1、2.12.1 减数分裂和受精作用减数分裂和受精作用问题探讨：1，果蝇果蝇作为遗传学上常用的实验材料的优点优点：生长周期短生长周期短，繁殖快繁殖快，染色体少且容易观察染色体少且容易观察。2，果蝇配子的染色体与体细胞的染色体有什么差别？果蝇配子中染色体是体细胞的一半，配子中染色体是从体细胞每对同源染色体中取出一条组成一，减数分裂一，减数分裂（一）魏斯曼：德国。预言：在精子和卵细胞成熟过程中，必然有一个特殊的过程使染色体数目减少一半（减数分裂：是一种特殊的有丝分裂）；受精时，精子和卵细胞融合，染色体数目得以恢复正常。（受精作用）（二）真核生物分裂方式：有丝分裂（绝大多数体细胞的增殖），无丝分裂（蛙的
2、红细胞），和减数分裂（配子（精子和卵细胞）的形成）三种原核细胞增殖方式：多数是二分裂（三）（三）减数分裂定义：（课本减数分裂定义：（课本 P22P22 黑体字）黑体字）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。分裂。1 1 范围：进行有性生殖的生物范围：进行有性生殖的生物2 2 时期：原始生殖细胞到成熟生殖细胞时时期：原始生殖细胞到成熟生殖细胞时3 3 场所场所：高等植物的花药高等植物的花药（雄雄）和胚囊和胚囊（雌雌）中中，动物的精巢动物的精巢（雄雄）（人和哺乳动物在睾丸人和
3、哺乳动物在睾丸的曲细精管中，其他动物在精巢中。睾丸是高等动物的精巢）和卵巢（雌）中的曲细精管中，其他动物在精巢中。睾丸是高等动物的精巢）和卵巢（雌）中4 4 特点：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。特点：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。5 5 结果结果：成熟生殖细胞成熟生殖细胞（精子或卵细胞又称作精子或卵细胞又称作“配子配子”）中的染色体数目比原始生殖细胞的中的染色体数目比原始生殖细胞的减数一半。减数一半。注意：注意：1 1）原始生殖细胞：一种特殊的体细胞，能进行有丝分裂，性成熟后还可进行减数分裂。）原始生殖细胞：一种特殊的体细
4、胞，能进行有丝分裂，性成熟后还可进行减数分裂。2 2）成熟生殖细胞：如精子，卵细胞。习惯上称作）成熟生殖细胞：如精子，卵细胞。习惯上称作“生殖细胞或配子生殖细胞或配子”。3)3)体细胞，原始生殖细胞，成熟生殖细胞之间的关系：体细胞，原始生殖细胞，成熟生殖细胞之间的关系：体细胞（体细胞（2N2N）经过有丝分裂和分化变成原始生殖细胞（）经过有丝分裂和分化变成原始生殖细胞（2N2N），在经过减数分裂形成成熟生），在经过减数分裂形成成熟生殖细胞（殖细胞（N N）。）。4)4)由于减数分裂出现纺锤丝，而且没有细胞周期（不能连续分裂），所以，减数分裂是一由于减数分裂出现纺锤丝，而且没有细胞周期（不能连续分
5、裂），所以，减数分裂是一种特殊的有丝分裂。种特殊的有丝分裂。5)5)成熟的生殖细胞的形成依靠减数分裂，体细胞的增殖依靠有丝分裂。成熟的生殖细胞的形成依靠减数分裂，体细胞的增殖依靠有丝分裂。6)6)基因的分离定律和自由组合定律的实质发生在减数第一次分裂后期：随着同源染色体的基因的分离定律和自由组合定律的实质发生在减数第一次分裂后期：随着同源染色体的分裂等位基因分离，非同源染色体的自由组合非等位基因自由组合。也就是基因的分离和分裂等位基因分离，非同源染色体的自由组合非等位基因自由组合。也就是基因的分离和自由组合发生在减数分裂形成配子的过程中。自由组合发生在减数分裂形成配子的过程中。（四）精子的形成
6、过程（四）精子的形成过程（特别重要特别重要）1 1，场所场所：人和其他哺乳动物人和其他哺乳动物：睾丸睾丸（曲细精管曲细精管）。其他动物是精巢其他动物是精巢。植物植物：雄蕊的花药中雄蕊的花药中（形成的雄配子叫花粉）（形成的雄配子叫花粉）2 2，过程：过程：最后精细胞还需要变形形成精子最后精细胞还需要变形形成精子。（1 1，变形过程变形过程：精子呈蝌蚪状精子呈蝌蚪状，头部几乎只保留了精细头部几乎只保留了精细胞的细胞核，精细胞的部分细胞质集中在精子的颈部和尾部，大部分细胞质及多数细胞器胞的细胞核，精细胞的部分细胞质集中在精子的颈部和尾部，大部分细胞质及多数细胞器被丢弃被丢弃，只有线粒体被保留下来只有
