2.1 减数分裂和受精作用 同步优质课件(共40张PPT) 2022-2023学年高一生物 人教版2019必修2

(共54张PPT)
第二章 基因和染色体的关系
第一节 减数分裂和受精作用
果蝇体细胞的染色体数是4对8条；
豌豆体细胞的染色体数是7对14条；
人的体细胞染色体数是23对46条。
配子的染色体与体细胞的染色体有什么区别？
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。
正常女性染色体
体细胞
配子
方式：场所：
时间：
减数分裂
动植物有性生殖器官内
人和哺乳动物：睾丸的曲细精管中
性成熟时
精原细胞是原始雄性生殖细胞，通过有丝分裂进行增殖，每个精原细胞中的染色体数与体细胞的相同。
精原细胞
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)。
在减数分裂前的间期,
一部分精原细胞的体积增大，染色体复制，成为初级精母细胞。
减数分裂I前期,
染色体两两配对---联会。
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。
在减数分裂过程中,同源染色体两两配对的现象叫作联会。
四分体：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体。
交叉互换：
四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠扰，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赤道板两侧，着丝粒附着在纺锤丝上。
减数分裂I后期：
同源染色体分离，非同源染色体自由组合
减数分裂I末期：
细胞的每极只得到各对同源染色体中的一条。
减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数分裂I。
次级精母细胞
精原细胞
减数分裂I
次级精母细胞
初级精母细胞
减数分裂Ⅰ的主要特征：
1.（前期）同源染色体联会，形成四分体；
四分体中的非姐妹染色单体可以发生交叉互换；
2.（后期）同源染色体分离，非同源染色体自由组合，分别移向细胞两级。
同源染色体：
非同源染色体：
姐妹染色单体：
非姐妹染色单体：
交叉互换发生在：
右图中分别有多少对同源染色体、多少个DNA分子？
A和B、C和D
A与C、D，B与C、D
a和a' b和b' c和c' d和d'
a与b、b'、c、c'、d、d'等
a与b或b’、a’与b或b’等
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。
减数分裂II前期：染色体散乱分布
减数分裂II中期：染色体排列在赤道板
减数分裂II后期：染色体的着丝粒分裂,两条姐妹染色单体随之分开,成为两条染色体。在纺锤丝的牵引下,这两条染色体分别向细胞的两极移动。
减数分裂II末期：随着细胞的分裂，染色体进入两个子细胞。
变形：
精子
精细胞
减数分裂II
次级精母细胞
精细胞
精子
减数分裂Ⅱ染色体行为变化与有丝分裂一致，但无同源染色体
主要特征：
每条染色体的着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，分别移向细胞的两极
细胞核→头部
高尔基体→头部的顶体
中心体→精子的尾部
线粒体→线粒体鞘
其他物质→原生质滴
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？
同源染色体联会、四分体形成，同源染色体的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。
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，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，以及生物的进化。
