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减数分裂与受精作用
新课导入
在腐烂的水果周围常可看到飞舞的果蝇。
果蝇的生长周期短，繁殖快，染色体少且容易观察，是遗传学上常用的实验材料。
1.配子的染色体与体细胞的染色体有什么差别？
配子的染色体数目是体细胞的染色体数目的一半。
配子的染色体是由体细胞中每对染色体中的一条染色体组合。
2.针对这幅图，你还能提出什么问题或猜想？
配子可能是通过减数分裂产生的，染色体的数目减少一半。受精时，雌雄配子结合，染色体数目得以恢复正常。
Y
X
X
X
体细胞
配子
德国动物学家魏斯曼从理论上预测：在精子和卵细胞成熟时，必然有一个特殊的过程使染色体数目减少一半；受精时，精子和卵细胞融合，染色体数目恢复正常。魏斯曼的预言通过显微镜观察得到证实。这个特殊的过程实际上是一种特殊方式的有丝分裂，叫作减数分裂。
7
14
14
7
14
7
14
14
7
：
减数分裂
受精卵
有丝分裂
细胞分化
受精作用
精子
卵细胞
父亲
母亲
减数分裂
减数分裂
（46）
（46）
（23）
（23）
（46）
（46）
个体
1 2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22 23
1 2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22 23
男
女
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：进行有性生殖的生物。
特点：染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次。
结果：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。
场所：有性生殖器官。
细胞类型变化：原始生殖细胞 → 成熟生殖细胞
减数分裂
卵原细胞 → 卵细胞
精原细胞 → 精子
精原细胞
（原始雄性生殖细胞）
体细胞
有丝分裂
精原细胞
有丝分裂
精细胞
减数分裂
精子
变形
一、精子形成的过程
（一）形成部位：睾丸
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。
1.在减数分裂前，每个精原细胞的染色体复制一次。
2.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。这两次分裂分别叫作减数分裂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）。
3.减数分裂后，精细胞再经过变形形成成熟的雄性生殖细胞——精子。
（二）精子的形成过程
精子的形成过程的三个阶段
精原细胞
初级
精母细胞
次级
精母细胞
精细胞
精子
染色体复制
减数分裂Ⅰ
减数分裂Ⅱ
变形
减数分裂
减数分裂前
（一）
（二）
（三）
特点：染色体的复制（DNA的复制和有关蛋白质的合成）
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
染色体复制
体积增大
初级精母细胞
精原细胞
前期(四分体时期）
减数第一次分裂(初级精母细胞）
间期
减I前期：
同源染色体联会,形成四分体。
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
：
判断是否有同源染色体，应同时满足3个条件：
①大小（长度）——相同
②形状（着丝点位置）——相同
③来源（颜色）——不同
属于同源染色体
例2：下列几组染色体中，属于一对同源染色体的是（ ）
A B C D E
DE
1
2
3
4
A
A′
a
a′
B
b
B′
b′
一个四分体
一对同源染色体
四条姐妹染色单体
右图共有 个四分体， 和 、
和 就是一对同源染色体；1和3、1
和4、2和3、2和4是 染色体。
和 、 和 、 和 、
和 互为姐妹染色单体；A和a、 A和
a′、B和b、 B和b′为 。
2
1
2
3
4
非同源
a
a′
A
A′
b
b′
B
B′
非姐妹染色单体
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
：
减I前期
(四分体时期）
减数第一次分裂(初级精母细胞）
减I中期
减I中期
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I中期
减数第一次分裂(初级精母细胞）
减I后期
减I后期
同源染色体彼此分离，非同源染色体自由组合。
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。
非同源染色体的自由组合
组合一
Ａ　Ｂ
a　b
Ａ　b
a　Ｂ
组合二
组合三
组合四
第一种可能性
第二种可能性
减数第一次分裂(初级精母细胞）
减I后期
减I末期
初级精母细胞
次级精母细胞
染色体数目减半的原因是什么？
