第八章减数分裂资料.docx

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第八章减数分裂资料

第八章减数分裂

【资料】无性生殖和有性生殖的概念、种类、特点及用途

无性生殖

概念

不经过生殖细胞的结合，由母体直接产生后代个体的生殖方式

种类

分裂生殖

1个母体→2个后代

变形虫草、履虫、细菌等单细胞生物

出芽生殖

母体→芽体→后代

主要有水螅、酵母菌

孢子生殖

母体→孢子→后代

根霉、曲霉等真菌和蕨类植物

营养生殖

植物的根、茎、叶→后代

据有根、茎、叶的植物体

特点

在未发生基因突变的情况下，后代和母体的遗传物质一样，性状相同

用途

农、林、园艺上

利用植物体的营养器官进行扦插、嫁接、分根繁殖植物体

现代生物技术

植物组织培养技术

脱分化

离体的无菌植物器官——→愈伤组织

再分化

——→根芽→植物体

克隆技术

动物细胞的克隆

有性生殖

概念

由亲代产生有性生殖细胞，经过生殖细胞结合而成的受精卵发育成新个体

种类

配子生殖

衣藻（同配）空球藻（异配）团藻多数的动植物（卵式生殖）

接合生殖

水绵

单性生殖

孤雌生殖：

蜜蜂（雄蜂）

孤雄生殖：

花药离体培养

特点

后代具有双亲的遗传物质，性状体现双亲的特性

用途

农业、林业

异花传粉，培育植物新品种，新物种

现代生物技术

试管婴儿的培育

生殖是通过细胞分裂来实现的，细胞分裂是生殖的基础。

无性生殖主要是通过有丝分裂方式进行，有性生殖主要是通过减数分裂实现。

一、减数分裂概念

1、适用范围：

有性生殖的生物。

2、特点：

染色体复制一次，细胞分裂两次。

3、结果：

产生成熟的生殖细胞，精子、卵细胞。

生殖细胞中染色体数目减半。

4、场所：

高等动植物的减数分裂发生在有性生殖器官内。

被子植物是在尚未发育成熟的雌蕊的囊胚和雄蕊的花药中；动物在睾丸（精巢）和卵巢中。

（注：

体细胞主要通过有丝分裂产生，有丝分裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂一次，新产生的细胞中的染色体数目与体细胞相同。

）

减数分裂是一种特殊的的有丝分裂。

它通过有丝分裂产生的一种特殊的体细胞-----原始生殖细胞（精原细胞、卵原细胞、胚囊母细胞、花粉母细胞）进行减数分裂，进而获得成熟的生殖细胞。

5、体细胞、原始生殖细胞、成熟生殖细胞的关系

有丝分裂减数分裂成熟生殖细胞（N）

体细胞（2N）原始生殖细胞（2N）

有丝分裂原始生殖细胞（2N）

即，精原细胞和卵原细胞属于体细胞的范畴，但是这两类细胞既可以进行有丝分裂进行增殖，又可以通过减数分裂的方式产生成熟的生殖细胞。

对于精巢和卵巢以外的结构，都只能进行有丝分裂，但是在精巢和卵巢中，既可以发生有丝分裂又可以进行减数分裂。

所以，如果对某种组织的切片在显微镜下观察，既可以看到有丝分裂的细胞结构，又可以看到减数分裂的细胞结构，那么该组织切片的获得一定是从生殖部位获取（精巢或卵巢，同时还要根据细胞分裂时的形态结构来判定是来自精巢还是来自卵巢）。

