高中生物 22 基因与染色体的关系 - 减数分裂和受精作用

减数分裂

概念：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。在减数分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞分裂两次。减数分裂的结果是，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。

过程：

减数第一次分裂：

间期：主要进行染色体的复制，即完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，复制后的每条染色体都含有两条姐妹染色单体。

前期Ⅰ：可细分为5个时期。其中，偶线期同源染色体两两配对，形成四分体，四分体中的非姐妹染色单体之间常常发生交叉互换；粗线期可以看到四分体中的非姐妹染色单体发生交叉互换的现象，这是基因重组的一种重要类型。

中期Ⅰ：同源染色体成对排列在赤道板两侧。

后期Ⅰ：同源染色体分离，非同源染色体自由组合，分别向细胞的两极移动。

末期Ⅰ：细胞质分裂，形成两个子细胞，每个子细胞中染色体数目减半。

减数第二次分裂：

前期Ⅱ：染色体再次螺旋化缩短变粗成为染色体，核膜、核仁消失。

中期Ⅱ：染色体的着丝粒排列在赤道板上。

后期Ⅱ：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，分别向细胞的两极移动。

末期Ⅱ：细胞质分裂，每个细胞形成两个子细胞，最终共形成四个子细胞，这些子细胞中的染色体数目是原始生殖细胞的一半。

概念：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。在受精作用进行时，通常是精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。与此同时，卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子再进入。不久后，精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合，使彼此的染色体会合在一起。

实质：受精作用的实质是精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合，使受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，其中有一半的染色体来自精子（父方），另一半来自卵细胞（母方）。

意义：

维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定：减数分裂使生殖细胞中的染色体数目减半，受精作用使受精卵中的染色体数目恢复到体细胞的数目，从而保证了物种染色体数目的相对稳定，为生物的遗传和变异提供了基础。

对于生物的遗传和变异具有重要意义：由于减数分裂形成配子时，非同源染色体上的非等位基因自由组合，以及同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换，导致配子的遗传组成具有多样性。而受精作用时，雌雄配子的随机结合，又进一步增加了后代遗传组成的多样性，有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。

在减数分裂过程中，同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合，是基因分离定律和自由组合定律的细胞学基础。等位基因随着同源染色体的分开而分离，分别进入不同的配子中，这体现了基因的分离定律；非同源染色体上的非等位基因则随着非同源染色体的自由组合而自由组合，这体现了基因的自由组合定律。

受精作用保证了亲代细胞与子代细胞之间染色体数目的相对稳定，同时也使得亲代的基因传递给子代，维持了物种遗传的相对稳定性。而且由于配子的多样性和受精作用的随机性，使得子代个体在遗传组成上具有多样性，为生物的进化提供了丰富的原材料。

减数分裂和受精作用是有性生殖生物中重要的生理过程，它们不仅对于维持物种染色体数目的稳定和遗传的多样性具有关键作用，也为理解基因在染色体上的行为以及遗传规律的细胞学基础提供了重要依据。