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1、第二章：基因和染色体的关系第一节：减数分裂和受精作用有丝分裂复习回顾2N4N2N间期前期中期后期末期 ：DNA复制 相关蛋白质的合成 细胞适度生长膜仁消失现两体形定数清赤道齐粒裂体分移两极膜仁重现失两体意义：将亲代细胞的染色体经过复制之后，精确的平均分配到两个子细胞中。因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。魏斯曼（A.Weismann，1834-1914）德国动物学家魏斯曼从理论上预测：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，精子和的过程使染色体数目减少一半；受精时，精子和卵
2、细胞融合，染色体数目得以恢复正常。卵细胞融合，染色体数目得以恢复正常。受精卵受精卵受精卵受精卵有丝分裂有丝分裂细胞分化细胞分化受精作用受精作用精子精子卵细胞卵细胞父亲父亲母亲母亲减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂（4646）（4646）（2323）（2323）（4646）（4646）个体个体一、减数分裂的预测1、场所：雄性生殖器官（人和其他哺乳动物：睾丸；其他动物：精巢）2、时期：特定时期（如：雄性动物性成熟时）曲细精管精原细胞精原细胞精细胞有丝分裂减数分裂二、精子的形成过程间期间期减数分裂减数分裂初级初级精母精母细胞细胞精原精原细胞细胞减数减数 分裂分裂I I减数减数 分裂分裂IIII精精细细
3、胞胞精精子子复制复制变形变形3、精子的形成过程（包含减数分裂的过程）二、精子的形成过程在进行减数分裂前，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。这两次分裂分别称为减数分裂（也叫减数第一次分裂）和减数分裂（也叫减数第二次分裂）。精细胞再经过变形，就形成成熟的雄性生殖细胞精子。次级次级精母精母细胞细胞4.减数分裂前的间期（精原细胞）在减数分裂前的间期，一部分精原细胞的体积增大，染色体复制（DNA复制及相关蛋白质的合成），成为初级精母细胞。体积增大染色体复制精原细胞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，这两条姐妹染色体单体由同
4、一个着丝粒连接。此时的染色体呈染色质丝的状态。二、精子的形成过程(1)前期二、精子的形成过程同源染色体两两配对（联会），形成四分体。且同源染色体的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕，并交换相应的片段，称为染色体互换。5.5.减数裂减数裂I I（初级精母细胞）(1)前期 同源染色体配对的两条染色体，形状和大小一般相同，一条来自父方、一条来自母方，叫作同源染色体。同源染色体同源染色体判断标准：标准1：减数分裂中能配对的两条染色体标准2：形状和大小一般都相同，一条来自父方，一条来自母方的两条染色体。二、精子的形成过程5.5.减数裂减数裂I I（初级精母细胞）判断正误:1、一条来自父方，一条来自母方两条染
5、色体一定是同源染色体（）2、形状和大小相同两条染色体一定是同源染色体（）3、减数第一次分裂前期配对的两条染色体一定是同源染色体（）u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，一条来自母方形状和大小各不相同，且在减数分裂过程中不配对的染色体u非同源染色体注：同源染色体的大小、形态一般都相同，但注：同源染色体的大小、形态一般都相同，但也有不同也有不同的，如人类的的，如人类的X染色体染色体比比Y染色体大的多染色体大的多，因二者在减数第一次分裂过程中也能联会，故，因二者在减数第一次分裂过程中也能联会，故仍属于同源仍属于同源染色体染色体。(1)前期 联会及四分体在减数分裂的过程中，同源
