1、第2章 基因和染色体的关系第第1 1节节 减数分裂和受精作用减数分裂和受精作用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。问题探讨问题探讨体细胞配子配子的染色体与体细胞的染色体有什么区别？配子染色体数是体细胞染色体数的一半配子染色体数是体细胞染色体数的一半配子染色体是由体细胞每对同源染色体中分别取出一条配子染色体是由体细胞每对同源染色体中分别取出一条减数分裂减数分裂魏斯曼从理论理论上预测：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46234623卵细胞精子2
2、32346受精卵其他科学家通过显微镜观察证实（特殊的有丝分裂）（特殊的有丝分裂）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？后代染色体数目会成倍增加，生物的前后代后代染色体数目会成倍增加，生物的前后代染色体数目不能保持稳定。染色体数目不能保持稳定。46464646卵细胞精子92你！谁啊！你！谁啊！精子的形成过程精子的形成过程高等动植物的减数分裂发生在 内人和其他哺乳动物的精子是在 中形成的。睾丸里有许多弯弯曲曲的 。曲细精管中有大量的 。精原细胞是原始的雄性生殖细胞，通过 进行增殖，每个精原细胞中的染色体数目都与体细胞的 。有性生殖器官有性生殖器官睾丸睾丸曲细精管曲细
3、精管精原细胞精原细胞有丝分裂有丝分裂相同相同当雄性动物性成熟时，睾丸里的 精原细胞就开始进行减数分裂。一部分一部分在减数分裂前前，每个精原细胞的染色体 一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂 次，最后形成 个精细胞。这两次分裂分别叫作 （减数第一次分裂）和 （减数第二次分裂）复制复制两次两次四四减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂4692464623232323复制复制减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂DNA精细胞精细胞精子精子精细胞再经过 ，就形成了成熟的雄性生殖细胞 。变形变形精子精子减数分裂时染色体复制一次减数分裂时染色体复制一次,细胞连续分裂两次细胞连续分裂两次,减数分裂减数分裂也具有细胞周期
4、吗也具有细胞周期吗?答答:不具有不具有原始生殖细胞既可以进行有丝分裂也可以进行减数分裂，原始生殖细胞既可以进行有丝分裂也可以进行减数分裂，在自身增殖时进行在自身增殖时进行 ，而只有在产生成熟生殖，而只有在产生成熟生殖细胞时进行细胞时进行 。有丝分裂有丝分裂减数分裂减数分裂图像图像 染色体染色体1、2表示表示 ,各包含各包含 个个DNA分子分子1、2表示表示 ,各包含各包含 个个DNA分子分子染色染色单体单体 染色单体染色单体a与与a或或b与与b互为互为 。a(a)与与b(b)互为互为 。染色体、染色单体及其染色体、染色单体及其DNADNA数目数目两条染色体两条染色体1 1两条染色体两条染色体2
5、 2无无姐妹染色单体姐妹染色单体非姐妹染色单体非姐妹染色单体减数分裂的过程（精子）减数分裂的过程（精子）（1 1）减数分裂）减数分裂前的间期前的间期一部分精原细胞的体积增大一部分精原细胞的体积增大染色体复制成为初级精母细胞染色体复制成为初级精母细胞每条染色体上的两条姐妹染色每条染色体上的两条姐妹染色单体各是一条长的细丝，呈染色单体各是一条长的细丝，呈染色质状态。在光学显微镜下看不到质状态。在光学显微镜下看不到姐妹染色单体。姐妹染色单体。精原细胞初级精母细胞有丝分裂间期有丝分裂间期完成完成 的复制和的复制和 的合成。的合成。细胞有适度的生长。细胞有适度的生长。中心粒复制倍增，成为两组。中心粒复制
