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细胞的生命历程——生长、增殖


细胞的生命历程

JLSSY BYH

细胞的生命历程:生长、增殖、分化、衰 老、凋亡、癌变

细胞生长---增大细胞的体积

生物体的生长
细胞增殖---增加细胞的数量

一、细胞生长
1、象与鼠相应器官和组织的

讨论:

细胞大小差异如何? 细胞大小基本一致

2、生物体的长大,主要是靠
细胞数量的增多还是靠 细胞体积的增大?

细胞能无限长大吗?
细胞大小与物质运输的关系
3cm

2cm

1cm

含酚酞的 琼脂块, 遇NaOH 变紫红色。

边长/cm 表面积/cm2 3

体积/cm3

表面积/体积
(相对表面积)

54 27 2 2 24 8 3 1 6 1 6 细胞体积越大,其相对表面积越小。

物质运输的效率与细胞大小之间的关系? 细胞核是细胞代谢的调控中心。细胞核中的DNA不会随着
的相对面积也越小,物质运输的效率越低。 担”过重。

细胞体积的扩大而增加,如果细胞太大,细胞核的“负 细胞体积越大,其相对表面积越小,细胞与周围环境之间物质交流

1、细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大

2、细胞的核质比限制了细胞的长大

细胞能无限小吗?
既然细胞越小,细胞相对表面积就大,细 胞的物质运输的效率就越高,细胞体积是 不是越小越好?

细胞体积最小限度,是由完成细胞功能所必 须的基本结构(如核糖体)和物质(如酶) 所需要的空间决定的。

二、细胞的增殖
1、细胞增殖的意义是什么? 是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础 2、细胞通过 分裂 方式进行增殖

3、真核细胞分裂的方式有几种? 无丝分裂 纺锤体、染色体

细胞分裂
原核细胞:二分裂

有丝分裂
减数分裂

体细胞的增殖

生殖细胞的产生

一、染色体的形态
?细胞分裂间期,能被碱性染料
染色的纤细网状物——染色质;

?分裂期,染色质逐步成为有明
显形态和结构的染色体(显微镜可 见)。

?

真核生物染色体是以DNA与碱性蛋白质结合的形 式存在。

?

原核生物遗传物质是以DNA裸露的形式存在。

各染色体着丝点的位置相对稳定,因而根据着丝点的 位置将染色体分为:
中 间 着 丝 粒 染 色 体 近 中 着 丝 粒 染 色 体

近 端 着 丝 粒 染 色 体

端 着 丝 粒 染 色 体

二、 染色体的成分
化学组成
(1) DNA:约占30%,每条染色体一个双链DNA分 子。是遗传信息的载体,也就是所谓的遗传物质。 (2)蛋白质: 组蛋白(histone):呈碱性,结构稳定;与DNA 结合形成并维持染色质结构; 非组蛋白:呈酸性,种类和含量不稳定;作用还 不完全清楚,可能与基因表达的调控有关。 (3) 存在少量的RNA

三、 染色体的数目和大小
? 不同生物物种的染色体

数目是生物物种的特征, 同种生物染色体数目相
对恒定;
? 体细胞中染色体成对存

在(2n),而配子中染色 体数目是体细胞中的一 半(n)。

果蝇染色体组成模式图


常染色体

3对

性染色体

1对

与性别决定无关的染色体

与决定性别有关的染色体

着丝点 染色单体 染色体 染色单体 姐 妹 染 色 单 体

(姐妹)染色单体---(姐妹)染色 单体是由一个着丝点连着的并 行的两条染色单体,是在细胞 分裂的间期由同一条染色体经 复制后形成的。
说明: 1、染色体数=着丝点 数。 2、DNA数以线条数目 为标准。 3、染色单体是特指 连在一起的姐妹染色 单体(0或2)

复制

螺旋

染色体复制前后,相关变化
染色体 DNA 染色单体 图解

复制前
复制后 着丝点 分裂后

1 1 2

1 2 2

0 2 0

精子
(来自 父方)

卵细胞
(来自 母方)

