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（2019）必修2

减数分裂和受精作用 必修二 | 第二章 | 第一节 | 第1课时 问题探讨 阅读教材P18页问题探讨，思考讨论以下问题： Q1: 果蝇为什么是研究遗传学的实验常用材料？ Q2: 配子的染色体与体细胞的染色体有什么区别与联系？ Q3: 针对这幅图，你还能提出什么问题或猜想？ 果蝇的优点 | 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。 优点① 易获得 优点② 优点③易观察 3 问题探讨 阅读教材P18页问题探讨，思考讨论以下问题： Q2: 配子的染色体与体细胞的染色体有什么区别与联系？ 配子的染色体与体细胞的染色体的区别在于： 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。 Q3: 针对这幅图，你还能提出什么问题或猜想？ 假设与推理 | 问题探讨 提出假设： 配子（精子或卵细胞）是通过有丝分裂的方式产生的 演绎推理： 由亲代产生子代，子代体细胞中的染色体数目会发生什么变化？ （请用1分钟推理） 果蝇体细胞和配子的染色体示意图 回忆有丝分裂 细胞有丝分裂的重要意义：是将亲代细胞的染色体经过复制（关键是DNA的复制）之后，精确的平均分配到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性，细胞的有丝分裂对于细胞的生命细胞的遗传有重要意义。 2N 4N 2N 间期 前期 中期 后期 末期 胞质分裂期 6 魏斯曼的预测 演绎推理： 配子（精子或卵细胞）是通过有丝分裂的方式产生的。 n=配子中染色体的数目 2n 受精卵 新个体 雄 雌 有丝分裂 2n 受精 （有丝 分裂） 精子 2n 卵细胞 2n × 体细胞 体细胞 4n 4n 魏斯曼的预测 演绎推理： 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的数目减少一半，受精时，精子和卵细胞融合恢复正常的染色体数目。 特殊的有丝分裂 ——减数分裂 2n 受精卵 新个体 雄 雌 特殊的过程？ 2n 受精 （有丝 分裂） 精子 n 卵细胞 n √ 体细胞 体细胞 2n 2n 减数分裂 魏斯曼的预测 实验证据： 1883年，比利时的胚胎学家比耐登对体细胞只有4条染色体的马蛔虫进行研究时发现，马蛔虫的精子和卵细胞都只有2条染色体，而受精卵则又恢复到4条染色体。 疑问:是不是所有进行有性生殖的生物都是这样的呢？ 实验证据： 疑问:是不是所有进行有性生殖的生物都是这样的呢？ 生物 体细胞（2n） 生殖细胞（n） 生物 体细胞（2n） 生殖细胞 （n） 人 46 23 洋葱 16 8 狗 78 39 大麦 14 7 果蝇 8 4 小麦 42 21 猕猴 42 21 豌豆 14 7 马 64 32 玉米 20 10 兔 44 22 水稻 24 12 常见动植物染色体数目 减数分裂是如何进行的？ 10 1 精子的形成过程 1. 形成部位： 曲细精管的横切面模式图 睾丸/精巢 精原细胞 （原始生殖细胞） 曲细精管中有大量原始的雄性生殖细胞——精原细胞，每个精原细胞的染色体数目都与体细胞相同。 11 1 精子的形成过程 任务一：阅读教材P18-19相关文字和图片，简述精子的形成过程。 染色体复制 减数第一次分裂 减数第二次分裂 变形 精原细胞 初级精 母细胞 次级精 母细胞 精细胞 精子 1 精子的形成过程 任务二：思考一个精原细胞如何分裂，才能产生四个染色体数目减半的精细胞？ 同源染色体 同源染色体 分别来自于父方和母方的一对染色体，形态、大小相同。 联会 形成配子（减数分裂）时，同源染色体彼此靠近，两两配对。 减Ⅰ前期 注：X和Y染色体是一对特殊的同源染色体。 四分体 联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫做四分体。 一对同源染色体 配对的两条染色体 形状和大小一般都相同 一条来自父方，一条来自母方 联会：同源染色体两两配对的现象； 四分体：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫做四分体； 1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体 复制 姐妹染色单体 姐妹染色单体 一对同源染色体 一个四分体 1 精子的形成过程 2. 形成过程 特征：DNA复制和相关蛋白质的合成 初级精母细胞 精原细胞 减数第一次分裂前的间期 染色体的复制 减数第一次分裂的前期（减Ⅰ前期） 减Ⅰ前期 减数分裂前间期 同源染色体的两两配对现象叫做联会。 