生物减数分裂产生精子或卵细胞第1课时教案设计

第一节　减数分裂和受精作用

第1课时　减数分裂产生精子或卵细胞

一、减数分裂产生精子或卵细胞

1．减数分裂可以看做是一种特殊的有丝分裂。

2．减数分裂可分为减数第一次分裂和减数第二次分裂两个主要阶段。

3．减数分裂的意义

(1)子代既能有效地获得父母双方的遗传物质，确保遗传的稳定性，又能保持遗传的多样性，增强子代适应环境变化的能力。

(2)减数分裂是生物有性生殖的基础，也是生物遗传、生物进化和生物多样性的重要保证。

二、减数第一次分裂

1．减数分裂前间期

(1)主要变化：精原细胞经过生长发育，体积增大，细胞核中染色体复制(包括DNA复制和有关蛋白质合成)后，发育成为初级精母细胞(primary spermatocyte)。

(2)结果：完成染色体复制的初级精母细胞中，每条染色体都含有两条姐妹染色单体(chromatid)，它们呈染色质状，由一个着丝粒连接。

2．减数第一次分裂

3.减数第二次分裂

4.减数分裂与有丝分裂的区别

(1)减数分裂只发生在有性生殖细胞形成过程中的某个阶段。

(2)减数分裂前染色体只复制一次，减数分裂时细胞连续分裂两次，产生四个子代细胞，结果子代细胞中染色体数量为原先的一半。

(3)减数分裂过程中会出现同源染色体配对(联会)，而同源染色体非姐妹染色单体之间还会发生交换和重组。

5．观察植物细胞的减数分裂：观察植物细胞减数分裂的材料很多，常用的是花药中的花粉母细胞。

6．减数分裂概念：进行有性生殖的生物在形成成熟的生殖细胞时所特有的细胞分裂方式。通过减数分裂形成的成熟的生殖细胞在染色体数量上是体细胞的一半。

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．只有进行有性生殖的生物，才能进行减数分裂。 (　　)

2．精原细胞是通过减数分裂形成的。 (　　)

3．减数分裂过程中，配对的染色体一定是同源染色体。 (　　)

4．精子所含染色体数与次级精母细胞相同。 (　　)

5．分裂间期染色体复制，染色体数和核DNA分子数均加倍。 (　　)

6．姐妹染色单体分开后形成的2条染色体是一对同源染色体。 (　　)

[答案]　1．√

2．×　提示：精原细胞可通过有丝分裂进行增殖，通过减数分裂形成成熟的生殖细胞。

3．√

4．×　提示：在后期Ⅱ，着丝粒分裂导致染色体数加倍，此时次级精母细胞中染色体数为精子中染色体数的两倍。

5．×　提示：分裂间期染色体复制，染色体数不变，核DNA数加倍。

6．×　提示：姐妹染色单体分开后形成的2条染色体来自一个亲本，不是同源染色体。

　减数分裂的相关概念

在减数分裂过程中，染色体发生了一系列变化，因而产生了几组相似的概念，结合下面图示对这几组相关概念加以辨析。

1．染色体与染色单体

(1)染色体数等于着丝粒数(图中A、B、C、D都是一条染色体，因为它们都只有一个着丝粒)。

①复制前：每条染色体上有1个DNA分子；

②复制后：每条染色体上有2个DNA分子；

③两种情况下每个细胞中都含有4条染色体。

(2)染色单体的形成是DNA复制的结果，图中a与a′为姐妹染色单体，a与b、b′属于同源染色体上的非姐妹染色单体，a与c、c′、d、d′属于非同源染色体上的非姐妹染色单体。

2．同源染色体与非同源染色体

(1)同源染色体

①来源：一条来自父方，一条来自母方。

②形状和大小：一般相同(X、Y不相同)。

③关系：在减数分裂过程中进行两两配对。

④实例：A与B为同源染色体，C与D也为同源染色体。

(2)非同源染色体

实例：A和C、A和D、B和C、B和D为非同源染色体。

3．联会和四分体

联会是指同源染色体两两配对的现象。A和B、C和D正在配对，能配对的一对同源染色体共同构成了一个四分体。此时图中共有两个四分体，即四分体的个数＝减数分裂中配对的同源染色体对数。

