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2.1减数分裂和受精作用
第二章 基因和染色体的关系
真核细胞进行细胞分裂的方式有几种
有丝分裂
无丝分裂
减数分裂
体细胞
生殖细胞
有丝分裂过程中染色体的行为变化
复制
螺旋化
排齐
加倍、均分
解螺旋
回顾旧知：
高等植物细胞与动物细胞有丝分裂的区别有哪些？
有丝分裂一个细胞周期中过程中，染色体复制了几次？细胞分裂了几次？
子细胞中染色体和DNA数目与母细胞相比如何？
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。
讨论
①配子的染色体与体细胞的染色体有什么差别？
②针对这幅图，你还能提出什么问题或猜想？
♀
♂
体细胞 配子
果蝇体细胞和配子染色体示意图
配子形成的细胞分裂方式是什么？
⑴配子中的染色体数目是体细胞中的一半；
⑵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。
问题探讨
同源染色体的特点？（P20）
①形状和大小一般都相同
②来源：一条来自父方，一条来自母方
③相互配对的两条染色体
同源染色体是指在二倍体生物细胞中，形态、结构基本相同的一对染色体
同源染色体
【注意】
①人类性染色体X和Y是同源染色体，但形状大小不相同
②有丝分裂过程中存在同源染色体，但不发生联会，即同源染色体只在减数分裂发生联会
在减数分裂过程中，同源染色体两两配对的现象叫作联会
减数分裂相关概念
联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫作四分体
四分体中的非姐妹染色单体之间相对应的部位常常会发生互换
1个四分体中有 对同源染色体， 条染色体， 个着丝粒， 条染色单体， 个DNA分子
AC、BD、AD、BC
ab a’b’ cd’ c’d
AB、CD
aa’ bb’ cc’ dd’
同源染色体
非同源染色体
姐妹染色单体
非姐妹染色单体
1
2
2
4
4
1.形成场所：
睾丸(人和其他哺乳动物)
曲细精管中有大量原始的雄性生殖细胞——精原细胞，每个精原细胞的染色体数目都与体细胞相同
精原细胞
（原始生殖细胞）
体细胞
有丝分裂
细胞分化
精原细胞
精细胞
减数分裂
精子
变形
有丝分裂
减数分裂——精子的形成过程
精子的形成过程
细胞体积增大
染色体的复制（DNA的复制和有关蛋白质的合成）
DAN含量倍增，姐妹染色单体形成，染色体数目不变
精原细胞 （原始生殖细胞）
染色体的复制
（1）减数分裂前的间期：
初级精母细胞
特点：
特点：①核膜、核仁消失，染色体、纺锤体出现
②同源染色体联会，形成四分体
③同源染色体的非姐妹染色单体常发生互换
（2）减数第一次分裂前期
（四分体时期）：
有丝分裂过程中存在同源染色体但不发生联会
减数分裂前的间期
减数分裂Ⅰ前期
有丝分裂前期
特点：各对同源染色体排列在赤道板两侧
（3）减数第一次分裂中期：
有丝分裂中期
减数分裂Ⅰ中期
对比有丝分裂中期染色体行为，减数第一次分裂中期的染色体行为是什么？
有丝分裂后期
【思考】移向细胞两极的染色体组合只能是一条红的和一条黑的吗？
特点
①同源染色体分离
②非同源染色体自由组合
③染色体数目不变
（4）减数第一次分裂后期：
不是
减数分裂Ⅰ分同源
减数分裂Ⅰ后期
（5）减数第一次分裂末期：
特点
①细胞膜向内凹陷，从中央缢裂，1个细胞分裂为2个子细胞（次级精母细胞）
②末期结束同源染色体分配到两个子细胞中,染色体数目减半
减数分裂Ⅰ后期
减数分裂Ⅰ末期结束
减数分裂过程中染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ（末期结束）
减数分裂Ⅰ中主要发生的
染色体变化
同源染色体联会
同源染色体分离
非同源染色体自由组合
着丝粒不分裂
减数分裂过程中染色体数目减半发生在减数分裂 I
减数第一次分裂的过程
初级精母细胞
次级精母细胞
减数第二次分裂的过程
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。
减Ⅱ前期
减Ⅱ中期
减Ⅱ后期
减数第二次分裂后期染色体数目暂时加倍
精细胞
（6）减数第二次分裂过程
减数分裂Ⅱ分姐妹
精子
（成熟生殖细胞）
精细胞
变形
精细胞的变形对于受精作用有什么意义？
精细胞的变形是指由精细胞变为精子的过程,其中细胞核变成精子头部的主要部分,高尔基体发育为头部的顶体，中心体演变为精子的尾，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
