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第二章：基因和染色體的關系
第一節：減數分裂和受精作用
有絲分裂
復習回顧
2N
4N
2N
間期
前期
中期
后期
末期
：
①DNA復制
②相關蛋白質的合成
③細胞適度生長
膜仁消失現兩體
形定數清赤道齊
粒裂體分移兩極
膜仁重現失兩體
意義：將親代細胞的染色體經過復制之后，精確的平均分配到兩個子細胞中。因而在細胞的親代和子代之間保持了遺傳的穩定性。
在腐爛的水果周圍常可看到飛舞的果蠅。
果蠅的生長周期短，繁殖快，染色體少且容易觀察，是遺傳學上常用的實驗材料。
1.配子的染色體與體細胞的染色體有什么差別？
配子的染色體數目是體細胞的染色體數目的一半。
配子的染色體是由體細胞中每對染色體中的一條染色體組合。
2. 你能提出合理的解釋嗎？
受精時，雌雄配子結合，染色體數目得以恢復正常。
體細胞
配子
果蠅體細胞和配子的染色體示意圖
問題探討
魏斯曼
（A.Weismann，1834-1914）
德國動物學家魏斯曼從理論上預測：
在精子和卵細胞成熟的過程中，必然有一個特殊的過程使染色體數目減少一半；受精時，精子和卵細胞融合，染色體數目得以恢復正常。
受精卵
有絲分裂
細胞分化
受精作用
精子
卵細胞
父親
母親
減數分裂
減數分裂
（46）
（46）
（23）
（23）
（46）
（46）
個體
一、減數分裂的預測
1、場所：雄性生殖器官（人和其他哺乳動物：睪丸；其他動物：精巢）
2、時期：特定時期（如：雄性動物性成熟時）
曲細精管
精原細胞
精原細胞
精細胞
有絲分裂
減數分裂
二、精子的形成過程
間期
減數分裂
初級精母細胞
精原細胞
減數
分裂I
減數
分裂II
精細胞
精子
復制
變形
3、精子的形成過程（包含減數分裂的過程）
二、精子的形成過程
在進行減數分裂前，每個精原細胞的染色體復制一次，而細胞在減數分裂過程中連續分裂兩次，最后形成四個精細胞。這兩次分裂分別稱為減數分裂Ⅰ（也叫減數第一次分裂）和減數分裂Ⅱ（也叫減數第二次分裂）。精細胞再經過變形，就形成成熟的雄性生殖細胞——精子。
次級精母細胞
4. 減數分裂前的間期（精原細胞）
在減數分裂前的間期，一部分精原細胞的體積增大，染色體復制（DNA復制及相關蛋白質的合成），成為初級精母細胞。
體積增大
染色體復制
精原細胞
初級精母細胞
復制后的每條染色體都由兩條完全相同的姐妹染色單體構成，這兩條姐妹染色體單體由同一個著絲粒連接。此時的染色體呈染色質絲的狀態。
二、精子的形成過程
5.減數裂I（初級精母細胞）
前期
后期
中期
二、精子的形成過程
后期
(1) 前期
二、精子的形成過程
同源染色體兩兩配對（聯會），形成四分體。
且同源染色體的非姐妹染色單體之間經常發生纏繞，并交換相應的片段，稱為染色體互換。
5.減數裂I（初級精母細胞）
(1) 前期
① 同源染色體
配對的兩條染色體，形狀和大小一般相同，一條來自父方、一條來自母方，叫作同源染色體。
同源染色體
同源染色體判斷標準：
標準1：減數分裂中能配對的兩條染色體
標準2：形狀和大小一般都相同，一條來自父方，一條來自母方的兩條染色體。
二、精子的形成過程
5.減數裂I（初級精母細胞）
判斷正誤:
1、一條來自父方，一條來自母方兩條染色體一定是同源染色體（ ）
2、形狀和大小相同兩條染色體一定是同源染色體（ ）
3、減數第一次分裂前期配對的兩條染色體一定是同源染色體（ ）
同源染色體
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
形狀和大小各不相同，且在減數分裂過程中不配對的染色體
非同源染色體
×
×
√
注：同源染色體的大小、形態一般都相同，但也有不同的，如人類的X染色體比Y染色體大的多，因二者在減數第一次分裂過程中也能聯會，故仍屬于同源染色體。
(1) 前期
② 聯會及四分體
在減數分裂的過程中，同源染色體兩兩配對的現象叫做聯會。
同源染色體
姐妹染色單體
非姐妹染色單體
