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第二章 基因和染色體的關系
第一節(jié) 減數(shù)分裂和受精作用
基因在哪里？
悠悠百年，尋尋覓覓。
懷疑、爭論、推理……
最終是觀察和實驗，
探明它神秘的蹤跡！
1.減數(shù)分裂的含義是什么
2.配子的形成為什么必須經(jīng)過減數(shù)分裂
3.減數(shù)分裂是怎樣進行的
本節(jié)聚焦：
真核細胞：
原核細胞：
有絲分裂
無絲分裂
減數(shù)分裂
體細胞
生殖細胞
溫故知新：
1.細胞的分裂方式：
2.有絲分裂：（以高等動物為例）
特點：染色體復制一次，細胞分裂一次
結果：子細胞和親代細胞染色體數(shù)相同
意義：保持了親代和子代之間遺傳的穩(wěn)定性
二分裂
①.配子中的染色體數(shù)目是體細胞中的一半；
②.配子的染色體是由體細胞的每對同源染色體中的一條組合而成的 。
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。
右圖是黑腹果蠅雌雄個體的體細胞和配子的染色體示意圖。
討論
1.配子的染色體與體細胞的染色體有什么差別？
一、問題探討：
配子可能是通過減數(shù)分裂產(chǎn)生的，染色體的數(shù)目減少一半。
受精時，雌雄配子結合，染色體數(shù)目得以恢復正常。
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。
右圖是黑腹果蠅雌雄個體的體細胞和配子的染色體示意圖。
討論
2.針對這幅圖，你還能提出什么問題或猜想
一、問題探討：
假設:
進行有性生殖的生物以有絲分裂的方式產(chǎn)生兩性生殖細胞。
推理:
從上一代到下一代,細胞中染色體數(shù)目發(fā)生了什么變化
推理：
46
46
張三
李四
有絲分裂
精子
卵細胞
46
46
受精卵
受精
92
92
王二
推理錯誤
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(shù)目減少一半；受精時，精子和卵細胞融合，染色體數(shù)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(shù)分裂
減數(shù)分裂
（46）
（46）
（23）
（23）
（46）
（46）
1、減數(shù)分裂的預測
二. 概念
減數(shù)分裂是進行有性生殖的生物，在產(chǎn)生成熟生殖細胞時進行的染色體數(shù)目減半的細胞分裂。
在減數(shù)分裂前，染色體復制一次，而細胞在減數(shù)分裂過程中連續(xù)分裂兩次。減數(shù)分裂的結果是，成熟生殖細胞中的染色體數(shù)目比原始生殖細胞的減少一半。
精(卵)原細胞
初級精(卵)原細胞
次級精(卵)原細胞
精(卵)細胞(或極體)
圖2-6 減數(shù)分裂示意圖
成熟生殖細胞中的染色體數(shù)目是原始生殖細胞的 。
（4）結果：
染色體只復制一次，而細胞連續(xù)分裂兩次。
（5）場所：
原始生殖細胞形成 時。
（2）時期：
進行 的生物。
（1）范圍：
（3）特點：
一定是真核生物
植物的 、子房，動物的 、卵巢。
有性生殖
成熟生殖細胞
一半
花藥
睪丸
精子是哪里產(chǎn)生的？
精原細胞
初級精母細胞
次級精母細胞
精細胞
精子
減數(shù)第一次分裂Ⅰ
減數(shù)第二次分裂Ⅱ
變形
2、精子的形成過程：
二、減數(shù)分裂的過程
體積增大，染色體復制
減數(shù)分裂無細胞周期
1.形成場所：
睪丸(人和其他哺乳動物)
曲細精管中有大量原始的雄性生殖細胞——精原細胞，每個精原細胞的染色體數(shù)目都與體細胞相同
1、形成場所
曲細精管
人的睪丸和精子示意圖
三、精子的形成過程
（1）減數(shù)分裂前的間期
特點
DNA復制和相關蛋白質(zhì)合成
細胞體積增大
中心體復制
染色體復制
精原細胞
原始生殖細胞
初級精母細胞
配對的兩條染色體，性狀和大小一般相同，一條來自父方、一條來自母方，叫作同源染色體。
