01 减数分裂
当孟德尔向人们揭示遗传规律的时候，细胞学研究也取得了可喜的进展。
与孟德尔同时代的德国动物学家威斯曼从理论上预测：
在精子和卵细胞成熟的过程中，必然有一个特殊的过程使染色体数目减少一半；
受精时，精子和卵细胞融合，染色体数目又恢复正常。
威丝曼预言的这个特殊的过程，实际上式一种特殊方式的有丝分裂，叫作减数分裂。
减数分裂第 1 阶段的主要特征
- 同源染色体配对 —— 联会；
- 四分体中的非姐妹染色单体可以发生互换
- 同源染色体分离，分别移向细胞的两极。
TIP
精子、卵子又称为配子。
受精卵称为合子。
精子的形成过程
高等动植物细胞的减数分裂发生在有性生殖器官内。
人和其他哺乳动物的精子是在睾丸中形成的，睾丸里有许多弯弯曲曲的曲细精管（如图），曲细精管中有大量精原细胞。
精原细胞是原始的雄性生殖细胞，通过有丝分裂进行增殖，每个精原细胞中的染色体数目都与体细胞的相同。
当雄性动物性成熟时，睾丸里的一部分精原细胞就开始进行减数分裂。
科学家发现，在减数分裂前，每个精原细胞的染色体复制一次（染色体数目并没有增加，但是 DNA 数目增加了），而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次，最后形成四个精细胞。
这两次分裂叫作减数分裂 I（也叫减数第一次分裂）和减数分裂 II（也叫减数第二次分裂）。
最后精细胞再经过变形，就形成了成熟的雄性生殖细胞 —— 精子。
在减数分裂前的间期，一部分精原细胞的体积增大，染色体复制（DNA 数翻倍，但是染色体数不变），成为初级精母细胞。
复制后的每条染色体都由两条完全相同的姐妹染色单体构成，这两条姐妹染色单体由同一个着丝粒连接。此时的染色体呈染色质丝的状态。
减数分裂 I 开始不久，初级精母细胞中原来分散的染色体缩短变粗并两两配对。
配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一条来自父方、一条来自母方，叫作同源染色体。
在减数分裂过程中，同源染色体两两配对的现象叫作联会。
由于每条染色体都含有两条姐妹染色单体，因此，联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫作四分体。
四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕，并交换相应的片段（如下图）。
随后，各对同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧，每条染色体的着丝粒都附着在纺锤丝上。
不久，在纺锤丝的牵引下，配对的两条同源染色体彼此分离，分别向细胞的两极移动。
这样，细胞的每极只得到各对同源染色体中的一条。在两组染色体到达细胞的两极后，一个初级精母细胞就分裂成了两个次级精母细胞。
在这次分裂过程中，由于同源染色体分离，并分别进入两个子细胞，使得每个次级精母细胞只得到初级精母细胞中染色体总数的一半。因此，减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数分裂 I。
减数分裂 I 与减数分裂 II 之间通常没有间期，或者间期时间很短，染色体不再复制。在减数分裂 II 中，每条染色体的着丝粒分裂，两条姐妹染色单体随之分开，成为两条染色体。
在纺锤丝的牵引下，这两条染色体分别向细胞的两极移动，并且随着细胞的分裂进入两个子细胞。
这样，在减数分裂 I 中形成的两个次级精母，经过减数分裂 II，就形成了四个精细胞。
与初级精母细胞相同，次级精母细胞（染色体数目减半，但一条染色体上有 2 个 DNA）、精细胞（染色体数目减半，且一条染色体上只有 1 个 DNA）中都含有数目减半的染色体。
减数分裂后，精细胞要经过复杂的变形才能成为精子。精子呈蝌蚪状，分头部和尾部，头部含有细胞核，尾长，能够摆动。
卵细胞的形成过程
人和其他哺乳动物的卵细胞是在卵巢中形成的。卵巢位于腹腔内，内部有许多发育程度不同的卵泡，在卵泡中央的一个细胞将会发育为卵细胞（如下图）。
卵细胞的形成过程与精子的基本相同。首先，在减数分裂前的间期，卵原细胞增大，染色体复制，卵原细胞成为初级卵母细胞。
然后初级卵母细胞经过减数分裂 I 和减数分裂 II，形成卵细胞。
卵细胞与精子形成过程的主要区别是：
初级卵母细胞经过减数分裂 I 进行不均等分裂，形成大小不同的两个细胞。大的叫作次级卵母细胞，小的叫作第一极体。
次级卵母细胞经过减数分裂 II 也进行不均等分裂，形成一个大的卵细胞和一个小的第二极体。
在减数分裂 I 形成的第一极体又分裂为两个极体。这样，一个初级卵母细胞经过减数分裂，就形成了一个卵细胞和三个极体（如下图）。
卵细胞和极体中都含有数目减半的染色体。不久，三个极体都退化消失，结果是一个卵原细胞经过减数分裂，只形成一个卵细胞。
与精子不同的是，卵细胞的形成不需要变形。
总之，减数分类是进行有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。在减数分裂前，染色体复制一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次。
减数分裂的结果是，成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。（左图）
减数分裂过程
间期：DNA 复制蛋白质合成
【减 I】：
- 前期：同源染色体联会形成四分体，同源染色体非姐妹染色单体交叉互换
- 中期：同源染色体排列在赤道板两侧
- 后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合
- 末期：形成两个子细胞
【减 II】与有丝分裂相似：
- 前：膜仁消失显两体
- 中：形数清晰赤道齐
- 后：姐妹分开均两极
- 末：膜仁重现两体失
相关名词辨析
①同源染色体：一条来自父方，一条来自母方，形态、大小一般相同，在减数分裂过程中配对的两条染色体。
②联会：减数分裂Ⅰ前期，同源染色体两两配对的现象。
③四分体：指联会的一对同源染色体，包含四条染色单体，叫做四分体。
④交叉互换：四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间，发生部分片段交换的现象。
精卵形成区别
