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第2章 第1节 减数分裂于受精作用（第二课时）
●对象:进行有性生殖的生物
●时期:原始生殖细胞-→成熟生殖细胞
●特点:细胞连续分 裂两次，而染色体只复制一次
●结果:成熟生殖细胞中的染色体比原始生殖细胞中的染色体数目减少一半
比较项目 精子的形成 卵细胞的形成
不同点 形成场所 睾丸 卵巢
细胞质 分裂 均等 有不均等
变形期 有 无
结果 4个精子 1个卵细胞
3个极体
相同点 染色体复制一次，细胞连续分裂两次，核遗传物质减半 减数分裂I 减数分裂Ⅱ
细胞名称变化 初级精母细胞→次级精母细胞 次级精母细胞→精细胞
染色体主要行为 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间可能会发生染色体互换3.同源染色体成对排列在赤道板两侧4.同源染色体分离 1.非同源染色体成单排列在赤道板位置
2.着丝点分裂，姐妹染色单体分开
同源染色体 有 无
着丝粒变化 不分裂 分裂
染色体数目变化 2n→n n→2n→n
间期 MI前期 MI中期 MI后期 MI末期 MII前期 MII中期 MII后期 MII末期
染色体
染色单体
DNA
正常体细胞中的染色体数为：2N，DNA分子数为2a，完成下表
4a
4a
4a
4a→2a
2a
2a
2a
2a→a
4N
4N
4N
4N→2N
2N
2N
2N→0
0
0
2N
2N
2N
2N
2N→N
N
N
N→2N
2N→N
2a→4a
0→4N
拓展：减数分裂过程中相关曲线变化
间期
减数分裂Ⅰ
n
2n
3n
4n
减数分裂Ⅱ
染色体数
细胞一分为二
着丝 粒分裂
细胞一分为二
核DNA数
复制
染色单体数
同源染色体
对数
n
n
n
n
有丝分裂与减数分裂的区别
有丝分裂 减Ⅰ 减Ⅱ
前期 染色体散乱在中央， 有同源染色体 同源染色体联会， 四分体形成 染色体散乱分布，
无同源染色体
中期 着丝点排在赤道板 上， 有同源染色体 四分体排列 在赤道板上 与有丝分裂相同，
但无同源染色体
后期 着丝点分裂， 染色单体分开， 有同源染色体 同源染色体分开， 移向细胞两极 与有丝分裂相同，
但无同源染色体
时期 有丝分裂 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ
前期
有同源染色体，无联会，染色体散乱分布 有同源染色体，且有联会和四分体 无同源染色体，无联会，染色体散乱分布
时期 有丝分裂 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ
中期
有同源染色体，染色体的着丝粒排列在赤道板上 有同源染色体，四分体排列在赤道板两侧 无同源染色体，染色体的着丝粒排列在赤道板上
时期 有丝分裂 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ
后期
着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，有同源染色体 同源染色体分开，每条染色体含2条姐妹染色单体 着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，无同源染色体
二看
染
色
体
数
目
奇数
偶数
二看
同
源
染
色
体
有同源染色体
无同源染色体
三看同
源
染
色
体
行
为
无同源染色体行为
（有丝分裂）
联会、四分体、分离
（减Ⅰ）
减Ⅱ
减Ⅱ
一看
是否均等
不均等
均等
减数分裂
根据是否有同源染色体判定
细胞分裂方式的判别
如果出现上述现象，受精卵中的染色体数目就会出现异常，由该受精卵发育成的个体细胞中的染色体数目也不正常。由于染色体是遗传物质的载体，生物体的性状又是由遗传物质控制的， 那么当该个体的遗传物质出现异常时，该个体的性状也是异常的。例如，人的唐氏综合征（又称21-1体综合征）患者，就是由含有24条染色体（其中21号染色休是两条）的精子或卵细胞与正常的卵细胞或精子结合后发育成的。
练习与应用
不一定。若减数分裂过程中发生异常情况，比如减数分裂Ⅰ时联会的同源染色体，有一对或几对没有分别移向细胞的两极，而是集中到一个次级精（卵）母细胞中，再经过减数分裂Ⅱ形成的精子或卵细胞中的染色体数目，就会比正常的多一条或几条染色体，再例如，在减数分裂过程（无论减数分裂Ⅰ还是减数分裂Ⅱ）中，染色体已移向细胞的两极，但因某种原因细胞未分裂成两个子细胞，这样就可能出现精子或卵细胞中染色体数目加倍的现象。
2. 经过减数分裂形成的精子或卵细胞，染色体数目一定是体细胞的一半吗？有没有例外？出现例外会造成什么后果？请选择你认为最便捷的途径寻找答案。
3. 在精细胞变形为精子的过程中，精子的头部几乎只保留了细胞核，部分细胞质变成了精子的颈部和尾部，大部分细胞质及多数细胞器被丢弃，但全部线粒体被保留下来，并主要集中在尾的基部。你怎样解释这一现象？
练习与应用
精子和卵细胞结合时，头部先进入卵细胞内，精子的头部几乎只保留了细胞核，这就保证了遗传物质能够先进入卵细胞；部分细胞质变成了精子的颈部和尾部，使精子具备适于游动的能力；人部分细胞质及多数细胞器被丢弃，避免了受精过程中因为不必要的细胞组分而耗费能量；全部线粒体被保留下来，并主要集中在尾的基部，可以更好地在受精过程中提供能量。精子变形过程中的以上变化都是为受精提供了保证，是进化的结果。
