21-减数分裂与受精作用

果蝇体细胞及配子染色体图思考：1.配子的染色体与体细胞的染色体有什么区别？2.针对这幅图，你能提出什么猜想？19世纪后期细胞生物学的发展1875年-1876年，德国动物学家赫特维与波兰出生的德国植物学家斯特拉斯伯格通过用显微制片染色技术分别对动物和植物的受精过程进行了观察，确证了“受精过程取决于精核和卵核的相互融合”。1879年，德国细胞学家弗莱明通过对蝾螈幼体尾鳍的上皮细胞和红细胞的有丝分裂的观察，首先发现了在细胞核分裂时，被染色的细丝状物质（即后来称为的染色体）要纵裂为二，并分别移向两个子细胞这一重要的事实。1883年，比利时胚胎学家贝内登选用马蛔虫作为实验材料，详细研究了卵的成熟过程和受精作用。他不仅发现了马蛔虫的精子和卵细胞中都只有体细胞一半数目的染色体，即只有2个染色体；还确切证明了受精卵中分别来自精子和卵细胞的2个染色体，并不融合在一起；在受精卵分裂时，4个染色体中的每一个染色体都发生着和其它细胞有丝分裂相同的变化，形成的每个子细胞中的4个染色体，其中2个来自父本，2个来自母本。1883年，魏斯曼根据前人发现的生物学事实，在分析遗传问题的专文中，断定细胞核中的染色质就是遗传物质，并把它命名为种质。1887年，魏斯曼通过进一步的考察和思考，作出了大胆的推测：由于细胞需要保持染色体数目的稳定，在卵细胞和精子成熟的过程中，必然要发生一种染色体数目减少一半的特殊细胞分裂。当精子和卵细胞相融合形成的受精卵后，其内染色体才能恢复成正常的数目，否则子代体细胞的染色体数目就会二倍于亲代细胞。1890年，德国胚胎学家鲍维里通过对马蛔虫的试验研究，描述了这一特殊过程，包括染色体的配对和分离；而且证明了不同的染色体具有不同的个性；受精卵中的染色体一半来自母方，另一半则来自父方。几乎同时，赫特维奇也在对马蛔虫卵细胞和精子形成过程的实验观察中，发现了这一过程的全部细节，并作了比较精确的描述。1905年，弗默和穆尔首先创用了“减数分裂”一词，并更加详细地描述了有性生殖的性细胞成熟过程中染色体减少一半的情形，证明了生命的连续性主要是通过染色体来实现的。L/O/G/O第2章基因和染色体的关系第1节减数分裂和受精作用一、减数分裂的概念减数分裂是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。在减数分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞分裂两次。减数分裂的结果是，成熟生殖细胞的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。结果特点发生时间发生范围减数分裂有性生殖的生物原始的生殖细胞发展为成熟的生殖细胞细胞连续分裂两次，而染色体只复制一次细胞中染色体数目比原来减少了一半二、精子的形成过程精原细胞有丝分裂大量精原细胞精子形成场所精子形成的大致过程精原细胞初级精母细胞染色体复制减I次级精母细胞精细胞减II变形精子预学检查：1.减数分裂过程中染色体复制一次，复制的时间是在哪个时期？2.经过减数分裂形成的精细胞染色体数目比精原细胞减少一半，是在哪个时期减少的？减少的原因是什么？3.减数分裂过程中着丝点的断裂发生在哪个时期？4.有人认为减II过程染色体行为与有丝分裂非常相似，因此很难区分这两者，你认为可以用什么办法区分这两者呢？减I间期染色体复制：DNA分子复制及相关蛋白质的合成精原细胞（间期）初级精母细胞1.减数第一次分裂（减Ⅰ）染色体复制体积稍稍增大减Ⅰ前期同源染色体配对（联会）形成四分体同源染色体的非姐妹染色单体之间还会出现交叉互换同源染色体：减数分裂中配对的两条染色体，形态大小一般都相同，一条来自父方，一条来自母方。四分体：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体。减Ⅰ中期各对同源染色体排列在赤道板上跟有丝分裂中期有何不同？（有丝分裂：着丝点整齐的排列在赤道板上）减Ⅰ后期配对的同源染色体彼此分离，分别移向细胞的两极。移向同一极的染色体会不会出现全部来自父方或者全部来自母方的情况呢？