6、染色体两两配对的现象叫做联会。同源染色体姐妹染色单体非姐妹染色单体联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫作四分体。同源染色体非同源染色体1个四分体有_条染色体，_对同源染色体，_条染色单体，_个DNA分子。二、精子的形成过程21445.5.减数裂减数裂I I（初级精母细胞）(1)前期 互换四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕，并交换相应的片段，称为染色体互换。染色体互换二二、精精子子的的形形成成过过程程5.5.减数裂减数裂I I（初级精母细胞）4312前期特点：同源染色体联会形成四分体 同源染色体的非姐妹染色单体发生交叉互换，称染色体互换。同源染色体姐妹染色单体非姐妹染色单
7、体非同源染色体染色体互换42314312(2)中期二二、精精子子的的形形成成过过程程各对同源染色体排列在赤道板两侧，每条染色体的着丝粒都附着在纺锤丝上。5.5.减数裂减数裂I I（初级精母细胞）(3)后期二二、精精子子的的形形成成过过程程在纺锤丝的牵引下，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，分别向细胞两极移动。这样，细胞的每极只得到各对同源染色体中的一条同源染色体分离,非同源染色体自由组合。5.5.减数裂减数裂I I（初级精母细胞）(4)末期二二、精精子子的的形形成成过过程程在两组染色体到达细胞的两极后，一个初级精母细胞就分裂成两个次级精母细胞。染色体数目？5.5.减数裂减数裂I I（初级精
8、母细胞）减半次级精母细胞次级精母细胞后期后期末期末期注意：无同源染色体二二、精精子子的的形形成成过过程程初级精母细胞初级精母细胞在这次分裂过程中，由于同源染色体分离，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。精原精原细胞细胞5.5.减数裂减数裂I I（初级精母细胞）次级精母细胞次级精母细胞6.减数分裂（次级精母细胞）减数分裂与减数分裂之间通常没有间期，或者间期时间很短，染色体不再复制。二、精子的形成过程前期前期中期中期后期后期末期末期(1)前期染色体散乱分布，每个次级精母细胞中不含同源染色体（原因？）。(
9、2)中期染色体在纺锤丝的牵引下移动，每条染色体的着丝粒整齐排列在细胞中央的一个平面上（赤道板）。二、精子的形成过程6.减数分裂（次级精母细胞）不含同源染色体(3)后期着丝粒分裂，两条姐妹染色单体随之分开(染色体数目加倍到与体细胞一样），成为两条染色体。在纺锤丝的牵引下，这两条染色体分别向细胞两极移动，并且随着细胞的分裂进入两个子细胞。两个次级精母细胞，经过减数分裂，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。二、精 子 的 形 成 过 程6.减数分裂（次级精母细胞）（4 4）末期）末期7.变形减数分裂后，精细胞要经过复杂的变形才能成为精子。精子呈蝌蚪状，分头部和
10、尾部，头部含有细胞核，尾长，能够摆动。思 考：精细胞的变形对受精作用有什么意义？意 义：变形中，细胞核变为精子头部的主要部分，线粒体集中在尾部。变形后的精子具备了游向卵细胞并进行受精作用的能力。二、精子的形成过程二二、精精子子的的形形成成过过程程精原细胞精原细胞初级精母细胞初级精母细胞次级精母细胞次级精母细胞精细胞精细胞精子（精子（4 4个）个）次级精母细胞次级精母细胞注意：注意：1 1、减数分裂、减数分裂染色体减半染色体减半发生在减数分发生在减数分裂裂I I末期末期2 2、减数分裂、减数分裂IIII的细胞的细胞没有没有同源染色体同源染色体1个精原细胞个精原细胞1个初级精母细胞个初级精母细胞2
11、个次级精母细胞个次级精母细胞4个精细胞个精细胞减数分裂前的间期：减数分裂前的间期：前期：联会、四分体前期：联会、四分体（非姐妹染色单体互换）末期：细胞一分为二，形成末期：细胞一分为二，形成4个个精细胞精细胞4个精子个精子变形变形中期：同源染色体排列在赤道板两侧中期：同源染色体排列在赤道板两侧后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合染色体数减半染色体数减半无同源染色体无同源染色体末期：染色体末期：染色体数目减半数目减半，形成，形成2个个次级精母细胞次级精母细胞前期：染色体散乱分布前期：染色体散乱分布中期：染色体的着丝粒排列在赤道板上中期：染色体的着丝粒
