资源简介

(共57张PPT)
第1节 减数分裂和受精作用
第2章 基因和染色体的关系
问题探讨
Ⅳ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅲ
X
Y
X
Ⅳ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅱ
Ⅲ
Y
配子的染色体与体细胞的染色体的区别在于：
(1) 配子中的染色体数目是体细胞中的一半；
(2) 配子的染色体是由体细胞的每对同源染色体中的一条组合而成的。
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。
配子中染色体数目和体细胞中染色体数目有什么差异
魏斯曼的伟大预见：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。
受精卵
N
2N
2N
2N
2N
精子
卵细胞
受精卵
新个体
受精
（减数分裂）
（有丝分裂）
N
背景资料
（1）与孟德尔同时代的生物学家魏斯曼从理论上预测：在卵细胞和精子形成过程中，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。
（2）1883年 E.von Bennden 发现：蛔虫精子和卵细胞中的染色体数目只有体细胞中染色体数目的一半；而在受精过程中，受精卵从卵细胞和精子获得相同数目的染色体。
（3）1890年，科学家确认精子和卵细胞的形成要经过减数分裂。
（4）1891年，科学家描述了形成精子和卵细胞减数分裂全过程。
减数分裂
有性生殖器官（以人和其他哺乳动物为例）
雌性：卵巢
雄性：睾丸
阅读教材，思考下列问题：
1.染色体复制时间
2.联会时染色体是否复制过
3.四分体的含义
4.在减数第一次分裂中染色体出现了哪些特殊的行为？
5.同源染色体的分开在什么时间？非同源染色体的自由组合在何时
6.染色单体的分开发生在什么时间
7.染色体数目减半是在什么时间 其根本原因是什么
一、精子的形成过程(以体细胞中含两对同源染色体的高等动物为例)
精原细胞是原始的雄性生殖细胞，通过有丝分裂进行增殖，每个精原细胞中的染色体数目都与体细胞的相同。当雄性动物性成熟时，睾丸里的一部分精原细胞就开始进行减数分裂。科学家发现，在减数分裂前，每个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）。精细胞经过变形就形成了成熟的雄性生殖细胞——精子。
人和其他哺乳动物的精子是在睾丸中形成的，睾丸里有许多弯弯曲曲的曲细精管，曲细精管中有大量精原细胞。
一、精子的形成过程(以体细胞中含两对同源染色体的高等动物为例)
①体积增大；
② 染色体复制；
③ 姐妹染色单体出现（呈染色质状态），DNA加倍；
④ 中心体复制。
1精原细胞→1初级精母细胞
间期Ⅰ
①同源染色体配对——联会；
②形成四分体；
③交叉互换（相邻的非姐妹染色体之间）；
④核膜、核仁解体消失；染色体、纺锤体形成；中心体分开。
1初级精母细胞
减数分裂Ⅰ前期
一、精子的形成过程(以体细胞中含两对同源染色体的高等动物为例)
同源染色体
同源染色体：细胞中形状和大小一般相同；一个来自父方，一个来自母方的染色体，叫做同源染色体。
1.体细胞、原始生殖细胞、初级生殖母细胞中含有；
2.减数分裂过程中，出现配对——联会、四分体、相邻的非姐妹染色单体之间常发生部分交叉互换。
另一对同源染色体
四分体
交叉互换
一对同源染色体
特别提示：
同源染色体一般形态、大小相同，减数分裂过程中可以发生联会。减数分裂过程中能够联会是同源染色体最关键的特征，因此X、Y染色体虽然大小、形态不同，但减数分裂过程中发生了联会，因此它们也是同源染色体。
一般来说，XY染色体的同源序列部分才能发生联会，非同源序列部分不发生联会。
田鼠XY染色体的联会
同源染色体
右图是减数分裂某时期的图像，请分析回答：
1.同源染色体和非同源染色体
(1)什么是同源染色体？图中的同源染色体有哪些？
同源染色体是指减数分裂过程中配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一条来自父方，一条来自母方。图中的1和2为一对同源染色体，3和4为另一对同源染色体。
