遗传的细胞基础和胚胎工程

第二章 遗传的细胞基础和胚胎工程第一节 减数分裂和受精作用【新课标要求】1.说出减数分裂的概念及发生的部位2.阐明细胞的减数分裂并模拟分裂过程中染色体的变化 解释同源染色体、联会、四分体等名词 尝试模型建构方法，模拟减数分裂过程中染色体数目和行为变化，说明减数分裂的过程,说明减数分裂过程中的染色体和 DNA 的变化规律 概述减数第一次分裂的主要特征,减数第二次分裂的主要特征 区别减数分裂过程中各时期的典型图形,使用高倍镜，观察细胞的减数分裂，识别减数分裂不同阶段的染色体形态、数目和位置的变化 3.举例说明配子的形成过程, 区别精子与卵细胞的形成过程的差异 解释配子形成过程中染色体组合的多样性 概述配子的形成与生物个体发育的联系4.举例说明受精过程 说明受精作用的概念、特点和意义 阐明减数分裂和受精作用对于生物遗传和变异的重要作用【基础知识】一、减数分裂和有性生殖细胞的形成（一）、减数分裂的概念1、范围： 。2、时期： 。3、过程： 。4、特点： 。5、结果： 。【指点迷津】：1、原始生殖细胞和成熟生殖细胞：原始生殖细胞，如哺乳动物的精原细胞、卵原细胞，被子植物的小孢子母细胞、大孢子母细胞，原始生殖细胞是特殊的体细胞。与体细胞的相同点是：、染色体数目相同，就二倍体生物而言，其染色体数目为2N；、都能进行有丝分裂以增加自身的数目；与体细胞的不同点是原始生殖细胞还能进行减数分裂产生生殖细胞。成熟生殖细胞如精子、卵细胞。2、减数分裂与有丝分裂减数分裂包括连续的两次分裂，减数第一次分裂和减数第二次分裂，而每一次分裂也可以分为间期和分裂期，分裂期也可人为地分为前、中、后未四个时期。但要注意的是减分裂之前不出现间期或间期极短（即使出现间期，也无染色体的复制）减数第一次分裂主要抓住同源染色体的行为和数量的变化：同源染色体联会形成四分体、非姐妹染色单体之间交叉互换、同源染色体分离、非同源染色体自由组合、染色体数目减半。减数第二次分裂与有丝分裂类似（对二倍体生物来说：有丝分裂有同源染色体但无同源染色体的行为和数量变化，减数第一次分裂有同源染色体也有同源染色体的行为和数量的变化，但减数第二次分裂无同源染色体），主要变化是染色体行为和数目的变化，染色体数目不减半。（二）、精子的形成过程（以哺乳动物为例）1、形成场所： 2、过程： .有丝分裂.减数分裂.变形.减数分裂1、减数第一次分裂（1）、减数第一次分裂间期主要变化： 。结果：每一条染色体上都有由一个着丝点连着的两条染色单体，精原细胞也变为了 。【思考题】：设精原细胞中染色体数目为2n个n对，则经过复制后的染色体的对数是 对。【指点迷津】：同源染色体的三个条件：分别来自父母双方、形态和大小一般相同（性染色体XY不同）、能联会。【思考题】：来自父母双方的二条染色体一定是同源染色体？形态大小相同的二条染色体一定是同源染色体？能联会的二个染色体一定是同源染色体？因此，同源染色体的主要条件是 。（2）、前期：主要变化：同源染色体 ；有时，非姐妹染色单体进行 ，导致 。（与有丝分裂一样，也有两出现、两消失）【思考题】：、图中有几对同源染色体？几条染色体、几条染色单体、几个DNA分子？、该细胞中有 个染色体组。（3）、中期：主要变化：、同源染色体的着丝点排列在赤道板的 ；、每个着丝点的 与纺锤丝相连。（这是与有丝分裂不同的地方） 【思考题】：、具有该图所示细胞的生物体，其染色体在该期的赤道板两侧有 种排列方式；每一个细胞只能实现其中的 种方式。（4）、后期主要变化：、同源染色体分离，并移向细胞的两极；、非同源染色体自由组合。【思考题】：、此图所示细胞的每一极有 对同源染色体，有 个染色体组。、具有该图所示细胞的生物体非同源染色体自由组合的方式有 种；但每个细胞只能实现其中的 种。、具该图所示细胞的生物体能形成 种子细胞；该细胞能形成 种子细胞。【指点迷津】：减数分裂是遗传定律的细胞学基础1.遗传的第一定律：基因的分离定律原因：减数分裂第一次分裂后期同源染色体的分开导致位于其上的等位基因的分离2.遗传的第二定律：基因的自由组合定律原因：减数分裂第一次分裂后期同源染色体的分开时非同源染色体是自由组合的，导致位于其上的非等位基因自由组合（5）、未期主要变化：细胞分裂二，染色体数目减半【思考题】：、该图所示的细胞有 条染色体， 条染色单体， 对同源染色体， 个染色体组。