第二章：基因和染色体的关系
第1节：减数分裂和受精作用
精子的形成过程
人的个体发育的过程
有丝分裂
细胞分化
N
2N
2N
2N
2N
2N
N
减数分裂
减数分裂
有丝分裂
细胞分化
生殖细胞如何形成？
精子的形成过程
精子形成过程的演示
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，成熟的生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少了一半。
精子形成过程的图像分析
?1：一个成年健康男子，每天大约可产生2亿个精子。也就是说，每天有很多精原细胞进行减数分裂，那必然每天也有很多个精原细胞产生。那么，精原细胞是通过哪种方式产生的呢？如何判断？
有丝分裂。因为精原细胞所含的染色体数目与体细胞相同，相当于一种特殊的体细胞。
精子形成过程的图像分析
精子形成过程的图像分析
？2：形成场所：
人和其他哺乳动物的睾丸中形成的。
发生在减数分裂第一次分裂的间期。
？3：此时细胞有什么变化：
细胞体积变大，且复制后每条染色体都由两条染色单体构成。
？4：复制后的细胞叫什么细胞？有几个？
1个初级精母细胞。
？5：减数第一次分裂期开始不久，初级精母细胞中原来分散的染色体出现什么变化？
染色体两两配对。
精子形成过程的图像分析
？6：配对的染色体有什么特点？
形状和大小相同。
？7：什么是联会？
说明1：同源是指来源于同一物种或同一种生物。联会是指染色体两两配对。
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。
同源染色体两两配对的现象叫做联会。
说明2：同源染色体有以下三个特征：一是染色体大小一般相同；二是染色体形态一般相同；三是染色体来源相同。
精子形成过程的图像分析
？8：什么是四分体：
联会后的每对同源染色体含有四条染色单体。
？10：四分体时可能会发生什么变化：
四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕，并交换一部分片段。
？9：相关的数量关系。
1个四分体＝1对同源染色体＝2条染色体＝2个着丝点＝4条染色单体＝4个DNA分子。
精子形成过程的图像分析
？11：减数分裂第一次分裂中期染色体的主要行为变化是什么？
同源染色体着丝点排列在赤道板的两侧。
？12：染色体行为与有丝分裂的中期相比有何不同？
有丝分裂中期染色体着丝是排列在赤道板上的。
精子形成过程的图像分析
？13：减数分裂第一次分裂后期染色体的行为出现什么变化？
纺缍丝收缩，牵引染色体向两极移动，配对的同源染色体分开，移向细胞两极。但此时着丝点并未分开，每一条染色体上仍有两条染色单体。
？14：非同源染色体行为发生什么变化？
不同对的染色体之间就可以自由组合。
精子形成过程的图像分析
？14：减数分裂第一次分裂结束所形成的细胞是什么细胞？有几个。
2个次级精母细胞。
？15：仔细比较一下每个次级精母细胞与初级精母细胞的染色体数是否相同？
次级精母细胞各含2条染色体，染色体数目只有初级精母细胞的一半。
精子形成过程的图像分析
？16：减数分裂染色体数目减半是发生在第一次分裂时期，那么，在次级精母细胞中是否存在同源染色体？
不存在同源染色体。
？17：减数第一次分裂与减数第二次分裂之间通常没有间期，或者间期很短，染色体不再复制。所以我们一般将初级精母细胞分裂形成两个次级精母细胞后的时期称为减数第二次分裂的前期。仔细观看图示比较：减数第二次分裂过程中染色体的行为变化的特点与有丝分裂有什么关系？
十分相似。
精子形成过程的图像分析
？18：减数分裂第二次分裂的前期，染色体排列有何特点？
散乱分布。
？19：减数第二次分裂中期染色体的变化是什么？
染色体排列在赤道板上。
？20：减数第二次分裂中期的细胞图与有丝分裂中期的细胞图如何区别？