7、线粒体被保留下来，并集中在尾的基部并集中在尾的基部。2 2，结果结果：4 4 个精细胞变成个精细胞变成 4 4 个精子个精子。精子的尾部很长精子的尾部很长，能够摆动能够摆动，对受精作用十分有利对受精作用十分有利。3 3，精子的形成过程不属于减数分裂过精子的形成过程不属于减数分裂过程，属于精子形成过程。）程，属于精子形成过程。）3 3 概念理解：概念理解：同源染色体同源染色体：在减数分裂中配对的两条染色体在减数分裂中配对的两条染色体，性状和大小一般都相同性状和大小一般都相同，一条来自父方一条来自父方，一条来自母方一条来自母方。如左图中的如左图中的 ABAB 是一对是一对 CDCD 是一对同源染是
8、一对同源染色体色体注意：1）同源染色体的大小和形态一般都相同，但是有不同的，如人的 X 染色体比 Y 染色体大，果蝇的 X 染色体比Y 染色体小，因为它们有同源区段，在减数第一次分裂过程中也联合，所以仍然是同源染色体。2）姐妹染色单体在着丝粒分开后形成的两条染色体虽然形态大小完全相同，但是由于来源相同（因是间期复制而来的，其上带的基因如果不发生交叉互换或基因突两侧两侧变的情况下是相同的）所以不能称作同源染色体3）同源染色体一对来源不同，一条来自父方一条来自母方，一般用不同染色来区分联会：在减数分裂过程中，同源染色体两两配对的现象叫联会。联会：在减数分裂过程中，同源染色体两两配对的现象叫联会。四
9、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。数量关系：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。数量关系：1 1 对同对同源染色体源染色体=1=1 个四分体个四分体=2=2 条染色体条染色体=4=4 条染色单体条染色单体=4=4 个个 DNADNA 分子分子=8=8 条条 DNADNA 单链单链非姐妹染色单体的交叉互换非姐妹染色单体的交叉互换发生在减数第一次分裂前期（四分体时期），在同源染色体的非姐妹染色单体发生在减数第一次分裂前期（四分体时期），在同源染色体的非姐妹染色单体之间的交换部分片段。结果和意义：增加了减数分裂形成的配子的种类。若不之间的交换部分片段。
10、结果和意义：增加了减数分裂形成的配子的种类。若不交换，一个精原细胞只产生两种配子，若发生交叉互换，一个精原细胞产生交换，一个精原细胞只产生两种配子，若发生交叉互换，一个精原细胞产生 4 4种配子，属于可遗传变异中的基因重组。种配子，属于可遗传变异中的基因重组。 同源染色体分离，非同源染色体自由组同源染色体分离，非同源染色体自由组合：都发生在减数第一次分裂后期合：都发生在减数第一次分裂后期同源染色体分离同源染色体分离： 左图中左图中 1 1 与与 2 2 是同源染色是同源染色体分别进入不同细胞体分别进入不同细胞，3 3 与与 4 4 也是一对同源也是一对同源染色体分别进入不同细胞。染色体分别进入
11、不同细胞。非同源染色体自由组合非同源染色体自由组合： 同源染色体分离时同源染色体分离时非同源染色体自由组合非同源染色体自由组合。 左图减数第一次分左图减数第一次分裂结束后可以裂结束后可以 2 2，3 3 进入一个细胞，另一个进入一个细胞，另一个细胞一定是细胞一定是 1 1，4 4 两条染色体。或者是减数两条染色体。或者是减数第一次分裂结束后可以第一次分裂结束后可以 2 2， 4 4 进入一个细胞进入一个细胞，另一个细胞一定是另一个细胞一定是 1 1，3 3 两条染色体。两条染色体。着丝粒分裂，染色单体分开：减数第二次分离后期和有丝分裂都会发生，每着丝粒分裂，染色单体分开：减数第二次分离后期和有
