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第 1 节 减数分裂和受精作用
第1节 　减数分裂和受精作用
本节聚焦：
1.了解减数分裂的概念。
2.通过精子形成过程掌握减数分裂过程及图解。
3.理解卵细胞的形成过程及图解。
受精卵 新个体
提出问题
每个人的发育起点都是受精卵。
有丝分裂
细胞分化
假如精子和卵细胞都是通过有丝分裂形成的，那么，子女体细胞中的染色体数目会发生变化吗？
作出推理
46
卵细胞
受精卵
新个体
父
母
（细胞分裂）
精子
46
92
46
92
46
受精
作出推理
46
卵细胞
受精卵
新个体
父
母
（细胞分裂）
精子
46
46
受精
请推测：成熟的生殖细胞究竟是怎样产生的？
46
23
23
魏斯曼(1834---1914)
August Weismann，德国动物学家
预测
在精子和卵细胞成熟的过程中，必然有一个特殊的过程，使染色体的数目减少一半。
受精时，精子和卵细胞融合，染色体数目得以恢复正常。
受精卵
新个体
46
父
46
母
46
受精
46
（有丝分裂）
精子
23
卵细胞
23
真核细胞
分裂方式：
有丝分裂
无丝分裂
减数分裂
产生体细胞
产生生殖细胞
蛙的红细胞
证实
这个天才的预见被其他科学家通过显微镜观察所证实。
魏斯曼预言的这个特殊的过程，实际上是一种特殊方式的有丝分裂，叫做减数分裂（meosis）。
一、减数分裂
进行有性生殖的生物
原始生殖细胞→ 成熟生殖细胞
染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次
对象:
场所：
时期:
特点:
结果:
成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞中的染色体数目减少一半
（精原细胞、卵原细胞）
（精子、卵细胞）
发生在有性生殖器官内
请问:这些成群结队的精子是从哪里来的
(一)精子形成的过程
有性生殖器官内，如睾丸
精原细胞
（原始雄性生殖细胞）
体细胞
有丝分裂
细胞分化
精子
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
1.形成部位：
特点：精原细胞进行染色体复制（DNA复制和蛋白质合成），体积稍稍增大，成为初级精母细胞。
减数分裂前的间期
染色体复制
体积增大
初级精母细胞
精原细胞
减数第一次分裂前期
染色质高度螺旋化缩短变粗成为染色体，同源染色体配对（联会）形成四分体
初级精母细胞
初级精母细胞
同源染色体、联会、四分体
一个四分体
同源染色体：配对的两条染色体，形状和大小一般相同，一条来自父方、一条来自母方。
四分体：
联会后每对同源染色体含有四条染色单体
联会
联会：同源染色体两两配对的现象
同源染色体、联会、四分体
同源染色体有________________
四分体有____________________
非同源染色体________________
非姐妹染色单体有_________________________
A和B、C和D
aa'bb';cc'dd'
AC、AD、BC、BD
a和b或b' ; a'和b或b'
1个四分体=4条染色单体=4个DNA分子
=1对同源染色体
=2条染色体
(5)细胞中有____条染色单体，它们分别是：
___________________。
(2)细胞中有 对同源染色体，它们分别是: 。组成了___个四分体。
(3)哪几条是非同源染色体？
2
A和C、A和D、B和C、 B和D
A和B、C和D
练习
(4)一个四分体含有 对同源染色体，含有 条染色单体， 条染色体， 个DNA分子。
1
2
4
4
⑴细胞中有 条染色体，它们分别是: 。
4
A、B、C、D
a a’b b’c c’d d’
8
2
属于姐妹染色单体的是:
属于非姐妹染色单体的是:
1和2 3和4
1和3　1和4
2和3　2和4
同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换
3
4
1
2
【检测】人的体细胞中有46条染色体，在四分体时期，每个细胞内有同源染色体、四分体、姐妹染色单体的数目，依次为 （　　　）
　　A. 23对、46条、92条
　　B. 23对、23个、92条
　　C. 46个、46个、92个
　　D. 46个、23个、46个
B
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。
初级精母细胞
初级精母细胞
减数第一次分裂后期
同源染色体彼此分离，分别向细胞的两极移动，非同源染色体自由组合。
初级精母细胞
初级精母细胞
小结：减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅰ
减数第一次分裂末期
1个初级精母细胞形成2个次级精母细胞；染色体数目减半。
归纳：减数分裂Ⅰ的主要特征：
1.同源染色体联会，形成四分体；
2.四分体中非姐妹染色单体发生互换；
3.同源染色体分离，非同源染色体自由组合
次级精母细胞
特点
减数分裂Ⅱ前期：
每个次级精母细胞的染色体数目只有初级精母细胞的一半，细胞内无同源染色体
减数分裂Ⅱ中期：
次级精母细胞
特点：着丝粒排列在赤道板上
减数分裂Ⅱ后期：
次级精母细胞
特点：着丝粒分裂，两条姐妹染色单体分开形成染色体。
减数分裂Ⅱ末期：
次级精母细胞
精细胞
特点：两个次级精母细胞形成四个精细胞。
精子
不属于减数分裂的过程
精细胞经变形，形成蝌蚪状的精子。
精子头部含有细胞核，尾长，能够摆动。
减数分裂Ⅱ的主要特征：
减数分裂Ⅱ与有丝分裂有什么异同点？
着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，移向细胞两极。
减数分裂Ⅱ中无同源染色体，
有丝分裂中有同源染色体.
