减数分裂和受精作用

第2章 基因和染色体的关系

第1节　减数分裂和受精作用

说明：

1．有丝分裂、无丝分裂和减数分裂是真核生物的细胞增殖方式，原核生物通过二分裂的方式增殖。

2．组成高等多细胞生物的细胞一般有两种类型，即体细胞和生殖细胞。真核生物体细胞增殖方式是有丝分裂（最普遍）和无丝分裂，有性生殖细胞的产生靠减数分裂。

一、定义：

●发生范围：进行有性生殖的生物

●发生时期：产生成熟的生殖细胞时

●特点：染色体复制一次，细胞分裂两次

●结果：成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减半

二、场所：性腺（以哺乳动物为例）：雄性在睾丸，雌性在卵巢

三、过程：

（一）精子的形成：

细胞名称	分裂时期		特　　征
精原细胞	减数第一次分裂	间期	体积略微增大，染色体进行复制。
初级精母细胞		前期	发生联会现象（同源染色体两两配对），配对的每对同源染色体含四条染色单体，叫四分体（非姐妹染色单体常发生交叉互换）。
		中期	同源染色体排列在赤道板上，着丝点附着在纺锤丝上。
		后期	在纺锤丝牵引下，同源染色体分离向两极移动。
		末期	一个初级精母细胞分裂成两个次级精母细胞（每个细胞中染色体数目减半）。
次级精母细胞	减数第二次分裂	间期	很短或无，染色体不再复制。
		前期	染色体散乱分布于细胞中。
		中期	染色体着丝点排列在赤道板上
		后期	着丝点分开，姐妹染色单体分离，成为两套染色体。
		末期	两个次级精母细胞分裂成四个精细胞。
精细胞→精子	变形期		精细胞变形成为精子（呈蝌蚪状，头部含有细胞核，尾长，能够摆动）。

（二）卵子的形成－与精子形成的区别：

比较项目	精子的形成	卵子的形成
场所不同	睾丸	卵巢
是否均等分裂	两次分裂都是均等分裂	初级卵母细胞和次级卵母细胞的分裂为不均等分裂，第一极体的分裂为均等分裂，三个极体最终退化消失。
产生的生殖细胞数目不同	一个精原细胞产生4个精细胞	一个卵原细胞产生1个卵细胞。
是否有变形期	有	无

（三）减数分裂各期的各种数量计算：

据减数分裂各期的变化可知：

（1）同源染色体的对数在减Ⅰ分裂前的间期和减数第一次分裂期为该时期细胞中染色体数目的一半，而在减数第二次分裂期和配子时期由于同源染色体已经分离进入到不同的细胞中，因此该时期细胞中无同源染色体存在。

（2）在含有四分体的时期（联会时期和减Ⅰ中期），四分体的个数等于同源染色体的对数。

据以上方法结合减数分裂过程分析可推出各期数量变化，如下表：

项目	减数第一次分裂					减数第二次分裂				配子
	间期	前期	中期	后期	末期	前期	中期	后期	末期
染色体	2N	2N	2N	2N	2N→N	N	N	2N	2N→N	N
染色单体	0→4N	4N	4N	4N	4N→2N	2N	2N	0	0	0
同源染色体	N	N	N	N	N	0	0	0	0	0
四分体	0	0→N	N	0	0	0	0	0	0	0
DNA	2C→4C	4C	4C	4C	4C→2C	2C	2C	2C	2C→C	C
脱氧核苷酸链	4C→8C	8C	8C	8C	8C→4C	4C	4C	4C	4C→2C	2C

据上表中的相关数据可画出一个细胞核在减数分裂各期中DNA和染色体的变化曲线，如下图：

时期

间期

减数第Ⅱ次分裂

配子

4N

(4C)

2N

(2C)

（注：设体细胞中有2N条染色体，DNA含量为2C）

DNA变化

染色体变化

减数第Ⅰ次分裂

N

(C)

 

 

 

 

 

 

 

 

（四）观察－【实验】观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片：

目的要求	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。
材料用具	蝗虫精母细胞减数分裂固定装片，显微镜
方法步骤	观察装片	低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片。
	识别细胞	在低倍镜下识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞。
	查找时期	先在低倍镜下找到各时期细胞，再在高倍镜下观察染色体形态、位置和数目。
	绘制简图	据观察结果绘制不同时期简图。

四、结果－产生配子：

（一）配子的特点：染色体组合具多样性，原因是减数分裂过程中的非同源染色体的自由组合（发生在减数第一次分裂后期）和非姐妹染色单体的交叉互换（发生在减数第一次分裂联会时期）。

解析：关于配子的种类：

（1）一个性原细胞进行减数分裂：

①如果不发生交叉互换，则可产生4个2种类型的配子，且两两染色体组成相同，而不同的配子染色体组成互补。

②如果染色体发生交叉互换（只考虑一对同源染色体发生互换的情况），则可产生四种类型的配子，其中亲本类型2种（两种配子间染色体组成互补），重组类型2种（两种配子间染色体组成互补）

（2）有多个性原细胞，设每个细胞中有n对同源染色体，进行减数分裂，如果染色体不发生交叉互换，则可产生2ⁿ种配子。

（二）配子的结合－受精作用：

1．定义：卵细胞与精子相互识别、融合成为受精卵的过程。

2．过程：略

3．结果：受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，其中有一半来自精子（父方），一半来自卵细胞（母方）

4．意义：●受精卵中染色体数目的恢复使遗传性状稳定；●精子和卵子结合的随机性使后代呈现多样性。