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生命的延续是靠产生后代,代代相传来实现的。在代代相传的过程中,通过遗传信息的传递、新性状的产生和自然选择,而实现了生物界的延续和发展。
一、无性生殖
一切不涉及性别、没有配子参与、没有受精过程的生殖都列入无性生殖(asexual reproduction)中。在生物界无性生殖很普遍。
(一)裂殖
裂殖(fission)是单细胞生物中常见的一种生殖方式。
(二)出芽
酵母菌细胞核分裂,一个子核进入细胞表面的“芽”中,而成一个子细胞,是为出芽(budding)。
(三)孢子生殖
很多真菌和藻类都有孢子生殖(spore formation)。
(四)再生作用
再生作用(regeneration)是生物修复损伤的一种生理过程。再生作用可以产生新的个体。有些生物进行无性生殖很有特色,现举例如下。
1. 鞭毛藻
2.伞藻
3.高等植物的营养生殖
4.动物的再生作用
二、有性生殖
两个性细胞,即配子(精子或卵)融合为一,成为合子或受精卵,再发育而成新的一代,即是有性生殖。
(一)减数分裂
配子(精子或卵)是由配子母细胞经减数分裂(meiosis)而产生的。在减数分裂过程中,配子母细胞分裂两次,但DNA只复制一次,因而两次分裂产生的4个细胞(配子)各含母细胞一半数目的染色体。
1.减数分裂过程
(1)DNA复制 在减数分裂开始之前的S期,DNA复制一次。
(2)第一次分裂——减数分裂Ⅰ
前期Ⅰ:减数分裂开始时,细胞核中出现光学显微镜下可见的染色体。
染色体逐渐变短变粗,并两两配对,即联会(synapsis)。只有同源染色体,才能配对。由于每个染色体实际含有一对姊妹染色体,故称为四分体(tetrad)。
两同源染色体像两股绳扭在一起。只有等到染色单体缩短变粗并彼此开始分开时,才能看到染色体形成的交叉。交叉的数目可多可少,一般说来,长的染色体交叉多,短的染色体交叉少。交叉是染色单体互相交换片段的地方。在两同源染色体分开时,交叉也归于消失,核膜、核仁解体,中心粒完成复制。两个中心体分别移向两极,纺缍体形成,至此前期结束。在植物的减数分裂过程中,不形成中心体,但总的格局不变。
前期历时较长,染色体的交换就是在前期完成。
中期Ⅰ:中期Ⅰ的特点是染色体排列在细胞的赤道面上,但同源染色体不分开,仍成对地排列到细胞中央。
后期Ⅰ:两个同源染色体分别向细胞两极移动,结果细胞两极各收到一组染色体。每组染色体中含有父本、母本的多少是完全随机的。
末期Ⅰ:染色体解旋变细,但不完全伸展,仍然保持可见的染色体形态。细胞质分裂而成两个细胞,然后就进入间期。
间期:间期很短,有时甚至不经过间期就直接开始第二次分裂。
(3)第二次分裂——减数分裂Ⅱ
这次分裂实际是一次有丝分裂。前期很短,中期时染色体再次排列到细胞中央,各染色体的两个染色单体分开,并分别移向两极(后期),然后细胞分裂一次(末期)而成两个子细胞,每个子细胞接受了母细胞每一个染色体中的一个染色单体(现在应称为染色体)。所以,子细胞都是单倍体。
2.减数分裂和有丝分裂的比较
第一、有丝分裂是DNA复制一次,细胞分裂一次,产品是2个二倍体的细胞;减数分裂是DNA复制一次,细胞分裂2次,产品是4个单倍体细胞。第二,有丝分裂时,同源染色体单独行为,没有联会,每一染色体复制为二,分别分配到2个子细胞中,每一子细胞得到和亲本同样的一组染色体。减数分裂有“联会”,即每一染色体复制成2个染色单体,不分开,同源染色体配对而成四分体,然后经过交叉、重组等过程,2个同源染色体分别走向2个子细胞,结果2个子细胞是单倍性的。
3.减数分裂丰富基因组合
高等植物和动物都是从受精卵发育而来的,受精卵含有父本和母本的2组染色体,每一对染色体中一个来自父本,一个来自母本。减数分裂时,各对染色体中的染色体随机地分配到2个子细胞中去的,因而减数分裂产生的配子的染色体组合是多种多样的。基因是在染色体上的,因此配子的基因组合也是多种多样的。
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