1.目的要求
2.材料用具
探究 实践 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
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。
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。
蝗虫精母细胞减数分裂装片，显微镜。
3.观察步骤
绘图
低倍镜观察
高倍镜观察
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。
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。）
探究 实践 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
讨论
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分别由两条姐妹染色单体组成等现象。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处，移向细胞两极的染色体不含染色单体。另外，在蝗虫精母细胞减数分裂的过程中，处于减数分裂Ⅰ的细胞要明显多于处于减数分裂Ⅱ的细胞。
探究 实践 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
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？末期呢？
减数分裂Ⅰ中期，两条同源染色体分别排列在细胞中央的赤道板两侧，末期细胞两极的染色体由一整套非同源染色体组成，其数目是体细胞染色体数目的一半，每条染色体均由两条姐妹染色单体构成。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处，末期细胞两极的染色体不含染色单体。
探究 实践 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
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？
同一生物的细胞，所含遗传物质相同，增殖过程相同，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。
五、减数分裂产生配子种类的问题
六、减数分裂中两种基因重组的描述
A
a
a
B
b
B
b
A
a
B
b
A
a
等位基因
相同基因
交叉互换式基因重组的描述：
a
A
减数第一次分裂前期（四分体时期） ，同源染色体中非姐妹染色单体上的等位基因发生交叉交换。
E
E
e
e
A
导致非姐妹染色单体上的非等位基因发生重组。
A
A
a
a
B
B
b
b
自由组合式基因重组的描述：
减数第一次分裂后期，非同源染色体的自由组合，导致非同源染色体上的非等位基因发生重组。
或
A
A
a
a
B
B
b
b
1．影响：
不良的环境条件 会影响原始生殖细胞的减数分裂，从而影响生殖细胞的形成。
五 环境条件与减数分裂的关系
2．实例：
气温过低会影响水稻花粉母细胞的减数分裂，进而影响水稻的花粉数量和质量，导致稻谷减产；吸烟 会影响男性精子的数量和质量。
属于高等植物的原始生殖细胞
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易导致核仁结构和染色体行为异常，抑制纺锤体的形成
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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。
提示：雌性动物体内进行减数分裂的细胞有限，处于减数分裂各时期的细胞数目较少，不利于观察
2．材料用具
蝗虫精母细胞减数分裂装片，显微镜。
其雄性个体的生殖腺称为精巢
3．方法步骤
(1)在低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂装片。识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞。　　
(2)先在低倍镜下依次找到减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ不同时期的细胞，再在高倍镜 下仔细观察染色体的形
态、位置和数目。
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六 观察 蝗虫 精母细胞减数分裂装片
难
其体积明显小于初级精母细胞
(3)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。
六 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
难
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蝗虫精母细胞减数分裂的显微照片(放大640倍)
不存在细胞周期
点析
？
探究·实践(教材P24)