12、排列在赤道板上后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂染色体复制、染色体复制、细胞体积增大小结三、减数分裂的概念减数分裂时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。精原细胞初级精母细胞次级精母细胞精细胞？进行有性生殖的生物从原始的生殖细胞发展到成熟的生殖细胞的过程中。精原细胞精细胞。染色体只复制一次，而细胞分裂两次成熟生殖细胞（配子）中染色体数是原始生殖细胞（精原细胞）的
13、一半范围:时期:特点:结果:小结 减数分裂四、卵细胞的形成过程1.场所人和其他哺乳动物：卵巢。精子的形成过程卵细胞的卵细胞的形成过程形成过程精原细胞卵原细胞初级精母细胞初级卵母细胞次级精母细胞次级卵母细胞次级卵母细胞第一极体第一极体减数分裂减数分裂前期前期中期中期后期后期末期末期不同点？减数分裂的过程精子的形成过程卵细胞的形成过程次级精母细胞次级卵母细胞次级卵母细胞第一极体第一极体精细胞精子卵细胞第二极体退化消失。减数分裂减数分裂不同点？3.区别（与精子形成）初级卵母细胞经过减数分裂进行不均等分裂，形成大的叫次级卵母细胞，小的叫极体。次级卵母细胞经过减数分裂也进行不均等分裂，形成一个大的卵细胞
14、和一个小的极体。形成的卵细胞，不经过变形。初级精母细胞初级卵母细胞次级精母细胞次级卵母细胞精子和卵细胞形成过程的对比对比对比精子的形成精子的形成卵细胞的形成卵细胞的形成相相同同点点子细胞数子细胞数 子细胞染色子细胞染色体数目体数目 染色体行为染色体行为 不不同同点点形成部位形成部位 是否变形是否变形细胞质是否细胞质是否均等分配均等分配形成的生殖形成的生殖细胞数细胞数 4 4个（都是精子）个（都是精子）4 4个（个（1 1个卵细胞、个卵细胞、3 3个个极体）极体）子细胞子细胞中染色体数目都是体细胞的一半中染色体数目都是体细胞的一半各个时期染色体行为均一致各个时期染色体行为均一致；睾丸（精巢）睾丸
15、（精巢）卵巢卵巢 变形变形 不变形不变形两次分裂都是两次分裂都是均等分裂均等分裂初级卵母细胞和次级卵初级卵母细胞和次级卵母细胞都是不均等分裂，母细胞都是不均等分裂，第一极体是均等分裂第一极体是均等分裂1 1个精原细胞个精原细胞形成形成4 4个个精子精子 1 1个卵原细胞形成个卵原细胞形成1 1个个卵细胞（卵细胞（3 3个极体退化）个极体退化）精精子子与与卵卵细细胞胞形形成成过过程程中中细细胞胞分分裂裂图图像像分分析析ABCD判断依据：判断依据：细胞质分配不均等有同源染色体初级卵母细胞（如图A）无同源染色体次级卵母细胞（如图C）均等有同源染色体初级精母细胞（如图B）无同源染色体次级精母细胞或极体
16、（如图D）五五、减减数数分分裂裂过过程程中中物物质质的的数数量量变变化化1.表 格间期减数分裂减数分裂间期期减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂前期中期后期末-前中后末染色体染色单体DNA数444442242088884004888844848422.曲线图间期期减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂前期中期后期末期前期中期后期末期染色体(2N)2N2N2N2NN2NNG1G2S前中后末2NNN前中后末染色体4N2NN精(卵)原细胞初级精(卵)母细胞次级精(卵)母细胞精子卵细胞第二极体同源染色体分离同源染色体分离染色体数目减半染色体数目减半着丝粒分裂，姐着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，妹染色单体分开，成为
17、两条染色体成为两条染色体细胞一分为二，细胞一分为二，成为两个子细胞成为两个子细胞间期期减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂前期中期后期末期前期中期后期末期染色单体G1G2S前中后末前中后末染色单体4N2NN精(卵)原细胞初级精(卵)母细胞次级精(卵)母细胞精子卵细胞第二极体04N4N4N4N2N004N-2N2N染色体复制，形染色体复制，形成染色体单体成染色体单体细胞一分为二，细胞一分为二，染色单体减半染色单体减半着丝粒分裂，染色着丝粒分裂，染色单体变为染色体单体变为染色体2.曲线图间期期减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂前期中期后期末期前期中期后期末期DNA数(2C)G1G2S前中后末前中后末DN