12、丝分裂都会发生，每条染色体的着丝粒分裂，姐妹染色单体分开变成两条染色体，分别移向细胞两条染色体的着丝粒分裂，姐妹染色单体分开变成两条染色体，分别移向细胞两级。此时没有姐妹染色单体了。级。此时没有姐妹染色单体了。有丝分裂过程中同源染色体一直存在，（如有丝分裂过程中同源染色体一直存在，（如果染色体条数是 2N 个，其同源染色体为 N 对，有丝后期由于着丝粒分裂染色体加倍同源染色体也加倍变成 2N 对=4N 个。）有丝分裂有同源染色体但是不联会也没有四分体有丝分裂有同源染色体但是不联会也没有四分体染色体数目减半发生在减数第一次分裂染色体数目减半发生在减数第一次分裂4 4 染色体染色体,DNA,DNA
13、 的数量变化的数量变化（四）（四）卵细胞形成过程：卵细胞形成过程：1 1，场所场所：人和其他哺乳动物人和其他哺乳动物：卵巢卵巢。其他动物也是卵巢其他动物也是卵巢。高等植物高等植物：雌蕊子房雌蕊子房中的胚囊中的胚囊中中。2 2，过程：过程：3.3.卵细胞经过两次细胞质不均等分裂意义：保证卵细胞获得更大的营养物质卵细胞经过两次细胞质不均等分裂意义：保证卵细胞获得更大的营养物质4 4. .精子与卵细胞形成过程的异同点：精子与卵细胞形成过程的异同点：相同点：染色体的行为，首先减数分裂前的间期，卵原细胞增大，染色体复制，卵原细胞成为初级卵母细胞，然后经过减数第一次分裂和减数第二次分裂变成卵细胞。异同点：
14、（五）（五）减数分裂和有丝分裂的比较减数分裂和有丝分裂的比较1，注意各个时期的染色体的行为以及细胞名称，注意各个时期的染色体的行为以及细胞名称2，染色体染色，染色体染色 DNA 曲线变化：曲线变化：3 姐妹染色单体和同源染色体曲线图：姐妹染色单体和同源染色体曲线图：4 4 染色体与染色体与 DNADNA 曲线图曲线图1）AB 段段=AB段段=ab 段段=有丝分裂前的间期；减数第一次分裂前的间期。有丝分裂前的间期；减数第一次分裂前的间期。2）BC 段段=BC段段=bc 段段=染色体为染色体为“X”形状时期形状时期（一条染色体上一条染色体上 2 个个 DNA 分子分子）=有丝分裂有丝分裂的前，中期
15、；减数的前，中期；减数前中后末；减数前中后末；减数的前中时期。的前中时期。3）CD 段段=CD段段=cd 段段=着丝粒一分为二，姐妹染色单体分离时期着丝粒一分为二，姐妹染色单体分离时期=有丝后期；减数有丝后期；减数后期后期。4）DE 段段=DE 段段=de 段段=有丝后末；减数有丝后末；减数后末时期。后末时期。5 5 有丝分裂和减数分裂柱形图：有丝分裂和减数分裂柱形图：（六）（六）拓展：减数分裂配子的来源和种类分析：拓展：减数分裂配子的来源和种类分析：1 1，配子的来源：，配子的来源：1 1）未发生交叉互换未发生交叉互换：如左下图最下面如左下图最下面一排精细胞从左到右依次编号一排精细胞从左到右
16、依次编号 1-81-8。若若 1 1 和和 2 2 细胞中的染色体相同，则这细胞中的染色体相同，则这两个精细胞来自同一个次级精原细胞两个精细胞来自同一个次级精原细胞（简称（简称“同为同一次同为同一次”）。）。若若 1 1 和和 3 3 号细胞中的染色体互补，则号细胞中的染色体互补，则这两个精细胞来源于一个初级精母细这两个精细胞来源于一个初级精母细胞（简称胞（简称“补为同一初补为同一初”）。）。若若 1 1， 和和 5 5 号精细胞中的染色体有相同号精细胞中的染色体有相同的也有互补的，则这两精细胞来源于的也有互补的，则这两精细胞来源于同一个个体不同的精原细胞（简称同一个个体不同的精原细胞（简称“
17、同补同一体同补同一体”）2 2）发生了交叉互换发生了交叉互换：（可以不考虑交叉互换的小部分可以不考虑交叉互换的小部分，比如一条染色体是大白中有一点小比如一条染色体是大白中有一点小黑，那就按没交叉互换之前的全都是大白来看待）黑，那就按没交叉互换之前的全都是大白来看待）2，配子的种类：，配子的种类：若有若有 N 对同源染色体的个体（考虑非同源染色体的自由组合）对同源染色体的个体（考虑非同源染色体的自由组合）1）一个精原细胞可产生）一个精原细胞可产生 2 种精细胞，发生交叉互换产生种精细胞，发生交叉互换产生 4 种精细胞。种精细胞。2）一个雄性个体可以产生）一个雄性个体可以产生 2n种精细胞，发生交
