減數(shù)分裂過程

1、減數(shù)分裂過程注：減數(shù)分裂可以分為兩個(gè)階段，間期和分裂期，其中間期分為 G1期、S期和G2期。分裂期又分為減數(shù)第一次分裂期（減一），減數(shù)第二次分裂期（減二）。在高中知識(shí)范圍內(nèi)，減一的末期和減二的前 期可以看作同一個(gè)時(shí)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）減數(shù)分裂過程1. 細(xì)胞分裂前的間期，進(jìn)行 DNA和染色體的復(fù)制，但染色體數(shù)目不變，復(fù)制后的每條染色體包含 兩條姐妹染色單體， DNA數(shù)目變?yōu)樵?xì)胞的兩倍。2減一前期 同源染色體聯(lián)會(huì).形成四分體（或四聯(lián)體”，）出現(xiàn)紡錘體，核仁核膜消失。同源染色體 非姐妹染色單體可能會(huì)發(fā)生交叉互換。3減一中期同源染色體著絲點(diǎn) 對(duì)

2、稱排列在赤道板兩端。（與動(dòng)物細(xì)胞的有絲分裂大致相同，動(dòng)物 細(xì)胞有絲分裂為著絲點(diǎn)排列在赤道板上）4減一后期，同源染色體分離，非同源染色體自由組合，移向細(xì)胞兩極。5減一末期細(xì)胞一分為二，形成次級(jí)精母細(xì)胞或形成次級(jí)卵母細(xì)胞和第一極體。減數(shù)分裂中幾個(gè)規(guī)律性變化曲線圖6 減二前期次級(jí)精母細(xì)胞 （次級(jí)卵母細(xì)胞）中染色體再次聚集，再次形成 紡錘體。7減二中期染色體著絲點(diǎn)排在 赤道板上。&減二后期染色體著絲點(diǎn)分離，染色體移向兩極。9減二末期，細(xì)胞一分為二，次級(jí)精母細(xì)胞形成精細(xì)胞，次級(jí)卵母細(xì)胞形成卵細(xì)胞和第二極體。減數(shù)第一次分裂間期可以分為三個(gè)階段：G1期、S期、G2期。根據(jù)現(xiàn)代細(xì)胞生物學(xué)的研究，細(xì)胞分

3、裂的間期分為三 個(gè)階段：第一間隙期，稱為 G1期；合成期，稱為 S期；第二間隙期，稱為 G2期。其中G1和G2期 主要是合成有關(guān)蛋白質(zhì)和 RNA，S期則完成DNA的復(fù)制。G1期G1期的特點(diǎn)：G1期是從上次細(xì)胞增殖周期完成以后開始的。G1期是一個(gè)生長(zhǎng)期。在這一時(shí)期主要進(jìn)行RNA和蛋白質(zhì)的生物合成， 并且為下階段S期的DNA合成做準(zhǔn)備。如合成各種與 DNA復(fù)制有 關(guān)的酶，線粒體、核糖體等都增多了，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在更新擴(kuò)大，來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的高爾基體、溶酶體等也增加了。 動(dòng)物細(xì)胞的2個(gè)中心粒也彼此分離并開始復(fù)制。也就是說為S期儲(chǔ)備物質(zhì)和能量。S期S期的特點(diǎn)：從G1期進(jìn)入S期是細(xì)胞增殖的關(guān)鍵。 S期最主要的特征是

4、DNA的合成，DNA分子 的復(fù)制就是在這個(gè)時(shí)期進(jìn)行的。通常只要DNA的合成一開始，細(xì)胞增殖活動(dòng)就會(huì)進(jìn)行下去，直到分裂成兩個(gè)子細(xì)胞。G2期G2期的特點(diǎn)：G2期又叫做 有絲分裂的準(zhǔn)備期”因?yàn)樗饕獮楹竺娴姆至哑?（M期）做準(zhǔn)備。在G2 期中，DNA的合成終止，但是還有 RNA和蛋白質(zhì)的合成，不過合成量逐漸減少。特別是 微管蛋白的合 成，為分裂期（M期）紡錘體微管的組裝提供原料。在 G2期中心粒完成復(fù)制而成 2對(duì)中心粒。前期根據(jù)染色體的形態(tài)，可分為 5個(gè)階段：細(xì)線期leptotene（凝集期）細(xì)胞核內(nèi)出現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)、線狀染色體，細(xì)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zygotene（

