高中生物必修二第二章基因和染色体的关系

高中生物必修二第二章基因和染色体的关系

高中生物必修二第二章基因和染色体的关系

一、减数分裂

1、定义：减数分裂是进行有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。

（1）范围：进行有性生殖的细胞。

（2）时期：原始生殖细胞（特殊的体细胞）→成熟生殖细胞

（3）特点：在减数分裂的过程中，染色体只复制一次，而细胞分裂两次。

（4）结果：成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。

2、减数分裂的过程：

（1）精细胞的形成过程：（在睾丸中）

精原细胞→初级精母细胞→次级精母细胞→精细胞（变形为精子）Ⅰ、间期（精原细胞）

DNA复制、相关蛋白质的合成，染色体复制，每条染色体上有两

条姐妹染色单体，成为初级精母细胞（与有丝分裂间期相同）

Ⅱ、减数第一次分裂期（初级精母细胞）

①前期：同源染色体联会，形成四分体，四分体中的非姐妹染色

单体之间可能发生交叉互换，交换部分片段。（又称四分体时期）

②中期：同源染色体排列在赤道板上下两侧。

③后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合，在纺锤丝的

牵引下，移向细胞两极。

④末期：细胞一分为二，形成两个次级精母细胞。

Ⅲ、减数第二次分裂期（次级精母细胞）

①前期：染色体散乱地分布在细胞中。

②中期：染色体着丝点排列在赤道板上。

③后期：姐妹染色单体分开，在纺锤丝的牵引下移向细胞两极。

④末期：细胞一分为二，形成四个精细胞

（2）卵细胞的形成过程与精细胞的形成过程的异同点：

①相同点：形成过程与精子基本相同，经过减数第一次分裂和减

数第二次分裂后形成卵细胞。

②精子的形成场所在睾丸，卵细胞的形成场所在卵巢。

③初级卵母细胞经过减数第一次分裂形成一个大的细胞叫做次

级卵母细胞，小的细胞叫做极体；次级卵母细胞经过减数第二次

分裂产生的大的细胞叫做卵细胞，小的细胞叫做极体；而减数第

一次分裂产生的极体也分裂成两个极体。

④精子的形成细胞质均等分裂；卵细胞的形成细胞质不均等分裂。

⑤精子形成需要变形，卵细胞形成不需要变形。

⑥减数分裂的结果：1个精原细胞产生4个精子；1个卵原细胞产生1个卵细胞和3个极体。

3、减数分裂相关的概念认识

（1）交叉互换：发生在减数第一次分裂前期，同源染色体中的非姐妹染色单体之间发生缠绕并交换片段。该变异属于基因重组（2）联会：发生在减数第一次分裂前期，同源染色体两两配对的现象。

（3）四分体：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，故称为四分体。

4、同源染色体、姐妹染色单体的辨认：

（1）同源染色体特点：一条来自父方一条来自母方，一般形态大小相同，能发生联会。

（注：男性体细胞中的X染色体和Y染色体是同源染色体但形态大小不同）

（2）判断是否是同源染色体：

①看形态大小：→不同：非同源染色体

②看染色体行为：→不能联会：非同源染色体

→能联会：同源染色体

（3）判断是否是姐妹染色单体：是否连接在同一个着丝点上，若

是则是姐妹染色单体（4）右上图中：①A和B； C和D是同源染色体

②1和2； 3和4； 5和6； 7和8是姐妹染色单体

③例如A和C或D是非同源染色体

④例如1和3或4或5或6或7或8是非姐妹染色单体

（5）注意：减数第二次分裂后期着丝点分裂形成的两个染色体虽然形态大小相同但不是同源染色体。

（6）数量关系：

1对同源染色体（四分体）=2条染色体=4条染色单体=4个DNA 分子=8条脱氧核苷酸链

5、减数分裂过程中染色体、DNA、染色单体的数量变化

（1）染色体：

①减数第一次分裂末期同源染色体进入两个细胞，染色体数量减半

（2n→n）；

②减数第二次分裂后期着丝点分开，染色体数目增倍（n→2n）

③减数第二次分裂末期进入两个细胞，染色体数目减半（2n→n）

（2）DNA（核DNA）

①间期DNA复制，数目加倍（2n→4n）

②减数第一次分裂末期同源染色体进入两个细胞，DNA数量

减半（4n→2n）；

③减数第二次分裂末期进入两个细胞，DNA数目减半（2n→n）

（3）染色单体（有两条姐妹染色单体同时连在同一着丝点上才存在染色单体）

①间期DNA复制，染色单体出现（0→4n）

②减数第一次分裂末期同源染色体进入两个细胞，染色单体数量减

半（4n→2n）；

③减数第二次分裂后期着丝点分开，染色单体消失（2n→0）

④如果在直方图中出现了数量为0则一定是染色单体

6、正常情况下产生配子的种类分析（以YyRr个体为例）

（1）注意是分析一个个体还是一个性原细胞。

（2）一个精原细胞：可能产生4种精子，实际能产生2种精子（YR、yr或Yr、yR）

（3）一个卵原细胞：可能产生4种卵细胞，实际能产生1种卵细胞（YR或yr或Yr或yR）（4）一个雄性个体：可能产生4种精子，

实际能产生4种精子（YR、yr、Yr、yR）

（5）一个雌性个体：可能产生4种卵细胞，实际能产生4种卵细胞（YR、yr、Yr、yR）

7、发生在细胞分裂时的变异：

（1）有丝分裂间期：DNA复制——基因突变

（2）减数第一次分裂间期：DNA复制——基因突变

（3）减数第一次分裂前期：同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换——基因重组

（4）减数第一次分裂后期：非同源染色体的自由组合——基因重组

（5）染色体变异：①出现多倍体：有丝分裂后期没有形成纺锤丝牵引形成两个子细胞

②染色体结构的变异：一般出现在减数分裂同源染色体联会的时期（6）对于个体（AaBb）配子异常情况

①若产生AaB或Aab或ABb或aBb配子：减数第一次分裂后期同源染色体未分离

②若产生AAB或aaB或AAb或aab或ABB或aBB或Abb或abb配子：减数第二次分裂后期姐妹染色单体未分离

8、配子多样性的原因：

①减数第一次分裂前期非姐妹染色单体间的交叉互换

②减数第一次分裂后期同源染色体的自由组合

二、受精作用

1、定义：受精作用是卵细胞和精子相互识别，融合成为受精卵的过程。

2、实质：精子的细胞核和卵细胞的细胞核相融合。

3、特点：

①受精卵的染色体（核遗传物质）一半来自父方，一半来自母方；质遗传物质（叶绿体、线粒体中的DNA）几乎全部来自卵细胞。

②仅能有一个精子和卵细胞结合，通常精子的头部进入卵细胞后，卵细胞的细胞膜会发生生理变化阻止其他精子再进入（详见选修三）