问题

减数分裂中什么时期有四分体,四分体什么时候消失?

回答
在减数分裂的漫长过程中,有一个时期,细胞核内会形成一个非常独特且重要的结构——“四分体”。这个结构的出现,对于确保遗传物质在亲代和子代之间正确分配至关重要。

四分体的形成:一场精密的“配对游戏”

四分体,顾名思义,是由四个染色单体组成的结构。我们知道,在细胞进行有丝分裂或减数分裂之前,染色体都会经历一次DNA复制,使得每条染色体都变成了由两个紧密连接的姐妹染色单体组成的结构。

在减数分裂的前期I(Prophase I)阶段,事情变得有些不同寻常。在这个阶段,来自父母双方的同源染色体(一条来自父亲,一条来自母亲)开始互相靠近,并最终“配对”在一起。这种配对并非随意,而是基于它们携带的基因信息的高度相似性,就像一对有着共同“蓝图”的兄弟姐妹一样。

当一对同源染色体成功配对后,它们会紧密地结合在一起,形成一个称为“二价体”(bivalent)的结构。每个二价体由两对姐妹染色单体组成,总共有四条染色单体。此时,这个由四条染色单体组成的二价体,就是我们所说的“四分体”(tetrad)。

四分体的形成发生在减数分裂前期I的几个亚期中:

细线期(Leptotene):染色体开始凝集,变得可见,但仍然细长。
偶线期(Zygotene):同源染色体开始互相靠近并紧密配对,形成合子体(synaptonemal complex)。这是四分体真正开始形成的时期。
粗线期(Pachytene):同源染色体紧密配对,并在染色体上发生“交叉互换”(crossing over)或“重组”(recombination)。这是四分体最明显的时期,可以看到四个染色单体清晰地结合在一起。在这一时期,同源染色体之间的遗传物质会发生交换,这是产生遗传多样性的关键过程。
双线期(Diplotene):同源染色体开始稍微分开,但仍然通过交叉互换点(chiasmata,单数chiasma)连接。这些交叉点就是 tidligere(曾经)发生过遗传物质交换的地方,它们看起来就像是染色体之间的“交叉路口”。
终变期(Diakinesis):染色体进一步凝集,核膜开始解体,为后续的分裂做准备。交叉点仍然可见。

四分体何时消失?

四分体这个结构本身并不是永久存在的。它的生命周期与减数分裂前期I的进程紧密相关。

在减数分裂前期I的终变期(Diakinesis)末期,随着染色体的进一步凝集,核膜的解体以及纺锤体的形成,四分体这个明确的“四合一”结构开始瓦解。

更确切地说,在中期I(Metaphase I)开始时,四分体就不再以独立、明显的四合一状态存在了。此时,配对好的同源染色体(仍然通过交叉点连接,但结构上已经不是清晰的四分体了)排列在细胞赤道板上。这些配对好的同源染色体作为一个整体(称为二价体或四价体)准备分离。

所以,虽然四分体的形成始于偶线期,并在粗线期和双线期最为显著,但从功能上讲,它所代表的同源染色体配对和交叉互换的过程,在终变期结束,并在中期I正式开始时,四分体作为一种结构实体就已经完成了其“使命”,不再以我们最初认识的形态存在了。它的消失,标志着减数分裂进入了更关键的分离阶段。

简而言之,四分体在减数分裂前期I形成,并在减数分裂前期I的终变期末到中期I开始时消失。它在这个短暂而关键的时期,是遗传信息重组和配对分离的基础。

网友意见

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减数分裂四分体出现在减数第一次分裂前期的粗线期(Pachytene)。此时联会完成,染色体上遍布了联会复合体。每条染色体的联会区域有一到两个点发生同源染色体交叉互换(Crossover),四条姐妹染色单体绑在一起,也就是四分体。可以用交叉互换的分子标记Mlh1或Mlh3染色染到交叉互换,证明粗线期四分体形成。

到了双线期(Diplotene),同源染色体被拉开,但交叉互换的点仍连在一起,即使不染分子标记,也能很明显看到四分体。

到了终末期(Diakinesis),联会复合体解离,两对同源染色体分开,也就不存在四条染色体在一起的状态,由此进入减数第一次分裂中期(Metaphase1)。

所以四分体形成于减数第一次分裂前期的粗线期,从减数第一次分裂前期的终变期开始解离,减数第一次分裂中期彻底消失。


我高中时绝不会想到,我博士做的课题居然是高中时看起来最无聊的考点之一减数分裂……

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