一 减数分裂

第2章 基因和染色体的关系 第1节 减数分裂和受精作用 真核细胞进行细胞分裂的方式有几种? 有丝分裂 无丝分裂 减数分裂 体细胞 生殖细胞 温故 动植物细胞的有丝分裂 有丝分裂：染色体复制 次，着丝粒分裂 次，细胞分裂 次。 1 1 1 有丝分裂前后，细胞内的染色体数目保持恒定。 间期：复制合成做准备； 后期：点裂数增均两极； 前期：膜仁消失现两体； 末期：两消两现从开始。 中期：形定数清赤道齐； 1条染色体 1个DNA 无染色单体 1条染色体 2个DNA 2个染色单体 1条染色体 2个DNA 2个染色单体 2条染色体 2个DNA 无染色单体 复制 螺旋化 着丝粒分裂 染色体加倍 染色体、染色单体、DNA三者之间的关系 温故知新： 父（46） 母（46） 假设:配子（精子或卵细胞）是通过有丝分裂的方式产生的，那么孟子的第40代子孙体细胞中就有46X2 条染色体， 有丝分裂 受精作用 精子（46） 卵细胞（46） 受精卵（92) 细胞分裂细胞分化 有丝分裂 40 事实是这样吗？ 提出问题 男（46） 女（46） 受精卵（46） 精子（？） 卵细胞（？） 有丝分裂 （46） 或 受精作用 减数分裂 23 23 要保证子女与父母的染色体数相等，生殖细胞中的染色体数目是多少？ 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。 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。 体细胞 配子 果蝇体细胞和配子的染色体示意图 问题探讨： 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。 讨论2.针对这幅图，你还能提出什么问题或猜想? 问题探讨： 配子是如何产生的？ 配子是通过一种染色体数目减半的分裂产生的。 体细胞 配子 果蝇体细胞和配子的染色体示意图 本质:一种特殊的有丝分裂 对象:进行 的动植物 时期:从原始的生殖细胞发展为成熟的生殖细胞的过程中 特点:染色体只复制 ，而细胞连续分裂 。 结果:成熟的生殖细胞中染色体数比原始生殖细胞的 。 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。 减数分裂 有性生殖 一次 两次 减少一半 一、精子的形成过程 1.动物精子形成的场所： （精巢） 2.精子的形成过程： 睾丸 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 减数第一次分裂 减数第二次分裂 变形 减数分裂 （性成熟） 精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞 精子 精原细胞：染色体数目与体细胞　　　　。 是通过　　　　分裂形成。 相同 有丝 体细胞 细胞分化 减数分裂：精子的形成过程 减数第一次分裂 间期 精原细胞染色体复制，体积增大 初级精母细胞 细胞名称 精原细胞 初级精母细胞 染色体数 染色单体数 DNA数 4 4 0 8 4 8 形成 精原细胞 减数第一次分裂 前期 同源染色体两两配对(联会),形成四分体 四分体 （含4条染色单体） 1个四分体 = 对同源染色体 = 条染色体 = 条染色单体 = 个DNA分子 = 个脱氧核苷酸单链 1 2 4 4 8 初级精母细胞 前期 名词 同源染色体：减数分裂中能够配对的两条染色体，形状和大小一般相同，一条来自父方，一条来自母方。 联会：同源染色体两两配对的现象。 四分体：联会形成的结构，因每对同源染色体含4条姐妹染色单体而得名。 形成四分体时，同源染色体上的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕，并交换一部分片段，可能增加后代的变异类型。 交叉互换： 四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体发生部分片段的交换现象。 A A a a 交叉 互换 A A a a 人的23对同源染色体 男性（含XY） 女性（含XX） 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和B合称什么？ （同源染色体） （非同源染色体） （姐妹染色单体） （非姐妹染色单体） （四分体） 练习1、同源染色体指(　　　) A.一条染色体复制形成的两条染色体 B.分别来自父亲和母亲的两条染色体 C.形态特征大体相同的两条染色体 D.减数分裂过程中联会的两条染色体 练习2、下列关于四分体的叙述不正确的是（　） A.四分体出现在减数第一次分裂过程中 B.每一个四分体包含有一对同源染色体的四条染色单体 C.染色体的交叉互换发生在四分体时期 D.经过复制的同源染色体都能形成四分体 D D 减数第一次分裂 中期 各对同源染色体排列在赤道板两侧 注意：着丝点不排列在赤道板上而是排在赤道板的两侧 前期 中期 减数第一次分裂 后期 同源染色体分开，非同源染色体自由组合 同源染色体 非同源染色体 中期 后期 细胞名称 精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 染色体数 4 4 染色单体数 0 8 DNA数 4 8 减数第一次分裂 末期 形成两个次级精母细胞,染色体数目减半。 2 4 4 特点：同源染色体平均分配；染色体数目和核DNA分子数均减半；1个初级精母细胞形成2个不同的次级精母细胞 结果：每个次级精母细胞不含同源染色体、染色体数目和核DNA数目均为初级精母细胞的一半。 减数第二次分裂 前期 非同源染色体散乱分布 减数第二次分裂 中期 非同源染色体的着丝粒排列在赤道板上 减数第二次分裂 后期 非同源染色体的着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，移向细胞两极 注意此时： 染色体数2→4 染色单体数4→0 DNA数4→4 细胞名称 精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 染色体数 4 4 2 染色单体数 0 8 4 DNA数 4 8 4 减数第二次分裂 末期 两个次级精母细胞形成四个精细胞 细胞名称 精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞 染色体数 4 4 2 染色单体数 0 8 4 DNA数 4 8 4 2 0 2 变形期 精细胞经过复杂的变形，成为精子 变形期不属于减数分裂！ 有丝分裂 细胞分化 体细胞 精原细胞 复制 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞 精子 变形 总结 二、卵细胞的形成过程 1.动物卵细胞形成的场所: 2.卵细胞形成过程: 卵巢 卵原细胞 初级卵母细胞 次级卵母细胞 卵细胞 染色体复制 减数第一次分裂 减数第二次分裂 减数分裂 第一极体 第二极体 卵原细胞 复制 初级卵母细胞 体细胞 有丝分裂 细胞分化 次级卵母细胞 第一极体 卵细胞 第二极体 联会 减数分裂：卵细胞的形成过程 3.卵细胞与精子形成过程的区别与联系: 精子形成过程 卵细胞形成过程 相同点 都通过减数分裂，得到染色体数减半的成熟生殖细胞。 不同点 ①细胞质均等分裂； ②1个精原细胞完成分裂得到4个精细胞； ③减数分裂后需通过变形才得到精子。 ①初级卵母细胞和次级卵母细胞的细胞质不均等分裂。 ②1个卵原细胞完成分裂得到1个卵细胞和3个极体（极体最终会退化消失）； ③减数分裂后不需要变形。 减数分裂（模式图解） 同源染色体的非姐妹染色单体互换片段 有丝分裂 减Ⅰ分裂 减Ⅱ分裂 前期 中期 后期 末期 间期 有丝分裂和减数分裂的对比 有丝分裂 减Ⅰ分裂 减Ⅱ分裂 有无 同源染色体 有无联会 着丝点 是否分裂 有 有 无 有 无 无 是 是 否 识图判断细胞进行何种分裂的顺序如上表： 一看有无同源染色体。若无，则细胞必然进行减数第二次分裂。 二看同源染色体有无联会现象。若有就是减Ⅰ，无则为有丝分裂。 三看后期着丝点是否分裂。不分裂的必为减Ⅰ。 四看细胞质是否均等分裂。不均等分裂的是雌性动物的初级/次级卵母细胞。 判断下列细胞进行什么分裂，处于什么时期？ 减数第一次分裂 前期 刚完成染色体复制，染色质未完全变成染色体，但已出现联会现象 同源染色体联会形成了四分体 有丝分裂 前期 减数第二次分裂 前期 有同源染色体，但没有联会，染色体散乱分布。 无同源染色体,染色体散乱分布。 