4．同源染色体与四分体

四分体是同源染色体的特殊存在形式，其特殊性在于减数分裂过程中同源染色体的联会配对，此时联会的一对同源染色体含有四条染色单体，故称为四分体。即联会以后的一对同源染色体可组成一个四分体。

5．概念之间的数量关系

1个四分体＝1对同源染色体＝2条染色体＝4条染色单体＝4个DNA分子。

1．下列关于同源染色体与四分体的叙述，正确的是  (　　)

A．两条染色体复制后形成一个四分体

B．一对同源染色体就是一个四分体

C．同源染色体联会后形成四分体

D．X染色体和Y染色体不是同源染色体

C　[两条染色体复制后如不能联会，则不会形成一个四分体，A错误；一对同源染色体只有在减数分裂过程中发生联会时，才会形成一个四分体，B错误；联会后的一对同源染色体形成四分体，C正确；X染色体和Y染色体的形态、大小虽然不同，但能发生联会，所以是同源染色体，D错误。]

2．下图表示某细胞正在进行正常的减数分裂，有关该图的叙述正确的是(　　)

A．处于减数分裂Ⅰ时期，有4个四分体

B．有4对同源染色体，8条染色单体

C．1和2、1和3之间均可能发生交换现象

D．减数分裂完成，每个子细胞中只有2条染色体

D　[该细胞处于减数分裂Ⅰ前期，有2个四分体，A错误；细胞内A和B为同源染色体，C和D为同源染色体，有2对同源染色体，B错误；交换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，C错误；减数分裂完成产生的生殖细胞中染色体数目减半，每个子细胞中只有2条染色体，D正确。]

　同源染色体的三个认识误区

(1)不要认为有丝分裂过程中不存在同源染色体，实际上有丝分裂过程中存在同源染色体，只是同源染色体不联会、不形成四分体，也没有同源染色体的分离过程。

(2)不要认为减数分裂过程中都存在同源染色体，实际上减数分裂Ⅰ过程中存在同源染色体，减数分裂Ⅱ过程中不存在同源染色体。

(3)不要认为同源染色体形态和大小都相同，实际上男性的两条性染色体形态和大小不同，但二者在减数分裂过程中能联会，为同源染色体。

　减数分裂的过程分析

1．细胞分裂图像的鉴别

2.鉴别细胞分裂图像的常用方法

(1)前期的鉴别

(2)中期的鉴别

(3)后期的鉴别

合作探究：下图是动物精巢中减数分裂的过程示意图，请分析回答下列问题：

(1)与有丝分裂相比，甲过程染色体有哪些特殊行为？

提示：①同源染色体联会，形成四分体；②四分体中的非姐妹染色单体间发生互换；③同源染色体彼此分离，非同源染色体自由组合。

(2)细胞B、C中有没有同源染色体？有没有姐妹染色单体？

提示：B、C中无同源染色体，有姐妹染色单体。

(3)染色体数目减半和姐妹染色单体的消失分别发生在图中的哪个过程？

提示：染色体数目减半发生在甲(减数分裂Ⅰ)过程中，姐妹染色单体消失发生在乙(减数分裂Ⅱ)过程中。

(4)不考虑互换，细胞D、E的染色体组成是否相同？如果考虑互换呢？

提示：若不考虑互换，则细胞D、E的染色体组成相同；若考虑互换，则细胞D、E的染色体组成不一定相同。

1．(多选)下列关于右图的叙述正确的是(　　)

A．该细胞为减数第一次分裂中期的动物细胞

B．④的①和③在减数第二次分裂后期分开

C．细胞中含有两对同源染色体，其中④和⑦为一对同源染色体

D．在后期时，移向同一极的染色体均含同源染色体

ABC　[低等植物或动物细胞中含有中心体，该细胞有中心体，无细胞壁，为动物细胞。减数第一次分裂中期的特征：每对同源染色体排列在赤道面的位置上。染色体的数目＝着丝粒的数目；能进行联会的两条染色体为同源染色体，能进行同源染色体联会的细胞分裂方式一定是减数分裂；在减数第一次分裂后期的细胞中，移向同一极的染色体都是非同源染色体，因为同源染色体发生了分离。]

