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第二章 基因和染色体的关系
第1节 减数分裂和受精作用
问题探讨
生物的繁殖方式
二分裂——细菌、硅藻、原生动物等单细胞生物
问题探讨
生物的繁殖方式
出芽生殖——酵母菌、水螅等低等动物。
问题探讨
生物的繁殖方式
孢子生殖——真菌、孢子植物等。
问题探讨
生物的繁殖方式
营养生殖——草莓匍匐枝、土豆的块茎等。
问题探讨
生物的繁殖方式
有性生殖——高等动、植物等。
问题探讨
多数生物体的发育的起点是一个受精卵
受精卵
新个体
有丝分裂
细胞分化
如果精子和卵细胞是通过有丝分裂产生的，那么子代体细胞中的染色体数目是：
46
46
新个体
46
46
92
有丝分裂
问题探讨
1866年，奥地利修道士孟德尔（1822—1884）发表论文《植物杂交试验》，里面详细论述了他八年来做豌豆杂交实验时所发现的遗传规律。其中有关遗传的分离定律认为，控制生物性状的物质名为“遗传因子”并且在细胞中成对存在，在形成配子的时候，成对的遗传因子彼此分离，进入到不同的配子中。
问题探讨
德国生物学家魏斯曼的预测
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，精子与卵细胞融合，恢复正常的染色体数目。
46
46
新个体
23
23
46
特殊分裂
？
精子的形成过程
精子的形成过程
精原细胞
减数分裂Ⅰ
减数分裂Ⅱ
精细胞
精细胞
精细胞
精细胞
精子的形成过程
减数分裂前的间期
①完成DNA的复制和有关蛋白质的合成。
②每条染色体都形成两个姐妹染色单体。
③精原细胞体积适度增大，形成初级精母细胞。
精原细胞
初级精母细胞
精子的形成过程
减数分裂Ⅰ——前期
①联会：同源染色体两两配对形成四分体。
同源染色体:形状和大小一般相同，一条来自父方、一条来自母方的两条配对的染色体。
四分体:联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫作四分体。
精子的形成过程
1
2
3
4
A
A′
a
a′
B
b
B′
b′
左图共有____个四分体，___和___、___和___就是一对同源染色体；1和3、1 和4、2和3、2和4是_______染色体。
___和___、___和___、___和___、___和___互为姐妹染色单体；A和a、 A和a'、B和b、 B和b'为_______________。
2
1
2
3
4
非同源
a
a′
A
A′
b
b′
B
B′
非姐妹染色单体
精子的形成过程
减数分裂Ⅰ——前期
①联会：同源染色体两两配对形成四分体；
②四分体中的非姐妹染色单体可以发生互换。
同源染色体中非姐妹染色单体之间发生染色体片段的交换。
精子的形成过程
减数分裂Ⅰ——中期
同源染色体排列在细胞中央赤道板两侧，每条染色体的着丝粒都附着在纺锤体上。
减数分裂Ⅰ：同源染色体中每条染色体着丝粒附着一条纺锤丝
有丝分裂：每条染色体着丝粒附着两条纺锤丝
精子的形成过程
减数分裂Ⅰ——后期
同源染色体分离，非同源染色体自由组合，并移向两极。
精子的形成过程
减数分裂Ⅰ——后期
精子的形成过程
减数分裂Ⅰ——末期
细胞的每一极只得到各对同源染色体中的一条，一个初级精母细胞将形成两个次级精母细胞。
精子的形成过程
减数分裂Ⅱ——前期
次级精母细胞
减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ之间通常无间期或间期很短，染色体不复制。
染色质高度螺旋化形成染色体，散乱分布于细胞内，此时无同源染色体。
精子的形成过程
减数分裂Ⅱ——中期
染色体着丝粒排列在赤道板上。
精子的形成过程
减数分裂Ⅱ——后期
着丝粒分裂，染色单体分离，染色体数目暂时加倍，成为子染色体，移向细胞两极。
精子的形成过程
减数分裂Ⅱ——末期
移动到两极的染色体解旋，每个次级精母细胞最终将形成两个精细胞。
精子的形成过程
精子变形
精细胞经过变形，浓缩细胞质，形成蝌蚪状的精子，头部含有细胞核，尾长，能够摆动。
精细胞
精子
精子的形成过程
一个精原细胞减数分裂的结果是形成四个精子
卵细胞的形成过程
卵细胞的形成过程
减数分裂前的间期
①完成DNA的复制和有关蛋白质的合成。
②每条染色体都形成两个姐妹染色单体。
③卵原细胞体积适度增大，形成初级卵母细胞。
卵原细胞
初级卵母细胞
卵细胞的形成过程
减数分裂Ⅰ——前期
①联会：同源染色体两两配对形成四分体；
②四分体中的非姐妹染色单体可以发生互换。
同源染色体中非姐妹染色单体之间发生染色体片段的交换。
卵细胞的形成过程
减数分裂Ⅰ——中期
同源染色体排列在细胞中央赤道板两侧，每条染色体的着丝粒都附着在纺锤体上。
减数分裂Ⅰ：同源染色体中每条染色体着丝粒附着一条纺锤丝
卵细胞的形成过程
减数分裂Ⅰ——后期