6、倍增，成为两组。DNADNA分子分子有关蛋白质有关蛋白质同源染色体同源染色体的特点的特点来源来源:一条来自一条来自 ,一条来自一条来自 。在图中常用不同在图中常用不同颜色表示颜色表示形态、大小形态、大小:一般一般 (X(X、Y Y不相同不相同)行为上：在减数分裂时同源染色体发生行为上：在减数分裂时同源染色体发生_ _ _。父方父方母方母方相同相同联会联会同源染色体的形态、大小同源染色体的形态、大小一般都相同一般都相同，但也有大小不同的，但也有大小不同的，如男性体细胞中的如男性体细胞中的X染色体和染色体和Y染色体是同源染色体，染色体是同源染色体，_较大，较大，_较小较小X X染色体染色体Y Y染
7、色体染色体同源染色体的存在：体细胞中也存在同源染色体，只是在同源染色体的存在：体细胞中也存在同源染色体，只是在有丝分裂过程中不出现联会、分离等现象有丝分裂过程中不出现联会、分离等现象（2）减数分裂）减数分裂前期前期初级精母细胞中原来分散的同源染色初级精母细胞中原来分散的同源染色体缩短变粗、两两配对的现象叫做体缩短变粗、两两配对的现象叫做联会联会。每条染色体含有两条姐妹染色单体，每条染色体含有两条姐妹染色单体，联会后每对同源染色体含联会后每对同源染色体含四条四条染色单染色单体，叫体，叫四分体四分体。四分体四分体中非姐妹染色单体中非姐妹染色单体之间经常缠之间经常缠绕，交换相应片段叫绕，交换相应片段
8、叫染色体互换染色体互换。有丝分裂有丝分裂前期前期染色质丝螺旋缠绕染色质丝螺旋缠绕,缩短缩短变粗变粗,成为成为 。两两组中心粒组中心粒分别分别移移向向 ,发出发出 形成纺锤体。形成纺锤体。核仁逐渐解体核仁逐渐解体,逐渐消失。逐渐消失。散乱分布于纺散乱分布于纺锤体中央。锤体中央。染色体染色体核膜核膜染色体染色体星射线星射线细胞两细胞两极极（3）减数）减数 分裂分裂中期中期每条染色体的着丝粒都附着星射线。每条染色体的着丝粒都附着星射线。各对同源染色体排列在赤道板两侧。各对同源染色体排列在赤道板两侧。有丝分裂有丝分裂中期中期星射线星射线牵引牵引 运动运动,使着丝使着丝粒粒排列在排列在 上上染色体染色体
9、 ,便于观察。便于观察。染色体染色体赤道板赤道板形态稳定形态稳定数目清晰数目清晰（4）减数）减数 分裂分裂后期后期在星射线的牵引下，配对的两条同源在星射线的牵引下，配对的两条同源染色体彼此分离，分别向细胞的两极移染色体彼此分离，分别向细胞的两极移动。动。非同源染色体自由组合。非同源染色体自由组合。细胞的每个极只得到各对同源染色体细胞的每个极只得到各对同源染色体中的一条。中的一条。有丝分裂有丝分裂后期后期着丝着丝粒粒分裂分裂，分开分开,染色染色体数目体数目 。子染色体在子染色体在星射线星射线的牵的牵引下移向引下移向 。姐妹染色单体姐妹染色单体加倍加倍细胞两极细胞两极非同源染色体自由组合非同源染色
10、体自由组合（5）减数）减数 分裂分裂末期末期在两组染色体到达细胞两极的时候，在两组染色体到达细胞两极的时候，一一个初级精母细胞分裂成了个初级精母细胞分裂成了两两个次级个次级精母细胞（细胞质均等分裂）。精母细胞（细胞质均等分裂）。同源染色体分离，分别进入两个子细同源染色体分离，分别进入两个子细胞，使每个次级精母细胞只得到初级精胞，使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。母细胞中染色体总数的一半。减数分裂过程中染色体数目的减半发减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数第一次分裂。生在减数第一次分裂。有丝分裂有丝分裂末期末期染色体变成染色体变成 ,星射线星射线消失。消失。、出现出现,
11、形形成两个新细胞核。成两个新细胞核。细胞膜从细胞的中细胞膜从细胞的中部部 ,把细胞缢裂成把细胞缢裂成两部分。两部分。染色质丝染色质丝核膜核膜核仁核仁向内凹陷向内凹陷（6）减数分裂）减数分裂间期间期通常没有间期，或者间期时间通常没有间期，或者间期时间很短。很短。染色体不再复制。染色体不再复制。2个次级精母细胞个次级精母细胞减数分裂减数分裂前的间期前的间期精原细胞的体积增大精原细胞的体积增大染色体复制成为初级精母细胞染色体复制成为初级精母细胞每条染色体上的两条姐妹染色每条染色体上的两条姐妹染色单体各是一条长的细丝，呈染色单体各是一条长的细丝，呈染色质状态。在光学显微镜下看不到质状态。在光学显微镜下