(2)图中的非同源染色体有哪些？
图中的1和3、1和4、2和3、2和4分别是非同源染色体。
2.联会和四分体
(1)什么是联会？有丝分裂中有联会现象吗？
联会是指减数分裂过程中同源染色体两两配对的现象；有丝分裂中没有联会现象。
同源染色体
(2)什么是四分体？上图中有几个四分体？
联会后的每对同源染色体含有四条染色单体叫做四分体；图中含有2个四分体。
(3)四分体、染色体、染色单体和DNA分子数之间的数量关系是怎样的？
3.姐妹染色单体和非姐妹染色单体
上图左边的四分体中：
(1)哪些是姐妹染色单体？哪些是非姐妹染色单体？
同一着丝点连着的两条染色单体是姐妹染色单体，如图中的a和a′、b和b′，非姐妹染色单体如图中的a和b、a和b′、a′和b、a′和b′。
1个四分体＝2条染色体＝4条染色单体＝4个DNA分子。
(2)交叉互换发生在哪些染色单体之间？
交叉互换发生在四分体中的非姐妹染色单体之间，如图中的a和b、a和b′、a′和b、a′和b′。
同源染色体
同源染色体联会形成四分体，四分体的非姐妹染色单体可发生片段交换
同源染色体
①四分体排列在赤道板上；
②着丝点附着在纺锤丝上。
1初级精母细胞
减数分裂Ⅰ中期
一、精子的形成过程(以体细胞中含两对同源染色体的高等动物为例)
①同源染色体彼此分离，移向两极；
②每极只得到各对同源染色体中的一条（各有一套非同源染色体）。
1初级精母细胞
减数分裂Ⅰ后期
一、精子的形成过程(以体细胞中含两对同源染色体的高等动物为例)
1初级精母细胞→2次级精母细胞
①两套非同源染色体到达细胞两极；
②细胞膜向中间凹陷缢裂，形成两个次级精母细胞；③核膜、仁重新出现；染色体、纺锤体消失。
减数分裂Ⅰ末期
一、精子的形成过程(以体细胞中含两对同源染色体的高等动物为例)
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。
①细胞中没有同源染色体；
②其他与有丝分裂相同（核膜、仁消失；染色体、纺锤体出现；中心体分开等）。
2次级精母细胞
减数分裂Ⅱ前期
一、精子的形成过程(以体细胞中含两对同源染色体的高等动物为例)
①细胞中没有同源染色体；
②其他与有丝分裂相同（染色体着丝点排列于赤道板等）。
2次级精母细胞
减数分裂Ⅱ中期
一、精子的形成过程(以体细胞中含两对同源染色体的高等动物为例)
减数第二次分裂中期
减数第一次分裂中期
有丝分裂中期
一、精子的形成过程(以体细胞中含两对同源染色体的高等动物为例)
①细胞中没有同源染色体；
②其他与有丝分裂相同（着丝点分裂，单体分开，向两级移动，染色体加倍等）。
2次级精母细胞
减数分裂Ⅱ后期
一、精子的形成过程(以体细胞中含两对同源染色体的高等动物为例)
①细胞中没有同源染色体；
②其他与有丝分裂相同（核膜、仁重新出现；染色体、纺锤体消失；细胞膜中间缢裂等）。
2次级精母细胞→4精细胞
减数分裂Ⅱ末期
一、精子的形成过程(以体细胞中含两对同源染色体的高等动物为例)
间期
染色体复制，分裂前的准备阶段
减数分裂Ⅰ
有同源染色体行为，同源染色体分开后进入不同的子细胞中
减数分裂Ⅱ
无同源染色体行为，姐妹染色单体分开后进入不同的子细胞中
同源染色体联会形成四分体，四分体的非姐妹染色单体之间可以发生片段交换
特别提示：
细胞中染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ？还是减数分裂Ⅱ？
一、精子的形成过程(以体细胞中含两对同源染色体的高等动物为例)
变形：
①蝌蚪状；
②头部含有细胞核；
③尾长，能摆动。
4个精细胞→4个精子
一、精子的形成过程(以体细胞中含两对同源染色体的高等动物为例)
精子的变形
①顶体的发生
细胞核
高尔基体
细胞质
线粒体
②尾的发育
发育中的顶体
中心体
演变成尾
③精子头出现
④细胞质浓缩
⑤精子形成
顶体
头
原生质滴
线粒体鞘
尾
拓展：精子的变形
精细胞变形中的主要变化：
1、细胞核
2、高尔基体
3、中心体
4、线粒体
5、细胞内其他物质
原生质滴随精子的成熟过程向后移动，直到最后脱落。
