資源簡介

第1節 減數分裂和受精作用
一、減數分裂的相關概念
1．同源染色體與非同源染色體
(1)同源染色體：減數分裂過程中配對的兩條染色體，形狀和大小一般都相同，一條來自父方，一條來自母方。
(2)非同源染色體：形狀、大小不相同，且在減數分裂過程中不進行配對的染色體。
2．聯會和四分體
(1)聯會：在減數分裂過程中，同源染色體兩兩配對的現象。
(2)四分體：聯會后的每對同源染色體含有四條染色單體，叫作四分體。
【易錯警示】同源染色體不只存在于精原細胞或卵原細胞中，對大多數生物來講，精原細胞、卵原細胞還有正常的體細胞中都存在成對的同源染色體，但僅在減數分裂過程中才會出現聯會現象。
強化記憶：
下圖表示細胞分裂某時期的圖像，請分析：
(1)圖示染色體中屬于同源染色體的是哪些？哪些是非同源染色體？
提示　A、B是一對同源染色體；C、D是另一對同源染色體。屬于非同源染色體的有：A、C，A、D，B、C，B、D。
(2)四分體、染色體、染色單體和DNA分子數之間的數量關系是怎樣的？乙圖中四分體、染色體、染色單體各有幾個(條)
提示　1個四分體＝2條染色體＝4條染色單體＝4個DNA分子。乙圖中有2個四分體、4條染色體、8條染色單體。
(3)甲圖中有染色單體嗎？乙圖中的a、a′是什么關系？a、b是什么關系？
提示　甲圖中沒有染色單體。乙圖中的a、a′是姐妹染色單體。a、b是同源染色體中的非姐妹染色單體。
二、精子的形成過程
1．形成場所
人和其他哺乳動物的睪丸(曲細精管)。
2．染色體的主要行為
強化記憶：
1．請就減數分裂過程中兩個分裂階段進行比較(假設體細胞染色體數和核DNA分子數均為2n)
項目 減數分裂Ⅰ 減數分裂Ⅱ
分裂前的間期DNA的復制與否 復制 不復制
同源染色體 有 無
著絲粒變化 不分裂 分裂
染色體主要行為 ①同源染色體聯會； ②四分體中非姐妹染色單體可以發生互換； ③同源染色體分離，非同源染色體自由組合 著絲粒分裂，姐妹染色單體分開成為兩條染色體，分別移向細胞兩極
染色體數目 2n→n n→2n→n
核DNA數目 4n→2n 2n→n
染色單體數 4n→2n 2n→0
2．不考慮四分體中的非姐妹染色單體的互換，來自同一次級精母細胞的兩個精細胞的染色體組成是否相同？如果考慮四分體中的非姐妹染色單體的互換呢？
提示　不考慮四分體中的非姐妹染色單體的互換，來自同一次級精母細胞的兩個精細胞的染色體組成是相同的；如果考慮四分體中的非姐妹染色單體的互換，來自同一次級精母細胞的兩個精細胞的染色體組成不相同。
必背知識：
1．減數分裂Ⅰ過程中染色體的主要行為有：同源染色體聯會形成四分體，四分體中的非姐妹染色單體之間可發生互換；同源染色體排列在赤道板兩側；同源染色體分離，進入兩個子細胞，導致染色體數目減半。
2．減數分裂Ⅱ過程與有絲分裂相似，染色體的主要行為有：染色體的著絲粒排列在赤道板上，著絲粒分裂，染色體數目暫時加倍。
3．減數分裂Ⅰ過程中，同源染色體兩兩配對的現象叫作聯會，聯會是減數分裂中特有的染色體行為。
4．聯會后的每對同源染色體含有四條染色單體，叫作四分體。一對同源染色體形成一個四分體。
5．減數分裂Ⅰ過程中，四分體中的非姐妹染色單體之間經常發生纏繞，并交換相應的片段。
三、卵細胞的形成過程
1．形成場所：卵巢。
2．形成過程
3．減數分裂的概念
減數分裂是進行有性生殖的生物，在產生成熟生殖細胞時進行的染色體數目減半的細胞分裂。
【易錯警示】　區分精子與卵細胞形成過程中的細胞分裂圖像的標準是細胞質是否均等分裂。如果細胞質不均等分裂，可以確定其為卵細胞的形成過程圖像，如果細胞質均等分裂，可能為精細胞的形成過程圖像，也可能是極體的分裂圖像。
強化記憶：
請就動物精子和卵細胞形成過程進行比較
項目 精子形成過程 卵細胞形成過程
部位 睪丸 卵巢
原始生殖細胞 精原細胞 卵原細胞
