减数分裂

发生的部位

减数分裂发生在生殖器官，人类的睾丸与卵巢，中，配子在此产生。

在人类中，进行减数分裂的细胞是睾丸曲细精管中的精原细胞和卵巢中的卵原细胞。在开花植物中，减数分裂发生在花药（花粉母细胞分裂形成花粉粒）和胚珠（形成胚囊）中。

这些母细胞都是二倍体（人类 2n = 46），每个产物都是单倍体（n = 23）。减数分裂之前有一个间期，每条染色体在此复制成两条在着丝粒处相连的相同姐妹染色单体。

输入与输出

• 输入：一个含同源染色体对的二倍体母细胞，每对染色体各有一条来自父方和母方。
• 输入：间期中的 DNA 复制，使每条染色体以两条姐妹染色单体的形式进入减数分裂。
• 输入：来自呼吸作用的能量，用于组装纺锤丝和移动染色体。
• 输出：四个单倍体子细胞，每个的染色体数目是母细胞的一半。
• 输出：因交叉互换与自由组合而彼此遗传上不同的子细胞。
• 输出：在雄性中为四个有功能的精子；在雌性中为一个卵和三个会退化的极体。

步骤

1. 间期：细胞生长并复制 DNA，使每条染色体由两条相同的姐妹染色单体组成。
2. 前期 I：染色体凝缩，同源染色体配对形成二价体。非姐妹染色单体在交叉点交换片段，这一过程称为交叉互换，产生新的等位基因组合。
3. 中期 I：二价体在细胞赤道板上排列，每对的取向是随机的。这种随机取向称为自由组合。
4. 后期 I：纺锤丝把每对同源染色体拉向相反的两极。姐妹染色单体仍相连，因此每一极各得到每对中的一条染色体。
5. 末期 I 与胞质分裂：形成两个单倍体细胞，每条染色体仍由两条染色单体组成。第二次分裂前不再进行 DNA 复制。
6. 前期 II 与中期 II：两个细胞中各自形成新的纺锤体，染色体单条地排列在赤道板上。
7. 后期 II 与末期 II：着丝粒分裂，姐妹染色单体被拉向相反的两极。核膜重新形成，胞质分裂产生四个单倍体细胞。

为何重要以及如何调控

减数分裂使物种的染色体数目在世代间保持恒定，因为配子中的减半被受精时的加倍所平衡。它还通过重组等位基因产生变异。

变异来自两个事件。前期 I 的交叉互换在非姐妹染色单体之间交换片段，使染色单体携带父母染色体都没有的等位基因组合。

中期 I 的自由组合意味着每对中哪条染色体朝向哪一极是随机的，因此即使不计交叉互换，人类配子也可以有 2 的 23 次方种不同的染色体组合。随机受精再进一步增加这种组合数。

这种变异是自然选择的原材料，也是兄弟姐妹彼此不同的原因。减数分裂受与有丝分裂相同的细胞周期检查点调控；后期 I 中同源染色体未能分离称为不分离，会产生多一条或少一条染色体的配子，唐氏综合征（21 三体）是其结果的标准例子。

如何考查

你可能被要求比较减数分裂与有丝分裂、解释配子为何必须是单倍体，或说明减数分裂发生在何处。

图解题常给出一个含两条或四条染色体的细胞，要求说出所处阶段并说明理由，例如指出配对的同源染色体（前期 I）或单条排列在赤道板的染色体（中期 II）。计算型题目会给出某假想生物的二倍体数目，要求写出配子、减数分裂 I 结束时的细胞或合子中的染色体数目。

论述题常要求说明减数分裂的意义，因此要准备三个要点：保持染色体数目恒定、产生遗传变异、为有性生殖形成配子。

常见误解

考试风格例题

题目。 某假想动物的二倍体染色体数目为 12。

(a) 说出其一个配子中的染色体数目。(b) 一幅图显示该动物的一个细胞中有六对同源染色体排列在赤道板上。

说出该阶段的名称并给出一个理由。(c) 解释减数分裂使该动物的配子产生遗传变异的两种方式。

参考答案。 (a) 6，因为减数分裂使染色体数目从二倍体减半为单倍体。

(b) 中期 I，因为同源染色体配对成二价体并排列在赤道板上；在中期 II 染色体会单条排列。(c) 在前期 I，非姐妹染色单体之间在交叉点发生交叉互换，交换片段使染色单体携带新的等位基因组合。

在中期 I，自由组合意味着每个二价体的取向是随机的，因此不同对的父方与母方染色体以随机组合分配到配子中。

来源:SRC-DSKP-EN

常见问题