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基因和染色体的关系
第2章
第1节 减数分裂和受精作用
本节聚焦
减数分裂的含义是什么？
配子的形成为什么必须经过减数分裂？
减数分裂是怎样进行的？
一 减数分裂——卵细胞的形成过程
1.形成场所：
卵巢中有许多发育程度不同的卵泡。
卵泡中央的一个细胞会发育成卵细胞。
卵细胞是在卵巢中形成。
卵原细胞——初级卵母细胞
——次级卵母细胞——卵细胞
2.过程：
一 减数分裂——卵细胞的形成过程
卵细胞与精子的形成过程有何异同？
初级卵母细胞
次级卵母细胞
第一极体
减数分裂Ⅱ
减数分裂Ⅰ
复制
退化消失
项目 精子 卵细胞
不 同 点 部位 睾丸或精巢 卵巢
原始生殖细胞 精原细胞 卵原细胞
细胞质的 分配情况 均等分裂 不均等分裂
分裂结果 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
是否变形 精细胞变形成精子 不需变形
相 同 点 (1)染色体的行为和数目的变化规律相同，表现在：
①染色体都在减数分裂前的间期复制
②减数第一次分裂同源染色体联会(可发生交叉互换)、分离，非同源染色体自由组合
③减数第二次分裂都是着丝点分裂，姐妹染色单体分开
(2)产生的子细胞数目都是4个，且细胞中染色体数目减半
同：
染色体的行为变化
异：
①初级卵母细胞和次级卵母细胞不均等分裂
②只形成一个卵细胞
③不需要变形
注：
第一极体是均等分裂
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
精子和卵细胞的形成过程
卵细胞
第一极体
第二极体
同源染色体分离
着丝点分裂
着丝点分裂
卵原细胞
四分体
复制
联会
次级卵母细胞（减数分裂II）
初级卵母细胞（减数分裂I）
细胞质不均等分裂
细胞质不均等分裂
无需变形
均等分裂
前期：联会、四分体（非姐妹染色单体交叉互换）（染色体数:2n DNA:4n 染色单体:4n）
中期：同源染色体排列在赤道板两侧 （染色体数:2n DNA:4n 染色单体:4n）
后期：同源染色体分离（非同源染色体自由组合）（染色体数:2n DNA:4n 染色单体:4n）
末期：形成1个次级卵母细胞和1个第一极体（染色体数:n DNA:2n 染色单体:2n）
有丝分裂、细胞分化
间期：细胞体积增大、染色体和DNA复制
1个卵原细胞（染色体数:2n DNA:2n 染色单体:0）
1个初级卵母细胞（染色体数:2n DNA:4n 染色单体:4n）
1个次级卵母细胞+1个第一极体（染色体数:n DNA:2n 染色单体:2n）
1个卵细胞+3个第二极体（染色体数:n）
体细胞（染色体数:2n DNA:2n 染色单体:0）
前期：染色体散乱分布 （染色体数:n DNA:2n 染色单体:2n）
中期：染色体着丝粒排列在赤道板上（染色体数:n DNA:2n 染色单体:2n）
后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分离（染色体数:2n DNA:2n 染色单体:0）
末期：形成1个次级卵细胞和2个第二极体（染色体数:n DNA:n 染色单体:0）
有丝分裂 减Ⅰ 减Ⅱ
前期 染色体散乱在中央，有同源染色体 同源染色体联会，四分体形成 染色体散乱分布，无同源染色体
中期 着丝点排在赤道板上，有同源染色体 四分体排列在赤道板上 与有丝分裂相同，但无同源染色体
后期 着丝点分裂，染色单体分开，有同源染色体 同源染色体分开，移向细胞两极 与有丝分裂相同，但无同源染色体
减数分裂和有丝分裂图像辨析
精原细胞
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
联会、四分体(互换)
同源染色体分离，非同源染色体自由组合
着丝粒分裂
姐妹染色
单体分裂
变形
卵原细胞
卵原细胞
初级卵母细胞
极体
＋
次级卵母细胞
卵细胞
染色体复制
联会、四分体(互换)
同源染色体分离，非同源染色体自由组合
着丝粒分裂
姐妹染色
单体分裂
有丝分裂
间期
减Ⅰ
细胞质均分
细胞质不均分
减Ⅱ
细胞质均分
细胞质不均分
极体
极体
＋
一 减数分裂——卵细胞的形成过程
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。
在减数分裂前，染色体复制一次，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，成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。
右图中的一个精（卵）原细胞可以产生几种精（卵）细胞？
与社会的联系
不良的环境条件会影响原始生殖细胞的减数分裂，从而影响生殖细胞的形成。
例如，气温过低会影响水稻花粉母细胞的减数分裂，进而影响水稻的花粉数量和质量，导致稻谷减产。对此，农业生产上可以采取灌深水的措施来预防。
