2.1减数分裂和受精作用课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

第2章 基因和染色体的关系 基因在哪里？ 悠悠百年，寻寻觅觅 怀疑、争论、推理······ 最终是观察和实验 探明它神秘的踪迹 第1节 减数分裂和受精作用 【本节聚焦】 1.减数分裂的含义是什么？ 2.配子的形成为什么必须经过减数分裂？ 3.减数分裂是怎样进行的？ 一 减数分裂 个体 （46条） 精子 （?条） 卵细胞 （?条） 受精卵 （46条） 有丝分裂 细胞分化 受精 作用 或 精子、卵细胞是通过有丝分裂产生的吗？ 不是。如果配子是通过有丝分裂形成的，那么配子中的染色体数目和体细胞中的将是一致的，则后代中染色体数目为亲本的2倍。 46条 46条 23条 魏斯曼(1834---1914) August Weismann，德国动物学家 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，使染色体的数目减少一半。 受精时，精子和卵细胞融合，染色体数目得以恢复正常。 证实 这个天才的预见被其他科学家通过显微镜观察所证实。 魏斯曼预言的这个特殊的过程，实际上是一种特殊方式的有丝分裂，叫做减数分裂。 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 4 减数分裂（P22） 成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞减少一半 染色体只复制一次，而细胞分裂两次 在产生成熟生殖细胞时 进行有性生殖的生物 发生在有性生殖器官内 5.结果： 4.过程： 3.时期： 1.范围： 2.场所： 有性生殖器官内，如睾丸 1.形成部位： 精原细胞 （原始雄性生殖细胞） 精子 精原细胞 有丝分裂 精细胞 减数分裂 精子 变形 (一)精子形成的过程 阅读P19页及图2-2，掌握精子形成的大致过程。 精子的形成过程三个阶段： （一）在减数分裂前，每个精原细胞的染色体_________。 （二）细胞在减数分裂过程中______________，最后形成___个精细胞。这两次分裂分别叫作__________（也叫减数第一次分裂） 和___________（也叫减数第二次分裂）。 （三）减数分裂后，精细胞再经过____________，形成成熟的雄性生殖细胞→精子。 复制一次 连续分裂两次 4 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ 变形 精原细胞 初级 精母细胞 分裂前 （一） 染色体 复制 次级 精母细胞 精细胞 精子 减数分裂 （二） 变形 （三） 减数 分裂Ⅱ 减数 分裂Ⅰ 变形 精子形成的大致过程： 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞 精子 精原细胞 间期：染色体复制 减数第一次分裂 减数第二次分裂 变形 1.减数分裂前的间期 P20第1自然段 细胞体积增大 染色体复制 （进行DNA复制和有关蛋白质的合成） 主要特点 结果 每条染色质上含有2条染色单体，染色质数目不变，DNA含量加倍 染色体的复制 染色体数 姐妹染色单体数 DNA数 1 0 1 1 2 2 染色体,染色单体和DNA的关系 1、染色体数以着丝粒数为标准。 2、染色单体是特指连在一起的姐妹染色单体（0或2） 复制 注意！ 间期:DNA数目加倍，染色体数目没有加倍 2.减数分裂 减数分裂Ⅰ——前期 主要特点 P20第2自然段 染色质缩短变粗成为染色体 同源染色体两两配对（联会） 四分体交叉互换 概念补充 ①同源染色体 形状和大小一般都相同，一条来自父方，一条来自母方。 A和B、C和D互为同源染色体 A、B和C、D互为非同源染色体 姐妹染色单体： a和a' b和b' c和c' d和d' 非姐妹染色单体： a和b、b' 、 c、c' 、d、d'等 【练习】以下图像中分别有多少对同源染色体？ ___对 ___对 ___对 ___对 ___对 2 4 2 2 0 有丝分裂过程中存在同源染色体 ②联会 在减数分裂Ⅰ的前期，同源染色体两两配对的现象 ③四分体 联会形成四分体 （染色体A和B、C和D各为一个四分体） 1个四分体 =_____对同源染色体= ____条染色体 =____个着丝粒=_____条染色单体 =____个DNA分子=_____条脱氧核苷酸链 1 2 2 4 4 8 ④交叉互换 在减数分裂Ⅰ的前期，四分体中的非姐妹染色单体经常发生缠绕，并且交换相应的片段，称为交叉互换。 