同源染色體
姐妹染色單體
非姐妹染色單體
(1) 特點
①同源染色體配對（聯(lián)會）形成四分體
②四分體中的非姐妹染色單體間發(fā)生互換
（1）同源染色體：
（2）聯(lián)會：
同源染色體兩兩配對的現(xiàn)象。
（3）四分體：
1個四分體
= 同源染色體
= 染色體
= 染色單體
= DNA分子
= 脫氧核苷酸鏈
1對
2條
4條
4個
8條
（2）減數(shù)第一次分裂前期
（2）減數(shù)第一次分裂中期和后期
特點
聯(lián)會的同源染色體排列在赤道板兩側(cè)。
或
特點
或
同源染色體分離，
非同源染色體自由組合。移向細胞兩極
（2）減數(shù)第一次分裂末期
特點
細胞質(zhì)分裂，形成2個次級精母細胞；
細胞中的染色體數(shù)目減半
或
或
次級精母細胞
特點
每個細胞中無同源染色體
非同源染色體散亂排布
每條染色體含有兩條染色單體
（3）減數(shù)第二次分裂前期和中期
減Ⅱ前期
減Ⅱ中期
特點
非同源染色體的著絲粒整齊地排列在赤道板上
（3）減數(shù)第二次分裂后期和末期
減Ⅱ后期
特點
著絲粒分裂，姐妹染色單體分開，移向兩極染色體數(shù)目暫時加倍。
精子
減Ⅱ末期
精細胞
變 形
變 形
特點
每個次級精母細胞形成兩個精細胞，染色體數(shù)目是體細胞數(shù)目的一半。
精子
前期
末期
后期
中期
1、減數(shù)第一次分裂（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(shù)的一半。因此，減數(shù)分裂過程中染色體數(shù)目的減半發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ。
四、精子形成過程總結
2、減數(shù)第二次分裂（次級精母細胞）
減數(shù)分裂Ⅰ與減數(shù)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。
前期
末期
后期
中期
減數(shù)分裂II
精細胞
精子
變形
四、精子形成過程總結
精細胞的變形對受精作用有什么意義？
精細胞的變形是指由精細胞變?yōu)榫拥倪^程。
主要變化：①細胞核變成精子頭部的主要部分；
②高爾基體發(fā)育為頭部的頂體；
③中心體演變?yōu)榫拥奈玻?br/>④線粒體集中在尾的基部形成線粒體鞘。
變形后的精子具備了游向卵細胞并進行受精作用的能力。
減數(shù)分裂Ⅰ 減數(shù)分裂Ⅱ
同源染色體
著絲粒變化
染色體主要行為
染色體數(shù)目
DNA數(shù)目
染色單體數(shù)
無
有，分離
不分裂
分裂
著絲粒分裂，
姐妹染色單體分開
①同源染色體聯(lián)會；形成四分體 ②四分體中非姐妹染色單體發(fā)生互換；
③同源染色體分離，
非同源染色體自由組合
2N→N(減半)
2N→4N→2N
0→4N→2N
N→2N→N(不減半)
2N→N
2N→0
　 間期 減Ⅰ前 減Ⅰ中 減Ⅰ后 減Ⅰ末 減Ⅱ前 減Ⅱ中 減Ⅱ后 減Ⅱ末
染色體
染色單體
DNA
次級精母細胞
精原細胞
初級精母細胞
精細胞
減數(shù)分裂過程中數(shù)量的變化
4
0-8
4-8
4
8
8
4
8
8
4
8
8
2
4
4
2
4
4
2
4
4
4
0
4
2
0
2
2N
0-4N
2N-4N
2N
4N
4N
2N
4N
4N
2N
4N
4N
N
2N
2N
N
2N
2N
N
2N
2N
2N
0
2N
N
0
N
次級精母細胞
2N
4N
精原細胞
DNA 變化曲線
初級精母細胞
精子細胞
N
染色單體變化曲線
染 色 體 變 化 曲 線
4
8
2
精原細胞
精原細胞
初級精母細胞
染色體復制
次級精母細胞
聯(lián)會、四分體（非姐妹染色單體互換）
同源染色體分離、非同源染色體自由組合
精細胞
著絲粒分裂
姐妹染色單體分開
精子
變形
有絲分裂
減數(shù)分裂
五、課堂小結

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