精细胞的变形对受精作用有什么意义？
变形后的精子具备了游向卵细胞并进行受精作用的能力，借此将遗传物质送入卵细胞内
A
B
C
D
E
F
G
H
请给它们排序
CGEAFDBH
减I前
减I中
减I后
减I末/减II前
减II中
减II后
减II末
精子
如图为某雄性动物精巢中部分细胞，判断细胞所处时期及名称：
有无同源
减数分裂Ⅱ
无
有
减数分裂Ⅰ
有丝分裂
后期图像看一半
同源行为
配对/分离
无特殊行为
减数分裂Ⅰ
有丝分裂
体细胞
精原细胞
初级精母细胞
MⅠ后期
精原细胞
有丝分裂后期
次级精母细胞
MⅡ后期
精原细胞
有丝分裂中期
次级精母细胞
MⅡ中期
1个精原细胞—2对同源染色体
不考虑交叉互换：
考虑交叉互换：
来自于同一精原细胞（初级精母细胞）的精子：相同或互补
形成2种4个精细胞
形成4种4个精细胞
1个精原细胞—n对同源染色体
不考虑交叉互换：
考虑交叉互换：
形成2种4个精细胞
形成4种4个精细胞
1个个体—2对同源染色体
不考虑交叉互换：
AB、Ab、aB、ab
形成4种精细胞
1个个体—n对同源染色体
不考虑交叉互换：
形成2n种精细胞
如果某精原细胞有3对同源染色体，A和a、B和b、C和c，不考虑交叉互换，下列精子来自同一个精原细胞的是 (　　)
A.aBc、AbC、aBc、AbC B.AbC、aBC、Abc、abc
C.AbC、Abc、abc、ABC D.abC、abc、aBc、ABC
A
两两相同
两两互补
Aa
Bb
方式：场所：
减数分裂
人和哺乳动物：卵巢中
不同点：
①初级卵母细胞和次级卵母细胞发生细胞质不均等分裂。
②一个精原细胞减数分裂可形成4个精子。
一个卵原细胞减数分裂可形成1个卵细胞和3个极体，极体会退化消失。
③精子的形成存在变形阶段，卵细胞不存在变形阶段
相同点：
①染色体复制1次；
②细胞连续分裂2次，
③细胞分裂的结果：
染色体的数目减半
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。
在减数分裂前,染色体复制一次,而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次。
减数分裂的结果是,成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。
胚胎发育早期分裂活动旺盛，却不从外界摄取营养物质。请据此分析卵细胞形成过程中，细胞不均等分裂的意义。
形成的卵细胞较大，便于储存丰富的营养物质。
不良的环境条件会影响原始生殖细胞的减数分裂,从而影响生殖细胞的形成。
例如,气温过低会影响水稻花粉母细胞的减数分裂,进而影响水稻的花粉数量和质量,导致稻谷减产。对此,农业生产上可以采取灌深水的措施来预防。
烟草的烟雾含有几千种化学物质，其中不少物质会影响减数分裂过程，影响精子和卵细胞的形成等，影响精子的数量和质量。吸烟可使精子中DNA的甲基化和组蛋白修饰水平明显升高，对基因的表达产生影响，进而导致后代的表型发生可遗传的改变，引起表观遗传现象。
吸烟还有诱发气管炎、高血压、肺癌、喉癌等疾病。
~~~~~练习与应用~~~~~
一、×√BC（1）减数分裂Ⅰ，细胞中发生了同源染色体联会产生了四分体
（2）4 8 （3）2 A与CD，B与CD （4）aa’ bb’ cc’ dd’ （5）2
（6）如图要点：中心体，同源染色体行为，细胞膜凹陷
二、1.细胞大小、染色体的形态、位置和数目
2.不一定，有例外，受精卵中的染色体数目会出现异常，
而染色体是遗传物质的载体，生物体性状由遗传物质控制的，因此
当遗传物质出现异常时，该个体的性状也是异常的，如唐氏综合征（21三体综合征）
3.①精子和卵细胞结合时，头部先进入卵细胞内，头部几乎只保留了细胞核，保证了遗传物质先进入卵细胞；
②部分细胞质变成了精子的颈部和尾部，使精子具备了适于游动的能力；
③大部分细胞质及细胞器被丢弃，避免了不必要的细胞组分耗能；
④保留全部线粒体，集中在尾基部，可以更好的在受精过程中供能。
选材：
1.细胞内染色体数量较少。
如蝗虫染色体大而相对较少
