减数分裂和配子发生课件

配子发生和减数分裂Meiosis&Gametogenesis第一节配子发生(gametogenesis)

1.概念：

配子——具有受精能力的生殖细胞

配子发生——是指配子形成的过程2.类型：

雄配子（malegamete）

——精子(sperm)

雌配子（femalegamete）——卵子(ova/egg)

人类男性配子——精子(spermatozoon)

人类女性配子——卵子(ovum)3.人类配子来源：

胚胎发育的第3-4周，卵黄囊脏壁胚外中胚层细胞演化形成原始生殖细胞(primordialgermcell,PGCs),与胚胎发育第6周，沿后肠背系膜迁移至生殖腺嵴的初级性索。一.概述二、配子发生(gametogenesis)初级精母细胞/初级卵母细胞细胞间期:DNA复制，2倍染色体/4nDNAMeiosisⅠ:同源染色体配对联会姊妹染色单体间发生基因交换同源染色体分离与自由组合次级精母细胞/次级卵母细胞单倍数染色体/2nDNAMeiosisⅡ:2条姊妹染色体单体/着丝粒分裂精细胞/卵子：23条单倍数染色体/1nDNA精细胞变形——精子/卵细胞不再变化卵巢生发上皮细胞（2n）46，XX46,XX46,XX46,XX46,XX46,XX46,XX46,XX23,X23,X23,X23,X23,X23,X初级卵母C次级卵母C卵细胞第二极体卵原C2.卵子发生MeiosisIMeiosisIIMitosisMeiosis精子的形成过程卵细胞的形成过程相同点染色体的行为变化相同，即染色体先复制，在第一次分裂时同源染色体联会，非姐妹染色体交叉互换，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，第一次分裂结束后染色体数目减半；第二次分裂时着丝点分裂，姐妹染色单体分离不同点一个精原细胞经减数分裂形成四个精子细胞，再经变形而成四个精子两次细胞质分裂均为不均等分裂，结果一个卵原细胞经减数分裂形成一个卵细胞，没有变形精子和卵细胞的形成过程有何异同？第二节减数分裂

(meiosis/meioticdivision)又称成熟分裂(maturationdivision)

是DNA复制一次，而细胞连续分裂两次，形成子细胞中染色体数目比亲代细胞减少一半，由2n变为n，通过受精作用又恢复二倍体。在减数分裂中进行的遗传物质的交换、重组及自由组合，则构成了生物变异及多样性的基础。第1次减数分裂

前期Ⅰ

中期Ⅰ

后期Ⅰ

末期Ⅰ第2次减数分裂

前期Ⅱ

中期Ⅱ

后期Ⅱ

末期Ⅱ1.前期Ⅰ

减数分裂的特殊过程主要发生在前期I，通常人为划分为5个时期：①细线期（leptotene）②偶线期（zygotene）③粗线期（pachytene）④双线期（diplotene）⑤终变期（diakinesis）一、第一次减数分裂②偶线期（zygotene）凝集联会（synapsis）——同源染色体（homlogoschromare）发生配对。配对从同源染色体上的若干接触点开始，进而像拉链一样迅速扩展到整个染色体所有的同源片段。二价体（bivalent）——

完全配对的同源染色体被称为四分体（tetrad）——

共有四条染色单体，又被称为~。联会复合体的形成与同源染色体间的配对过程关联在同源染色体未配对之前，组成SC结构的蛋白质亚单位，从胞质进人胞核，与染色体结合后，在两姊妹染色单体之间聚合成一条侧生成分的轴心；联会开始，同源染色体彼此靠近，相应的两条侧生成分的轴心各自从其垂直方向产生细丝，即构成了SC的中间区，而中央组分则可能为细丝在中央重叠、锁合所致。此外，联会复合体的形成还可能与DNA的合成有关。联会复合体的作用稳定二价体中同源染色体紧密的配对。起始：染色质凝集程度较低时，同源染色体之间的接触，依赖于其特定位点上的碱基之间的互补性配对。进一步凝集：联会复合体逐渐形成，在这一过程中，某些单链DNA序列及蛋白质序列识别分子相继组合到SC中，构成一个有组织的网络，促使同源染色体之间的配对完成。④双线期（diplotenestage）又称合成期(synthesisstage)主要特点：

