1.2 减数分裂和受精作用 第 1 课 时 聚焦 1. 减数分裂的含义是什么 ? 2. 配子的形成为什么必须经过减 数分裂 ? 3. 精子的形成是怎样进行的 ? 第 2 章 基因和染色体的关 系 当孟德尔的遗传规律被重新发现以后，有一个问题始终没 有解决 : 基因在细胞中究竟有没有物质基础呢 ? 孟德尔所假设 的颗粒状的因子 , 究竟是不是物质的实体 ? 如果是，又存在于 细胞中什么位置 ? 对细胞分裂的深入研究和观察，使人们推测到基因和染 色体的关联。摩尔根著名的果蝇杂交实验 , 使这一问题有了确 凿的答案。 基因在哪里 ? 悠悠百年，寻寻觅觅， 怀疑、争论、推理…… 最终是观察和实验 , 探明它神秘的踪迹 ! 问题探讨 在腐烂的水果周围常可看到飞舞的 果蝇。果蝇的生长周期短，繁殖快 , 染色体少且容易观察 , 是遗传学 ♀ 上常用的实验材料。 右图是黑腹果蝇雌雄个体的体细胞 和配子的染色体示意图。讨论 1. 配子的染色体与体细胞的染色体 ♂ 有什么差别 ? ① 配子中的染色体数目是体细胞中 的一半 ; ② 配子的染色体是由体细胞的每对 同源染色体中的一条组合而成的。 体细胞 配子 果蝇体细胞和配子 的染色体示意图 问题探讨 在腐烂的水果周围常可看到飞舞的 果蝇。果蝇的生长周期短，繁殖快 , 染色体少且容易观察 , 是遗传学 ♀ 上常用的实验材料。 右图是黑腹果蝇雌雄个体的体细胞 和配子的染色体示意图。讨论 2. 针对这幅图，你还能提出什么问 ♂ 题或猜想 ? 配子是如何产生的？ 配子是通过一种染色体数目减 半的分裂产生的。 体细胞 配子 果蝇体细胞和配子 的染色体示意图 减数分裂存在的预测 魏斯曼 (A. Weismann ， 1834—1914) 从理论上 预测 : 在精子和卵细胞成熟的过程中 , 必然有一个特殊的 过程使染色体数目减少一半 ; 受精时，精子和卵细 胞融合，染色体数目得以恢复正常。 减数分裂 精子 (n) 2n 减数分裂 2n 卵细胞 (n) 融合 发育 受精卵 (2n) 一、精子的形成过程 1. 场所 睾丸 ( 人和其他哺乳动物 ) 精原细胞 ( 曲细精管 中) 有丝 分裂 精原细胞 减数 分裂 精子 曲 细 精 管 一、精子的形成过程 2. 过程 在减数分裂前 , 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。这两次分裂分别叫作减数分裂Ⅰ ( 也叫减数 第一次分裂）和减数分裂Ⅱ ( 也叫减数第二次分裂 ) 。 精细胞再经过变形 , 就形成了成熟的雄性生殖细胞— 精子。 精原 复 减数 减数 变 精 细胞 制 分裂Ⅰ 分裂Ⅱ 形 子 间期 减数分裂 减数分裂Ⅰ 精原 细胞 初级精母细胞 减数分裂前的间期 一部分精原细胞 体积增大 染色体复制 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 , 这两条姐妹染色单体由同一个着丝粒连接。 此时的染色体呈染色质丝的状态。 减数分裂Ⅰ前期 ① 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，叫作 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 减数分裂Ⅰ前期 ② 联会 在减数分裂过程中，同源染色 体两两配对的现象叫作联会。 ③ 四分体 由于每条染色体都含有两条姐 妹染色单体，因此，联会后的 每对同源染色体含有四条染色 单体，叫作四分体。 2 条染色体， 1____ 对同源染色体，4____ 1 个四分体由 ____ 条染色单体组成。 减数分裂Ⅰ前期 ④ 互换 四分体中的非姐妹染色单体之 间经常发生缠绕，并交换相应 的片段。 减数分裂Ⅰ中期 各对同源染色体排列在细 胞中央的赤道板两侧 每条染色体的着丝粒都附 着在纺锤丝上 减数分裂Ⅰ后期 在纺锤丝的牵引下，配 对的两条同源染色体彼 此分离，分别向细胞的 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。 在同源染色体分离的同 时，非同源染色体自由 组合。 减数分裂Ⅰ后期 细胞的每极只得到各对 同源染色体中的一条。 在两组染色体到达细胞 的两极后，一个初级精 母细胞就分裂成了两个 次级精母细胞。 减数分裂Ⅰ 精原 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 I 。 减数分裂Ⅰ 精原 细胞 初级精母细胞 思考：在减数分裂 I 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 ? 特殊行为：在减数分裂 I 中出现了同源染色体联会、四分体形 成、非姐妹染色单体间的互换、同源染色体分离、非同源染色 体自由组合等行为，使细胞两极各有一整套非同源染色体，从 而使形成的次级精母细胞中的染色体数目比初级精母细胞的减 少一半。 减数分裂Ⅰ 精原 细胞 初级精母细胞 思考：在减数分裂 I 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 ? 重要意义：①上述过程可使配子中的染色体数目减半。再通过 卵细胞和精子结合成受精卵的受精作用 , 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。 ② 上述过程还可以使通过减数分裂产生的配子种类多样化，从 而增加了生物遗传的多样性，有利于生物适应多变的自然环境 , 有利于生物的进化。 减数分裂Ⅱ 减数分裂 I 与减数分裂 II 之间通常没有间期，或者间期 时间很短，染色体不再复制。 次级精母细胞 精细胞 精子 减数分裂Ⅱ前期 每条染色体含有两条染色 单体，每个次级精母细胞 中不含同源染色体。