2.1 减数分裂和受精作用 课件（人教版2019必修2）(共57张PPT)

(共57张PPT)
S

2.1 减数分裂和受精作用
讨论
1、配子的染色体与体细胞的染色体有什么差别
>①配 子的染色体数目是体细胞的染色体数目的一 半；
> ②配 子的染色体来 自体细胞中每对染色体中的一条染色体。
2、针对这幅图，你还能提出什么问题或猜想
>配子形成的分裂方式是什么呢
繁殖快，染 色体少且容易观察，是遗传学上常用的实验材料。
右图是黑腹果蝇的雌雄个体的体细胞和配子的染色体示意图：
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， 千
果蝇体细胞和
配子的染色体
示意图
o
一、减数分裂
减数分裂的发现
>与孟德尔同时代的德国动物学家魏斯曼从理论上预测：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。
>这个天才的预见被其他科学家通过显微镜观察所证实。
>魏斯曼预言的这个特殊过程，实际上是一种特殊方式的有丝分裂，叫作减数分
男 —→ 精子
(46) (46)
女 —→→ 卵细胞
(46) (46)
男 —→ 精子
(46) (23)
女 —→ 卵细胞
(46) (23)
细胞分裂
细胞分化
细胞分裂
细胞分化
个体
(92)
→ 个体
(46)
受精作用
(46)
减数分裂的发现
→ 受精卵
(92)
受精作用
→受精卵
配子的全能性
>花药离体培养能得到完整的单倍体植株，说明精子具有全能性。 >蜜蜂的雄峰由单个卵细胞发育而来，说明卵细胞也具有全能性。 > 所 以 ，配子是具有全能性的。
同源染色体
> 因 此 ，同种生物的精子和卵细胞中含有的遗传物质是相同的，所以，体细胞的 核遗传物质中就具有两个拷贝的遗传物质， 一个拷贝来自父方，一个拷贝来自 母 方。
>因此，体细胞中的染色体也就都是成对存在的，一条来自父方，一条来自母方， 大小、形 态一般都相 同，具有控制同一性状的遗传物质，这样的一对染色体称
为同源染色体。
减数分裂的实质
> 在配子中，只具有每对同源染色体中的 条，而体细胞中染色体是成对存在的， 所以，减数分裂过程中染色体数目减半指的是同源染色体的减半。
旁栏思考
如果配子的形成与体细胞的增殖一样，也是通过有丝分 裂形成的，结果会怎样
>如果配子也是通过有丝分裂形成的，那么配子中的染色体数目和体
细胞中的将是一致的。
1、精子的生成场所
2、精原细胞
3、精子形成过程概述
4、减数分裂前的间期
5、减数第一次分裂
6、减数第二次分裂
7、精子的形成
(一)精子的形成过程
1、精子的生成场所
> 人和哺乳动物精子的生成场所是睾 丸(曲细精管中 ) 。
2、精原细胞
> 精原细胞是原始的雄性生殖细
胞，通过有丝分裂进行增殖，
每个精原细胞中 的染色体数目
都与体细胞的相 同。
> 当雄性动物性成熟时 ，睾 丸里
的一部分精原细胞就开始进行
减数分裂。
3、精子形成过程概述
>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一一精子。
减数分裂前的间期 减数分裂 I 减数分裂Ⅱ 精细胞
特点
>精原细胞体积增大，染色体复制 (DNA 复制和蛋白质合成),成为初级 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 质状 态 。
4n
2n
n 前 期 _ 中 期 后期 末期
DNA : 染色体=1:1 ,
无单体
DNA : 染色体= 2:1 ,
有单体
前期 中期 后期 末期
着丝粒
复 制
姐妹染色单体
4、减数分裂前的间期
次分裂——前期
DNA : 染色体= 1:1 ,
无单体
DNA : 染色体= 2:1 ,
有单体
前期 中 期 后期 末期 前期 中期 后期 末期
减数分裂前的间期 减数分裂 I
特点
> 同源染色体发 生联 会、两两配对形成四分 体，四分体的非姐妹染色单体间可能发生 互换。此时， 染 色 质成 为染色体。
减数分裂Ⅱ 精细胞
> 在减数分裂过程中， 同源染色体两
两配对的现象叫作联会。联会后的
每对同源染色体含 有四条染色单体，
叫 作四分体。
5、减数第一
4n
2n
n
X
5、减数第一次分裂——前期
>四分体中的非姐妹染色单体之间发生缠绕，并交换相应的片段，
称 为互 换。
5、 减数第一次分裂——中期
DNA : 染色体= 1:1 ,
4n 无单体
DNA : 染色体= 2:1 ,
有单体
2n
n 前期 中期 后期 末期 前期 中期 后期 末期
减数分裂前的间期 减数分裂 I 减数分裂Ⅱ 精细胞
特点
> 成对的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。
5、减数第一次分裂——后期
DNA : 染色体= 1:1 ,
4n 无单体
DNA : 染色体= 2:1 ,
有单体
2n
n 前期 中 期 后期 末期 前 期 中 期 后期 末期
减数分裂前的间期 减数分裂 I 减数分裂Ⅱ 精细胞
特点
> 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!
