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第2章 基因与染色体的关系
第1节 减数分裂和受精作用
---减数分裂
课程标准
概念3 遗传信息控制生物性状，并代代相传
3.2有性生殖中基因的分离和重组导致双亲后代的基因组合有多种可能3.2.1 阐明减数分裂产生染色体数目减半的精细胞或卵细胞
学习目标
1. 通过观察果蝇体细胞和配子的染色体示意图，探索生殖细胞的分裂方式，阐述减数分裂的概念，掌握并理解同源染色体、联会的概念。
2. 通过模型构建，亲历减数分裂的过程，分析比较和归纳减数分裂各个时期染色体行为特点。
3. 能举例说出影响精子形成的环境因素，感悟生命科学的学科价值和健康生活的重要性。
有丝分裂复习
有丝分裂
分裂间期
为分裂期作物质准备，即完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时有适度的生长。
？有丝分裂DNA复制以后，染色体的数量加倍了吗？
膜仁消失现两体：
前期
消失， 出现。染色体散乱分布，每条染色体包含 并列的姐妹染色单体。
核膜核仁
染色体纺锤体
两条
中期
形定数清赤道齐:
染色体的 整齐排列在赤道板上，染色体高度螺旋化，最易看清楚。
着丝粒
分裂、 分开，成为 染色体，由 着分别向细胞两极移动。

后期
粒裂数增均两极:
着丝粒
姐妹染色单体
末期
染色体纺锤体
消失， 重新出现,在赤道板位置出现一个细胞板，
细胞板逐渐拓展形成新的 。
细胞壁
核膜核仁
两消两现建新壁：
纺锤丝牵引
两条
动物有丝分裂
？有丝分裂产生的子代细胞跟亲代细胞染色体数量一致吗？
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。
讨论
1．配子的染色体与体细胞的染色体有什么差别？
①配子中的染色体数目是体细胞中的一半；
②配子中的染色体来源于体细胞中每对染色体中的一条。
果蝇体细胞和配子的染色体示意图
问题探讨
体细胞
雌果蝇
雄果蝇
配子
德国动物学家魏斯曼从理论上预测：
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。
特殊方式的有丝分裂，
叫作减数分裂（meiosis）
任务1 探索生殖细胞的分裂方式
果蝇体细胞和配子的染色体示意图
体细胞
雌果蝇
雄果蝇
配子
任务1 探索生殖细胞的分裂方式
在体细胞中，这样一对大小、形态基本相同的染色体，其来源于哪里？（从亲子代角度描述）
父本
母本
雌配子
雄配子
子代
同源染色体
任务2 同源染色体、联会、四分体概念辨析
成对存在的染色体，形态和大小一般相同，其中一条来自父方一条来自母方，这样成对的染色体称为同源染色体。
活动1 各小组请选择使用手中的扭扭棒，在一个细胞中制作两对同源染色体模型

一般用不同的颜色来表示
教材
P20
在减数分裂过程中，同源染色体两两配对的现象叫做联会。
成对存在的染色体，形态和大小一般相同，其中一条来自父方一条来自母方，这样成对的染色体称为同源染色体。
一个四分体
1个四分体 = 对同源染色体
= 条染色体
= 个DNA
= 条染色单体
4
4
2
1
任务2 同源染色体、联会、四分体概念辨析教材P20
3. 四分体
同源染色体联会后的每对同源染色体含有四个染色单体，叫做四分体。
A与B的关系？
A与C的关系？
a与a?的关系？
a与b?的关系？
a、a?与b、b?合称为什么？
（同源染色体）
（非同源染色体）
（非姐妹染色单体）
（姐妹染色单体）
（四分体）
以下各字母分别是什么关系?
