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第二章 基因和染色体的关系
第一节 减数分裂和受精作用
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
②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：
2.针对这幅图，你还能提出什么问题或猜想
配子是如何产生的？
①配子中的染色体数目是体细胞中的一半;
体细胞
配子
魏斯曼(1834-1914)
卵细胞和精子
成熟过程
染色体数目减少
受精时
恢复正常的染色体数目
1.魏斯曼的预言
一.减数分裂
减数分裂
减数分裂
46
46
融合
发育
卵细胞(23)
精子(23)
受精卵(46)
2.减数分裂的概念
一.减数分裂
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。
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。
概念：
有性生殖器官。
范围:
进行有性生殖的真核生物。
场所:
特点:
染色体只复制一次,细胞连续分裂两次。
结果:
细胞类型变化:
原始生殖细胞→成熟生殖细胞
卵原细胞→卵细胞
精原细胞→精子
精(卵)原细胞
初级精(卵)原细胞
次级精(卵)原细胞
精(卵)细胞(或极体)
与社会的联系:
不良环境条件
影响
原始生殖细胞减数分裂
影响
生殖细胞形成
有丝分裂
前期
中期
后期
末期
分裂间期
复制合成适度长
膜仁消失显两体
形定数清赤道齐
粒裂体增均两极
两消两现新壁成
温故知新：
染色体(DNA)复制一次,细胞只分裂一次,亲子代细胞染色体数一样
一.减数分裂
3.减数分裂过程中的相关概念
(1)有性生殖:
由亲本产生有性生殖细胞——配子(如精子和卵细胞),经过两性生殖细胞的结合,产生合子(如受精卵),由合子发育成新个体的生殖方式。
卵细胞
精子
受精卵
胚囊
胚珠
极核
受精极核
花粉粒
雄配子
雌配子
减数分裂
减数分裂
受精卵
（2N）
成长为男性或女性
男性（2N）
女性（2N）
受精
一.减数分裂
3.减数分裂过程中的相关概念
(2)同源染色体
减数分裂过程中两两配对的染色体
形状和大小:
来源:
行为:
一般都相同
一条来自父方，一条来自母方
在减数第一次分裂前期，能两两配对(联会)。
①概念:
②特点:
判断标准
(3)非同源染色体
概念：
形状、大小一般不相同，减数分裂不配对的染色体。
父亲
（46条）
母亲
（46条）
Y染色体
X染色体
一.减数分裂
3.减数分裂过程中的相关概念
(4)姐妹染色单体
同一着丝粒连接的两条染色单体
(5)非姐妹染色单体
不是同一着丝粒连接的两条染色单体
复制
姐妹染色单体
姐妹染色单体
同源染色体
同源染色体
非姐妹染色单体
(6)联会
在减数分裂过程中，同源染色体两两配对的现象
一.减数分裂
3.减数分裂过程中的相关概念
(7)四分体
联会后的每对同源染色体含有四条染色单体,为一个四分体。
1
2
3
4
一个四分体＝ 对同源染色体
＝ 条染色体＝ 条染色单体
＝ 个DNA分子＝ 条DNA单链
1
2
4
4
8
一.减数分裂
3.减数分裂过程中的相关概念
(8)交叉互换
四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体发生互换片段的现象。
交叉互换
进一步丰富了配子的类型，增强了有性生殖生物的变异性。
①这个细胞中有 条染色体？ 条染色单体？
②这个细胞有 对同源染色体？是哪 对？
③细胞中的姐妹染色单体有哪些？ 。
④这个细胞中有 个四分体？
⑤这个细胞经减数分裂以后，子细胞中有 条染色体？
A和B，C和D
a,a'/b,b'/c,c'/d,d'
2
2
例1.回答问题
4
8
2
一.减数分裂
二.精子的形成
1.精子形成的场所及来源
高等动物：
(1)场所：
低等动物/昆虫：
植物：
曲细精管
人的睾丸和精子示意图
(2)来源：
精原细胞：
是原始的雄性生殖细胞，每个精原细胞中染色体数目都与体细胞相同。
精原细胞
(原始生殖细胞)
分布
精原细胞
减数分裂
精子
变形
有丝分裂
曲细精管
精细胞
睾丸
精巢
雄蕊的花药（花粉）
细胞分化
2. 精子形成的过程
在减数分裂前，每个精原细胞的染色体复制一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次，最后形成四个精细胞。这两次分裂分别叫作减数分裂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)。
精原细胞
初级
精母细胞
次级
精母细胞
精细胞
精子
染色体复制
减数分裂Ⅰ
减数分裂Ⅱ
变形
减数分裂
（包括减数第一次分裂和减数第二次分裂）
每个阶段分前、中、后、末四个时期
减数分裂前的间期
二.精子的形成
2. 精子形成的过程
(1)减数分裂前的间期
体积增大
染色体复制
精原细胞
初级精母细胞
①精原细胞体积适度增大,形成初级精母细胞
②DNA的复制和有关蛋白质的合成,中心体倍增。
③染色体复制,每条染色体都形成两个姐妹染色单体(呈染色质丝的状态)。
二.精子的形成
复制
复制
2. 精子形成的过程
(2)减数第一次分裂:
前期
③四分体的非姐妹染色单体
可以发生交叉互换(不一定发生)。
同源染色体
姐妹染色单体
非姐妹染色单体
交叉互换
非同源染色体
①核膜核仁消失,显染色体纺锤体
②同源染色体联会(配对),形成四分体
联会
二.精子的形成
2. 精子形成的过程
(2)减数第一次分裂:
中期
减Ⅰ前期
减Ⅰ中期
①各对同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧。
②染色体数量不变
二.精子的形成
2. 精子形成的过程
(2)减数第一次分裂:
后期
减Ⅰ中期
减Ⅰ后期
①同源染色体彼此分离,非同源染色体自由组合,分别移向细胞两极
②染色体数量不变
减Ⅰ后期
二.精子的形成
2. 精子形成的过程
(2)减数第一次分裂:
末期
①细胞膜向内凹陷,从中央缢裂,1个初级精母细胞分裂为2个次级精母细胞
②同源染色体平均分配到两个子细胞中去，染色体数目减半
减Ⅰ后期
减Ⅰ末期
次级精母细胞
初级精母细胞
A.次级精母细胞的染色体数量减半
B.次级精母细胞不存在同源染色体
二.精子的形成
2. 精子形成的过程
(2)减数第一次分裂(减I)
精原细胞
初级精母细胞
前期
中期
后期
末期
间期
染色体的复制
同源染色体联会、非姐妹染色单体交叉互换
同源染色体排列在赤道板两侧
同源染色体分离，非同源染色体自由组合
缢裂成两个子细胞，染色体数目减半
产生的配子种类多样化，从而增加了生物遗传的多样性。
配子中染色体数目减半，保证了每种生物前后代染色体数目的恒定。
二.精子的形成
2. 精子形成的过程
(3)减数第二次分裂
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
①染色体散乱分布。
②无同源染色体,有姐妹染色单体。
中期
染色体的着丝粒整齐地排列在赤道板上
次级精母细胞
二.精子的形成
2. 精子形成的过程
(3)减数第二次分裂
后期
①着丝粒分裂,姐妹染色单体分离(染色单体消失),子染色体分别移向细胞两极。
②染色体数目暂时加倍。
①着丝粒分裂后形成的染色体随着细胞的分裂进入子细胞；
②细胞分裂,两个次级精母细胞缢裂形成四个染色体数目减半的精细胞；
末期
变形
变形
变形
变形
精细胞不是成熟的雄性生殖细胞,变形后的精子才是。
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,具备游向卵细胞并进行受精作用的能力。
次级精母细胞
精细胞
精子
二.精子的形成
2. 精子形成的过程
(2)减数第一次分裂(减II)
次级精母细胞
精细胞
精子
无同源染色体，染色体散乱分布
前期
中期
后期
末期
染色体的着丝粒排列在赤道板上
着丝点分裂，染色单体分离
细胞一分为二
成熟生殖细胞,染色体数目减半
二.精子的形成
间期：细胞体积增大、染色体复制
减Ⅰ前期：同源染色体联会形成四分体，交叉互换
减Ⅰ中期：同源染色体排列在赤道板两侧
减Ⅰ后期：
同源染色体分离
非同源染色体自由组合
减Ⅰ末期：
细胞均等分裂形成两个次级精母细胞
1个初级精母细胞（染色体数:2N）
1个精原细胞
（染色体数:2N）
2个次级精母细胞（染色体数:N）
第一次分裂
染色体数目减半
减Ⅱ前期：染色体散乱分布，中心体复制
减Ⅱ中期：着丝点排列在赤道板上
减Ⅱ后期：着丝点分裂，染色单体分开
减Ⅱ末期：每个次级精母细胞均等分裂形成两个精细胞
4个精细胞（染色体数:N）
第二次分裂
染色体数目先加倍，再减半
二.精子的形成
2. 精子形成的过程
（1）减数分裂Ⅰ的实质是 ____________________,
减数分裂Ⅱ的实质是 _____________________。
（2）染色体数目减半发生在_________________。
同源染色体分离
姐妹染色单体分离
减数第一次分裂
二.精子的形成
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
同源染色体
着丝粒变化
比较减Ⅰ和减Ⅱ分裂过程
复制
不复制
有
无
不分裂
分裂
染色体主要行为
染色体数目
核DNA数目
染色单体数
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
2N→N
N→2N→N
2N→4N→2N
2N→N
0→4N→2N
2N→0
二.精子的形成
1．根据减数分裂染色体行为变化，回答下问题:
（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:__________
减Ⅰ后期
减分裂前的间期
减Ⅰ前期
减Ⅱ后期
（5）减数分裂过程中染色体数目减半发生在___________，
原因_____________________________________ 。
减数分裂Ⅰ
同源染色体分离，分别进入两个子细胞
（6）减数分裂Ⅰ 同源染色体，减数分裂Ⅱ 同源染色体。
有丝分裂 同源染色体。
有
无
有
（7）四分体出现在减数分裂Ⅰ的 期和 期。
