2.1 减数分裂和受精作用 课件 人教版生物必修2

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第二章 基因和染色体的关系2.1减数分裂与受精作用人教版生物必修二受精卵魏斯曼(1834---1914)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，使染色体的数目减少一半。 受精时，精子和卵细胞融合，染色体数目得以恢复正常。减数分裂配子的染色体与体细胞的染色体的区别在于：(1) 配子中的染色体数目是体细胞中的一半；(2) 配子的染色体是由体细胞的每对同源染色体中的一条组合而成的。【问题探讨】1、配子中染色体数目和体细胞中染色体数目有什么差异?在腐烂的水果周围常可看到飞舞的果蝇。值得一提的是，至今已经诞生了六个与果蝇研究相关的诺贝尔奖。果蝇的生长周期短，繁殖快，染色体少且容易观察，是遗传学上常用的实验材料。ⅣⅢⅡⅡⅢXYⅣⅢⅡⅡⅢXYⅣⅢⅡⅡⅢXXⅣⅢⅡⅡⅢXX雄果蝇雌果蝇2、仔细对比配子中的染色体和体细胞中的染色体，你能发现什么特点？进行有性生殖的生物原始生殖细胞→ 成熟生殖细胞染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次1、对象:2、场所：3、时期:4、特点:5、结果:成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞中的染色体数目减少一半（精原细胞、卵原细胞）（精子、卵细胞）发生在有性生殖器官内一、减数分裂（一）精子的形成一、减数分裂有性生殖器官内，如睾丸1.形成部位： 精原细胞（原始雄性生殖细胞）体细胞有丝分裂细胞分化 精原细胞有丝分裂 精细胞减数分裂 精子变形（一）精子的形成减数分裂前的间期核心过程：染色体的复制（DNA的复制和有关蛋白质的合成）2.形成过程：（一）精子的形成第一次减数分裂的前期（减I前期）同源染色体联会，形成四分体非姐妹染色单体之间可能发生互换核心过程：（一）精子的形成2.形成过程：1、同源染色体：配对的两条染色体，形状和大小一般相同，一条来自父方，一条来自母方。Y染色体X染色体【知识链接】同源染色体一般形态、大小相同，减数分裂过程中可以发生联会。减数分裂过程中能够联会是同源染色体最关键的特征，因此X、Y染色体虽然大小、形态不同，但减数分裂过程中发生了联会，因此它们也是同源染色体。一般来说，XY染色体的同源序列部分才能发生联会，非同源序列部分不发生联会。田鼠XY染色体的联会【知识链接】2.联会：同源染色体两两配对的现象【知识链接】3.四分体：联会后的每对同源染色体中，含有四条染色单体，叫做一个四分体。（从染色单体的角度考虑）12341对同源染色体4条染色单体一个四分体==【知识链接】4.交叉互换：四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体发生部分片段的交换现象。【知识链接】右图是减数分裂某时期的图像，请分析回答：1.同源染色体和非同源染色体(1)什么是同源染色体？图中的同源染色体有哪些？答案　同源染色体是指减数分裂过程中配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一条来自父方，一条来自母方。图中的1和2为一对同源染色体，3和4为另一对同源染色体。(2)图中的非同源染色体有哪些？答案　图中的1和3、1和4、2和3、2和4分别是非同源染色体。2.联会和四分体(1)什么是联会？有丝分裂中有联会现象吗？答案　联会是指减数分裂过程中同源染色体两两配对的现象；有丝分裂中没有联会现象。【问题探讨】右图是减数分裂某时期的图像，请分析回答：(2)什么是四分体？上图中有几个四分体？答案　联会后的每对同源染色体含有四条染色单体叫做四分体；图中含有2个四分体。(3)四分体、染色体、染色单体和DNA分子数之间的数量关系是怎样的？3.姐妹染色单体和非姐妹染色单体(1)哪些是姐妹染色单体？哪些是非姐妹染色单体？答案　同一着丝点连着的两条染色单体是姐妹染色单体，如图中的a和a′、b和b′，非姐妹染色单体如图中的a和b、a和b′、a′和b、a′和b′。答案　1个四分体＝2条染色体＝4条染色单体＝4个DNA分子。(2)交叉互换发生在哪些染色单体之间？答案　交叉互换发生在四分体中的非姐妹染色单体之间，如图中的a和b、a和b′、a′和b、a′和b′。【问题探讨】精细胞精子初级精母细胞次级精母细胞精原细胞染色体数目减半同源染色体分离着丝点分离变形联会1.染色体复制时间?2.联会时染色体是否复制过?3.四分体的含义?4.在减数第一次分裂中染色体出现了 哪些特殊的行为？5.同源染色体的分开在什么时间？ 非同源染色体的自由组合在何时?6.染色单体的分开发生在什么时间?7.染色体数目减半是在什么时间? 其根本原因是什么?【问题探讨】减数分裂Ⅱ与有丝分裂有什么不同点？