18、A4N2NN精(卵)原细胞初级精(卵)母细胞次级精(卵)母细胞精子卵细胞第二极体2C4C4C4C4C2C2CC4C-2C2C染色体复制染色体复制细胞一分为二细胞一分为二细胞一分为二细胞一分为二2.曲线图G1G2S前中后末前中后末21精(卵)原细胞初级精(卵)母细胞次级精(卵)母细胞精子卵细胞第二极体一条染色上DNA数染色体复制染色体复制着丝粒分裂着丝粒分裂2.曲线图六六、有有丝丝分分裂裂和和减减数数分分裂裂的的图图像像比比较较有丝分裂有丝分裂减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂前前 期期前前 期期前前 期期减ll无同源染色体有丝分裂有丝分裂减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂中中 期期中中 期期中中
19、期期减ll无同源染色体有丝分裂有丝分裂减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂后后 期期后后 期期后后 期期减ll无同源染色体六、受精作用六、受精作用（1 1）概念：）概念：精子与卵细胞结合成为受精卵的过程精子与卵细胞结合成为受精卵的过程（2 2）减数分裂与受精作用的意义：）减数分裂与受精作用的意义：维持每种生物前后体细胞中染色体数目的恒定，维持每种生物前后体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，有十分重要的意义。对于生物的遗传和变异，有十分重要的意义。受精作用受精卵来自精子来自卵细胞（3）过程：在受精作用进行时，通常是精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面在受精作用进行时，通常是精子的头部进入卵
20、细胞，尾部留在外面与此同时，与此同时，卵细胞的细胞膜卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子进入会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子进入精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合，使彼此的染色体会合在一起。精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合，使彼此的染色体会合在一起。a.识别与细胞膜表面的糖蛋白（受体蛋白）有关；体现了细胞膜的功能进行细胞间的信息交流（直接）；b.融合体现了细胞膜的结构特性具有一定的流动性；(4)(4)受精作用的细胞学原理：受精作用的细胞学原理：1.1.目的要求目的要求七、探究七、探究实践：观察蝗虫精母细胞减数分裂装片实践：观察蝗虫精母细胞减数分裂装片通过观察蝗虫精母细胞减数分裂
21、装片，识别减数分裂不同时期染色体的形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。2.2.材料用具材料用具蝗虫精母细胞减数分裂装片，显微镜3.3.方法步骤方法步骤七、探究七、探究实践：观察蝗虫精母细胞减数分裂装片实践：观察蝗虫精母细胞减数分裂装片在低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂装片。识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞。现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形态、位置和数目。根据观察的结果，尽可能多地绘制减数分裂不同时期的细胞简图。第第1 1步步第第2 2步步第第3 3步步七、探究七、探究实践：观察蝗虫精母细胞减数分裂装片实践：观察蝗虫精母细胞减数分