减数第二次分裂中期的细胞图没有同源染色体。
精子形成过程的图像分析
？21：减数分裂第二次分裂后期染色体的变化又是什么？
着丝点分裂，姐妹染色单体分开变成染色体，移向细胞两极。
？22：同学们再计算一下此时每个次级精母细胞中染色体数目的变化。
染色体数目暂时加倍，恢复到原来精原细胞的数目水平。
精子形成过程的图像分析
？23：细胞继续分裂，两个次级精母细胞分裂成4个精细胞，减数分裂完成。把精细胞的染色体数目和刚形成的次级母细胞以及初级精母细胞相比，有何变化？
精子细胞的染色体数目与次级精母细胞相同，比初级精母细胞减少一半。
？24：同学们说，4个精细胞共可以分为几种类型？
2种。
精子形成过程的图像分析
？25：总结减数第一次分裂与减数第二次分裂相比，它们各自的主要特征是什么？
减数第一次分裂的主要特征是有同源染色体的联会、四分体中的非姐妹染色单体发生交叉互换、同源染色体分离并分别移向细胞两极。
减数第二次分裂的主要特征是染色体不再复制、每条染色体的着丝点分裂、姐妹染色单体分开并分别移向细胞两极。
卵细胞的形成过程
课程准备
1个精原细胞
1个初级精母细胞
2个次级精母细胞
4个精细胞
4个精子
染色体复制
联会、四分体
同源染色体排列在赤道板两侧
同源染色体分离，非同源染色体自由组合
形成2个次级精母细胞
染色体散乱分布
染色体在赤道板上
着丝点分裂，姐妹染色单体分开形成染色体移向细胞两极
各形成2个精细胞
（染色体数减半、无同源染色体）
（染色体数减半、无同源染色体）
课程准备
说出下列细胞分别属于减数分裂的哪一时期？叫什么名称？
A图表示减数分裂第二次分裂中期，叫次级精母细胞。
B图表示减数分裂第一次分裂联会时期，叫初级精母细胞。
C图表示减数分裂完成后形成的精子细胞。
D图表示减数分裂第二次分裂后期，叫次级精母细胞。
卵细胞的形成过程
卵细胞形成过程的演示
卵细胞的形成过程
？1：形成场所：
人和其他哺乳动物的卵巢中形成的。
卵巢内部有许多发育程度不同的卵泡，位于卵泡中央的一个细胞就是卵细胞。在每个月经周期中只有一个原始卵泡成熟并排出一个卵细胞。
卵细胞的形成过程
1个卵原细胞
1个初级卵母细胞
1个次级卵母细胞和1个极体
1个卵细胞和3个极体
染色体复制
联会、四分体
同源染色体排列在赤道板两侧
同源染色体分离，非同源染色体自由组合
形成1个次级卵母细胞和1个极体
染色体散乱分布
染色体在赤道板上
着丝点分裂，姐妹染色单体分开形成染色体移向细胞两极
形成1个卵细胞和共3个极体
（染色体数减半、无同源染色体）
（染色体数减半、无同源染色体）
精子和卵细胞形成比较
染色体复制一次；都有联会和四分体时期；经过第一次分裂，同源染色体分开，染色体数目减少一半；在第二次分裂过程中，着丝点分裂，最后形成的精子或卵细胞的染色体数目比卵原细胞或精原细胞减少了一半。
精巢
卵巢
细胞质均等分裂
细胞质不均等分裂
1个精原细胞→4个精细胞
1个卵原细胞→1个卵细胞＋3个极体（消失）
有变形过程
无变形过程
减数分裂与有丝分裂的比较
减数分裂与有丝分裂的比较
生殖细胞
体细胞
2次
1次
4个
2个
有
无
有
无
染色体数目减半
与母细胞染色体数目相同
都有纺缍体的出现；染色体都只复制一次
减数分裂与有丝分裂的比较
卵原细胞在减数分裂过程中，由于初级卵母细胞和次级卵母细胞在分裂时细胞质都是不均等分裂，最终产生三个较小的极体和一个较多大的卵细胞，而三个极体最后又退化消失，所以只剩下一个较大的卵细胞，其作用主要是通过细胞质的不均等分裂，使减数分裂形成的卵细胞含有原来卵原细胞较多的营养物质，以便为将来受精卵早期的分裂分化提供能量。
巩固练习
7
3
1
2
5
4
6
8
9
巩固练习
1、下列对一个四分体的叙述，不正确的是（ ）
A、有两个着丝点
B、有四个DNA分子
C、有两对姐妹染色单体
D、有四条染色体

