第二章

基因和染色體的關(guān)系

魏靜澤第1節(jié)減數(shù)分裂和受精作用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解配子中染色體組合的多樣性。

2.知道卵細(xì)胞和受精作用的過(guò)程。3.說(shuō)出減數(shù)分裂和受精作用對(duì)生物遺傳和變異的重要意義。(重點(diǎn))4.學(xué)會(huì)使用高倍鏡觀察蝗蟲(chóng)精母細(xì)胞減數(shù)分裂固定裝片。5.學(xué)會(huì)減數(shù)分裂和有絲分裂的鑒別。果蠅簡(jiǎn)介在腐爛的水果周?chē)？煽吹斤w舞的果蠅。果蠅的生長(zhǎng)周期短，繁殖快，染色體少且容易觀察，是遺傳學(xué)上常用的實(shí)驗(yàn)材料。

右圖是黑腹果蠅雌雄個(gè)體的體細(xì)胞和配子的染色體示意圖。

討論1.配子的染色體與體細(xì)胞的染色體有什么差別？⑴配子中的染色體數(shù)目是體細(xì)胞中的一半；⑵配子的染色體是由體細(xì)胞的每對(duì)同源染色體中的一條組合而成的。2.針對(duì)這幅圖，你還能提出什么問(wèn)題或猜想？

配子形成的細(xì)胞分裂方式是什么？問(wèn)題探討♀♂體細(xì)胞配子果蠅體細(xì)胞和配子的染色體示意圖有絲分裂：產(chǎn)生體細(xì)胞的分裂方式生殖細(xì)胞：指精子和卵細(xì)胞或雄配子和雌配子。體細(xì)胞：除生殖細(xì)胞外構(gòu)成機(jī)體的細(xì)胞都叫體細(xì)胞。構(gòu)成人體的體細(xì)胞有200多種，如神經(jīng)細(xì)胞、肌肉細(xì)胞、血細(xì)胞等。染色體親代細(xì)胞子代細(xì)胞復(fù)制平均分配配子可以通過(guò)有絲分裂來(lái)產(chǎn)生嗎？溫故知新：有絲分裂過(guò)程顯然不能（有絲分裂）？2N2N精子卵細(xì)胞受精卵新個(gè)體受精推理：發(fā)育錯(cuò)誤2N2N4N4N2N2NNN發(fā)育是通過(guò)有絲分裂與細(xì)胞分化這就是減數(shù)分裂？魏斯曼的預(yù)測(cè)：在卵細(xì)胞和精子成熟的過(guò)程中，必然有一個(gè)特殊的過(guò)程使染色體數(shù)目減少一半；受精時(shí)，精子與卵細(xì)胞融合，恢復(fù)正常的染色體數(shù)目。被其他科學(xué)家通過(guò)顯微鏡觀察所證實(shí)→減數(shù)分裂本節(jié)聚焦減數(shù)分裂是怎樣進(jìn)行的？染色體數(shù)目是如何減半的呢？一、減數(shù)分裂1.概念：進(jìn)行有性生殖的生物，在產(chǎn)生成熟生殖細(xì)胞時(shí)進(jìn)行的染色體數(shù)目減半的細(xì)胞分裂。2.特點(diǎn)：

染色體只復(fù)制一次，細(xì)胞連續(xù)分裂兩次。3.結(jié)果：

成熟生殖細(xì)胞中的染色體數(shù)目比原始生殖細(xì)胞的減少一半。產(chǎn)生的是有性生殖細(xì)胞，如精子，卵細(xì)胞，配子等生殖期---性成熟個(gè)體動(dòng)物：植物：睪丸、卵巢花藥、胚囊生殖器官二、相關(guān)概念細(xì)胞中的染色體同源染色體姐妹染色單體、非姐妹染色單體等位基因、非等位基因聯(lián)會(huì)四分體交叉互換染色體行為變化2.1細(xì)胞中的染色體數(shù)目在人的體細(xì)胞中人體46條=23對(duì)X染色體大如：果蠅4對(duì)=8條Y染色體大2.2同源染色體（思考以下問(wèn)題）1.大小相同的一定是同源染色體么？2.同源染色體一定大小相等么？3.一條來(lái)自父方，一條來(lái)自母方就一定是同源染色體么？4.能聯(lián)會(huì)的染色體一定是同源染色體？5.同源染色體一定能聯(lián)會(huì)？2.2同源染色體形態(tài)、大小一般都相同，X、Y除外在減數(shù)分裂時(shí)，能兩兩配對(duì)的兩條染色體一條來(lái)自父方，一條來(lái)自母方（一般用不同的顏色來(lái)表示）下圖中有同源染色體嗎？有，2對(duì)沒(méi)有有，2對(duì)2.3姐妹染色單體、非姐妹染色單體應(yīng)用分析判斷：⑴上面細(xì)胞中有

