第1节 减数分裂
一、学习内容：
1. 细胞的减数分裂
2. 生殖细胞的形成
3. 生物减数分裂的类型
二、学习目标
1. 阐明细胞的减数分裂并模拟分裂过程中染色体的变化
2. 说明配子的形成过程：减数分裂
三、学习重点：
细胞的减数分裂和生殖细胞的形成和受精，减数分裂过程中染色体的数目和运动的规律性变化是减数分裂的显著特征，是维持物种遗传稳定性和变异性的细胞学基础
四、学习难点
减数分裂各时期的特点，比较减数分裂过程和有丝分裂过程之间的异同点。
五、学习过程
细胞分裂包括无丝分裂、有丝分裂、减数分裂等多种形式，对于进行有性生殖的生物来说，减数分裂和受精作用对维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，以及对生物的遗传和变异都十分重要。
1. 细胞的减数分裂
无论是动物还是植物，每个物种的染色体形态、数目和结构都能保持恒定，与细胞的减数分裂有关。
（1）概念：
减数分裂（meiosis）是进行有性生殖的生物在形成生殖细胞（配子）的过程中所特有的细胞分裂方式。在减数分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次，新产生的生殖细胞中的染色体数目比体细胞减少一半。
（2）过程（分为减数第一次分裂和减数第二次分裂）：
① 减数第一次分裂（精原细胞→初级精母细胞→次级精母细胞：2n→2n→n）
分裂间期：染色体复制（包括DNA复制和蛋白质合成）。复制后每条染色体都含有2条姐妹染色单体。
前期I：可能发生部分交换，染色体显现，同源染色体两两配对，形成四分体。出现纺锤体，核仁消失，核膜解体。
中期I：同源染色体成对排列到赤道板位置上（联会），每条染色体的着丝粒与纺锤丝相连。
后期I：纺锤丝牵引，同源染色体分别移向细胞两极。每条染色体的2条染色单体不分离。
②减数第二次分裂（初级精母细胞→次级精母细胞：n→n）
有些细胞在减数第一次分裂后直接进行减数第二次分裂；有些细胞在减数第一次分裂后经历短暂的间期（不进行染色体复制）后，再进行减数第二次分裂。
（3）比较减数分裂和有丝分裂
① 有丝分裂是体细胞的分裂方式，而减数分裂仅发生于生殖细胞中。
② 有丝分裂是DNA复制1次，细胞分裂1次，染色体数由2n→2n，DNA量由4C减为2C；减数分裂是DNA复制1次，细胞分裂2次，DNA量由4C变为1C，染色体数目由2n→n，每一个子细胞核的染色体数目减半。
③ 有丝分裂之前，在S期进行DNA合成，然后经过G期进入有丝分裂期；减数分裂前DNA合成时间较长，特称为减数分裂前DNA合成，合成后立即进入减数分裂，G期很短或没有。
④ 有丝分裂时每个染色体独立活动；减数分裂中染色体要发生配对、联会、交叉和交换等变化。
⑤ 有丝分裂进行的时间短，一般为1—2h。减数分裂进行的时间长，例如人的雄配子的减数分裂需24h，雌配子的减数分裂甚至可长达数年。
⑥ 减数分裂与有丝分裂比较表
（4）减数分裂的重要特征：
① 染色体数减半 有丝分裂中，DNA复制一次，细胞分裂一次。开始DNA含量为2a，S期进入M 期时，变为4a，分裂完成后，产生两个子细胞又成为2a。而在减数分裂中，DNA复制一次，细胞却连续分裂两次。也就是说，DNA从2a→4a→2a→a。
② 同源染色体配对 在减数分裂的第一次分裂中，来自父方与来自母方形态、结构相同的染色体配对。配对时，两条染色体的侧面紧紧相贴，由于每个染色体上含有两个单体，一对同源染色体有四个单体，称为四分体。
③ 基因重组 在染色体配对时，相互紧贴在一起的同源染色体，发生交叉互换，其结果是，来自父方的一条姐妹染色单体上的一段染色体交换到来自母方的一条姐妹染色单体上去，当然也把相应的一段基因带了过去，结果造成了基因重组。
2. 生殖细胞的形成
精子和卵细胞形成过程模式图
（1）精子形成过程
① 哺乳动物的精子是在睾丸中形成的。
② 睾丸里部分精原细胞复制成为初级精母细胞（2n），初级精母细胞进行减数第一次分裂
Ⅰ 复制后的每条染色体都含有2条姐妹染色单体，由同一个着丝粒连接；
Ⅱ 分裂期开始后，分散在细胞中的同源染色体两两配对；
Ⅲ 随后各对同源染色体排列在细胞的赤道板位置上；
Ⅳ 在纺锤丝的牵引下，配对的同源染色体彼此分离，分别移向细胞的两极；
Ⅴ 伴随细胞的分裂，一个初级精母细胞分裂成两个次级精母细胞，每个次级精母细胞中的染色体数目只有初级精母细胞中染色体数目的一半。
③ 减数第二次分裂
Ⅰ 着丝点分裂，在纺锤丝的牵引下，每条染色体上的2条染色单体彼此分开，分别移向细胞的两极，次级精母细胞出现染色体暂时加倍现象（n→2n）；
Ⅱ 2个次级精母细胞分裂形成4个精细胞（ n→n ）。
Ⅲ 精细胞经过复杂的形态变化（分化），最终形成精子。
（2）卵细胞的形成过程
① 卵细胞在雌性动物的卵巢中形成（卵巢中分化产生卵原细胞 2n）
② 减数第一次分裂
③ 减数第二次分裂
初级卵母细胞经过减数第一次分裂和减数第二次分裂，形成卵细胞
初级卵母细胞经过减数第一次分裂后，形成1个次级卵母细胞和1个极体；随后次级卵母细胞进行减数第二次分裂，形成1个卵细胞和1个极体，而原先的极体也分裂为2个极体；这3个极体不久会消失。1个初级卵母细胞经过减数分裂，只形成1个卵细胞。卵细胞中的染色体数目只有初级卵母细胞中染色体数目的一半。
3. 生物减数分裂的类型
不同生物进行减数分裂的类型并不完全相同，主要分为孢子减数分裂、配子减数分裂和合子减数分裂三类。
（1）孢子减数分裂（高等植物如绿色开花植物）
为中间减数分裂，见于植物和某些藻类。其特点是减数分裂和配子的发生没有直接的关系，减数分裂的结果是形成单倍体的配子体（小孢子和大孢子）。小孢子再经过两次有丝分裂形成包含一个营养核和两个雄配子（精子）的成熟花粉（雄配子体），大孢子经过三次有丝分裂形成胚囊（雌配子体），内含1个卵核、2个极核、3个反足细胞和2个助细胞。
（2）配子减数分裂（脊椎动物）
为终端减数分裂，其特点是减数分裂和配子的发生紧密联系在一起。在雄性脊椎动物中，一个初级精母细胞经过减数分裂形成4个精细胞，后者再经过分化后形成成熟的精子；在雌性脊椎动物中，一个初级卵母细胞经过减数分裂形成1个卵细胞和2～3个极体。
（3）合子减数分裂 （苔藓植物如葫芦藓）
为初始减数分裂，仅见于真菌和某些原核生物。减数分裂发生于合子形成之后，形成单倍体的孢子，孢子通过有丝分裂产生新的单倍体后代。
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