1.你怎样判断一个细胞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分别由两条姐妹染色单体组成等现象。
六 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
难
均是减Ⅰ前期染色体的特殊行为
点析
？
探究·实践(教材P24)
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？末期呢？
减数分裂Ⅰ中期，两条同源染色体分别排列在细胞中央的赤道板两侧，末期细胞两极的染色体由一整套非同源染色体组成，其数目是体细胞染色体数目的一半，每条染色体均由两条姐妹染色单体构成。
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处，末期细胞两极的染色体不含染色单体。
六 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
难
为一个染色体组，含有控制生物性状的全套遗传信息
是观察染色体行为和形态的最佳时期
点析
？
探究·实践(教材P24)
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？
一般情况下，同一生物的细胞，所含遗传物质相同，增殖过程也相同，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。
六 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
难
该过程运用了不完全归纳法
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染色体是遗传信息的主要载体，由DNA和蛋白质构成，染色体的结构有助于DNA在子细胞中的均等分配。着丝粒是连接一对姐妹染色单体的特化DNA序列，将两条染色单体分为相对长度不等的短臂和长臂。依据着丝粒在染色体上位置的不同，可将染色体分为中着丝粒染色体、近中着丝粒染色体、端着丝粒染色体和近端着丝粒染色体。如图展示了处于细胞分裂中期的染色体类型(每条染色体均含两条姐妹染色单体)。
染色体
拓展延伸
1
遗传学的先驱者—— 奥古斯特·魏斯曼
魏斯曼
名人史料
2
奥古斯特·魏斯曼，德国著名动物学家，1892年，他根据当时生物学特别是细胞学研究的最新成果和自己的一些实验观察，完整地提出了 “种质连续学说”的遗传理论。该理论为遗传学的发展开辟了前进的道路，为进入20世纪以后提出遗传的染色体学说、基因理论和现代分子遗传学中关于DNA是遗传物质的理论，提供了基本的设想。美国细胞学家威尔森曾高度赞誉道：现代遗传学植根于魏斯曼的“种质连续学说”基础之上。魏斯曼的这些贡献，使他无愧为现代遗传学的伟大先驱者之一。
一般都相同
人等许多二倍体生物的体细胞中，绝大部分同源染色体是同形的，即形态、大小和结构等基本相同，但有一对称为性染色体的同源染色体，在形态、大小、结构和功能上不同。
精子的发生过程大体可以分为三个阶段：
(1)精原细胞经有丝分裂产生大量子代精原细胞。
(2)部分精原细胞进行减数分裂产生精细胞。
(3)精细胞经变形形成精子。
形成过程
归纳总结
4
易错提醒
3
染色体和染色质是同一种物质在细胞周期的不同阶段的表现形式。染色体主要出现在细胞分裂期，尤其是细胞分裂中期；而在细胞周期的间期，染色体以细丝状的染色质状态存在。减数分裂不同时期染色体的形态变化如图：
染色体
易混辨析
5
两组染色体
减数分裂Ⅰ后期，细胞两极各有一组染色体，每组内的染色体在形态、结构和功能上各不相同，互为非同源染色体，其中包含了该种生物的一整套遗传物质，这样一组染色体称为一个染色体组。如图，表示的是人类的一个染色体组：
精细胞的变形包括细胞核变为精子头部的主要部分；高尔基体发育为头部的顶体，呈帽状罩于细胞核的前方；中心体演变为精子的尾；线粒体呈螺旋状排列在尾的基部，形成线粒体鞘。
变形
知识延伸
6
拓展延伸
7
主要区别
在形成卵细胞与精子的减数分裂过程中，判断细胞是雌性还是雄性生殖细胞的方法：
(1)观察处于减数分裂后期的细胞中，细胞质是否存在不均等分裂
(2)观察产生成熟生殖细胞的数量
卵泡
女性排卵时，卵子随卵泡液一起从破裂的卵泡中排出。这时排出的卵子其实属于复合体，该复合体的中心是卵母细胞和一个极体，其外有一层透明带包裹，透明带外还围绕着若干卵泡细胞。
拓宽视野
8
归纳总结
9
减少一半
减数分裂形成配子时，染色体数目减少的不是随意的一半，而是成对的染色体分开以保证“质”和“量”均为一半。例如，玉米体细胞有10对染色体，则卵细胞或精细胞中染色体有10条而非5对。
不均等分裂
在不均等分裂过程中，虽然细胞质的分配比例不同，但细胞核遗传物质的分配是均等的。经不均等分裂所形成的极体只含有极少的细胞质，是无生殖功能的小细胞，最终将退化消失。
拓展延伸
10
易错提醒
11
(1)环境中具有生殖毒性的金属元素(汞、镉、铅等)可导致精子数量减少、活动力下降等。
(2)目前，已被确认的对人类有胚胎毒性和致畸作用的药物以及农药有几十种，均对精子活动率有较大影响。
(3)环境污染，尤其是有机物造成的污染(如甲醛等)，导致雄性动物体内畸形精子数增加。
(4)生殖细胞对辐射的敏感度极高，生活环境中的各种辐射因素(如微波、紫外线等)，均有明显的致畸作用，且畸变率与照射剂量呈正相关。
