2.2.1减数分裂和受精作用教学课件.ppt

减数分裂和受精作用 由亲本产生的有性生殖细胞 配子 经过两性生殖细胞 例如精子和卵细胞 的结合 成为受精卵 再由受精卵发育成为新的个体的生殖方式 亲体不通过两性细胞的结合而产生后代个体的生殖方式 包括分裂生殖 出芽生殖 孢子生殖 营养生殖 组织培养等 无性生殖 有性生殖 假设 进行有性生殖的生物以有丝分裂的方式产生两性生殖细胞 推理 由亲代产生子代 子代体细胞中的染色体数目会发生什么变化 推理 错误 4N 4N 2N 2N 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 减数分裂的概念 特殊方式的有丝分裂 有性生殖的生物 原始的生殖细胞发展为生殖细胞 细胞连续分裂两次 而染色体只复制一次 细胞中染色体数目比原来减少了一半 二 精子的形成过程 哺乳动物的雄性生殖细胞形成过程发生在什么部位 曲细精管 睾丸 1 减数第一次分裂 精原细胞经过染色体复制 DNA分子复制和蛋白质的合成 体积稍稍增大 成为初级精母细胞 精原细胞 初级精母细胞 1 间期 2 前期 同源染色体配对 联会 形成四分体 联会 四分体 a b A B 1 2 3 4 2和3叫什么 1和3叫什么 姐妹染色单体 且完全一样 非姐妹染色单体 不完全一样 非姐妹染色单体之间交叉互换 减 时 四分体中的非姐妹染色单体之间相对应的部位常常发生交叉互换一部分染色体 各对同源染色体排列在赤道板上 每条染色体的着丝点都附着在纺锤丝上 3 中期 同源染色体彼此分离 分别向细胞的两极移动 4 后期 非同源染色体自由组合 5 末期 次级精母细胞 一个初级精母细胞分裂成两个次级精母细胞 精原细胞 初级精母细胞 间期 分裂期 前 联会 四分体 染色体复制 次级精母细胞染色体数目与初级精母细胞相比有什么特点 原因是什么 减少了一半 同源染色体分离 减数第一次分裂 减 2N N 同源染色体配对 联会 形成四分体 四分体中非姐妹染色单体发生交叉互换 同源染色体分离 分别移向细胞两极 分裂产生的细胞中染色体数目减半 减数第一次分裂的特点 第一次分裂的间期 对于生物遗传的重要意义 这一过程可使配子中染色体数目减半 这样再通过以后发生的两性配子结合 形成合子 受精 卵 就能维持生物前后代体细胞染色体数目的恒定 从而保证遗传的稳定性 同时这一过程还可以使经过减数分裂产生的配子类型多样 从而增加了生物的变异 增强了生物适应环境的能力 有利于生物的进化 1 减 前期 2 减 中期 3 减 后期 减数第二次分裂 4 减 末期 次级精母细胞 精子 精细胞 染色体不再复制 每条染色体的着丝点分裂 姐妹染色单体分开 以细胞中是否含有同源染色体作为辨别的主要依据 进行减数第二次分裂的细胞没有同源染色体 进行有丝分裂的细胞有同源染色体 减数第二次分裂的特点 有丝分裂与减数分裂的区别 卵细胞产生的场所 卵细胞是在卵巢中形成 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 卵原细胞 初级卵母细胞 次级卵母细胞 极体 卵细胞 极体 第一次分裂 第二次分裂 卵细胞的形成过程 卵原细胞 2n 初级卵母细胞 2n 次级卵母细胞 n 第一极体 n 第二极体 n 卵细胞 n 第一次分裂 第二次分裂 2 精子的形成过程 精原细胞 2n 有丝分裂 精原细胞 2n 增殖 初级精母细胞 2n 染色体复制 细胞滋长 次级精母细胞 n 联会四分体同源染色体分离非姐妹染色单体交叉互换非同源染色体自由组合 精子细胞 n 染色单体分离 精子 n 变形 一 二 思考 卵细胞的形成与精子的形成有什么不同 4个精子 1个精原细胞 1个卵原细胞 均等分裂 2次不均等分裂 有变形过程 无变形过程 减数分裂过程中DNA 染色体的数量变化 4n 4n 4n 2n 2n 2n 2n n 2N 2N 2N 2N N N N 2N N 4m 4m 4m 2m 2m 2m 0 0 受精作用 概念 精子与卵细胞融合的过程意义 维持生物体前后代体细胞中染色体数目的恒定 受精 精子和卵细胞融合成受精卵的过程 精子 卵细胞 仅有一个精子能和卵细胞结合 来自同一个精原细胞的精子 它们的遗传物质是否完全相同 为什么 有两对同源染色体的精原细胞可能产生几种类型的精子 一个有两对同源染色体的精子细胞经一次减数分裂可以产生几种类型的精子 3对 4对 23对呢 分离情况图示 动动手 1 小组分析两对同源染色体的分离情况 2 用不同颜色的毛线制作成同源染色体 3 把讨论结果制作成模型 课堂作业 知识结构 1 减数分裂的概念 2 精子的形成过程 一个精原细胞经过两次均等分裂形成四个精子3 卵细胞的形成过程 一个卵原细胞经过两次不均等分裂形成一个卵细胞 减数分裂 受精作用 1 配子中染色体组合的多样性 四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换和减I后期非同源染色体之间自由组合 