关于减数分裂中配子类型的计算方法
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关于减数分裂中配子类型的计算方法
河北隆化存瑞中学张秀东（ 068150）
减数分裂是一种特殊方式的有丝分裂，发生在生物体进行有性生殖的过程中，它使得原始的生殖细胞发展为成熟的生殖细胞（即配子）。
在减数分裂过程中，在染色体数目上、同源染色体与非同源染色体之间组合形式上，发生着复杂的变化，并遵循着一定的遗传规律，影响着配子类型的产生。
我就从配子的发生和减数分裂中染色体的变化与遗传定律关系的角度谈一下配子类型的计算。
1、配子的发生和染色体周史与三大遗传定律的关系：
在减数第一次分裂的分裂间期，染色体进行了复制，使得每一条染色体含有两条姊妹染色单体，对于一对同源染色体来说，共含有四条染色单体，来自于母方的与来自于父方的染色单体互称同源非姊妹染色单体。
1.1. 减数分裂前期I的粗线期至中期I ，体现了基因的连锁和交换定律
1.1.1.基因的连锁和交换现象的发生
在生物中，雄果蝇和雌蚕是完全连锁的，即同一条染色体上的基因，在遗传的过程中不能独立分配，而是随着这条染色体作为一个整体共同传递到子代中去。
在生物中，除雄果蝇和雌蚕是完全连锁的外，其他生物（包括雌果蝇、雄蚕）同源染色体上连锁的基因，在四分体时期都会发生不同程度的交换，一直到中期I结束。
同源染色体的非姊妹染色单体之间的对应节段可以在相应位置上断裂，使同源非姊妹染色单体之间的片段发生交换，结果是每 . 1 .
对同源染色体中有两条非姊妹染色单体上的基因重新组合，从而产生遗传性状的重新组合。
（说明：同源染色体上发生交叉互换的基因必须是等位基因时，才会产生遗传性状的重新组合。
）
1.1.
2.基因的连锁和交换现象对配子类型形成的影响
如果同源染色体上的连锁基因不发生交换，则一对同源染色体上的四个染色单体分为两种基因型。
（位于同一条染色体上的两个染色单体的基因型相同。
）
如果同源染色体上的连锁基因发生交换，则一对同源染色体上的四个染色单体分为四种基因型。
（位于同一条染色体上的两个染色单体的基因型不同。
）
1.2.在减数分裂的前期I的双线期至后期I，体现了基因的分离规律。
1.2.1.基因分离现象的发生
在减数分裂前期I的双线期，组成四分体的两条同源染色体表现相斥而趋于分离，在中期Ⅰ时每个四分体的一对同源染色体的两个着丝点分别排列在赤道面上，各自面向相对的两极。
这时已经决定了一对同源染色体将要分向两极的去向。
在后期I组成四分体的两条同源染色体分离，分别进入两个子细胞，每一条染色体上包含着两条姊妹染色单体。
1.2.2.基因分离现象对配子类型形成的影响
因为组成每个四分体的两条同源染色体，一个来自父方，一个来自母方，他们所含的基因型是不一样的，当这两条同源染色体分别移向两极时，完全是随机的，所以就会有两种可能的移动情况。
1.3.减数分裂前期I至中期I 体现了基因的自由组合规律1.3.1.基因的自由组合现象的发生
由于一个细胞中的所有同源染色体分离时只分成了两组 . 2 .
，所以涉及到各对同源染色体中的一条（互称非同源染色体）要组合到一起，构成一组染色体。
因为各对同源染色体分离时是随机的，所以非同源染色体组合到一起的机会也是随机的，并且是均等的。
随着非同源染色体的自由组合，非等位基因也自由组合，这就是基因的自由组合规律。
在中期I，同源染色体的两个着丝点分别排列在赤道面上时两组染色体就形成了。
1.3.
2.基因的自由组合现象对配子类型形成的影响
假如一个精原细胞（或卵原细胞）中含有n对同源染色体，当减数分裂中期I 同源染色体分离形成两组染色体，分别进入两个次级精母细胞（或次级卵母细胞）时，每个细胞中分别含有各对同源染色体中的一条，结果各具有单倍的染色体数（n），表现为染色体数目减半。
不管是完全连锁的还是不完全连锁发生交叉互换的细胞，次级精母细胞（或次级卵母细胞）基因组合的情况是一样的，都有2n种。
1.4.次级精母细胞（或次级卵母细胞）形成后，紧接着进入减数第二次分裂，在中期Ⅱ，染色体排列在赤道面上，然后着丝点复制并分裂，一条染色体一分为二，使一对姊妹染色单体分别移向两极。
在这个过程中，不同染色体中的各一条姊妹染色单体又一次发生自由组合。
根据1.1.2.结果可知：
1、发生了基因完全连锁现象的细胞，由于一个次级精母细胞（或次级卵母细胞）内同一条染色体上的两个姊妹染色单体的基因型相同，所以末期Ⅱ结束产生两个精子（或卵细胞）时，这两个配子的基因型也是相同的。
2、发生了基因交换现象的细胞，由于一个次级精母细胞（或次级卵母细胞）内同一条染色体上的两个姊妹染色单 . 3 .
体的基因型不同，所以末期Ⅱ结束产生两个精子（或卵细胞）时这两个配子的基因型也是不同的。
在这种情况下，一种基因型的次级精母细胞（或次级卵母细胞）能产生多少种基因型的配子呢？根据数学组合可知，应为2n种。
2. 配子类型的计算
2.1.第一种计算方法：
配子的类型==次级精母细胞（或次级卵母细胞）基因型种数×每一个次级精母细胞（或次级卵母细胞）产生的精子（或卵细胞）的基因型种数。
通过上述分析可知，前者结果为2n种，后者结果有两种：在完全连锁条件下，一种基因型的次级精母细胞（或次级卵母细胞）只能产生1种基因型的配子；在不完全连锁条件下，一种基因型的次级精母细胞（或次级卵母细胞）却能产生2n种基因型的配子。
所以，
在完全连锁条件下，配子的类型=2n×1种=2n种；
在不完全连锁条件下，配子的类型=2n×2n种=4n种2.2.第二种计算方法：
通过上述分析得知，复制后的一对同源染色体含有四个染色单体，这四个染色单体在最终形成配子时将分别进入四个配子，每个染色单体就是将来配子中的一条染色体。
因此我们可以理解为每一个配子中染色体基因型的组成即是各对同源染色体中四个染色单体之一的自由组合。
1、在完全连锁条件下，一对同源染色体的四个染色单体只有两种类型，所以，含n对同源染色体的性原细胞形成的配子类型为2n种。
2、在不完全连锁条件下，一对同源染色体的四个染色单体却有四种类型，所以，含n对同源染色体的性原细胞形成的配子类型为4n种。
. 4 .
如果n对同源染色体中，只有m对同源染色体发生了等位基因互换，则将来形成的配子类型为2n×2m种。
由于一个性原细胞每次只产生四个精子或1个卵细胞和三个极体，因此，一个性原细胞产生配子的过程并不能体现出上述配子类型的理论值。
只有同种生物的大量性原细胞产生大量配子时，才能得到配子类型的理论值。
见表格
. 5 .。