二、精子的产生过程

1、高等哺乳动物精子形成场所：

睾丸的曲细精管

2、原始生殖细胞：

精原细胞（属于体细胞），通过有丝分裂的方式增殖，但它们又可以进行减数分裂形成生殖细胞。

减数分裂特征：

减数第一次分裂的主要特点是同源染色体分离，染色体数目减半；减数第二次分裂的主要特点是着丝点断裂，姐妹染色单体消失，染色体数及DNA数真正减半。

I、减数第一次分裂（简称“减Ⅰ”或“MI”）

（1）间期：

完成DNA的复制及相关蛋白质的合成；完成染色体的复制，为分裂期提供物质基础。

细胞体积增大，复制后的每条染色体都含有两条姐妹染色单体。

（2）MI前期：

细胞核解体，染色体显现，纺锤体形成，同源染色体两两配对（联会），形成四分体。

【重点难点】

（一）同源染色体：

①形态、大小基本相同；②一条来自父方，一条来自母方。

（有丝分裂中也有同源染色体，但不联会）。

※同源染色体的形态、大小不一定相同。

如人的X和Y染色体，X染色体比Y染色体大得多，但减Ⅰ过程中能联会，仍称为同源染色体。

※形态、大小相同的染色体也不一定是同源染色体。

例如：

姐妹染色单体着丝点分开后形成的两条染色体形态、大小完全相同，由于来源相同不属于同源染色体，一般称为相同染色体。

（二）重点概念：

四分体

一对同源染色体联会时，含有4条染色单体，这时的一对同源染色体故称作四分体

一个四分体=一对同源染色体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子。

所以细胞中四分体的个数=同源染色体对数

由于四分体只在减数第一次分裂前期出现，故减数第一次分裂前期又可以称之为四分体时期。

（三）重点概念：

交叉互换：

四分体的非姐妹染色体单体之间可以发生交叉互换（如图示）

①交叉互换发生的时期--------减数第一次分裂前期（四分体时期）

范围：

同源染色体的非姐妹染色单体之间。

②变异类型-------基因重组。

③一个染色体组成为AaBb的精原细胞，若不交换只产生AB、ab两种配子，若交换则可产生AB、ab（未换的染色单体）和Ab、aB（交换的结果），产生可遗传变异。

注意：

区分以下概念：

①同源染色体：

一个来自父方，一个来自母方，形状大小一般相同的两条染色体。

其本质是在减数分裂过程中能配对的两条染色体，如1和2，3和4。

②非同源染色体：

在减数分裂过程中不配对的染色体，往往形状大小不相同，如1和3（或4），2和3（或4）。

③姐妹染色单体：

在细胞分裂间期，染色体复制后，附着于同一个着丝点上的完全相同的两条染色单体，如a与a’、b与b’、c与c’、d与d’。

④非姐妹染色单体：

附着不同着丝点的染色单体，如a与b、b’、c、c’、d、d’。

⑤联会：

减数第一次分裂的前期，同源染色体配对的行为。

⑥四分体：

联会后每对同源染色体含有四个染色单体的状态，如1和2为一个四分体。

⑦1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子

（3）MI中期：

同源染色体成对排列在赤道板两侧，每条染色体的着丝粒分别与纺锤丝相连。

（4）MI后期：

在纺锤丝的牵引下，同源染色体分别移向细胞两极（等位基因分离），非同源染色体（非等位基因）自由组合。

该时期是孟德尔遗传定律的基础；同时也是减数分裂染色体数目减半的基础。

（5）MI末期：

染色体逐渐变为染色质，核膜部分恢复；细胞质分裂，形成2个子细胞。

并且每个子细胞的染色体数目减半，DNA数量不变，同源染色体消失。

II、减数第二次分裂（简称“减II”或“MII”）

（1）间期：

通常没有或时间很短，染色体不再复制。

（2）MII前期：

染色质变为染色体，纺锤体再次显现；核膜解体，核仁逐渐消失。

非同源染色体排列散乱无规分布在细胞内。

（3）MII中期：

在纺锤丝的牵引下，非同源染色体的着丝点整齐排列在细胞赤道板位置上。

（4）MII后期：

着丝点分裂，两条姐妹染色单体分开成为两条染色体，分别移向细胞的两极。

此时期，细胞内的染色体数目暂时加倍，恢复至体细胞的染色体数水平。

（5）MII末期：

细胞质分裂，最终形成2个子细胞，子细胞中染色体数目及核内DNA数目减半，最终共形成4个子细胞（精细胞）。

（6）变形：

减数分裂时形成的是精细胞，而不是精子。

精子呈蝌蚪状，头部几乎只保留了细胞核，部分细胞质变成精子的颈部和尾部，大部分细胞质及多数细胞器被丢弃，但全部线粒体被保留下来，并集中在尾的基部。

最终4个精细胞转变为4个精子。

精子的尾巴很长，能够摆动，对受精作用十分有利。

三、卵细胞的形成过程

场所：

卵巢

形成及变化过程：

与精子的形成及变化过程基本相同。

精子与卵细胞的形成过程的比较

精子的形成

卵细胞的形成

不同点

形成部位

精巢（哺乳动物称睾丸）

卵巢

过　　程

有变形期

无变形期

细胞质分裂

均等

2次不均等分裂

子细胞数

4个精子

1个卵细胞+3个极体

相同点

精子和卵细胞中染色体数目都是体细胞的一半

四、减数分裂过程中染色体和DNA数目的变化

五、每条染色体上的DNA的含量变化

图中每段曲线含义：

ab——间期（有丝分裂，减数分裂）