5、配對(duì)期）細(xì)胞內(nèi)的同源染色體兩兩側(cè)面緊密相進(jìn)行配對(duì)，這一現(xiàn)象稱作聯(lián)會(huì)。由于配對(duì)的一對(duì) 同源染色體中有4條染色單體，稱為四分體（或四聯(lián)體”。）粗線期pachytene（重組期）染色體連續(xù)縮短變粗，同時(shí)，四分體中的非姐妹染色單體 之間發(fā)生了 DNA的片斷交換，從而導(dǎo)致了父母基因的互換，產(chǎn)生了基因重組，但每個(gè)染色單體上仍都具有完全相同的基因。雙線期diplotene（合成期）發(fā)生交叉的染色單體 開始分開。由于交叉常常不止發(fā)生在一個(gè)位點(diǎn)，因此，染色體呈現(xiàn)V、X、8、O等各種形狀。終變期diak in esis（再凝集期）染色體變成緊密凝集狀態(tài)并向核的周圍靠近。以后，核膜、核仁消失，最后形成紡錘體。中期各

6、成對(duì)的同源染色體雙雙移向細(xì)胞中央的 赤道板，著絲點(diǎn)成對(duì)排列在赤道板兩側(cè)，細(xì)胞質(zhì)中形成紡錘體。圖4-5圖4的減數(shù)分裂中后期后期由紡錘絲的牽引，使成對(duì)的 同源染色體 各自發(fā)生分離，并分別移向 兩極。末期到達(dá)兩極的同源染色體又聚集起來，重現(xiàn)核膜、核仁，然后細(xì)胞分裂為兩個(gè)子細(xì)胞。這兩個(gè)子細(xì)胞 的染色體數(shù)目，只有原來的一半。重新生成的細(xì)胞緊接著發(fā)生第二次分裂。減數(shù)分裂末期1 染色體復(fù)制是在第一次 分裂間期進(jìn)行的，一旦復(fù)制完成，精原細(xì)胞就稱作初級(jí)精母細(xì)胞。2個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞 經(jīng)過第一次減數(shù)分裂成為兩個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞，一個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞 經(jīng)過第一次減數(shù)分裂成為一個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞和第一極體。3減數(shù)第一次分裂的目的是實(shí)

7、現(xiàn)同源染色體 的分離，染色體數(shù)目減半（每對(duì)姐妹染色單體用著絲點(diǎn)粘合，只算一個(gè)染色體，單體數(shù)是染色體數(shù)的兩倍）。DNA分子數(shù)目減半。（相對(duì)于復(fù)制后而言）凡是進(jìn)行有性生殖的動(dòng)植物，在從原始生殖細(xì)胞（如動(dòng)物的精原細(xì)胞或卵原細(xì)胞）發(fā)展到成熟的生殖細(xì)胞（精子或卵細(xì)胞）的過程中，都要進(jìn)行減數(shù)分裂。減數(shù)分裂是細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，而染色體在整個(gè)分 裂過程中只復(fù)制一次的細(xì)胞分裂方式。減數(shù)分裂的結(jié)果是，細(xì)胞中的染色體數(shù)目比原來的減少了一半。下面結(jié)合動(dòng)物的精子和卵細(xì)胞的形成過程，講述減數(shù)分裂的基本過程。精子的形成過程 精子是在動(dòng)物的精巢中形成的。 精巢中生有精原細(xì)胞， 每個(gè)精原細(xì)胞都含有與體 細(xì)胞內(nèi)數(shù)目相同的染色體。