联会后的每对同源染色体含有四个染色单体叫做四分体。 特征：同源染色体联会，形成四分体 减数第一次分裂的中期（减Ⅰ中期） 减Ⅰ中期 减Ⅰ前期 特征：成对的同源染色体排列在赤道板两侧 减数第一次分裂的后期（减Ⅰ后期） 减Ⅰ后期 减Ⅰ中期 特征：同源染色体分离，并移向两极 减数第一次分裂的末期（减Ⅰ末期） 减Ⅰ后期 结果：染色体数目减半，均为非同源染色体 特征：一个初级精母细胞分裂形成两个次级精母细胞 减Ⅰ末期 “膜仁重现两体消” 减数第二次分裂的前期（减Ⅱ前期） 特征：膜仁消失现两体 减Ⅱ前期 与有丝分裂相比，无同源染色体出现 减数第二次分裂的中期（减Ⅱ中期） 减Ⅱ前期 减Ⅱ中期 特征：形定数晰赤道齐 与有丝分裂相比，无同源染色体出现 减数第二次分裂的后期（减Ⅱ后期） 减Ⅱ中期 特征：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开 减Ⅱ后期 与有丝分裂相比，无同源染色体出现 减数第二次分裂的末期（减Ⅱ末期） 减Ⅱ后期 减Ⅱ末期 特征：纺锤体、染色体消失，核膜、核仁出现 精子的变形 精细胞要经过复杂的变形，才能成为精子 1 精子的形成过程 任务三：回顾动画，试说出减数分裂过程中的染色体行为变化。 精子形成的过程 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。 交叉互换 精子形成的过程 【总结】： 减数分裂前的间期：染色体复制； 减数分裂Ⅰ的主要特征：同源染色体配对——联会，形成四分体；四分体中的非姐妹染色单体可以发生互换；同源染色体分离，分别移向细胞的两极；减数分裂过程中，染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅰ ； 减数分裂Ⅱ的主要特征：每条染色体的着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，分别移向细胞的两极； 提出假说 学习目标 1.比较精子和卵细胞的形成过程的异同，说出卵细胞形成的特点，阐明减数分裂的概念。 2.通过图像判断细胞名称及所处时期。 3.运用数学模型模拟减数分裂中的染色体行为变化，阐述染色体和DNA分子的数目变化。 29 2 卵细胞的形成过程 形成场所： 动物： 植物： 必修二 P21 图2-4 卵巢 子房 子房 卵原细胞 卵原细胞 有丝分裂 减数分裂 卵细胞 30 2 卵细胞的形成过程 任务一： 阅读教材第21-22页，了解哺乳动物卵细胞的形成过程,回答问题。 Q1:卵细胞的形成过程中，染色体的行为变化是否与精子的形成一致？ Q2:卵细胞的形成过程中，与精子的形成有什么不同？ 卵原细胞 第一极体 卵细胞 次级卵母细胞 第一极体 次级卵母细胞 第二极体 卵细胞的形成过程 初级卵母细胞 卵原细胞 第一极体 卵细胞 次级卵母细胞 第一极体 次级卵母细胞 第二极体 卵细胞的形成过程 初级卵母细胞 2 卵细胞的形成过程 Q1:卵细胞的形成过程中，染色体的行为变化是否与精子的形成一致？ 一致！（联会、互换、同源染色体分离、姐妹染色体分离） Q2:卵细胞的形成过程中，与精子的形成有什么不同？ ① 初级卵母细胞和次级卵母细胞发生不均等分裂。 ② 4个精子 1个精原细胞 减数分裂 1个卵细胞+3个极体 1个卵原细胞 34 2 卵细胞的形成过程 比较精子与卵细胞形成的差异和共同点，完成表格。 比较 精子 卵细胞 差异 形成部位 细胞质分裂方式 产生的生殖细胞数 是否变形 共同点 睾丸或花药 卵巢或子房 均等分裂 不均等分裂 4个 1个 是 否 染色体复制1次，细胞连续分裂两次 35 减数分裂总结 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。 次级精（卵）母细胞 精（卵）细胞 精（卵）原细胞 初级精（卵）母细胞 减数 分裂Ⅰ 减数 分裂Ⅱ 减数 分裂Ⅱ 3 减数分裂的概念 进行有性生殖的生物 原始生殖细胞→成熟生殖细胞 细胞连续分裂两次，而染色体只复制一次 对象： 时期： 特点： 结果： 成熟生殖细胞中的染色体比原始生殖细胞中的染色体数目减少一半 有丝分裂 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ 找联会 （减数分裂特有） 找同源 （减Ⅱ无） 辨时期 （排列为中期，分开为后期） 看质裂 （不均为初级/次级卵母细胞） 中期 后期 4 识别细胞分裂的图像 4 识别细胞分裂的图像 初级卵母细胞 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ 次级卵母细胞 找联会 （减数分裂特有） 找同源 （减Ⅱ无） 辨时期 （排列为中期，分开为后期） 看质裂 （不均为初级/次级卵母细胞） 后期 染色体的数量变化曲线 2N 4N N 间 前 中 后 末 前 中 后 末 时期 染色体 精原或卵原细胞中染色体数量设为2N 核DNA的数量变化曲线 2N 4N N 间 前 中 后 末 前 中 后 末 时期 核DNA 2N 4N N 间 前 中 后 末 前 中 后 末 时期 染色单体 染色单体的数量变化曲线 5 观察细胞的减数分裂 思考：观察细胞的减数分裂需选择什么材料？ 