(5)精子生成、成熟以及维持正常形态和功能都需要适宜的温度，温度过高或过低都会对精子质量产生不良的影响。
不良的环境条件
拓展延伸
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不良环境条件对精子形成的影响
吸烟
吸烟可使男性精子中DNA的甲基化和组蛋白修饰水平明显升高，对基因的表达产生影响，进而导致后代的表型发生可遗传的改变，引起表观遗传现象。
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。
蝗虫
知识链接
13
原理解密
14
高倍镜
由低倍镜换用高倍镜的使用要领
减数分裂是一个连续的过程，观察的细胞可能处于多种不同的时期，我们应重点关注典型的分裂图像，且细胞是立体的，所以即使同一时期的细胞，因观察角度不同，图像也有所不同。
减数分裂不同时期
知识链接
15
名师点睛
16
——想要观察的物像
↓
——将物像移到视野中央
↓
——转动转换器，换高倍物镜
↓
——只能调节细准焦螺旋使物像清晰
在制作细胞减数分裂的临时装片时，由于进行了卡诺氏液固定和酒精漂洗等操作，细胞会死亡，所以无法观察同一细胞在不同时刻的细胞分裂图像。只能比较同一时刻不同细胞染色体的形态特点，进而推测减数分裂过程的发生轨迹。
同一时刻不同细胞
发散思维
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设体细胞中染色体数目为2N(以精原细胞为例)
减数分裂
归纳总结
1
项目 减数第一次分裂 减数第二次分裂
间期染色体是否复制 复制 不复制
分裂过程中细胞名称 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
着丝粒变化 不分裂 分裂
染色体数目变化 2N→N(减半) N→2N→N
核DNA数目变化 2N→4N→2N 2N→N(减半)
染色体主要行为 同源染色体联会；四分体中的非姐妹染色单体之间可能发生互换；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，染色体数目暂时加倍
染色单体 无(0)→有(4N)→有(2N) 有(2N)→无(0)
同源染色体 有(N对) 无(0对)
精子与卵细胞形成过程的比较
精子和卵细胞分裂图像的辨析及判断方法
含量变化
引发相关物质数量变化的四大原因
规律总结
2
方法总结
3
分裂之前先复制，联会之后成四分；
发生互换作留念，此后分别不相见。
着丝粒排赤道板，一分为二数目翻；
同源染色难寻觅，此外减Ⅱ似有丝。
复制一次裂两次，数目减半在减Ⅰ；
精质均分卵有别，成熟配子数不同。
减数分裂形成雌、雄配子
知识巧记
4
减数分裂与有丝分裂过程的比较
归纳总结
5
项目 有丝分裂 减数分裂
染色体复制次数 一次 一次
细胞分裂次数 一次 两次
子细胞类型 体细胞或原始生殖细胞 生殖细胞
子细胞数目 2个 4个
子细胞中染色体数目 与体细胞相同 减半
同源染色体行为 存在同源染色体，但不联会、不分离、无互换 ①同源染色体联会形成四分体，非姐妹染色单体间发生互换；②减数第一次分裂后期同源染色体分离
染色体数目变化 2n→4n→2n 2n→n→2n→n
DNA分子数目变化 2n→4n→2n 2n→4n→2n→n
染色单体数目变化 0→4n→0 0→4n→2n→0
可发生的变异类型 基因突变、染色体变异 基因突变、基因重组、染色体变异
意义 使生物的亲子代之间保持了遗传性状的稳定性 减数分裂和受精作用维持了生物前后代细胞中染色体数目的恒定
【例3】
借题发挥
6
减数分裂和有丝分裂过程中染色体、染色单体和核DNA分子数目变化曲线的比较(假设体细胞内染色体数为2N)
项目 减数分裂 有丝分裂
染色体
染色单体
核DNA分子
变化曲线
易错提醒
7
【例4】
方法技巧
8
三大细胞分裂时期图像的区分(以2n＝4绘制)
注意：同源染色体不是只存在于进行减数分裂的细胞中，而是普遍存在的，只是在有丝分裂中不出现联会、分离等现象而已。
现象
资料
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”
设某种生物体细胞中有n对同源染色体:
若无染色体互换，该原始生殖细胞可能产生2n种配子实际上经减数分裂能产生2或1种配子。
若无染色体互换，该生物体可能产生2n种配子，实际.上经减数分裂能产生2n种配子。
配子的多样性
设某种生物体细胞中有n对同源染色体:
若有染色体互换且每对同源染色体均发生一次互换，则:
①该原始生殖细胞可能产生4n种配子:实际上经减数分裂能产生4或1 种配子。
②该生物体可能产生4n种配子，实际.上经减数分裂能产生4n 种配子。
配子的多样性
①同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合
②同源染色体上非姐妹染色单体之间发生互换
遗传稳定性 遗传多样性
配子形成 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。
受精作用 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。

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