有丝分裂与减数分裂：人体细胞如何分裂以生长和繁殖

人体内的每个细胞都可追溯到一个单个受精卵，而将一个细胞转变为数万亿个细胞的指令依靠两种不同类型的分裂：有丝分裂和减数分裂。美国国立卫生研究院的国家人类基因组研究所（NHGRI）和国家普通医学研究所（NIGMS）都将这两种描述为细胞用来繁殖或创建进行生殖所需的性细胞的两个核心机制。

细胞周期：分裂的位置

根据NHGRI的遗传学术语表，分裂中的细胞首先要经历间期，由三个阶段组成：G1，细胞在此时准备分裂；S，细胞在此时复制其整套DNA（S代表DNA合成）；以及G2，细胞在此时组织和压缩新复制的遗传物质。分裂本身发生在M期，当细胞将其两个DNA副本分配到两个新的子细胞中时。

有丝分裂：精确复制细胞

有丝分裂产生两个与亲细胞和彼此在遗传上相同的子细胞，NHGRI表示。NIGMS指出，这是负责普通身体生长和组织替换的分裂——例如，胃衬细胞每几天更新一次，而肝细胞可能需要长达一年才能更新。

NIGMS列出了间期之后有丝分裂的六个阶段：前期，当染色体凝聚并附着到纺锤体装置时；前中期，当核膜分裂并纺锤体完全形成时；中期，当染色体排列在细胞中心时；后期，当姐妹色分体分离并向相反的两极移动时；末期，当新的核膜在每组周围形成时；以及细胞质分裂，当细胞物理上分裂成两个时。

减数分裂：产生卵子和精子细胞

减数分裂专门用于产生配子——卵子和精子——并以不同方式运作。NHGRI解释说，二倍体细胞携带46条染色体（23条的两个集合），复制一次DNA，然后分裂两次，产生四个单倍体子细胞，每个只有23条染色体。当精子细胞和卵子细胞在受精时联合时，来自每位亲本的组合23条染色体恢复了通常的46条二倍体数量。

亚利桑那州立大学的胚胎项目百科全书将减数分裂描述为分两个阶段进行。减数分裂I是还原分裂，分为前期I、中期I、后期I和末期I；在前期I期间，匹配的（同源）染色体配对并在称为交叉互换的过程中交换DNA片段，NIGMS表示这增加了遗传多样性。然后减数分裂II类似于有丝分裂，分离姐妹色分体以完成从一个原始二倍体细胞产生四个单倍体细胞的过程。

根据胚胎项目百科全书，卵细胞和精子的发育在时间上差异很大。精子发生始于青春期，并从每个起始细胞连续产生四个活力强的精子。相比之下，卵母细胞发生始于出生前，但在前期I的特定点暂停，直到青春期；当分裂恢复时，细胞不均匀地分裂，产生一个大的、营养丰富的卵和称为极体的小的抛弃结构，因此每个周期只产生一个可用的配子。

简史

胚胎项目百科全书将生物学家Oscar Hertwig功归于在19世纪70年代中期首次使用海胆细胞描述减数分裂。进化生物学家August Weismann在1890年意识到该过程将染色体数量减少了一半，遗传学家Thomas Hunt Morgan在1911年展示了染色体交叉互换。

减数分裂出错时

减数分裂过程中的错误可能会产生医学后果。美国Eunice Kennedy Shriver国家儿童卫生与人类发育研究所（NICHD）表示，唐氏综合症由细胞分裂中的随机错误引起，称为不分离，其中一对染色体未能正确分离——两个副本都落在一个产生的细胞中，另一个中都没有。最常见的形式、完全21三体症出现在每个细胞携带三个21号染色体副本而非两个副本时。

NICHD报告说，在大多数21三体症病例中，额外的染色体来自母亲的卵子，而不到5%来自父亲的精子。一个单独的形式、嵌合21三体症也占不到5%的病例，当一个人的细胞中只有一些携带额外的染色体时出现。NICHD明确表示，没有已知的亲本行为或环境因素导致唐氏综合症，该疾病在卵子或精子形成过程中随机出现。