2.1 减数分裂和受精作用-【优质课堂】2024-2025学年高一生物下学期精品课件（人教版2019必修2）

2.1 减数分裂和受精作用 1 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。 右图是黑腹果蝇的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配子的染色体数目是体细胞的染色体数目的一半； ②配子的染色体来自体细胞中每对染色体中的一条染色体。 2、针对这幅图，你还能提出什么问题或猜想？ 配子形成的分裂方式是什么呢？ 果蝇体细胞和配子的染色体示意图 ♀ ♂ 体细胞 配子 一、减数分裂 减数分裂的发现 与孟德尔同时代的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。 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过程，实际上是一种特殊方式的有丝分裂，叫作减数分裂。 精子 卵细胞 受精卵 受精作用 细胞分裂 细胞分化 （92） （46） （46） 男 女 （46） （46） （92） 个体 减数分裂的发现 精子 卵细胞 受精卵 受精作用 细胞分裂 细胞分化 （46） （23） （23） 男 女 （46） （46） （46） 个体 配子的全能性 花药离体培养能得到完整的单倍体植株，说明精子具有全能性。 蜜蜂的雄峰由单个卵细胞发育而来，说明卵细胞也具有全能性。 所以，配子是具有全能性的。 同源染色体 因此，同种生物的精子和卵细胞中含有的遗传物质是相同的，所以，体细胞的核遗传物质中就具有两个拷贝的遗传物质，一个拷贝来自父方，一个拷贝来自母方。 因此，体细胞中的染色体也就都是成对存在的，一条来自父方，一条来自母方，大小、形态一般都相同，具有控制同一性状的遗传物质，这样的一对染色体称为同源染色体。 减数分裂的实质 在配子中，只具有每对同源染色体中的一条，而体细胞中染色体是成对存在的，所以，减数分裂过程中染色体数目减半指的是同源染色体的减半。 临床上常通过抽取血样来检测内分泌系统的疾病。 旁栏思考 如果配子也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。 如果配子的形成与体细胞的增殖一样，也是通过有丝分裂形成的，结果会怎样？ （一）精子的形成过程 1、精子的生成场所 2、精原细胞 3、精子形成过程概述 4、减数分裂前的间期 5、减数第一次分裂 6、减数第二次分裂 7、精子的形成 1、精子的生成场所 人和哺乳动物精子的生成场所是睾丸(曲细精管中）。 2、精原细胞 精原细胞是原始的雄性生殖细胞，通过有丝分裂进行增殖，每个精原细胞中的染色体数目都与体细胞的相同。 当雄性动物性成熟时，睾丸里的一部分精原细胞就开始进行减数分裂。 3、精子形成过程概述 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）。 精细胞再经过变形，就形成了成熟的雄性生殖细胞——精子。 特点 精原细胞体积增大，染色体复制（DNA复制和蛋白质合成），成为初级精母细胞。 复制后的每条染色体都由两条完全相同的姐妹染色单体构成，这两条姐妹染色单体由同一个着丝粒连接。此时的染色体呈染色质状态。 4、减数分裂前的间期 着丝粒 姐妹染色单体 复制 2n 4n n 减数分裂前的间期 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ DNA：染色体=1：1，无单体 DNA：染色体=2：1，有单体 精细胞 前期 前期 中期 后期 末期 中期 后期 末期 特点 同源染色体发生联会、两两配对形成四分体，四分体的非姐妹染色单体间可能发生互换。此时，染色质成为染色体。 5、减数第一次分裂——前期 在减数分裂过程中，同源染色体两两配对的现象叫作联会。联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫作四分体。 2n 4n n 减数分裂前的间期 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ DNA：染色体=1：1，无单体 DNA：染色体=2：1，有单体 精细胞 前期 前期 中期 后期 末期 中期 后期 末期 四分体中的非姐妹染色单体之间发生缠绕，并交换相应的片段，称为互换。 5、减数第一次分裂——前期 特点 成对的同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧。 每条染色体的着丝粒都附着在纺锤丝上。 5、减数第一次分裂——中期 2n 4n n 减数分裂前的间期 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ DNA：染色体=1：1，无单体 DNA：染色体=2：1，有单体 精细胞 前期 前期 中期 后期 末期 中期 后期 末期 特点 在纺锤丝的牵引下，配对的两条同源染色体彼此分离，分别向细胞的两极移动。 同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合。 5、减数第一次分裂——后期 2n 4n n 减数分裂前的间期 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ DNA：染色体=1：1，无单体 DNA：染色体=2：1，有单体 精细胞 前期 前期 中期 后期 末期 中期 后期 末期 特点 两组染色体分别到达两极后，一个初级精母细胞就分裂为两个次级精母细胞。 5、减数第一次分裂——末期 2n 4n n 减数分裂前的间期 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ DNA：染色体=1：1，无单体 DNA：染色体=2：1，有单体 精细胞 前期 前期 中期 后期 末期 中期 后期 末期 在这次分裂过程中，同源染色体分离，并分别进入两个子细胞，使得每个次级精母细胞只得到初级精母细胞中染色体总数的一半。 因此，减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅰ。 整个减数分裂Ⅰ过程中，只有染色体行为变化，没有染色体数目的变化，只在末期结束，染色体数目减半。 5、减数第一次分裂 减数分裂Ⅰ的本质是同源染色体分开。 