减数分裂I和减数分裂II的比较
减数分裂I 减数分裂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
同源染色体进行联会形成四分体，同源染色体分离，非同源染色体自由组合
着丝粒分裂，姐妹染色单体分开
复制
不复制
卵原细胞
卵细胞
减数分裂
卵原细胞
有丝分裂
人和其他哺乳动物:卵巢
1.形成的场所：
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。
初级精母细胞
精原细胞
次级精母细胞
次级精母细胞
精细胞
精子
变形
变形
初级卵母细胞
第一极体
次级卵母细胞
第一极体
次级卵母细胞
第二极体
卵细胞
不均等分裂
卵原细胞
卵细胞获得较多的细胞质可为受精后形成的受精卵和早期胚胎发育提供足够的物质和能量
（三）结果：
一个卵原细胞形成一个卵细胞（生殖细胞）和三个极体，三个极体最终都退化消失。
卵原细胞
初级卵母细胞
次级卵母细胞
第一极体
卵细胞
第二极体
第二极体
第二极体
退化消失
细胞质不均等分裂
细胞质不均等分裂
细胞质
均等分裂
比较卵细胞与精子形成过程的异同点
初级精母细胞
次级精母细胞或第一极体
初级卵母细胞
次级卵母细胞
哺乳动物精子和卵细胞形成过程进行比较
项目 精子形成过程 卵细胞形成过程
形成场所 卵巢
原始生殖细胞
细胞质的分裂方式 分裂 均等分裂， 细胞、 细胞不均等分裂
分裂结果
是否变形
相同点
睾丸
精原细胞
卵原细胞
均等
极体
初级卵母
次级卵母
4个精细胞
1个卵细胞，3个极体（退化消失）
变形
不变形
染色体的行为和数目变化规律完全相同
【同步训练】
练习1.与精子形成过程相比，卵细胞形成过程特有的是( )
A.同源染色体联会
B.染色体复制一次，细胞连续分裂两次
C.初级卵母细胞的细胞质不均等分配
D.生殖细胞中染色体数目减半
C
2.如图是某动物生殖细胞形成过程的简图，请据图回答下列问题：

(1)这是____细胞的形成过程，是在动物的______中形成的。
(2)图中的③表示______（细胞），图中的⑤表示_________细胞。
(3)图中的①所示的一个细胞能够形成___个⑦所示的细胞。
卵
卵巢
极体
次级卵母
1
有丝分裂与减数分裂的图像比较
前期
无→图____
一看有无
同源染色体 ____ → 图_______
有→二看_________
____→ 图_______
有丝分裂前期
减数分裂Ⅰ前期
减数分裂Ⅱ前期
③
是否
联会
是
否
①
②
③
①
②
有丝分裂与减数分裂的图像比较
中期
无→图____
一看有无
同源染色体 _ ___ →图_______
有→二看_________
→图_______
有丝分裂中期
减数分裂Ⅰ中期
减数分裂Ⅱ中期
③
同源染色体
的行为
同源染色体排列
在赤道板两侧
①
②
着丝粒排列
在赤道板上
③
①
②
有丝分裂与减数分裂的图像比较
后期
无→图____
一看
有无同源染 ____ → 图_______
色体 有→二看________
____ → 图_______
有丝分裂后期
减数分裂Ⅰ后期
减数分裂Ⅱ后期
③
着丝粒是否分裂
是
否
①
②
③
①
②
同源染色体的判断
对同源染色体
对同源染色体
对同源染色体
对同源染色体
对同源染色体
对同源染色体
2
2
2
4
0
0
知识点二：
有丝分裂和减数分裂过程中的相关曲线图和柱形图（以体细胞含2n条染色体的生物为例）
2n
4n
间期
减数分裂Ⅰ
n
减数分裂染色体变化曲线
减数分裂Ⅱ
3n
A
B
C
D
E
F
同源染色体分开，平均进入两个子细胞，染色体数目减半
着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体加倍
细胞一分为二，染色体数目减半
2n
4n
间期
n
减数分裂核DNA变化曲线
减数分裂Ⅰ
减数分裂Ⅱ
3n
DNA复制，核DNA数目加倍
细胞一分为二，核DNA数目减半
细胞一分为二，核DNA数目再次减半
2n
4n
间期
︱
︱
︱
减数分裂染色单体变化曲线
减数分裂Ⅱ
减数分裂Ⅰ
DNA复制，染色单体形成
细胞一分为二，染色单体数目减半
着丝粒分裂，染色单体消失
有丝分裂和减数分裂染色体数目变化
2n
4n
n
3n
间期
间期
有丝分裂
减数分裂
减数分裂Ⅰ
减数分裂Ⅱ
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
有丝分裂和减数分裂核DNA数变化
2n
4n
n
3n
间期
间期
有丝分裂
减数分裂
减数分裂Ⅰ
减数分裂Ⅱ
A
B
C
D
E
F
G
H
2n
4n
间期
︱
︱
有丝分裂和减数分裂染色单体变化曲线
o
有丝分裂
染色单体数
间期
减数分裂
减数分裂Ⅰ
减数分裂Ⅱ
A
B
C
D
E
G
F
H
体细胞种染色体数目：
马蛔虫：4条
玉米： 20条
果蝇： 8条
蝗虫： 24条
洋葱： 16条
人 ： 46条
不同生物的体细胞的染色体数目不同，但都是偶数
2N
精原细胞和卵原细胞染色体数目与体细胞的数目相同
1．实验原理
根据细胞中染色体形态、位置、数目的变化，识别减数分裂的各个时期。
一、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