2．已知某种细胞有G、g和H、h两对同源染色体。某同学用示意图表示这种细胞在正常减数分裂过程中可能产生的细胞。其中表示错误的是(　　)

A　　　　B　　　　C　　　　　D

D　[后期Ⅰ同源染色体分离进入不同的子细胞，后期Ⅱ着丝粒分裂，姐妹染色单体分离后平均移向细胞两极。如题干图，A、B所示为处于减数分裂Ⅱ的次级性母细胞图像，细胞中无大小、形态相同的同源染色体，A、B均正确；C、D所示图像为减数分裂结束形成的生殖细胞，D所示图中含有大小、形态相同的同源染色体，故D错误。]

　细胞分裂坐标图

1．减数分裂过程中，一个细胞中染色体数目和核DNA含量的变化

(1)曲线变化

(2)曲线分析

①染色体数目的变化和核DNA分子含量的变化不是完全平行的，因为复制后的染色体数目没有加倍，而DNA分子含量已加倍。

②在DNA复制之前(AB段和ab段)和后期Ⅱ着丝粒分裂之后(FH段和f′h段)，染色体∶核DNA＝1∶1。

③在完成DNA复制之后到后期Ⅱ着丝粒分裂之前(CF段和cf段)，染色体∶核DNA＝1∶2。

④BC(bc)段表示DNA(染色体)的复制，核DNA含量加倍，但是染色体数目不变。

⑤DE(de)段表示减数分裂Ⅰ结束时，同源染色体分配到两个子细胞中，每个细胞内核DNA和染色体数目均减半。

⑥ff′段表示着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍，但是核DNA含量不变。

⑦H(h)点表示减数分裂Ⅱ结束后，由姐妹染色单体分开后形成的两条子染色体分别分配到两个子细胞中。

　曲线判断方法

2．每条染色体中DNA含量的变化

对上图曲线的解释：

3.细胞分裂过程中染色体和核DNA数量变化曲线的变式——直方图

直方图实质上是坐标曲线图的变形，反映染色体、核DNA或染色单体数量的变化。在直方图中，染色体和DNA的含量不可能是0，但染色单体会因着丝粒的分裂而消失，所以直方图中表示的某结构若出现0，则其一定表示染色单体。如图所示：

1．(多选)下图是果蝇的一个精原细胞分裂过程中核DNA分子数的变化图，下列相关说法正确的是(　　)

A．有丝分裂发生在AE段中，减数分裂发生在FL段中

B．CD段和GH段染色体数目都相等

C．GH段都存在染色单体

D．最后形成的精细胞中，染色体和核DNA分子数都是体细胞的一半

ACD　[分析曲线变化可知，AE段核DNA分子数一次加倍一次减半，应表示有丝分裂过程，FL段核DNA分子数一次加倍，连续两次减半，应表示减数分裂过程，A正确；CD段包括有丝分裂前、中、后期，细胞内染色体数目为8条或16条，GH段为减数分裂Ⅰ，细胞内染色体数目为8条，存在染色单体，B错误，C正确；最后形成的精细胞中，染色体和核DNA分子数都是体细胞的一半，D正确。]

2．图1表示含有两对同源染色体的动物组织切片显微图像，图2表示该动物细胞分裂过程中不同时期染色体数、染色单体数和核DNA分子数的关系。请分析回答下列问题：

图1

图2

(1)图1中，含有同源染色体的细胞是________。细胞②的名称为____________。

(2)图2中，________(填字母)表示染色单体数。图1中的细胞________(填序号)处于图2中的甲时期。

(3)在图2中丙处绘出细胞③产生的子细胞中染色体数、染色单体数和核DNA分子数的柱形图。

[解析]　由题干图可知，细胞①处于减数分裂Ⅰ前期，细胞②处于减数分裂Ⅱ后期，细胞③处于减数分裂Ⅱ前期，细胞④处于有丝分裂中期。              (1)进行有丝分裂和减数分裂Ⅰ的细胞含有同源染色体。细胞②中无染色单体，细胞质不均等分裂，故细胞②表示次级卵母细胞。              (2)图2中，只有b的数目可以为0，所以b表示染色单体数目；甲的染色体、染色单体和核DNA分子数目分别为4、8、8，则图1中的①④处于图2中的甲时期。              (3)细胞③产生的子细胞中染色体数、染色单体数和核DNA分子数分别为2、0、2。