前
中
概念检测
二.精子的形成
三.卵细胞的形成
1.卵细胞形成的场所及来源
(1)场所：
(2)来源：
高等动物：
植物：
卵巢
雌蕊的子房
卵原细胞：
是原始的雌性生殖细胞，每个卵原细胞中染色体数目都与体细胞相同。
卵原细胞
(原始生殖细胞)
分布
卵原细胞
卵巢
卵细胞
有丝分裂
细胞分化
减数分裂
卵细胞
卵泡
卵细胞
电镜照片
人的卵巢（横切面）示意图和卵细胞的电镜照片
2. 卵细胞形成的过程
三.卵细胞的形成
卵细胞的形成过程与精子的基本相同
卵原细胞
初级卵母细胞
次级卵母细胞
卵细胞
第一极体
第二极体
减数分裂Ⅰ
减数分裂Ⅱ
退化消失
次级卵母细胞
第一极体
卵细胞
第二极体
联会
同源染色体分离
非同源染色体自由组合
不均等分裂
第二极体
着丝点分裂
均等分裂
着丝点分裂
不均等分裂
不均等分裂使卵细胞含有较多的营养物质和细胞器，有利于受精卵的分裂和早期胚胎发育。
间期：细胞体积增大、染色体复制
减Ⅰ前期：同源染色体联会形成四分体，交叉互换
减Ⅰ中期：同源染色体排列在赤道板两侧
减Ⅰ后期：
同源染色体分离
非同源染色体自由组合
减Ⅰ末期：
不均等分裂形成1个次级卵母细胞和1个第一极体
1个初级卵母细胞（染色体数:2N）
1个卵原细胞
（染色体数:2N）
1个次级卵母细胞+1个第一极体（染色体数:N）
第一次分裂
染色体数目减半
减Ⅱ前期：染色体散乱分布，中心体复制
减Ⅱ中期：着丝点排列在赤道板上
减Ⅱ后期：着丝点分裂，染色单体分开
减Ⅱ末期：次级卵母细胞不均等分裂形成1个卵细胞和1
个第二极体，第一极体均等分裂形成2个第二极体
1个卵细胞+3个第二极体（染色体数:N）
第二次分裂
染色体数目先加倍，再减半
三.卵细胞的形成
精原细胞
卵原细胞
初级精母细胞
初级卵母细胞
① 初级卵母细胞经过减数分裂Ⅰ进行不均等分裂，形成大的叫次级卵母细胞，小的叫极体。
三.卵细胞的形成
次级精母细胞
第一极体
次级卵母细胞
精细胞
精子
第二极体
卵细胞
②次级卵母细胞经过减数分裂Ⅱ也进行不均等分裂，形成一个大的卵细胞和一个小的极体。
③形成的卵细胞，不经过变形。
三.卵细胞的形成
项目 精子 卵细胞
不 同 点 部位
原始生殖细胞
细胞质的分配情况
是否变形
分裂结果
相 同 点
精子与卵细胞形成比较
三.卵细胞的形成
睾丸或精巢
卵巢
精原细胞
卵原细胞
均等分裂
卵母细胞不均等分裂极体均等分裂
精细胞变形成精子
不需变形
1个精原细胞
形成4个精子
1个卵原细胞形成
1个卵细胞3个极体
(1)染色体的行为和数目的变化规律相同，表现在：
①染色体都在减数分裂前的间期复制
②减I同源染色体联会(可交叉互换)、分离，非同源染色体自由组合
③减II都是着丝点分裂，姐妹染色单体分开
(2)产生的子细胞数目都是4个，且细胞中染色体数目减半
1.观察目的:
①细胞内染色体数量较少,较大易于观察。
②选择雄性个体的生殖细胞进行取材观察(数目多、连续分裂)。
三.卵细胞的形成
观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
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。
2.选材要求:
3.观察步骤:
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
三.卵细胞的形成
减数分裂Ⅰ中期
减数分裂Ⅰ末期
减数分裂Ⅰ前期
减数分裂Ⅰ前期
5.观察蝗虫精母细胞减数分裂的装片：
观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
染色体
交叉互换
赤道板
中心体
探究·实践
三.卵细胞的形成
减数分裂Ⅱ后期
减数分裂Ⅱ末期
减数分裂Ⅱ中期
减数分裂Ⅰ末期
视野中的细胞减数分裂是动态变化的吗？能观察到不同时期的细胞吗？
细胞已被杀死固定，不可能动态变化；
但不同细胞被固定在不同时期，因此可观察到各时期的染色体形态。
观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
探究·实践
赤道板
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。
三.卵细胞的形成
观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
减Ⅰ的细胞多于减Ⅱ的细胞。
讨论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Ⅰ中期：两条同源染色体排列在赤道板两侧。
减Ⅰ末期：细胞两极的染色体由一整套非同源染色体组成，染色体数目减半。
减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
减Ⅱ末期：细胞两极的染色体不含染色单体。
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。

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