着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，移向细胞两极。减数分裂Ⅱ中无同源染色体，有丝分裂中有同源染色体.【归纳总结】精子形成的顺序依次是：4→5 →7 →2 →9 →6 →8 →10 →1 →3【问题探讨】卵细胞卵泡（二）卵细胞的形成1.形成部位：有性生殖器官内，如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。一、减数分裂同源染色 体分离卵原细胞复制联会卵细胞极体次级卵母细胞（减Ⅱ）着丝粒 分裂着丝粒 分裂极体初级卵母细胞（减Ⅰ）2.形成过程：（二）卵细胞的形成极体初级精母细胞次级精母细胞或第一极体初级卵母细胞次级卵母细胞 4个（都是精子） 4个（1个卵细胞、3个极体）都是染色体复制一次，细胞分裂两次，子细胞中染色体数目都是体细胞的一半；各个时期染色体行为均一致； 睾丸（精巢） 卵巢 变形 不变形两次分裂都是均等分裂初级卵母细胞和次级卵母细胞都是不均等分裂，极体是均等分裂1个精原细胞形成4个精子 1个卵原细胞形成1个卵细胞（3个极体退化）【知识总结】比较卵细胞与精子形成过程的异同点前期对比减 Ⅰ有丝中期对比减 Ⅰ有丝后期对比减 Ⅰ有丝减 Ⅱ 前期对比有丝中期对比减 Ⅱ有丝后期对比减Ⅱ 有丝如果细胞内染色体数目是奇数，则是减数第二次分裂次级精(卵)母细胞精（卵）细胞是否有同源染色体无：有: 无联会有联会、四分体A2减Ⅱ:（有丝分裂——A1）（减 I：A3、A4）A1A2A3A4前期图形中期图形是否有同源染色体无：有： 染色体着丝粒排在赤道板上 1个平面染色体着丝粒排在赤道板两侧 2个平面B3减 Ⅱ ：（有丝分裂：B1）（减 I：B2）B3B2B1后期图形是否有同源染色体（看一边）有：无: C1有丝分裂 ：有染色单体无染色单体：C2）（减 Ⅰ: C3）（减 ⅡC1C2C336看一看:下列6个图分别是什么分裂何时期的图像?有丝分裂中期减Ⅰ 后期减Ⅰ 前期有丝分裂前期有丝分裂后期减Ⅱ后期【课堂练习】2、什么行为使染色体数目加倍？1、什么行为使DNA数目加倍？3、什么行为使DNA和染色体数目都会减半？间期：DNA数目加倍,染色单体形成着丝粒分裂，染色体数目加倍分裂为两个子细胞时，DNA数和染色体数目都减半【问题探究】减数分裂过程中相关物质的数目变化染色体、DNA相对含量的变化曲线 仔细观察下表中细胞图像，完成表中内容探究(假设生物正常体细胞中染色体数目为2n，DNA数目为2C)减数第一次分裂减数第二次分裂前期后期末期后期2nn→2n2c→4c2c0→4n4n00【知识拓展】2N4N次级精母细胞精原细胞初级精母细胞精细胞染 色 体 变 化 曲 线减数分裂 I减数分裂 II同源染色体分离，染色体数目减半着丝粒分裂，姐妹染色单体分开染色体平均分配给子细胞【知识拓展】次级精母细胞2N4N精原细胞初级精母细胞精细胞核DNA 变 化 曲 线减数分裂 I减数分裂 IIDNA复制同源染色体分离，染色体数目减半着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，分别进入不同的子细胞中【知识拓展】次级精母细胞2N4N精原细胞初级精母细胞精细胞染 色 单 体 变 化 曲 线DNA复制同源染色体分离，染色体数目减半着丝粒分裂，姐妹染色单体分开【知识拓展】211条染色体上DNA数目时期每条染色体上DNA数目变化曲线着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，形成子染色体DNA复制【知识拓展】1、如图所示，横轴表示细胞分裂时期，纵轴表示一个细胞核中DNA含量或染色体数目的变化情况。请分析图示，表示有丝分裂中DNA含量变化、染色体数目变化和减数分裂过程中DNA含量变化、染色体数目变化的曲线分别依次是 (　　)A．④②①③　　　　　　　　　 B．①④②③C．④①②③ D．①②③④B【课堂练习】2.请你分析Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ可以代表有丝分裂和减数分裂的哪些时期？【课堂练习】1.定义：精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。 2.过程：二、受精作用受精卵细胞核：细胞质：受精卵的核DNA：受精卵的质DNA：精子的核+卵细胞核几乎全由卵细胞提供父母各给一半。几乎全来自于母亲。 受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞的数目，其中有一半的染色体来自精子，另一半来自卵细胞。3.结果 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，都是十分重要的。4.意义3．如图是某种动物细胞分裂过程中染色体数目变化情况，下列相关叙述正确的是(　　)A．