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第2章 基因和染色体的关系
第1节 减数分裂和受精作用
一 减数分裂
魏斯曼的“天才预见”
在精子和卵细胞成熟的过程中，必然有一个特殊的过程使染色体数目减少一半；受精时，精子和卵细胞融合，染色体数目得以恢复正常。
减数分裂是如何进行的呢？
以哺乳动物精子和卵细胞的形成为例
（一）精子的形成过程
场所：睾丸
曲细精管
内有大量的精原细胞（原始的雄性生殖细胞）
精原细胞
（性成熟时）
有丝分裂
减数分裂
（一）精子的形成过程
1个
精原细胞
1个
初级精母细胞
2个
次级精母细胞
4个
精细胞
4个
精子
染色体复制
间期
减数第一次分裂
减数第二次分裂
变形
（成熟的
雄性生殖细胞）
细胞分裂
细胞分裂
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由两条完全相同的
姐妹染色单体构成，这两条姐妹染色单
体由同一个着丝粒连接。此时的染色体
呈染色质丝的状态。
姐妹染色单体
着丝粒
减数第一次分裂
前期
染色体缩短变粗并两两配对。
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，叫做同源染色体。在减数分裂过程中，同源染色体两两配对的现象叫做联会。
同源
染色体
（除X、Y）
联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫做四分体。四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕，并交换相应片段。
12 34
1对同源染色体=1个四分体=2对姐妹染色单体=2条染色体=4条染色单体
受精卵
细胞核：精子的核+卵细胞核
细胞质：几乎全由卵细胞提供
受精卵的核基因：父母各给一半。
受精卵的质基因：几乎全来自于母亲。
减数第一次分裂
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体上。
减数第一次分裂
后期
在纺锤丝的牵引下，同源染色体彼此分离，分别向两极移动。
非同源染色体自由组合。
非同源
染色体
减数第一次分裂
末期
缢裂成两个次级精母细胞，染色体减少一半。
染色体数目减半发生在减数第一次分裂
同源染色体分离发生在减数第一次分裂
减数第二次分裂
间期：没有间期或间期很短，染色体不再复制
前期：染色体散乱分布
中期：着丝粒排列在赤道板上
后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开
末期：精细胞形成
前期
中期
末期
精细胞
变形
精子
后期
（二）卵细胞的形成过程
场所：卵巢
（二）卵细胞的形成过程
卵细胞的形成过程与精子的基本相同。主要的区别是：
1. 初级卵母细胞减数第一次分裂为不均等的分裂，形成大小不同的两个细胞，大的叫作次级卵母细胞，小的叫作第一极体。
2. 次级卵母细胞减数第二次分裂也为不均等的分裂，形成大小不同的两个细胞，大的叫作卵细胞，小的叫作第二极体。第一极体均等分裂为两个第二极体。
3. 三个第二极体会退化消失。
4. 卵细胞的形成不需要变形。
减数第一次分裂末期
次级卵母细胞
第一极体
减数第二次分裂末期
卵细胞
第二极体
（二）卵细胞的形成过程
1个
卵原细胞
1个
初级卵母细胞
1个次级卵母细胞
染色体复制
间期
减数第一次分裂
减数第二次分裂
1个第一极体
1个卵细胞
1个第二极体
2个第二极体
（三）减数分裂概念
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。
特点：减数分裂前，染色体复制一次，减数分裂过程中细胞连续分裂两次。
结果：成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的少一半。
二 受精作用
（一）配子中染色体组合的多样性的原因
1. 非同源染色体的自由组合 2n (n为同源染色体的对数)
2. 非姐妹染色单体的交叉互换
（二）受精作用
概念：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
step1 精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。卵细胞的细胞膜发生复杂的生理反应，以阻止其他精子的进入。
step2 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。
结果：受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，保证了物种染色体数目的稳定。
受精卵
细胞核：精子核+卵细胞核
细胞质：几乎全由卵细胞提供
受精卵的核基因：父母各给一半。
受精卵的质基因：几乎全来自于母亲。
（三）同一双亲后代多样性的原因
1. 配子中染色体组合的多样性
2. 精卵的随机结合
减数分裂过程染色体、染色单体、DNA含量的变化(2N个体)
4N
2N
间期
染色
单体数
染色体数
DNA
减 前
减 前
减 中
减 后
减 末
减 中
减 后
减 末

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