当前课程知识点：现代生物学导论 > 第五讲 遗传学基本知识 > 5.1 减数分裂和生命周期 > 5.1 减数分裂和生命周期
我们都知道，子女和他们的父母非常相似
我们可以很容易看出子女继承了父母哪些方面的特征
继承就是生物学上的特征从上一代传到下一代
同时我们也会发现，子女之间是有不同的
所以在继承的过程中，有相似也有不同
那么，导致这些相似和不同的继承的机理是什么呢？
那么父母又是把什么样的信息传递到下一代呢？
这就是遗传学所研究的内容
在这一章的学习当中，我们首先来讨论生物体是如何繁殖后代的
包括有性生殖和无性生殖
我们主要介绍进行有性生殖的生物产生配子的方式：也就是减数分裂
然后，我们讨论遗传学中必不可少的内容：孟德尔遗传学
我们会介绍孟德尔实验的设计和孟德尔定律
着重介绍一些非常重要的遗传学概念，比如说像基因、表型等等
在自然界中，有的时候一些遗传现象无法完全由简单的孟德尔定律所解释
这个就涉及到孟德尔定律的延伸
包括共显性、不完全显性、多等位基因、上位效应和多基因遗传
然后，我们将讨论遗传的染色体基础，以摩尔根的果蝇实验为基础
我们会介绍基因连锁、染色体互换和伴性遗传
有的时候一些遗传规律和孟德尔定律并不符合
比如细胞质遗传和基因组铭印
在本章的最后，在理解了基因和染色体概念的基础上
有助于我们理解人类遗传疾病，所以我们会讨论一些人类遗传学疾病
比如说像红绿色盲，唐氏综合症等等
最后，我们还会介绍一些检测人类遗传学疾病的方法
在介绍遗传学之前，我们先来讨论生物体是如何复制下一代的
生物体产生下一代主要有两种方式
第一种是无性生殖，第二种是有性生殖
无性生殖是指不经过两性生殖细胞结合的受精过程
而直接由母体产生子代的生殖方式
比如说酵母的出芽生殖，还有植物的营养器官繁殖，都属于无性生殖
有性生殖是指由亲本产生的生殖细胞
然后经过两性生殖细胞的结合，成为受精卵
再由受精卵发育成新个体的一种生殖方式
在介绍减数分裂之前，我们先来探讨一个非常重要的概念
也是同学们经常碰到的概念：什么是二倍体，什么是单倍体
二倍体是指一个生物体拥有两个完整的染色体组
对于人体而言，我们有46条，23对染色体，所以每个染色体都有2个拷贝
而单倍体就是指只有一套完整的染色体组
通过减数分裂产生的生殖细胞，也就是配子就是单倍体
所以生物体它是先通过减数分裂产生单倍体的配子
然后两性的配子相结合形成二倍体的受精卵
受精卵再经过不断的细胞分裂发育成新的成熟的个体
成熟的个体又可以进行减数分裂产生新的配子
整个过程它是不断地重复进行的
所以在这副图当中上面的部分都是单倍体的，下面的部分都是二倍体的
下面我们就来探讨减数分裂的过程
减数分裂是细胞分裂两次，而染色体仅仅复制一次的分裂方式
我们把减数分裂中第一次细胞分裂叫做减数分裂I期，简称减I期
第二次细胞分裂叫做减数分裂II期，简称减II期
尽管减数分裂和有丝分裂的大致过程类似，但是他们有几个显著的差异
首先，有丝分裂的结果产生2个同样的二倍体细胞
而减数分裂的结果是产生4个单倍体细胞
和有丝分裂相同的是，减数分裂开始前完成的细胞周期中的G1期、S期和G2期
在S期完成了DNA的复制，使得每个染色体都有两个拷贝
这两个染色体也叫做姐妹染色单体
细胞质中的中心粒经过复制后开始伸出微管，后来形成纺锤体
姐妹染色体单体被着丝粒连接，随着细胞进入减数分裂I期而慢慢变粗
到这一刻，减数分裂和有丝分裂都是相同的
下面发生的两个过程导致了遗传多样性，而且在有丝分裂中是没有的
第一个发生在减数分裂I期
同源染色体两两侧面紧密相邻进行配对，这一现象称作联会
由于配对的一对同源染色体中有4条染色单体，称为四分体
然后，四分体中的非姐妹染色单体之间发生了DNA的片断交换
从而导致了父母基因的互换，产生了基因重组
但每个染色单体上仍都具有完全相同的基因
发生交叉的染色单体开始分开，核仁、核膜消失
中心粒向两极移动，最后形成纺锤体，标志着减I前期的结束
在减I的前中期，中心粒就位后，纺锤体形成
纺锤丝连接在姐妹染色单体的着丝粒上
这里是减数分裂和有丝分裂的另一个不同之处
由于联会和染色体互换，同源染色体保持配对
姐妹染色单体中只有一个的着丝粒被纺锤丝连接
而在有丝分裂中，每个姐妹染色单体的着丝粒都和纺锤丝连接
到了减I中期，各成对的同源染色体双双移向细胞中央的赤道板
着丝点成对排列在赤道板两侧
到了减I后期，由于纺锤丝的牵引
使成对的同源染色体各自发生分离，并分别移向两极
减I末期的标志是到达两极的同源染色体又聚集起来，重现核膜和核仁
然后细胞质分裂发生，产生两个子细胞
减数分裂II期没有染色体的复制，中心粒经过复制后向两极移动
减II前期，首先染色体散乱地分布在细胞当中，然后染色体慢慢聚集
核仁、核膜再次消失，再次形成纺锤体
减II前中期，姐妹染色单体上的着丝粒被纺锤丝连接