8、一部分精原細(xì)胞略微增大，染色體進(jìn)行復(fù)制。這時(shí)候，精原細(xì)胞就成為初級(jí)精母細(xì)胞。初級(jí)精母細(xì)胞經(jīng)過兩次連續(xù)的細(xì)胞分裂，才成為成熟的精子。查看大圖精子的形成過程（圖解）第一次分裂開始不久，初級(jí)精母細(xì)胞中的同源染色體兩兩配對(duì)（配對(duì)的兩個(gè)染色體，形狀和大小一般都相同，一個(gè)來自父方，一個(gè)來自母方，叫做同源染色體）。同源染色體兩兩配對(duì)，叫做聯(lián)會(huì)。隨后在光學(xué)顯微鏡下才可以清楚地看到，每個(gè)染色體都含有兩個(gè)姐妹染色單體，但是這兩個(gè)姐妹染色單體由一個(gè)著絲點(diǎn)連結(jié)著。這時(shí)候，每一對(duì)同源染色體就含有四個(gè)染色單體，這叫做四分體。隨后，各個(gè)四分體都排列在細(xì)胞的中央，各由著絲點(diǎn)附著在紡錘絲上。不久，由于附著在著絲點(diǎn)上的紡錘絲不斷

9、地收縮變短，四分體平分為二（即聯(lián)會(huì)的同源染色體彼此分開），各受所附著的紡錘絲的牽引，分別向細(xì)胞的兩極移動(dòng)。接著，細(xì)胞分裂開來，一個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞分裂成為兩個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞。這 樣，次級(jí)精母細(xì)胞中染色體的數(shù)目只有原來的細(xì)胞-初級(jí)精母細(xì)胞的一半（每個(gè)染色體仍含有兩個(gè)姐妹染色單體，著絲點(diǎn)仍然是一個(gè) ）。這是精子形成過程中第一次分裂，在這次細(xì)胞分裂的過程中，染色 體的數(shù)目減少了一半減數(shù)第一次分裂前期減數(shù)第一次分裂中期減數(shù)第一次分裂后期減數(shù)第一次分裂末期這里要強(qiáng)調(diào)指出的是： 聯(lián)會(huì)的同源染色體彼此分離開來，說明染色體具有一定的獨(dú)立性；同源的兩個(gè)染色體各移向哪一極是隨機(jī)的，這也就是說，不同對(duì)的染色體之間是自由組

10、合的。精子和卵細(xì)胞的形成過程，都具有這樣的特點(diǎn)。第一次分裂以后，緊接著就進(jìn)行第二次分裂。 這時(shí)候，兩個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞中每個(gè)染色體的著絲點(diǎn)分 裂為二，兩個(gè)姐妹染色單體完全分開，各有一個(gè)著絲點(diǎn)。這樣，兩個(gè)姐妹染色體單體就成為兩個(gè)染色體了。由于紡錘絲的牽動(dòng)，這樣的兩個(gè)染色體分別向細(xì)胞的兩極移動(dòng)。接著，細(xì)胞分裂開來，兩個(gè)次級(jí)精 母細(xì)胞分裂成為四個(gè)細(xì)胞，這四個(gè)細(xì)胞就是精子細(xì)胞，它們只含有數(shù)目減少一半精子細(xì)胞經(jīng)過變形，形成精子。精子的頭部含有細(xì)胞核，尾部很長(zhǎng)，所以精子能夠游動(dòng)。卵細(xì)胞的形成過程 卵細(xì)胞的形成過程，與精子的形成過程基本相同，具體情況如下圖所示。 查看大圖卵細(xì)胞的形成過程（圖解）卵細(xì)胞是在動(dòng)物的

11、卵巢中形成的。卵巢中生有卵原細(xì)胞。每個(gè)卵原細(xì)胞都含有與體細(xì)胞內(nèi)數(shù)目相同的染色體。有的卵原細(xì)胞體積增大，染色體進(jìn)行復(fù)制。這時(shí)候，卵原細(xì)胞就成為初級(jí)卵母細(xì)胞。第一次 分裂開始不久，初級(jí)卵母細(xì)胞中的同源染色體進(jìn)行聯(lián)會(huì)。隨后出現(xiàn)的四分體。接著，完成第一次分裂。 分裂成的兩個(gè)細(xì)胞，大小不等，大的叫做次級(jí)卵母細(xì)胞， 小的叫做極體，它們都含有數(shù)目減半的染色體。 細(xì)胞分裂間期次級(jí)卵母細(xì)胞再經(jīng)過一次分裂，形成一個(gè)大的細(xì)胞，這就是卵細(xì)胞，同時(shí)還形成一個(gè)小的細(xì)胞，這也叫做極體。原來的那個(gè)極體還可以分裂成兩個(gè)極體，但是所有的極體以后都退化了。卵細(xì)胞只含有數(shù)目減少一半的染色體，也就是說，卵細(xì)胞中的染色體數(shù)目是初級(jí)卵母細(xì)

