高2下册人教版生物 减数分裂和受精作用(第1课时) 逐字稿-5,335字

  师:同学们好,今天我们一起来复习减数分裂和受精作用第一部分的内容。首先,回顾一下减数分裂的概念。减数分裂被视为一种特殊的分裂方式,那么,什么是减数分裂呢?减数分裂是指进行有性生殖的生物,在产生成熟生殖细胞的过程中所进行的染色体数目减半的细胞分裂。在减数分裂过程中,染色体复制一次,而细胞分裂两次,这使得最后形成的成熟生殖细胞染色体数目比原始生殖细胞减少了一半。下面,我们展示几种生物的生活史,帮助同学们进一步理解减数分裂。

  首先看哺乳动物的生活史。对于成年哺乳动物个体,体内部分原始生殖细胞可通过减数分裂形成染色体数目减半的精子和卵细胞,二者相遇完成受精作用,形成受精卵,产生哺乳动物的下一代个体。

  再看高等植物的生活史,以月季为例。在月季的有性生殖过程中,大孢子母细胞、小孢子母细胞可通过减数分裂形成染色体数目减半的大孢子和小孢子。当然,大、小孢子还要经过一系列变化才能成为雌配子、雄配子,最终完成受精作用,产生植物的下一代个体。

  接着看水体中广泛存在的单细胞藻类衣藻。在衣藻的有性生殖过程中,合子形成后会发生减数分裂,形成染色体数目减半的孢子。

  通过以上三个不同生物实例可知,减数分裂都发生在生物的有性生殖过程中,且细胞通过减数分裂可形成染色体数目减半的结果。那么,在减数分裂时,染色体数目是怎样减半的呢?下面我们复习第二个问题,减数分裂的过程。在减数分裂过程中,我们重点关注染色体一系列的行为变化规律,也可依据染色体这些特征性的行为规律,将整个减数分裂过程划分为不同时期。比如,这幅图展示的是二倍体百合减数分裂过程中几个不同时期的细胞图像。现在,请同学们根据每幅图像中染色体的行为变化,判断其所处时期。

  首先看a图,图中一个细胞存在完整细胞核,看不到染色体变化,所以a图应属于间期。接下来看b图,b图中央能看到两个细胞,每个细胞中染色体正移向细胞两极,所以这幅图应是减数第二次分裂后期。

  再看c图,图中有一个较大细胞,细胞中能看到染色体配对后因交叉形成的环状结构,所以c图正处于减数第一次分裂前期。下面看d图,d图中已能看到4个细胞核,说明此时已到减数第二次分裂末期。最后看e图,图中有一个较大细胞,细胞中染色体正移向两极,这表明是减数第一次分裂后期,同源染色体正在分离。

  以上就是我们对真实显微照片的辨识,显然,我们是通过细胞中染色体的行为变化规律来分辨的。下面,我们以一些模式图带大家具体复习减数分裂的过程。以哺乳动物精子的形成过程为例,现在屏幕上展示的是由精原细胞形成精子的具体图示,该图示展现了整个减数分裂过程和变形过程,最终形成精子。我们以文字形式总结一下。

  在雄性动物体内,精原细胞存在于雄性生殖器官中。作为原始的雄性生殖细胞,精原细胞的染色体数量与体细胞相同。精原细胞可通过有丝分裂增加自身数量。当雄性个体进入性成熟期后,一部分精原细胞进行染色体复制,细胞体积增大,度过间期形成初级精母细胞。接下来,初级精母细胞经过减数第一次分裂形成两个次级精母细胞,两个次级精母细胞紧接着完成减数第二次分裂形成4个精细胞。

  精细胞还要通过变形过程才能形成精子。我们今天复习的重点是减数分裂的过程,下面重点关注减数第一次分裂和减数第二次分裂。

  减数第一次分裂开始不久,原本分散在初级精母细胞中的染色体逐渐缩短变粗,并两两配对,这种现象称为同源染色体联会。在第一幅细胞图中可观察到,这里有两对同源染色体已处于联会时期。像这样配对的两条染色体,形状和大小一般相同,一条来自父方,一条来自母方,我们称为同源染色体。通常用不同颜色区别来自父方还是母方。

  配对的两对同源染色体在图中大小形状一致,但像X和Y染色体,虽然形状大小不同,它们也是同源染色体,因为X染色体和Y染色体在减数第一次分裂前期也会配对联会,也就是说同源染色体最重要的特征是在减数第一次分裂前期能够联会。

  在同源染色体的相应位置上,可能出现控制相对性状的基因,我们称之为等位基因。比如图中的大A和小a就是一对等位基因。同源染色体配对,即联会后,这对同源染色体中含有四条染色单体,所以称为四分体。在四分体中,常观察到非姐妹染色单体之间缠绕,并交换一部分片段,这种现象称为互换交叉,这是减数第一次分裂前期的重要特征。

  接下来,每一对同源染色体会在纺锤丝的牵引下分布到细胞赤道板两侧。随后,在纺锤丝牵引下,每对同源染色体分别移向两极,即同源染色体分离,这是减数第一次分裂后期的重要特征。同源染色体分离分别移向两极,细胞的每一极只能获得每对同源染色体中的一条。当两组染色体分别到达细胞两极,初级精母细胞完成分裂,形成两个次级精母细胞。这样,每个次级精母细胞中的染色体数目相对于初级精母细胞减少了一半。

  刚才我们看到的是减数第一次分裂的过程,现在归纳一下其重要事件。首先,减数第一次分裂前期能看到同源染色体配对,即联会的重要现象;其次,在四分体时期,非姐妹染色单体之间往往会缠绕并互换一部分片段;接下来,到达减数第一次分裂后期,同源染色体分离分别移向细胞两极。这三点就是减数第一次分裂染色体最重要的行为变化。

  下面重点关注两个时期。首先看减数第一次分裂后期同源染色体分离这一行为,我们把减数第一次分裂后期的图放大。之前复习了等位基因和同源染色体的关系,在同源染色体的相应位置上可能出现控制相对性状的基因,即等位基因。同学们思考一下,在减数第一次分裂后期,同源染色体发生分离,那么同源染色体上的等位基因会随之分离,这实质上就是前面所学基因分离定律的实质。

  下面观察时,不要只盯住一对同源染色体,同时观察细胞中的两对同源染色体。在每对同源染色体发生分离时,非同源染色体之间进行自由组合,这会造成非同源染色体上的非等位基因自由组合,这就是基因自由组合定律的实质。比如在这个图中观察,此时移向细胞一极的有大A基因所在的染色体和大B基因所在的染色体,说明这两条非同源染色体组合到了细胞一边。但也有可能大B所在的染色体和小b基因所在的染色体位置对调,这样组合形式就是大A基因所在的染色体和小b基因所在的染色体组合在细胞一边,这种情况是可能出现的,这就是自由组合现象发生的时间。

  再来关注减数第一次分裂前期。在减数第一次分裂前期,看到同源染色体联会形成四分体,在四分体中非姐妹染色单体往往会缠绕互换片段。那么染色体上有相应基因,在非姐妹染色单体互换片段时,这些基因发生了什么情况呢?从图中仔细观察可得,在四分体时期,同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体的交换而交换,导致同源染色体上的非等位基因之间发生重组现象。

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