各种中期 各种后期 有丝分裂 中期 减Ⅰ分裂 中期 减Ⅱ分裂 中期 有丝分裂 后期 减Ⅰ分裂 后期 减Ⅱ分裂 后期 识图 减Ⅱ后期 精细胞/卵细胞/第二极体 减Ⅱ前期 减Ⅰ前期 减Ⅰ中期 减Ⅱ中期 细胞名称 精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞 染色体数 4 4→2 2→4→2 2 染色单体数 0→8 8→4 4→0 0 DNA数 4→8 8→4 4→2 2 减数分裂过程中 染色体、染色单体及DNA含量变化 染色体变化曲线 2N 4N 精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞 细胞名称 精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞 染色体数 2N 2N→N N→2N→N N DNA变化曲线 2N 4N 精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞 细胞名称 精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞 DNA数 2N→4N 4N→2N 2N→N N 染色单体变化曲线 2N 4N 精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞 细胞名称 精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞 染色单体数 0→4N 4N→2N 2N→0 0 下图为猕猴的细胞分裂曲线图，据图回答： 试炼 ⑴图中实线代表的是 的变化曲线,虚线代表的是 的变化曲线。 ⑵该细胞进行的是 分裂。 ⑶猕猴体细胞中染色体数为( ) 条，ab段的细胞有染色体( )条，四分体( )个，染色单体( )个。 ⑷该细胞染色体数目减半发生在( )点。 DNA 染色体 减数 42 42 21 84 b 1、减数分裂过程中，着丝点的分裂发生在（ ） A.间期 B.减数第一次分裂 C.减数第二次分裂 D.四分体时期 2、在减数分裂过程中，有关同源染色体的叙述，不正确的是（ ） A.第一次分裂开始不久两两配对的染色体 B.在减数第二次分裂中，大小、形状相同的染色体 C.一条来自父方，一条来自母方 D.在减数第一次分裂后期向两极移动 3.人的体细胞中有23对同源染色体，减数分裂的四分体时期，细胞内四分体和姐妹染色单体的数目是（ ） A.23，46 B.23，92 C.46，92 D.46，184 C B B A B C D E F G H I 依次排序是什么？ GCHEAFDBI 二、受精作用 一、配子中染色体组合的多样性 或者 同源染色体分离时，非同源染色体可自由组合。 1、1个精原细胞形成几个精子，种类又是如何呢？ 2、1个卵原细胞形成卵细胞的个数及种类是怎样的？极体又是怎样的呢？ 3、1个含2对同源染色体的雄性个体在减数分裂中能形成几种精子？（只考虑染色体间的不同） 4个；只考虑染色体间的不同时有2种；若考虑非姐妹染色单体间的交叉互换等，有4种 卵细胞：1个1种； 极体：3个，如只考虑染色体间的不同，有2种，若考虑姐妹染色单体间的交叉互换等，有3种。 4种 4、 1个含3对同源染色体的雄性个体在减数分裂中能形成几种精子？（只考虑染色体间的不同） 5、1个含n对同源染色体的雄性个体在减数分裂中能形成几种雄配子（只考虑染色体间的不同） 2n种 2×2×2=8种 配子多样性原因： 减数分裂过程中，非同源染色体的自由组合（主要） 四分体时期非姐妹染色单体的交叉互换 例：YyRr基因型的个体产生配子情况如下： 【任务九】阅读教科书P27的内容，掌握受精作用概念，过程，结果和意义。 （1）概念： 精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。 识别的物质基础： 细胞膜上的糖蛋白 （二）受精作用 识别→进入→融合 （2）过程： 受精卵的染色体数恢复到体细胞的数目，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）。 （3）结果： 受精作用 受精卵 受精卵的遗传物质（DNA） = 核DNA（ 父方+ 母方）+ 质DNA （几乎都来自母方） 一个精子和一个卵细胞结合，形成一个受精卵。进入卵细胞的只是精子的头部（细胞核）。