减数分裂Ⅰ——中期 P20第3自然段 主要特点 各对同源染色体（四分体）排列在赤道板两侧，每条染色体的着丝粒都附着在纺锤丝上 有丝分裂中期 减数分裂Ⅰ——后期 P20第3自然段 主要特点 同源染色体彼此分离，非同源染色体自由组合 减数分裂Ⅰ——末期 P20第3自然段 主要特点 一个初级精母细胞分裂成两个次级精母细胞，染色体数目减半。 减数分裂Ⅱ 减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ之间通常没有间期，或者间期很短，染色体不再复制。 减数分裂Ⅰ 末期 减数分裂Ⅱ 前期 减数分裂Ⅱ 中期 减数分裂Ⅱ 后期 减数分裂Ⅱ 末期 减数分裂Ⅱ染色体行为变化与有丝分裂一致，但无同源染色体 后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分离 主要特点 3.变形 减数分裂后，精细胞经过复杂的变形才能形成精子。精子分为头部和尾部，头部有细胞核，尾长，能够摆动。 P21第2自然段 【小结】精子的形成过程：间期→减数分裂→变形 （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（减数分裂）发生在_________________ 同源染色体分离 姐妹染色单体分离 减数分裂Ⅰ的末期 排序 A B C D E F G H I G C H E A F D B I 不考虑交叉互换： 1个精原细胞形成4个 种精细胞 考虑交叉互换： 1个精原细胞形成4个 种精细胞 如果精原细胞有2对同源染色体，A和a、B和b，下列精子来自同一个精原细胞的是 (　　) A.aB、Ab、aB、Ab B.Ab、aB、Ab、ab C.Ab、Ab、ab、AB D.ab、ab、aB、AB 来自于同一精原细胞（初级精母细胞）的精子：相同或互补 A 2 4 二、卵细胞的形成过程 （一）卵细胞的形成场所 人和其他哺乳动物卵细胞的形成场所：______ 卵巢 卵原细胞 （原始的雌性生殖细胞） 有丝分裂 卵原细胞 减数分裂 卵细胞 （成熟的雌性生殖细胞） （二）卵细胞的形成过程 卵细胞的形成过程与精子的基本相同 1个 卵原细胞 1个 初级 卵母细胞 分裂前 （一） 染色体 复制 1个次级 卵母细胞 3个极体 减数分裂 （二） 减数 分裂Ⅱ 减数 分裂Ⅰ 1个极体 1个卵细胞 【精、卵细胞形成区别2】 1个精原细胞→4个精子 1个卵原细胞→1个卵细胞、3个极体 【精、卵细胞形成区别1】场所不同 同源染色体分离，非同源染色体自由组合 着丝粒分裂，姐妹染色单体分离 【精、卵细胞形成区别3】 精母细胞细胞质均等分裂；卵母细胞细胞质不均等分裂 （极体细胞质均等分裂） 【精、卵细胞形成区别4】 精子形成存在变形阶段；卵细胞形成不需变形 【小结】精子、卵细胞形成过程的比较 项目 精子的形成 卵细胞的形成 不 同 点 ①一个精原细胞产生___个精子 ②细胞质、细胞核______分裂 ③精子细胞经____成为精子 ①一个卵原细胞产生____个卵细胞 ②细胞核______分裂 细胞质________分裂 ③卵细胞的形成不经过_________ 相 同 点 ①染色体复制____次； ②细胞连续分裂____次， ③细胞分裂的结果染色体的数目_____ 4 1 均等 不均等 变形 变形 1 2 减半 均等 [思考]胚胎发育早期分裂活动旺盛，却不从外界摄取营养物质。请据此分析卵细胞形成过程中，细胞不均等分裂的意义。 形成的卵细胞较大，便于储存丰富的营养物质。 与精子形成过程相比，卵细胞形成过程特有的是( ) A.同源染色体联会 B.染色体复制一次，细胞连续分裂两次 C.初级卵母细胞的细胞质不均等分配 D.生殖细胞中染色体数目减半 C 染色体、DNA与染色单体数目变化 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 次级精母细胞 精原细胞 初级精母细胞 精细胞 2n→4n 4n 4n 4n 4n→2n 2n 2n 2n 2n→n 2n 2n 2n 2n 2n 2n→n n n 2n→n 0→4n 4n 4n 4n 4n→2n 2n 2n 2n→0 0 染色体数 DNA数 染色单体数 4 4 0 4 8 8 4 8 8 4 8 8 2 4 4 2 4 4 2 4 4 4 4 0 2 2 0 28 在某植物根尖分生区每个处于有丝分裂后期的细胞中都有40条染色体。