非姐妹染色单体：
没有连接在同一个着丝粒上的染色单体，分别位于两条染色体上的染色单体。
任务2 同源染色体、联会、四分体概念辨析教材P20
1、该图有几对同源染色体？
2、该图有几条染色体？
3、该图有几个DNA？
4、该图有几条染色单体？
2
4
8
8
5、该图有几个四分体？
2
任务2 同源染色体、联会、四分体概念辨析教材P20
四分体中的非姐妹染色单体之间可能发生缠绕，并交换相应的片段
4. 染色体互换
任务2 同源染色体、联会、四分体概念辨析教材P20
(1)精子产生的场所：
睾丸（人和其他哺乳动物）
任务3 精子的形成过程
有大量原始的雄性生殖细胞，
即精原细胞。
曲细精管
有丝分裂
性成熟
减数分裂
新的精原细胞
精细胞
精原细胞染色体数目与体细胞的相同。
2n
n
人的睾丸和精子示意图
任务3 精子的形成过程
减数分裂前的间期：
减数分裂期
变形
染色体的复制
减数第一次分裂
减数第二次分裂
：精细胞→精子
精原细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
精细胞
精子
减数分裂Ⅰ
染色体复制
减数分裂Ⅱ
变形
(2)精子的形成过程：
减数分裂前的间期：
任务3 精子的形成过程
减数分裂前的间期
初级精母细胞
精原细胞
①精原细胞体积增大
②染色体进行复制
③DNA加倍，染色体数不变
每一条染色体由两条姐妹染色单体构成。
①膜仁消失现两体；（与有丝分裂 ）
②同源染色体 ，形成 ；
③四分体的非姐妹染色单体可能发生 。
联会
四分体
交换
相同
初级精母细胞
联会
减数分裂Ⅰ--前期：
任务3 精子的形成过程
（四分体）排列在细胞中央的 。
各对同源染色体
赤道板两侧
初级精母细胞
初级精母细胞
减数分裂Ⅰ--中期：
任务3 精子的形成过程
在纺锤丝的牵引下，配对的两条 分离， 自由组合。
同源染色体
初级精母细胞
减数分裂Ⅰ--后期：
任务3 精子的形成过程
非同源染色体
组合一
非同源染色体自由组合
组合二
教材P20左下方思考题1
一个初级精母细胞分裂形成两个 细胞，染色体数目 。
次级精母
减半
初级精母细胞
次级精母细胞
减数分裂Ⅰ--末期：
任务3 精子的形成过程
减数分裂Ⅱ通常没有间期或间期时间很短， 染色体复制，
其过程与有丝分裂 ，但没有 ；
次级精母细胞
非同源染色体散乱
相似
同源染色体
减数分裂Ⅱ--前期：
任务3 精子的形成过程
不进行
减数分裂Ⅱ--中期：
非同源染色体的 排列在 上。
着丝粒
赤道板
减数分裂Ⅱ--后期：
着丝粒 ； 分开，分别向两极移动。
染色体数目 。
姐妹染色单体
暂时加倍
分裂
减数分裂Ⅱ--末期：
减数第二次分裂完成，形成 。
4个精细胞
同源染色体分离
非同源染色体自由组合
联会、四分体
减数分裂前间期
减数分裂Ⅰ
2N
2N
N
次级精母细胞染色体数目比初级精母细胞有什么特点？原因是什么？
减少了一半
同源染色体分离
1个精原
细胞
1个初级
精母细胞
染色体复制
2个次级 精母细胞
减数分裂过程中染色体数目减半发生在减数分裂 I
减数第二次分裂
次级精母细胞
精细胞
2个次级
精母细胞
4个精细胞
无染色体复制
着丝点分裂，染色单体分离
N
N
（2） 精子的变形：
任务3 精子的形成过程
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。
教材P21右方思考题
精细胞的变形对受精作用有什么意义？
减数分裂
后期：
末期：
前期：
中期：
减数分裂 Ⅰ
精原细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
精细胞
精子
减数分裂前的间期
均等分裂
均等分裂
减数分裂 Ⅰ
减数分裂Ⅱ
变形
DNA的复制和有关蛋白质的合成，细胞体积增大
有丝分裂
精原细胞
同源染色体联会，出现四分体
同源染色体排列在赤道板两侧
同源染色体分离移向两极
细胞均等分裂染色体数减半
染色体的着丝粒排列在赤道板上
细胞均等分裂形成四个精子细胞
着丝粒分裂，染色体一分为二，姐妹染色体向两极移动
非同源染色体散乱排列
后期：
末期：
前期：
中期：
末期：
中期：
减数分裂 Ⅱ
教材P20左下方思考题2
在减数分裂Ⅰ中出现了同源染色体联会、四分体形成、非姐妹染色单体间的互换、同源染色体分离等行为，使细胞两极各有一整套非同源染色体，从而使形成的次级精母细胞中的染色体数目比初级精母细胞的减少一半。
①上述过程可使配子中的染色体数目减半。再通过卵细胞和精子结合成受精卵的受精作用，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上述过程还可以使通过减数分裂产生的配子种类多样化，从而增加了生物遗传的多样性，有利于生物适应多变的自然环境， 有利于生物的进化。
请以上细胞排序
A
B
C
D
E
F
G
H
I
G
C
H
E
A
F
D
B
I
学以致用
说出下列是何种细胞，处于何时期？
减Ⅱ后期
次级精母细胞
减Ⅰ前期
初级精母细胞
减Ⅱ前期