会，因为同源染色体分离后，与非同源染色体进行自由组合，组合的方式有2n种（n为同源染色体对数）。减Ⅰ末期两组染色体分别到达细胞的两极，分离后的同源染色体分别进入两个子细胞。形成的两个子细胞在染色体组成上表现为互补。次级精母细胞初级精母细胞精原细胞初级精母细胞间期分裂期后：同源染色体分离前：联会、四分体染色体复制中：同源染色体排列在赤道板上次级精母细胞次级精母细胞染色体数目与初级精母细胞相比有什么特点？原因是什么？减少了一半同源染色体分离减Ⅰ全过程2NN1、减Ⅱ前期2、减Ⅱ中期3、减Ⅱ后期与有丝分裂有何异同？减数第二次分裂同：分裂过程中，染色体行为相似，异：减Ⅱ的细胞无同源染色体4、减Ⅱ末期次级精母细胞精细胞2.不考虑交叉互换的情况下，同一个次级精母细胞形成的两个精细胞有什么特点？3.一个精原细胞所形成的四个精细胞中染色体组成有什么特点？1.减II分裂图与有丝分裂图最大的区别是什么？思考：变形精子精细胞问题1.减数分裂的染色体复制发生在什么时候？3.在减数第一次分裂中染色体出现了哪些特殊的行为？这对于生物的遗传有什么重要意义？第一次分裂的间期2.减数分裂的染色体减半发生在什么时期？减数第一次分裂末期联会、交叉互换对于生物遗传的重要意义：联会可使配子中染色体数目减半，这样再通过以后发生的两性配子结合，形成合子(受精)卵，就能维持生物前后代体细胞染色体数目的恒定，从而保证遗传的稳定性。此外联会、交叉互换还可以使经过减数分裂产生的配子类型多样，从而增加了生物的变异，增强了生物适应环境的能力，有利于生物的进化。主要特征染色体数染色单体数核DNA分子数同源染色体对数精原细胞染色体数与体细胞相同2n02nn减数第一次分裂间期染色体复制（DNA复制和有关蛋白质的合成）；细胞体积增大；前期联会、四分体、交叉互换中期同源染色体对称的排列在赤道板两侧；后期同源染色体分离，分别移向细胞两极；非同源染体自由组合；末期1个细胞分裂形成2个细胞★减数第一次分裂由于（而着丝点未断裂），使分裂形成的次级精母细胞中的染色体数目减半。★即：减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数第次分裂。2n2n2n2nn0-4n4n4n4n2n2n-4n4n4n4n2nnnnn0减数第二次分裂前期染色体零乱地排列；中期“形定数晰赤道齐”后期“点裂数加均两极”末期2个次级精母细胞形成4个精细胞；每个精细胞的染色体（DNA）只有体细胞的一半★减数第二次分裂发生的是着丝点断裂，姐妹染色单体分离变形每个精细胞经过复杂的变形成为精子nn2nn2n2n002n2n2nn0000n0n04.如何辨别减数第一次分裂、第二次分裂与有丝分裂的分裂图象？教学反馈1、减数分裂过程中，着丝点的分裂发生在（）A、间期B、第一次细胞分裂C、第二次细胞分裂D、四分体时期2、减数分裂中的第一次分裂的主要特点是（）A、姐妹染色单体分开B、同源染色体分开C、染色体进行复制D、染色体被恢复成染色质细丝CB3、在减数分裂过程中，有关同源染色体的叙述，不正确的是：（）A、第一次分裂开始不久两两配对的染色体B、在减数第二次分裂中，大小、形状相同的染色体C、一条来自父方，一条来自母方D、在减数第一次分裂后期向两极移动B4、填空题：某生物的体细胞中有24条染色体，分析：（1）有丝分裂中期染色体数是（），染色单体数是（），后期的着丝点数是（）。（2）减数第一次分裂后期，着丝点数是（），染色单体数是（）（3）减数第二次分裂后期，染色体数是（），减数第二次分裂末期染色体数是（）24484824482412课后作业：列表比较减Ⅰ、减Ⅱ及有丝分裂区别减Ⅰ减Ⅱ有丝分裂有无同源染色体有无四分体染色体数量变化DNA含量变化产生子代细胞名称人体染色体组型分析aAB12341和2叫什么；2和3叫什么1、2、3、4组成一个四分体A和a组成一对同源染色体；A和B或A和b为非同源染色体姐妹染色单体，且完全一样非姐妹染色单体，不完全一样一个四分体=？条染色体=？条染色单体=？个DNA分子244交叉互换同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换二、卵细胞的形成过程卵细胞产生的场所卵细胞是在卵巢中形成。