下表中，能正确表示该植物减数第二次分裂中期和后期每个细胞中染色体数和染色单体数的是 项目 减数第二次分裂中期 减数第二次分裂后期 染色体/条 染色单体/条 染色体/条 染色单体/条 甲 10 20 20 10 乙 10 20 20 0 丙 20 40 20 10 丁 20 40 40 0 A.甲 B.乙 C.丙 D.丁 √ 29 四、减数分裂过程中相关物质数量变化 ①DNA的数量变化 加倍： 减半： DNA复制 （分裂前的间期） 形成两个子细胞 （MⅠ末期） DNA、染色体、染色单体、每条染色体上DNA的数目变化 （MⅡ末期） 四、减数分裂过程中相关物质数量变化 DNA、染色体、染色单体、每条染色体上DNA的数目变化 加倍： 减半： 着丝粒分裂 （MⅡ后期） 形成两个子细胞 （MⅠ末期） ②染色体的数量变化 （MⅡ末期） 四、减数分裂过程中相关物质数量变化 DNA、染色体、染色单体、每条染色体上DNA的数目变化 出现： 消失： DNA复制 （分裂前的间期） 着丝粒分裂 ③染色单体的数量变化 （MⅡ后期） 减半： MⅠ末期形成两个子细胞 0→4N 4N→2N 2N→0 四、减数分裂过程中相关物质数量变化 DNA、染色体、染色单体、每条染色体上DNA的数目变化 ④每条染色体上DNA的数目变化 1→2： 2→1： DNA复制 （减数分裂前的间期） 着丝粒分裂 （MⅡ后期） 柱状图 判断顺序：染色单体 ↓ DNA ↓ 染色体 次级精母细胞 精原细胞 初级精母细胞 精细胞 减Ⅰ 减Ⅱ前、中期 减Ⅱ后期 减Ⅱ末期 精细胞 精原细胞 下图中横轴表示细胞分裂时期，纵轴表示一个细胞核中DNA含量或染色体数目的变化情况。请分析图示，表示有丝分裂中DNA含量变化、染色体数目变化和减数分裂过程中DNA含量变化、染色体数目变化的曲线分别依次是：　 DNA： 渐变（斜上） 染色体： 无渐变（直上） DNA DNA 染色体 染色体 有丝分裂：1升1降 减数分裂：1升2降 有丝分裂 减数分裂 有丝分裂：1升1降 减数分裂：1升2降（降升降） 减数分裂 有丝分裂 减数分裂和有丝分裂的比较 区别 有丝分裂 减数分裂 形成细胞类型 特点 形成子细胞数目 染色体数目变化 同源染色体的行为 体细胞 生殖细胞 染色体复制1次， 细胞分裂1次 染色体复制1次， 细胞分裂2次 4个精子或1个卵细胞和3个极体 2个 2n→2n 2n→n 同源染色体联会、互换、分离等 没有 减数分裂和有丝分裂图像的比较 减数分裂和有丝分裂图像的比较 两侧 减数分裂和有丝分裂图像的比较 减数分裂和有丝分裂图像的比较 一看染色体位置， 二看同源染色体有无； 三看染色体行为 有中 有后 有前 Ⅱ中 Ⅰ后 Ⅰ前 Ⅰ中 Ⅱ前 Ⅱ后 五、观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片 1.目的要求 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 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。 在雌性动物卵巢内进行的减数分裂没有彻底结束，减数分裂Ⅰ在卵巢，减数分裂Ⅱ在输卵管；同时卵细胞产生的数量远远少于精子的数量。 装片制作：（同有丝分裂装片制作过程） 解离→漂洗→染色→压片 不能观察某细胞看到连续的变化 3.实验结果 减数分裂Ⅰ 前期 减数分裂Ⅰ 前期 减数分裂Ⅰ 中期 减数分裂Ⅰ 后期 减数分裂Ⅰ 末期 减数分裂Ⅱ 中期 减数分裂Ⅱ 后期 减数分裂Ⅱ 末期 “一母生九子，九子各不同” 父亲体内所有的精原细胞，染色体组成相同，母亲体内的卵原细胞，染色体组成也相同。同样的精（卵）原细胞，会产生不同的配子吗？ 配子中染色体组合的多样性 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 46 建立减数分裂中染色体变化的模型（P25) 假设某生物体细胞中有两对同源染色体 间期 前期 建立减数分裂中染色体变化的模型 （1）模拟细胞中只有一对同源染色体的情况 减数分裂能产生的配子种类 共能产生2种配子 方式一、减Ⅰ后期非同源染色体的自由组合 （2）模拟细胞中有两对同源染色体的情况 可能性① 可能性② 共能产生4种配子 让我们从简单的开始，假设某生物体细胞中只含有一对同源染色体。 