次级精母细胞
减Ⅱ末期
精细胞
减Ⅰ中期
初级精母细胞
减Ⅱ中期
次级精母细胞
学以致用
卵巢
卵原细胞
卵细胞
减数分裂
(1) 卵细胞产生的场所：
图2-4 人的卵巢（横切面）示意图和卵细胞的电镜照片
卵细胞的扫描电镜照片（放大 150 倍）
卵泡
卵细胞
任务4 卵细胞的形成过程
卵巢（人和其他哺乳动物）
(2) 卵细胞产生的过程图：
（细胞质）不均等分裂
（第一）极体
均等分裂
不均等分裂
（第二）极体
退化消失
（3）卵细胞和精子形成的过程差异：
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}比较项目
精子的形成
卵细胞的形成
不
同
点
形成场所
细胞质分裂
变形期
结果
相同点
卵巢
睾丸
均等
有不均等
有
无
4个精子
1个卵细胞和3个极体
染色体复制一次，细胞连续分裂两次，遗传物质减半
任务4 卵细胞的形成过程
对象：
时期：
特点：
结果：
进行有性生殖的生物
原始生殖细胞到成熟生殖细胞
染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次
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
教材P22
一定是真核生物
任务5 减数分裂的概念
健康生活
教材P21
间期
减数第一次分裂
减数第二次分裂
前期
中期
后期
末期
前期
中期
后期
末期
DNA
染色体
染色单体
2n→4n
4n
4n
4n
4n→2n
2n
2n
2n
2n→n
2n
2n
2n
2n
n→2n
2n→n
n
n
2n→n
0→4n
4n
4n
4n
4n→2n
2n
2n
2n→0
0
精原细胞
精细胞
次级精母细胞
初级精母细胞
任务6 减数分裂过程中的数量变化
4N
2N
N
间期 前 中 后 末
前 中 后 末
细胞分裂，同源染色体分离，进入两个子细胞
着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，形成子染色体
细胞分裂，子染色体进入两个子细胞
减数第二次分裂
减数第一次分裂
染色体
任务6 减数分裂过程中的数量变化
4N
2N
N
间期 前 中 后 末
前 中 后 末
减数第二次分裂
减数第一次分裂
DNA
DNA复制
细胞分裂，同源染色体分离，进入两个子细胞
细胞分裂，子染色体进入两个子细胞
任务6 减数分裂过程中的数量变化
4N
2N
N
间期 前 中 后 末
前 中 后 末
细胞分裂，同源染色体分离，进入两个子细胞
着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，形成子染色体
染色体复制
减数第二次分裂
减数第一次分裂
染色单体
任务6 减数分裂过程中的数量变化
　G2、前 、中
后、 末
有丝分裂
(间期S)
减数分裂
减Ⅱ后 、末
(间期)
G2、减Ⅰ—减Ⅱ中
任务6 减数分裂过程中的数量变化
【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形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。
合适的选材：
1.细胞内染色体数量较少。
2.选择雄性个体。
3.选择生殖器官进行取材观察。
任务7 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
教材P24
【实验步骤】
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。
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。
任务7 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
蝗虫精母细胞减数分裂的显微照片（放大640倍）
减数分裂Ⅰ中期
减数分裂Ⅰ后期
【讨论】
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分裂的不同阶段。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。
任务7 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
前期
中期
后期
有丝分裂和减数分裂图形判断
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
根据染色体的行为判断处于什么时期
减Ⅱ中期
有丝后期
减Ⅰ前期
有丝中期
减Ⅱ前期
减Ⅱ末期
下节课：建立减数分裂过程中染色体的变化模型
需要模拟的对象：细胞、染色体
细胞——白色或浅色的纸张
染色体——不同颜色、长短的纸条（橡皮泥、扭扭棍等）

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