受精卵的细胞质几乎都来自卵细胞。 （4）特别提醒 （5）减数分裂与受精作用的意义 1、保证了前后代染色体数目的稳定性（物种的稳定性） 2、后代遗传物质由双亲提供，保证了后代具有双亲的遗传性，具有更大的活力和变异性。 3、雌雄配子结合形成受精卵的多样性。 ①非同源染色体自由组合 ②同源染色体中非姐妹染色体的交叉互换 ③雌雄配子的随机组合 配子的多样性 高等动物(2N) 受精卵(2N) 卵细胞(N) 精子(N) (母本)减 数 分 裂 (父本)减 数 分 裂 有丝分裂 受精作用 高等动物的有性生殖细胞形成与受精作用： 高等动物的有性生殖细胞形成与受精作用： 每一种生物在繁殖过程中，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两个方面，分别对遗传的稳定性与多样性的原因进行综合概括，并用尽量简练的语言表述出来（填写在下表空格内）。 遗传稳定性 遗传多样性 配子形成 受精作用 思维训练： 综合概况 遗传稳定性 遗传多样性 配 子 形 成 减数分裂形成的配子中的染色体数目减半；而且每个配子中的染色体是一整套非同源染色体的组合。 在减数分裂过程中，联会时非姐妹染色单体间的互换，减数分裂Ⅰ时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 卵细胞和精子的结合，使受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，生物体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。 卵细胞和精子的随机结合，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。 思维训练： 综合概况 一、概念检测 1. 与有丝分裂不同，减数分裂形成的成熟生殖细胞中的染色体数目会减少。判断下列相关表述是否正确。 (1) 玉米体细胞中有10对染色体，经过减数分裂后，卵细胞中染色体数目为5对。（ ） (2) 在减数分裂过程中，染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ（ ） × √ 练习与应用P23 2. 蝗虫的体细胞中有24条染色体，在观察蝗虫的细胞时，下列现象能够说明该细胞处于减数分裂的是 （ ） A. 出现染色单体 B. 同源染色体联会 C. 染色体移向细胞的两极 D. 子细胞中有24条染色体 B 练习与应用P23 3.下图所示的细胞最可能是（ ） A.卵细胞 B.初级精母细胞 C.次级卵母细胞 D.有丝分裂前期的细胞 C 练习与应用P23 4. 下图所示的细胞正在进行细胞分裂，识图回答问题 图片 (1) 这个细胞正在进行哪种分裂？为什么？ (2) 细胞中有几条染色体？几条染色单体？ (3) 细胞中有几对同源染色体？哪几条染色体是非同源染色体？ (4) 细胞中包含哪些姐妹染色单体？ (5) 这个细胞在分裂完成后，子细胞中有几条染色体？ (6) 尝试画出这个细胞的分裂后期图。 【答案】(1) 这个细胞正在进行减数分裂。因为细胞中出现了四分体。 (2) 细胞中有4条染色体，8条染色单体。 (3) 细胞中有2对同源染色体。其中染色体A与C、A与D、B与C、B与D是非同源染色体。 (4) 细胞中a与a’、b与b’、c与c’、d与d’是姐妹染色单体。 (5) 这个细胞在分裂完成后，子细胞中有2条染色体。 练习与应用P23 二、拓展应用 1. 下图是水稻花粉母细胞减数分裂不同时期的显微照片，A至D为减数分裂Ⅰ，E和F为减数分裂Ⅱ。图中的短线表示长度为5 μm。请你说说怎样判断图中的细胞处于减数分裂Ⅰ还是减数分裂Ⅱ。 【提示】根据细胞大小，染色体的形态、位置和数目判断细胞处于减数分裂的哪个时期。 练习与应用P23 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。 【提示】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。 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21三体综合征）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P23 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？ 