18、叉互换产生大于种精细胞，发生交叉互换产生大于 2n种精细胞，最多可以达种精细胞，最多可以达到到 4n种精细胞（因为细胞发生交叉互换概率低）。种精细胞（因为细胞发生交叉互换概率低）。3）一个卵原细胞可产生一个卵原细胞可产生 1 种卵细胞，发生交叉互换产生种卵细胞，发生交叉互换产生 1 种卵细胞。种卵细胞。4）一个雌性个体可以产生）一个雌性个体可以产生 2n种卵细胞，发生交叉互换产生大于种卵细胞，发生交叉互换产生大于 2n种卵细胞，最多可以达种卵细胞，最多可以达到到 4n种卵细胞（因为细胞发生交叉互换概率低）。种卵细胞（因为细胞发生交叉互换概率低）。二，观察蝗虫精原细胞减数分裂装片:课本 24 页
19、1，实验原理（实验目的）：通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，识别减数分裂不同时期减数分裂不同时期染色体的形态，位置和数目染色体的形态，位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。2，实验用具：蝗虫精母细胞。为何观察材料选择雄性个体的生殖器官比如花药或者精巢为何观察材料选择雄性个体的生殖器官比如花药或者精巢：1）雄性个体产生的精子数量很雄性个体产生的精子数量很多多，容易找到不同时期的细胞容易找到不同时期的细胞。2）在某些动物卵巢内的减数分裂没有彻底进行在某些动物卵巢内的减数分裂没有彻底进行，雌性动物雌性动物排卵前后完成减数第一次分裂，在输卵管中受精过程中才发生减数第二次分裂。排卵前后完成减数第一次分裂
20、，在输卵管中受精过程中才发生减数第二次分裂。3，实验步骤：先低倍镜识别初级精母细胞，次级精母细胞和精细胞。再低倍镜找到不同时期的不同细胞，换成高倍镜观察染色体的形态位置和数目，最后绘图。4，注意事项：注意事项：1）判断不同时期细胞的依据是减数分裂过程中各个时期染色体的变化特点。判断不同时期细胞的依据是减数分裂过程中各个时期染色体的变化特点。2）视野中可以看到有丝分裂和减数分裂各个时期的细胞，所以可以看到染色体数视野中可以看到有丝分裂和减数分裂各个时期的细胞，所以可以看到染色体数 N，2N，4N 不同的细胞。不同的细胞。3）不能观察一个细胞减数分裂过程不能观察一个细胞减数分裂过程。因为解离是细胞
21、已被杀死因为解离是细胞已被杀死，看不到染色体的动态变化看不到染色体的动态变化过程，如果想看不同时期的细胞需要移动装片寻找不同的视野。过程，如果想看不同时期的细胞需要移动装片寻找不同的视野。4）画图是暗处用细点表示不能涂黑。5）你通过比较同一时刻不同细胞的染色体特点来推断是那个时期的细胞的逻辑前提是：同一生物细胞，所含遗传物质相同，增殖过程相同。不同细胞可能处于细胞周期的不同阶段。三，构建减数分裂中染色体变化模型（物理模型物理模型）课本 P25-P26主要模拟：（一）减数分裂中染色体数目和主要行为变化（二）减数分裂中非同源染色体的自由组合（三）减数分裂中四分体时期非姐妹染色单体的交叉互换注意事项
22、：注意事项：自由组合和交叉互换的目的都是让配子的种类更多自由组合和交叉互换的目的都是让配子的种类更多，人若不发生交叉互换可以产生人若不发生交叉互换可以产生 223种配种配子子，雌雄配子的结合方式雌雄配子的结合方式=246种种。若考虑交叉互换产生的配子种类更多若考虑交叉互换产生的配子种类更多。为后代多样性打下为后代多样性打下基础，这样的多样性有利于适应多变的自然环境，更有利于生物在自然选择中进化，体现基础，这样的多样性有利于适应多变的自然环境，更有利于生物在自然选择中进化，体现了有性繁殖的优越性。了有性繁殖的优越性。四，受精作用（一）配子中染色体组合的多样性原因：非同源染色体的自由组合；同源染色