同源染色体
同源染色体
非同源染色体
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
4→
5 →
7 →
2 →
9 →
6 →
8 →
10 →
1 →
3
巩固练习
精子形成的顺序依次是：
减数分裂Ⅰ VS 减数分裂Ⅱ
比较项目 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ
分裂前的间期 DNA的复制与否 复制 不复制
同源染色体 有 无
着丝粒变化 不分裂 分裂
染色体主要行为 ①同源染色体联会； ②四分体中非姐妹染色单体可以发生互换； ③同源染色体分离，非同源染色体自由组合 着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为两条染色体，分别移向细胞两极
根据减数分裂染色体行为变化，回答下列过程各发生的时期:
（1）染色体复制发生在：
（2）同源染色体的联会发生在:
（3）同源染色体分离、非同源染色体自由组合发生在：
（4）染色体着丝粒分裂发生在:
（5）染色体数目减半发生在:
（6）DNA含量加倍发生在：
（7）DNA含量的减半发生在
减数分裂Ⅰ末期
减数分裂Ⅰ后期
减数分裂前的间期
减数分裂Ⅰ前期
减数分裂Ⅱ后期
减数分裂前的间期
减数分裂Ⅰ末期和减数分裂Ⅱ末期
减数分裂过程中染色体、DNA和姐妹染色单体数量变化
(若体细胞的染色体数2N)
比较项目 减数分裂第一次分裂 减数分裂第二次分裂 间期 前期 中期 后期 末期 前期 中期 后期 末期
染色体数 2N 2N 2N 2N N N N 2N N
DNA数 2n 4n 4n 4n 4n 2n 2n 2n 2n n
染色单体数 0 4N 4N 4N 4N 2N 2N 2N 0 0
4n
3n
2n
1n
精原细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
精细胞
配子形成过程中染色体变化
配子形成过程中DNA含量变化
4n
3n
2n
1n
精原细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
精细胞
4n
3n
2n
1n
精原细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
精细胞
配子形成过程中染色单体变化
卵原细胞
初级卵母细胞
极体
次级卵母细胞
卵细胞
极体
卵细胞获得较多的细胞质 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
（第一）
（第二）
不均等分裂
均等分裂
不均等分裂
与精细胞形成过程有何不同？
减数分裂——卵细胞的形成过程
精子形成过程和卵细胞形成过程的比较
精子的形成 卵细胞的形成
不同点 产生部位 睾丸 卵巢
原始生殖细胞 精原细胞 卵原细胞
是否变形 是 否
细胞质分裂是否均等 是 减I不均等分裂；次级卵母细胞减II时也不均等分裂，第一极体减II时均等分裂
结果 一个精原细胞经减数分裂产生4个精子 一个卵原细胞经减数分裂产生1个卵细胞和3个极体（核）
相同点 染色体的行为变化相同，即染色体先复制，在第一次分裂时同源染色体联会，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，第一次分裂结束后染色体数目减半；第二次分裂时着丝点分裂，姐妹染色单体分离
随堂练习
1.若某动物的精子内含有10条染色体，它体内的一个细胞含有20条染色体，且不存在染色单体，则该细胞可能正在
A.进行有丝分裂 B.进行减数分裂Ⅰ
C.发生同源染色体的分离 D.进行减数分裂Ⅱ
√
2.关于下图的叙述，不正确的是
A.在减数分裂Ⅰ前期，④与⑦、⑤与⑥联会，形成两个四分体
B.在减数分裂Ⅰ后期，移向同一极的染色体均含同
源染色体
C.④是一条染色体，包含两条染色单体①和③，它
们通过一个着丝粒②相连
D.细胞中含有两对同源染色体，其中④和⑦为一对同源染色体
√
随堂练习
5.下列①～④为动物生殖细胞形成过程中某些时期的示意图。按分裂时期的先后排序，正确的是
A.①②③④ B.②①④③
C.③④②① D.④①③②
√
随堂练习
观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
1.观察目的：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