合适的材料：蝗虫精巢（蝗虫精母细胞），花药，植物子房等 思考：制备临时装片的实验步骤？ 解离 漂洗 染色 制片 43 5 观察蝗虫精母细胞减数分裂的装片 蝗虫精母细胞减数分裂的显微照片（放大640倍） 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 44 5 观察蝗虫精母细胞减数分裂的装片 思考：怎么通过照片得到减数分裂的全过程？ 减数分裂Ⅱ后期 减数分裂Ⅱ末期 减数分裂Ⅰ末期 减数分裂Ⅱ中期 对照和排序 45 即时检测 下图编号①~⑤是光学显微镜下拍摄的二倍体百合(2n=24)的减数分裂不同时期的图像。 Q1:说出下列细胞所处的时期。 Q2:按时期先后排序。 间期 减Ⅰ后 减Ⅰ前 减Ⅱ末 减Ⅱ后 提出假说 学习目标 1.运用物理模型，模拟减数分裂的过程，阐述配子多样性的原因。 2.简述受精作用的过程，认同配子的多样性及结合的随机性是遗传和变异的细胞学基础。 3.说出减数分裂和受精作用在保持遗传的稳定性和表现遗传的多样性两方面的重要意义。 47 7 构建染色体变化的物理模型 48 模拟细胞中有两对同源染色体的情况 提示：每对染色体的分离是独立事件 思考：应该如何计算配子中染色体组合 第一对2种 × 第二对2种 ＝ 4种组合 （22种） 用乘法原则 Q:若细胞中有3对同源染色体，某生物一共能产生多少种配子? 4对、5对……呢？ A B 49 性原细胞中 同源染色体（对） 可能形成的配子类型（种） 1 2 3 n ②个体（多个性原细胞 ） ①单个性原细胞 数学模型 | 减数分裂能产生的配子类型 4个精子（两种）、1个卵细胞（一种） 正常人体可能形成的配子种类为223种 21 22 23 2n 拓展 | 染色体互换对配子类型的影响 减Ⅰ前期，四分体中的非姐妹染色单体之间相对应的部位常常互换一部分染色体。 Q1：考虑交叉互换的情况下，1个精原细胞最多能产生几种精子？ 生物实际上能产生的配子种类非常多。 拓展 | 染色体互换对配子类型的影响 拓展 | 染色体互换对配子类型的影响 减Ⅰ前期，四分体中的非姐妹染色单体之间相对应的部位常常互换一部分染色体。 Q1：考虑交叉互换的情况下，1个精原细胞最多能产生几种精子？ Q2：考虑交叉互换的情况下，1个雄性人类能产生几种精子？ Q3：一个四分体只会发生一次交叉互换吗？ 4 423？ 不止一次 54 八 受精作用的实质 卵细胞与精子相互识别 一般仅有一个精子可以和卵细胞结合 细胞核融合 精子头部进入卵细胞，尾部留在外面 八 受精作用的实质 卵细胞与精子相互识别 一般仅有一个精子可以和卵细胞结合 细胞核融合 精子头部进入卵细胞，尾部留在外面 八 受精作用的实质 1．概念：________和_____相互识别、融合成为受精卵的过程。 2．实质：精子的________与卵细胞的________相互融合，使彼此的________会合在一起。 3．结果：受精卵中的________数目又恢复到体细胞中的数目，其中一半染色体来自___________，另一半来自_____________。 受精卵的DNA(遗传物质）： 卵细胞 精子 细胞核 细胞核 染色体 染色体 精子(父方) 卵细胞(母方) 母亲多于父亲 九 受精作用的意义 四分体上非姐妹染色单体的交叉互换 非同源染色体的自由组合 配子的多样性 个体的多样性 配子随机结合 减Ⅰ后期 减Ⅰ前期 减数分裂 受精作用 十 拓展 | 当减数分裂异常时 13三体综合征 这张染色体图片有什么异常？ 的患者是否还能正常生殖？ < … 学习对我很重要 模拟13号染色体在减数分裂的行为 联会紊乱 不能正常分离 生育不能正常进行 （不能正常联会） 环境条件与减数分裂 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，导致减产。 1.采取保温措施 2.选育耐寒的品种 …… (Chang et al., 2020) 环境条件与减数分裂 不良的生活习惯影响人类配子的产生，应该从哪些方面进行干预？ 1.减少环境干扰 2.人工干预 …… 小结 4.意义 (1) 子代呈现多样性，有利于生物在_________中进化，体现了_________的优越性。 (2) 维持每种生物(有性生殖的生物)前后代体细胞中___________的恒定，对于生物的___________都具有重要意义。 自然选择 有性生殖 染色体数目 遗传和变异 Lavf57.62.100 $$