有丝分裂、减数分裂和细胞周期

核分裂的两种形式将染色体分配到新细胞中：有丝分裂将完整的一套染色体复制到每个子细胞中，而减数分裂则将染色体数量减半以形成配子，并在此过程中产生遗传变异。

Definition

有丝分裂是产生两个遗传上相同的子细胞核的分裂，减数分裂是产生单倍体配子的两步减数分裂，而细胞周期是细胞生长、复制其DNA并分裂的受调控事件序列。

Scope

本主题涵盖细胞周期的各个阶段及其检查点，产生两个遗传上相同的子细胞的有丝分裂阶段，将染色体数量减半的减数分裂的两次分裂，减数分裂I中同源染色体的配对和交叉互换，以及减数分裂事件如何为孟德尔定律提供物理基础。它讨论了染色体的有序分配；此过程中的错误将在非整倍体部分中介绍。

Core questions

• 细胞周期的阶段是什么？检查点如何调节其进程？
• 有丝分裂如何确保每个子细胞都获得一套完整的染色体？
• 减数分裂的两次分裂如何使染色体数量减半？
• 减数分裂中同源染色体配对和交叉互换如何构成孟德尔定律的基础？

Key concepts

• 细胞周期阶段和检查点
• 有丝分裂的阶段
• 减数分裂I和减数分裂II
• 同源染色体配对和交叉互换
• 减数分裂和配子形成

Mechanisms

DNA在S期复制，分裂时纺锤体附着在着丝粒上以分离遗传物质；在有丝分裂中，姐妹染色单体分离形成相同的细胞，而在减数分裂中，同源染色体首先配对并通过交叉互换交换片段，然后分离，接着进行第二次分裂分离姐妹染色单体，使染色体数量减半并重组等位基因。

Clinical relevance

同源染色体分离的减数分裂事件解释了重组和独立分配如何产生配子多样性，而细胞周期控制的失败是癌症的基础，减数分裂分离中的错误导致了流产和唐氏综合征等疾病中出现的非整倍体。

History

弗莱明在19世纪80年代描述了有丝分裂，减数分裂也很快被阐明；对减数分裂染色体行为与孟德尔分离定律相符的认识巩固了染色体理论，细胞周期的分子控制在20世纪末被阐明，这项工作获得了2001年诺贝尔奖的认可。

Key figures

• Walther Flemming
• Theodor Boveri
• Paul Nurse

Seminal works

• klug2019

Frequently asked questions

有丝分裂和减数分裂的主要区别是什么？

有丝分裂产生两个与亲代细胞和彼此遗传上相同的子细胞，而减数分裂涉及两次分裂，使染色体数量减半，并通过交叉互换和独立分配产生四个遗传变异的配子。

为什么减数分裂对遗传变异很重要？

减数分裂通过两种方式重组等位基因：交叉互换在同源染色体之间交换片段，独立分配随机分配母本和父本染色体，因此每个配子都带有一组独特的等位基因组合。