2.1.3 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片、配子中染色体组合的多样性以及受精作用课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

2.1.3 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片、 配子中染色体组合的多样性以及受精作用 第二章 基因与染色体之间的关系 CONTENTS 目 录 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片 8 配子中染色体组合的多样性 9 受精作用 10 2 请同学们认真阅读教材P24，思考回答以下问题。 1.为什么选蝗虫精母细胞作为观察材料？为什么不选择雌性个体？ 2.视野中的细胞减数分裂是动态变化的吗？能观察到不同时期的细胞吗？ 3.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？ 4.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？ 5.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？ 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片 八 1．实验原理 根据细胞中的染色体形态、位置、数目的变化，识别减数分裂的各个时期。 制作装片：（同有丝分裂）解离→漂洗→染色→制片 2.选材：分裂旺盛的雄性个体生殖器官。 如动物精巢、植物花药 3.流程 ↓ 显微观察：低倍镜→高倍镜→绘图 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片 八 先在低倍镜下依次找__________ 和____ 不同时期的细胞。 高倍镜观察： 再在高倍镜下仔细观察染色体的_____、______、_____。 在低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片 识别________ 细胞、________ 细胞和____细胞 低倍镜观察： 2.实验步骤 初级精母 次级精母 减数分裂I 减数分裂II 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 绘图： 精 形态 数目 位置 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片 八 (3)现象: 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末期 减数分裂Ⅱ后期 减数分裂Ⅱ中期 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片 八 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片 八 染色体数目较少，染色体较大，易于观察。 细胞解离时已被杀死固定，不可能动态变化； 但不同细胞被固定在不同时期，因此可观察到各时期的染色体形态。 思考： 1．为什么选蝗虫精母细胞作为观察材料？观察减数分裂实验为什么不选择雌性个体？ 2．视野中的细胞减数分裂是动态变化的吗？能观察到不同时期的细胞吗？ (1)雄性个体产生的雄配子数量远远多于雌性个体产生的雌配子数量 (2)在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初级卵母细胞或次级卵母细胞 3. 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？ 根据细胞中染色体的形态、位置和数目判断。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中，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。 讨论： 现象 “一母生九子，连母十个样” 疑问 父亲体内的精原细胞，染色体相同，母亲体内的卵原细胞，染色体相同。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 九 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。 10 （1）模拟细胞中有三对同源染色体 配子中染色体组合：8种 配子中染色体组合的多样性 九 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。 回忆：减数分裂Ⅰ后期非同源染色体的自由组合（不考虑互换） 一个含n对同源染色体的精原细胞，经减数分裂产生的精子类型 种； 一个含n对同源染色体的卵原细胞，经减数分裂产生的卵细胞类型 种； 体细胞含有n对同源染色体的生物个体，经减数分裂产生的精子类型 种。 卵细胞类型 种 2 1 2n 2n 分析正常情况下产生配子种类时应特别注意是“一个个体”还是“一个性原细胞” 配子中染色体组合的多样性 九 第一点最主要。 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 配子中染色体组合的多样性 九 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。 不发生交叉互换时 发生交叉互换时 如果四分体时期发生交叉互换，一个精原细胞产生4种类型配子 ２.减Ⅰ前期（四分体时期）非姐妹染色单体的交叉互换 配子中染色体组合的多样性 九 14 3.遗传的多样性原因：(P27) 4.遗传的稳定性原因： 1.减数分裂产生配子多样性： ①（减Ⅰ后期）非同源染色体自由组合； ②（减Ⅰ前期）同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换 2.