對(duì)同源染色體，它們分別是21和3、1和4、2和3、2和41和2、3和4⑵哪幾條是非同源染色體？(3)a與a′是什么關(guān)系？(4)a與b′是什么關(guān)系？姐妹染色單體非姐妹染色單體1234

條染色體

條染色單體

對(duì)同源染色體

個(gè)四分體

個(gè)DNA分子

條染色體

條染色單體

對(duì)同源染色體

個(gè)四分體

個(gè)DNA分子40244822802.4等位基因、非等位基因等位基因同源染色體VS等位基因非等位基因非同源染色體VS非等位基因2.5聯(lián)會(huì)減數(shù)分裂中同源染色體兩兩配對(duì)的現(xiàn)象。聯(lián)會(huì)后的每對(duì)同源染色體，含有4條染色單體，叫做四分體。2.6四分體1個(gè)四分體 =

對(duì)同源染色體=

條染色體=含

條染色單體=含

個(gè)DNA2.7交換片段四分體時(shí)期同源染色體的非姐妹染色單體之間經(jīng)常發(fā)生纏繞，并交換相應(yīng)的片段。交叉互換照片交叉互換示意圖三、精子形成的過(guò)程閱讀教材P19-20，回答下列問(wèn)題人和其他動(dòng)物精子形成的具體場(chǎng)所？精原細(xì)胞來(lái)源于哪種分裂方式？進(jìn)行減數(shù)分裂的細(xì)胞有沒(méi)有細(xì)胞周期？染色體復(fù)制、數(shù)目減半的時(shí)期、原因？減數(shù)分裂每個(gè)時(shí)期的特征？精子的形成過(guò)程（以哺乳動(dòng)物為例）3.1場(chǎng)所人和其他哺乳動(dòng)物的精子是在睪丸中形成的，睪丸里有許多彎彎曲曲的曲細(xì)精管，曲細(xì)精管中有大量精原細(xì)胞。3.2精原細(xì)胞精原細(xì)胞是原始的雄性生殖細(xì)胞，通過(guò)有絲分裂進(jìn)行增殖，每個(gè)精原細(xì)胞中的染色體數(shù)目與體細(xì)胞的相同。受精卵精原細(xì)胞(特殊的體細(xì)胞)精原細(xì)胞有絲分裂細(xì)胞分化有絲分裂減分?jǐn)?shù)裂1個(gè)精原細(xì)胞1個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞2個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞4個(gè)精細(xì)胞4個(gè)精子間期長(zhǎng)大減Ⅰ減Ⅱ變形3.3精子形成過(guò)程概述1個(gè)精原細(xì)胞1個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞2個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞4個(gè)精細(xì)胞4個(gè)精子減數(shù)分裂前的間期減數(shù)分裂Ⅰ減數(shù)分裂Ⅱ變形P19黑體字3.4

精子形成過(guò)程（1）減數(shù)分裂前的間期：精原細(xì)胞初級(jí)精母細(xì)胞染色體復(fù)制體積增大復(fù)制的結(jié)果：每條染色體都由兩條________的____________構(gòu)成，并由同一個(gè)_____連接；此時(shí)的染色體呈_____的狀態(tài)；DNA數(shù)？染色體數(shù)？染色單體數(shù)目？特征同有絲分裂間期（2）減數(shù)分裂Ⅰ（減數(shù)第一次分裂）前期

區(qū)別有絲分裂前期：DNA數(shù)？染色體數(shù)？染色單體數(shù)目？重要特征：聯(lián)會(huì)四分體交叉互換（3）減數(shù)分裂Ⅰ（減數(shù)第一次分裂）中期

有絲分裂中期：重要特征：各對(duì)同源染色體排列在細(xì)胞中央的赤道板兩側(cè)每條染色體的著絲粒都附著在紡錘絲上（4）減數(shù)分裂Ⅰ（減數(shù)第一次分裂）后期

