第三节 减数分裂和受精作用.docx

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第三节减数分裂和受精作用

减数分裂和受精作用

主讲：

黄冈中学生物高级教师　童金元

问题探讨

　　如图为果蝇的配子的染色体与体细胞的染色体，二者有什么区别?

你能提出什么问题或猜想？

　　魏斯曼的预测：

在卵细胞和精子成熟的过程中，必然有一个特殊的过程使染色体数目减少一半；受精时，精子与卵细胞融合，恢复正常的染色体数目。

特殊方式的有丝分裂——减数分裂

一、减数分裂

对象：

进行有性生殖的生物。

特点：

细胞连续分裂两次，而染色体只复制一次。

结果：

细胞中染色体数目比原来减少了一半。

部位：

有性生殖器官内。

1、精子的形成过程

同源染色体：

　　配对的两条染色体，大小、形态一般相同，一条来自父方，一条来自母方。

这叫做一对同源染色体。

2、卵细胞形成的过程

　　场所:

卵巢

　　过程：

卵巢中有原始的生殖细胞－卵原细胞，卵原细胞通过减数分裂形成卵细胞。

二、受精作用

课堂训练

例1、牛的初级卵母细胞经第一次减数分裂形成次级卵母细胞期间（　）

A.同源染色体不分开,着丝点分裂为二

B.同源染色体不分开,着丝点也不分裂

C.同源染色体分开,着丝点分裂为二

D.同源染色体分开,着丝点不分裂

答案：

D

例2、猪的卵细胞中有19个染色体，那么它的初级卵母细胞中含有的四分体应有（　）

A.19个　　　　B.38个　　　　C.76个　　　　D.57个

答案：

A

-返回-

同步测试

一、单项选择题

1、豌豆某细胞在形成花粉时，减数第二次分裂后期有染色体14条，此细胞在减数分裂过程中可产生四分体（C　）

A．28个　　　　　　　　　　　　B．14个

C．7个　　　　　　　　　　　　D．56个

2、仅在减数分裂过程中出现，而有丝分裂过程中不出现的选项是（B　）

A．分裂间期DNA复制和有关蛋白质合成

B．同源染色体分开分别进入两个子细胞

C．姐妹染色单体分离分别进入两个子细胞

D．着丝点排列在细胞中央

3、下面①～④为细胞分裂染色体图像，能正确表示a细胞进行减数分裂的图像是（B　）

A．①与②　　　　　　　　　　　B．②与③

C．②与④　　　　　　　　　　　D．①与③

4、下列细胞中既含有染色单体又含有同源染色体的是（　B）

A．有丝分裂后期的细胞

B．减数第一次分裂后期细胞

C．减数第二次分裂中期细胞

D．精子细胞

5、成年女性的某一细胞处于减Ⅱ后期时，正常情况下细胞中染色体的形态有（A　）

A．23种　　　　　　　　　　　　B．24种

C．23或24种　　　　　　　　　　D．46种

6、受精卵中细胞质主要来自（C　）

A．精子　　　　　　　　　　　　B．精原细胞

C．卵细胞　　　　　　　　　　　D．卵原细胞

7、基因型为AaBb的某雄性动物所产生的1000个精子中，含有两个隐性基因的精子约有（C　）

A．1000个　　　　　　　　　　B．500个

C．250个　　　　　　　　　　　D．125个

8、受精作用的叙述中，不正确的是（A　）

A．受精卵中全部遗传物质的一半来自精子

B．受精时，精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合

C．合子中的染色体一半来自父方，一半来自母方

D．合子中的染色体数与本物种体细胞中的染色体数一致

9、图中a、b、c、d表示人的生殖周期中不同的生理过程，其中维持亲子代染色体数目稳定的重要过程是（　D）

A．a、b、c　　　　　　　　　　B．a、b、d

C．a、b　　　　　　　　　　　　D．b、c

10、关于高等动物的卵细胞、精子以及受精作用的描述，正确的是（　C）

A．每个卵细胞继承了初级卵母细胞l/4的细胞质

B．等位基因进入卵细胞的机会并不相等，因为一次减数分裂只形成一个卵细胞

C．进入卵细胞并与之融合的精子几乎不携带细胞质

