
所有细胞均来自其他细胞通过细胞分裂的过程。减数分裂是一种专门的细胞分裂形式,可产生生殖细胞,例如植物和真菌孢子以及精子和卵细胞。
通常,此过程涉及一个“父”细胞分裂成两个或多个“女儿”细胞。通过这种方式,母细胞可以世代相传地传递其遗传物质。
真核细胞及其染色体
基于其细胞的相对复杂性,所有生物体都被广泛归类为原核生物或真核生物。原核生物,例如细菌,由一个具有简单内部结构的单个单元组成。它们的DNA以称为核苷的扭曲的线状质量自由漂浮在细胞中。
动物,植物和真菌都是真核生物。真核细胞具有称为细胞器的专门组件,例如线粒体,叶绿体和内质网。这些都执行一个特定的功能。与原核生物不同,真核DNA被包装在一个称为核的中央室内。
在真核核中,DNA的长双螺旋链紧密包裹在称为组蛋白的蛋白质周围。这形成了一个类似杆的结构称为染色体。
人体中的细胞有23对染色体,总共有46对。这包括两个性别染色体:两个女性的X染色体,一个X和一个男性染色体。因为每个染色体都有一对,所以这些细胞称为“二倍体”细胞。
另一方面,人类精子卵细胞只有23个染色体或二倍体细胞的一半。因此,它们被称为“单倍体”细胞。
当精子和卵在受精过程中结合在一起时,总染色体数恢复。这是因为性繁殖的生物会从每个父母那里收到一组染色体:母亲和父亲。每个染色体都有一个相应的一对Oromolog。
有丝分裂与减数分裂
有丝分裂允许细胞产生相同的副本,这意味着遗传物质从父母到子细胞复制。有丝分裂从一个母细胞产生两个子细胞。
单细胞真核生物,例如阿米巴和酵母,使用有丝分裂繁殖无性症并增加其人口。多细胞真核生物(如人类)使用有丝分裂来生长或治愈受伤的组织。
另一方面,减数分裂是一种专门的细胞分裂形式,发生在生物中的生物中性。如上所述,它会产生生殖细胞,例如植物和真菌中的精子细胞,卵细胞和孢子。
在人类中,称为生殖细胞的特殊细胞会经历减数分裂,并最终引起精子或卵。生殖细胞包含一组46个染色体(23个母体染色体和23个父亲染色体)。到减数分裂结束时,由此产生的生殖细胞或配子,每个都有23个遗传独特的染色体。
减数分裂的整体过程会从一个单亲细胞中产生四个子细胞。每个子细胞都是单倍体,因为它具有染色体的一半作为原始母细胞。
约翰·霍普金斯大学(Johns Hopkins University)的生物学家兼教授M. Andrew Hoyt说:“减数分裂是减少的。”
与有丝分裂不同,减数分裂过程中产生的子细胞在遗传上是多样的。同源染色体交换DNA的位,以创建针对每个子细胞的遗传独特的混合染色体。
仔细观察减数分裂
在减数分裂开始之前,亲本细胞内发生了一些重要的变化。首先,每个染色体都会创建自身的副本。这些重复的染色体称为姐妹染色质被。它们被融合在一起,加入的点被称为Centromere。融合的姐姐染色质酸大致类似于字母“ X”的形状。
减数分裂发生在两轮核分裂的过程中,称为减数分裂I和减数分裂II。大自然教育的丑陋。此外,减数分裂I和II分别分为四个主要阶段:前期,中期,后期和末期。
减数分裂我负责创建遗传独特的染色体。姐妹染色单体与它们的同源物配对,并彼此交换遗传物质。在该分区的结尾,一个父细胞会产生两个子细胞,每个细胞携带一组姐妹染色质被。
减数分裂I与有丝分裂相似。两个子细胞进入这个阶段而没有任何进一步的染色体重复。在这个分区期间,姐妹染色单体被拉开。在减数分裂II期间,总共产生了四个单倍子细胞。
减数分裂我
四个阶段减数分裂我如下所示,根据细胞的分子生物学。”(加兰科学,2002年):
预言i:在此阶段,染色体变得紧凑,致密的结构,在显微镜下很容易看到。同源染色体搭配在一起。两套姐妹染色质被类似于两个X的彼此排列。每个集合都将DNA的位与另一个和重组交换,从而产生遗传变异。这个过程被称为越过或重组。
即使在人类中,男性性染色体(X和Y)不是确切的同源物,但它们仍然可以配对并交换DNA。越过仅发生在两个染色体的一个小区域内。
到预言I结束时,核膜破裂。
中期i:减数分裂纺锤体是一个蛋白质丝网络,来自两个称为中心元素的结构,位于细胞的两端。减数分裂的主轴闩锁在融合的姐妹染色质被上。到中期I结束时,所有融合的姐妹染色单体都束缚在它们的中心粒上,并在细胞中间排成一列。同源物看起来仍然像两个X坐在一起。
后期i:纺锤纤维开始收缩,将融合的姐姐染色单体与它们拉。每个X形复合物都从另一个移动到细胞的相对端。
末期i:融合的姐妹染色单体到达细胞的两端,细胞体分为两部分。
减数分裂,我产生了两个子细胞,每个细胞都包含一组融合的姐妹染色单体。每个子细胞的遗传组成是不同的,因为在交叉过程中同源物之间的DNA交换。
减数分裂2
“减数分裂II看起来像是有丝分裂,”霍特告诉《现场科学》。 “这是一个方程式。”
换句话说,在过程结束时,染色体数量在进入减数分裂II和由此产生的子细胞的细胞之间保持不变。
根据“细胞的分子生物学,第四版”,减数分裂II的四个阶段如下。
预言II:核膜分解,减数分裂的纺锤体再次形成。
中期II:减数分裂旋转锁存到姐妹染色单体的丝粒上,它们都在细胞的中心排成一列。
后期II:主轴纤维开始收缩并将姐妹染色质被拉开。现在,每个单独的染色体都开始移动到单元的任何一端。
端酶II:染色体到达细胞的相对末端。核膜再次形成,细胞体分成两个
减数分裂II导致四个单倍体的子细胞,每个细胞具有相同数量的染色体。但是,每个染色体都是独特的,并且包含来自原始母细胞中母体和父亲染色体的遗传信息的混合。
为什么减数分裂很重要?
适当的“染色体分离”,或在减数分裂I和II期间姐妹染色单体的分离对于产生健康的精子和卵细胞以及通过扩展的健康胚胎至关重要。如果染色体无法完全分离,则称为非分离,可能导致形成具有缺失或额外染色体的配子的形成。
当染色体数异常的配子受精时,大多数产生的胚胎无法生存。然而,并非所有染色体异常都是致命的到胚胎。例如,唐氏综合症是由于拥有21号染色体的额外副本而发生的。KlineFelter综合征在遗传上是男性,但具有额外的X染色体。
减数分裂的最重要影响是它产生遗传多样性,这是物种生存的主要优势。
霍伊特说:“整理遗传信息使您可以找到可能更适合现实世界的新组合。”