【答案】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。 练习与应用P23 一、概念检测 1.大熊猫的体细胞有42条染色体，判断下列相关表述是否正确。 (1) 一只雄性大熊猫在不同时期产生的精子，染色体数目一般都是21条。 （ ） (2) 一只雌性大熊猫在不同时期产生的卵细胞，其染色体组合具有多样性。 （ ） 2.假如蛙的15个初级卵母细胞和5个初级精母细胞都能正常分裂，并在最大限度内受精， 则最多能形成的受精卵数目是 （ ） A. 20 B. 15 C. 10 D. 5 3.同种生物前后代的染色体数目是相同的，对此起决定作用的过程是（ ） A. 有丝分裂 B. 有丝分裂和受精作用 C. 减数分裂 D. 减数分裂和受精作用 第1节 √ √ B D 练习与应用P28 二、拓展应用 1.正常人的体细胞中有23对染色体。有一种叫“13三体综合征”的遗传病，患者头小，患先天性心脏病，智力远低于常人。对患者进行染色体检查，发现患者的13号染色体不是正常的1对，而是3条。请尝试使用“减数分裂中染色体变化的模型”，从精子或卵细胞形成的角度分析这种病产生的原因。 【提示】在形成精子或卵细胞的减数分裂过程中，如果由于某种原因，减数分裂Ⅰ时两条13号染色体没有分离而是进入了同一个次级精（卵）母细胞，再经过减数分裂II，就会形成含有两条13号染色体的精子或卵细胞；如果减数分裂Ⅰ正常，减数分裂II时13号染色体的着丝粒分裂，形成了两条13号染色体，但没有分别移向细胞的两极，而是进人了同一个精子或卵细胞，这样异常的精子或卵细胞就含有24条染色体，其中13号染色休是两条。当一个正常的卵细胞或精子(含23条染色体，其中13号染色体是1条)与上述异常的精子或卵细胞结合成受精卵时，则该受精卵含47条染色体，其中13号染色体是3条。由这样的受精卵发育而成的个体就是13三 体综合征患者。 练习与应用P28 2.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？ 【答案】骡的体细胞中含有63条染色体，其中32条来自马， 31条来自驴。由于这63条染色体没有同源染色体，导致骡 的生殖细胞不能进行正常的减数分裂，无法形成配子，因 此骡不能繁殖后代。 练习与应用P28 1.下列是具有二条染色体的动物卵细胞图，正常情况下不能出现的是（ ） C 2.一种动物体细胞中在有丝分裂后期的染色体数为24,该动物体内一个处于减数第二次分裂后期的细胞,其DNA分子数和染色体数分别是（ ） A.12、12 B.24、48 C.24、24 D.12、24 A 课堂练习 3．如图所示为某动物细胞分裂过程中的染色体数目变化。据图判断，发生着丝粒分裂的区段有(　　) A．a—b和f—g　　　 B．b—c和h—i C．h—i和j—k D．d—e和f—g B 判断 4、同一个生物体在不同时刻产生的精子或卵细胞，染色体数一般是相同的。 5、同一个生物体在不同时刻产生的精子或卵细胞，染色体组成一般是不同的。 6、一个卵细胞一般只能同一个精子结合，形成受精卵。 Dei，dei，dei，全都是对的！ 7.精子和卵细胞经过受精作用形成受精卵，在受精卵中（ ） A.细胞核的遗传物质完全来自卵细胞 B.细胞质中的遗传物质几乎完全来自卵细胞 C.细胞核和细胞质中的遗传物质都平均来自精子和卵细胞 D.细胞中营养由精子和卵细胞各提供一半 B 补充：被子植物的双受精作用 子房的结构 子房 子房壁 胚珠 胚囊 珠被 1个卵细胞 2个极核 子叶 胚芽 胚轴 胚根 胚 受精极核 胚乳 种皮 种 子 果皮 果 实 2N 2N 2N 2N 3N 3N 2N 2N 受 精卵 +1个精子 +1精子 N + N 2N + N 8.种子的胚细胞，胚乳细胞及种皮细胞中来自母方染色体的比值依次是（ ） A． ，1 B. ，1 D． C． A Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.62.100 Lavf56.40.101 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$