聯會后的每對同源染色體含有四條染色單體，叫作四分體。
同源染色體
非同源染色體
1個四分體有____條染色體，____對同源染色體，_____條染色單體，_____個DNA分子。
二、精子的形成過程
2
1
4
4
5.減數裂I（初級精母細胞）
(1) 前期
③ 互換
四分體時期同源染色體的非姐妹染色單體之間經常發生纏繞，并交換相應的片段，稱為染色體互換。
染色體互換
二、精子的形成過程
5.減數裂I（初級精母細胞）
4
3
1
2
前期特點：同源染色體聯會形成四分體
同源染色體的非姐妹染色單體發生交叉互換，稱染色體互換。
同源染色體
姐妹染色單體
非姐妹染色單體
非同源染色體
染色體互換
4
2
3
1
4
3
1
2
(2) 中期
二、精子的形成過程
各對同源染色體排列在赤道板兩側，每條染色體的著絲粒都附著在紡錘絲上。
5.減數裂I（初級精母細胞）
(3) 后期
二、精子的形成過程
在紡錘絲的牽引下，同源染色體分離，非同源染色體自由組合，分別向細胞兩極移動。這樣，細胞的每極只得到各對同源染色體中的一條
同源染色體分離,非同源染色體自由組合。
5.減數裂I（初級精母細胞）
(4) 末期
二、精子的形成過程
在兩組染色體到達細胞的兩極后，一個初級精母細胞就分裂成兩個次級精母細胞。
染色體數目？
5.減數裂I（初級精母細胞）
減半
次級精母細胞
后期
末期
注意：
無同源染色體
二、精子的形成過程
初級精母細胞
在這次分裂過程中，由于同源染色體分離，并分別進入兩個子細胞，使得每個次級精母細胞只得到初級精母細胞中染色體總數的一半。因此，減數分裂過程中染色體數目的減半發生在減數分裂Ⅰ。
精原細胞
5.減數裂I（初級精母細胞）
次級精母細胞
6. 減數分裂Ⅱ （次級精母細胞）
減數分裂Ⅰ與減數分裂Ⅱ之間通常沒有間期，或者間期時間很短，染色體不再復制。
次級精母細胞
精細胞
精子
二、精子的形成過程
前期
中期
后期
末期
(1) 前期
染色體散亂分布，每個次級精母細胞中不含同源染色體（原因？）。
(2) 中期
染色體在紡錘絲的牽引下移動，每條染色體的著絲粒整齊排列在細胞中央的一個平面上（赤道板）。
二、精子的形成過程
6. 減數分裂Ⅱ （次級精母細胞）不含同源染色體
(3) 后期
著絲粒分裂，兩條姐妹染色單體隨之分開(染色體數目加倍到與體細胞一樣），成為兩條染色體。在紡錘絲的牽引下，這兩條染色體分別向細胞兩極移動，并且隨著細胞的分裂進入兩個子細胞。
兩個次級精母細胞，經過減數分裂Ⅱ，就形成了四個精細胞。與初級精母細胞相比，每個精細胞中都含有數目減半的染色體。
二、精子的形成過程
6. 減數分裂Ⅱ （次級精母細胞）
（4）末期
7. 變形
減數分裂后，精細胞要經過復雜的變形才能成為精子。
精子呈蝌蚪狀，分頭部和尾部，頭部含有細胞核，尾長，能夠擺動。
思考：
精細胞的變形對受精作用有什么意義？
意義：
變形中，細胞核變為精子頭部的主要部分，線粒體集中在尾部。變形后的精子具備了游向卵細胞并進行受精作用的能力。
二、精子的形成過程
二、精子的形成過程
精原細胞
初級精母細胞
次級精母細胞
精細胞
精子（4個）
次級精母細胞
注意：
1、減數分裂染色體減半發生在減數分裂I末期
2、減數分裂II的細胞沒有同源染色體
1個精原細胞
1個初級精母細胞
2個次級精母細胞
4個精細胞
減數分裂前的間期：　
前期：聯會、四分體（非姐妹染色單體互換）
末期：細胞一分為二，形成4個精細胞
4個精子
變形
中期：同源染色體排列在赤道板兩側
后期：同源染色體分離，非同源染色體自由組合
染色體數減半
無同源染色體
末期：染色體數目減半，形成2個次級精母細胞
前期：染色體散亂分布
中期：染色體的著絲粒排列在赤道板上
后期：著絲粒分裂，姐妹染色單體分開
減數分裂Ⅰ
減數分裂Ⅱ
染色體復制、細胞體積增大
小結
三、減數分裂的概念
減數分裂時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。在減數分裂前，染色體復制一次，而細胞在減數分裂過程中連續分裂兩次。減數分裂的結果是，成熟生殖細胞中的染色體數目比原始生殖細胞的減少一半。
