有丝分裂(mitosis)和减数分裂(meiosis)的区别

有丝分裂(连同胞质分裂步骤)是真核体细胞或体细胞如何分裂成两个相同二倍体细胞的过程。减数分裂是一种不同类型的细胞分裂,从一个具有适当数量染色体的细胞开始,到四个具有一半正常染色体数量的单倍体细胞结束。...

有丝分裂(连同胞质分裂步骤)是真核体细胞或体细胞如何分裂成两个相同二倍体细胞的过程。减数分裂是一种不同类型的细胞分裂,从一个具有适当数量染色体的细胞开始,到四个具有一半正常染色体数量的单倍体细胞结束。

Onion root tip mitosis

在人类中,几乎所有的细胞都经历有丝分裂。人类减数分裂产生的唯一细胞是配子或性细胞:雌性为卵子,雄性为精子。配子的染色体数量只有正常体细胞的一半,因为当配子在受精过程中融合时,产生的细胞,即合子,具有正确的染色体数量。这就是为什么后代是母亲和父亲遗传的混合体——父亲的配子携带一半染色体,母亲的配子携带另一半染色体——以及为什么即使在家族内部也存在如此多的遗传多样性。

两者都经历了相似的过程

虽然有丝分裂和减数分裂的结果非常不同,但过程是相似的,只是在每个阶段都有一些变化。这两个过程都是在细胞经过间期并在合成期或S期精确复制其DNA后开始的。在这一点上,每个染色体都是由一个着丝粒连接在一起的姐妹染色单体组成的。姐妹染色单体彼此相同。在有丝分裂期间,细胞只经历一次有丝分裂期或M期,以两个相同的二倍体细胞结束。在减数分裂中,有两轮M期,导致四个不完全相同的单倍体细胞。

有丝分裂和减数分裂阶段

有丝分裂有四个阶段,减数分裂有八个阶段。由于减数分裂经历两轮分裂,因此分为减数分裂I和减数分裂II。细胞有丝分裂和减数分裂的每个阶段都有许多变化,但非常相似(如果不是完全相同的话)的重要事件标志着这个阶段。如果考虑到这些重要事件,比较有丝分裂和减数分裂是相当容易的:

前期:细胞核准备分裂

第一阶段在有丝分裂中称为前期,在减数分裂I和II中称为前期I或前期II。在前期,细胞核正准备分裂。这意味着核膜必须消失,染色体开始浓缩。此外,纺锤体开始在细胞的中心粒内形成,这将有助于后期染色体的分裂。这些事情都发生在有丝分裂前期,前期I,通常在前期II。有时在第二期前期开始时没有核膜,大多数时候染色体已经从第一次减数分裂浓缩。

有丝分裂前期和前期I之间有一些区别。在前期I,同源染色体聚集在一起。每个染色体都有一个匹配的染色体,它携带相同的基因,通常大小和形状都相同。这些对称为同源染色体对。一条同源染色体来自个体的父亲,另一条来自个体的母亲。在前期I,这些同源染色体配对,有时相互缠绕。

在前期I期间可能会发生一个称为交叉的过程。这是同源染色体重叠和交换遗传物质的时候。一个姐妹染色单体的实际片段断裂并重新附着到另一个同源体上。杂交的目的是进一步增加遗传多样性,因为这些基因的等位基因现在位于不同的染色体上,并且可以在第二次减数分裂结束时放入不同的配子中。

中期:染色体在细胞赤道处排列

在中期,染色体排列在细胞的赤道或中间,新形成的纺锤体附着在这些染色体上,准备将它们分开。在有丝分裂中期和中期II中,纺锤体附着在着丝粒的两侧,将姐妹染色单体固定在一起。然而,在中期I,纺锤体附着在着丝粒的不同同源染色体上。因此,在有丝分裂中期和中期II中,细胞两侧的纺锤体与同一染色体相连。

在中期,只有细胞一侧的一个纺锤体连接到整个染色体。细胞两侧的纺锤体附着在不同的同源染色体上。此附件和设置对于下一阶段至关重要。当时有一个检查点,以确保正确完成。

后期:物理分裂发生

后期是物理分裂发生的阶段。在有丝分裂后期和后期II,姐妹染色单体被分离,并通过纺锤体的收缩和缩短移动到细胞的对侧。由于纺锤体在中期附着在同一染色体两侧的着丝粒上,它实质上将染色体分裂成两个单独的染色单体。有丝分裂后期分离出相同的姐妹染色单体,因此每个细胞中都有相同的基因。

在后期I中,姐妹染色单体很可能不是完全相同的拷贝,因为它们可能在前期I中经历了交叉。在后期I,姐妹染色单体保持在一起,但同源染色体对被拉开并被带到细胞的对侧。

末期:撤销大部分已完成的工作

最后一个阶段称为末期。在有丝分裂末期和末期II中,前期完成的大部分工作都将被撤销。纺锤体开始分解和消失,核膜开始重新出现,染色体开始解体,细胞在胞质分裂过程中准备分裂。在这一点上,有丝分裂末期将进入胞质分裂,将产生两个相同的二倍体细胞。末期分裂II在减数分裂I结束时已经进行了一次分裂,因此它将进入胞质分裂,形成总共四个单倍体细胞。

末期,我可能会或可能不会看到同样的事情发生,这取决于细胞类型。纺锤体会断裂,但核膜可能不会再出现,染色体可能会紧紧缠绕。此外,在一轮胞质分裂过程中,一些细胞将直接进入第二前期,而不是分裂成两个细胞。

进化中的有丝分裂和减数分裂

大多数情况下,经历有丝分裂的体细胞的DNA突变不会遗传给后代,因此不适用于自然选择,也不会促进物种的进化。然而,减数分裂中的错误以及整个过程中基因和染色体的随机混合促成了遗传多样性并推动了进化。杂交创造了一个新的基因组合,可能编码一种有利的适应。

中期I期间染色体的独立分类也导致了遗传多样性。在这一阶段,同源染色体对的排列是随机的,因此性状的混合和匹配有许多选择,并有助于多样性。最后,随机施肥也可以增加遗传多样性。由于在第二次减数分裂结束时,理想情况下有四个遗传上不同的配子,在受精过程中实际使用哪一个配子是随机的。当可用性状被混合和遗传时,自然选择对这些性状起作用,并选择最有利的适应作为个体的首选表型。

  • 发表于 2021-09-08 10:10
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  • 分类:数学

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