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1、第三章第三章 生命的延续生命的延续（The Continuation of Life）一、生物的生殖方式一、生物的生殖方式 自然界生物的生殖方式有两种：无性自然界生物的生殖方式有两种：无性生殖（生殖（MonogenesisMonogenesis）和有性生殖）和有性生殖（AmphigenesisAmphigenesis） 原核生物和单细胞的真核生物的生殖原核生物和单细胞的真核生物的生殖方式是无性生殖方式是无性生殖 高等动植物的生殖方式是有性生殖高等动植物的生殖方式是有性生殖有性生殖有性生殖 AmphigenesisAmphigenesis 由有性生殖细胞精子（由有性生殖细胞精子（spermspe
2、rm）和卵）和卵子（子（ovumovum）结合成为受精卵，由受精卵）结合成为受精卵，由受精卵发育为新个体的生殖方式。发育为新个体的生殖方式。 精子、卵子统称为配子（精子、卵子统称为配子（gametegamete），），受精卵称合子（受精卵称合子（zygotezygote） 有性生殖过程中进行了基因重组，所有性生殖过程中进行了基因重组，所以表现出复杂的遗传现象，增加了变异以表现出复杂的遗传现象，增加了变异性，提高了生物适应环境的能力，是一性，提高了生物适应环境的能力，是一种高级的生殖方式。种高级的生殖方式。二、配子发生二、配子发生 GametogenesisGametogenesis 有性生殖过
3、程中精子、卵子的形成过有性生殖过程中精子、卵子的形成过程，称为配子发生。程，称为配子发生。 精子、卵子的形成都经历增殖期、生精子、卵子的形成都经历增殖期、生长期、成熟期。在形成过程中都通过有长期、成熟期。在形成过程中都通过有丝分裂增加数目，通过减数分裂完成成丝分裂增加数目，通过减数分裂完成成熟过程。熟过程。精子的发生：由精原细胞发育为精子精子的发生：由精原细胞发育为精子的过程，称为精子的发生。的过程，称为精子的发生。发生部位：睾丸曲细精管内发生部位：睾丸曲细精管内发生过程：发生过程：增殖期：精原干细胞（增殖期：精原干细胞（A A型细胞），型细胞），通过有丝分裂增加细胞数目，其中一通过有丝分裂增
4、加细胞数目，其中一部分转化为部分转化为B B型细胞进入生长期。型细胞进入生长期。 精原干细胞（精原干细胞（2N2N）生长期：细胞生长，细胞体积增大生长期：细胞生长，细胞体积增大 精原细胞（精原细胞（2N2N） 初级精母细胞（初级精母细胞（2N2N）成熟期：成熟期： 初级精母细胞（初级精母细胞（2N） 减数第一次分裂减数第一次分裂 次级精母细胞（次级精母细胞（N） 减数第二次分裂减数第二次分裂 精细胞（精细胞（N）变形期变形期 精细胞精细胞 顶体形成顶体形成 核染色质凝聚（组蛋白被精核染色质凝聚（组蛋白被精 蛋白取代）蛋白取代） 尾部形成尾部形成 精子精子46XY46XY46XY46XY 46X
5、Y 46XY 46XY46XY23X23Y23X23X23Y23Y23X23X23Y23Y精精子子发发生生精原细胞精原细胞(2n)(2n)初级精母细胞初级精母细胞(2n)(2n)次级精母细胞次级精母细胞(n)(n)精细胞精细胞(n)(n)精子精子(n)(n)增殖期增殖期生长期生长期成熟期成熟期减数分裂减数分裂变形期变形期卵子的发生卵子的发生 oogenesisoogenesis：由卵原细：由卵原细胞胞发育为卵子的过程，称卵子的发生。发育为卵子的过程，称卵子的发生。发生部位：卵巢发生部位：卵巢发生过程发生过程增殖期：卵原细胞的增殖在胚胎发增殖期：卵原细胞的增殖在胚胎发育期完成。卵原细胞通过有丝分