2 受精作用的过程和实质 精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合 教学反馈 1 减数分裂过程中 着丝点的分裂发生在 A 间期B 第一次细胞分裂C 第二次细胞分裂D 四分体时期 2 减数分裂中的第一次分裂的主要特点是 A 姐妹染色单体分开B 同源染色体分开C 染色体进行复制D 染色体被恢复成染色质细丝 3 在减数分裂过程中 有关同源染色体的叙述 不正确的是 A 第一次分裂开始不久两两配对的染色体B 在减数第二次分裂中 大小 形状相同的染色体C 一条来自父方 一条来自母方D 在减数第一次分裂后期向两极移动 B C B 4 填空题 某生物的体细胞中有24条染色体 分析 1 有丝分裂中期染色体数是 染色单体数是 后期的着丝点数是 2 减数第一次分裂后期 着丝点数是 染色单体数是 3 减数第二次分裂后期 染色体数是 减数第二次分裂末期染色体数是 24 48 48 24 48 24 12 A 课后习题 下图中的A B C分别表示某种生物的三个正在进行分裂的细胞 请根据图回答 A B C细胞分别属于何种细胞增殖类型及时期 A 减数第一次分裂中期 B 有丝分裂中期 C 减数第二次分裂中期 请你想一想这是什么细胞 图1 图2 图1是第一极体或次级精母细胞前期细胞 图2是次级精母细胞后期细胞 染色体数 4N 2N 0abcde 1 如上图0 a为精原细胞 你能说出a b b d d e各是什么细胞吗 b点染色体减半的原因是什么 c d染色体又加倍的原因是什么 讨论 下图是减数分裂过程中DNA的变化曲线图据图回答问题 DNA 4N2N 0abc DNA分子复制发生在 段 同源染色体联会发生在 段 姐妹染色单体交叉互换发在 段 2 染色体减半发生在 段 姐妹染色单体分开在 段 0 a a b a b b c a b 教学参考 1 减数分裂和受精作用的发现历程十九世纪的最后二十年 许多生物学家对细胞分裂和受精作用进行了大量的研究 1875年 O Hertwing在观察海胆卵的受精作用时 发现精核和核的融合 从而开创了实验细胞学这一领域 1883年E vonBeneden不仅在有丝分裂过程中观察到染色体的两个子染色体各往一极 以保持子细胞中染色体物质的相等 而且观察到蛔虫配子的染色体数目只有体细胞中染色体数目的一半 而在受精过程中 受精卵从卵细胞和精子获得相同数目的染色体 结果 生物在代代相传中保持比较恒定的染色体数目 1884年E A Strasburger观察被子植物的受精作用过程时发现了和Hertwig在动物细胞中所观察到的同样现象 由于双亲的特征遗传给后代是由参加受精作用的两种生殖细胞 卵细胞和精子 来完成的 因此 需要确定细胞的哪一部分与遗传特性有关 E A Strasburger进行了各种植物的正反交实验 得到了相同的结果 因为卵细胞和精子在大小上和所含细胞质的数量是不相同的 所以他认为细胞质与物种间在遗传上的差异无关 核及其中的染色体则是遗传的物质基础 魏斯曼假设在有性生殖的多细胞生物里遗传单位的数目 在卵细胞和精子或花粉 也就是在生殖细胞的形成中是减半的 然后遗传单位原有的数目得以在受精过程中通过雄性和雌性生殖细胞核的结合而恢复 于是产生了新的个体 这个个体的遗传物质一半来自父方 一半来自母方 细胞学说的建立把生物学家的注意力引向细胞 有力地推动了对细胞的研究 19世纪 下半叶是细胞研究的繁荣时期 相继发现了许多重要的细胞器和细胞活动的现象 W Flemming改进了固定和染色技术 首先精确地描述了细胞的有丝分裂过程 并把细胞分裂命名为有丝分裂 E A Strasburger根据染色体的行为把有丝分裂期分为前期 中期 晚期 末期 1855年Rubl首次提出一个物种中两代细胞染色体数目不变的定律 1890年 Waldeyer认为 有丝分裂的基本变化是形成核丝 染色体 在纵的方向一分为二 19世纪80年代末 T Boveri报导说 动物体配子在形成过程中染色体数目减半 不久E A Strasburger在植物细胞中也发现了这种现象 1905年 J R Farmer和J E Moore把进行有性生殖的生物的生殖细胞通过分裂使染色体数目减半的分裂方式称为减数分裂 这样就既明确了核在两代个体间保持了连续性 也明确了染色体在减数分裂过程中减少一半 通过受精在下一代又恢复原来数目的现象 2 受精作用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 先行泳动到输卵管腹部的获能精子与卵冠丘合体发生接触 同时受到卵泡液和卵泡细胞间质的诱导产生顶体反应 释放顶体内所含有的水解酶 在水解酶的作用下 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 形成一个遂道 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