23、体上非姐妹染色单体的交叉互换。原因：非同源染色体的自由组合；同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换。结果：结果：精(卵)原细胞个数配子个数配子种类考虑交叉互换1 个精原细胞42 种4 种1 个卵原细胞11 种1 种1 个雄性个体2n2n种大于 2n种1 个雌性个体2n2n种大于 2n种（二）（二）受精作用受精作用1 配子中染色体组合多样性原因配子中染色体组合多样性原因：1）减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合。2）四分四分体中同源染色体的非姐妹染色单体间交叉互换。体中同源染色体的非姐妹染色单体间交叉互换。2 子代多样性原因：子代多样性原因：1）配子多样性（
24、非同源染色体自由组合和同源染色体的非姐妹染色单）配子多样性（非同源染色体自由组合和同源染色体的非姐妹染色单体间交叉互换）。体间交叉互换）。2）受精时雌雄配子随机结合。）受精时雌雄配子随机结合。3.3.概念：精子和卵细胞相互识别概念：精子和卵细胞相互识别（体现细胞膜的信息交流的功能）（体现细胞膜的信息交流的功能）、融合、融合（体现细（体现细胞膜的流动性）胞膜的流动性）成为受精卵的过程。成为受精卵的过程。4.4.场所：输卵管，鱼在水中场所：输卵管，鱼在水中3 3. .过程：精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面过程：精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面卵细胞细胞膜外面出现了一层特殊卵细胞细胞膜外面出现了
25、一层特殊的膜以阻止其他精子再进入的膜以阻止其他精子再进入精子的细胞核与卵细胞的细胞核相遇精子的细胞核与卵细胞的细胞核相遇二者的染色体会二者的染色体会合。合。4 4. .实质：精子的细胞核与卵细胞的细胞核相互融合实质：精子的细胞核与卵细胞的细胞核相互融合, ,使彼此的染色体会合在一起。使彼此的染色体会合在一起。5 5. .结果结果：受精卵的染色体数恢复到体细胞的数目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其中有一半的染色体来自精子（父方父方）另一半来自卵细胞（母方）。另一半来自卵细胞（母方）。注意：注意：1 1）受精卵中染色体）受精卵中染色体/ /细胞核中的细胞核中的 DN
26、ADNA：一半来自父方，一半来自母方。：一半来自父方，一半来自母方。2 2）受精卵中的受精卵中的 DNA/DNA/遗传物质遗传物质：母方提供的多一些母方提供的多一些（因为母方提供细胞质因为母方提供细胞质，细胞质的线粒细胞质的线粒体中有体中有 DNADNA，但这种，但这种 DNADNA 构不成染色体）构不成染色体）6 6. .意义：意义：1 1）维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定性维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定性。2)2)子代呈现多样性，有利于生物在自然选择中的进化，体现了有性生殖的优越性子代呈现多样性，有利于生物在自然选择中的进化，体现了有性生殖的优越性3 3）对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。7.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：8.8.综合概况：遗传稳定性和遗传多样性综合概况：遗传稳定性和遗传多样性遗传稳定性遗传稳定性遗传多样性遗传多样性配子形成配子形成每个配子染色体数目均是体细胞的一半每个配子染色体数目均是体细胞的一半配子形成由于有自由组合和配子形成由于有自由组合和交叉互换，所以种类繁多交叉互换，所以种类繁多受精作用受精作用雌雄配子结合后染色体恢复体细胞染色体数目雌雄配子结合后染色体恢复体细胞染色体数目雌雄配子随机结合雌雄配子随机结合