[答案]　(1)①④　次级卵母细胞　(2)b　①④　(3)见下图

[课堂小结]

1．(多选)下列有关减数分裂的叙述，正确的是(　　)

A．减数分裂是一种特殊的有丝分裂，也有细胞周期

B．减数分裂前染色体复制一次，减数分裂过程中细胞分裂两次

C．产生的子细胞中染色体数目减半

D．精(卵)原细胞只可进行减数分裂

BC　[减数分裂是指在原始生殖细胞(如动物的精原细胞或卵原细胞)发展为成熟的生殖细胞(如精子或卵细胞)的过程中，细胞分裂两次，使新产生的生殖细胞中染色体数目减半的过程。精(卵)原细胞自身的增殖方式是有丝分裂。]

2．下列有关四分体的叙述，正确的是(　　)

A．一条染色体经复制后，含有四条脱氧核苷酸长链

B．一对联会的同源染色体含有四条染色单体

C．含染色单体的任意两条染色体

D．形状和大小相同的两条染色体含有四个DNA分子

B　[四分体是指每一对同源染色体含有四条染色单体，B正确。]

3．如图为减数分裂过程中细胞核内某物质的变化曲线，下列对此曲线分析正确的是(　　)

A．曲线AB段正在进行DNA复制

B．曲线BC段完成了着丝粒分裂

C．曲线DE段可能出现同源染色体互换现象

D．曲线FG段细胞内的着丝粒数目和体细胞一致

A　[曲线AB段表示减数第一次分裂前的间期，此时正在进行DNA复制，A项正确；曲线BC段表示减数第一次分裂，该过程中没有着丝粒的分裂，B项错误；曲线DE段表示减数第二次分裂，该过程中不会出现同源染色体的互换，因为同源染色体的互换发生在减数第一次分裂前期；曲线FG段细胞内的着丝粒数目是体细胞的一半。]

4．下图曲线表示某生物(2n＝4)的体细胞分裂过程及精子形成过程中某些物质含量的变化。a～e分别表示分裂过程中的某时期的细胞分裂图。请据图回答下列问题：

 (1)曲线中①～③段可表示细胞进行________分裂过程中的________数量变化。

(2)图a～e中与曲线②⑤位置相对应的细胞分别是___________。

(3)细胞a、b、c、d、e中含有同源染色体的是________，曲线中不含同源染色体的时期是________。

(4)与体细胞相比，a～e细胞中，核DNA含量加倍的是________。

(5)就染色体行为来说，b、e时期的共同特点是______________

_______________________________________________________

______________________________________________________。

[解析]　(1)题图曲线可代表染色体的数量变化，在②阶段，染色体数目与体细胞相比增加了一倍，故①～③可表示有丝分裂过程。              (2)曲线中②⑤时期染色体数量均加倍，说明此时细胞处于分裂的后期，从染色体的数量上看，②为4n、⑤为2n，则②表示有丝分裂后期，⑤表示后期Ⅱ，分别对应e、b细胞。              (3)a～e细胞分别表示减数分裂Ⅰ四分体时期、后期Ⅱ、前期Ⅱ、有丝分裂中期和有丝分裂后期的图像，其中含有同源染色体的是a、d、e。曲线中从④开始，染色体数目减半，说明已经进入减数分裂Ⅱ时期，处于④⑤⑥时期的细胞内均不含同源染色体。              (4)与体细胞相比，核DNA含量加倍为4n的细胞为a、d、e。              (5)就染色体行为来说，b、e时期的共同特点是着丝粒分裂，染色单体分开成为染色体。

[答案]　(1)有丝　染色体　(2)e、b　(3)a、d、e　④⑤⑥  (4)a、d、e　(5)着丝粒分裂，染色单体分开成为染色体