图中显示了减数分裂、有丝分裂和受精作用过程B．C～H、I～M段可分别表示为一个细胞周期C．A～I段表示减数分裂D．E～F段发生了同源染色体的分离A【课堂练习】“一母生九子，连母十个样” 父亲体内的精原细胞，染色体相同，母亲体内的卵原细胞，染色体相同。同样的精（卵）原细胞，会产生不同的配子吗？三、配子中染色体组合的多样性（1）模拟细胞中只有一对同源染色体的情况减数分裂能产生的配子种类共能产生2种配子１.减Ⅰ后期非同源染色体的自由组合三、配子中染色体组合的多样性（2）模拟细胞中有两对同源染色体的情况共能产生4种配子可能性①可能性②减数分裂能产生的配子种类（3）模拟细胞中有三对同源染色体配子中染色体组合8种减数分裂能产生的配子种类②生物个体[多个精(卵）原细胞]①单个精(卵)原细胞 减数分裂能产生的配子类型2122232n正常人细胞中有23对染色体，可能形成的配子种类为_____种4个精子（两种）、1个卵细胞（一种）2231.已知A、a;B、b;C、c为三对同源染色体,来自同一个精原细胞的四个精子中染色体的分布是 ( )A.AbC、aBc、AbC、aBc B.aBC、AbC、ABC、ABCC.Abc、aBC、aBc、ABc D.Abc、AbC、abC、aBcA【课堂练习】不发生交叉互换时发生交叉互换时如果四分体时期发生交叉互换，一个精原细胞产生4种类型配子２.减Ⅰ前期（四分体时期）非姐妹染色单体的交叉互换三、配子中染色体组合的多样性有性生殖的后代具有多样性雄配子雌配子3.受精作用：精子和卵细胞的随机结合 遗传的多样性原因：遗传的稳定性原因： 1）减数分裂产生配子多样性： ①（减Ⅰ后期）非同源染色体自由组合； ②（减Ⅰ前期）同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换 2）受精作用：精子和卵细胞的随机结合减数分裂使精子和卵细胞的染色体比体细胞少一半，受精作用使受精卵中染色体恢复到体细胞数目【知识总结】(1)若两个精细胞中染色体完全相同，则它们可能来自同一个次级精母细胞。 口诀：同为同一”次”(2)若两个精细胞中染色体恰好“互补”，则它们可能来自同一个初级精母细胞分裂产生的两个次级精母细胞，即来自同一个精原细胞。 口诀：补为同一”初” 4．如图表示染色体组成为AaCcDd的生物产生的精细胞。试根据细胞内染色体的组合分析，在不考虑交叉互换的情况下，下列相关叙述不正确的是(　　)A．上述精细胞至少来自4个精原细胞 B．⑤⑧可能来自同一个精原细胞C．上述精细胞至少来自8个次级精母细胞D．①⑦可能来自同一个精原细胞D【课堂练习】二、拓展应用1.正常人的体细胞中有23对染色体。有一种叫“13三体综合征”的遗传病，患者头小，患先天性心脏病，智力远低于常人。对患者进行染色体检查，发现患者的13号染色体不是正常的1对，而是3条。请尝试使用“减数分裂中染色体变化的模型”，从精子或卵细胞形成的角度分析这种病产生的原因。【课堂练习】1.13 三体综合征这种染色体组成的异常是如何出现的？1.13 三体综合征若减数分裂过程正常进行配子中各有1条13号染色体。1.13 三体综合征若减数分裂Ⅰ两条13号染色体不能正常分离含有两条13号染色体。没有13号染色体。1.13 三体综合征若某次级性母细胞的13号染色体的染色单体不能正常分离含有两条13号染色体。没有13号染色体。有1条13号染色体。1.13 三体综合征父亲或母亲减数分裂Ⅰ异常或减数分裂Ⅱ异常1.13 三体综合征患有13三体综合征的患者是否还能正常生殖？若体细胞中13号染色体有三条联会紊乱不能正常分离生育不能正常进行【提示】在形成精子或卵细胞的减数分裂过程中，如果由于某种原因，减数分裂Ⅰ时两条13号染色体没有分离而是进入了同一个次级精（卵）母细胞，再经过减数分裂II，就会形成含有两条13号染色体的精子或卵细胞；如果减数分裂Ⅰ正常，减数分裂II时13号染色体的着丝粒分裂，形成了两条13号染色体，但没有分别移向细胞的两极，而是进人了同一个精子或卵细胞，这样异常的精子或卵细胞就含有24条染色体，其中13号染色休是两条。当一个正常的卵细胞或精子(含23条染色体，其中13号染色体是1条)与上述异常的精子或卵细胞结合成受精卵时，则该受精卵含47条染色体，其中13号染色体是3条。由这样的受精卵发育而成的个体就是13三 体综合征患者。【课堂练习】骡是马和驴杂交产生的后代。马和驴的体细胞中分别有32对和31对染色体，请问骡的体细胞中含有多少条染色体？骡的体细胞增殖是通过正常的有丝分裂进行的，而它们的睾丸或卵巢中的原始生殖细胞却不能发生正常的减数分裂，因此骡不能繁殖后代。你能从减数分裂中染色体行为的角度解释其原因吗？【课堂练习】二、拓展应用【答案】骡的体细胞中含有63条染色体，其中32条来自马，31条来自驴。由于这63条染色体没有同源染色体，导致骡的生殖细胞不能进行正常的减数分裂，无法形成配子，因此骡不能繁殖后代。课程结束人教版生物必修二