22、裂装片减数分裂前期前期减数分裂前期前期减数分裂中期中期减数分裂后期后期减数分裂末期末期减数分裂中期中期减数分裂后期后期减数分裂末期末期七、探究七、探究实践：观察蝗虫精母细胞减数分裂装片实践：观察蝗虫精母细胞减数分裂装片4.4.注意：实验材料的选择注意：实验材料的选择 01雄性一次产生的雄配子数目多，能够观察到减数分裂的各个时期。02雄配子产生的过程中是连续分裂的。（雌配子不是连续分裂的，卵子要在受精作用之后才发生第二次减数分裂）七、探究七、探究实践：观察蝗虫精母细胞减数分裂装片实践：观察蝗虫精母细胞减数分裂装片甲乙丙丁七、探究七、探究实践：观察蝗虫精母细胞减数分裂装片实践：观察蝗虫精母细胞减数
23、分裂装片下图中编号A-F的图像是显微镜下观察到的某植物（2n24）减数分裂不同时期的细胞图像，ABCDEF配子中染色体组合的多样性配子中染色体组合的多样性1.1.自由组合自由组合画图说明含有两对同源染色体的细胞能产生几种精子？BCADACBD一个含有2 2对同源染色体的生物体，产生 种类型的精子；产生 种类型的卵细胞。一个含有2 2对同源染色体的精原细胞，产生 个精子；产生_种类型的精子。一个含有2 2对同源染色体的卵原细胞，产生 个卵细胞；产生_种类型的卵细胞。421144数学建模ABCD同源染色体分离非同源染色体自由组合ACADBCBD2 22 24 4=3对同源染色体呢？配子中染色体组合
24、的多样性配子中染色体组合的多样性含含n n对同源染色体的精对同源染色体的精(卵卵)原细胞形成的配子种类原细胞形成的配子种类(不考虑同源染色不考虑同源染色体的非姐妹染色单体互换体的非姐妹染色单体互换)项目项目配子个数配子个数配子种类配子种类一个精原细胞4个 种一个雄性个体 种一个卵原细胞1个 种一个雌性个体 种22n1结论结论1 1：非同源染色体的：非同源染色体的自由组合自由组合导致配子导致配子染色体组合多样性。染色体组合多样性。2n结论结论2 2：非姐妹染色单体的：非姐妹染色单体的互换互换导致导致 配子染色体组合多样性。配子染色体组合多样性。配子中染色体组合的多样性配子中染色体组合的多样性2.
25、2.互换互换配子中染色体组合的多样性1.1.配子中染色体组合多样性的原因配子中染色体组合多样性的原因(1)同源染色体分离的同时，_表 现为自由组合。非同源染色体(2)同源染色体联会后，四分体中的 _容易发生互换。非姐妹染色单体1.识别与细胞膜表面的糖蛋白（受体蛋白）有关；体现了细胞膜的功能进行细胞间的信息交流（直接）；2.融合体现了细胞膜的结构特性具有一定的流动性；受精作用的细胞学原理：受精作用的细胞学原理：(母本)高等动物(2N)(父本)受精卵(2N)卵细胞(N)精子(N)减数分裂减数分裂有丝分裂受精作用结论结论3 3：配子的：配子的随机结合随机结合导致后代染色体组合多样性。导致后代染色体组
26、合多样性。人有人有2323对同源染色体，雌雄配子的结合方式有多少种对同源染色体，雌雄配子的结合方式有多少种？2 24646 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。减数分裂和受精作用的意义 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，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。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。遗传稳定性 遗传多样性配子形成受精作用每个配子染色体数目均为体细胞的一半非姐妹染色单体互换、非同源染色体自由组合雌雄配子结合后染色体数目恢复体细胞染色体数目雌雄配子随机结合 每一种生物在繁衍过程中，既保持遗传的稳定性，又表现出遗传的多样性。试从配子形成和受精作用方面进行概括。思维训练.互换互换.自由组合自由组合小结：后代多样性的原因小结：后代多样性的原因配子多样性配子多样性配子的随机结合配子的随机结合后代多样性后代多样性减数减数分裂分裂受精受精作用作用有性有性生殖生殖染色体染色体数目恒数目恒定，后定，后代产生代产生变异，变异，利于生利于生物进化物进化受精作用受精作用作业1.完成活页2.周末完成一课一练（40MIN）