細胞質的分裂方式 均等分裂 極體均等分裂，初級卵母細胞、次級卵母細胞不均等分裂
分裂結果 一個精原細胞→四個精細胞(生殖細胞) 一個卵原細胞→一個卵細胞(生殖細胞)＋三個極體(退化消失)
是否變形 變形 不需變形
四、減數分裂中染色體、核DNA等數目的變化規律
減數分裂過程中染色體數、染色單體數和核DNA含量的變化(假設某生物正常體細胞中染色體數目為2n，核DNA數為2c)。
細胞分裂圖像 相關時期 染色體數 核DNA數 染色單體數
間期 2n 2c→4c 0→4n
減 數 分 裂 Ⅰ 前期 2n 4c 4n
中期 2n 4c 4n
后期 2n 4c 4n
末期 2n→n 4c→2c 4n→2n
減 數 分 裂 Ⅱ 前期 n 2c 2n
中期 n 2c 2n
后期 2n 2c 0
末期 2n→n 2c→c 0
強化記憶：
1．結合上表數據，在給出的坐標系中畫出染色體數目和核DNA含量的變化曲線。
提示　如圖
2．請結合減數分裂相關過程中染色體、染色單體和核DNA含量的柱形圖(以精子形成過程為例)，判斷各時期細胞名稱。
五、有絲分裂與減數分裂圖像辨析
1．前期
圖像
時期 有絲分裂前期 減數分裂Ⅰ前期 減數分裂Ⅱ前期
依據 有同源染色體，但不聯會 有同源染色體聯會現象 無同源染色體，且染色體散亂分布
2．中期
圖像
時期 有絲分裂中期 減數分裂Ⅰ中期 減數分裂Ⅱ中期
依據 有同源染色體，且著絲粒排列在赤道板上 同源染色體排列在赤道板兩側 無同源染色體，且著絲粒排列在赤道板上
3．后期
圖像
時期 有絲分裂后期 減數分裂Ⅰ后期 減數分裂Ⅱ后期
依據 有同源染色體，且著絲粒分裂后移向兩極 同源染色體分離并移向兩極 無同源染色體，且著絲粒分裂后移向兩極
【歸納總結】　有絲分裂、減數分裂的圖像識別方法(以哺乳動物為例)
有無同源染色體
必背知識：
1．一個精原細胞能產生四個精子，而一個卵原細胞只能產生一個卵細胞。
2．精子形成過程中，細胞質都是均等分裂的；卵細胞形成過程中，初級(次級)卵母細胞的細胞質不均等分裂，極體的細胞質均等分裂。
3．次級精(卵)母細胞內染色體數目并不都是體細胞的一半，在減數分裂Ⅱ后期，次級精(卵)母細胞內染色體數目與體細胞是相同的。
六、觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片
1．目的要求
通過觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片，識別減數分裂不同時期染色體的形態、位置和數目，加深對減數分裂過程的理解。
2．材料用具
蝗蟲精母細胞減數分裂裝片，顯微鏡。
3．實驗步驟
4．實驗現象
在減數分裂Ⅰ中期，可以看到同源染色體有序地排列在赤道板兩側(不是著絲粒排列在赤道板上，這是與有絲分裂相區別的地方)；在減數分裂Ⅱ過程中，著絲粒將會排列在赤道板上，次級精母細胞(減數分裂Ⅱ后期除外)中的染色體數目是正常體細胞染色體數目的一半，且次級精母細胞中沒有同源染色體。
5．注意事項
(1)判斷各時期細胞的依據是減數分裂過程中各個時期染色體變化的特點。
(2)可通過比較同一時刻不同細胞的染色體特點，來推測一個精母細胞在不同分裂時期染色體的連續變化。
(3)畫圖時較暗的地方不能用鉛筆涂黑，而要用細點來表示。
(4)選材時，宜選用雄性(填“雄性”或“雌性”)個體的生殖器官作為實驗材料，這是因為雄性個體產生的雄配子數量遠遠多于雌性個體產生的雌配子的數量。
七、配子中染色體組合的多樣性
項目 操作
準備 (1)材料用具：較大的白紙，鉛筆或彩筆，適于制作染色體的材料(如橡皮泥、扭扭棒、細樹枝、紙卷等)
(2)用兩種顏色的橡皮泥分別制作兩條大小不同的染色體。兩條長的染色體為一對同源染色體，兩條短的染色體為另一對同源染色體，兩種顏色分別代表來自父方和母方
(3)在紙上畫一個足夠大的初級精母細胞的輪廓、中心體和紡錘體等結構