精子头的主要部分
头部的顶体
精子的尾
线粒体鞘（尾的基部）
原生质滴（球状）
拓展：精子的变形
精原干细胞
精原细胞
次级精母细胞
精细胞
精子
间期
减数分裂Ⅰ
减数分裂Ⅱ
变形
2n
2n
2n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
初级精母细胞
模拟题提示：
在教辅模拟题中精原干细胞通常叫成精原细胞。
一、精子的形成过程(以体细胞中含两对同源染色体的高等动物为例)
阅读教材，思考下列问题：
1.染色体复制时间
2.联会时染色体是否复制过
3.四分体的含义
4.在减数第一次分裂中染色体出现了哪些特殊的行为？
5.同源染色体的分开在什么时间？
非同源染色体的自由组合在何时
6.染色单体的分开发生在什么时间
7.染色体数目减半是在什么时间
其根本原因是什么
减数第一次分裂前的间期
复制过
联会的同源染色体含有4条染色单体
联会、四分体、交叉互换、同分非组
减数分裂Ⅰ后期
减数分裂Ⅰ后期
减数分裂Ⅱ后期
减数第一次分裂
同源染色体分离
二、卵细胞的形成过程
卵原细胞
第一极体
次级卵母细胞
初级卵母细胞
卵细胞
第二极体
退化
卵原细胞
初级卵母细胞
次级卵母细胞
受精卵
精子进入
第一极体
第二极体
初级卵泡
发育中的卵泡
成熟卵泡
排卵
黄体
黄体退化
间期
减数分裂Ⅰ
减数分裂Ⅱ
2n
2n
n
n
n
n
n
模拟题提示：
1、人的第一极体在减数第二次分裂时也会分裂为两个子细胞。
2、卵细胞形成过程减数分裂的细胞质分配是不均匀的。
二、卵细胞的形成过程
总结一、精子和卵细胞的形成过程比较
精原细胞
精子
卵原细胞
卵细胞
精原细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
精细胞
精子
间期
减数分裂Ⅰ
减数分裂Ⅱ
变形期
卵原细胞
初级卵母细胞
次级卵母细胞
卵细胞(受精卵)
间期
减数分裂Ⅰ
减数分裂Ⅱ
第一极体(小)
第二极体(小)
分裂后退化 或直接退化
退化
生活提示：
卵原细胞（初级卵母细胞）和你一样年龄很大，且不能更新，年龄越大积累的突变越多，因此生育年龄不能太晚。
总结一、精子和卵细胞的形成过程比较
精子的形成过程 卵细胞的形成过程
相同点 染色体的行为变化相同: 第一次分裂：染色体的复制；联会；四分体，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；染色体数目减半。 第二次分裂：着丝点分裂，姐妹染色单体分开。
不 同 点 场所
分裂方式
细胞数目
是否变形
睾丸
卵巢
细胞质均等分裂
细胞质不均等分裂
1精原→1初级精母→ 2次级精母→ 4精细胞→ 4精子
有变形过程
无变形过程
1卵原→1初级卵母→ 1次级卵母+1极体→ 1卵细胞+3极体
总结一、精子和卵细胞的形成过程比较
总结二、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，核DNA数为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
DNA数
染色单体数
2N
4N
精原细胞
核DNA
精细胞
N
染色单体数
染色体数
初级精母细胞
次级精母细胞
减Ⅱ
减Ⅰ
DNA复制
同源染色体分离
染色体平均分配
染色单体分开
总结二、染色体、DNA相对含量的变化曲线
1.定义：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。
（1）有性生殖：由两性生殖细胞（如精子、卵细胞）结合成合子（如受精卵），再由合子发育成新个体的生殖方式；或由生殖细胞（如卵细胞）直接发育成新个体的生殖方式（如雄蜂）。
（2）生殖细胞：原始生殖细胞（如卵原、精原细胞等）； 初级生殖母细胞（如初级精母、卵母细胞）；次级生殖母细胞（如次级精母、卵母细胞）；成熟生殖细胞（如精子、卵细胞）。
三、减数分裂的概念
三、减数分裂的概念
2.过程:
染色体只复制一次；细胞连续分裂两次。
3.结果:
染色体数目减半
范围
时期
特点
结果
进行有性生殖的生物
产生成熟生殖细胞的过程中
