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第1节 减数分裂和受精作用
第2章 基因和染色体的关系
二倍体后代
回忆有丝分裂
细胞有丝分裂的重要意义：是将亲代细胞的染色体经过复制（关键是DNA的复制）之后，精确的平均分配到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性，细胞的有丝分裂对于细胞的生命细胞的遗传有重要意义。
2N
4N
2N
间期
前期
中期
后期
末期
胞质分裂期
：
进行有性生殖的生物也是通过有丝分裂的方式产生雌雄配子吗？
精子
卵细胞
受精卵
受精作用
细胞分裂
细胞分化
（92）
（46）
（46）
男
女
（46）
（46）
（92）
个体
魏斯曼(1834---1914)
August Weismann，德国动物学家
魏斯曼的预测
在卵细胞和精子成熟的过程中，必然有一个特殊的过程使染色体数目减少一半；受精时，精子与卵细胞融合，恢复正常的染色体数目。
天才的预见被其他科学家通过显微镜观察所证实。
：
减数分裂
受精
有丝
分裂
卵细胞
雌性
受精卵
母源染色体
父源染色体
精 子
二倍体后代
雄性
减数分裂：进行有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。在减数分裂前，染色体只复制一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次，减数分裂的结果是，成熟生殖细胞中染色体的数目比原始生殖细胞的减少一半。
有性生殖过程
概念：
减数分裂是进行有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。
范围：
特点：
结果：
场所：
细胞类型变化：
减数分裂
卵原细胞 → 卵细胞
精原细胞 → 精子
进行有性生殖的生物。
染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次。
成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。
有性生殖器官。
原始生殖细胞 → 成熟生殖细胞
一、精子的形成
1. 形成场所：睾丸的曲细精管
曲细精管中有大量原始的雄性生殖细胞——精原细胞，每个精原细胞的染色体数目都与体细胞相同。
精原细胞可通过有丝分裂进行自我增殖。
精原细胞
（哺乳动物）
体细胞
有丝分裂
细胞分化
精原细胞
2. 形成的过程
当雄性动物性成熟时，睾丸中的部分精原细胞的染色体复制一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次，最后形成四个精细胞。
这两次分裂分别为减数分裂I（也叫减数第一次分裂）和减数分裂II（也叫减数第二次分裂）。
一、精子的形成
一、精子的形成
精原细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
精细胞
精子
初级精母细胞
减数分裂前的间期：一部分精原细胞的体积增大，染色体复制，成为初级精母细胞。复制后的每条染色体都由两条姐妹染色单体构成，由同一个着丝粒连接，此时的染色体呈染色质丝的状态。
减数第一次分裂前的间期
精原细胞
：
：
精子形成的过程
初级精母细胞
减数第一次分裂的前期：初级精母细胞中原来分散的染色体缩短变粗并两两配对，细胞中的同源染色体两两配对叫联会。联会后的每对同源染色体含有四条姐妹染色单体，叫做四分体。
染色体
交叉互换
减数第一次分裂的前期
初级精母细胞
：
：
精子形成的过程
一对同源染色体
配对的两条染色体
形状和大小一般都相同
一条来自父方，一条来自母方
联会：同源染色体两两配对的现象；
四分体：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫做四分体；
1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体
复制
姐妹染色单体
姐妹染色单体
一对同源染色体
一个四分体
：
精子形成的过程
交叉互换：四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体发生部分片段的交换现象。