12、胞的一半。受精作用精子與卵細(xì)胞結(jié)合成為合子的過程，叫做受精作用。受精作用進(jìn)行時(shí)，精子的頭部進(jìn)入卵細(xì)胞，尾部留在外面。精子頭部穿進(jìn)卵細(xì)胞以后，它的細(xì)胞核與卵細(xì)胞的細(xì)胞核結(jié)合在一起，因此在合子中，從精子來的染色體與從卵細(xì)胞來的染色體又會(huì)合在一起，其中一半來自精子（父方），一半來自卵細(xì)胞（母方）。這樣，合子中的染色體又恢復(fù)到體細(xì)胞的數(shù)目?？梢姡瑢?duì)于進(jìn)行有性生殖的生物來說，減 數(shù)分裂和受精作用對(duì)于維持每種生物前后代體細(xì)胞中染色體數(shù)目的恒定性，對(duì)于生物的遺傳和變異， 都是十分重要的減數(shù)第二次分裂減數(shù)第二次分裂與減數(shù)第一次分裂緊接，也可能出現(xiàn)短暫停頓。染色體不再?gòu)?fù)制。每條染色體的著絲點(diǎn)分裂，姐妹染色單體分

13、開，分別移向細(xì)胞的兩極，有時(shí)還伴隨細(xì)胞的變形。前期 與減數(shù)第一次分裂前期相似，染色體首先是散亂地分布于細(xì)胞之中。而后再次聚集，核膜、核仁再次消失，再次形成紡錘體。中期 染色體的著絲點(diǎn)排列到細(xì)胞中央 赤道板上。注意此時(shí)已經(jīng)不存在 同源染色體了。后期 每條染色體的 著絲點(diǎn)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(xì)胞的兩極。末期 重現(xiàn)核膜、核仁，到達(dá)兩極的染色體， 分別進(jìn)入兩個(gè)子細(xì)胞。兩個(gè)子細(xì)胞的染色體數(shù)目與初級(jí)精母細(xì)胞 相比減少了一半。至此，第二次分裂結(jié)束。注：1 減數(shù)第二次分裂的目的是著絲點(diǎn)分裂，實(shí)現(xiàn)染色單體分離。分裂結(jié)果是染色體數(shù)目不變， DN

14、A分子數(shù)目減半。2 兩個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)第二次分裂成為四個(gè)精細(xì)胞，精細(xì)胞必須再經(jīng)歷一系列復(fù)雜的形態(tài) 變化才成為精子。結(jié)果是一個(gè)精原細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂和一系列的形態(tài)發(fā)育并最終成為四個(gè)精子。3個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)第二次分裂成為一個(gè)卵細(xì)胞和一個(gè)第二極體；第一次分裂產(chǎn)生的一 個(gè)極體再分為兩個(gè)極體。不久，三個(gè)極體都會(huì)退化消失。結(jié)果是一個(gè)卵原細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂最終只成為 一個(gè)卵細(xì)胞。遺傳學(xué)意義一、 保證了有性生殖生物個(gè)體世代之間染色體數(shù)目的穩(wěn)定性。通過減數(shù)分裂導(dǎo)致了性細(xì)胞（配子）的染色體數(shù)目減半，即由體細(xì)胞的2n（n為一個(gè)染色體組中染色體數(shù)）條染色體變?yōu)閚條染色體的雌雄配子， 再經(jīng)過兩性配子結(jié)合，合子的

