染色体变化导致单倍体男性生殖细胞形成的机制

出处：按学科分类—医药、卫生 上海医科大学出版社《男科学手册》第28页（1584字）

减数分裂期 染色体变化 基因重组

减数分裂是一种独特的只发生在配子(精母细胞和卵母细胞)中的细胞分裂。其具有两个主要作用：

(1)减数分裂。

(2)交换同源染色体片段，提供遗传变异。

初级精母细胞由精原细胞分裂和分化而成，并且一直停留到青春期。然后，在青春期开始发生减数分裂。减数分裂包括第1次减数分裂和第2次减数分裂。第1次减数分裂前期长，细胞核发生特异性变化，因此依次分为5期：细线期、偶线期、粗线期、双线期和终变期。

在细线期，染色体极其纤细，粘附于核膜(图6-1)。每条染色体含有两条姐妹染色单体。在偶线期，同源染色体配对，形成三分区结构的联合复合体。在粗线期，同源染色体之间通过联合复合体和重组节进行遗传物质交换。人类在此期持续16天。在双线期，联合分离交换后的染色体间出现交叉。最后在终变期染色体浓缩。

图6-1 精母细胞减数分裂示意图

注：在细线期，每条染色体由两条姐妹染色单体组成，但是两者十分相似，难以鉴别，这一直持续到第1次减数分裂前期的粗线期

进入中期，配对的染色体排列在赤道板上。后期，染色体交叉分离，同源染色体分别移向细胞两极，这是减数分裂不同于有丝分裂的地方。有丝分裂是姐妹染色单体分离，并移向细胞两极。在末期，细胞质发生分裂，形成两个子细胞。第1次减数分裂完成后，初级精母细胞分化成次级精母细胞。

第1次和第2次减数分裂的间期很短，次级精母细胞不进行DNA合成。当第1次减数分裂后立即发生第2次减数分裂：从前期向中期、后期和末期发展。第2次减数分裂类似于有丝分裂，着丝粒断裂，姐妹染色单体分离。第2次减数分裂结束后，次级精母细胞变成精子细胞。

概括地说(图6-1)，第1次减数分裂结束，每个初级精母细胞分裂成两个次级精母细胞。第2次减数分裂结束，每个次级精母细胞分裂成两个精子细胞。这样，一个初级精母细胞可以产生4个精子细胞。有趣的是，在第1次减数分裂和第2次减数分裂中，细胞质分裂不完全，细胞间形成微小“细胞桥梁”，并称之为合胞体。这样，细胞间随时进行信息交流。

二倍体对单倍体：4N、2N、1N的N是指一个细胞中的染色体数目或DNA量。

A．如果N指染色体数目，2N是二倍体，1N是单倍体。体细胞含有46条染色体或23对同源染色体(一条来自父方，另一条来自母方)。所以，体细胞是二倍体(2N)。同样，精原细胞是二倍体。在第一次减数分裂结束，次级精母细胞含有23条双链(一对子代染色单体)不配对的染色体。因此是单倍体(1N)。在第2次减数分裂结束，23条单链的染色体也被认为是单倍体(1N)。

B．N也可指一个细胞中的DNA量。在特殊情况下，N指含有全部基因染色体物质的最小量。因此，精原细胞在S-期前是二倍体，DNA量是2N。S期后(减数分裂开始)，初级精母细胞有双倍的DNA量，因此是4N。在第1次减数分裂结束，次级精母细胞是单倍体，但是DNA量为2N，因为它们是双链的染色体(姐妹染色单体)。在第2次减数分裂结束，精子细胞是单倍体，但是DNA量为1N。