2.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进行取材观察
【思考】蝗虫的体细胞中染色体数是2N，精巢制作的装片中细胞分裂图像可能观察到多少条染色体？
在动物材料中，蝗虫是比较好的观察减数分裂的材料，是由于蝗虫的染色体数目较少(雄性2n＝23，XO；雌性2n＝24，XX)，染色体较大，因此易于观察和计数
N、2N、4N
为什么选用雄性生殖器官作为减数分裂的观察材料？
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）
绘图
低倍镜观察
高倍镜观察
父亲体内的精原细胞，染色体相同，母亲体内的卵原细胞，染色体相同。同样的精（卵）原细胞，会产生不同的配子吗？
“一母生九子，九子各不同”
配子的多样性
【讨论】假设细胞中有2对染色体，减数分裂Ⅰ时，非同源染色体有几种组合方式？如果是n对呢？（不考虑交叉互换）
【观察】来自同一个次级精母细胞的精细胞有什么特征？来自同一个初级精母细胞的？来自同一个个体的呢？
2n
配子来源
项目 可能产生配子的种类 实际能产生配子的种类
1个精原细胞 ____种 种
1个雄性个体 种 种
1个卵原细胞 种 ___种
1个雌性个体 种 种
请完善下表——减数分裂产生配子的类型(以含n对同源染色体为例，不考虑基因突变和同源染色体非姐妹染色单体间的互换)
2n
2n
2n
2n
2n
2n
2
1
如果发生染色体互换呢？
思考：配子的多样性的原因有哪些？
①同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合
②同源染色体上非姐妹染色单体之间发生互换
1.如图1所示为某动物初级精母细胞中的两对同源染色体，其减数分裂过程中，同源染色体非姐妹染色单体之间发生交换形成了如图2所示的四个精子，则来自同一个次级精母细胞的是
A.①② 　　 B.①③ 　　C.②③ 　　D.③④
√
随堂练习
√
随堂练习
2.已知A、a;B、b;C、c为三对同源染色体,来自同一个精原细胞的四个精子中染色体的分布是 ( )
A.AbC、aBc、AbC、aBc B.aBC、AbC、ABC、ABC
C.Abc、aBC、aBc、ABc D.Abc、AbC、abC、aBc
受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成受精卵的过程
精卵识别
精子头部进入卵细胞
卵细胞的细胞膜发生复杂的生化反应
阻止其他精子再进入
精卵细胞核融合
受精卵
受精作用
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。
②子代呈现多样性，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的意义：
【思考】受精卵中的DNA是一半来自于父方，一半来自于母方吗？
遗传稳定性 遗传多样性
配子形成
受精作用
减数分裂染色体复制一次，连续分裂两次，则配子中含有本物种体细胞染色体数目一半的染色体，并且都是一整套非同源染色体的组合
四分体时期，非姐妹染色单体互换;减数分裂I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
精卵结合使受精卵中的染色体数目恢复本物种体细胞中的染色体数目，前后代染色体数目恒定，生物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
精卵细胞的随机结合，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
1、下图的细胞取自同一生物体,下列说法正确的是(　　)
A.该生物的性别一定为雄性
B.正在进行有丝分裂的细胞是①③
C.细胞④的名称是次级精母细胞
D.图中四个细胞中染色体数目均相同
B
随堂练习
2.下列对细胞分裂的相关图像的分析，正确的是
A.b、c细胞四分体数均为二
B.a、b细胞染色体数不同，染色单体数相同
C.a、b、c、d细胞可出现于同一器官中
D.c、d细胞染色体数和同源染色体对数均相同
√
随堂练习
3.如图所示为某动物卵原细胞中染色体的组成情况，该卵原细胞经减数分裂产生三个极体和一个卵细胞，其中一个极体的染色体组成是1、3，则卵细胞中染色体组成是
A.2、4 B.1、3 C.1、3或2、4 D.1、4或2、3
√

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