2n 4n n 减数分裂前的间期 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ DNA：染色体=1：1，无单体 DNA：染色体=2：1，有单体 精细胞 前期 前期 中期 后期 末期 中期 后期 末期 临床上常通过抽取血样来检测内分泌系统的疾病。 旁栏思考 细胞两极的这两组染色体，非同源染色体之间是自由组合的吗？ 初级精母细胞两极的这两组染色体，非同源染色体之间是自由组合的。 临床上常通过抽取血样来检测内分泌系统的疾病。 旁栏思考 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。 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。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。 在减数分裂Ⅰ中染色体出现了哪些特殊的行为？这对于生物的遗传有什么重要意义？ 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。整个减数分裂Ⅱ次级精母细胞中都无同源染色体。 特点 减数分裂Ⅱ前期，染色体散乱分布在细胞中央。 6、减数第二次分裂——前期 2n 4n n 减数分裂前的间期 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ DNA：染色体=1：1，无单体 DNA：染色体=2：1，有单体 精细胞 前期 前期 中期 后期 末期 中期 后期 末期 特点 减数分裂Ⅱ中期，在纺锤丝的牵引下着丝粒整齐地排列在赤道板上。 6、减数第二次分裂——中期 2n 4n n 减数分裂前的间期 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ DNA：染色体=1：1，无单体 DNA：染色体=2：1，有单体 精细胞 前期 前期 中期 后期 末期 中期 后期 末期 特点 减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，成为染色体。 6、减数第二次分裂——后期 2n 4n n 减数分裂前的间期 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ DNA：染色体=1：1，无单体 DNA：染色体=2：1，有单体 精细胞 前期 前期 中期 后期 末期 中期 后期 末期 特点 减数分裂Ⅱ末期，在纺锤丝的牵引下，分离的两条染色体分别向细胞两级移动，并且随着细胞的分裂进入两个子细胞。 6、减数第二次分裂——末期 2n 4n n 减数分裂前的间期 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ DNA：染色体=1：1，无单体 DNA：染色体=2：1，有单体 精细胞 前期 前期 中期 后期 末期 中期 后期 末期 在减数分裂Ⅰ形成的两个次级精母细胞，经过减数分裂Ⅱ，就形成了四个精细胞。 与初级精母细胞相比，每个精细胞中都含有数目减半的染色体。 在减数分裂Ⅱ过程中，既有染色体行为的变化，又有染色体数目的变化，但是，在次级精母细胞中始终没有同源染色体。 6、减数第二次分裂 减数分裂Ⅱ的本质是姐妹染色单体分开。 2n 4n n 减数分裂前的间期 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ DNA：染色体=1：1，无单体 DNA：染色体=2：1，有单体 精细胞 前期 前期 中期 后期 末期 中期 后期 末期 减数分裂后，精细胞要经过复杂的变形才能成为精子。 精子呈蝌蚪状，头部含有细胞核，尾长，能够摆动。 7、精子的形成 临床上常通过抽取血样来检测内分泌系统的疾病。 旁栏思考 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。 精细胞的变形对受精作用有什么意义？ 小结 精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞 精子 不考虑交叉互换的情况下，一个初级精母细胞生成完全不同的两个次级精母细胞，每个次级精母细胞生成完全相同的两个精细胞，因此，一个精原细胞生成四个两两相同的精细胞。 小结 考虑交叉互换的情况下，一个初级精母细胞生成不同的两个次级精母细胞，每个次级精母细胞生成不完全相同的两个精细胞，因此，一个精原细胞生成四个不相同的精细胞。 小结 （二）卵细胞的形成过程 1、卵细胞的生成场所 2、卵细胞的形成过程 3、卵细胞与精子形成过程的异同 4、减数分裂的概念 5、观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片 1、卵细胞的生成场所 人和哺乳动物卵细胞的生成场所是卵巢。 卵巢中有许多发育程度不同的卵泡，在卵泡中央的一个细胞会发育成卵细胞。 2、卵细胞的形成过程 卵细胞的形成过程与精子的基本相同，染色体行为和数目的变化完全形同。 减数分裂前的间期，卵原细胞增大，染色体复制，卵原细胞成为初级卵母细胞。然后，初级卵母细胞经过减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ，形成卵细胞。 2、卵细胞的形成过程 卵原细胞 初级卵母细胞 次级卵母细胞 极体 卵细胞 联会 极体 3、卵细胞与精子形成过程的异同 精子 卵细胞 相同点 不同点 场所 细胞质分裂方式 分裂结果 是否变形 不变形 变形 1卵细胞+3极体（退化） 4个精细胞 细胞质均等分裂 染色体复制一次，细胞连续分裂两次，染色体行为和数目的变化过程相同，形成的生殖细胞中的染色体数目是原始生殖细胞的一半 （初/次级）卵母细胞不均等分裂，第一极体均等分裂 卵巢 睾丸 不考虑交叉互换的情况下，一个初级卵母细胞生成染色体组成完全不同的两个子细胞（一个次级卵母细胞和一个极体），每个子细胞生成染色体组成完全相同的两个子细胞，因此，一个卵原细胞生成四个两两相同的子细胞。 小结 考虑交叉互换的情况下，一个初级卵母细胞生成染色体组成不同的两个子细胞，每个次级卵母细胞生成染色体组成不完全相同的两个子细胞，因此，一个卵原细胞生成四个不相同的子细胞。 小结 4、减数分裂的概念 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。在减数分裂前，染色体复制一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次。