减数分裂与配子形成
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生物有丝分裂中产生的配子是什么意思
配子是通过减数分裂形成的,减数分裂是真核细胞增殖的一种方式,是有性繁殖生物的生殖细胞,在成熟期所经历的一种特殊的有丝分裂。
配子是指生物进行有性生殖时由生殖系统所产生的成熟性细胞,简称生殖细胞。
配子分为雄配子和雌配子动物和植物的雌配子通常称为卵细胞,而将雄配子称为精子。
精子相当小,但能够运动,呈蝌蚪状进入卵细胞,而卵细胞体积相当
大,并且是不可游动的,尽管雌雄配子的体积不同,但它们为子代提供的核DNA 是等量的,即各提供一套基因组。
不过,由于卵细胞的体积大,子代细胞的细胞质结构和细胞质DNA基本都是由卵细胞提供的。
受精时,雌雄配子的结合是随机的,生物体在形成配子时,成对的遗传因子彼此分离,分别进入不同的配子中。
配子的形成原理
配子的形成原理是通过生殖细胞发生过程中的减数分裂来实现的。
减数分裂是一种特殊的细胞分裂过程,经过该过程,从一个母细胞细胞分裂形成四个分离的配子。
具体来说,配子的形成包括两个阶段:减数分裂I和减数分裂II。
在减数分裂I中,母细胞细胞核经过DNA复制后,进入减数分裂I。
这个阶段两个相同染色体连接在一起,形成一对同源染色体,这对同源染色体进行交换染色质的部分,称为交换。
随后,同源染色体分离,每个配子细胞都含有一对非同源染色体。
在减数分裂II中,每个配子细胞中的非同源染色体进一步分离,形成单一染色体的两个染色体。
最终,每个配子细胞中都包含一个单一的染色体。
这样,从母细胞最初的一个细胞核中,通过两次分裂,最终形成了四个包含单一染色体的配子细胞。
减数分裂的核心机制是染色体的复制、交换和分离。
通过染色体的复制确保每个配子细胞都包含一套完整的染色体,通过交换增加基因的多样性,通过分离保证每个配子细胞中只有一个染色体,从而实现配子的形成。
2022年高考生物总复习:减数分裂与配子的形成及受精作用1.减数分裂的概念
2.过程(以二倍体动物为例)
3.精子和卵细胞形成过程的差异
若基因型为AaBb的一个卵原细胞,产生了一个Ab的卵细胞,请绘制与产生该卵细胞相关的初级卵母细胞、次级卵母细胞及第一极体后期分裂图像。
提示
4.受精作用
(1)概念:卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
(2)实质:精子的细胞核与卵细胞的细胞核相互融合,使彼此的染色体会合在一起。
(3)结果:受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目,其中一半染色体来自精子(父方),另一半来自卵细胞(母方)。
(4)减数分裂和受精作用的意义是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。
1.真题重组判断正误
(1)减数分裂前期Ⅰ同源染色体配对,每条染色体含有4条染色单体,子细胞染色体数目为母细胞的一半(2015·浙江卷,2D)(×)
(2)正常情况下,在人的初级卵母细胞经减数分裂形成卵细胞的过程中,一个细胞中含有的X染色体数最多为4(2014·上海卷,22D)(×)
(3)如图为细胞内染色体状态示意图,这种染色体状态表示已发生基因重组(2012·上海卷,8B)(√)
以上内容的考查多源于教材必修2P16~26,考查重点为减数分裂过程、特点及其与有丝分裂的比较,本考点常结合细胞分裂图像及孟德尔定律细胞学基础予以考查,复习时务必强化相关内容的归纳、整合与集训。
2.(教材必修2P25技能训练改编)请绘制果蝇(2N=8)精原细胞形成精子过程中染
色体数目变化图。
提示如图所示
精原细胞形成精子过程中染色体数目变化图。
减数分裂的遗传学意义
减数分裂是配子形成过程中的必要阶段,这一分裂方式在遗传学上具有重要意义。
首先减数分裂时核内染色体严格按照一定规律变化,最后分裂成四个子细胞,各具有半数的染色体(n),这样经过受精结合,再恢复成全数染色体(2n)。
这就保证了子代和亲代间染色体数目的恒定,为后代的性状发育和性状遗传提供了物质基础;同时保证了物种的相对稳定性。
而且由于同源染色体在中期Ⅰ排列在赤道面上,然后分向两极,而各对同源染色体中的两个成员在后期Ⅰ各移向哪一极是随机的,这样不同对的染色体可以自由组合在一起进入同一配子。
n对染色体,就可能有2n种自由组合方式。
例如玉米(n=10)的各对同源染色体分离时的可能组合数为210=1024。
同时,在前期Ⅰ的粗线期,同源染色体的非姊妹染色单体之间可以发生片段的互换,为生物的变异提供了物质基础,有利于生物的适应与进化,并为人工选择提供了丰富的材料。
配子的形成过程
减数分裂(复制一次,分裂两次)
↓有丝分裂获得
间期:1精原细胞:染色体复制(DNA加倍,染色体不变)
略
增I前:联会、四分体注意交叉互换
大I中:四分体在中央,着丝点在赤道板两侧减I:1初级精母细胞I后:同源染色体分开,非同源染色体自由组合联会
减四分体I末:1个细胞→2个
数同源染色体分开
分非同源染色体自由组合
数
减Ⅱ:2次级精母细胞Ⅱ前:染色体散乱分布
(等大)Ⅱ中:着丝点在赤道板中央
类似有丝分裂→(但是无同源染色体)
4个精细胞(等大)Ⅱ后:着丝点分裂单体→子染色体数目加倍↓变形Ⅱ末:2个细胞→4个
4个精子
1个四分体= 1对同源染色体= 4个染色单体= 4个DNA
精子和卵细胞形成的区别(是否均等、变形、生殖细胞数)两头大小
一个
....