减I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。细胞的每一极只得到各对同源染色体中的一条。
减数分裂第二次分裂
减数分裂Ⅱ的过程
减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ之间通常没有间期，或者间期很短,染色体不再复制。
每个次级精母细胞有 条染色体
每个初级精母细胞有 条染色单体，细胞内有无同源染色体？
减数第二次分裂(次级精母细胞）
减Ⅱ前期
2
4
减Ⅱ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(次级精母细胞）
减Ⅱ前期
减Ⅱ中期
纺锤丝牵引着着丝粒将染色体排列在赤道板上。
着丝粒分裂，两条姐妹染色单体分开形成染色体，染色体数目暂时加倍。
减Ⅱ后期
次级精母细胞
精细胞
减Ⅱ后期
减数第二次分裂
减Ⅱ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。
精子的变形
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
（二）精子的形成过程
联会、四分体
同源染色体分离
着丝粒分裂
染色单体分开
次级精母细胞
细胞增大
染色体复制
变形
间期
减数第一次分裂
减数第二次分裂
1个
1个
2个
4个
4个
思考：
（1）减数第一次分裂的实质是_______________,
减数第二次分裂的实质是__________________。
（2）染色体数目减半发生在______________。
精原细胞
初级精母细胞
精细胞
精
子
同源染色体分离
姐妹染色单体分离
减数第一次分裂
【提示】减数分裂特殊性主要体现在：
(1)DNA复制一次，细胞连续分裂两次；
(2)有独特的染色体行为——同源染色体联会、分离；
(3)分裂结果：得到四个细胞并且染色体数减半；
(4)形成的是生殖细胞而不是体细胞。
基于生物学事实和证据运用归纳与概括，体现了科学思维的核心素养。
思考：减数分裂被称为特殊的有丝分裂，特殊在什么地方？
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
1．根据减数分裂染色体行为变化，回答下列过程各发生的时期:
（1）染色体复制发生在:
（2）同源染色体的联会发生在:
（3）同源染色体分离、非同源染色体自由组合发生在：
（4）染色体着丝点分裂发生在:
（5）染色体数目减半发生在:
减数第一次分裂
减Ⅰ后期
减Ⅰ前的间期
减Ⅰ前期
减Ⅱ后期
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
精子形成的顺序依次是：
4
→5
→7
→2
→9
→6
→8
→10
→1
→3
卵细胞
卵泡
1.形成部位：
有性生殖器官内，如卵巢
卵巢中有许多发育程度不同的卵泡，在卵泡中央的一个细胞会发育成卵细胞。
三、卵细胞的形成过程
卵细胞的形成过程
：一个卵原细胞减数分裂的结果是形成一个卵细胞和三个极体，三个
极体不久后也全都退化消失。
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
对比 精子的形成 卵细胞的形成
相同点 子细胞数
子细胞染色体数目 染色体行为 不同点 形成部位
是否变形
细胞质是否均等分配
形成的生殖细胞数
4个（都是精子）
4个（1个卵细胞、3个极体）
都是染色体复制一次，细胞分裂两次，
子细胞中染色体数目都是体细胞的一半；
各个时期染色体行为均一致；
睾丸（精巢）
卵巢
变形
不变形
两次分裂都是均等分裂
初级卵母细胞和次级卵母细胞都
是不均等分裂，极体是均等分裂
1个精原细胞形成4个精子
1个卵原细胞形成1个卵细胞
（3个极体退化）
【知识总结】
比较卵细胞与精子形成过程的异同点
区别 有丝分裂 减数分裂
形成细胞类型
染色体复制次数 细胞分裂次数
形成子细胞数目
染色体数目变化
有无同源染色体的行为
体细胞
生殖细胞
染色体复制一次，
细胞分裂一次
染色体复制一次，
细胞连续分裂两次
2个
1个卵细胞或4个精子
亲子细胞染色体数目相等
2N 2N
染色体数目减半
2N N
同源染色体在第一次分裂发生
联会、交叉互换、分离等行为
无同源染色体的联会、交叉互换、分离等行为
有丝分裂和减数分裂的比较
二看
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
三看同
源
染
色
体
行
为
无同源染色体行为
（有丝分裂）
联会、四分体、分离
（减Ⅰ）
减Ⅱ
减Ⅱ
一看
是否均等
不均等
均等
减数分裂
根据是否有同源染色体判定
减数分裂和有丝分裂各时期图像判断
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
看一看:下列6个图分别是什么分裂何时期的图像 有丝分裂中期减Ⅰ 后期减Ⅰ 前期有丝分裂前期有丝分裂后期减Ⅱ后期【课堂练习】判断下列6个细胞处于什么时期？
▌判断下列细胞分别属于何种分裂的什么时期，形成的子细胞是什么？
甲细胞处于____________分裂___期,子细胞为___________