交叉互换
：
精子形成的过程
初级精母细胞
减数第一次分裂的中期：各对同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧，每条染色体的着丝粒都附着在纺锤丝上。
减数第一次分裂的中期
初级精母细胞
：
：
精子形成的过程
初级精母细胞
减数第一次分裂的后期：在纺锤丝的牵引下，配对的两条同源染色体彼此分离，分别移向细胞两极，这样细胞的两极只得到各对同源染色体中的一条。
减数第一次分裂的后期
初级精母细胞
：
：
精子形成的过程
初级精母细胞
减数第一次分裂的末期：在两组染色体到达细胞的两极后，一个初级精母细胞形成两个次级精母细胞。
减数第一次分裂的末期
次级精母细胞
：
：
精子形成的过程
次级精母细胞中染色体数目只有初级精母细胞中的一半，且不存在同源染色体。
原因：减数分裂Ⅰ中，同源染色体分离，并分别进入两个子细胞。
染色体数目减半
一、精子的形成
特别强调
一、精子的形成
次级精母细胞
精细胞
精子
减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ之间通常没有间期，或者间期时间很短，染色体不在复制。减数分裂Ⅱ细胞中的变化和有丝分裂期近似。
减数分裂Ⅱ
次级精母细胞
减数第二次分裂的前期：新细胞中再次形成纺锤体，纺锤丝与染色体相连，这时的染色体依然由姐妹染色单体组成。
减数第二次分裂的前期
次级精母细胞
：
：
精子形成的过程
次级精母细胞
减数第二次分裂的中期：纺锤丝牵引着着丝粒将染色体排列在赤道板上。
减数第二次分裂的中期
次级精母细胞
：
：
精子形成的过程
次级精母细胞
减数第二次分裂的后期：着丝粒一分为二，两条姐妹染色单体分开，形成两条子染色体。
减数第二次分裂的后期
次级精母细胞
：
：
精子形成的过程
2个次级精母细胞
减数第二次分裂的末期：在纺锤丝的牵引下，子染色体分别移向细胞两极，随着细胞的分裂进入两个子细胞。
减数第二次分裂的末期
4个精细胞
：
：
精子形成的过程
精细胞
精细胞变形：精细胞经变形，形成蝌蚪状的精子，分为头部和尾部，头部含有细胞核，尾长，能够摆动。
精细胞变形
精子
：
：
精子形成的过程
染色体复制
联会，形成四分体
精原细胞
初级精
母细胞
体积增大
精细胞
精子
次级精母细胞
精子的形成过程
减数I和减数II的比较
减数I 减数II
染色体复制
着丝粒
染色体数目
DNA数目
染色体的主要行为
不分裂
分裂
减半
不减半
减半
减半
同源染色体分离
染色单体分离
复制
不复制
二、卵细胞的形成
1. 形成场所：卵巢
卵巢内部有很多发育程度不同的卵泡，卵泡中有原始的雌性生殖细胞——卵原细胞，每个卵泡将来都可以孕育一个卵细胞。
卵原细胞
二、卵细胞的形成
卵原细胞
初级卵母细胞
次级卵母细胞
第一极体
第二极体
间期
减Ⅰ
减Ⅱ
退化消失
2. 形成的过程
第二极体
卵细胞
第二极体
联会
退化消失
细胞质不均等分裂原因：
保证细胞中储存丰富的营养以供早期胚胎发育
精子与卵细胞形成过程的异同点
精子的形成 卵细胞的形成
不同点 产生部位
原始生殖细胞
细胞质分裂是否均等
结果
是否变形
相同点 睾丸
卵巢
精原细胞
卵原细胞
是
减 I 不均等分裂；
次级卵母细胞减 II 时也不均等分裂，
第一极体减 II 时均等分裂
一个精原细胞经减数分裂
产生4个精子
一个卵原细胞经减数分裂
产生1个卵细胞和3个极体（核）
是
否
染色体的行为变化相同：
1. 染色体复制一次
2. 在第一次分裂时同源染色体联会，非姐妹染色体交叉互换，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，第一次分裂结束后染色体数目减半；
3. 第二次分裂时着丝点分裂，姐妹染色单体分离
1个精（卵）原细胞1个初级精（卵）母细胞2个次级精（卵）母细胞1个卵细胞和3个极体或4个精细胞4个精子减数第一次分裂减数第二次分裂减数分裂间期：变形染色体复制联会、四分体同源染色体排列在赤道板两侧前期：中期：后期：同源染色体分离末期：形成2个次级性母细胞,染色体数目减半前期：染色体散乱分布中期：染色体排列在赤道板中央后期：着丝点分裂形成4个子细胞末期：1.减数分裂中相关数量变化及曲线