卵巢中有原始的生殖细胞－卵原细胞，卵原细胞通过减数分裂形成卵细胞。卵原细胞初级卵母细胞前期中期后期间期减数第一次分裂卵原细胞初级卵母细胞次级卵母细胞极体卵细胞极体第一次分裂第二次分裂卵细胞的形成过程卵原细胞(2n)初级卵母细胞(2n)次级卵母细胞(n)第一极体(n)第二极体(n)卵细胞(n)第一次分裂第二次分裂思考：卵细胞的形成与精子的形成有什么不同？比较项目精子的形成过程卵细胞的形成过程子细胞数目及名称细胞质是否均等分裂有无变形过程4个精子1个精原细胞1个卵原细胞1个卵细胞3个极体均等分裂2次不均等分裂有变形过程无变形过程减数分裂第一次分裂减数分裂第二次分裂间期前期中期后期末期前期中期后期末期DNA染色体染色单体减数分裂过程中DNA、染色体的数量变化2n4n4n4n4n2n2n2n2nn2N2N2N2NNNN2NN04m4m4m4m2m2m2m00三、受精作用概念：精子与卵细胞识别、融合的过程意义：维持生物体前后代体细胞中染色体数目的恒定受精精子和卵细胞融合成受精卵的过程。精子卵细胞仅有一个精子能和卵细胞结合来自同一个精原细胞的精子，它们的遗传物质是否完全相同？为什么？思考：具有两对同源染色体的精原细胞(卵原细胞)通过减数分裂可能产生几种类型的精子(卵细胞)？（不考虑交叉互换）3对？4对？23对呢？思考：（1）一个有2对同源染色体的精原细胞经一次减数分裂可以产生几种类型的精子?3对？4对？23对呢？（2）一个有2对同源染色体的卵原细胞经一次减数分裂可以产生几种类型的卵细胞呢?3对？4对？23对呢？1、小组分析两对同源染色体的分离情况；2、用不同颜色的毛线制作成同源染色体；3、把讨论结果制作成模型（课堂作业）知识结构1.减数分裂的概念：2.精子的形成过程：一个精原细胞经过两次均等分裂形成四个精子3.卵细胞的形成过程：一个卵原细胞经过两次不均等分裂形成一个卵细胞。减数分裂受精作用1.配子中染色体组合的多样性：四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换和减I后期非同源染色体之间自由组合。2.受精作用的过程和实质：精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合。A课后习题下图中的A、B、C分别表示某种生物的三个正在进行分裂的细胞，请根据图回答：A、B、C细胞分别属于何种细胞增殖类型及时期?A（减数第一次分裂中期）B（有丝分裂中期）C（减数第二次分裂中期）请你想一想这是什么细胞？图1图2图1是第一极体或次级精母细胞前期细胞；图2是次级精母细胞后期细胞。染色体数4N2N0abcde1.如上图0----a为精原细胞，你能说出a----b、b-----d、d------e各是什么细胞吗？2.b点染色体减半的原因是什么？c----d染色体又加倍的原因是什么？讨论：下图是减数分裂过程中DNA的变化曲线图据图回答问题：DNA4N2N0abc1.DNA分子复制发生在_______段，同源染色体联会发生在_________段，姐妹染色单体交叉互换发在_________段。2.染色体减半发生在________段，姐妹染色单体分开在________段。0---aa---ba---bb---ca---b如何辨别减Ⅰ、减Ⅱ及有丝分裂的图像？有同源染色体无同源染色体有联会、四分体、同源染色体的分离有丝分裂减数第一次分裂减数第二次分裂无上述现象一看同源染色体二看同源染色体的行为减数第一次分裂有丝分裂例：下图是某生物个体（体细胞含2n条染色体）的不同细胞分裂图象，不正确的叙述是A．①③是有丝分裂C．②中同源染色体分离B．②④是减数分裂D．④可能是初级精母细胞甲丁丙乙（1）甲细胞处于分裂的期;乙细胞处于分裂的期;丙细胞处于分裂的期.（2）甲细胞分裂产生的子细胞是细胞。（3）乙细胞中有条染色单体，对同源染色体，分裂产生的子细胞叫____细胞。有丝后后减数第二次后减数第一次体164次级精母(1)甲图表示分裂期，判断的依据是。分裂产生的子细胞是细胞。(2)乙图表示分裂期，