联会复合体——去组装并逐渐消失 同源染色体——相互分离 交叉（chiasma）——出现，交叉：染色体长度进一步变短，SC因发生去组装而逐渐消失，紧密配对的同源染色体相互分开，而在非姊妹染色单体之间的某些部位上，可见其相互间有接触点，称为交叉（chiasma），其数目决定于物种类型及染色体长度，在人类，平均每对染色体的交叉数为2～3个。交叉的分布与重组节有关。重组节与染色体交换的关系：交叉与重组节在总的数量上是相等的，而在联会染色体上的分布方式两者也极为相似，突变引起交叉分布的异常，重组频率降低，可发现重组节数量减少，分布也变化。交叉端化：随着双线期的进行，交叉开始远离着丝粒，并逐渐向染色体臂的端部移动，交叉的数目也由此减少，此现象称为交叉端化，可能与同源染色体着丝粒间存在某种排斥有关。持续的时间长：人卵母细胞的双线期50年⑤终变期（diakinesisstage）主要特点:染色体变成紧密凝集状态；大多数核仁消失,交叉出现端化,姐妹染色体借着着丝粒连接在一起又称再凝集期(recondensationstage)同源染色体在其端部靠交叉结合在一起并进一步凝集，核仁消失，纺锤体形成；随着核膜破裂，纺锤体进入核区，在纺锤体的作用下，染色体开始移向细胞中部的赤道面上。2.中期Ⅰ核被膜的破裂是前期Ⅰ向中期Ⅰ转化的标志。纺锤体侵入核区,分散于核中的四分体开始向四分体的中部移动。与有丝分裂不同的是,四分体上有四个着丝点,一侧纺锤体只和同侧的两个着丝点相连。最后染色体排列在赤道板上。以端化的交叉连接在一起的同源染色体即四分体，排列于细胞的赤道面上，构成赤道板。与有丝分裂不同的是，虽然此时每一染色体仍有两个动粒，但与它们相连的动粒微管均位于纺锤体的同一侧。3.后期Ⅰ唐氏综合症(Down'sSyndrome)（21-三体综合症）又名“先天愚型”。包含一系列的遗传病，其中最具代表性的第21对染色体的三体现象，会导致包括学习障碍、智能障碍和残疾等高度畸形。这个病因在19世纪末，首次能描述它的病理的英国医生唐·约翰·朗顿（JohnLangdonDown）而命名。同源染色体分开,数量的减半,染色体随机地移向两极的。由于每条染色体仍含有两条染色单体,因而每个极仍含有两套染色体。不同的同源染色体对向两极的移动是随机的、独立的、父方、母方来源的染色体要发生随机组合,有利于减数分裂产物的基因组变异。在纺锤体微管的牵引下，以端化的交叉连接在一起的同源染色体发生分离，并移向细胞的两极。此时每条染色体均由两条染色单体组成。在移向两极的过程中，非同源染色体之间可发生自由的组合。同源染色体分离的过程与交叉的作用相关。二、减数分裂间期此期持续时间较短，无新的DNA的合成，细胞中染色体数目已经减半。三、第二次减数分裂第二次减数分裂分为前期II、中期II、后期II、末期II，最后形成4个单倍体细胞。减数分裂的生物学意义保证了染色体数目在世代交替中的恒定,先减半成1n，形成合子时，又成为2n;染色体间分离时的重组，提供了遗传的多样性;同源染色体配对时交换重组，提高了基因内、基因间重组的频率，加快了进化的速度。同源染色体：

配对的两条染色体，大小、形态一般相同，一条来自父方，一条来自母方。这叫做一对同源染色体。姊妹染色单体一条染色体复制后形成的两条完全一样的染色单体，由着丝点连在一起。减数分裂

是指原始生殖细胞中的染色体复制一次，而细胞连续分裂两次，结果形成的生殖细胞中只有原始生殖细胞一半的染色体的特殊的有丝分裂。四分体

每一对同源染色体中，含有四个染色单体，叫做一个四分体。（从染色单体的角度考虑）一个四分体两个四分体交叉(chiasma)在减数分裂前期Ⅰ的双线期见到同源染色体交叉在一起，称为交叉。交叉是染色体交换后见到的一种现象。重组节是同源染色体配对联会复合体中的球形、椭圆型或棒状的结节,直径约为90nm,是有蛋白质装配成的小体,结构不清楚。重组节中含有催化遗传重组的酶类，因此推测某些重组节与染色体重组有关。已发现，交叉与重组节在总的数量上是相等的，而在联会染色体上的分布方式两者也极为相似，果蝇的某些突变引起了交叉分布的异常，重组频率因此降低，此时，可发现重组节不仅数量减少，分布也发生了变化，这也从另一个角度证明重组节与染色体交换的发生有关。重组节(recombinationnodules)答:减数分裂的生物学意义主要在两个方面：①减数分裂保证了有性生殖生物在世代交替中染色体数目的恒定有性生殖是生物在长期进化历程中较无性生殖更为进步的一种繁殖方式。雌雄配子的融合,把不同遗传背景的父母双方的遗传物质混在一起,其结果既稳定了遗传,又添加了诸多新的遗传变异,大大增强生物对千变万化环境的适应能力。然而,如果没有一种机制使精卵细胞染色体数减少一半,那么精卵细胞的融合,将使染色体数倍增下去,细胞的体积也就不断地膨胀,细胞将不能适应环境而遭淘汰。减数分裂保证了生殖细胞在细胞周期中染色体的单倍化，然后通过受精作用还原为二倍体。,没有减数分裂，有性生殖将是不可能的。②减数分裂是遗传重组的原动力，增加了生物多样性减数分裂也是遗传