2.实验目的：通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，识别减数分裂不同时期染色体的 、 和 ，加深对减数分裂过程的理解。
形态
位置
数目
一、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
3．实验材料的选择
宜选用雄性个体的生殖器官。
①雄性个体产生精子数量多于雌性个体产生卵细胞数量。
②在动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底,排卵时排出的仅仅是次级卵母细胞,只有和精子相遇后（输卵管）,在精子的刺激下,才继续完成减数分裂Ⅱ形成卵细胞。
4.实验步骤
①低倍镜下观察装片，识别 、 、 ；找到减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ不同时期的细胞图片。
②在高倍镜下观察染色体 。
③根据观察结果绘不同时期细胞简图。
形态
位置
数目
初级精母细胞
次级精母细胞
精细胞
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、位置和数目来判断。
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都含有两条姐妹染色单体等现象。
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上，移向细胞两极的染色体不含染色单体。
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
减数分裂Ⅰ中期，各对同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧；
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上。
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
就同一生物的细胞而言：
1、所含遗传物质相同
2、增殖过程相同
3、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。
“一母生九子，九子各不同”
后代
受精卵
卵细胞
精子
母本
父本
父亲体内所有精原细胞染色体组成并无差别，母亲体内也是如此
二、配子中染色体组合的多样性
假设一个精原细胞含有2对同源染色体，经过减数分裂最终可以产生多少种精子？若为3对呢？n对呢？（不考虑互换）
1
1'
2'
2
1'
1
2
2'
1'
2
1
2'
1'
2
1
2'
1
2'
1'
2
1'
2
1'
2
1
2'
1
2'
1'
2
1'
2
1
2'
1
2'
1'
2
1'
2
1
2'
1
2'
共能产生2种精子
二、配子中染色体组合的多样性
实际上一个精原细胞不管含有多少对染色体，都只能产生2种精子（不考虑交叉互换）
原因：减数分裂Ⅰ中期同源染色体一旦排列完成，就将可能行为变为实际行为，进而导致减数分裂Ⅰ后期的非同源染色体自由组合的可能行为变为实际行为
二、配子中染色体组合的多样性
3.含2对同源染色体的雄性个体可能产生几种类型的精子？若为3对呢？n对呢？（不考虑互换）
2对
3对
n对
22
23
2n
二、配子中染色体组合的多样性
假设一个雌性个体含n对同源染色体，则:
1.它的一个卵原细胞减数分裂可以产生多少种卵细胞
2.该雌性个体减数分裂可产生几种卵细胞
n对
2n
1
项目 配子个数 配子种类
一个精原细胞 4 2
一个雄性个体 / 2n
一个卵原细胞 1 1
一个雌性个体 / 2n
前提条件：不考虑交叉互换
如图所示，以一对同源染色体为例，若其中两条非姐妹染色单体在减数分裂Ⅰ前期只发生一次互换，则该初级精母细胞产生的精子有多少种类型？
缠绕
互换
四分体
总结：
配子中染色体多样性的原因之一：
减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离的同时，
自由组合。
非同源染色体
配子中染色体多样性的原因之二：
减数分裂Ⅰ前期同源染色体联会时，四分体中的 容易发生互换。
非姐妹染色单体
1.概念
精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。
三、受精作用
与糖蛋白识别作用有关，体现细胞膜能进行细胞间的信息交流的功能。
体现了细胞膜具有一定的流动性
2.实质
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。
3.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，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）。
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
4.减数分裂和受精作用的意义
同一双亲的后代呈现多样性
有利于生物适应多变的环境
有利于生物在自然选择中进化
体现了有性生殖的优越性
减数分裂和受精作用对生物的遗传和变异十分重要

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