重要特征：區(qū)別有絲分裂后期：染色體特征？DNA數(shù)？染色體數(shù)？染色單體數(shù)目？同源染色體分離分別向細(xì)胞的兩極移動(dòng)；非同源染色體自由組合著絲粒不分裂！！！！如何理解自由組合呢？減數(shù)分裂Ⅰ后期:同源染色體分離，非同源染色體自由組合分離定律和自由組合定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)對(duì)自由組合的理解（5）減數(shù)分裂Ⅰ（減數(shù)第一次分裂）末期

初級(jí)精母細(xì)胞次級(jí)精母細(xì)胞區(qū)別于有絲分裂末期：特點(diǎn)：兩組染色體到達(dá)細(xì)胞的兩極，一個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞分裂成兩個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞減數(shù)分裂過(guò)程中染色體數(shù)目的減半發(fā)生在_____________；減數(shù)分裂Ⅰ精原細(xì)胞初級(jí)精母細(xì)胞間期（染色體復(fù)制）進(jìn)入前期發(fā)生了什么變化？減Ⅰ1.同源染色體聯(lián)會(huì)2.四分體交叉互換四分體進(jìn)入中期進(jìn)入后期進(jìn)入后期

次級(jí)精母細(xì)胞思考：染色體有何變化？減半且無(wú)同源染色體。總結(jié)思考：減Ⅰ后期的主要變化是什么？同源染色體分離，非同源染色體自由組合。減數(shù)分裂Ⅰ和減數(shù)分裂Ⅱ之間注意：（1）通常沒(méi)有間期，或者間期很短，（2）染色體不再?gòu)?fù)制。減數(shù)分裂Ⅱ說(shuō)明：減數(shù)分裂Ⅱ中染色體行為同有絲分裂，只是細(xì)胞中已無(wú)同源染色體，染色體數(shù)已經(jīng)減半（6）減數(shù)分裂II前期

次級(jí)精母細(xì)胞區(qū)別于有絲分裂前期：兩現(xiàn)兩消（膜仁消失現(xiàn)兩體）染色體散亂分布。染色體：2→2DNA：4→4染色單體：4→4無(wú)同源染色體，非同源染色體散亂分布（7）減數(shù)分裂II中期

次級(jí)精母細(xì)胞區(qū)別有絲分裂中期：一板兩清（形定數(shù)晰赤道齊）染色體：2→2DNA：4→4染色單體：4→4次級(jí)精母細(xì)胞區(qū)別有絲分裂后期：（8）減數(shù)分裂Ⅱ(減數(shù)第一次分裂)后期一分為二，一離，一變，一加倍（粒裂數(shù)增均兩極）染色體：2→4DNA：4→4染色單體：4→0特別注意：2、染色體數(shù)暫時(shí)加倍，染色體數(shù)等于體細(xì)胞染色體數(shù)1、減數(shù)分裂Ⅱ后期著絲點(diǎn)分裂次級(jí)精母細(xì)胞（8）減數(shù)分裂Ⅱ(減數(shù)第一次分裂)后期4個(gè)精細(xì)胞區(qū)別于有絲分裂結(jié)束：（9）減數(shù)分裂Ⅱ(減數(shù)第一次分裂)末期兩消兩現(xiàn)（反前）染色體：4→2DNA：4→2染色單體：0→0注意：若無(wú)交叉互換，四個(gè)精細(xì)胞兩兩相同精細(xì)胞精子（10）精細(xì)胞變形成精子