> 同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合。
5、减数第一次分裂——末期
DNA : 染色体= 1:1 ,
4n 无单体
有单体
2n
n 前期 中期 后期 末期 前期 中期 后期 末期
减数分裂前的间期 减数分裂 I 减数分裂Ⅱ 精细胞
特点
两组染色体分别到达两极后 ，一个初级精母细胞就分裂为两个次
级精母细胞。
DNA : 染色体=2:1 ,
减数分裂前的间期 减数分裂 I 减数分裂Ⅱ 精细胞
>在这次分裂过程中， 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。
> 整 个减数分裂I 过程中，只有染色体行为变化，没有染色体数目的 变 化，只在末期结束，染色体数目减半。
5、减数第一次分裂
4n
2n
n 前期 中期
DNA : 染色体=1:1 ,
无单体
DNA : 染色体=2:1 ,
有单体
后期 末期 前期 中期 后期 末期
> 减数分裂
I 的 本质
是 同 源 染 色 体 分 开。
旁栏思考
细胞两极的这两组染色体，非同源染色体之间是自
由组合的吗
> 初级精母细胞两极的这两组染色体，非同源染色体之间是自由组合
的。
旁栏思考
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
>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 源染兔体分离等行为，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。
>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。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。
2n
n 前期 中 期 后期 末期 前 期 中 期 后期 末期
减数分裂前的间期 减数分裂 I 减数分裂Ⅱ 精细胞
>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。整个减数分裂Ⅱ次级精母细胞中 都无同源染色体。
特点
>减数分裂Ⅱ前期，染色体散乱分布在细胞中央。
6、减数第二次分裂——前期
DNA : 染色体= 1:1 ,
无单体
DNA : 染色体= 2:1 ,
有单体
个
4n
6、减数第二次分裂——中期
DNA : 染色体= 1:1 ,
4n DNA : 染色体= 2:1 ,
有单体
2n
n 前期 中期 后期 末期 前期 中期 后 期 末期
减数分裂前的间期 减数分裂 I 减数分裂Ⅱ 精细胞
特点
>减数分裂Ⅱ中 期， 在纺锤丝的牵引下着丝粒整齐地排列在赤道板上。
无单体
6、 减数第二次分裂——后期
DNA : 染色体=1:1 ,
无单体
4n DNA : 染色体=2:1 ,
有单体
2n
n 前期 中期 后期 末期 前期 中期 后期 末期
减数分裂前的间期 减数分裂 I 减数分裂Ⅱ 精细胞
特点
>减数分裂Ⅱ后 期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，成为染色体。
6、减数第二次分裂——末期
DNA : 染色体= 1:1 ,
4n DNA : 染色体= 2:1 ,
有单体
2n
n 前期 中期 后期 末期 前期 中期 后期 末期
减数分裂前的间期 减数分裂 I 减数分裂Ⅱ 精细胞
特点
>减数分裂Ⅱ末 期， 在纺锤丝的牵引下，分离的两条染色体分别向
细胞两级移动，并且随着细胞的分裂进入两个子细胞。
无单体
> 在减数分裂I 形成的两个次级精母细胞，经过减数分裂Ⅱ,就形成了四个精细胞。
> 与初级精母细胞相比，每个精细胞中都含有数目减半的染色体。
> 在减数分裂Ⅱ过程中，既有染色体行为的变化，又有染色体数目的变化，但是，
在次级精母细胞中始终没有同源染色体。
6、减数第二次分裂
A
4n
2n
n 前期 中期 后期
减数分裂前的间期 减数分裂 I
DNA : 染色体=1:1 , 无单体 DNA : 染色体= 2:1 , 有单体
> 减 数 分 裂
Ⅱ 的 本 质 是姐 妹 染
末期 前期 中期 后期 末期
减数分裂Ⅱ 精细胞
色 单 体 分
开。
7、精子的形成
> 减 数 分 裂 后 ，精细胞要经过复杂的变形才能成为精子。
>精子呈蝌蚪状，头部含有细胞核，尾长，能够摆动。
旁栏思考
精细胞的变形对受精作用有什么意义
> 精细胞的变形是指由精细胞变 为精 子的过程，其中细胞核变
成精子头部的主要部分，高尔基体发育为头部的顶体， 中 心
体演变为精子的尾，线粒体集中在尾的基部形成线粒体鞘。
变形后的精子具备了游向卵细胞并进行受精作用的能力。
小结
精原细胞
初级精母细胞
}
小
小 }
精细胞
川
川
1
川
川
川
精子
7 丁
次级精母细胞
小结
> 不考虑交叉互换的情况下，一个初级精母细胞生成完全不同的两个次级精母细胞，每 个次级精母细胞生成完全相同的两个精细胞，因此， 一个精原细胞生成四个两两相同
的 精细胞。
小结
> 考虑交叉互换的情况下，一个初
级精母细胞生成不同的两个次级
精母细胞，每个次级精母细胞生
成不完全相同的两个精细胞，因
此，一个精原细胞生成四个不相
同的 精细胞。
精(卵)原细胞
初级精(卵)母细胞
次级精(卵)母细胞
精(卵)细胞(或极体)
▲图2-6 减数分裂示意图
(二)卵细胞的形成过程
1、卵细胞的生成场所
2、卵细胞的形成过程
3、卵细胞与精子形成过程的异同
4、减数分裂的概念
5、观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
>人和哺乳动物卵细胞的生成场所是卵巢。
>卵巢中有许多发育程度不同的卵泡，在卵泡中央的一个细胞 会发育成卵细胞。
1、卵细胞的生成场所
>卵细胞的形成过程与精子的基本相同，染色体行为和数目的
变化完全形同。
>减数分裂前的间期，卵原细胞增大，染色体复制，卵原细胞 成为初级卵母细胞。然后，初级卵母细胞经过减数分裂I 和 减数分裂Ⅱ, 形 成卵细胞。
2、卵细胞的形成过程
2、卵细胞的形成过程
联会
==
卵原细胞
川
M
初级卵母细胞
极体
己
次级卵母细胞
小
卵 细 胞
极 体
3、卵细胞与精子形成过程的异同 精子
卵细胞
相同点 染色体复制一次，细胞连续分裂两 次 ，染色体行为和数 目 的变化过程相同，形成的生殖细胞中的染色体数目是 原始生殖细胞的一半 不同点 场所 睾丸 卵巢 细胞质分 裂方式 细胞质均等分裂 (初/次级)卵母细胞不均 等分裂，第一极体均等分裂 分裂结果 4个精细胞 1卵细胞+3极体( 退化) 是否变形 变形 不变形
小结
> 不 考 虑交叉互换的情况下， 一个初级卵母细胞生成染色体组成完全不同的 两个子细胞
( 一 个次级卵母细胞和 一 个极体),每个子细胞生成染色体组成完全相同的 两个子细 胞，因此， 一个卵原细胞生 成四 个两两相同的 子细胞。
极体
初级卵母细胞
次级卵母细胞
极体
卵细胞
卵原细胞
小结
> 考虑交叉互换的情况下，一个初
级卵母细胞生成染色体组成不同
的两个子细胞，每个次级卵母细
胞生成染色体组成不完全相同的
两个子细胞，因此，一个卵原细
胞生成四个不相同的子细胞。
精(卵)原细胞
初级精(卵)母细胞
次级精(卵)母细胞
精(卵)细胞(或极体)
▲图2-6 减数分裂示意图
4、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。
精(卵)原细胞
初级精(卵)母细胞
次级精(卵)母细胞
精(卵)细胞(或极体)
▲图2-6 减数分裂示意图
探究 ·实践
观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片 观察目的
>通过观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片，识别减数分裂不同阶段的染色体的形 态、位置和数 目，加深对减数分裂过程的理解。
选材要求
>① .细胞内染色体数量较少。
>② .选择雄性个体的生殖器官进行取材观察。如动物精巢、植物花药。
探究 ·实践
观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
方法步骤
>低倍镜观察
√ 在低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片。识别初级精母细胞、次级精母 细胞和精细胞。
>高倍镜观察
√ 先在低倍镜下依次找到减数第一次分裂中期、后期和减数第二次分裂中期、后期 的细胞，再在高倍镜下仔细观察染色体的形态、位置和数目。
> 绘 图
√ 根 据观察结果，尽可能多地绘制减数分裂不同时期的细胞简图。
探究 ·实践
观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片 蝗虫精母细胞减数分裂显微照片
减数分裂I 末期 减数分裂Ⅱ中期减数分裂Ⅱ后期 减数分裂Ⅱ末期
减数分裂 I 前期 减数分裂 I 前期 减数分裂 I 中 期 减 数 分 裂I 后期
探究 ·实践
观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
<熙
美丽科学