乙细胞处于____________分裂___期,子细胞为___________
丙细胞处于____________分裂___期,子细胞为___________
丁细胞处于____________分裂___期,子细胞为___________
减数第一次
后
次级精母细胞
减数第二次
后
精细胞/第二极体
有丝
后
体细胞
减数第二次
后
卵细胞和极体
染色体、DNA相对含量的变化曲线
仔细观察下表中细胞图像，完成表中内容探究(假设生
物正常体细胞中染色体数目为2n，DNA数目为2C)
细胞分 裂图像
分裂 时期 间期 中期 前期 中期 末期
减数第一次分裂
减数第二次分裂
前期
后期
末期
后期
染色 体数 2n ___ 2n 2n 2n→n n n 2n→n
DnA数 4c 4c 4c 4c→2c 2c 2c ___ 2c→c
染色单 体数 4n 4n 4n→2n 2n 2n __ __
2n
n→2n
2c→4c
2c
0→4n
4n
0
0
【知识拓展】
2N
4N
次级精母细胞
精原细胞
初级精母细胞
精细胞
染 色 体 变 化 曲 线
减数分裂 I
减数分裂 II
同源染色体分离，染色体数目减半
着丝粒分裂，姐妹染色单体分开
染色体平均分配给子细胞
【知识拓展】
次级精母细胞
2N
4N
精原细胞
初级精母细胞
精细胞
核DNA 变 化 曲 线
减数分裂 I
减数分裂 II
DNA复制
同源染色体分离，染色体数目减半
着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，分别进入不同的子细胞中
【知识拓展】
次级精母细胞
2N
4N
精原细胞
初级精母细胞
精细胞
染 色 单 体 变 化 曲 线
减数分裂 I
减数分裂 II
DNA复制
同源染色体分离，染色体数目减半
着丝粒分裂，姐妹染色单体分开
【知识拓展】
2
1
1条染色体上DNA数目
时期
每条染色体上DNA数目变化曲线
着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，形成子染色体
DNA复制
【知识拓展】
减数分裂 I
减数分裂 II
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
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。
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。
2.1.2 受精作用
“一母生九子，九子各不同”
父亲体内所有的精原细胞，染色体组成相同，母亲体内的卵原细胞，染色体组成也相同。
同样的精（卵）原细胞，会产生不同的配子吗？
配子中染色体组合的多样性
（1）模拟细胞中只有一对同源染色体的情况
减数分裂能产生的配子种类
共能产生2种配子
方式一、减Ⅰ后期非同源染色体的自由组合
（2）模拟细胞中有两对同源染色体的情况
可能性①
可能性②
共能产生4种配子
（3）模拟细胞中有三对同源染色体
配子中染色体组合8种
减数分裂能产生的配子种类
精(卵)原细胞中同源染色体（对） 可能形成的配子类型（种）
1
2
3
n
②生物个体（多个精(卵）原细胞）
①单个精(卵)原细胞
21
22
23
2n
例：正常人细胞中有23对染色体，可能形成的配子种类为_____种
4个精子（两种）、1个卵细胞（一种）
223
不发生交叉互换时
发生交叉互换时
如果四分体时期发生交叉互换，一个精原细胞产生4种类型配子
方式二、减Ⅰ前期（四分体时期）非姐妹染色单体的交叉互换
1、概念：
卵细胞和精子相互识别，融合成为受精卵的过程
受精作用（fertilization）
2、过程：
①精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面
②卵细胞的细胞膜发生复杂的生理反应，阻止其他精子进入
③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
受精卵中遗传物质的来源：
①核内DNA：一半来自精子(父方)，一半来自卵细胞(母方)
②细胞质：几乎都来自卵细胞(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
① 减数分裂和受精作用保证了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 通过有性生殖，新一代继承了父母双方的遗传物质。
③ 在有性生殖的过程中，减数分裂形成的配子，其染色体组合具有多样性，加上受精过程中卵细胞和精子结合的随机性，同一双亲的后代呈现多样性。这种多样性有利于适应多变的自然环境，有利于生物在自然选择中进化。
④ 减数分裂和受精作用对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。
减数分裂和受精作用的意义

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