同源染色体---形态、 结构、遗传组成基 本相同和在减数分 裂中彼此联会(配对), 并且能够形成四分 体,然后分裂到不同 的生殖细胞的一对 染色体,一个来自

受精
受精卵

有丝分裂

体细胞

母方,另一个来自

父方。

四分体---在减数分裂 中,成对的同源染色 体靠近,并且每条染色 体都含有1对姐妹染色 单体。这样,四条染 色单体在一起,就组 成了四分体。
非同源染色体---不是同 源染色体。形态、结构、 遗传组成不同,在减数 分裂中彼此不能联会配 对。

雄果蝇染色 体图细胞中的 一组非同源染 色体,它们在 形态和功能上 各不相同,但 是携带着控制 一种生物生长 发育、遗传和 变异的全部信 息,这样的一 组染色体,叫 做一个染色体 组。

染色体组数目的分析
1.染色体组概念的理解
(1)不含同源染色体,没有等位基因。 (2)染色体形态、大小和功能各不相同。 (3)含有控制一种生物性状的一整套基 因,但不能重复。
染色体数 染色体组的数目= 。 染色体形态数 例如,果蝇体细胞中有 8 条染色体,分为 4 种形态,则 染色体组的数目为 2 个。

2.染色体组数量的判断方法
(1)据染色体形态判断

细胞内形态相同的染色体有几条,则含有几个染
色体组。如图214所示的细胞中,形态相同的染色体a

中有3条,b中两两相同,c中各不相同,则可判定它
们分别含3个、2个、1个染色体组。

图214

(2)据基因型判断

控制同一性状的基因出现几次,就含几个染色体
组——每个染色体组内不含等位或相同基因,如图

215所示:(d~g中依次含4、2、3、1个染色体组)

图215

(3)据细胞分裂图像进行识别判断

①该细胞中有2个染色体组。
②该细胞中有1个染色体组。

③该细胞中有2个染色体组。
④该细胞中有4个染色体组。

细胞增殖
一、无丝分裂 二、有丝分裂 三、减数分裂

一、 无丝分裂
? 无丝分裂的分裂过程较简单快速,整个分裂过程中

不出现纺锤体。
? 以前人们认为无丝分裂只在衰老细胞和病态组织中,

但近年研究发现高等生物的许多正常组织(如:植

物的薄型组织、木质部细胞、绒毡层细胞和胚乳细
胞),也常发生无丝分裂。

无丝分裂

蛙的红细胞

植物细胞

二、有丝分裂 (mitosis)

1 细胞周期(cell cycle) 2 有丝分裂过程 3 有丝分裂的遗传学意义

1 细胞周期
?

?

概念:指连续分裂的细胞,从上一次分裂结束 时开始到下一次分裂完成时为止,叫一个细胞 周期(cell cycle)。 一个细胞周期包括两个阶段:
?
?

分裂间期:大约占细胞周期的90%--95%; 分裂期:分裂期占5%--10%

?

细胞的种类不同,细胞周期的长短也不相同。

应用指南 1.只有连续分裂的细胞才有细胞周期,如根尖分生区 细胞;成熟细胞不分裂,没有细胞周期;减数分裂没有 细胞周期。 2.影响因素 (1)内部因素:不同种类的细胞,细胞周期持续的时间 不同。间期与分裂期所占比例也不同。 (2)外部因素:主要有温度、pH、射线、生理和病理状 况等,这些因素通过影响酶的活性影响细胞周期。因为 DNA复制、有关蛋白质合成、能量供给等生理过程都需 要酶的参与。

3. 分裂后子细胞的去向
根据细胞分裂后,子细胞的种类和分工不同,将 之分为三种类型:
(1)连续分裂的细胞:如 动物红骨髓细胞、皮肤 生发层细胞、小肠粘膜基部细胞、癌细胞、植物根 尖分生区细胞、茎形成层细胞 (2)暂不分裂的细胞 :如动物的B细胞、T细胞、 记忆细胞、植物的侧芽细胞 (3)不再分裂的细胞:如动物皮肤角质层细胞、精 (卵)细胞、哺乳动物成熟的红细胞、植物的根冠 细胞

过程——(1)细胞分裂间期
指细胞上一次分裂结束到下一次分裂开始之前的时期。

特征:
染色质解螺旋、松散分布在细胞 质中,核仁染色深。 ? 在光学显微镜下细胞状态不发生 明显变化 ? 细胞处于生理、生化反应高度活 跃的阶段,其呼吸和合成代谢都 非常旺盛(DNA的复制、相关蛋白 的合成)。
?

? 结果:DNA分子数加倍,染色单 体(表现为染色质的形态)形成。

DNA合成是间期最重要的准备,因此一般根据 DNA合成的特点,将间期分为:合成前期(G1)、合成期 (S)、合成后期(G2)。
合成前期(G 1 ) :细胞体积迅速增大;物质合成迅 速,为染色体的复制做准备。 合成期(S) :DNA合成期,进行DNA复制,DNA的含

量加倍。
合成后期(G2) :细胞体积增大;蛋白质和RNA合成

活跃,组蛋白含量也加倍,细胞分裂所需的高能
化合物主要在此期合成。

过程——(2)细胞分裂期

细胞分裂期 :细胞一分为二。主要是完成细胞
核遗传物质的均分。(占时5 ~10 %)
?

包括两个紧密相连的过程:
? ?

核分裂 细胞质分裂

?

通常有丝分裂主要是指核分裂,特别是在遗传

学中更主要讨论细胞核分裂。

前期

中期 后期

末期

立体图

1、前期 前期的特点有“两现、两消”
两现:① 染色体出现 :染色质 高度螺旋,变短变粗,变为在 光学显微镜下可见的染色体。 ②纺缍体出现: 在植物细胞的 两极,发出纺缍丝,形成纺缍 体。 两消: ① 核膜消失。注意:核 膜消失后,细胞质和细胞核也 就没有了界限。 ②核仁消失

2、中期
特点是染色体的着丝点排列 在赤道板的中央。 注意:1 是染色体的着丝点排 列在赤道板的中央,而不是染 色体排列在赤道板的中央。因 为染色体漂荡在液体中,不可 能在一个平面上。 2 由于染色体的着丝点排列在 一个平面上,染色体形态固定, 数目清楚,因此中期是染色体 计数的最佳时期。

着丝点

3、后期
?

后期的特点是着丝点一分 为二,原来由一个着丝点 连接的两个染色单体变为 两个染色体,此时细胞内 的染色体数目加倍。纺锤 丝牵引染色体移向细胞两 极。核遗传物质DNA均分。

4、末期
?

末期的特点 1、两消:染色体和纺锤体消失 2、两现:核膜重现;核仁重 现。 3、出现细胞板,形成细胞壁。 形成两个子细胞

?

注意:①染色体拉向细胞两极 的动力来自纺锤丝的牵引。 ② 赤道板和细胞板的区别:赤道 板是用来描述位置的概念,而 细胞板则是一个真实的结构, 将来形成细胞壁。

名称 染色 体

间期
6

前期
6

中期 6 12

后期
12 0 12

末期
6 0 6

染色 单体 DNA

0→12
6→12

12
12

12

特别提醒: (1)观察染色体最好的时期是中期。 (2)染色单体形成于间期,出现于前期,消失于后期。 (3)有丝分裂全过程各个时期始终有同源染色体存在, 但不配对也不分开。 (4)赤道板与细胞板的区别:赤道板不是细胞结构, 是一假想平面,在光学显微镜下看不到;细胞板是一 真实结构,光学显微镜下能看到,出现在植物细胞有 丝分裂的末期。

有丝分裂过程

赤道板

动 物 细 胞 的 有 丝 分 裂

核 膜 核 仁 染色质 中心粒




收缩环造成的分 裂沟

前 期

中 期

末 期

后 期

动物细胞有丝分裂过程示意图

间期

间期

前期

前期

中期

后期 末期

有丝分裂的过程
? 分期:

间期、 前期、中期、后期、末期。
? 主要事件: ? 1. ? 2. ? 3.

遗传物质的复制 核膜的解体和重建 染色质凝集和重新形成

? 4.
? 5.

纺锤体形成和染色体运动
细胞质分裂(收缩环;细胞板)

动、植物细胞有丝分裂的比较: 植物细胞分裂 动物细胞分裂

相同点

1、分裂过程及分期相同; 2、核内染色体变化相同 中心体周围 发出星射线 形成纺锤体 细胞膜中部 向内缢裂

前期: 细胞两极发出 不 纺锤体形成的方 纺锤丝形成纺 式不同 锤体 同



末期: 细胞板 细胞质分开的方 →细胞壁 式不同

染色体、DNA分子、姐妹染色单体在有丝分裂各时期数量的变化

间期 染色体 DNA分子 姐妹染色单体

前期

中期

后期

末期

2N

2N

2N

4N

2N

2N→4N 4N

4N 4N

4N
0

2N
0

0→4N 4N

4N 染色单体的数量 2N O

染色体的数量 DNA的数量

间期

前期 中期 后期 末期

时期

用坐标图示染色体、DNA分子、姐妹染色单体在有丝分裂各时期数量的变化

4N
2N O

染色体的数量

间期 4N 2N O 间期 4N 染色单体的数量 2N O 间期

前期 中期 后期 末期

时期

DNA的数量

前期 中期 后期 末期

时期

前期 中期 后期 末期

时期

有丝分裂中以染色体为主线
DNA复制和有关蛋白质的合成→染色质螺旋化形 成染色体→与纺锤丝相连,排在赤道板上→姐妹染色 单体分离,平均移向两极→染色体解螺旋变成丝状的 染色质

复制—“浓缩”—排列—分裂—平分

分裂期细胞结构连续变化
①染色体形态变化
染色质 高度螺旋化、变短、变粗 染色体 ?? ???????? ? ??????? 解螺旋成为细丝状 ??前期、中期、后期? ?间期、末期?

②纺锤体的变化:形成(前期)→解体消失(末期)。 ③核仁、核膜的变化:解体消失(前期)→重建(末期)。 ④染色体行为变化

⑤中心粒的变化(动物、低等植物细胞) 中心粒在间期倍增,在分裂期逐渐移向两极。 ⑥末期出现细胞板(植物) 细胞板的形成与高尔基体的活动有关。

3 有丝分裂的遗传学意义
有丝分裂的重要特征:
?

?

复制一次,细胞分裂一次,分裂结果是染色体平均分 配到两个子细胞中。 通过细胞分裂,使子代细胞获得与亲代细胞相同的核 遗传物质,从而保证了亲代与子代之间遗传物质的稳 定性。

?

有丝分裂的意义:
?

(1)一个细胞周期=分裂间期+分裂期。 (2)分裂间期>分裂期。 (3)表示方法: ①常规表示法(扇形图、直线图、曲线图) a.扇形图

b.直线图

c.曲线图

②柱形图表示法

B组DNA含量在2C到4C之间,说明细胞正处于DNA复 制时期;C组细胞中DNA已经加倍说明细胞处在分裂期。

实验面面观:观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 1.实验原理 (1)高等植物的分生组织有丝分裂较旺盛。 (2)细胞有丝分裂各个时期染色体的形成和行为变化不 同,可用高倍显微镜根据各个时期内染色体的变化情况, 识别该细胞处于哪个时期。 (3)细胞核内的染色体易被碱性染料(如龙胆紫)染成深 色。 2.实验流程 洋葱根尖培养:实验前3~4 d,待根长到5 cm

?取材:取根尖2~3 mm ? ? ?解离液:质量分数为15%的HCl和体积分数为95%的酒精混合液?1? 1? : ?解离?目的:使组织中的细胞分离开 ? ?时间:3~5 min ? ? ?程度:根尖酥软 ? ? ? ?漂洗液:清水 ? 漂洗?目的:洗去解离液,便于染色 装片? ?时间:10 min ? ? 制作 ? ? ?染液:0.01 g/mL或0.02 g/mL的龙胆紫溶液或醋酸洋红液 ?染色?目的:使染色体?质?着色 ? ? ?时间:3~5 min ? ? ? ? ?制片?操作:用镊子将根尖弄碎,盖上盖玻片,覆加一块载玻片,用拇指轻压呈云雾状 ? ? ? ?目的:使细胞分散开来

?正方形,排列紧密,有分裂细胞 ? 观察 ?b.高倍镜观察:在低倍镜观察的基础上换高倍镜 ?c.仔细观察:先找中期,再找其余各期,注意染色体的特点 ?d.移动观察:慢慢移动装片,完整地观察各个时期
a.低倍镜观察:找到分生区细胞,其特点是细胞呈

绘图

应用指南 (1)实验成功的关键 ①剪取生长旺盛、带有分生区的根尖,同时注意剪取 的时间,一般在上午10点至下午2点左右,此时分生区 细胞分裂旺盛。 ②解离充分,使细胞分散开,是实验成功的必备条件。 ③染色液的浓度和染色时间必须掌握好,应注意染色 不能过深,否则镜下一片紫色,无法观察。 ④压片时用力必须恰当,过重会将组织压烂,过轻则 细胞未分散,二者都将影响观察。

(2)实验应注意事项 ①解离完一定要漂洗,目的是洗去多余的盐酸,防止 解离过度和影响染色。 ②将染色质和染色体染色,时间不要太长,3~5 min 即可。 ③加盖玻片时,注意防止产生气泡。 ④用显微镜观察装片时,要遵循“先低后高”的原则。 ⑤观察时应先找到呈正方形的分生区细胞,在一个视 野里观察时,要注意边观察边移动装片,观察有丝分裂 各个时期。

⑥显微镜下观察的都是死细胞,不能看到细胞分裂动 态变化,若视野中找不到某一时期的细胞,可通过移动 装片从邻近的区域中找。 ⑦在观察装片时,装片的移动方向与物像的移动方向 相反。 ⑧在显微镜下观察到间期细胞数目最多,原因是间期 历时最长。

三、减数分裂

魏斯曼从理论上预测: 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。

作出推理
父 精 子

46
(有丝分裂)

46 母
卵 46 细 胞 受精卵
(有丝分裂)

假设: 配子(精子 或卵细胞)是 通过有丝分裂 的方式产生的

46
受精

92

新个体

作出推理
父 精 子

46 23
受精

46 母 23
卵 细 胞

46
46

受精卵

(有丝分裂)

新个体

精子
(来自 父方)

卵细胞
(来自 母方)

受精
受精卵

有丝分裂

体细胞



凡是进行有性生殖的动植物,
在从原始的生殖细胞(如动物的

精原细胞或卵原细胞)发展到成
熟的生殖细胞(精子或卵细胞) 的过程中,都要进行减数分裂。

减数分裂是细胞连续分裂两次,
而染色体在整个分裂过程中只复 制一次的细胞分裂方式。减数分 裂的结果是,细胞中的染色体数 目比原来的减少了一半。

有性生殖过程中染色体数目变化的曲线
高等动物(2n)
有丝分裂

(雄)减 数分裂

受精卵 (2n) 受精作用

(雌)减 数分裂

精 子 (n)

卵细胞 (n)

意义: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。

减数分裂的特殊性表现在:
?

具有一定的时间性和空间性:生物个体性成熟后,动物 性腺和植物造孢组织细胞中进行。

?

连续进行两次分裂:遗传物质经过一次复制,连续两次 分裂,导致染色体数目的减半。

?

同源染色体在第一次分裂中相互配对,也称为联会;并 且在同源染色体间发生片段的交换,及交叉互换。

精子的形成过程
精原细胞
有 丝 分 裂

精原细胞

精子
睾丸

2、联会

同源染色体两两配对的现象。

3、四分体: 每一对同源染色体中,含有四个染色单

体,叫做一个四分体。

一个四分体

两个四分体

精子形成的大致过程:
精原细胞
染色体复制

初级精母细胞
精细胞

减数第一次分裂 的分裂期 变形

次级精母细胞

减数第二次分裂

精子

减数分裂

减数第一次分裂(减I)

减数第二次分裂(减II)

间期
减数分裂Ⅰ 减 数 分 裂

前期Ⅰ

中期Ⅰ
后期Ⅰ 末期Ⅰ 前期Ⅱ 减数分裂Ⅱ 中期Ⅱ 后期Ⅱ 末期Ⅱ

精子的形成过程
精原 复制 初级精 细胞 母细胞 2n 2n 着丝点 联会→四分体→ 次级精母 分裂 同源染色体分离 细胞 n 精细胞 n 变形 精子 n

(一)第一次分裂 同源染色体分离,染色体数量减半。
四分体
复制

联会

同源染色 体分离
初级精母细胞

精原细胞 2n

2n n

次级精 母细胞

(二)第二次分裂

着丝点 分裂

变形

次级精母细胞

精细胞

精子

间期

间期

间期

间期

间期

间期

精原细胞体积增大 染色体复制,形成 初级精母细胞

前期

前期

前期

前期

前期

前期

同源染色体联会

同源染色体的两两配对现象叫做联会。

前期
四分体(含四条染色单体)

同源染色体联 会,四分体出现 联会后的每对同源染色体含有 四个染色单体叫做四分体

一个四分体 = 一 对同源染色体 条染色体

= 两

= 四

条染色单体

a

,
a

b

,
b

交叉互换:四分体中的非姐妹染色单体 之间发生交叉,并且相互交换一部分染 色体。同源染色体间发生了遗传物质的 重组。

中期

中期

中期

中期

中期

中期

中期

中期

中期

同源染色体排 列在赤道板上
有丝分裂比较

后期

后期

后期

后期

后期

后期

A

B

A

,

B

,

同源染色体分离

与有丝分裂比较

A

B

A

B

,

A

,

B

,

A

,

B

非同源染色体 自由组合

继续

返回

后期

后期

后期

后期

后期

后期

末期

末期

末期

末期

形成两个次级 精母细胞,染色体 数目减半 次级精母细胞中 无同源染色体

间期短或无 染色体不复制

间期短或无 染色体不复制

间期短或无 染色体不复制

中期

染色体的着丝点 排列在赤道板上

中期

中期

后期

后期

后期

后期

后期

后期

着丝点分裂, 染色体一分为二, 姐妹染色体向两极 移动

后期

后期

后期

末期

末期

末期

末期

末期

末期

分裂结果形成 四个精细胞 与原来相比每个精 细胞染色体数目减半

精细胞变形 形成四个蝌蚪 状的精子

精子的形成过程 精 子 的






返回

卵 细 胞 的 形 成

返回

卵 细 胞 的 形 成

极体 极体 卵原 细胞 2N 初级卵 母细胞

极体
极体

2N

次级卵 母细胞 N

卵细胞 N

一个卵原细胞经过两次细胞分裂只形成 一个卵细胞,卵细胞中染色体数目是卵原细胞中 的一半。三个极体都退化消失。

卵细胞的形成过程
联会形成四分 体

间期 极体

复制

前期Ⅰ

前期Ⅰ 中期Ⅰ 减数第一次分裂,同源染色体分开

后期Ⅰ

极体 减数第二次分裂,染色单体分开 卵细胞

末期Ⅰ

前期Ⅱ

中期Ⅱ

后期Ⅱ

末期Ⅱ

精 细 胞

减数分裂与精子和卵细胞的形成
1.精子与卵细胞的形成比较
精子 部位 动物睾丸,植物花药 卵细胞 动物卵巢,植物胚囊

减数第一 次分裂

精子

卵细胞

减数第二次 分裂

是否变形

细胞质的分 裂分配情况

两次分裂都均等

只有减数第二次分裂中 第一极体分裂均等,其 他分裂皆不均等

精子

卵细胞

结果

(1)染色体的行为和数目变化的过程是一样的,表现在: ①染色体都是在减Ⅰ的间期复制; ②减Ⅰ都是同源染色体联会、均分; 相同点 ③减Ⅱ都是着丝点分裂,姐妹染色单体分开 (2)产生的子细胞数目都是 4 个,且细胞中染色体数目减半 (3)性细胞染色体是由性原细胞的非同源染色体自由组合而 来,种类都为 2n 种

数目
4n

减数分裂过程中染色 体和DNA数目的变化
染色体数 DNA分子数

2n





















第一次分裂

第二次分裂

时期

A组 前期图形

无:减数第二次分裂;A2 是否有同 源染色体 有: 特殊状态(联会、四分体) (减 –I;A3、A4) 染色体散乱分布(有丝分裂;A1)

B组
中期图形
无:减数第二次分裂;B3 是否有同 源染色体 有: 四分体排列在细胞中央(减 –I;B2) 染色体着丝点在赤道板上(有丝分裂;B1)

C组
后期图形

有:有丝分裂; C1 是否有同源 染色体(看 一极) 有染色单体(减数第一次分裂;C2) 无

无染色单体(减数第二次分裂;C3)

A 有丝分裂前期

B 减Ⅰ前期

C 减Ⅱ前期

D 有丝分裂中期

E 减Ⅰ中期

F 减Ⅱ中期

G 有丝分裂后期

H 减Ⅰ后期

I 减Ⅱ后期

首先判断时期,如染色体无规律分布为前期,染色体排列
在中央为中期,染色体移向两极为后期;

其次判断分裂方式
奇数:减数第二次分裂
奇偶数 偶数: 有丝分裂 减数第一次分裂 减数第二次分裂 有无同源染色体

“三看”

无:减数第二次分裂 有: 减数第一次分裂 有丝分裂 同源染色体有无 联会或分开 无:有丝分裂 有:减数第一次分裂 图形识别

有丝分裂

减数分裂 第一次分裂第二次分裂

前期 中期

后期

减数分裂与有丝分裂的图像比较 中期 后期
减Ⅰ
四分 体排 列于 细胞 中央

减Ⅱ 有丝分裂
(不含同 源染色 体) 着丝点 排列在 赤道板 上

减Ⅰ

减Ⅱ 有丝分裂

(含同 同源染色 (不含同 (含同源 源染色 体分离 源染色体) 染色体) 体) 着丝点分 着丝点 分裂 裂 着丝点 排列在 赤道板 上

A

B

C

D

E

F

减数分裂与有丝分裂的区别
比较项目
发生的场所 染色体复制 细胞分裂

减数分裂
只在生殖腺内 一次 两次

有丝分裂 全身各处
一次 一次 与母细胞相同 体细胞 无 无 无

子细胞染色体数
子细胞功能 同源染色体联会

比母细胞减半
生殖细胞 有 有 有

同源染色体分离 非同源染色体 自由组合

四分体(含四条染色单体)
返回 再来一次 继续

同源染色体联 会,四分体出现

组合一

组合二

组合三

组合四

非同源 染色体的

自 由 组 合
如果染色体是三对而不 是两对,那么将会产生 (n为同源染 组合方式(或产 多少种不同类型的配子? 色体的对数) 生的配子种类)
增加了配子的多样性,从而产生遗传性变异

n =2

继续

返回

组合一

组合二

组合三

组合四

非同源 染色体的

自 由 组 合
组合方式(或产 生的配子种类)

n =2

(n为同源染 色体的对数)

继续

返回

组合一

组合二

组合三

组合四

非同源 染色体的

自 由 组 合
组合方式(或 产生的配子种 类)

n =2

(n为同源染 色体的对数)

继续

返回

组合一

组合二

组合三

组合四

非同源 染色体的

组合方式(或 产生的配子种 类)

n =2

自 由 组 合
继续

(n为同源染 色体的对数)

返回

组合一

组合二

组合三

组合四

非同源 染色体的

组合方式(或产 生的配子种类)

n =2

自 由 组 合
继续

(n为同源染 色体的对数)

返回

非同源 染色体的

自 由 组 合
继续

返回

减数分裂产生的配子种类

(1)假设一个精(卵)原细胞中有n对同源染色体,则 形成配子(精子或卵细胞)的可能性(不含交换)为2n种;完 全含父方(或母方)染色体的配子占的比例是1/2n;非同 源染色体自由组合的方式有2(n-1)种可能性。 (2)不论精(卵)原细胞内含有多少对染色体,经减数 分裂I形成的次级精(卵)母细胞的实际数目都是2个(1 个),实际种类均为2种(1种);减数分裂Ⅱ形成的精子 (卵细胞)实际数目都是4个(1个),实际种类均为2种(1 种)。