減數(shù)分裂后，精細(xì)胞經(jīng)過(guò)復(fù)雜的變形才能形成精子。精子分為頭部和尾部，頭部有細(xì)胞核，尾長(zhǎng)，能夠擺動(dòng)。細(xì)胞核→精子頭的主要部分高爾基體→頭部的頂體中心體→精子的尾巴線粒體→線粒體鞘其他物質(zhì)→原生質(zhì)滴10、精子的變形過(guò)程精細(xì)胞經(jīng)過(guò)復(fù)雜的變形才能形成精子。精子分為頭部和尾部，頭部有細(xì)胞核，尾長(zhǎng)，能夠擺動(dòng)。次級(jí)精母細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)第二次分裂（減Ⅱ）進(jìn)入中期進(jìn)入中期進(jìn)入后期進(jìn)入后期進(jìn)入末期進(jìn)入末期精細(xì)胞變形精子2.過(guò)程1個(gè)精原細(xì)胞1個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞2個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞4個(gè)精細(xì)胞4個(gè)精子減Ⅰ減Ⅱ前期：聯(lián)會(huì)、四分體、交叉互換中期：各對(duì)同源染色體排列在赤道板兩側(cè)后期：同源染色體分離，非同源染色體自由組合，移向細(xì)胞兩級(jí)末期：形成2個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞變形歸納總結(jié)間期同有絲分裂同有絲分裂有絲分裂聯(lián)會(huì)，形成四分體初級(jí)精母細(xì)胞體細(xì)胞精原細(xì)胞細(xì)胞分化精細(xì)胞精子次級(jí)精母細(xì)胞項(xiàng)目減數(shù)分裂Ⅰ減數(shù)分裂Ⅱ間期DNA復(fù)制同源染色體著絲點(diǎn)變化染色體主要行為染色體數(shù)目DNA數(shù)目染色單體數(shù)復(fù)制不復(fù)制無(wú)有，分離不分裂分裂著絲點(diǎn)分裂，姐妹染色單體分開(kāi)①同源染色體聯(lián)會(huì)；②四分體中非姐妹染色單體交叉互換；③同源染色體分離，非同源染色體自由組合2n→n(減半)2n→4n→2n0→4n→2nn→2n→n(不減半)2n→n2n→0思考題1.有同源染色體的時(shí)期2.有姐妹染色單體的時(shí)期3.染色體加倍/減半的時(shí)期4.DNA加倍/減半的時(shí)期5.分離定律和自由組合定律發(fā)生的時(shí)期6.減數(shù)分裂形成的4個(gè)子細(xì)胞的基因組成的關(guān)系7.MI后和MII后能均等分裂的細(xì)胞名稱8.能看到四分體的時(shí)期及時(shí)練（說(shuō)出時(shí)期名稱和細(xì)胞名稱）減數(shù)分裂Ⅰ前期初級(jí)精母細(xì)胞減數(shù)分裂Ⅰ后期初級(jí)精母細(xì)胞減數(shù)分裂Ⅱ前期次級(jí)精母細(xì)胞減數(shù)分裂Ⅱ末期精細(xì)胞減數(shù)分裂前的間期

（S期之前）精原細(xì)胞減數(shù)分裂Ⅱ后期次級(jí)精母細(xì)胞減數(shù)分裂Ⅱ中期次級(jí)精母細(xì)胞減數(shù)分裂Ⅰ中期初級(jí)精母細(xì)胞7、4、6、10、3、5、2、1、9、871046253198根據(jù)減數(shù)分裂過(guò)程,排列出正確的順序四、卵細(xì)胞的形成過(guò)程

人和其他哺乳動(dòng)物的卵細(xì)胞是在卵巢內(nèi)形成的1.場(chǎng)所:2.過(guò)程:卵巢哺乳動(dòng)物的卵細(xì)胞在卵巢中形成的。卵巢中有許多發(fā)育程度不同的卵泡。在卵泡中央的一個(gè)細(xì)胞會(huì)發(fā)育成卵細(xì)胞。（二）卵子的形成過(guò)程(以哺乳動(dòng)物為例)1.場(chǎng)所：卵巢2.過(guò)程卵原細(xì)胞間期（染色體復(fù)制）進(jìn)入前期進(jìn)入中期第一極體次級(jí)卵母細(xì)胞初級(jí)卵母細(xì)胞減Ⅰ進(jìn)入后期思考：不同于精子形成的變化是什么？減Ⅰ后期細(xì)胞質(zhì)不均等分裂。進(jìn)入中期進(jìn)入中期進(jìn)入后期進(jìn)入后期進(jìn)入末期進(jìn)入末期卵細(xì)胞次級(jí)卵母細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)第二次分裂第一極體1個(gè)卵原細(xì)胞1個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞1個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞1個(gè)卵細(xì)胞間期長(zhǎng)大減Ⅰ減Ⅱ極體（退化消失）注意：第一極體的減Ⅱ過(guò)程和次級(jí)精母細(xì)胞的減Ⅱ過(guò)程相似，而次級(jí)卵母細(xì)胞的減Ⅱ后期仍然是細(xì)胞質(zhì)不均等分裂。2.過(guò)程精細(xì)胞卵細(xì)胞相同點(diǎn)不同點(diǎn)場(chǎng)所細(xì)胞質(zhì)分裂分裂結(jié)果是否變形3.精卵生殖細(xì)胞形成過(guò)程的異同不變形變形1個(gè)卵原細(xì)胞→1較大的卵細(xì)胞+3較小極體（退化）1個(gè)精原細(xì)胞→四個(gè)精細(xì)胞→4個(gè)精子細(xì)胞質(zhì)均等分裂染色體復(fù)制一次，細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，形成的生殖細(xì)胞中的染色