（雄性2n=23，XO；雌性2n=24，XX）
韭菜（4n=32）材料易得，花药数量大
2.选择雄性个体。
雌性动物卵巢内进行的减数分裂没有彻底结束，且数目较少
MⅠ前期 MⅠ中期 MⅠ后期 MⅠ末期 MⅡ中期
MⅡ后期
MⅡ末期
为什么可以通过比较同一时刻不同细胞的染色体特点，来推测一个精母在不同分裂时期的染色体变化？
同一生物的细胞遗传物质相同，增殖过程相同，
同一时刻不同细胞可能处于细胞周期不同阶段。
因此，可以通过观察多个精母细胞的减数分裂，
推测一个精母细胞在减数分裂过程中染色体的连续变化。
配子个数 配子种类数
1个精原细胞 4 2(多种情况)
1个精原细胞（互换） 4个 4种
1个卵原细胞 1 1(多种情况)
1个个体 2n
含n对同源染色体的精(卵)原细胞或个体形成的配子
配子中染色体组合多样性的原因：
非同源染色体间的自由组合
同源染色体非姐妹染色单体间的互换
人在形成精子或卵细胞时，可以产生多少种配子呢？
配子结合可产生多少种受精卵？
1.概念：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
2.过程：在受精作用进行时，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，以阻止其他精子进入。精子的头部进入卵细胞后不久，精子的细胞核就与卵细胞的细胞核融合，使彼此的染色体会合在一起。
3.结果：受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，保证了物种染色体数目的稳定，其中有一半的染色体来自精子（父方），另一半来自卵细胞（母方）。
4.变化：未受精时，卵细胞的细胞呼吸和物质合成进行得比较缓慢。受精过程使卵细胞变得十分活跃。以后受精卵将迅速进行细胞分裂、分化，新生命由此开始了遗传物质与环境相互作用的发育过程。
5．减数分裂和受精作用对于生物的遗传和变异具有重要意义
（1）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）在有性生殖过程中，减数分裂形成的配子，其染色体组合具有多样性，导致了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。这种多样性有利于生物适应多变的自然环境和在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。
项目 遗传稳定性 遗传多样性
配子 形成 减数分裂形成的配子中的染色体数目减半；而且每个配子中的染色体是一整套非同源染色体的组合 在减数分裂过程中，联会时非姐妹染色单体间的互换，减数分裂Ⅰ时非同源染色体的自由组合，都导致了配子中染色体组合的多样性
受精 作用 卵细胞和精子的结合，使受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，因此，染色体数目的恒定维持了遗传的稳定性 卵细胞和精子的随机结合，进一步增加了受精卵中染色体组合的多样性，因而增加了遗传的多样性
1.图像分析
某高等动物细胞分裂图像:时期及细胞名称
间期
有丝中期
有丝末期
MI后期
MⅡ中期
MⅡ后期
MⅡ后期
MI后期
MI后期
MⅡ后期
体细胞
体细胞
初级卵母细胞
次级精母细胞
初级精母细胞
次级卵母细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
或极体
【例1】如图是某种生物的精细胞，根据细胞内染色体的类型(蓝色来自父方、红色来自母方)回答下列问题：
(1)可能来自同一个次级精母
细胞的两个精细胞是A和__；__和D。
(2)这6个精细胞至少来自__个精原细胞；至少来自__个次级精母细胞。
E　 C
？来自同一次级：姐妹染色单体分离
A 大蓝小粉→大蓝小粉（E）
B 大粉小粉→无
C 大蓝小蓝→D
F 大粉小蓝→无
找相同
【例1】如图是某种生物的精细胞，根据细胞内染色体的类型(蓝色来自父方、红色来自母方)回答下列问题：