bc——有丝（前、中），减数：

减Ⅰ前——减Ⅱ中

cd——有丝后，减数Ⅱ后

六、受精作用的过程、实质及意义

1、概念：

卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。

仅有一个精子能和卵细胞结合。

注：

受精卵核内的染色体由精子和卵细胞各提供一半，但细胞质几乎全部是由卵细胞提供，因此后代某些性状更像母方。

2、实质：

精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合。

受精卵是生物个体发育的起点，从受精卵开始，细胞不断进行分裂、分化，经过组织、器官的形成，最后生长发育为成熟个体。

3、动物的受精过程

①受精过程：

精卵细胞相互识别→精子的入侵→受精膜的形成→核融合

②受精部位：

体内受精：

如哺乳动物或人在输卵管

体外受精：

如蛙和鱼在水中

4、植物的受精过程（以被子植物为例）

拓展：

（1）植物按照种子有无果皮包被，分为两大类：

裸子植物（种子外无果皮）

植物单子叶

被子植物（种子外有果皮）

双子叶

（2）花的结构：

（3）植物生殖细胞的形成

①雄蕊花药中：

②雌蕊胚珠中：

③受精过程：

双受精

被子植物特有的一种受精现象。

花粉被传送到雌蕊柱头后，长出花粉管，伸达胚囊，管的先端破裂，放出两精子，其中之一与卵结合，形成受精卵，另一精子与两个极核结合，形成胚乳核；经过一系列的发展过程，前者形成胚，后者形成胚乳，这种双重受精的现象称双受精。

注：

其中两个精子的基因型相同，胚珠中极核与卵细胞基因型相同。

②受精部位：

雌蕊的胚囊

5、减数分裂和受精作用的意义

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，都具有重要意义。

减数分裂形成的配子染色体组成具有多样性，导致不同配子遗传物质的差异；受精时卵细胞和精子结合又具有随机性。

所以同一双亲的后代也必然出现多样性。

卵细胞形成无变形过程，而且是只形成一个卵细胞，卵细胞体积很大，细胞质中存有大量营养物质，为受精卵发育准备的。

【拓展】

减数分裂与三大遗传规律的关系

有性生殖是通过减数分裂过程实现的。

减数分裂过程与生物的遗传和变异密切相关。

1）细胞分裂过程与遗传的关系：

①减Ⅰ后期：

同源染色体分离是基因分离规律的细胞学基础。

②减Ⅰ后期：

非同源染色体自由组合是基因自由组合规律的细胞学基础。

③减Ⅰ前期（四分体时期）：

同源染色体间非姐妹染色单体的交叉互换是基因的连锁互换的细胞学基础。

④有丝分裂：

由于有丝分裂能保持亲子代细胞遗传物质的稳定性，从而保持亲代与子代遗传性状的稳定性。

而无性生殖的特点是能保持亲本的遗传特性，因此，有丝分裂是无性生殖的细胞学基础。

2）细胞分裂与变异的关系

①细胞分裂间期（包括有丝分裂与减数分裂）：

在DNA复制过程中可能发生基因突变。

②减Ⅰ后期：

由于基因的自由组合而发生基因重组。

③减Ⅰ前期：

由于非姐妹染色单体的交叉互换而发生基因重组。

④减Ⅰ、Ⅱ后期：

由于部分同源染色体或者染色体不分离从而形成不正常的配子。

进而可以产生个别染色体数目增减的变异。

⑤有丝分裂后或末期：

有丝分裂后期着丝点断裂，染色体数目加倍，如果在末期细胞由于某种原因不能一分为二，则形成染色体加倍的细胞，由染色体加倍的细胞进而形成染色体加倍的植物。

也就是发生染色体数目成倍增减的变异。

⑥由末受精的配子如植物的花粉、动物的卵细胞直接发育为新的生物个体（单倍体）。

也是发生了染色体数目成倍增减的变异。

【拓展】精子和卵细胞种类和数目的计算方法

（1）1个含n对等位基因的精原细胞，经过减数分裂后，能形成4个精子，2种类型。

（2）1个含n对等位基因的卵原细胞，经过减数分裂后，能形成1个卵细胞，1种类型。

（3）1个含n对同源染色体的生物体，经过减数分裂能形成2n种精子或卵细胞。

【拓展】姐妹染色单体上出现等位基因的原因剖析

一定是基因突变

一定是交叉互换

两种可能

①体细胞——有丝分裂（例：

根尖分生区细胞出现上述情况）

②作用时期——间期

③亲代基因型AA若

出现上述情况

①生殖细胞配子中出现一条染色体颜色有两种，例：

绝大多数白色，只在头上带一小段黑色

②作用时期——减Ⅰ前期

无前面任何提示，可两种情况同时考虑

如图为次级精母细胞，其中B与b形成的原因是：

基因突变或者是同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生交叉互换

【典例解读】

例1、判断下列细胞正在进行什么分裂，处在什么时期？

例2、判断下列各细胞分裂图属何种分裂何时期图

答案：

例1：

减Ⅱ前期减Ⅰ前期减Ⅱ末期有丝后期减Ⅱ后期减Ⅰ后期有丝前期

减Ⅱ中期减Ⅰ后期减Ⅱ中期减Ⅱ后期减Ⅰ中期有丝中期

例2：

甲图细胞的每一端均有成对的同源染色体，但无联会、四分体、分离等行为，且每一端都有一套形态和数目相同的染色体，故为有丝分裂的后期。

乙图有同源染色体，且同源染色体分离，非同源染色体自由组合，故为减数第一次分裂的后期。

丙图不存在同源染色体，且每条染色体的着丝点分开，姐妹染色单体成为染色体移向细胞两极，故为减数第二次分裂后期。