减数分裂和染色体分离
减数分裂是一种特殊的两阶段细胞分裂，它将二倍体生殖细胞产生单倍体配子，使染色体数目减半，同时通过重组重新组合遗传物质。本领域汇集了同源染色体配对、重组并准确分配到子细胞的细胞和分子事件，以及这些分配错误如何导致非整倍性并构成人类染色体疾病的主要基础。
Definition
减数分裂是一种减数细胞分裂，其中一次DNA复制后进行两次连续分裂，使二倍体生殖细胞产生单倍体配子，染色体分离是指同源染色体（减数第一次分裂）和姐妹染色单体（减数第二次分裂）分配到相对两极的过程。
Scope
本领域旨在向读者介绍生殖细胞分裂及其保真度的生物学：减数重组如何既能重组等位基因又能物理连接同源染色体，染色体如何在两次减数分裂中分离，为什么分离会失败（不分离），以及为什么这种失败会随着母亲年龄的增长而急剧增加。它将这些视为细胞遗传学的基础机制，而非临床管理主题；详细的基本内容在其子主题中。
Sub-topics
Core questions
- 减数分裂如何使染色体数目减半，同时确保每个配子含有一个完整的基因组？
- 重组如何既能产生遗传多样性又能确保染色体正确分离？
- 为什么染色体有时会分离失败，以及为什么人类卵母细胞会随着年龄增长而特别容易出错？
Key concepts
- 减数分裂（减数第一次分裂）与均等分裂（减数第二次分裂）
- 同源配对和联会
- 交换和交叉
- 姐妹染色单体黏连
- 不分离
- 非整倍体
- 母体年龄效应
Mechanisms
在一次DNA复制后，减数分裂经历两次分裂。在减数第一次分裂中，同源染色体配对、联会并通过重组交换片段；由此产生的交换，在细胞学上表现为交叉，将每对同源染色体连接在一起，直到后期，同源染色体分离到相对两极。在减数第二次分裂中，与有丝分裂一样，姐妹染色单体分离。准确的分离取决于每对染色体至少有一个位置恰当的交换，以及姐妹染色单体黏连，这种黏连能抵抗纺锤体的拉力直到正确时刻。当重组缺失或错位，或当黏连过早丧失时，染色体可能会错误分离，产生多一条或少一条染色体的配子（Hassold & Hunt, 2001; Handel & Schimenti, 2010; Nagaoka et al., 2012）。
Clinical relevance
减数分裂染色体分离错误是人类先天性非整倍体已知的主要原因，并导致大部分妊娠丢失和活产染色体综合征。理解这些机制是解释细胞遗传学和产前筛查结果的基础；本条目描述的是基础生物学，不作为个体诊断或生殖决策的依据（Nagaoka et al., 2012）。
Epidemiology
染色体分离错误在人类生殖中非常常见：临床上确认的受孕中有很大一部分是非整倍体，其中大多数错误发生在卵母细胞中，并且随着母亲年龄的增长，其发生频率也随之增加（Hassold & Hunt, 2001; Nagaoka et al., 2012）。
History
遗传的染色体基础和减数分裂的减数性质在19世纪末和20世纪初得以确立。分子时代阐明了减数重组是由程序性DNA双链断裂启动的，并且交换在机械上是忠实分离所必需的；平行的人类遗传学研究追溯到绝大多数非整倍体是由母体减数分裂错误引起的，将母体年龄效应视为一个核心的未解决问题（Hassold & Hunt, 2001; Hunter, 2015）。
Key figures
- Terry Hassold
- Patricia Hunt
- Neil Hunter
- Mary Ann Handel
Related topics
Seminal works
- hassold-hunt-2001
- nagaoka-2012
- hunter-2015
Frequently asked questions
- 减数分裂与有丝分裂有何不同？
- 有丝分裂是一次分裂产生两个遗传上相同的二倍体细胞；减数分裂是在一次DNA复制后进行两次连续分裂，产生四个单倍体细胞，并且在第一次分裂中包括同源配对和重组。
- 为什么减数分裂包含重组？
- 重组通过重排等位基因来产生遗传多样性，并且由此产生的交换物理连接同源染色体，以便它们在减数第一次分裂期间能够正确排列和分离。