2、减数第二次分裂（1）、前期：与减末期相同 ，细胞叫 。（2）、中期：染色体的行为与有丝分裂中期相同：着丝点排列在赤道板上，每个着丝点的两侧与纺锤丝相连。细胞的名称叫 。（3）、后期：染色体的行为和数量与有丝分裂后期相同：染色体的着丝点一分为二，染色体数目暂时加倍，染色体平均分配并在纺锤丝的牵引下移向二极。细胞的名称叫 。（4）、未期：染色体的行为与有丝分裂未期相同：染色体、纺锤体消失，重新出现核膜核仁，细胞缢裂为二（与减一前期大致相反）。细胞的名称叫 。 、变形：精原细胞经减数分裂后形成的是精子细胞，精子细胞必须经过变形后才能形成精子，变形后头部含有细胞核和少量的细胞质，而在尾的基部有较多的细胞质（如线粒体），为尾部的摆动提供能量，从而保证受精作用的顺利实现；也是细胞质遗传特点之一（母系遗传）的基础之一。【思考题】：减数分裂过程中，染色体的减半发生在 分裂，配子的种类取决于减数分裂的 分裂，总结:（三）、减数第一次分裂与减数第二分裂的区别减数减数着丝点不分裂分裂染色体2nn，减半n2nn，减半染色单体04n2n2n0DNA2n4n2n，减半2nn，减半染色体主要行为同源染色体联会、分离着丝点分裂，染色单体分开（四）、卵细胞的形成过程1、场所： 2、过程：3、精子与卵细胞形成过程的比较（1）、内容的比较精子形成过程卵细胞形成过程子细胞数目细胞质的分裂是否变形相同点染色体的行为变化相同：染色体复制了次？细胞分裂了次？结果是一个细胞分成了个子细胞？子细胞中染色体数目与母细胞相比？(2)、图像的比较ABCD【思考题】：若A细胞完成整个的分裂过程，则能形成 个子细胞、 种子细胞，子细胞中有 对同源染色体；B细胞能形成 个子细胞、 种子细胞；若C细胞完成整个分裂过程，则能形成 个子细胞、 种子细胞， 个成熟的子细胞、 种成熟的子细胞，成熟的子细胞中有 对同源染色体，；D细胞能形成 个子细胞、 种子细胞，其子细胞的名称叫 。（五）、有丝分裂与减数分裂比较1、内容的比较有丝分裂减数分裂发生范围发生部位发生时期染色体复制次数细胞分裂次数子细胞染色体数同源染色体的主要行为子细胞性质子细胞数子细胞间遗传物质变异类型2、数目的比较(以二倍体生物（2n）细胞核内的变化为例)项 目有丝分裂子细胞减数分裂减数分裂子细胞间期分裂期前 中 后 间期分裂期前 中 后间期分裂期前 中 后 染色体数2n2n2n4n2n2n2n 2n 2nnn n 2n n 染色单体数04n4n4n0004n4n 4n 4n2n2n2n0 0 同源染色体对数nn n 2nn2n2n 2n 2n00 0 0 0 DNA分子数2a4a4a4a4a2a2a4a4a 4a 4a2a2a2a2a a3.减数分裂过程中几个规律性变化曲线图4、曲线的比较（以二倍体生物为例）ABCDabecdfghhijklb【思考题】：、A、B、C、D四个坐标曲线分别表示什么分裂的什么结构或物质的数量变化情况？请在图中分别标明。并在四个坐标中注明细胞分裂的时期。、A、B中的实线和虚线各代表什么含义？、C坐标中：ab段的原因是 ；Cd段的原因是 ；ef段的原因是 。、D坐标中gh段的原因是 ；ij段的原因是 ；kl段的原因是 。5、图像的比较（1）、动物细胞、植物细胞分裂的辨别看细胞质分裂方式：细胞板隔裂植物细胞分裂；细胞膜缢裂动物细胞分裂。 看细胞的外形特性：矩形有壁为植物细胞；圆形无壁一般为动物细胞。（2）、雄性、雌性减数分裂的辨别看细胞质分裂是否均等：均等分裂雄性减数分裂或第一极体的分裂；不均等分裂雌性减数分裂。（3）、二倍体生物细胞分裂图像的鉴别、“三看识别法”（见右图）一看染色体的数目（奇偶性）；二看有无同源染色体；三看有无同源染色体的行为。这种方法简称“三看识别法”。【指点迷津】：不要把有丝分裂后期和减数第二次分裂后期图像中姐妹染色单体分开后而形成的两个子染色体当作一对同源染色体。着丝点分裂的时期，看同源染色体应看细胞的每一极。、细胞分裂时期的辨别有丝分裂减数分裂第一次分裂第二次分裂前期中期后期【思考题】：指出上述表格中各细胞分裂图像各是什么分裂的什么时期？各细胞分别叫什么名称？各细胞中的同源染色体对数、染色体数、染色单体数、DNA数、染色体组数分别是多少？