模擬減數分裂中染色體數目和主要行為的變化 (4)把做好的染色體放在畫好的細胞內，讓長度相同、顏色不同的兩條染色體配對，使著絲粒靠近。將兩對染色體橫向分別排列在細胞中央的赤道板兩側。雙手分別抓住并移動染色體的著絲粒，使兩種顏色的染色體分離，分別移向細胞的兩極
(5)在另一張紙上再畫兩個次級精母細胞的輪廓，并畫出中心體和紡錘體。將已經移到細胞兩極的染色體分別放到這兩個新細胞中
(6)把新細胞中的染色體橫向排列在細胞中央的赤道板處。平均分開每條染色體上連接染色單體的小塊橡皮泥——相當于著絲粒分離。再將染色體分別拉向細胞的兩極。然后，在兩極有染色體的部分畫出細胞輪廓，代表新細胞生成
模擬減數分裂中非同源染色體的自由組合 將兩對染色體橫向排列在細胞中央的赤道板處，這次要在赤道板的每一側放兩條與之前相比不同顏色組合的染色體，重復步驟(4)～(6)，比較形成的子細胞與前一次分裂結果的差異
模擬減數分裂中四分體時期非姐妹染色單體間的互換 假設在四分體時期發生了一次同源染色體的非姐妹染色單體間的互換，重復步驟(4)～(6)，比較形成的子細胞與前面分裂結果的差異
強化記憶：
1．請總結產生配子多樣性的規律
含n對同源染色體的精(卵)原細胞形成的配子種類(不考慮同源染色體的非姐妹染色單體互換)
項目 配子個數 配子種類
一個精原細胞 4個 2種
一個雄性個體 2n種
一個卵原細胞 1個 1種
一個雌性個體 2n種
2．含有n對同源染色體的生物體可產生的配子類型有時候要比上述結論多，可能的原因是什么？
提示　四分體時期發生了同源染色體的非姐妹染色單體間的互換。
八、受精作用
1．概念：卵細胞和精子相互識別、融合成為受精卵的過程。
2．過程
圖示 過程
精子的頭部進入卵細胞，尾部留在外面
卵細胞的細胞膜發生復雜的生理反應，阻止其他精子再進入
實質：精子的細胞核與卵細胞的細胞核融合，使彼此的染色體會合在一起
3．結果
受精卵中的染色體一半來自精子(父方)，另一半來自卵細胞(母方)，受精卵中的染色體數目恢復到體細胞中染色體的數目，保證了物種染色體數目的穩定。
4．意義
(1)在有性生殖過程中，減數分裂形成的配子，其染色體組合具有多樣性，導致不同配子遺傳物質的差異，加上受精過程中卵細胞和精子結合的隨機性，同一雙親的后代必然呈現多樣性。這種多樣性有利于生物適應多變的自然環境，有利于生物在自然選擇中進化，體現了有性生殖的優越性。
(2)減數分裂和受精作用保證了每種生物(有性生殖的生物)前后代染色體數目的恒定，維持了生物遺傳的穩定性，對于生物的遺傳和變異都具有重要意義。
強化記憶：
每一種生物在繁衍過程中，既保持遺傳的穩定性，又表現出遺傳的多樣性，從配子形成和受精作用兩個方面，分別對遺傳的穩定性與多樣性的原因進行概述，完成下表。
項目 遺傳穩定性 遺傳多樣性
配子 形成 減數分裂形成的配子中的染色體數目減半，而且每個配子中的染色體是一整套非同源染色體的組合 在減數分裂過程中，聯會時同源染色體非姐妹染色單體間的互換，減數分裂Ⅰ時非同源染色體的自由組合，都導致了配子中染色體組合的多樣性
受精 作用 卵細胞和精子的結合，使受精卵中的染色體數目又恢復到體細胞中的數目，生物體的性狀主要是由染色體上的遺傳物質控制的，因此，染色體數目的恒定維持了遺傳的穩定性 卵細胞和精子的隨機結合，進一步增加了受精卵中染色體組合的多樣性，因而增加了遺傳的多樣性
必背知識：
1．受精卵核內的遺傳物質一半來自父方，一半來自母方，其細胞質中的遺傳物質幾乎全部來自卵細胞。
2．同一雙親子代具有多樣性的原因
(1)減數分裂過程中，聯會時同源染色體非姐妹染色單體間的互換，減數分裂Ⅰ時，非同源染色體的自由組合，都導致了配子中染色體組合的多樣性。
(2)卵細胞和精子的隨機結合，進一步增加了受精卵中染色體組合的多樣性。
21世紀教育網(www.21cnjy.com)

展開更多......

收起↑