精原細胞
初級精母細胞
次級精母細胞
精細胞
？
進行有性生殖的生物
從原始的生殖細胞發展到成熟的生殖細胞的過程中。
精原細胞→精細胞。
染色體只復制一次，而細胞分裂兩次
成熟生殖細胞（配子）中染色體數是原始生殖細胞（精原細胞）的一半
▌范圍:
▌時期:
▌特點:
▌結果:
小結 減數分裂
2. 與社會的聯系
不良環境條件
影響
原始生殖細胞減數分裂
影響
生殖細胞形成
①
氣溫過低
影響
水稻花粉母細胞的減數分裂
影響
水稻的花粉數量和質量
導致
稻谷減產
預防
灌深水
②
吸煙
影響
男性精子的數量和質量
四、卵細胞的形成過程
1. 場所
人和其他哺乳動物：卵巢。
精子的形成過程
卵細胞的形成過程
精原細胞
卵原細胞
初級精母細胞
初級卵母細胞
次級精母細胞
次級卵母細胞
第一極體
減數分裂Ⅰ
前期
中期
后期
末期
不同點？
減數分裂的過程
精子的形成過程
卵細胞的形成過程
次級精母細胞
次級卵母細胞
第一極體
精細胞
精子
卵細胞
第二極體
退化消失。
減數分裂Ⅱ
不同點？
3. 區別（與精子形成）
① 初級卵母細胞經過減數分裂Ⅰ進行不均等分裂，形成大的叫次級卵母細胞，小的叫極體。
② 次級卵母細胞經過減數分裂Ⅱ也進行不均等分裂，形成一個大的卵細胞和一個小的極體。
③ 形成的卵細胞，不經過變形。
初級精母細胞
初級卵母細胞
次級精母細胞
次級卵母細胞
精子和卵細胞形成過程的對比
對比 精子的形成 卵細胞的形成
相同點 子細胞數
子細胞染色體數目 染色體行為 不同點 形成部位
是否變形
細胞質是否均等分配
形成的生殖細胞數
4個（都是精子）
4個（1個卵細胞、3個極體）
子細胞中染色體數目都是體細胞的一半
各個時期染色體行為均一致；
睪丸（精巢）
卵巢
變形
不變形
兩次分裂都是均等分裂
初級卵母細胞和次級卵母細胞都是不均等分裂，第一極體是均等分裂
1個精原細胞形成4個精子
1個卵原細胞形成1個卵細胞（3個極體退化）
精子與卵細胞形成過程中細胞分裂圖像分析
A
B
C
D
判斷依據：
細胞質分配
不均等
有同源染色體
初級卵母細胞（如圖A）
無同源染色體
次級卵母細胞（如圖C）
均等
有同源染色體
初級精母細胞（如圖B）
無同源染色體
次級精母細胞或極體（如圖D）
五、減數分裂過程中物質的數量變化
1. 表格
間期
減數分裂Ⅰ
減數分裂Ⅱ
間期 減數分裂Ⅰ 減數分裂Ⅱ 前期 中期 后期 末-前 中 后 末
染色體
染色單體
DNA數
4
4
4
4
4→2
2
4
2
0→8
8
8
8
4
0
0
4→8
8
8
8
4
4
8→4
8→4
2
2. 曲線圖
間期 減數分裂Ⅰ 減數分裂Ⅱ 前期 中期 后期 末期 前期 中期 后期 末期
染色體(2N)
2N
2N
2N
2N
N
2N
N
G1
G2
S
前
中
后
末
2N—N
N
前
中
后
末
染色體
4N
2N
N
精(卵)原細胞
初級精(卵)母細胞
次級精(卵)母細胞
精子
卵細胞
第二極體
同源染色體分離
染色體數目減半
著絲粒分裂，姐妹染色單體分開，成為兩條染色體
細胞一分為二，成為兩個子細胞
間期 減數分裂Ⅰ 減數分裂Ⅱ 前期 中期 后期 末期 前期 中期 后期 末期
染色單體
G1
G2
S
前
中
后
末
前
中
后
末
染色單體
4N
2N
N
精(卵)原細胞
初級精(卵)母細胞
次級精(卵)母細胞
精子
卵細胞
第二極體
0→4N
4N
4N
4N
2N
0
0
4N-2N
2N
染色體復制，形成染色體單體
細胞一分為二，染色單體減半
著絲粒分裂，染色單體變為染色體
2. 曲線圖
間期 減數分裂Ⅰ 減數分裂Ⅱ 前期 中期 后期 末期 前期 中期 后期 末期
DNA數(2C)
G1
G2
S
前
中
后
末
前
中
后
末
DNA
4N
2N
N
精(卵)原細胞
初級精(卵)母細胞
次級精(卵)母細胞
精子
卵細胞
第二極體
2C→4C
4C
4C
4C
2C
2C
C
4C-2C
2C
染色體復制
細胞一分為二
細胞一分為二
2. 曲線圖