12、看不到姐妹染色单体。姐妹染色单体。精原细胞精原细胞初级精母细胞初级精母细胞（7）减数）减数 分裂分裂前期前期染色体散乱分布在纺锤体染色体散乱分布在纺锤体中央中央 2个次级精母细胞个次级精母细胞减数分裂减数分裂前期前期初级精母细胞中原来分散的同源染初级精母细胞中原来分散的同源染色体两两配对的现象叫做色体两两配对的现象叫做联会联会。每条染色体含有两条姐妹染色单体，每条染色体含有两条姐妹染色单体，联会后每对同源染色体含联会后每对同源染色体含四条四条染色单染色单体，叫体，叫四分体四分体。四分体中非姐妹染色单体之间经常四分体中非姐妹染色单体之间经常缠绕，交换一部分片段叫缠绕，交换一部分片段叫染色体互换染
13、色体互换（8）减数）减数 分裂中期分裂中期着丝粒整齐地排列在赤道着丝粒整齐地排列在赤道板上板上 2个次级精母细胞个次级精母细胞减数分裂减数分裂中期中期每条染色体的着丝粒都附着星射每条染色体的着丝粒都附着星射线线各对同源染色体排列在赤道板两各对同源染色体排列在赤道板两侧。侧。（9）减数分裂）减数分裂后期后期每条染色体的着丝粒分裂，每条染色体的着丝粒分裂，两条姐妹染色单体也随之分开，两条姐妹染色单体也随之分开，成为两条染色体。成为两条染色体。在星射线的牵引下，这两条在星射线的牵引下，这两条染色体分别向细胞的两极移动。染色体分别向细胞的两极移动。2个次级精母细胞个次级精母细胞减数分裂减数分裂后期后期
14、在星射线的牵引下，配对的两条在星射线的牵引下，配对的两条同源染色体彼此分离，分别向细胞同源染色体彼此分离，分别向细胞的两极移动。的两极移动。非同源染色体自由组合。非同源染色体自由组合。细胞的每个极只得到各对同源染细胞的每个极只得到各对同源染色体中的一条。色体中的一条。（10）减数分裂）减数分裂末期末期在星射线的牵引下，这两条在星射线的牵引下，这两条染色体分别向细胞的两极移动染色体分别向细胞的两极移动随着细胞的分裂进入两个子细随着细胞的分裂进入两个子细胞（细胞质均等分裂）胞（细胞质均等分裂）。每个精细胞含有数目减半的每个精细胞含有数目减半的染色体。染色体。4个精细胞个精细胞减数分裂减数分裂末期（
15、减末期）末期（减末期）在两组染色体到达细胞两极的时在两组染色体到达细胞两极的时候，候，一一个初级精母细胞分裂成了个初级精母细胞分裂成了两两个次精母细胞。个次精母细胞。同源染色体分离，分别进入两个同源染色体分离，分别进入两个子细胞，每个次级精母细胞只得到子细胞，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。初级精母细胞中染色体总数的一半。减数分裂过程中染色体数目的减减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数第一次分裂。半发生在减数第一次分裂。（11）变形）变形精细胞要经过复杂的变形才成为精子。精细胞要经过复杂的变形才成为精子。精子呈蝌蚪状，头部含有细胞核，尾长，能够摆动。精子呈蝌蚪状，头部
16、含有细胞核，尾长，能够摆动。减数分裂的过程中主要特征减数分裂的过程中主要特征（1）减数分裂的主要特征同源染色体配对-。四分体中的非姐妹染色单体发生 。同源染色体 ，分别移向细胞两极。（2）减数分裂的主要特征染色体不再 ，每条染色体的着丝点 。姐妹染色单体 ，分别移向细胞的两极。联会联会染色体互换染色体互换分离分离复制复制分裂分裂分开分开三个前期图的判断减数分裂减数分裂三个中期图的判断减数分裂减数分裂辨识各图处于哪种分裂哪个时期。辨识各图处于哪种分裂哪个时期。减数分裂减数分裂中期中期减数分裂减数分裂中期中期有丝分裂后期有丝分裂后期减数分裂减数分裂后期后期减数分裂减数分裂后期后期卵细胞的形成过程卵