D．卵细胞、精子彼此结合的机会相等，因为它们的数量相等

显示提示

提示：

　　1、减数第二次分裂的后期染色体数目和体细胞染色体数目是一样的，所以豌豆体细胞有同源染色体7对，减数分裂过程形成的四分体有7个。

　　2、联会形成四分体、同源染色体排列在赤道板，同源染色体的分离是减数分裂区别有丝分裂主要的特征。

　　3、a细胞进行减数分裂发生的主要染色体变化如下图：

　　所以①④不是A细胞进行减数分裂时的图像，而②③可以表示A细胞进行减数分裂的图像。

　　4、有丝分裂后期由于着丝点分裂，没有染色单体，减数第二次分裂没有同源染色体，精子细胞，既没有染色单体又没有同源染色体。

　　5、女性有同源染色体23对，染色体的形态有23种，在减数第二次分裂后期，应该有23种形态的染色体。

　　6、精子在形成过程中丢失了大部分细胞质，卵细胞在形成过程中细胞质不均等分裂导致形成的卵细胞较大，细胞质较多，受精时精子的头部进入卵细胞，所以受精卵中的细胞质主要来自卵细胞。

　　7、基因型为AaBb的某雄性动物所产生的1000个精子中种类是4种，其中ab占有1/4，含有两个隐性基因的精子约有1000×1/4=250。

　　8、受精卵中遗传物质有两部分，细胞核中来自精子和卵细胞各一半，线粒体中DNA主要来自卵细胞，所以不能说受精卵中全部遗传物质的一半来自精子。

　　9、减数分裂和受精作用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。

而图中b是减数分裂，c是受精作用。

　　10、卵细胞的形成过程中细胞质是不均等分裂的，每个卵细胞继承了初级卵母细胞大于l/4的细胞质，等位基因进入卵细胞的机会是均等的，雌雄动物中卵细胞和精子的数量是不相等的，一般是精子的数量要远大于卵细胞的数量。

二、简答题

11、下列是某种哺乳动物细胞分裂过程示意图。

据图回答下列问题：

（1）可在该种雌性动物体内出现的细胞有___________________________________。

（2）D细胞产生的子细胞名称是___________________________________。

　　（3）如果上图细胞都来源于动物的性腺，写出E细胞的名称________________________。

　　（4）该种生物产生的子代各个体间及子代与亲代间性状差别很大，这与上列_________细胞关系密切。

显示答案

　　11、

（1）A、B、D、E、F

（2）精细胞或极体

　　（3）精原细胞或卵原细胞

　　（4）A、C

　　【解析】C图细胞质是均等分裂的，只能在雄性动物中出现，而D、E、F图示既可以在雄性动物细胞又可以在雌性动物细施中出现，D细胞可以是次级精母细胞也可以是第一极体，所以D细胞产生的予细胞是精细胞或极体，E细胞是有丝分裂图，在动物的性腺币，精原细胞和卵原细胞l的产生是经有丝分裂产生的，Ac细胞是减数第一次分裂的后期，同源染色体分开，非同源染色体自由组合；是子代与亲代间性状差别很大的重要原因。

12、下图中A是某基因组成为AaBbdd的雌性高等动物细胞分裂过程中某时期的染色体和基因示意图，图B是该生物配子形成过程中细胞内染色体数变化的曲线图。

请据图回答：

（1）图A细胞中含有同源染色体_______对，该细胞分裂后形成的子细胞的最终去向是：

________________.

（2）图A细胞的变化，应发生在图B中的________________时期。

　　（3）请写出该生物个体可以产生的配子的基因型________________。

　　（4）和图A同时产生的卵细胞的基因型是：

________________。

显示答案

　　12、

（1）0　　　退化消失

（2）8～9

　　（3）ABd、Abd、aBd、abd

　　（4）Abd

　　解析：

图A中无同源染色体，是减数第二次分裂后期图，细胞质均等分裂，应该是极体的分裂，产生的极体退化消失，图B中8～9对应减数分裂第二次分裂后期，该生物的基因型是AaBbdd，所以产生的配子的基因组成为：