G1
G2
S
前
中
后
末
前
中
后
末
2
1
精(卵)原細胞
初級精(卵)母細胞
次級精(卵)母細胞
精子
卵細胞
第二極體
一條染色上DNA數
染色體復制
著絲粒分裂
2. 曲線圖
3. 柱狀圖
G1
G2
S
前
中
后
末
前
中
后
末
2N
N
精(卵)原細胞
初級精(卵)母細胞
次級精(卵)母細胞
精子
卵細胞
第二極體
4N
染色體數
染色單體數
核DNA數
六、有絲分裂和減數分裂的圖像比較
有絲分裂
減數分裂Ⅰ
減數分裂Ⅱ
前期
前期
前期
減ll無同源染色體
有絲分裂
減數分裂Ⅰ
減數分裂Ⅱ
中期
中期
中期
減ll無同源染色體
有絲分裂
減數分裂Ⅰ
減數分裂Ⅱ
后期
后期
后期
減ll無同源染色體
六、受精作用
（1）概念：
精子與卵細胞結合成為受精卵的過程
（2）減數分裂與受精作用的意義：
維持每種生物前后體細胞中染色體數目的恒定，對于生物的遺傳和變異，有十分重要的意義。
受精作用
受精卵
來自精子
來自卵細胞
（3）過程：
在受精作用進行時，通常是精子的頭部進入卵細胞，尾部留在外面
與此同時，卵細胞的細胞膜會發生復雜的生理反應，以阻止其他精子進入
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。
a.識別與細胞膜表面的糖蛋白（受體蛋白）有關；
體現了細胞膜的功能——進行細胞間的信息交流（直接）；
b.融合體現了細胞膜的結構特性——具有一定的流動性；
(4)受精作用的細胞學原理：
關鍵技巧：
(1) 識別減數第一次分裂
① 依據：細胞中有無聯會（或與聯會有關的后續變化）
② 方法：如果有同源染色體聯會，屬于減數第一次分裂；如果無，則屬于有絲分
裂或減數第二次分裂。
(2) 區分有絲分裂和減數分裂Ⅱ
① 依據：細胞中有無同源染色體
② 方法：如果有同源染色體，則屬于有絲分裂；如果無同源染色體，則屬于減數
第二次分裂。
六、有絲分裂和減數分裂的圖像比較
例題1：在下圖中，能表示人的受精卵在分裂過程中DNA含量變化以及精細胞在形成過程中
染色體數目變化的曲線圖分別是 （ ）
A. ①和② B. ①和③ C. ②和③ D. ④和③
0
23
46
69
92
t
①
0
23
46
69
92
t
②
0
23
46
69
92
t
③
0
23
46
69
92
t
④
如圖為某二倍體（2n）動物細胞在分裂過程中不同階段（不連續）單個細胞的核DNA分子、染色體和染色單體的數量關系圖。下列有關說法正確的是 （ ）
乙→丙和丙→甲主要變化均為著絲粒分裂
處于丁和戊時期的細胞不一定存在同源染色體
染色體互換可發生在戊時期，DNA復制可發生在丙→戊過程中
丙可以表示減數分裂Ⅱ后期，甲只能代表精子或卵細胞
O
2n
4n
n
甲
乙
丙
丁
戊
核DNA分子
染色體
染色單體
例題2：
以兩對同源染色體的精原細胞為例，畫出有絲分裂和減數分裂前中后三個時期的細胞圖像。
前期 中期 后期
有絲
減1
減2
1. 目的要求
七、探究·實踐：觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片
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. 方法步驟
七、探究·實踐：觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片
在低倍鏡下觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片。識別初級精母細胞、次級精母細胞和精細胞。
現在低倍鏡下依次找到減數分裂Ⅰ和減數分裂Ⅱ不同時期的細胞，再在高倍鏡下仔細觀察染色體的形態、位置和數目。
根據觀察的結果，盡可能多地繪制減數分裂不同時期的細胞簡圖。
七、探究·實踐：觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片
減數分裂Ⅰ
前期
減數分裂Ⅰ
前期
減數分裂Ⅰ
中期
