減數分裂

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引言

真核生物的細胞週期通常包括兩個不同的過程，即有絲分裂和減數分裂。**有絲分裂發生在體細胞中**，並確保親代細胞分裂成兩個子細胞，這些子細胞攜帶與親代細胞中原本存在的染色體數量相同的染色體。因此，在有絲分裂中，倍性水平保持不變，或染色體分裂是等式的。然而，減數分裂的情況大相徑庭。**減數分裂嚴格來說是原始生殖細胞的特徵。**這種細胞分裂對真核生物的有性繁殖至關重要。在減數分裂結束時，會形成四個子細胞，每個子細胞包含**與親代細胞中原本存在的染色體數量恰好只有一半的染色體**。也就是說，減數分裂是**減數分裂**。這個過程是如何進行的？真核生物生殖細胞中倍性減少的意義究竟是什麼？本教程試圖回答所有這些問題。

什麼是減數分裂？

• 減數分裂是一種專門的細胞分裂，發生在原始生殖細胞中，並且從根本上**恢復了有性繁殖生物體中原始的染色體數量**。

• 它也被稱為**減數分裂**。

• 減數分裂可以分為兩個階段：減數分裂 I 和減數分裂 II。

• 減數分裂 I 是實際**減數分裂**發生的階段，而減數分裂 II 類似於有絲分裂的過程，因此也稱為**等數分裂**。

• 減數分裂的結果是產生**四個配子細胞**。這些配子（精子或卵子）包含**比親代細胞中原本存在的染色體數量少一半的染色體**。

減數分裂的階段

減數分裂 I

在這個階段，含有同源染色體對的二倍體親代細胞分裂成兩個子細胞。

減數分裂 I 包括以下階段：

• 前期 I

  • 包括五個階段，即細線期、偶線期、粗線期、雙線期和終變期。

  • 前期 I 的特徵是**聯會**（偶線期）和**交叉互換**以及同源對的**非姐妹染色單體之間遺傳片段的交換**（粗線期）。

  • 到前期 I 結束時，長的、細的**染色質絲濃縮成染色體**。

  • 核膜消失。

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• 中期 I

  • 重組的同源對最終在**赤道板**上排列。

  • 同源對在赤道上的排列是隨機的。

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• 後期 I

  • 這個階段的特點是**一對同源染色體彼此分離**。

  • **每條同源染色體的姐妹染色單體保持完整**。

• 末期 I

  • 染色體側向到達兩極。

  • 核膜開始重新形成，包圍每個極處的單倍體組。

  • 胞質分裂發生，產生**兩個子細胞**。

  • 記住，**每個子細胞現在都包含減少數量的染色體**。

  • 在末期結束時，染色質重新形成。

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減數分裂 II

減數分裂 I 結束時的兩個子細胞透過一個稱為**間期**的階段過渡到減數分裂 II。在這個階段，核膜重新發育，紡錘體裝置分解，染色體解旋。

• 減數分裂 II 透過四個階段進行，這四個階段與有絲分裂的四個階段非常相似。

• 因此，減數分裂 II 通常被稱為等數分裂，因為子細胞中的染色體數量與親代細胞中的染色體數量相同。

• 減數分裂 II 以產生四個子細胞結束，每個親代細胞產生兩個子細胞。

• 前期 II

  • 染色體的重新濃縮。

  • 每條染色體包含**非同一姐妹染色單體**（由於減數分裂 I 期間的重組）。

  • 雙極性減數分裂紡錘體裝置的重新形成。

  • 核膜的解體。

• 中期 II

  • 染色體在赤道中期板處組裝。

  • 稱為著絲粒微管的微管附著在每條染色體的著絲粒上，將它們排列在細胞中心。

• 後期 II

  • 中期板處每條染色體的**姐妹染色單體** **分離**，每個姐妹染色單體移動到其各自的極。

  • 著絲粒微管收縮並將姐妹染色單體拉向其各自的極。

• 末期 II

  • 染色體的解旋。

  • 核膜在每個極處的單倍體染色體組周圍重新形成。

  • 最後，透過形成分裂溝發生**胞質分裂**，**將兩個單倍體細胞核分離成兩個獨立的細胞**。

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減數分裂的意義

• 產生**遺傳變異的配子**可能是減數分裂最重要的意義。**交叉互換**是**後代變異遺傳**的物質體現。

• 細胞中染色體數量減少一半對於確保**生物體的原始倍性得到維持**非常重要。在人類和其他二倍體生物中，當單倍體配子 (n) 在受精過程中融合時，會產生二倍體合子 (2n)。

• 減數分裂從本質上說是**分離規律和獨立分配規律**的分子基礎，這表現在**配子的形成**和減數分裂 I 期中期**同源染色體對的隨機定位**中。

• 減數分裂過程中的錯誤會導致**遺傳疾病**。

結論

減數分裂嚴格發生在原始生殖細胞中，每個親代細胞產生四個子細胞。減數分裂的決定性特徵是它將子細胞中的染色體數量減少到親代細胞中的一半。這種減數分裂對於有性繁殖的二倍體生物體來說非常重要，因為配子必須是單倍體才能融合並恢復合子的二倍體特性。減數分裂分為兩個階段——減數分裂 I 和減數分裂 II，每個階段都包含四個階段，即前期、中期、後期和末期。減數分裂也很重要，因為它在染色體水平上解釋了孟德爾的遺傳規律。

常見問題

Q1. 減數分裂哪個階段是獨立分配規律的分子體現？

A1: 獨立分配規律在減數分裂 I 的中期在分子水平上得以體現。

Q2. 減數分裂 I 和 II 的哪個階段卵母細胞停滯，減數分裂何時恢復？

A2: 卵母細胞在減數分裂 I 的雙線期停滯，並在排卵前恢復。排卵後，在減數分裂 II 的中期發生第二次停滯。

Q3. 減數分裂 II 和有絲分裂的主要區別是什麼？

A3: 有絲分裂和減數分裂 II 的主要區別在於減數分裂 II 的間期缺乏 S 期。

Q4. 減數分裂 I 結束時獲得的兩個細胞中，減數分裂 II 按什麼順序發生？

A4: 減數分裂 I 結束時產生的兩個子細胞同步進行減數分裂 II，而不是一個接一個地進行。

Q5. 與減數分裂細胞分裂不當相關的遺傳疾病有哪些？

A5: 減數分裂 I 期間同源染色體的非分離或減數分裂 II 期間姐妹染色單體的非分離會導致非整倍性，例如三體 21，即唐氏綜合徵，或三體 18，即愛德華氏綜合徵等。