17、细胞的形成过程人和其他哺乳动物的卵细胞是在 中形成的。卵巢位于腹腔内，内部有许多发育程度不同的 ，位于卵泡中央的一个细胞将会发育为卵细胞卵巢卵巢卵泡卵泡卵细胞的形成过程与精子的基本相同卵原细胞减数分裂前间期体积增大体积增大染色体复制染色体复制初级卵母细胞卵细胞减数分裂卵细胞与精子形成过程的主要区别是：卵细胞与精子形成过程的主要区别是：初级卵母细胞经过减数分裂进行 分裂，形成大小不同的两个细胞，大的叫作 ，小的叫作 。不均等不均等次级卵母细胞次级卵母细胞极体极体次级卵母细胞极体次级卵母细胞经过减数分裂也进行 分裂，形成一个大的 和一个小的 。在减数分裂形成的极体又 分裂为两个极体次级卵母细胞极体
18、极体不均等不均等卵细胞卵细胞极体极体均等均等1个初级卵母细胞经过减数分裂，就形成了 个卵细胞和 个极体卵细胞和极体中都含有数目 的染色体不久，三个极体都 。1 13 3减半减半退化消失退化消失结果：结果：一个卵原细胞经过减数分裂，只形成 个卵细胞。一个精原细胞经过减数分裂，形成 个精子。与精子的形成不同，卵细胞的形成不需要 。一个卵原细胞产生 种卵细胞1 14 4变形变形1 11个精原细胞形成 种精子2 2减数分裂减数分裂概念概念适用适用范围范围进行进行 的生物的生物时间时间原始生殖细胞产生原始生殖细胞产生 时时特点特点染色体复制染色体复制 次次,细胞连续分裂细胞连续分裂 次次结果结果成熟生殖
19、细胞中染色体数目是原始生殖细胞成熟生殖细胞中染色体数目是原始生殖细胞（或体细胞）（或体细胞）的的 。减数分裂是一种特殊的有丝分裂减数分裂是一种特殊的有丝分裂有性生殖有性生殖成熟生殖细胞成熟生殖细胞一一两两一半一半与社会的联系与社会的联系不良的环境条件影响原始生殖细胞的减数分裂影响生殖细胞的形成气温过低影响水稻花粉母细胞的减数分裂影响水稻的花粉数量和质量吸烟会影响男性精子的数量和质量五个后期图的判断图像图像染色体数染色体数DNA数数 染色单体数染色单体数同源染色体同源染色体对数对数间期减前期中期后期末期减前期中期后期末期减数分裂各项数据变化及过程概括（设体细胞数为减数分裂各项数据变化及过程概括（
20、设体细胞数为2N2N）2NN2N4N4NN2N4N4NN2N4N4NN2N-N4N-2N4N-2NN-0N2N2N0N2N2N0N-2N2N2N-002N-N2N-N002N4N精原细胞有丝分裂过程中染色体数目变化表精原细胞有丝分裂过程中染色体数目变化表某种生物的精原细胞含有某种生物的精原细胞含有4 4对同源染色体对同源染色体时期时期间期间期前期前期中期中期后期后期末期末期染色体数染色体数目（条）目（条）8 88 88 88-168-1616-816-8精原细胞有丝分裂过程中精原细胞有丝分裂过程中DNADNA数目变化表数目变化表某种生物的精原细胞含有某种生物的精原细胞含有4 4对同源染色体对同
21、源染色体时期时期间期间期前期前期中期中期后期后期末期末期DNA数目数目（条）（条）8-168-1616161616161616-816-8DNADNA时期时期减减间间前前 中中后后末末减减间间前前中中后后末末染色体染色体数目数目（条）（条）精原细胞形成精子过程中染色体数目变化表精原细胞形成精子过程中染色体数目变化表某种生物的精原细胞含有某种生物的精原细胞含有4 4对同源染色体对同源染色体8 88 88 84 48 88-48-44 44 44 44-84-88-48-41684时期时期减减间间前前 中中后后末末减减间间前前中中后后末末DNA（条）（条）精原细胞形成精子过程中精原细胞形成精子过程
22、中DNADNA数目变化表数目变化表某种生物的精原细胞含有某种生物的精原细胞含有4 4对同源染色体对同源染色体8-168-16161616164 4161616-816-88 88 88 88 88-48-41684练习与应用练习与应用一、概念检测1.与有丝分裂不同，减数分裂形成的成熟生殖细胞中的染色体数目会减少。判断下列相关表述是否正确。（1）玉米体细胞中有10对染色体，经过减数分裂后，卵细胞中染色体数目为5对（）（2）在减数分裂过程中，染色体数目减半发生在减数分裂（）2.蝗虫的体细胞中有24条染色体，在观察蝗虫的细胞时，下列现象能够说明该细胞处于减数分裂的是A.出现染色单体B.同源染色体联会