2、动物的卵细胞的形成与精子形成过程的不同点是（ ）
①次级卵母细胞将进行普通的有丝分裂；②一个卵原细胞最终分裂只形成一个卵细胞；③一个卵原细胞经复制后形成一个初级卵母细胞；④卵细胞不经过变形阶段；⑤一个初级卵母细胞分裂成的两个细胞大小不等；⑥卵细胞中的染色体数目是初级卵母细胞的一半
A、②④⑤
B、①③⑤
C、②③⑥
D、①④⑥
D
A
巩固练习
3、人的精巢中的精原细胞所进行的分裂为（ ）
①有丝分裂；②无丝分裂；③减数分裂。
A、①
B、③
C、①②③
D、①③

4、减数分裂第二次分裂后期，下列各组中数量比例是1︰1的是（ ）
A、染色体和染色单体
B、染色体和DNA分子
C、DNA分子和染色单体
D、DNA分子、染色单体和染色体
D
B
巩固练习
5、下列减数分裂过程按时间顺序排列，正确的是（ ）
A、复制—联会—四分体
B、复制—四分体—联会
C、联会—四分体—复制
D、联会—复制—四分体

6、（多选）人体细胞的有丝分裂与减数分裂的共同特点是（ ）
A、有纺缍体出现
B、有同源染色体出现
C、有同源染色体联会
D、有着丝点分裂
A
ABD
巩固练习
7、观察四分体最好的材料是（ ）
A、幼嫩的种子
B、幼嫩的果实
C、幼嫩的花药
D、幼嫩的柱头

8、关于下图的说法正确的是（ ）
A、此细胞处于减数分裂的联会时期，有四分体4个
B、此细胞中含有1个染色体组
C、此细胞分裂产生的子细胞染色体组合为12、34或13、24
D、此细胞核中含染色单体8条，DNA分子8个，染色体4条
C
D
巩固练习
9、一条复制过的染色体，其着丝点数、染色单体数和DNA数依次为（ ）
A、2，2，4
B、1，2，2
C、1，4，4
D、2，2，2

10、DNA含量与正常体细胞相同，但不含同源染色体的细胞是（ ）
A、精子
B、受精卵
C、次级精母细胞
D、初级精母细胞
B
C
巩固练习
11、减数第一次分裂的特点是（ ）
A、同源染色体分离，着丝点分裂
B、同源染色体分离，着丝点不分裂
C、同源染色体不分离，着丝点分裂
D、同源染色体不分离，着丝点不分裂

12、家兔的一个初级卵母细胞在减数分裂中，形成22个四分体，则形成的卵细胞中的染色体数为（ ）
A、11条
B、22条
C、33条
D、44条
B
B
巩固练习
13、减数分裂过程中，染色体数目减半发生在（ ）
A、初级精母细胞形成时
B、次级精母细胞形成时
C、精子细胞形成时
D、精子形成时

14、100个精原细胞和100个卵原细胞，经减数分裂产生的精子和卵细胞结合，最多能形成多少个受精卵（ ）
A、100
B、200
C、300
D、400
B
A
巩固练习
15、人的体细胞有23对同源染色体，减数第一次分裂的初级精母细胞中有四分体（ ）
A、46个
B、92个
C、184个
D、23个

16、关于同源染色体的叙述确切的是（ ）
A、由一条染色体复制成的两条染色体
B、一条来自父方，一条来自母方的染色体
C、形状、大小完全相同的染色体
D、在减数分裂过程中能联会的染色体
D
D
巩固练习
17、细胞内没有同源染色体的是（ ）
A、体细胞
B、精原细胞
C、初级精母细胞
D、次级精母细胞