吸烟会影响男性精子的数量和质量，这方面也有不少研究，感兴趣的同学可以搜集这方面的资料。
为了预防霜降风灾害，中午稻田灌5厘米以上深水主要原理是水的比热容较大，降温速度慢；增加空气湿度，增强大气逆辐射．从而起到保温的作用
根据相关研究，长期吸烟的男性人群，精子的受精能力比不吸烟人群低75%，因为精子可以识别尼古丁并且做出相应的反应，长期吸烟会使男性的受精能力降低。
练习与应用
一、概念检测
1. 与有丝分裂不同，减数分裂形成的成熟生殖细胞中的染色体数目会减少。判断下列相关表述是否正确。
(1) 玉米体细胞中有10对染色体，经过减数分裂后，卵细胞中染色体数目为5对。（ ）
(2) 在减数分裂过程中，染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ（ ）
×
√
2. 蝗虫的体细胞中有24条染色体，在观察蝗虫的细胞时，下列现象能够说明该细胞处于减数分裂的是 （ ）
A. 出现染色单体
B. 同源染色体联会
C. 染色体移向细胞的两极
D. 子细胞中有24条染色体
B
练习与应用
3.下图所示的细胞最可能是（ ）
A.卵细胞
B.初级精母细胞
C.次级卵母细胞
D.有丝分裂前期的细胞
C
4. 下图所示的细胞正在进行细胞分裂，识图回答问题：
(1) 这个细胞正在进行哪种分裂？为什么？
(2) 细胞中有几条染色体？几条染色单体？
(3) 细胞中有几对同源染色体？哪几条染色体是非同源染色体？
(4) 细胞中包含哪些姐妹染色单体？
(5) 这个细胞在分裂完成后，子细胞中有几条染色体？
(6) 尝试画出这个细胞的分裂后期图。
练习与应用
减数分裂。因为细胞中出现了四分体。
4条染色体，8条染色单体。
2对同源染色体。其中染色体A与C、A与D、B与C、B与D是非同源染色体。
a与a’、b与b’、c与c’、d与d’是姐妹染色单体。
2条
二、拓展应用
1. 下图是水稻花粉母细胞减数分裂不同时期的显微照片，A至D为减数分裂Ⅰ，E和F为减数分裂Ⅱ。图中的短线表示长度为5 μm。请你说说怎样判断图中的细胞处于减数分裂Ⅰ还是减数分裂Ⅱ。
根据细胞大小，染色体的形态、位置和数目判断细胞处于减数分裂的哪个时期。
练习与应用
如果出现上述现象，受精卵中的染色体数目就会出现异常，由该受精卵发育成的个体细胞中的染色体数目也不正常。由于染色体是遗传物质的载体，生物体的性状又是由遗传物质控制的， 那么当该个体的遗传物质出现异常时，该个体的性状也是异常的。例如，人的唐氏综合征（又称21-1体综合征）患者，就是由含有24条染色体（其中21号染色休是两条）的精子或卵细胞与正常的卵细胞或精子结合后发育成的。
练习与应用
不一定。若减数分裂过程中发生异常情况，比如减数分裂Ⅰ时联会的同源染色体，有一对或几对没有分别移向细胞的两极，而是集中到一个次级精（卵）母细胞中，再经过减数分裂Ⅱ形成的精子或卵细胞中的染色体数目，就会比正常的多一条或几条染色体，再例如，在减数分裂过程（无论减数分裂Ⅰ还是减数分裂Ⅱ）中，染色体已移向细胞的两极，但因某种原因细胞未分裂成两个子细胞，这样就可能出现精子或卵细胞中染色体数目加倍的现象。
2. 经过减数分裂形成的精子或卵细胞，染色体数目一定是体细胞的一半吗？有没有例外？出现例外会造成什么后果？请选择你认为最便捷的途径寻找答案。
3. 在精细胞变形为精子的过程中，精子的头部几乎只保留了细胞核，部分细胞质变成了精子的颈部和尾部，大部分细胞质及多数细胞器被丢弃，但全部线粒体被保留下来，并主要集中在尾的基部。你怎样解释这一现象？
练习与应用
精子和卵细胞结合时，头部先进入卵细胞内，精子的头部几乎只保留了细胞核，这就保证了遗传物质能够先进入卵细胞；部分细胞质变成了精子的颈部和尾部，使精子具备适于游动的能力；人部分细胞质及多数细胞器被丢弃，避免了受精过程中因为不必要的细胞组分而耗费能量；全部线粒体被保留下来，并主要集中在尾的基部，可以更好地在受精过程中提供能量。精子变形过程中的以上变化都是为受精提供了保证，是进化的结果。
1.目的要求
2.材料用具
探究 实践 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
通过观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片，识别减数分裂不同阶段的染色体的形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。
①.细胞内染色体数量较少。
②.选择雄性个体的生殖器官进行取材观察。
蝗虫精母细胞减数分裂装片，显微镜。
3.观察步骤
绘图
低倍镜观察
高倍镜观察
先在低倍镜下依次找到减数第一次分裂中期、后期和减数第二次分裂中期、后期的细胞，再在高倍镜下仔细观察染色体的形态、位置和数目
根据观察结果，尽可能多地绘制减数分裂不同时期的细胞简图