15、染色體數(shù)目又重新恢復(fù)到親本的2n水平，使有性生殖的后代始終保持親本固有的染色體數(shù)目，保證了 遺傳物質(zhì)的相對(duì)穩(wěn)定。二、為有性生殖過程中創(chuàng)造變異提供了遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)：1 通過 非同源染色體 的隨機(jī)組合；各對(duì)非 同源染色體 之間以自由組合進(jìn)入配子，形成的配子可產(chǎn) 生多種多樣的遺傳組合，雌雄配子結(jié)合后就可出現(xiàn)多種多樣的變異個(gè)體，使物種得以繁衍和進(jìn)化，為人工選擇提供豐富的材料。遺傳變異。生物學(xué)意義減數(shù)分裂是遺傳學(xué)的基礎(chǔ)。具體表現(xiàn)在：1 在減數(shù)分裂過程中，因?yàn)橥慈旧w分離，分別進(jìn)入不同的子細(xì)胞，故在子細(xì)胞中只具有每對(duì)同源染色體中的一條染色體。減數(shù)分裂中同源染色體 的分離，正是基因分離律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。2.

16、 同源染色體聯(lián)會(huì)時(shí)，非姐妹染色單體之間對(duì)稱的位置上可能發(fā)生片段交換，也就是父源和母源染色體之間發(fā)生遺傳物質(zhì)的交換。這種交換可使染色體上連鎖在一起的基因發(fā)生重組，這就是染色體上基因連鎖和互換的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。由于減數(shù)分裂，使每種生物代代都能夠保持二倍體的染色體數(shù)目。在減數(shù)分裂過程中非 同源染色體重新組合，同源染色體間發(fā)生部分交換，結(jié)果使配子的遺傳基礎(chǔ)多樣化，使后代對(duì)環(huán)境條件的變化有更大的適應(yīng)性。1 保證了有性生殖生物個(gè)體世代之間染色體數(shù)目的穩(wěn)定性通過減數(shù)分裂導(dǎo)致了性細(xì)胞（配子）的染色體數(shù)目減半，即由體細(xì)胞的 2n條染色體變?yōu)閚條染色體的雌雄配子再經(jīng)過兩性配子結(jié)合，合子的染 色體數(shù)目又重新恢復(fù)到親本的

17、2n水平，使有性生殖的后代始終保持親本固有的染色體數(shù)目。保證了遺傳物質(zhì)的相對(duì)穩(wěn)定。2為有性生殖過程中創(chuàng)造變異提供了遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)：1 通過非同源染色體 組合；各對(duì)非同源染色體之間以自由組合進(jìn)入配子，形成為自然選擇提供豐 富的材料。2通過非姐妹染色單體片段的交換：在減數(shù)分裂的粗線期，由于非姐妹染色單體上對(duì)應(yīng)片段可能 發(fā)生交換，使同源染色體上的遺傳物質(zhì)發(fā)生重組，形成不同于親代的遺傳變異。有絲分裂比較1減數(shù)分裂過程中細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，而有絲分裂過程中細(xì)胞只分裂一次；2減數(shù)分裂的結(jié)果是染色體數(shù)目減半，而有絲分裂的結(jié)果是染色體數(shù)目不變；3. 減數(shù)分裂后，一個(gè)細(xì)胞變?yōu)樗膫€(gè)含有不同遺傳物質(zhì)組合的子細(xì)胞 （考慮四分體中非姐妹染色單體 片段交換）或者兩兩相同的子細(xì)胞（不考慮單體片段交換）。而有絲分裂后，一個(gè)細(xì)胞只形成兩個(gè)遺傳物質(zhì) 相同的子細(xì)胞；4減數(shù)分裂過程中有其特有的同源染色體配對(duì)和同源非姐妹染色單體間的局部交換，而有絲分裂 沒有5 減數(shù)分裂發(fā)生部位為動(dòng)物精巢或卵巢原始生殖細(xì)胞（高等雄性動(dòng)物則發(fā)生在睪丸，高等植物發(fā)生在花藥和胚珠中），有絲分裂發(fā)生部位為體細(xì)胞（當(dāng)原始生殖細(xì)胞即性原細(xì)胞發(fā)生增殖時(shí)屬于有絲分裂）。6.初級(jí)卵母細(xì)胞分裂時(shí)細(xì)胞質(zhì)不均勻分裂，且有第二極體產(chǎn)生，第二極體會(huì)