18、若精子中DNA含量为a，则初级精母细胞和次级精母细胞的DNA含量分别是（ ）
A、2a和a
B、4a和2a
C、a和2a
D、2a和4a
D
B
长江中的渡轮
受精作用
配子中染色体组合的多样性
？1：同学们已知知道，减数分裂形成的精子和卵细胞，必须相互结合形成受精卵，才能发育成个体。那么高等动物个体发育的起点是什么？
受精卵
？2：我们已知知道，父亲体内所有的精原细胞，染色体组成并无差别；母亲体内的卵原细胞也是如此。但为什么子代会有差别呢？
可能是参加受精作用的精子和卵细胞的染色体组成是不一样的。
配子中染色体组合的多样性
？3：大家可以发现有两对同源染色体的初级精母细胞共能产生几种配子呢？
4种
？4：如果初级精母细胞有3对同源染色体呢？
8种
？5：大家可以推算一下我们人类成熟男性共能产生多少种的精子（不考虑非姐妹染色单体的交叉互换）。
223种
因此，在不考虑非姐妹染色单体的交叉互换的情况下，如果一种生物有n对同源染色体，则该生物能产生的配子种类是2n。
受精作用
？6：什么是受精作用？
卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
？7：卵细胞和精子依靠什么物质进行相互识别？
细胞膜外面的糖蛋白。
？8：能否介绍一下受精的过程。
通常是精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。与此同时，卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子再进入。精子的头部进入卵细胞后不久，精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合，使彼此的染色体会合在一起。
受精作用
？9：通过受精作用，染色体数目出现什么变化？
受精卵中染色体数目又恢复到原来体细胞中的数目，其中一半来自精子（父方），一半来自卵细胞（母方）。
？10：受精卵以什么方式进行分裂？
有丝分裂。
减数分裂与受精作用的意义
？11：个体之间为什么有差异？
主要是因为减数分裂形成配子的过程中，染色体组成具有多样性，非姐妹染色单体的交叉互换，导致不同配子遗传物质的差异，加上受精过程中卵细胞和精子结合的随机性，同一双亲的后代必然呈现多样性。
？12：进行有性生殖的后代由于具有双亲的遗传物质而在性状表现上具有多样性，这有何意义？
这种多样性使生物具有更强的适应力，有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。
？13：减数分裂和受精作用的意义是什么？
对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。
课本内容的解决
1、配子染色体与体细胞染色体的区别在于：
（1）配子染色体数是体细胞染色体数的一半；
（2）配子染色体是由体细胞每对同源染色体中分别取出一条组成的。
2、在配子成熟的过程中，必然有一个特殊的过程使染色体数目减少一半。
课本内容的解决
初级精母细胞两极的这两组染色体，非同源染色体是自由组合的。
在减数第一次分裂中出现了同源染色体联会、四分体形成、非姐妹染色单体间交叉互换、同源染色体分离，使得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染色体数目减少为初级精母细胞的一半。
课本内容的解决
1、减数第一次分裂会出现同源染色体联会、四分体形成、同源染色体在赤道板位置成对排列、同源染色体分离，移向细胞两极的染色体分别由两条染色单体组成等现象。
2、减数第一次分裂的中期，两条同源染色体分别排列在细胞赤道板两侧，末期在细胞两极的染色体由该细胞的一整套非同源染色体组成，其数目是体细胞染色体数目的一半，每条染色体均由两条染色单体构成。
减数第二次分裂的中期，所有染色体的着丝点排列在细胞的赤道板的位置。末期细胞两极的染色体不含染色单体。
3、同一生物的细胞，所含遗传物质相同，增殖的过程相同；不同细胞可能处于细胞周期朱同阶段。因此，可以通过观察多个精原细胞的减数分裂，推测出一个精原细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。
细胞增殖过程的图像分析
细胞增殖过程的图像分析
细胞形状
染色体数目
有无同源染色体
同源染色体行为
减Ⅰ后期
减Ⅱ后期
③含四条染色单体
减Ⅱ后期
减Ⅱ前期
生殖细胞
①散乱分布
④着丝点排列在赤道板上
⑥同源染色体分离
减数第二次分裂
减Ⅱ中期
②两两配对
⑤着丝点排列在赤道板两侧
⑦染色体平均分配移向细胞两极
课本内容的解决
不一样。受精作用中，仅精子的头部进入卵细胞，而精子的头部除了细胞核外，只含极少量的细胞质。而细胞质中线粒体含少量DNA（植物细胞质中的叶绿体也含少量DNA），对生物的遗传也有影响。
课本内容的解决
8
8
8
16
8
课本内容的解决
8
8
4
4
巩固练习
1
3
2
4
巩固练习
1、青蛙的精子与卵细胞按受精过程可分为下列步骤，其中体现受精作用实质的是（ ）
A、精子与卵细胞接触
B、精子头部进入细胞内
C、卵细胞形成受精膜
D、精子与卵细胞核的融合

2、1988年5月23日，杭州某妇女生了“单卵四胎”，这四个婴儿的性别应是（ ）
A、一男三女
B、二男二女
C、三男一女
D、完全一样
D
D
巩固练习
3、在兔子的精细胞核中，DNA重量为4×10－12g，那么在有丝分裂前期时，其骨髓细胞中DNA重量为（ ）
A、8×10－12g
B、1.6×10－11g
C、3.2×10－11g
D、大于1.6×10－11g

4、含有三对同源染色体的生物，经减数分裂产生的配子，同时含有三个父方（或母方）染色体的配子占（ ）
A、1/2
B、1/4
C、1/8
D、1/16
D
C
巩固练习
5、（多选）胚胎移植技术目前主要应用于（ ）
A、解决某些不孕症者的生育问题
B、治疗某些遗传病
C、提高良种家畜的繁殖力
D、提高动物的抗病力

6、一个具有Aa和Bb两对同源染色体的卵原细胞，当形成的卵细胞中存在Ab染色体时，三个极体中染色体应是（ ）
A、Ab、aB、aB
B、AB、ab、Ab
C、ab、AB、AB
D、aB、aB、ab
AC
A
巩固练习
7、某动物精巢内处于减数第二次分裂后期的次级精母细胞有48条染色体，则该动物在有丝分裂后期的细胞中有DNA分子数（ ）
A、24个
B、48个
C、96个
D、192个

8、某动物的卵细胞内有8条染色体，其中来自母方的染色体有（ ）
A、2条
B、4条
C、8条
D、不能确定
C
D
美丽的华西村