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第2章 基因和染色体的关系
第1节 减数分裂和受精作用
遗传与进化
受精作用
受精作用
1.概念：
2.过程：
精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。
卵细胞
精子
精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面
同时，卵细胞细胞膜发生复杂的生理反应，阻止其他精子再进入
精子和卵细胞的细胞核相融合，使彼此的染色体会合在一起
受精卵
精子接触卵细胞，依靠细胞膜外的糖蛋白进行相互识别
细胞膜上的糖蛋白
细胞膜的流动性
受精作用
3.实质：精子的_________与卵细胞的_________相融合，使彼此的_________
会合在一起。
4.结果：受精卵中的________数目又恢复到体细胞中的数目，其中有一半的染色体来自精子，另一半来自卵细胞。。
细胞核
细胞核
染色体
染色体
受精卵
细胞核：
细胞质：
精子的核+卵细胞核
几乎全由卵细胞提供
受精卵的核DNA：
受精卵的质DNA：
父母各给一半。
几乎全来自于母亲。
受精作用
受精作用
有丝分裂
受精卵（2n）
卵细胞（n）
精子
（n）
（雌）
减数分裂
（雄）
减数分裂
受精作用
高等动物（2n）
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。
5.受精作用的意义：
思考与讨论
父亲体内的所有精原细胞，染色体组成并无差别，母亲体内的卵原细胞也是如此。可是，“一母生九子，九子各不同”，同样的精（卵）原细胞会产生不同的配子吗？
建立减数分裂中染色体变化的模型
1．目的要求
通过建立减数分裂中染色体数目和行为变化的模型，加深对减数分裂过程及其特点的认识，理解配子中染色体组合的多样性，领悟减数分裂的意义。
较大的白纸、铅笔或彩笔、适于制作染色体的材料（如橡皮泥、扭扭棒、细树枝、纸卷等）
2．材料用具
建立减数分裂中染色体变化的模型
共能产生2种配子
活动1：请用扭扭棒模拟细胞中只有1对同源染色体减数分裂产生的配子种类
1. 一个精原细胞的减数分裂（不考虑互换）
染色体 复制
同源染色体 分离
精原细胞
A
初级精母细胞
染色单体分开
D
E
F
精细胞
都来自B
一个精原细胞（1对同源染色体）
结果：产生4个，2种精子
次级精母细胞
B
C
G
都来自A
配子中染色体组合的多样性
思考：D和E的关系？
E和F的关系？
建立减数分裂中染色体变化的模型
共能产生4种配子
可能性①
可能性②
活动2：请用扭扭棒模拟细胞中只有2对同源染色体减数分裂产生的配子种类
1.同源染色体分离的同时，________________表现为自由组合(减数分裂I后)
非同源染色体
配子中染色体组合的多样性
染色体 复制
同源染色体 分离
精原细胞
A
初级精母细胞
B
C
次级精母细胞
染色单体分开
D
E
F
G
1. 一个精原细胞的减数分裂（不考虑互换）
一个精原细胞（2对同源染色体）
精细胞
结果：产生4个，2种精子
思考：D和E的关系？
E和F的关系？
都来自B
都来自A
配子中染色体组合的多样性
染色体 复制
同源染色体 分离
精原细胞
A
初级精母细胞
B
C
次级精母细胞
染色单体分开
D
E
F
G
1. 一个精原细胞的减数分裂（不考虑互换）
一个精原细胞（2对同源染色体）
精细胞
结果：产生4个，2种精子
思考：一个雄性个体产生几种？
4种
建立减数分裂中染色体变化的模型
配子中染色体组合：8种
活动3：请用扭扭棒模拟细胞中只有3对同源染色体减数分裂产生的配子种类
配子中染色体组合的多样性
n对同源染色体
精原细胞
1. 一个精原细胞的减数分裂（不考虑互换）
一个精原细胞（n对同源染色体）？
精细胞
结果：产生4个，2种精子
？
一个雄性个体（n对同源染色体）？
2n种精子
配子中染色体组合的多样性
2. 一个卵原细胞的减数分裂（不考虑互换）
染色体 复制
同源染色体 分离
卵原细胞
初级卵母细胞
染色单体分开
极体退化消失
卵细胞
一个卵原细胞（1对同源染色体）
结果：产生1个，1种卵细胞
次级卵母细胞
配子中染色体组合的多样性
染色体 复制
同源染色体 分离
卵原细胞
初级卵母细胞
次级卵母细胞
染色单体分开
2. 一个卵原细胞的减数分裂（不考虑互换）
一个卵原细胞（2对同源染色体）
卵细胞
结果：产生1个，1种卵细胞
极体退化消失
思考：一个雌性个体产生几种？
4种
配子中染色体组合的多样性
n对同源染色体
卵原细胞
2. 一个卵原细胞的减数分裂（不考虑互换）
一个卵原细胞（n对同源染色体）？
卵细胞
结果：产生1个，1种卵细胞
？
一个雌性个体（n对同源染色体）？
2n种卵细胞
建立减数分裂中染色体变化的模型
精(卵)原细胞中同源染色体
（对） 可能形成的配子类型（种）
1
2
3
n
②生物个体[多个精(卵）原细胞]
①单个精(卵)原细胞
21
22
23
2n
正常人细胞中有23对染色体，可能形成的配子种类为_____种
4个精子（两种）、1个卵细胞（一种）
223
1.非同源染色体的自由组合（不考虑交叉互换）
配子中染色体组合的多样性
精（卵）原细胞
初级精（卵）母细胞
次级精（卵）母细胞
精（卵）细胞（或极体）
四
种
精
细
胞
思考：哪些细胞来自同一个细胞？
哪些细胞互补吗？
3. 一个精（卵）原细胞的减数分裂（考虑互换）
结果：一个精原细胞产生4个，4种精子
一个卵原细胞产生1个，1种卵细胞
配子中染色体组合的多样性
（2）一个生物体
（1）一个精（卵）原细胞
产生2n种配子
互换
产生大于2n种配子
一个卵原细胞
产生1种卵细胞(1个)