ABd、Abd、aBd、abd四种，图A中基因组成为aBd，对应的次级卵细胞基因组成为Abd，产生的卵细胞基因组成为Abd。

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课外拓展

哺乳动物受精作用的具体过程（以人为例）

（1）精子的结构和功能

　　精子形似蝌蚪，总长约66μm，分头、尾两部分。

头部正面呈椭圆形，侧面呈梨形，内含一个染色质十分致密的细胞核和一个顶体。

顶体是一种膜系细胞器，呈帽状罩于细胞核的前方。

顶体内含多种水解酶如透明质酸酶、顶体酶和酸性磷酸酶等，相当于巨大溶酶体。

尾的中心含一条贯穿全尾的轴丝（类似鞭毛），中段含有螺旋状排列的线粒体。

精子的主要功能为前向运动及与卵受精，借此将遗传物质送入卵母细胞内。

性交时，精液被射入阴道，精子从精浆中游出，穿越子宫颈、子宫腔、输卵管峡部，最后抵达输卵管壶腹部与卵母细胞相遇。

女性生殖道内充满较黏稠的液体，输卵管峡部黏膜形成曲折的皱襞，这对精子的运输构成很大阻力，也起着淘汰筛选精子的作用，只有具有很强运动能力和恰当运动方式的精子才能到达卵母细胞所在位置。

排卵期女性生殖道的环境还起着调节精子功能的作用，精子在运输过程中同时也获得受精能力，输卵管峡部皱襞间隐窝可临时贮存精子并防止已经获能的精子过早产生顶体反应。

精子的受精能力在女性生殖道内约可维持1d。

　　精子获能是指精子借以获得受精能力的一系列生理变化过程。

精子在穿过子宫颈时就开始了获能进程。

当到达输卵管峡部时，获能过程已接近完成。

获能后期的精子发生“超激活”，即出现强烈鞭打样运动，头、尾的摆动幅度显著加大，运动方向也变得灵活多变，使精子得以穿越输卵管峡部。

同时，精子的细胞膜系的稳定性降低，细胞膜表面某些与受精密切相关的受体暴露，具备了与卵母细胞进行相互作用和产生顶体反应的条件。

　　顶体反应是精子完成获能后所发生的结构功能变化，类似于体细胞的胞吐现象。

精子开始发生顶体反应时，顶体首先膨胀，精子的细胞膜与顶体外膜紧贴，发生多点融合，融合处破裂，顶体通过破裂口与精子外部相通，顶体内容物中的水解酶被激活并通过破口扩散出精子头表面，顶体内膜暴露。

顶体反应是精子在受精时的关键变化，只有完成顶体反应的精子才能与卵母细胞融合，实现受精。

（2）卵母细胞的结构和功能

　　女性排卵时，卵子从破裂的卵泡中随卵泡液一起从卵巢排出（排卵），被输卵管伞端所拾取并运送至输卵管壶腹部，等待精子受精。

这时的卵子其实是卵冠丘复合体。

该复合体的中心是卵母细胞以及一个体积相对小得多的极体，其外包裹着一层主要由卵母细胞分泌物形成的细胞外基质，称为透明带（简称ZP），卵母细胞与透明带之间留有一狭窄的空隙即卵周间隙。