减数分裂1结束，这两条染色体分别进入两个新细胞（动画），这两个细胞中，染色体模型的颜色不同，代表这是来源不同的两条染色体，因此它们之间可能存在DNA的序列差异。 减数分裂2，姐妹染色单体分开，相同染色体分离，进入两个子细胞（动画，上下都出现），通过摆放我们可以看出，同一个次级细胞产生两个染色体的颜色，长短完全相同的细胞。 比如这两个细胞中都是红色染色体（动画），这两个细胞中都是绿色的染色体（动画）。 所以最终形成的四个细胞共有两种染色体组成（动画）。 在受精作用中，这两种细胞可能带给后代不同的遗传信息。 （3）模拟细胞中有三对同源染色体 配子中染色体组合8种 我们同样可以利用模型摆放解决这个问题 若细胞中有三对同源染色体，减数分裂1，同源染色体分离，非同源染色体可以出现哪些哪些组合呢，大家可以和我一起摆一摆 （动画出图1）这是第一种可能，我把相同颜色的摆放在一侧， 在此基础上，我一次调整一对染色体的位置，就可以出现第二种（动画），第三种（动画）和第四种（动画）类型。 细胞各自分裂产生2种四个细胞（动画*4）， 该生物减数分裂（动画，两个框）形成的配子中染色体的组成有8种可能（动画出白色字）。 若我们同样用乘法原则计算，三对染色体各自独立，配子类型计算为2*2*2，也就是2的3次方（动画），8种，与摆放出来的结果一致。 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 减数分裂能产生的配子类型 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 如果我们讨论的是一个个体，就应当要考虑所有的染色体组合可能性。 根据前面模拟的过程我们知道，这个可能性与同源染色体的对数有关，（逐渐出前三组数字）利用数学的方法，我们也已经找出这里的规律，n对同源染色体可能形成的配子种类为2n种（动画）。 以人为例，人的性原细胞当中，同源染色体对数是23对，（动画）因此可能形成的配子种类为223种。 这个数字非常大，这就意味着同一个个体产生的后代，可能来自不同染色体组合的配子，后代可能各不相同。 生物实际上能产生的配子的种类数量非常大，并不是只有2n种。 方式二、减Ⅰ前期（四分体时期）非姐妹染色单体的交叉互换 二、受精作用 二、受精作用 P26 （一）定义 _______和_______相互识别、融合成为________的过程。 （二）过程 1.精子入卵：精子的______进入卵细胞，_____留在外面 2.卵细胞反应：_______发生复杂生理反应，阻止其他精子再进入 3.精卵融合：精子________与卵细胞的________融合，使彼此的染色体会合在一起 精子 卵细胞 受精卵 头部 尾部 细胞膜 细胞核 细胞核 输卵管 受精卵 细胞核： 细胞质： 受精卵的核DNA： 受精卵的质DNA： 精子的核+卵细胞核 几乎全由卵细胞提供 父母各给一半。 几乎全来自于母亲。 受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞的数目，其中有一半的染色体来自精子，另一半来自卵细胞。 3.结果 ①精卵相互识别的基础： ②精卵融合体现： 细胞膜上的糖蛋白 细胞膜的流动性 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 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。 减数分裂和受精作用的意义 配子的多样性 受精过程中雌雄配子的随机结合。 ①使同一双亲的后代呈现多样性，有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。 ②减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代体细胞 中染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性。 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？ 与社会的联系 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $$