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第1节 减数分裂和受精作用
第2章 基因和染色体的关系
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。
右图是黑腹果蝇雌雄个体的体细胞和配子的染色体示意图。
1.配子的染色体与体细胞的染色体有什么差别
【思考讨论】
（1）数目减半；
（2）染色体组成：是由体细胞的每对同源染色体的一条组成。
什么样的特殊过程导致该种结果的呢？
♀
♂
体细胞 配子
果蝇体细胞和配子的染色体示意图
问题探讨
魏斯曼预言
德国生物学家魏斯曼从理论上预测： 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，精子和卵细胞融合，恢复正常染色体数目。
特殊方式的有丝分裂，叫作减数分裂
1.精子形成的场所：
睾丸（人和其他哺乳动物）
精原细胞
（原始雄性生殖细胞）
体细胞
精原细胞
精细胞
精子
2.精原细胞的分裂方式：
有丝分裂
细胞分化
减数分裂
有丝分裂
变形
一、精子的形成
间期
减数分裂
初级精母细胞
精原细胞
减数
分裂I
减数
分裂II
4个
精细胞
4个精子
复制
变形
3、精子的形成过程
在进行减数分裂前，每个精原细胞的染色体复制1次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂2次，最后形成四个精细胞。这两次分裂分别称为减数分裂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）。精细胞再经过变形，就形成成熟的雄性生殖细胞——精子。
2个次级精母细胞
二、精子的形成
（1）减数分裂前的间期（精原细胞）
体积增大
染色体复制
精原细胞
初级精母细胞
在减数分裂前的间期，一部分精原细胞的体积增大，染色体复制 （DNA复制及相关蛋白质的合成），成为初级精母细胞。
二、精子的形成
同源染色体
（2）减数分裂I（初级精母细胞）
① 前 期
①同源染色体配对（联会）形成四分体
②四分体中的非姐妹染色单体间发生交叉互换
二、精子的形成
姐妹染色单体
非姐妹染色单体
同源染色体
姐妹染色单体
非姐妹染色单体
同源染色体
非同源染色体
（2）减数分裂I（初级精母细胞）
二、精子的形成
1.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，叫作同源染色体。
2.联会及四分体
在减数分裂的过程中，同源染色体两两配对的现象叫做联会。
联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫作四分体。
1个四分体=____条染色体_=___对同源染色=_____条染色单体=_____个DNA分子。
2
1
4
4
3.交叉互换
四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕，并交换相应的片段
二、精子的形成
（2）减数分裂I（初级精母细胞）
② 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。
二、精子的形成
③ 后 期
在纺锤丝的牵引下，配对的两条同源染色体彼此分离，分别向细胞两极移动。
细胞两极的这两组染色体，非同源染色体之间是自由组合的吗
初级精母细胞两极的这两组染色体，非同源染色体之间是自由组合的。
即：减数第一次分裂后期，同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合
在两组染色体到达细胞的两极后，一个初级精母细胞就分裂成两个次级精母细胞。
④末 期
结果：细胞中无同源染色体，染色体数目减半。
二、精子的形成
（2）减数分裂I（初级精母细胞）
次级精母细胞
（3）减数分裂Ⅱ（次级精母细胞）
减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ之间通常没有间期，或者间期时间很短，染色体不再复制。
前期
末期
后期
中期
减数分裂II
精细胞
精子
变形
二、精子的形成
无同源染色体
减数分裂后，精细胞要经过复杂的变形才能成为精子。
精子呈蝌蚪状，分头部和尾部，头部含有细胞核，尾长能够摆动。
（4）变形
二、精子的形成
主要变化：①细胞核变成精子头部的主要部分；
②高尔基体发育为头部的顶体；
③中心体演变为精子的尾；
④线粒体集中在尾的基部形成线粒体鞘。
变形后的精子具备了游向卵细胞并进行受精作用的能力。
1.卵细胞形成的场所 :
三 卵细胞的形成过程
卵原细胞
卵细胞
减数分裂
卵原细胞
有丝 分裂
卵巢
卵原细胞
初级卵母细胞
次级卵母细胞
卵细胞
极体
极体
减数分裂Ⅰ
减数分裂Ⅱ
不久，3个极体就退化消失。
2. 过程
三 卵细胞的形成过程
3. 卵细胞与精子形成过程的区别
精子 卵细胞
相同点 不同点 场所 细胞质分裂方式 分裂结果 是否变形 不变形
变形
1个卵原细胞→1较大的
卵细胞+3较小的极体（退化）
1个精原细胞→
4个精子
细胞质均等分裂
①染色体复制一次，细胞连续分裂两次，
②形成的生殖细胞中的染色体数目是原始生殖细胞的一半
（初/次级）卵母细胞不均等分裂，极体均等分裂
卵巢
睾丸
三 卵细胞的形成过程
1. 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。
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2次。减数分裂的结果：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。
精(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)
图2-6 减数分裂示意图
四 减数分裂
2. 概念解析
(1)范围:
(2)特点:
(3)结果:
进行有性生殖真核的生物
染色体只复制一次，而细胞分裂2次
成熟生殖细胞（配子/精子和卵子）中染色体数是原始生殖细胞（精原/卵原细胞）的一半
四 减数分裂
减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ
同源染色体
着丝粒变化
染色体行为
染色体数目
DNA数目
染色单体数
无
有，分离
不分裂
分裂
着丝粒分裂，
姐妹染色单体分开
①同源染色体联会；
②四分体中非姐妹染色单体
发生交叉互换；
③同源染色体分离，
非同源染色体自由组合
2n→n(减半)
2n→4n→2n
0→4n→2n
n→2n→n(不减半)
2n→n
2n→0
思考：减数分裂中染色体数目减半发生时期？
五 减数两次分裂比较
间期 减数第1次分裂 减数第2次分裂 前期 中期 后期 末期 前期 中期 后期 末期
染色体
染色单体
DNA
2N
2N
2N
2N
2N
→
N
N
N
2N
→
N
2N
→
N
0
→
4N
4N
4N
4N
4N
→
2N
2N
2N
0
→
2N
0
2N
→
4N
4N
4N
4N
4N
→
2N
2N
2N
2N
2N
→
N
1.染色体、染色单体、核DNA等数目变化汇总表
（性原细胞染色体数为2N）
六 减数分裂中染色体、核DNA等数目的变化规律
间期
减Ⅰ前期
减Ⅰ中期
减Ⅰ后期
减Ⅰ末期
n
2n
3n
4n
减Ⅱ前期
减Ⅱ中期
减Ⅱ后期
减Ⅱ末期
染色体数
细胞一分为二
着丝 粒分裂
细胞一分为二
DNA数
复制
染色单体数
同源染色体对数
六 减数分裂中染色体、核DNA等数目的变化规律
在下列坐标中画出减数分裂过程中染色体、染色单体、核DNA数量和同源染色体对数的变化规律。
1．目的要求
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形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。
蝗虫精母细胞减数分裂装片，显微镜。
2．材料用具
选材要求：①细胞内染色体数量较少。
②选择雄性个体的生殖器官（产生成熟生殖细胞数目多）进行取材观察。
注意
七 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
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。
绘图
低倍镜观察
高倍镜观察
3．实验步骤
七 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
第二部分 受精作用
（1）以某生物（2N=4）的一个精原细胞的减数分裂（不考虑互换）为例，画出它形成的配子图像
染色体
复制
同源染
色体分离
精原细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
次级精母细胞
染色单体
分开
精细胞
精细胞
精细胞
精细胞
有没有其他情况呢？
配子中染色体组合的多样性
精原细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
次级精母细胞
精细胞
精细胞
精细胞
精细胞
一个个体呢？（不考虑交叉互换）
配子中染色体组合的多样性
（1）以某生物（2N=4）的一个精原细胞的减数分裂（不考虑互换）为例，画出它形成的配子图像
精原细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
精细胞
同源染色体分离，
非同源染色体自由组合
精细胞
精细胞
精细胞
精细胞
精细胞
精细胞
次级精母细胞
精细胞
配子中染色体组合的多样性
一个个体（不考虑交叉互换）
卵原细胞
初级卵母细胞
次级卵母细胞
极体
卵细胞
极体
极体
极体
一个个体呢？（不考虑互换）
（2）以某生物（2N=4）的一个卵原细胞的减数分裂（不考虑互换）为例，画出它形成的配子图像
配子中染色体组合的多样性
4种
(3) 一个含有2对同源染色体的雄性个体，能产生___种生殖细胞。
不考虑互换
(2) 一个含有n对同源染色体的卵原细胞，能产生___种卵细胞。
(1) 一个含有n对同源染色体的精原细胞，能产生___种精子。
(4) 一个含有3对同源染色体的雄性个体，能产生___种生殖细胞。
(5) 一个含有n对同源染色体的雄性个体，能产生___种生殖细胞。
2
1
4
8
2n
配子中染色体组合的多样性
小结
四
种
精
细
胞
（3）以某生物（2N=2）的一个精原细胞的减数分裂（考虑互换）为例，画出它形成的配子图像
配子中染色体组合的多样性
(1) 同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合
产生配子多样性的原因：
(2) 联会时同源染色体的非姐妹染色单体之间发生互换
配子中染色体组合的多样性
(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生理反应，阻止其
他精子再进入。
(3)精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合，使彼此的染色体会合在一起（实质）。
定义
过程
受精作用
卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程
受精作用
受精卵的细胞核和细胞质的遗传物质主要由谁来提供？
细胞核：
细胞质：
由卵细胞提供
精子的核+卵细胞核
思考：
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
有丝分裂
受精卵（2n）
卵细胞（n）
精子
（n）
（雌）
减数分裂
（雄）
减数分裂
受精作用
高等动物（2n）
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。
减数分裂和受精作用的意义
自由组合 片段互换
减数分裂和受精作用的意义
减数分裂
受精作用
配子染色体组合的多样性
配子间的随机结合
进行有性生殖的生物后代呈现多样性
2.有利于生物适应多变的自然环境，有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性
“一母生九子， 九子各不同”
同源染
色体分离
性原细胞
情况1
减数分裂Ⅰ后期 异常：
1对13号同源染色体未分离
同源染
色体分离
性原细胞
减数分裂Ⅱ后期 异常：
13号染色体的着丝点分裂后形成的2条染色体，移向细胞的同一极
情况2

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