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减数分裂的观察

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一、实验目的:

通过显微镜观察玉米,小麦,蚕豆等花粉母细胞的减数分裂制片,熟悉减数分裂过程,着重掌握减数分裂过程中染色体的变化规律,为深入理解遗传学基本规律打下良好的基础。

二、实验大原理:

减数分裂是性母细胞成熟时配子形成过程中一种特殊的有丝分裂。它包括连续两的细胞分裂阶段:每一次分裂为染色体数目的减数分裂,第二次分裂为染色体数目的等数分裂。两次分裂可根据染色钵变化特点各分为前期、中期、后期和末期,由于第一次前期时间较长,染色体变化比较复杂,故其前期又可分为五个时期。

在减数整个过程中,同源当染色体之间发生联会、交换和分离,非同源染色体之间进行自由组合。最终分裂为染色体数目减半的四个子细胞,从而发育为雌性或雄性配子。

雌雄配子通过受精又结合成为合子,发育为新的个体,这样又恢复了染色体数目。由于不同雌雄配子染色体的重新组合,产生了大量的遗传变异,有利于生物的适应和进化。

生物的性母细胞成熟时,减数分裂各期染色体变化的特征简述如下:

第一次分裂:

前期 :可分为以下五个时期:

细线期:核内染色体呈细长线状,互相缠绕,难以辨别成双的染色体。

偶线期:同源染色体两两配对,成为联会。这样联会的一对同源染色体,称为二价体。

粗线期:配对后的染色体逐渐缩短变粗,含有两条姐妹染色单体,这样一个二价体中就包含了四条染色单体,故称为四合体。在此期间各同源染色体的非姐妹染色单体间可能发生片段交换。

双线期:各对同源染色体开始分开,由于在粗线期非姐妹染色单体之间发生了交换,因而同源染色体在一定区段出现交叉结。此期可清楚地观察到交叉现象。

终变期:染色体更为浓缩粗短,交叉结向二价体的两端移动,核仁和核膜开始消失,此时各二价体分散在核内,适于记数染色体的数目。

中期 :核仁和核摸消失,所有二价体排列在赤道板两侧,细胞质里出现纺锤体,每个二价体的两条染色体的着丝点分别趋向纺锤体的两极,此时最适于计数染色体的数目和观察各染色体的形态特征。

后期 :二价体中的一对源染色体开始分开,在纺锤体的作用下分别向两极移动,完成染色体数目的减半过程。此期,同源染色体的两个成员必然分离,非同源染色体间的各个成员以同等机会结合,分别移向两极。注意此时染色体的着丝点尚未分裂,每条染色体含有两条染色单体。

末期 :染色体移到两极,松开变细,核仁和核膜重新出现,形成两个子核。细胞质分裂,在赤道板处形成细胞板,成为二分体。

第二次分裂:

前期 :染色体又开始明显缩短,而其包含的两条染色单体分得很开,只是着丝点仍然没有分裂。

中期 :染色体整齐地排列在分裂细胞的赤道板上,出现纺锤体。

后期 :染色体的着丝点分裂为二,两条姐妹染色单体在纺锤丝的牵引下分别移向两极。

末期 :染色体分到两极后,又重新出现核仁和核膜,同时细胞质分隔为二,从而使一个母细胞分裂成为四个子细胞,成为四分体或四分孢子。每个子细胞内只含有原来母细胞的半数的染色体。

减数分裂中染色体的行为变化与生物的遗传变异密切相关。既然染色体是遗传物质的载体,因此染色体在减数分裂中的行为对遗传物质的分配和重组产生了重大影响。高等植物的性母细胞在形成雌配子过程中必须通过减数分裂。由于植物花药取材容易,操作和鉴定比较方便,故一般都取用花粉母细胞作为制片材料,在光学显微镜下观察其减数分裂过程中染色体的行为变化。

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