间期 减数分裂 Ⅰ 减数分裂 Ⅱ 前期 中期 后期 末期 前期 中期 后期 末期
DNA
染色体
染色单体
次级精母细胞
精原细胞
初级精母细胞
精细胞
2n→4n
4n
4n
4n
4n→2n
2n
2n
2n
2n→n
2n
2n
2n
2n
2n
2n→n
n
n
2n→n
0→4n
4n
4n
4n
4n→2n
2n
2n
2n→0
0
正常体细胞中的染色体数为：2N，完成下表
2N
4N
次级精母细胞
精原细胞
初级精母细胞
精细胞
1.减数分裂中相关数量变化及曲线
染色体
次级精母细胞
2N
4N
精原细胞
初级精母细胞
精细胞
1.减数分裂中相关数量变化及曲线
DNA
2N
4N
次级精母细胞
精原细胞
初级精母细胞
精细胞
1.减数分裂中相关数量变化及曲线
染色单体
减数分裂过程中相关曲线变化
间期
减Ⅰ前期
减Ⅰ中期
减Ⅰ后期
减Ⅰ末期
n
2n
3n
4n
减Ⅱ前期
减Ⅱ中期
减Ⅱ后期
减Ⅱ末期
染色体数
细胞一分为二
着丝 粒分裂
细胞一分为二
核DNA数
复制
染色单体数
同源染色体数
1
2
次级精母细胞
精原细胞
初级精母细胞
精细胞
1.减数分裂中相关数量变化及曲线
一条染色体上的DNA含量
减数分裂与有丝分裂过程中细胞分裂图像的辨析
时期 有丝分裂 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ
前期
有同源染色体，无联会，染色体散乱分布 有同源染色体，且有联会和四分体 无同源染色体，无联会，染色体散乱分布
时期 有丝分裂 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ
中期
有同源染色体，染色体的着丝粒排列在赤道板上 有同源染色体，四分体排列在赤道板两侧 无同源染色体，染色体的着丝粒排列在赤道板上
时期 有丝分裂 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ
后期
着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，有同源染色体 同源染色体分开，每条染色体含2条姐妹染色单体 着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，无同源染色体
减数分裂与有丝分裂异同点
有丝分裂 减数分裂
分裂起始细胞
细胞分裂次数
染色体复制次数
同源染色体行为
子细胞 数目
类型
染色体数
相同点 体细胞
原始生殖细胞
一次
二次
一次
一次
无联会、分离
有联会、分离
2
4
体细胞
有性生殖细胞
与亲代细胞相同
比亲代细胞减半
都有纺锤体的出现，染色体复制一次
一数
染
色
体
数
目
奇数
偶数
二看
同
源
染
色
体
有同源染色体
无同源染色体
三判断
同
源
染
色
体
行
为
无同源染色体行为
(同源染色体并列)
（有丝分裂）
联会、四分体、分离
(同源染色体上下排列)
（减Ⅰ）
减Ⅱ
减Ⅱ
技巧：一数、二看、三判断
细胞分裂图像的辨析
如图所示：
减数分裂
有丝分裂
图注
1．实验原理：
蝗虫的精母细胞进行减数分裂过程中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化，因而可据此识别减数分裂的各个时期。
三
观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
要点归纳
2．方法步骤
观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
3．观察细胞减数分裂实验材料的选择需要考虑两个方面
（1）雄性个体产生的精子数量远远多于雌性个体产生的卵细胞的数量，因此在选择观察减数分裂的材料时要选择分裂旺盛的雄性个体生殖器官。
（2）在动物卵巢内减数分裂没有进行彻底，所以要完整观察减数分裂各时期的图像，一般不选择雌性个体。
观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
思考：
1．为什么选蝗虫精母细胞作为观察材料？
2．视野中的细胞减数分裂是动态变化的吗？能观察到不同时期的细胞吗？