受精作用：精子和卵细胞的随机结合 减数分裂使精子和卵细胞的染色体比体细胞少一半; 受精作用使受精卵中染色体恢复到体细胞数目 配子中染色体组合的多样性 九 1.概念: 精子和卵细胞相互识别、融合成受精卵; 3.细胞学原理: 细胞膜上糖蛋白的识别作用; 细胞膜的流动性; 4.实质: 精子细胞核与卵细胞细胞核相互融合的过程; 5.结果: 受精卵中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父方,另一半来自母方; 2.过程: 细胞核(染色体) 细胞质： 一半来自父方 一半来自母方 几乎来自卵细胞的线粒体(母系遗传) 受精卵 遗传物质 6.注意: 精子头部进入卵细胞,尾部留在外面; 卵细胞的细胞膜,发生复杂的生理反应,阻止其他精子再次进入; 精子细胞核与卵细胞的细胞核融合,使彼此的染色体融合在一起 体现了细胞膜的什么功能？ 进行细胞间的信息交流 （属于直接接触的方式） 受精作用 十 受精作用 十 (1)在有性生殖过程中，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，同一双亲的后代必然呈现多样性。这种多样性有利于生物适应多变的自然环境，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(有性生殖的生物)前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性，对于生物的遗传和变异都具有重要意义。 7. 意义 受精作用 十 “男男生子”成真？我国学者创造出可存活到成年的“双父”小鼠 中国科学院动物研究所研究员周琪、李伟，副研究员李治琨以及中山大学教授骆观正等合作，利用胚胎干细胞工程技术，成功培育出只有两个鼠爸的小鼠，而且小鼠创纪录地活到了成年。在今年的1月29日，发表在《细胞-干细胞》的研究宣布了这一科学成果。 19 “男男生子”成真？我国学者创造出可存活到成年的“双父”小鼠 长久以来，哺乳动物都遵循着受精卵发育的法则：精子与卵子的结合是不可或缺的环节。 原因：印记基因——该基因与普通基因不一样，普通基因可以平等地表达父母双方的遗传信息，而印记基因却只从父本或母本一方表达，另一方则不表达。 2004 日本东京农业大学科学家Tomohiro Kono团队 首次成功培育出“有两个妈妈”的孤雌小鼠 体重远低于正常小鼠 寿命比普通小鼠长了28% 2011 美国得克萨斯大学研究团队 利用干细胞培育出具有双父本遗传信息的小鼠 2018 周琪、李伟等中国科学家 将小鼠精子注入去核卵细胞，创造出“纯雄性”受精卵，并首次诞生了存活48小时的“双爸”鼠宝。 2025 中国科学院动物研究所李伟、周琪、李治琨及中山大学骆观正等中国科学家 构建了携带20个印记区段基因编辑的孤雄单倍体胚胎干细胞，并将其与精子共同注入去核卵细胞，成功转化为可存活的胎儿和功能完整的胎盘。 20 “男男生子”成真？我国学者创造出可存活到成年的“双父”小鼠 成年的孤雄小鼠（左）和同龄、同性别的野生型对照小鼠。中国科学院动物研究所供图 通过基因编辑等技术成功构建了携带20个印记区段基因编辑的孤雄单倍体胚胎干细胞，并将其与精子共同注入去核卵细胞，成功转化为可存活的胎儿和功能完整的胎盘。 体重增长迅速 更强的探索欲 存在问题：目前仅11.8%的“双爸”存活胚胎能够发育到出生，并非所有幼崽都能存活至成年，而大多数活到成年的小鼠的寿命都缩短了，且是不育的 21 1.若显微镜观察动物细胞减数分裂，观察精原细胞的好还是卵原细胞好？ 为什么？ 选雄性个体生殖器官(如蝗虫精巢） 2.比较同一时刻同一种生物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情况。 这一做法能够成立的逻辑前提? 同一生物的不同细胞所含遗传物质相同； 同一生物的不同细胞增殖的过程相同； 不同细胞可能处于细胞周期的不同阶段（分裂是独立的） ①雄性个体产生精子数＞＞雌性个体产生卵细胞数; ②卵巢内减数分裂不彻底, 排卵时仅是次级卵母细胞, 只有和精子相遇后, 在精子的刺激下,才继续完成减Ⅱ分裂;而精子形成过程是连续的。 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片 八 例：某种植物细胞减数分裂过程中几个特定时期的显微照片如下。下列叙述正确的是（ ） A.图甲中，细胞的同源染色体之间可能发生了交叉互换 B.图乙中，移向细胞两极的染色体组成相同C.图丙中，染色体的复制正在进行，着丝点尚未分裂D.图丁中，细胞的同源染色体分离，染色体数目减半 【答案】A 课堂小结 1. 已知A、a;B、b;C、c为三对同源染色体,来自同一个精原细胞的四个精子中染色体的分布是 ( ) A.AbC、aBc、AbC、aBc B.aBC、AbC、ABC、ABC C.Abc、aBC、aBc、ABc D.Abc、AbC、abC、aBc A 课堂检测 2．如图表示染色体组成为AaCcDd的生物产生的精细胞。试根据细胞内染色体的组合分析，在不考虑交叉互换的情况下，下列相关叙述不正确的是(　　) A．上述精细胞至少来自4个精原细胞 B．⑤⑧可能来自同一个精原细胞 C．上述精细胞至少来自8个次级精母细胞 D．①⑦可能来自同一个精原细胞 D 3．如图是某种动物细胞分裂过程中染色体数目变化情况，下列相关叙述正确的是(　　) A．图中显示了减数分裂、有丝分裂和受精作用过程 B．C～H、I～M段可分别表示为一个细胞周期 C．A～I段表示减数分裂 D．E～F段发生了同源染色体的分离 A 感谢观看 28 而精子和卵细胞结合形成受精卵的过程就是受精作用 小丑鱼 群居性鱼类 社会结构 一条雌性小丑鱼（体型最大）、 一条雄鱼（体型第二大）、 许多无性别的幼鱼构成。 雌性小丑鱼因意外等情况死亡后 雄性小丑鱼会变为雌性，无性小丑鱼会发育成新的雄性 这样就能保证了群体中有雌鱼进行交配，生下后代，保证了种族的延续。 大多数物种进行繁殖都需要有雌雄个体进行交配，精子和卵细胞结合形成受精卵，然后才可以生下后代。 FormatFactory : www.pcfreetime.com $