減數分裂Ⅰ
后期
減數分裂Ⅰ
末期
減數分裂Ⅱ
中期
減數分裂Ⅱ
后期
減數分裂Ⅱ
末期
七、探究·實踐：觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片
4. 注意：實驗材料的選擇
01
雄性一次產生的雄配子數目多，能夠觀察到減數分裂的各個時期。
02
雄配子產生的過程中是連續分裂的。（雌配子不是連續分裂的，卵子要在受精作用之后才發生第二次減數分裂）
七、探究·實踐：觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片
甲
乙
丙
丁
七、探究·實踐：觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片
下圖中編號A-F的圖像是顯微鏡下觀察到的某植物（2n＝24）減數分裂不同時期的細胞圖像，
A
B
C
D
E
F
配子中染色體組合的多樣性
1.自由組合
畫圖說明含有兩對同源染色體的細胞能產生幾種精子？
BC
AD
AC
BD
一個含有2對同源染色體的生物體，產生 種類型的精子；
產生 種類型的卵細胞。
一個含有2對同源染色體的精原細胞，產生 個精子；
產生___種類型的精子。
一個含有2對同源染色體的卵原細胞，產生 個卵細胞；
產生___種類型的卵細胞。
4
2
1
1
4
4
數學建模
A
B
C
D
同源染色體分離
非同源染色體自由組合
AC
AD
BC
BD
2
2
4
×
=
3對同源染色體呢？
配子中染色體組合的多樣性
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 種
一個雄性個體 種
一個卵原細胞 1個 種
一個雌性個體 種
2
2n
1
結論1：非同源染色體的自由組合導致配子染色體組合多樣性。
2n
結論2：非姐妹染色單體的互換導致 配子染色體組合多樣性。
配子中染色體組合的多樣性
2. 互換
配子中染色體組合的多樣性
1.配子中染色體組合多樣性的原因
(1)同源染色體分離的同時，________________表
現為自由組合。
非同源染色體
(2)同源染色體聯會后，四分體中的
________________容易發生互換。
非姐妹染色單體
1.識別與細胞膜表面的糖蛋白（受體蛋白）有關；
體現了細胞膜的功能——進行細胞間的信息交流（直接）；
2.融合體現了細胞膜的結構特性——具有一定的流動性；
受精作用的細胞學原理：
(母本)高等動物(2N)(父本)
受精卵(2N)
卵細胞(N)
精子(N)
減數分裂
減數分裂
有絲分裂
受精作用
結論3：配子的隨機結合導致后代染色體組合多樣性。
人有23對同源染色體，雌雄配子的結合方式有多少種？
246
① 減數分裂和受精作用保證了每種生物前后代染色體數目的恒定，維持了生物遺傳的穩定性。
減數分裂和受精作用的意義
② 通過有性生殖，新一代繼承了父母雙方的遺傳物質。
③ 在有性生殖的過程中，減數分裂形成的配子，其染色體組合具有多樣性，加上受精過程中卵細胞和精子結合的隨機性，同一雙親的后代呈現多樣性。這種多樣性有利于適應多變的自然環境，有利于生物在自然選擇中進化。
④ 減數分裂和受精作用對于生物的遺傳和變異，都是十分重要的。
遺傳穩定性 遺傳多樣性
配子形成
受精作用
每個配子染色體數目
均為體細胞的一半
非姐妹染色單體互換、非同源染色體自由組合
雌雄配子結合后染色體數
目恢復體細胞染色體數目
雌雄配子隨機結合
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。試從配子形成和受精作用方面進行概括。
思維訓練
１. 互換
２. 自由組合
小結：后代多樣性的原因
配子多樣性
配子的隨機結合
后代多樣性
減數分裂
受精作用
有性生殖
染色體數目恒定，后代產生變異，利于生物進化
作業
1.完成活頁
2.周末完成一課一練（40MIN）

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