在低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片。
识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞。
1.雄性一次产生的雄配子数目多，能够观察到减数分裂的各个时期。（雌性一次产生的配子少。）
2.雄配子产生的过程中是连续分裂的。（雌配子不是连续分裂的，卵子要在受精作用之后才发生了第二次减数分裂。）
探究 实践 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
讨论
1.当你的目光聚焦在显微镜视野中的一个细胞时，你怎样判断它处于减数分裂的哪个时期？
根据细胞中染色体的形态、位置和数目判断。
例如，在减数分裂Ⅰ中，先后出现同源染色体联会、四分体形成、各对同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧、同源染色体分离、移向细胞两极的染色体分别由两条姐妹染色单体组成等现象。减数分裂Ⅱ中期，非同源染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板处，移向细胞两极的染色体不含染色单体。另外，在蝗虫精母细胞减数分裂的过程中，处于减数分裂Ⅰ的细胞要明显多于处于减数分裂Ⅱ的细胞。
探究 实践 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
2.减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ相比，中期细胞中染色体的不同点是什么？末期呢？
减数分裂Ⅰ中期，两条同源染色体分别排列在细胞中央的赤道板两侧，末期细胞两极的染色体由一整套非同源染色体组成，其数目是体细胞染色体数目的一半，每条染色体均由两条姐妹染色单体构成。减数分裂Ⅱ中期，非同源染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板处，末期细胞两极的染色体不含染色单体。
探究 实践 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
3.你是通过比较同一时刻不同细胞的染色体特点，来推测一个精母细胞在不同分裂时期的染色体变化的。这一做法能够成立的逻辑前提是什么？
同一生物的细胞，所含遗传物质相同，增殖过程相同，同一时刻不同细胞可能处于细胞周期的不同阶段。因此，可以通过观察多个精母细胞的减数分裂，推测一个精母细胞在减数分裂过程中染色体的连续变化。
拓展：减数分裂过程中相关曲线变化
间期
减数分裂Ⅰ
n
2n
3n
4n
减数分裂Ⅱ
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
对数
n
n
n
n
间期 MI前期 MI中期 MI后期 MI末期 MII前期 MII中期 MII后期 MII末期
染色体
染色单体
DNA
正常体细胞中的染色体数为：2N，DNA分子数为2a，完成下表
4a
4a
4a
4a→2a
2a
2a
2a
2a→a
0→4N
4N
4N
4N
4N→2N
2N
2N
2N→0
0
0
2N
2N
2N
2N
2N→N
N
N
N→2N
2N→N
2a→4a
次级精(卵)母细胞
精(卵)原细胞
初级精(卵)母细胞
精(卵)细胞
间期(G1)
减Ⅰ前、中、后
减Ⅱ前、中
减Ⅱ后
性原细胞
初级
性母细胞
次级
性母细胞
性细胞
减数分裂
拓展：减数分裂过程中相关曲线变化
有丝分裂与减数分裂的区别
有丝分裂 减Ⅰ 减Ⅱ
前期 染色体散乱在中央， 有同源染色体 同源染色体联会， 四分体形成 染色体散乱分布，
无同源染色体
中期 着丝点排在赤道板 上， 有同源染色体 四分体排列 在赤道板上 与有丝分裂相同，
但无同源染色体
后期 着丝点分裂， 染色单体分开， 有同源染色体 同源染色体分开， 移向细胞两极 与有丝分裂相同，
但无同源染色体
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
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
细胞分裂方式的判别
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:__________分裂的__期,子细胞为___________
减数第一次
后
次级精母细胞
乙:__________分裂的__期,子细胞为___________
减数第二次
后
精细胞或极体
丙:__________分裂的__期,子细胞为___________
有 丝
后
体细胞
丁:__________分裂的__期,子细胞为___________
减数第二次
后
卵细胞和极体

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