一个精原细胞
不互换
没有互换
互换
产生2种精子(4个)
产生4种精子(4个)
配子种类
不同配子遗传物质的差异性
同一双亲的后代必然呈现多样性
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对于生物的遗传和变异都十分重要。
雌雄配子结合的随机性
受精作用
5.受精作用的意义：
配子中染色体组合的多样性
1. 果蝇的体细胞中含有四对同源染色体（A与a、B与b、C与c、D与d），在不发生互换的情况下，它的一个初级精母细胞在进行减数分裂后能形成几种类型的精子( )
A．2种 B．4种 C．8种 D．16种
A
配子中染色体组合的多样性
2. 如图1是某生物的一个初级精母细胞，图2是该生物的五个精细胞，最可能来自同一个次级精母细胞的是( )
图1
图2
A.①和② B.②和④ C.③和⑤ D.①和④
B
减数分裂异常情况分析
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。正常人有23对染色体。有一种叫“21三体综合征”（唐氏综合征）的遗传病，患者智力低下，身体发育缓慢。对患者进行染色体检查，发现患者的21号染色体不是正常的1对，而是3条。你能从精子或卵细胞形成的角度推测这种病的病因吗？
舟舟
21三体综合征患者
染色体组型
染色体复制
同源染色体分离
精原细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
染色单体分离
精细胞
正常分裂
减数分裂异常情况分析
染色体复制
同源染色体分离
精原细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
染色单体分离
精细胞
1. 减数分裂Ⅰ发生异常（同源染色体未发生分离）
结果：4个精细胞均发生异常
减数分裂异常情况分析
减数分裂异常情况分析
染色体 复制
同源染色 体分离
精原细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
染色单体分离
精细胞
2. 减数分裂Ⅱ发生异常（染色单体未发生分离）
结果：2个精细胞发生异常
减数分裂异常情况分析
例题：人类的X、Y是一对同源染色体，女性体内是XX，男性体内是XY。经人类染色体组型分析发现，有2％～4％的精神病患者的性染色体组成为XYY（如图所示），有人称多出的Y染色体为“犯罪染色体”。下列关于XYY综合征的叙述正确的是（ ）
A.患者为男性，可能是由母方减数分裂I异常所致
B.患者为女性，可能是由母方减数分裂II异常所致
C.患者为男性，可能是由父方减数分裂II异常所致
D.患者为女性，可能是由父方减数分裂II异常所致
X
Y
Y
C
患有21三体综合征的患者是否还能正常生殖？
若体细胞中21号染色体有三条
联会紊乱
不能正常分离
生育不能正常进行
减数分裂异常情况分析
骡是马和驴杂交产生的后代。马和驴的体细胞中分别有32对和31对染色体,请问骡的体细胞中含有多少条染色体 骡的体细胞增殖是通过正常的有丝分裂进行的,而它们的睾丸或卵巢中的原始生殖细胞却不能发生正常的减数分裂,因此骡不能繁殖后代。你能从减数分裂中染色体行为的角度解释其原因吗
减数分裂异常情况分析
2.骡
驴的体细胞
31对染色体
马的生殖细胞
32条染色体
驴的生殖细胞
31条染色体
马的体细胞
32对染色体
骡的体细胞
63条染色体
不能正常进行减数分裂
减数分裂异常情况分析
思维训练（P27）
每一种生物在繁衍过程中，既保持遗传的稳定性，又表现出遗传的多样性。试从配子形成和受精作用方面进行概括。
遗传稳定性 遗传多样性
配子形成
受精作用
每个配子染色体数目
均为体细胞的一半
配子种类繁多
雌雄配子结合后染色体数
目恢复体细胞染色体数目
雌雄配子随机结合
同卵双胞胎：一个精子与一个卵细胞结合完成受精作用后，受精卵一分为二变为两个一样的细胞，然后发育成为两个个体，因为两个个体源自同一个受精卵，所以叫同卵双胞胎。
拓展
异卵双胞胎：成年女性每月排卵1次，有时因某种原因同时排出两个卵细胞并同时受精，就产生了两个不同的受精卵。这两个受精卵各有自己的一套胎盘，相互间没有什么联系，叫作异卵双胞胎。
1．实验原理
根据细胞中染色体的________________________________的变化，识别减数分裂的各个时期。
2．实验步骤
(1)装片制作(与有丝分裂装片制作过程相同)：
解离→___________→____________→___________。
形态、位置和数目
漂洗
染色
制片
(2)显微观察：先低倍镜，后高倍镜
实验：观察蝗虫精母细胞分裂的固定装片
实验：观察蝗虫精母细胞分裂的固定装片
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
观察步骤
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
实验：观察蝗虫精母细胞分裂的固定装片
观察蝗虫精母细胞分裂的固定装片
(1)本实验宜选用雄性个体生殖器官，其原因是什么？
①雄性个体产生精子数量多于雌性个体产生卵细胞数；
②在大多数动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底，排卵时排出的仅仅是次级卵母细胞，只有和精子相遇后，在精子的刺激下，才继续完成减数第二次分裂。
(2)制作形成的装片中可以观察到细胞内染色体数目有哪些？
精巢内精原细胞既进行有丝分裂，又进行减数分裂，因此可以观察到的染色体数为n、2n、4n等不同的细胞分裂图像。

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