染色体只复制1次，而细胞连续分裂2次
生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半
总结三、减数分裂和有丝分裂的比较
姐妹染色单体
交换
同源染色体联会
有丝分裂
减数分裂
总结三、减数分裂和有丝分裂的比较——异同点
总结三、减数分裂和有丝分裂的比较——图形鉴定
1．三看识别法：
总结三、减数分裂和有丝分裂的比较——图形鉴定
2．根据细胞质的分裂方式判断：
总结三、减数分裂和有丝分裂的比较——图形鉴定
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
总结三、减数分裂和有丝分裂的比较——图形鉴定
四、受精作用
（一） 建立减数分裂中染色体变化模型
模型建构提示：
1、用不同颜色的橡皮泥制作同样大小的染色体来代表同源染色体。建议从减数分裂Ⅰ开始建构，不需要构建减数分裂前的间期。
2、你准备在模拟时使用几对同源染色体？非同源染色体如何区分？
3、进入减数分裂Ⅰ时是否有姐妹染色单体？
4、减数分裂Ⅰ中四分体的非姐妹染色单体的交换，你准备如何模拟？
5、同源染色体分开后分到两个子细胞中染色体颜色是否需要保持一致？
同源染色体
非姐妹染色单体
同源染色体
交换
着丝粒
重组
精原细胞或卵原细胞
初级精（卵）母细胞
次级精（卵）母细胞
精（卵）细胞（或极体）
四、受精作用
自由组合
交换
四、受精作用
（二）配子中染色体组合的多样性
1.概念：精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。
2.过程：精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面→卵细胞细胞膜会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子再进入→精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合→二者的染色体会合在一起。
3.结果：受精卵中的染色体数恢复到体细胞中的数目，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）；而细胞质中的遗传物质几乎全部来源于卵细胞。
四、受精作用
减数分裂
交叉互换（前期Ⅰ）
非同源染色体自由组合（后期Ⅰ）
配子（精子、卵细胞）的多样性
受精作用
雌（卵细胞）、雄配子（精子）的结合的随机性
提高后代的变异力；多样性，进而推动生物进化。
配子（精子、卵细胞）中染色体减半
受精卵中染色体恢复到与体细胞相同
维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，维持生物遗传的稳定性，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。
4.意义
四、受精作用
思维训练
每一种生物在繁殖过程中，既保持遗传的稳定性，又表现出遗传的多样性。试从配子形成和受精作用两个方面，分别对遗传的稳定性与多样性的原因进行综合概括，并用尽量简练的语言表述出来（填写在下表空格内）。
遗传稳定性 遗传多样性
配子形成
受精作用
四、受精作用
遗传稳定性 遗传多样性
配子形成
受精作用
四、受精作用
减数分裂形成的配子中的染色体数目减半；而且每个配子中的染色体是一整套非同源染色体的组合。
在减数分裂过程中，联会时非姐妹染色单体间的互换，减数分裂Ⅰ时非同源染色体的自由组合，都导致配子中染色体组合的多样性。
卵细胞和精子的结合，使受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，生物体的性状是由染色体上的遗传物质控制的，因此，染色体数目的恒定维持了遗传的稳定性。
卵细胞和精子的随机结合，进一步增加了受精卵中染色体组合的多样性，因而增加了遗传的多样性。
请根据“受精作用”的有关知识，回答下列问题。
1.受精作用是卵细胞和精子_________（这与细胞膜上的_________密切相关）融合（这又与细胞膜的_________密切相关）成为受精卵（其细胞全能性_____）的过程。
