为n条染色体的雌雄配子,再经过两性配子结合,合子的染色体数目又重新恢复到亲本的2n水平,使有性生殖的后代始终保持亲本固有的染色体数目,保证了遗传物质的相对稳定。

2.为有性生殖过程中创造变异提供了遗传的物质基础:

(1)通过非同源染色体的随机组合;各对非同源染色体之间以自由组合进入配子,形成的配子可产生多种多样的遗传组合,雌雄配子结合后就可出现多种多样的变异个体,使物种得以繁衍和进化,为人工选择提供丰富的材料。

(2)通过非姐妹染色单体片段的交换:在减数分裂的粗线期,由于非姐妹染色单体上对应片段可能发生交换,使同源染色体上的遗传物质发生重组,形成不同于亲代的遗传变异。减数分裂;减数第一次分裂;(1)前期; 4N 2N 4N(经过间期复制后)(2)中期; 4N 2N 4N(3)后期; 4N 2N 4N(4)末期; 2N N 2N减数第二次分裂;(1)前期; 2N N 2N(2)中期; 2N N 2N(3)后期; 4N 2N 4N(4)末期; 2N N 2N减数第二次分裂;(1)前期; 2N N 2N(2)中期; 2N N 2N(3)后期; 2N 2N 0(4)末期; N N 0{顺序依次为DNA分子数 染色体 染色单体}  

和有丝分裂的区别

1 减数分裂过程中细胞连续分裂两次,而有丝分裂过程中细胞只分裂一次;

2 减数分裂的结果是染色体数目减半,而有丝分裂的结果是染色体数目不变;

3 减数分裂后,一个细胞形成四个含有不同遗传物质组合的子细胞,而有丝分裂后,一个细胞只形成两个遗传物质相同的子细胞;

4 减数分裂过程中有其特有的同源染色体配对和同源非姐妹染色单体间的局部交换,而有丝分裂没有  

如何辨别有丝分裂和减数分裂

1 看染色体的数目:单数的话一定是减数分裂.

2 看有无同源染色体:没有的话一定是减数分裂 .

3 若出现四分体,同源染色体分别排列在赤道板两侧就一定是减数分裂.

4 没有以上情况出现就是有丝分裂.

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