减II中期，染色体的着丝点排列到细胞中央赤道板上
注意此时已经不存在同源染色体了
到了减II后期，每条染色体的着丝点分离
两条姊妹染色单体也随之分开，成为两条染色体
在纺锤丝的牵引下，这两条染色体分别移向细胞的两极
减II末期，重现核仁、核膜，到达两极染色体
第二次细胞质分裂发生，产生4个单倍体细胞
-1.1 生物学的基本主题
-1.2 科学方法
--1.2 科学方法
-1.3 如何正确地评价科学结果
-1.4 施一公老师和不同院系本科生座谈（上）
-1.5 施一公老师和不同院系本科生座谈（下）
-课前小短片
--课前短片
-2.1 元素和化学键
-2.2 水和生命
--2.2 水和生命
-2.3 碳和生命的分子多样性
-2.4 大生物分子
-2.5 营养以及身体健康
-第二讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-3.1 细胞的结构和功能
-3.2 细胞膜和跨膜运输
-3.3 细胞间交流
-3.4 细胞分裂和细胞周期
-3.5 癌症与细胞分裂
-第三讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-4.1 热动力学和代谢
-4.2 自由能和代谢
-4.3 ATP的工作原理
-4.4 活化能和酶
-4.5 酶的反应特性和酶的调控
-4.6 细胞呼吸
--4.6 细胞呼吸
-4.7 光合作用
--4.7 光合作用
-第四讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-5.1 减数分裂和生命周期
-5.2 孟德尔遗传学
-5.3 孟德尔遗传学的延伸
-5.4 基因连锁和染色体互换
-5.5 伴性遗传
--5.5 伴性遗传
-5.6 非孟德尔遗传
-5.7 人类遗传学疾病及诊断
-第五讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-6.1 DNA是遗传物质
-6.2 DNA结构和染色体结构
-6.3 DNA的复制
-6.4 DNA的突变、损伤和修复
-6.5 DNA重组
-第六讲 遗传的分子基础--第六讲小测验
-课前小短片
--课前小短片
-7.1 基因表达综述
-7.2 基因表达的具体步骤
-7.3 突变和表型
-7.4 基因表达调控的特点
-7.5 原核生物的基因表达调控
-7.6 真核生物的基因表达调控
-7.7 表观遗传
--7.7 表观遗传
-第七节小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-8.1 重组DNA
-8.2 电泳技术、PCR和DNA测序
-8.3 转基因动物、克隆动物和干细胞研究
-8.4 转基因植物
-8.5 DNA技术的应用
-8.6 生物的信息时代
-8.7 新药研发的基本过程
-第八章小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-9.1 演化理论的介绍
-9.2 演化的证据
-9.3 Hardy-Weinberg定律
-9.4 改变种群中等位基因频率的机制
-9.5 自然选择
--9.5 自然选择
-9.6 物种的形成
-9.7 地球上生命的历史
-第九章小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-10.1 动物的结构与功能
-10.2 反馈调节
-10.3 植物的结构和生长
-10.4 植物的营养和运输
-第十讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-11.1 病原体
--11.1 病原体
-11.2 免疫系统介绍
-11.3 先天性免疫
-11.4 适应性免疫中的受体识别
-11.5 体液免疫和细胞免疫
-11.6 免疫系统疾病
-11.7 免疫知识的应用
-第十一讲 免疫系统--第十一讲小测验
-12.1 神经元的结构和功能
-12.2 静息电位和动作电位
-12.3 突触传导和神经递质
-12.4 神经系统的组成
-12.5 脑的结构和功能
-12.6 神经系统疾病
-第十二章小测验--作业
-13.1 激素的介绍
-13.2 内分泌系统
-13.3 动物的生殖---配子的形成
-13.4 动物的生殖---激素调节动物生殖
-13.5 动物的生殖---胚胎在子宫中的发育
-13.6 动物发育(1)
-13.7 动物发育(2)
-13.8 动物发育(3)
-第十三讲小测验--作业
-14.1 生态学的基本内容
-14.2 种群生态学
-14.3 种群间的相互作用
-14.4 生态系统
-14.5 生态系统中的物质循环
-14.6 生物多样性和物种