2.受精作用的实质是____________________________________，因此受精卵细胞核中的遗传物质来源是_____________________________________
___________________；而通常进入卵细胞中的是精子的_______，因此受精卵细胞质中的遗传物质（即存在于_________、_________等_________中的DNA。）来源是_____________________。
相互识别
糖蛋白
流动性
最高
精子的细胞核与卵细胞细胞核的融合
一半来自精子（父方）
一半来自卵细胞（母方）
头部
线粒体
叶绿体
细胞器
几乎全部来源于母方
“受精时父母各提供一半的染色体”与“受精时父母各提供一半的遗传物质/DNA”，后半句是错的，因为还需要考虑细胞质基因。
四、受精作用
总结四、21三体成因
1.人类的染色体组成（XY型）
（1）男：22对常染色体+XY （2）女：22对常染色体+XX
2.21三体综合征又叫先天性愚型，是一种常见的染色体病。其细胞中比正常人多了一条21号染色体。其出现的原因是：
总结五、减数分裂与遗传规律
1、减数第一次分裂后期随着同源染色体的分离，同源染色体上的等位基因（A和a）也随之分离。
2、减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合，导致非同源染色体上的非等位基因（A和B或b，a和B或b）自由组合。
3、减数第一次分裂前期同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换。
总结五、减数分裂与遗传规律
减数第一次分裂后期
基因分离规律
自由组合规律
减数第一次分裂后期
减数第一次分裂前期
连锁互换规律
三大遗传规律
减数分裂
基础
没有减数分裂就没有遗传规律。
练习与应用
一、概念检测1.大熊猫的体细胞有42条染色体，判断下列相关表述是否正确。
(1) 一只雄性大熊猫在不同时期产生的精子，染色体数目一般都是21条。 （ ）
(2) 一只雌性大熊猫在不同时期产生的卵细胞，其染色体组合具有多样性。（ ）
2.假如蛙的15个初级卵母细胞和5个初级精母细胞都能正常分裂，并在最大限度内受精， 则最多能形成的受精卵数目是 （ ）
A. 20 B. 15 C. 10 D. 53.同种生物前后代的染色体数目是相同的，对此起决定作用的过程是（ ）
A. 有丝分裂 B. 有丝分裂和受精作用
C. 减数分裂 D. 减数分裂和受精作用
二、拓展应用
1.正常人的体细胞中有23对染色体。有一种叫“13三体综合征”的遗传病，患者头小，患先天性心脏病，智力远低于常人。对患者进行染色体检查，发现患者的13号染色体不是正常的1对，而是3条。请尝试使用“减数分裂中染色体变化的模型”，从精子或卵细胞形成的角度分析这种病产生的原因。
在形成精子或卵细胞的减数分裂过程中，如果由于某种原因，减数分裂Ⅰ时两条13号染色体没有分离而是进入了同一个次级精（卵）母细胞，再经过减数分裂II，就会形成含有两条13号染色体的精子或卵细胞；如果减数分裂Ⅰ正常，减数分裂II时13号染色体的着丝粒分裂，形成了两条13号染色体，但没有分别移向细胞的两极，而是进入了同一个精子或卵细胞，这样异常的精子或卵细胞就含有24条染色体，其中13号染色体是两条。当一个正常的卵细胞或精子(含23条染色体，其中13号染色体是1条)与上述异常的精子或卵细胞结合成受精卵时，则该受精卵含47条染色体，其中13号染色体是3条。由这样的受精卵发育而成的个体就是13三体综合征患者。
2.骡是马和驴杂交产生的后代。马和驴的体细胞中分别有32对和31对染色体，请问骡的体细胞中含有多少条染色体？骡的体细胞增殖是通过正常的有丝分裂进行的，而它们的睾丸或卵巢中的原始生殖细胞却不能发生正常的减数分裂，因此骡不能繁殖后代。你能从减数分裂中染色体行为的角度解释其原因吗？
【答案】骡的体细胞中含有63条染色体，其中32条来自马，31条来自驴。由于这63条染色体没有同源染色体，导致骡的生殖细胞不能进行正常的减数分裂，无法形成配子，因此骡不能繁殖后代。

展开更多......

收起↑