叉 互 换

A

a

B

b

同源染色体联会
返回



叉 互 换

A

a

B

b

染色单体断裂
返回



叉 互 换

A a B

b

非姐妹染色单体 之间发生互换并 引起交叉
返回



叉 互 换

A

a

B

b

非姐妹染色单体 之间发生互换并 引起交叉
返回



叉 互 换

A

a B

b

交叉点向末端移动
返回



叉 互 换

A

a

B

b

交叉点向末端移动
返回



叉 互 换

A

a

B

b

返回

交叉互换使同源染 色体的两条非姐妹 染色单体发生遗传 物质的部分交换


A a B b

叉 互 换

返回

再来一次

交叉互换使分裂产生 的四个子细胞所含的 遗传物质各不相同

减数分裂与可遗传变异的关系
(1)减Ⅰ间期复制→基因突变。 (2)减Ⅰ前期同源染色体非姐妹染色单体交叉互换 ―→基因重组。

(4)减数分裂中也可能发生染色体结构和数目的改 变―→染色体变异。

受精作用
1.实质:精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合的 过程。 2.细胞学基础 (1)细胞膜和核膜的识别功能——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。 3.减数分裂和受精作用的意义 (1)同一双亲的后代呈现多样性,有利于生物在自 然选择中进化,体现了有性生殖的优越性。

原因:①减数分裂形成的配子,染色体组成具有多 样性。 ②受精过程中卵细胞和精子的结合具有随机性。 (2)对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目 的恒定、生物的遗传和变异都具有重要的意义。 染色体数目的变化关系可表示如下(假设生物体细 胞的染色体数为2N):

1.受精卵是新个体的第1个细胞,是个体发育的起 点。

2.精子、卵细胞是亲子代之间联系的桥梁,通过它们 将亲代的DNA传递给子代。
3.受精卵中的染色体数与正常体细胞相等。且一半来 自父方,一半来自母方。但细胞质则几乎都来自卵细胞,即 细胞质中的遗传物质几乎都来自母方,而且在卵细胞形成时 的分配是随机的,不均等的。它们决定了细胞质遗传的两大 特点:母系遗传;杂交后代不出现一定的分离比。 4.受精作用中,精子与卵细胞随机结合是遗传基本规 律体现的重要条件之一。 5.基因重组发生于减数分裂中,而不是在受精作用中 发生的。

实验面面观:观察细胞的减数分裂
1.实验材料的选择 (1)一般来说,雄性个体产生的精子数量远远多于 雌性个体产生的卵子数量,因此在选择观察减数分裂的 材料时,要选择分裂旺盛的雄性个体生殖器官,如动物 精巢,植物花药。 (2)在动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底,排卵 时仅仅是次级卵母细胞,只有和精子相遇后,在精子的 刺激下,才继续完成减Ⅱ分裂,所以要完整观察减数分 裂各时期的图像,特别是减Ⅱ分裂图像,一般不选择雌 性个体的生殖器官。

2.实验流程 (1)装片制作:(同有丝分裂装片制作过程) 解离→漂洗→染色→压片 (2)显微观察 在低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分 低倍镜 裂装片。识别初级精母细胞、次级精 观察 ―→ 母细胞和精细胞 ↓ 先在低倍镜下依次找到减数第一次分 高倍镜 裂中期、后期和减数第二次分裂中期、 观察 ―→ 后期的细胞,再在高倍镜下仔细观察 染色体的形态、位置和数目 ↓ 根据观察结果,尽可能多地绘制减数 绘图 ―→ 分裂不同时期的细胞简图

应用指南 1.精巢内精原细胞既进行有丝分裂,又进行减数 分裂,因此可以观察到染色体数为N、2N、4N等不同 的细胞分裂图像。 2.可通过观察多个精原细胞的减数分裂,推测出 一个精原细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。原因 是: ①同一生物的细胞所含遗传物质相同,增殖过程相 同。 ②同一时刻不同细胞可能处于不同细胞周期的不同 阶段。 ③先用低倍镜观察找到各期细胞,再用高倍镜仔细 观察染色体的形态、位置和数目。


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