有丝分裂和减数分裂

尽管这两种类型的细胞分裂都存在于许多动物、植物和真菌中,但有丝分裂比减数分裂更为常见,并且具有更广泛的功能。有丝分裂不仅是单细胞生物无性繁殖的原因,也是多细胞生物(如人类)细胞生长和修复的原因。在有丝分裂过程中,一个细胞产生自己的精确克隆。这个过程是孩子长大成人,伤口和瘀伤愈合,甚至是壁虎和蜥蜴等动物的皮肤、四肢和附属物再生的过程。...

Cells divide and reproduce in two ways: mitosis and meiosis. 有丝分裂是一个细胞分裂的过程,导致两个基因相同的子细胞从一个单亲细胞发展而来。减数分裂另一方面,是生殖细胞包括两次原子核裂变并产生四次配子或性细胞,每个细胞拥有一半的染色体原始单元格的。

有丝分裂被单细胞生物用来繁殖;它也用于组织、纤维和膜的有机生长。减数分裂存在于生物体的有性生殖中。雌雄性细胞(即卵子和**)是减数分裂的最终结果;它们结合在一起创造出新的、基因不同的后代。

对比图

减数分裂与有丝分裂对照图
减数分裂 有丝分裂
生殖类型 性的 无性的
发生在 人类,动物,植物,真菌。 所有的有机体。
遗传学 不同的 完全相同
跨越 是的,染色体可以混合。 不,不能发生交叉。
定义 一种细胞繁殖方式,通过分离同源染色体使染色体数目减少一半,产生两个单倍体细胞。 无性生殖一种无性生殖过程,其中细胞分裂成两个,产生一个复制品,每个复制品中的染色体数目相等。
同系物配对 是的
功能 有性生殖的遗传多样性。 细胞繁殖和身体的一般生长和修复。
分区数 2. 1.
产生子细胞数 4.个单倍体细胞 2.个二倍体细胞
染色体数目 减半。 保持不变。
步骤 (减数分裂1)前期ⅰ,中期ⅰ,后期ⅰ,末期ⅰ(减数分裂2)前期ⅱ、中期ⅱ、后期ⅱ和末期ⅱ。 前期、中期、后期、末期。
有丝分裂 发生在间期一 发生在间期。
胞质分裂 出现在末期我和末期二 发生在末期。
着丝粒分裂 着丝粒在后期ⅰ不分离,但在后期ⅱ分离。 着丝粒在后期分裂。
创建 仅性细胞:雌性卵细胞或雄性**细胞。 **除了性细胞以外的一切。
发现者 奥斯卡·赫特维格 华尔瑟·弗莱明

目的不同

尽管这两种类型的细胞分裂都存在于许多动物、植物和真菌中,但有丝分裂比减数分裂更为常见,并且具有更广泛的功能。有丝分裂不仅是单细胞生物无性繁殖的原因,也是多细胞生物(如人类)细胞生长和修复的原因。在有丝分裂过程中,一个细胞产生自己的精确克隆。这个过程是孩子长大**,伤口和瘀伤愈合,甚至是壁虎和蜥蜴等动物的皮肤、四肢和附属物再生的过程。

减数分裂是一种更为特殊的细胞分裂类型(尤其是生殖细胞),它产生的配子,无论是卵子还是**,都含有母体细胞染色体的一半。与有丝分裂不同的是,减数分裂有一个狭窄但重要的目的:协助有性生殖。这是一个过程,使孩子有关系,但仍然不同于他们的父母。

减数分裂与遗传多样性

有性生殖利用减数分裂过程来增加遗传多样性。通过无性生殖(有丝分裂)产生的后代在遗传上与他们的亲本相同,但在减数分裂过程中产生的生殖细胞与他们的亲本细胞不同。一些突变在减数分裂过程中经常发生。此外,生殖细胞只有一组染色体,因此需要两个生殖细胞为后代**一套完整的遗传物质。因此,后代能够从父母和祖父母双方继承基因。

遗传多样性使种群更具弹性和适应环境,从而增加了长期生存和进化的机会。

有丝分裂是单细胞有机体的一种生殖形式,大约在38亿年前起源于生命本身。减数分裂被认为是在14亿年前出现的。

有丝分裂和减数分裂阶段

细胞90%的生存时间都在一个叫做间期的阶段。因为细胞小的时候功能更有效、更可靠,所以大多数细胞会执行正常的代谢任务,分裂或死亡,而不是简单地在间期变大。细胞通过复制DNA和复制基于蛋白质的中心粒为分裂做准备。当细胞分裂开始时,细胞进入有丝分裂或减数分裂阶段。

在有丝分裂中,最终产物是两个细胞:原始的母细胞和一个新的、基因相同的子细胞。减数分裂更为复杂,需要经过额外的阶段才能产生四个遗传上不同的单倍体细胞,这些细胞有可能结合形成一个新的、遗传上不同的二倍体后代。

A diagram showing the differences between meiosis and mitosis. Image from OpenStax College.