减数分裂的结果是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。 观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片 观察目的 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。 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。如动物精巢、植物花药。 观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片 方法步骤 低倍镜观察 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。 高倍镜观察 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。 绘图 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。 观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片 蝗虫精母细胞减数分裂显微照片 减数分裂Ⅰ中期 减数分裂Ⅰ后期 减数分裂Ⅰ前期 减数分裂Ⅰ前期 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 观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片 观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片 讨论 根据细胞中染色体的形态、位置和数目来判断。 例如，在减数分裂Ⅰ中，先后出现同源染色体联会、四分体形成、各对同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧、同源染色体分离、移向细胞两极的染色体分别由两条姐妹染色单体组成等现象。减数分裂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，移向细胞两极的染色体不含染色单体。另外，在蝗虫精母细胞减数分裂的过程屮，处于减数分裂Ⅰ的细胞要明显多于处于减数分裂Ⅱ的细胞。 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？ 观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片 讨论 减数分裂Ⅰ中期，两条同源染色体分别排列在细胞中央的赤道板两侧，末期细胞两极的染色体由一整套非同源染色体组成，其数目是体细胞染色体数目的一半，毎条染色体均由两条姐妹染色单体构成。 减数分裂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，末期细胞两极的染色体不含染色单体。 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？ 观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片 讨论 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。 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？ 二、受精作用 （一）配子中染色体组合的多样性 在减数分裂中，减Ⅰ后期非同源染色体的自由组合、减Ⅰ前期联会时非姐妹染色单体间的互换，都会使减数分裂产生多种配子。 在不考虑同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换的情况下： 一个精原细胞，经减数分裂产生精子4个，类型有2种； 一个卵原细胞，经减数分裂产生卵细胞1个，类型有1种； 体细胞含有n对同源染色体的生物个体，经减数分裂产生的配子类型有2n种。 若考虑同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换的情况下： 一个精原细胞，经减数分裂产生精子4个，类型有4种； 一个卵原细胞，经减数分裂产生卵细胞1个，类型有1种； 体细胞含有n对同源染色体的生物个体，经减数分裂产生的配子类型多于2n种。 （二）受精作用 1、概念 2、实质 3、结果 4、胚胎发育 5、减数分裂和受精的意义 6、减数分裂错分裂 受精作用是指精子与卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。 1、概念 2、实质 精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合。 3、结果 受精卵中的染色体数目恢复到体细胞中的数目，保证了物种染色体数目又恢复到体细胞中的数目，其中一半的染色体来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)。 未受精时，卵细胞的细胞呼吸和物质合成进行得比较缓慢。 受精过程使卵细胞变得十分活跃。以后受精卵将迅速进行细胞分裂、分化，新生命由此开始了遗传物质与环境相互作用的发育过程。 4、胚胎发育 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。 通过有性生殖，新一代继承了父母双方的遗传物质。 在有性生殖的过程中，减数分裂形成的配子，其染色体组合具有多样性，导致了不同配子遗传物质的差异，加上受精过程中卵细胞和精子结合的随机性，同一双亲的后代呈现多样性。 这种多样性有利于适应多变的自然环境，有利于生物在自然选择中进化。 总之，减数分裂和受精作用对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。 5、减数分裂和受精的意义 6、减数分裂错分裂 减数分裂Ⅰ同源染色体未分离； 减数分裂Ⅱ姐妹染色单体未分离。 帮范儿 再会 57 桃源仙居 骆集益 在水一方, track 30, disc 1 107418.18 XXX - 163 key(Don't 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