6、裂增育期完成。卵原细胞通过有丝分裂增加细胞数目，生长成为初级卵母细加细胞数目，生长成为初级卵母细胞，开始减数第一次分裂，并停留在胞，开始减数第一次分裂，并停留在减数第一次分裂前期的双线期。卵原减数第一次分裂前期的双线期。卵原细胞在卵泡中发育。出生时卵巢中大细胞在卵泡中发育。出生时卵巢中大约有约有70-20070-200万个初级卵母细胞。万个初级卵母细胞。生长期：女性进入青春期以后，卵巢生长期：女性进入青春期以后，卵巢中的卵泡约有中的卵泡约有4 4万个。每月有一个卵泡万个。每月有一个卵泡进入生长期，发育成熟。女性一生中进入生长期，发育成熟。女性一生中约有约有400400个初级卵泡发育为成熟卵泡。
7、个初级卵泡发育为成熟卵泡。成熟期：垂体分泌的雌性激素渗入卵成熟期：垂体分泌的雌性激素渗入卵泡中，促进卵泡完成减数第一次分裂，泡中，促进卵泡完成减数第一次分裂，排出第一极体。排出第一极体。 次级卵母细胞的第二次减数分裂在受次级卵母细胞的第二次减数分裂在受精后完成。精后完成。46XX46XX46XX46XX 46XX 46XX 46XX46XX23X23X卵卵子子发发生生卵原细胞卵原细胞(2n)(2n)初级卵母细胞初级卵母细胞(2n)(2n)次级卵母细胞次级卵母细胞(n)(n)卵细胞卵细胞(n)(n)增殖期增殖期生长期生长期成熟期成熟期减数分裂减数分裂23X23X 23X 23X卵子发生与精子发生
8、的比较卵子发生与精子发生的比较（三）减（三）减 数数 分分 裂裂前期前期I中期中期I后期后期I末期末期I子细胞子细胞过程过程 特点特点 意义意义前期前期II中期中期II后期后期II末期末期II子细胞子细胞 减数分裂（减数分裂（meiosismeiosis）：是有性生殖：是有性生殖个体的生殖细胞在形成过程中所进行个体的生殖细胞在形成过程中所进行的特殊分裂方式。细胞连续分裂两次，的特殊分裂方式。细胞连续分裂两次，DNADNA只复制一次结果产生染色体数目减只复制一次结果产生染色体数目减半的生殖细胞（精子或卵子）。半的生殖细胞（精子或卵子）。过程：过程：为了描述方便将减数分裂分为为了描述方便将减数分裂
9、分为不同时期不同时期 称称前前减减数数分分裂裂间间期期或或前前减减数数分分裂裂期期( (premeiosispremeiosis) )，也分为，也分为G1G1、S S和和G2G2期。期。 G G2 2期期是是有有丝丝分分裂裂向向减减数数分分裂裂转转化化的的关关键时期。键时期。 S S期期时时间间较较长长，部部分分DNADNA（约约0.3%0.3%左左右右）是在双线期合成的。是在双线期合成的。间期间期meosis分裂期分裂期前期前期I I：通常分为：通常分为5 5个时期个时期细线期细线期leptoteneleptotene 偶线期偶线期zygotenezygotene 粗线期粗线期pachyte
10、nepachytene双线期双线期diplotenediplotene终变期终变期diakinesisdiakinesis。联会（联会（synapsissynapsis） 偶线期，形态、大小相同的同源染偶线期，形态、大小相同的同源染色体相互靠拢在一起，两俩准确配对的色体相互靠拢在一起，两俩准确配对的过程。过程。 同源染色体：大小形态相同、结构同源染色体：大小形态相同、结构相似、一条来自父亲，一条来自母亲，相似、一条来自父亲，一条来自母亲，上面载有等位基因的一对染色体。上面载有等位基因的一对染色体。 SCSC由由两两条条同同源源染染色色体体及及相相关关蛋蛋白白沿沿纵纵轴形成，外观呈梯子状。轴形成
11、，外观呈梯子状。 SCSC帮帮助助交交换换的的完完成成，SCSC上上有有重重组组节节，是交换发生的部位。是交换发生的部位。联会复合体联会复合体（synaptonemalsynaptonemal complex complex，sc）减数分裂减数分裂 I I间期间期前期前期I(I(细线期细线期) )前期前期I(I(偶线期偶线期) )同源染色体配对同源染色体配对联会联会前期前期I(I(粗线期粗线期) )非姐妹染色单体之间非姐妹染色单体之间出现交叉出现交叉前期前期I(I(双线期双线期) )联会复合体消失联会复合体消失同源染色同源染色体某些部体某些部分分离分分离前期前期I(I(终变期终变期) )姐妹染
12、色单体姐妹染色单体 1 1和和2 2的染色质的染色质姐妹染色单体姐妹染色单体 3 3和和4 4的染色质的染色质联会复合体联会复合体侧生组分侧生组分中央组分中央组分重组节重组节一对染色体一对染色体同源染色体同源染色体同源染色体同源染色体I I的的2 2条姐妹染色单体条姐妹染色单体同源染色体同源染色体IIII的的2 2条姐妹染色单体条姐妹染色单体同源染色体同源染色体I I的着丝点的着丝点同源染色体同源染色体IIII的着丝点的着丝点四分体四分体中期染色体中期染色体中期中期：同源染色体的四分体排列成：同源染色体的四分体排列成赤道板。赤道板。后期后期：同源染色体分离，非同源染：同源染色体分离，非同源染色
13、体自由组合。色体自由组合。末期末期：染色体成丝状，核仁、核膜：染色体成丝状，核仁、核膜重新出现，胞质分裂。重新出现，胞质分裂。中期中期I I后期后期I I1.1.同源染色体分离（四分体同源染色体分离（四分体二分体）二分体）2.2.非同源染色体随机组合非同源染色体随机组合末期末期I I间期间期间期间期间期间期：时间很短，：时间很短，DNADNA不再复制不再复制分裂期分裂期：过程与有丝分裂相同：过程与有丝分裂相同中期中期 后期后期末期末期减数分裂减数分裂 IIII间期间期前期前期 IIII中期中期 IIII后期后期 IIII1.1.姐妹染色单体分离（二分体姐妹染色单体分离（二分体单分体）单分体）2
14、.2.非姐妹染色单体随机组合。非姐妹染色单体随机组合。末期末期 IIII间期间期前期前期I(细线期细线期)前期前期I(偶线期偶线期)前期前期I(粗线期粗线期)前期前期I(双线期双线期)前期前期I(终变期终变期)中期中期 I后期后期 I末期末期 I间期间期前期前期 II中期中期 II后期后期 II末期末期 II特点：特点：生殖细胞的特有分裂方式生殖细胞的特有分裂方式染色体复制一次，细胞连续分裂两次，染色体复制一次，细胞连续分裂两次，产生产生4 4个子细胞个子细胞子细胞中染色体数目减半子细胞中染色体数目减半在减数第一次分裂时，联会使非姊妹在减数第一次分裂时，联会使非姊妹染色单体之间发生了片段互换染
15、色单体之间发生了片段互换维持了遗传物质的稳定（体细胞维持了遗传物质的稳定（体细胞2n=462n=46，生殖细胞：精子和卵子，生殖细胞：精子和卵子 n=23n=23，受精卵为受精卵为2n=462n=46）是遗传学三大定律的细胞学基础（分是遗传学三大定律的细胞学基础（分离律、自由组合律、连锁互换律）离律、自由组合律、连锁互换律）减数分裂的意义减数分裂的意义是遗传和变异的细胞学基础，经减是遗传和变异的细胞学基础，经减数分裂形成的生殖细胞中染色体组成数分裂形成的生殖细胞中染色体组成的差异更加广泛。（同源染色体上的的差异更加广泛。（同源染色体上的非姐妹染色单体的交换；非同源染色非姐妹染色单体的交换；非同源染色体以及非同源染色体之间的非姐妹染体以及非同源染色体之间的非姐妹染色单体的自由组合。）色单体的自由组合。）Chromosome recombination 1Chromosome recombination 2Minimum number of gamete types = 2n , In humans, n = 23（四）受精（四）受精（fiteraleitionfiteraleition) )精子获能精子获能顶体反应顶体反应精卵融合精卵融合皮质反应与透明带反应皮质反应与透明带反应雌雄原核形成与融合雌雄原核形成与融合