(1)可能来自同一个次级精母
细胞的两个精细胞是A和__；__和D。
(2)这6个精细胞至少来自__个精原细胞；至少来自__个次级精母细胞。
E　 C
2 4
？来自同一初级：同源染色体分离
A 大蓝小粉→大粉小蓝（F）
→同一次级的E
B 大粉小粉→CD
找互补和相同
【例1】如图是某种生物的精细胞，根据细胞内染色体的类型(蓝色来自父方、红色来自母方)回答下列问题：
(1)可能来自同一个次级精母
细胞的两个精细胞是A和__；__和D。
(2)这6个精细胞至少来自__个精原细胞；至少来自__个次级精母细胞。
(3)精细胞A的一条染色体在初级精母细胞____________期发生了______。　
(4)精细胞E、F和__最可能来自同一个_____精母细胞。
(5)这6个精细胞中同时含有来自父方和母方的遗传物质的是______(填字母)。
产生这种现象的原因是同源染色体__________________________和非同源染色体__________。
E　 C
2 4
减数分裂Ⅰ前 互换
A 初级
A、B、C、E、F
非姐妹染色单体之间的互换 　
自由组合
【例2】正常人的体细胞中有23对染色体，
而患有“13三体综合征”的患者的13号
染色体不是正常的1对，而是3条。从精子
或卵细胞形成的角度分析染色体数目异常
的原因是(只表示出13号一对同源染色体)：
①减数分裂Ⅰ异常，减数分裂Ⅱ正常：
同源染色体没有分离
②减数分裂Ⅰ正常，减数分裂Ⅱ异常
姐妹染色单体没有分开
【例3】人类中的Klinefelter综合征表现为中间性别，其性染色体为XXY，若患者的性染色体异常为父方引起，则是因为精原细胞形成精子的过程中：
同源染色体未分离，
若该异常为母方引起，则可能是因为卵原细胞在形成卵细胞过程中：
同源染色体未分离，或姐妹染色单体移向细胞同一极
如果有一个染色体组成为AaXX的卵原细胞减数分裂产生了一个AaaX的极体，则这次减数分裂产生正常卵细胞的概率是_____。
1/3
A
X
X
a
A A
a a
AAaaXX
XX
MI
MⅡ
X
X
AaaX
AX
是卵细胞的概率是1/3
~~~~~练习与应用~~~~~
一、√√BD
二、1.在形成精子或卵细胞的减数分裂过程中，如果由于某种原因，减数分裂Ⅰ时两条13号染色体没有分离而是进入了同一个次级精（卵）母细胞，或减数分裂Ⅰ正常，减数分裂II时13号染色体的着丝粒分裂，形成的两条13号染色体没有分别移向细胞的两极，而是进人了同一个精子或卵细胞。
当它们与正常的卵细胞或精子(含23条染色体，其中13号染色体是1条) 结合成受精卵时，则该受精卵中13号染色体是3条。
2.骡的体细胞中含有63条染色体，其中32条来自马，31条来自驴。由于这63条染色体没有同源染色体，导致骡的生殖细胞不能进行正常的减数分裂，无法形成配子，因此骡不能繁殖后代。
2.物质数量变化
间期 MⅠ前 MⅠ中 MⅠ后 MⅡ前 MⅡ中 MⅡ后 精细胞
染色体
核DNA
姐妹染色单体
2n
2n-4n
0—4n
2n
4n
4n
2n
4n
4n
2n
4n
4n
n
2n
2n
n
2n
2n
2n
2n
0
n
n
0
变化原因：
DNA复制
同源染色体分离
着丝粒分裂
2.物质数量变化
间期 MI前 MI中 MI后 MI末MⅡ前 MⅡ中 MⅡ后 MⅡ末 时期
含量
4n
2n
n
DNA
染色体
姐妹染色单体
2.物质数量变化
G1期
体细胞
MI
有丝前中期
MⅡ前中期
MⅡ后末期
生殖细胞
有丝后末期
【例3】人的体细胞中有46条染色体，如图所示为人体细胞有丝分裂或减数分裂过程中核DNA数或染色体数变化曲线的一部分。判断：
A.若a等于92，则图中b时期的细胞内一定有同源染色体
B.若a等于46，则该曲线图属于有丝分裂过程中核DNA数的变化曲线图
C.若a等于46，则图中b时期的细胞可能无同源染色体
D.若a等于92，则该曲线图可能是减数分裂核DNA数的
变化曲线图
√ 染色体：有丝分裂后末期
DNA：有丝分裂、减数分裂I
× 染色体：减数分裂I、减数分裂Ⅱ后末期、有丝分裂前中期
DNA：减数分裂Ⅱ