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A diagram showing the differences between meiosis and mitosis. Image from openstax学院.

有丝分裂阶段

有丝分裂有四个阶段:前期、中期、后期和末期。植物细胞有一个额外的阶段,即前期,发生在前期。

  • 在有丝分裂前期,核膜(有时称为“包膜”)溶解。间期的染色质紧密地卷曲和浓缩,直到变成染色体。这些染色体由两个遗传上相同的姐妹染色单体组成,它们通过着丝粒连接在一起。中心体向相反方向离开细胞核,留下纺锤体。
  • 在中期,在染色体着丝粒两侧发现的运动蛋白根据相对的中心体的拉力帮助移动染色体,最终使它们沿着细胞中心垂直排列;这有时被称为中期板块或纺锤赤道。
  • 纺锤体纤维在后期开始缩短,使姐妹染色单体在着丝粒处分开。这些分裂的染色体被拖向位于细胞两端的中心体,使许多染色单体短暂呈现“V”形。在细胞周期的这一点上,细胞的两个分裂部分被正式称为“子染色体”。
  • 末期是有丝分裂细胞分裂的最后阶段。在末期,子染色体附着在各自的母细胞末端。以前的阶段是重复的,只是相反。纺锤体溶解,分离的子染色体周围形成核膜。在这些新形成的细胞核内,染色体展开并回到染色质状态。
  • 子染色体变成子细胞需要胞质分裂的最后一个过程。胞质分裂不是细胞分裂过程的一部分,但它标志着细胞周期的结束,是子染色体分裂成两个新的、独特的细胞的过程。由于有丝分裂,这两个新的细胞在基因上彼此相同,并与它们原来的母细胞相同;它们现在进入各自的间期。

减数分裂阶段

细胞分裂有两个初级减数分裂阶段:减数分裂1和减数分裂2。两个初级阶段都有自己的四个阶段。减数分裂1分为前期1、中期1、后期1和末期1,而减数分裂2分为前期2、中期2、后期2和末期2,胞质分裂在减数分裂中也起作用;然而,与有丝分裂一样,它是一个独立于减数分裂本身的过程,胞质分裂出现在分裂的不同点。

减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ

有关更详细的解释,请参见减数分裂1与减数分裂2。

在减数分裂1中,生殖细胞分裂成两个单倍体细胞(减半过程中染色体的数目),主要集中在相似遗传物质的交换上(例如,一个毛发基因;另见基因型与表型)。减数分裂2与有丝分裂非常相似,两个二倍体细胞进一步分裂成四个单倍体细胞。

减数分裂阶段Ⅰ

  • 第一个减数分裂阶段是前期1。在有丝分裂中,核膜溶解,染色体从染色质中发育出来,中心体推开,形成纺锤体。来自双亲的同源(相似)染色体配对并交换DNA的过程称为交叉。这导致了遗传多样性。这些配对的染色体来自父母双方称为四分体。
  • 在中期1,一些纺锤体纤维附着在染色体的着丝粒上。纤维将四分体沿细胞中心拉成一条垂直线。
  • 后期1是四分体彼此分开的时候,一半的四分体到细胞的一侧,另一半到细胞的另一侧。重要的是要了解整个染色体在这个过程中移动,而不是像有丝分裂那样的染色单体。
  • 在后期1结束和末期1发育之间的某个时刻,胞质分裂开始将细胞分裂成两个子细胞。在末期1,纺锤体溶解,核膜在染色体周围发育,这些染色体现在位于母细胞/新细胞的对侧。

减数分裂阶段Ⅱ

  • 在前期2,中心体形成并在两个新细胞中推开。纺锤体发育,细胞的核膜溶解。
  • 纺锤体纤维在中期2与染色体着丝粒相连,并沿着细胞赤道排列染色体。
  • 在后期2,染色体的着丝粒断裂,纺锤体纤维将染色单体拉开。在这一点上,细胞的两个分裂部分被正式称为“姐妹染色体”。
  • 与末期1一样,末期2受到胞质分裂的辅助,胞质分裂再次分裂两个细胞,产生四个称为配子的单倍体细胞。核膜在这些细胞中发育,它们再次进入自己的间期。

参考文献

  • 有丝分裂-百科全书æ大英百科全书
  • 减数分裂-百科全书æ大英百科全书
  • 有丝分裂-速成班生物学-YouTube
  • 减数分裂-速成班生物学-YouTube
  • 细胞如何分裂-PBS(另请参见交互式Flash动画)
  • 细胞周期和有丝分裂教程-哈特内尔学院生物学
  • 芝加哥伊利诺伊大学细胞分裂、有丝分裂和减数分裂生物学
  • 有丝分裂和减数分裂-生物学网络
  • 中心粒的自制美-鹦鹉螺
  • 维基百科:细胞分裂
  • 维基百科:减数分裂
  • 维基百科:有丝分裂

  • 发表于 2021-07-04 03:24
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  • 分类:科学

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