透明带之外还围绕着若干层卵泡细胞，其最靠近透明带的一层被称为放射冠。

透明带在受精中起着至关重要的作用，其结构主要由三种糖蛋白（ZP1、ZP2、ZP3）组成。

其中，ZP3能识别同物种精子并与之结合，继而诱导精子发生顶体反应，启动受精过程。

若未受精，卵母细胞将在排卵后12～24h退化。

（3）受精过程

　　受精过程分为三个阶段，即精子与卵泡细胞相互作用、精子与透明带相互作用和精子与卵母细胞相互作用。

　　精子与卵泡细胞相互作用女性排卵时所释放的卵冠丘复合体和卵泡液，通过输卵管伞端进入壶腹部。

先行泳动到输卵管壶腹部的获能精子与卵冠丘复合体发生接触，同时受到卵泡液和卵泡细胞间质的诱导产生顶体反应，释放顶体内所含的水解酶。

在水解酶（主要是其中的透明质酸酶）的作用下，卵泡细胞的细胞间质被溶解，使卵泡细胞层和放射冠解体，暴露出透明带，后继精子开始与透明带发生相互作用。

　　精子与透明带相互作用顶体完整的获能精子借助细胞膜上的ZP3互补分子与透明带的ZP3分子互相识别并结合，同时ZP3诱导精子产生顶体反应，使精子释放顶体酶水解局部透明带，形成一个隧道，精子随即进入卵周间隙与卵母细胞相接触。

　　精子与卵母细胞相互作用进入卵周间隙的精子随即与卵母细胞相互识别，精子头部侧面细胞膜与卵母细胞膜融合，从而使精子的细胞核与部分细胞质进入卵母细胞。

精卵融合的机制尚未清楚，是当前的研究热点。

精卵融合激活卵母细胞，引起其表层细胞质中的“皮质颗粒”与细胞膜融合，发生胞吐，释放颗粒内物质进入卵周间隙，并因此改变了细胞膜和透明带的结构，从而使其他精子再不能与之结合，保证一个卵母细胞只和一个精子受精。

精子细胞核进入卵母细胞后随即膨胀，染色质解聚并形成雄性原核，与此同时，卵母细胞迅速完成第二次减数分裂，中期染色体也解聚并形成雌性原核。

两原核互相靠拢、融合形成一个新的二倍体细胞核，从而使卵变成合子，即受精卵，受精过程到此完成。

-END-

高考解析

例1、真核生物进行有性生殖时，通过减数分裂和随机受精使后代（　）

A．增加发生基因突变的概率

B．继承双亲全部的遗传性状

C．从双亲各获得一半的DNA

D．产生不同于双亲的基因组合

答案：

D。

解析：

　　基因突变概率的高低与生物的生殖类型无关，有性生殖过程中的变异主要来自于基因重组，故有性生殖的后代具有更大的变异性，后代的核DNA从双亲中各获得一半，而质DNA来自于母本，即来自母体的DNA大于1/2。

例2、为了观察减数分裂各时期特点，实验材料选择恰当的是（　）

①蚕豆的雄蕊　　　　　　　　②桃花的雌蕊

③蝗虫的精巢　　　　　　　　④小鼠的卵巢

A．①②　　　　　　　　　　B．③④

C．①③　　　　　　　　　　D．②④

答案：

C。

解析：

　　雄性个体产生的雄配子数量远远多于雌性个体产生的卵子数量，根据这个角度②④错误。

另外，观察减数分裂的过程，要选择分裂旺盛的生殖器官性腺。

在动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底，排卵时仅仅是次级卵母细胞，只有和精子相遇后，在精子的刺激下，再继续完成减数分裂，故④不能选。

例3、下图为处于不同分裂时期的某生物的细胞示意图，下列叙述正确的是（　）

A．甲、乙、丙中都有同源染色体

B．卵巢中不可能同时出现这三种细胞

C．能够出现基因重组的是乙

D．丙的子细胞是精细胞

答案：

C。

解析：

　　甲、乙、丙三个细胞分别处于有丝分裂的中期、减数第一次分裂前期、减数第二次分裂的后期。

丙中没有同源染色体，其分裂产生的是极体和卵细胞。

乙图在分裂过程中，随着同源染色体的分离，非同源染色体上的基因会出现重组，卵巢中的卵原细胞能够通过有丝分裂的方式进行增殖，还可以通过减数分裂形成卵细胞，因此在卵巢中能同时出现有丝分裂和减数分裂。

-END-