....相互对应..精原细胞(初级精母细胞)产生4个两种
..精子两两相同
一个
..次级精母细胞产生1.种.精子
一个
..卵原细胞(次级卵母细胞)产生1个卵细胞
这种生物最多可产生2n种精子或卵细胞n代表等位基因(同源染色体)对数。
实验2 减数分裂与配子形成一、实验目的1.通过对动物精子形成过程中减数分裂的观察,了解动物生殖细胞形成的一般过程以及染色体在这一过程中的动态变化,深刻理解减数分裂的遗传学意义。
2.掌握制作玻片标本的技术二、实验原理减数分裂是有性生殖的生物在形成配子的过程中所进行的一种特殊形式的细胞分裂,与有丝分裂相比,减数分裂的前期很长,可以划分为5个时期。
细线期染色质浓缩、凝聚成染色体,DNA还不能看出双线结构,染色体之间缠绕扭曲,无法计数;偶线期同源染色体配对,形成二价体,比细线期要清楚,染色体比较细长,无法计数;粗线期染色体变粗变短,可以看到交叉,基本能够辨别染色体头尾,可以初步计数;双线期染色体进一步缩短;终变期染色体浓缩得最短,可以看到染色体团块。
三、实验用具及材料实验用具:显微镜、解剖针、镊子、解剖盘、吸水纸、载玻片、盖玻片、改良苯酚品红染液、材料:蝗虫精巢四、实验步骤1.将已经取出的蝗虫的精巢中分离出两根精细小管,放在干净的载玻片上,用吸水纸将上面的水吸净。
2.在精细小管的位置滴加1滴改良苯酚品红染液,在室温下染色10到15min。
3.盖上盖玻片,在盖玻片上垫上两层吸水纸,用解剖针的针柄轻敲盖片,使材料充分均匀分散开,使细胞分散压平。
4. 置于显微镜下观察,先用低倍镜(10×)观察,找到比较好的视野后转用高倍镜(40×)观察。
分辨减数分裂各个时期,特别是前期的各个时期,绘制所看到的分裂时期的图。
五、实验结果1.取材:我们取的是已经准备好的蝗虫精巢,所以不存在错取到肌肉组织或其他组织的可能。
虽然动物的精巢里不断进行着减数分裂,但是蝗虫的精细小管很多,有的精细小管里的正在分裂的细胞较多,而有的则含较多的精细胞。
我最初观察时,视野里全是很小的颗粒状细胞,还有很多梭形的精子,几乎没有看到分裂期的细胞,就是因为取材的时候取到了一根大部分细胞已完成减数分裂的精细小管。
幸好最初取材时取了两根精细小管,这时候才意识到为什么一开始老师让我们多取一根。
自由组合定律产生配子过程配子过程是生物繁殖中的重要环节,通过这一过程,雄性和雌性个体能够产生出具有遗传信息的配子,进而实现繁衍后代的目的。
而在配子的产生过程中,自由组合定律则起到了至关重要的作用。
自由组合定律是遗传学中的一条基本定律,它描述了基因在配子中的自由组合方式。
根据自由组合定律,一个个体的配子中的基因组合是随机的,与其他基因的组合没有关联。
这意味着,个体的基因型与基因频率之间没有直接的联系。
在配子的产生过程中,自由组合定律起到了导向和决定的作用。
具体而言,自由组合定律决定了基因的分离和重组过程。
当一个个体进行配子的产生时,其两个亲本个体的基因组合会发生分离和重组的过程,从而形成新的基因组合。
配子的产生过程包括两个主要的步骤,即减数分裂和受精。
减数分裂是指生物体的生殖细胞在发生分裂时,染色体的数量减半,并且基因组合发生重组。
在减数分裂的过程中,自由组合定律起到了重要的作用。
根据自由组合定律,染色体的分离是随机的,没有规律可循。
这意味着,每个配子中的染色体数量和基因组合都是随机的,与其他配子没有直接的关联。
受精是指雄性和雌性个体的生殖细胞结合,形成受精卵。
在受精过程中,自由组合定律同样起到了重要的作用。
雄性和雌性个体的配子结合时,基因组合也是随机的,没有规律可循。
这意味着,每个受精卵的基因组合都是独特的,与其他受精卵不同。
通过配子的产生过程,生物能够实现遗传信息的传递和多样性的产生。
自由组合定律的存在和作用,使得每个个体都能够产生出独特的配子,进而形成不同的后代。
这种多样性的产生,对于物种的适应性和进化具有重要意义。
总结起来,自由组合定律在配子的产生过程中起到了至关重要的作用。
它决定了基因的分离和重组方式,使得每个个体能够产生出独特的配子。
通过配子的产生,生物能够实现遗传信息的传递和多样性的产生,进而实现繁衍后代的目的。
自由组合定律的存在和作用,为生物的进化和适应性提供了基础。
因此,我们对自由组合定律的理解和应用,不仅可以帮助我们更好地理解生物的繁殖过程,还能够为遗传学和进化学的研究提供重要的理论基础。
实验2:减数分裂与配子形成1. 实验目的通过观察,了解减数分裂的过程中的动态变化;并学习制作装片。
2. 实验原理蝗虫的精巢中的精小管有大量的发生减数分裂的细胞,可染色并进行观察。
3. 实验用具及材料显微镜、改良苯酚品红染液、蝗虫、解剖用具、载玻片、盖玻片4. 实验方法及步骤5. 结果与讨论手绘图附于最后第一幅图:棒状物较粗,围成一个较为对称的圆周(没有缺口),且棒状物数量较多。
因为其棒状物较多,可以初步推断这个细胞处于减数分裂的一期。
由于其围成一个较为对称的圆周,推断其处于减一的中期。
因为如果是减一的后期,那么由于染色体的分开,会发生雄性x/0所导致的X 染色体分离滞后的现象,也会在圆周上产生一个缺口或者至少会有一处染色体之间的间隔比较明显比其他染色体之间的间隔稍大一些,破坏圆周的对称性。
而在第一幅图中,这种情况很明显没有出现,染色体之间的间隔很均一且分布非常密集,因此可以排除掉减一后期的可能性。
因此,我判断第一幅图为减一中期。
第二幅图:棒状物较粗,分布较为集中虽然其棒状物较粗,但是通过和视野中的其他分裂相进行比较(并未在手绘图中显示),其宽度并不处于一个极端的位置,也即既有比该棒状物粗的,也有比该棒状物细的。
并且其位置中央有棒状物的存在,棒状物的分布的方向较为无序,因此基本可以判断不是中期或者后期的图像(基本是因为还有很小的概率可能在这一时刻恰好以一种特殊的角度形成了这幅图)。
根据其不是最粗的这一特点,我判断这幅图位于双线期。
6. 思考与感悟对于规范的生物绘图首先构图,之后绘制草图,再绘制成图,最后用引线和文字注明各部分的名称。
应注意科学性和准确性,点线要清晰流畅,比例要正确,突出主要特征,纸面保持整洁并且有准确的标注。
对于减数分裂染色体数目减半发生的时期在减数第一次分裂的末期都会发生染色体数目的减半,同源染色体分开。
而减数第二次分裂的末期只是在着丝粒分来,染色体数目并没有变化。
课程学到的了解到科研在做出对一件事物的判断时应该的描述,分析的语言方法。
实验四减数分裂与配子形成一、实验目的1、观察减数分裂过程并熟悉减数分裂各个时期的特征及染色体的形态、数目的变化,为研究遗传基本规律奠定细胞学基础。
2、学习并进一步掌握动、植物减数分裂玻片标本的制作方法和基本技能。
3、了解动、植物的生殖细胞的形成过程。
二、实验原理减数分裂是一种特殊方式的细胞分裂,仅在配子形成过程中发生。
这一过程的特点是:连续进行两次核分裂,而染色体只复制一次,结果形成四个核,每个核只含单倍数的染色体,即染色体数减少一半,所以称作减数分裂。
另外一个特点是前期特别长,而且变化复杂,包括同源染色体的配对、交换、分离和非同源染色体的自由组合等。
在高等生物里雌雄性细胞形成的过程中,都是先由有性组织(如花药和胚珠、精巢和卵巢)中的某些细胞分化为孢母细胞(2n),以及精母与卵母细胞(n)。
进一步由这些细胞进行一种连续二次的减数分裂,即减数第一分裂和减数第二分裂,最终各自产生4个小孢子(n)或精细胞(n),或是分别产生一个大孢子或卵细胞(n)与三个退化的极体(n)。
再经受精作用,雌、雄配子融合为合子,染色体数目恢复为2n。
这样,在物种延续的过程中,确保了染色体数目的恒定,从而使物种在遗传上具有相对的稳定性。
在分裂过程中,可以详细地到染色体的形态、数目、组成和染色体的鉴定和分析等,从而为遗传学研究中远缘杂种的分析、染色体工程中的异系鉴别、常规的组型分析以及三个基本规律的论证,提出了直接与间接的依据和细胞学基础。
并可导致了各种遗传重组的发生,为生物的进化提供了物质基础。
三、实验材料小麦(Triticum aestivum Linn)幼穗,短角斑腿蝗(Catantopsbrachycerus)精巢。
四、实验器具和药品试剂显微镜、解剖针、镊子、刀片、载玻片、盖玻片、吸水纸、小广口瓶等;卡诺氏固定液(Carnoy's Fluid)、45%醋酸和改良苯酚品红等。
五、实验方法和步骤(一)小麦花药压片标本的制作与观察1、取材当大田中的小麦处于孕穗早期时,选取旗叶叶耳与其下面一叶叶耳之间相距1~2cm的主穗,剥去外部叶鞘,剪下幼穗,投入Carnoy固定液中,固定4~24h后用70%酒精换冼两次,保存在70%酒精中。
教师资格证《生物学科知识与教学能力(初级中学)》(题库)模拟试卷三[单选题]1.下列关于肺泡适于(江南博哥)气体交换的结构特点的叙述,不正确的是()。
A.肺泡外包绕着丰富的毛细血管B.肺泡壁由软骨支撑C.毛细血管壁是一层上皮细胞D.肺泡壁也是一层上皮细胞参考答案:B参考解析:肺适于气体交换的特点:①肺泡数量多,肺泡外包绕着许多毛细血管和弹性纤维。
②肺泡壁和毛细血管壁均只由一层上皮细胞构成,有利于肺泡和血液进行气体交换。
肺泡壁只有一层上皮细胞,没有软骨支撑,故B错误。
[单选题]2.当心脏的房室瓣处于关闭,而动脉瓣处于开放状态时,心脏的房室舒缩状态为()。
A.心房、心室同时收缩B.心房收缩、心室舒张C.心房、心室同时舒张D.心房舒张、心室收缩参考答案:D参考解析:心房收缩时,心室舒张,房室瓣打开,动脉瓣关闭;心房舒张时,心室收缩,房室瓣关闭,动脉瓣打开;全心舒张时,房室瓣打开,动脉瓣关闭。
[单选题]3.当农民伯伯对小麦植株一次性施肥过多时,小麦植株会出现萎蔫现象,更严重者可能会出现烧苗的现象。
当植株发生萎蔫时,最适宜采取的补救措施是()。
A.加强光照B.适当浇水C.增加空气流通D.移栽植物参考答案:B参考解析:对植株施肥过多时会使土壤中离子浓度过大,以致外界离子浓度大于植物根部细胞内液体浓度,从而引起植物根部细胞失水而出现植物萎蔫甚至烧苗的现象。
故应适当给植物浇水,降低土壤中液体的浓度,使植物根部细胞恢复吸水,这样萎蔫现象就会得到缓解。
[单选题]4.教师在上“爱护植被、绿化祖国”一课前,安排学生课前收集报纸、纪录片等有关环境被污染、绿色植被被破坏的资料,通过这样的活动来帮助学生很好地理解所学内容。
这利用的课程资源是()。
A.学校课程资源B.家庭课程资源C.媒体课程资源D.社区课程资源参考答案:C参考解析:报纸、纪录片、电视、影视作品等均属媒体课程资源。
[单选题]5.图2表示生物新物种形成的基本环节,下列叙述正确的是()。