減數分裂 I - 階段和過程

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細胞分裂導論

繁殖和生長是生物體最顯著的兩個特徵。無論是單細胞細菌還是複雜的多細胞人類，所有生物體的細胞都會進行分裂，產生兩個子細胞。**真核細胞週期**是一個有序且嚴格調控的事件序列，導致細胞基因組的複製並分裂成兩個子細胞。在**有絲分裂**中，親代細胞分裂產生兩個子細胞。每個子細胞接收與親代細胞中相同的染色體數量。然而，有性繁殖的生物體經歷第二次分裂，稱為減數分裂，其中**子細胞中的染色體數量減少到親代細胞中原來數量的一半。**

什麼是減數分裂？

• 減數分裂被描述為**減數分裂**，指的是子細胞中染色體數量的減少。

• 減數分裂發生是為了產生性細胞，即配子（例如，卵子和精子）。

• 這種特殊形式的細胞分裂發生在二倍體生物體中，導致形成**單倍體配子**。

• 當這些單倍體配子在受精過程中融合時，生物體的原始倍性得到恢復。

減數分裂的過程

• 減數分裂過程包括兩個階段或時期，即**減數分裂 I 和減數分裂 II。**

• 雖然**減數分裂 I 產生兩個子細胞**，但減數分裂 II 以形成**四個子細胞**結束，這些子細胞是有性繁殖生物體的配子（即精子或卵子）。

• **每個配子包含減數分裂 I 開始時親代細胞中染色體數量的一半。**

• **減數分裂 I 和 II 分別經歷 4 個階段，**這些階段的名稱與有絲分裂相同，儘管它們帶有羅馬數字 I 或 II，表示減數分裂的階段。

• 減數分裂 I 通常被稱為**減數分裂**，而減數分裂 II 稱為**等數分裂**。

減數分裂 I

• 減數分裂 I 的特徵是**聯會、重組和解聯會**的過程。

• 在減數分裂 I 期間，包含同源染色體組的親代細胞 (2n) 分裂成兩個子細胞。到減數分裂 I 結束時，**每個子細胞都包含一套單倍體的染色體。**

• 減數分裂 I 包括四個階段：前期 I、中期 I、後期 I 和最後是末期 I。

• 在減數分裂開始之前，染色體經歷複製，類似於有絲分裂。**減數分裂間期包括 G1、S 和 G2 階段，就像有絲分裂一樣。**

減數分裂 I 的階段

以下階段定義了減數分裂 I

前期 I

前期 I 進一步包括以下子階段

• **細線期：**複製的染色體凝縮成長絲並變得可見。

• 偶線期

  • 染色體凝縮，同源染色體配對。

  • **聯會**，即兩個同源染色體之間形成聯會複合體。

  • 配對的同源染色體現在被稱為**四分體或二價體。**

• 粗線期

  • **兩個同源染色體的非姐妹染色單體**在聯會複合體處發生交叉，即**同源染色體交換其 DNA 的相應部分。**

  • 交叉導致 DNA 的**重組**。

• **雙線期：**其特徵是兩個同源染色體的**解聯會**，即**聯會複合體的溶解。**然而，每個二價體仍然透過**交叉**連線。

• **終變期：**染色體凝縮，從核膜上分離，以及核膜的崩解。

圖片即將推出

中期 I

• 其特徵是**同源染色體對**排列在赤道或中期板上。

• 來自極性中心體的**紡錘絲**形成並附著在**著絲粒**上 - 每個極的一個微管附著在每個同源染色體對的一個著絲粒上。

後期 I

• 同源**染色體對**彼此**分離。**

• 請記住，只有同源染色體對分離，而不是染色單體（將其與有絲分裂的後期進行比較）。與有絲分裂不同，著絲粒不會分裂。

• 減數分裂 I 被稱為**減數分裂**，在後期 I 中體現出來。這是因為染色體的原始數量 (2n) 現在已減少到恰好一半 (n)。

末期 I

• 染色體到達其末端的極點。

• 在每個極點，一個新的核膜開始形成，包圍每一套染色體（單倍體組）。

• 透過染色體的解凝縮發生染色質的重塑。

• **胞質分裂**發生，標誌著兩個子細胞的完成。

• 每個子細胞現在都具有親代細胞中染色體數量的一半。因此，**每個子細胞都包含一套單倍體的 DNA (n)**

• 標誌著減數分裂 I 的結束。

圖片即將推出

減數分裂的意義

• 減數分裂的一個決定性意義在於，這種分裂導致產生**遺傳變異的細胞。****交叉**事件是後代遺傳變異的表現。

• 減數分裂期間發生的減數分裂確保了**有性繁殖生物體的倍性得以維持。**

  • 在人類和其他二倍體生物體中，親代細胞 (2n) 經歷減數分裂，最終產生四個單倍體配子 (n)。

  • 在受精過程中，雄性 (n) 和雌性配子 (n) 的融合恢復了原始的染色體數量 (2n)。

• 減數分裂也代表了**分離定律和獨立分配定律的分子基礎。**這體現在配子的形成和中期 I 期間同源染色體對的**隨機排列**中。

結論

減數分裂 I 是發生在有性繁殖生物體中的細胞分裂過程，導致染色體的減數分裂。減數分裂 I 中的區別過程是同源染色體的聯會和重組，這導致有性繁殖生物體之間的遺傳變異。減數分裂 I 包括前期 I、中期 I、後期 I 和末期 I。在減數分裂 I 結束時，兩個由此形成的子細胞中的每一個都攜帶染色體原始數量的一半。

常見問題

Q1. 二價體和四分體有什麼區別？

答：二價體指的是聯會過程中同源染色體對的整體。四分體指的是二價體內的所有四個姐妹染色單體。

Q2. 聯會複合體到底是什麼？

答：聯會複合體是一種蛋白質結構，在偶線期介導同源染色體的連線。

Q3. 所有生物體都會發生交叉嗎？

答：不會，一些生物體，例如果蠅（雄性）和家蠶（雌性）在減數分裂 I 期間不會發生交叉。

Q4. 減數分裂 I 的哪個階段卵母細胞被阻滯？

答：卵母細胞在減數分裂 I 的雙線期被阻滯。透過黃體生成素的作用，在排卵前不久恢復該過程。

Q5. 為什麼姐妹染色單體在減數分裂 I 的後期不會彼此分離？

答：這是透過稱為 Rec8 的粘連蛋白介導的，它僅在減數分裂 I 期間表達，抑制每個同源染色體的姐妹染色單體的分離。