探究 ·实践
观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
讨论
1、当你的目光聚焦在显微镜视野中的一个细胞时，你怎样判断它处于减数分 裂的哪个时期
>根据细胞中染色体的形态、位置和数目来判断。
√ 例如，在减数分裂I 中，先后出现同源染色体联会、四分体形成、 各对同源染色 体排列在细胞中央的赤道板两侧、 同源染色体分离、移向细胞两极的染色体分别 由两条姐妹染色单体组成等现象。 减数分裂Ⅱ中期， 非同源染色体的着丝粒排列 在细胞中央的赤道板处 ，移向细胞两极的染色体不含染色单体。另外，在蝗虫精 母细胞减数分裂的过程中，处于减数分裂I 的细胞要明显多于处于减数分裂Ⅱ的 细胞。
探究 ·实践
观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
讨论
2、减数分裂 I 与减数分裂Ⅱ相比，中期细胞中染色体的不同点是什么 末期 呢
>减数分裂I 中期，两条同源染色体分别排列在细胞中央的赤道板两侧，末期细胞 两极的染色体由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姐妹染色单体构成。
>减数分裂II中 期，非同源染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板处，末期细胞 两极的染色体不含染色单体。
探究 ·实践
观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
讨论
3、你是通过比较同一时刻不同细胞的染色体特点，来推测一个精母细胞在不 同分裂时期的染色体变化的。这一做法能够成立的逻辑前提是什么
>同 一 生物的细胞，所含遗传物质相同，增殖过程相同，同一时刻不同细胞可能处 于细胞周期的不同阶段。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。
二、受精作用
(一)配子中染色体组合的多样性
>在减数分裂中，减I 后期非同源染色体的自由组合、减工前期联会时
非姐妹染色单体间的互换，都会使减数分裂产生多种配子。
> 在不考虑同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换的情况下：
√ 一个精原细胞，经减数分裂产生精子4个，类型有2种；
√ 一 个卵原细胞，经减数分裂产生卵细胞1个，类型有1种；
√ 体细胞含有n对同源染色体的生物个体，经减数分裂产生的配子类
型 有 2 n种 。
> 若考虑同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换的情况下：
√ 一个精原细胞，经减数分裂产生精子4个，类型有4种；
√ 一 个卵原细胞，经减数分裂产生卵细胞1个，类型有1种；
√ 体细胞含有n对同源染色体的生物个体，经减数分裂产生的配子
类型多于 2n种 。
(二)受精作用
1、概念
2、实质
3、结果
4、胚胎发育
5、减数分裂和受精的意义
6、减数分裂错分裂
1、概念
>受精作用是指精子与卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。
2、实质
> 精 子的细胞核与卵细胞的细胞核融合。
3、结果
> 受 精 卵中的染色体数目恢复到体细胞中的数目，保证了物种染色 体数目又恢复到体细胞中的数目，其中一半的染色体来自精子
(父方), 另一半来自卵细胞(母方)。
4 、 胚 胎 发 育 >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、减数分裂和受精的意义
>减数分裂和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。
√ 通过有性生殖，新一代继承了父母双方的遗传物质。
>在有性生殖的过程中，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，同一双亲的后代呈现多样性。
√ 这种多样性有利于适应多变的自然环境，有利于生物在自然选择中进 化。
>总之，减数分裂和受精作用对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。
6、减数分裂错分裂
五减数分型I 不分离 C 减数分裂口不分离
减数分裂I 同源
染色体未分离；
>减数分裂Ⅱ姐妹 染色单体未分离。
不分离
I 0
不粉
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