、减数第二次分裂过程与有丝分裂过程的比较A、有丝分裂中期的图像和减数第二次分裂中期的图像的比较：在有丝分裂过程中自始至终存在着同源染色体，而在减数第二次分裂过程中一般不存在同源染色体。AB【指点迷津】：区分同源染色体的依据在高中生物阶段有两点：一是染色体的大小，同源染色体一般形状和大小相似或相同；二是着丝点位置，着丝点的位置有端着丝点，也有中间着丝点的，同源染色体的着丝点位置应是相同的。有丝分裂中期（如图A）染色体数目一般是偶数，染色体两两相同，每个染色体中有2个染色单体，着丝点排列在赤道板的中央。减数第二次分裂中期（如图B）染色体数目有奇数，也有偶数，但找不到两两相同的染色体，即不是大小不同，就是着丝点位置不同，说明没有同源染色体，但每个染色体中还有2个染色单体，如图B所示。CDB、有丝分裂后期和减数分裂后期分裂图像的比较有丝分裂后期和减数第二次分裂后期的共同特征是：着丝点分裂，每个染色体的2条染色单体彼此分开成为2条染色体，在纺缍丝的牵引下分别移向细胞两极。但不同之处是：有丝分裂后期的细胞中应有同源染色体（如图C），而减数第二次分裂后期的细胞中一般没有同源染色体（如图D）。在识图中应对移向同一方向（一极）的一组染色体进行分析。（4）、单倍体和多倍体生物细胞分裂图像鉴别【思考题】：左图所示的细胞可能是什么生物细胞什么分裂的什么时期？ 。此图所示的细胞有 个染色体组；有 对同源染色体。【思考题】：左图所示的细胞可能是什么生物细胞什么分裂的什么时期？ 。此图所示的细胞有 个染色体组，此图代表的生物体的细胞分裂过程中最多会出现 个染色体组。若为胚乳细胞，则最多为 个染色体组。【思考题】：左图所示的细胞可能是什么分裂的什么时期？细胞的名称叫什么？ 。【思考题】：左图所示的细胞可能是什么分裂的什么时期？细胞的名称叫什么？ 【思考题】：左图所示细胞可能是什么生物的什么分裂的什么时期？ 。（六）、绘图要能在理解减数分裂各期染色体行为和数量变化特点的基础上，科学、准确地绘制出四分体时期、中、后、中、后的图像。绘图的着重点在染色体行为和数量变化特点，细胞中的其他结构可省略。二、受精作用（一）、受精作用的概念： 。（二）、受精作用的过程：精子的头部进入卵细胞、精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合。（三）、受精作用的实质：精子核与卵细胞核融合的过程。（四）、受精作用的细胞学基础1、细胞膜的识别功能同种生物的两性生殖细胞才能融合。2、生物膜的流动性使两性生殖细胞融合为一个受精卵。【思考题】：防止多精入卵受精的屏障有 。（五）、受精作用的特点：受精卵中的核物质（染色体）一半来自父方一半来自母方，而细胞质几乎全部来自卵细胞。【思考题】：生殖细胞是上下代之间的桥梁，受精卵细胞质中的遗传物质几乎全部来自母方，这就决定了细胞质遗传具有 特点。【思考题】：（多选）下面是对高等动物通过减数分裂形成雌雄配子以及受精作用的描述，不正确的是A、每个卵细胞继承了初级卵母细胞1/4的细胞质B、进入卵细胞并与之融合的精子几乎不携带细胞质C、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产生一个卵细胞D、雌雄配子的数量相等，且彼此结合的机会相等。（六）减数分裂和受精作用的意义对生物的遗传和变异都有重要意义1、通过减数分裂和受精作用使生物亲、子代 保持恒定，对遗传有重要意义。2、在减数分裂过程中存在基因突变、基因重组（前期同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换，后期非同源染色体的非等位基因自由组合）和染色体变异，从而可以形成各种基因组成的生殖细胞，而雌雄生殖细胞的结合又是随机的，这样就可以形成各种基因型的合子，进而发育成各种变异类型的生物体，从而为生物的进化提供了大量的原始材料，有利于生物的的生存和进化，体现了有性生殖的优越性，也是生物界丰富多彩的重要原因之一。【思考题】：如右图所示过程进行的细胞分裂方式为 。与相比特有的变异是 。生物体经过如图所示过程产生的后代间性状存在差异的原因有 。同一双亲产生的后代间性状存在差异的主要原因是 。