染色体数目较少，染色体较大，易于观察。
细胞已被杀死固定，不可能动态变化；
但不同细胞被固定在不同时期，因此可观察到各时期的染色体形态。
非姐妹染色单体
自由组合
四、配子中染色体组合的多样性
四、受精作用
1. 定义：
受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程
受精作用
精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。
精子入卵
卵细胞的细胞膜发生复杂的生理反应，阻止其他精子再进入。
卵细胞反应
精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合，使彼此的染色体会合在一起
精卵融合
四、受精作用
2. 过程：
受精的实质
精卵相互识别的基础：
细胞膜上的糖蛋白
精卵融合体现：
细胞膜的流动性
四、受精作用
3.结果：
受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，且出现了同源染色体，保证了物种染色体数目的稳定，其中有一半的染色体来自精子（父方），另一半来自卵细胞（母方）。
受精卵的遗传物质(DNA)
核DNA（ 1/2 父方 + 1/2 母方）
细胞质DNA(几乎都来自母方)
精子
N
卵细胞
N
父本
2N
受精卵
2N
有丝分裂
细胞分化
受精作用
母本
2N
个体
2N
减数
分裂
未受精时，卵细胞代谢比较缓慢。受精过程使卵细胞变得十分活跃。受精卵迅速进行分裂和分化，开始了个体发育过程。
四、受精作用
进行有性生殖的真核生物
四、减数分裂和受精作用的意义
1
保证每种生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性。
2
配子的多样性和精卵结合的随机性，
使同一双亲的后代呈现多样性。
有利于生物适应多变的自然环境，
有利于生物在自然选择中进化，
体现了有性生殖的优越性。
减数分裂配子来源的判定
1．无互换时，配子来源的判断方法：
(1)来自同一初级精母细胞的四个精子，染色体组成两两相同，与另两个完全互补。
(2)来自同一次级精母细胞的两个精子，染色体组成完全相同。
2．有互换时，配子来源的判断方法：
(1)来自同一初级精母细胞的四个精子，染色体组成各不相同，但是除互换区域外，两两相同，与另两个完全互补。
(2)来自同一次级精母细胞的两个精子，除互换区域外，其他完全相同。
2．有互换时，配子来源的判断方法：
(1)来自同一初级精母细胞的四个精子，染色体组成各不相同，但是除互换区域外，两两相同，与另两个完全互补。
(2)来自同一次级精母细胞的两个精子，除互换区域外，其他完全相同。
配子中染色体组合的多样性
1．含2对同源染色体(Yy、Rr)的细胞(个体)产生的配子的种类(不考虑交叉互换)
项目 实际能产生配子的种类 可能产生配子的种类
一个精原细胞 2种(YR和yr或Yr和yR) 4种(YR、yr、Yr、yR)
一个雄性个体 4种(YR、yr、Yr、yR) 4种(YR、yr、Yr、yR)
一个卵原细胞 1种(YR或yr或Yr或yR) 4种(YR、yr、Yr、yR)
一个雌性个体 4种(YR、yr、Yr、yR) 4种(YR、yr、Yr、yR)
2.含n对同源染色体的细胞(个体)产生的配子的种类(不考虑交叉互换)
项目 实际能产生配子的种类 可能产生配子的种类
1个精原细胞 2种 2n种
1个雄性个体 2n种 2n种
1个卵原细胞 1种 2n种
1个雌性个体 2n种 2n种
课堂练习
1、减数分裂过程中，着丝点的分裂发生在 （ ）
A、间期 B、第一次细胞分裂
C、第二次细胞分裂 D、四分体时期
2、减数分裂中的第一次分裂的主要特点是（ ）
A、姐妹染色单体分开 B、同源染色体分开
C、染色体进行复制 D、染色体被恢复成染色质细丝
C
B
3、在减数分裂过程中，有关同源染色体的叙述，不正确的是：（ ）A、第一次分裂开始不久两两配对的染色体B、在减数第二次分裂中，大小、形状相同的染色体C、一条来自父方，一条来自母方D、在减数第一次分裂后期向两极移动B课堂小结
感谢聆听

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