23、C.染色体移向细胞的两极D.子细胞中有24条染色体 3.下图所示的细胞最可能的是A.卵细胞B.同源染色体联会C.染色体移向细胞的两极D.子细胞中有24条染色体4.下图所示的细胞正在进行细胞分裂，识图回答问题（1）这个细胞正在进行哪种分裂？为什么？减数分裂同源染色体两两配对进行联会形成四分体（2）细胞中有几条染色体？几条染色单体？4 48 8（3）细胞中有几对同源染色体？哪几条染色体是非同源染色体？2 2A A与与C CA A与与D DB B与与C CB B与与D D（4）细胞中包含哪些姐妹染色单体？（5）这个细胞在分裂完成后，子细胞中有几条染色体？2 2（6）尝试画出这个细胞的分裂后期图a a
24、与与a a b b与与b b c c与与c c d d与与d d 二、拓展应用1.下图是水稻花粉母细胞减数分裂不同时期的显微照片，A至D为减数分裂，E和F为减数分裂。图中的短线表述长度为5m。请你说出怎样判断图中的细胞处于减数分裂还是减数分裂 根据细胞大小、染色体的形态、位置和数目判断细胞处于减数分裂的哪个时期2.经过减数分裂形成的精子或卵细胞，染色体数目一定是体细胞的一半吗？有没有例外？出现例外会造成什么后果？请选择你认为最便捷的途径寻找答案。不一定，若减数分裂过程中发生异常，比如减数分裂时联会的同源染色体有1对或几对没有分别移向细胞两极，而是集中到一个次级精(卵)母细胞中，再经过减数分裂形
25、成的精子或卵细胞中染色体的数目，就会比正常的多一条或几条染色体。2.经过减数分裂形成的精子或卵细胞，染色体数目一定是体细胞的一半吗？有没有例外？出现例外会造成什么后果？请选择你认为最便捷的途径寻找答案。在减数分裂过程（无论减数分裂还是减数分裂）中，染色体已移向细胞的两极，但因某种原因细胞未分裂成两个子细胞，这样就可能出现精子或卵细胞中染色体数目加倍的现象如果出现上述现象，受精卵中的染色体数目就会出现异常，由该受精卵发育成的个体细胞中染色体数目也不正常。由于染色体是遗传物质的载体，生物体的性状又是由遗传物质控制的，那么当该个体的遗传物质出现异常时，该个体的性状也是异常的。2.经过减数分裂形成的精
26、子或卵细胞，染色体数目一定是体细胞的一半吗？有没有例外？出现例外会造成什么后果？请选择你认为最便捷的途径寻找答案。人的唐氏综合症(又称21三体综合征)患者，就是由含有24条染色体（其中21号染色体是两条）的精子或卵细胞与正常的卵细胞或精子结合后发育成3.在精细胞变形为精子的过程中，精子的头部几乎只保留了细胞核，部分细胞质变成了精子的颈部和尾部，大部分细胞质及多数细胞器被丢弃，但全部线粒体被保留下来，并主要集中在尾的基部。你怎样解释这一现象？精子和卵细胞结合时，头部先进入卵细胞内，精子头部几精子和卵细胞结合时，头部先进入卵细胞内，精子头部几乎只保留了细胞核，这就保证了遗传物质能够先进入卵细乎只保
27、留了细胞核，这就保证了遗传物质能够先进入卵细胞，部分细胞质变成了精子的颈部和尾部，使精子具备了胞，部分细胞质变成了精子的颈部和尾部，使精子具备了适于游动的能力；大部分细胞质及多数细胞器丢失，避免适于游动的能力；大部分细胞质及多数细胞器丢失，避免了受精过程中因为不必要的细胞组分而消费能量；全部线了受精过程中因为不必要的细胞组分而消费能量；全部线粒体被保留下来，并主要集中在尾的基部，可以更好地在粒体被保留下来，并主要集中在尾的基部，可以更好地在受精过程中提供能量。精子变形过程中以上变化都是为受受精过程中提供能量。精子变形过程中以上变化都是为受精提供了保证，是进化的结果精提供了保证，是进化的结果探究探究 实践实践观察蝗虫精母细胞减数分裂装片观察蝗虫精母细胞减数分裂装片方法步骤：方法步骤：倍镜下观察装片，识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞。先在低倍镜下依次找到减数分裂和减数分裂不同时期的细胞，再在高倍镜下仔细观察染色体的 、。和 。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低低形态形态位置位置数目数目减数分裂与减数分裂相比，中期细胞中染色体的不同点是什么？末期呢？