同源染色体分离，非同源染色体自由组合，并移向两极。
卵细胞的形成过程
减数分裂Ⅰ——末期
细胞的每一极只得到各对同源染色体中的一条，一个初级卵母细胞将形成一大一小两个的细胞，大的叫作次级卵母细胞，小的称为（第一）极体。
卵细胞的形成过程
减数分裂Ⅱ——前期
次级卵母细胞
减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ之间通常无间期或间期很短，染色体不复制。
染色质高度螺旋化形成染色体，散乱分布于细胞内，此时无同源染色体。
（第一）极体
卵细胞的形成过程
减数分裂Ⅱ——中期
染色体着丝粒排列在赤道板上。
卵细胞的形成过程
减数分裂Ⅱ——后期
着丝粒分裂，染色单体分离，染色体数目暂时加倍，成为子染色体，移向细胞两极。
卵细胞的形成过程
减数分裂Ⅱ——末期
移动到两极的染色体解旋，次级卵母细胞最终将形成一大一小两个细胞，大的叫作卵细胞，小的叫作（第二）极体，（第一）极体形成两个等大的（第二）极体。
（第二）极体
卵细胞
卵细胞的形成过程
一个卵原细胞减数分裂的结果是形成一个卵细胞和三个极体，三个极体不久后也全都退化消失。
精子与卵细胞的形成过程比较
不变形
变形
一个卵原细胞→一个卵细胞+三个极体
一个精原细胞→四个精子
细胞质不均等分裂
细胞质均等分裂
卵巢
睾丸
染色体的行为变化相同：即在间期染色体先复制，在第一次分裂时同源染色体联会，形成四分体，非姐妹染色体互换，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。
变形
子细胞数
分裂方式
场所
不同点
相同点
卵细胞的形成过程
精子的形成过程
减数分裂
减数分裂
减数分裂与有丝分裂的比较
4个精子
1个卵细胞+3个极体
2个体细胞
1次
1次
有联会、互换、分离等行为
无
染色体数目减半
亲、子代细胞染色体数目相等
2次
1次
原始生殖细胞
体细胞
形成子细胞情况
染色体复制次数
同源染色体行为
染色体数目变化
细胞分裂的次数
进行分裂的细胞
减数分裂
有丝分裂
判断减数分裂及有丝分裂的各时期
排赤道板
（中期）
同源染色体
着丝粒
减I中
，看同源
无同源
有同源
减II中
有丝中
减I中
减II中
有丝中
判断减数分裂及有丝分裂的各时期
两分开
（后期）
同源染色体
着丝粒
无同源
有同源
减I后
减II后
有丝后
有丝后
减I后
减II后
，看同源
（子细胞）
减数分裂相关物质变化曲线
2N
4N
N
间 前 中 后 末 前 中 后 末 时期
核DNA
核DNA的数量变化曲线
减数分裂相关物质变化曲线
每条染色体上DNA变化曲线
1
2
间 前 中 后 末 前 中 后 末 时期
减数分裂相关物质变化曲线
染色体的数量变化曲线
2N
4N
N
间 前 中 后 末 前 中 后 末 时期
染色体
2N
4N
N
间 前 中 后 末 前 中 后 末 时期
染色单体
减数分裂相关物质变化曲线
染色单体的数量变化曲线
减数分裂相关物质变化曲线
DNA、染色体、染色单体……
配子中染色体组合的多样性
（1）减数分裂过程中非同源染色体的自由组合
a.一个含n对同源染色体的精原细胞，经减数分裂产生的精子类型有2种；
b.一个含n对同源染色体的卵原细胞，经减数分裂产生的卵细胞类型有1种，极体有2种；
c.体细胞含有n对同源染色体的生物个体，经减数分裂产生的配子类型有2n种。
（2）四分体时期有非姐妹染色单体的互换
配子中染色体组合的多样性
互换使分裂产生的四个子细胞所含的遗传物质各不相同。
a a’ b b’
配子中染色体组合的多样性
a.一个含n对同源染色体的精原细胞，经减数分裂产生的精子类型有4种；
b.一个含n对同源染色体的卵原细胞，经减数分裂产生的卵细胞类型有1种，极体有3种；
（2）四分体时期有非姐妹染色单体的互换
受精作用
精子
卵细胞
受精作用
仅有一个精子能与卵细胞结合
受精作用
概念：
过程：
结果：
精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。
精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面→卵细胞细胞膜外面出现了一层特殊的膜以阻止其他精子再进入→精子的细胞核与卵细胞的细胞核相遇→二者的染色体会合。
受精卵的染色体数恢复到体细胞的数目，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）。
减数分裂及受精作用的意义
减数分裂及受精作用的意义
(母本)高等动物(2N)(父本)
受精卵(2N)
卵细胞(N)
精子(N)
减数分裂
减数分裂
有丝分裂
受精作用
学科思维导图
下节课继续学习
基因在染色体上

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