浙科版 (2019)必修2《遗传与进化》第二章 染色体与遗传第一节 染色体通过配子传递给子代导学案

这是一份浙科版 (2019)必修2《遗传与进化》第二章 染色体与遗传第一节 染色体通过配子传递给子代导学案，共14页。


第一节　染色体通过配子传递给子代

课标内容要求
核心素养对接
1．阐明减数分裂产生染色体数量减半的精细胞或卵细胞。
2．说明进行有性生殖的生物体，其遗传信息通过配子传递给子代。
1．解释染色体的形态特征对识别染色体的意义。(生命观念)
2．运用细胞减数分裂的模型，阐明遗传信息在有性生殖中的传递规律。(生命观念、科学思维)

一、每种生物的染色体形态与数目相对恒定
1．有性生殖的概念
在诸多生殖方式中，大多数高等生物都是通过产生两性生殖细胞，并完成两性生殖细胞的结合产生子代，这一过程称为有性生殖。
2．染色体的组成与结构
(1)组成
真核生物细胞核中含有遗传物质DNA，这些DNA与蛋白质共同组成复杂的染色质结构。
(2)结构
①形成　当细胞处于分裂期时，细胞核内的染色质经高度螺旋化和反复折叠，形成线状或棒状的小体即为染色体，它是细胞核内遗传物质的载体。
②结构　细胞核内有多条染色体，每条染色体上都有一个缢缩的着丝粒部位。着丝粒将一条染色体分为两个臂，即长臂和短臂。
③结构图示

3．减数分裂的概念
(1)概念
减数分裂是指进行有性生殖的生物，在产生配子时通过染色体复制一次、细胞分裂两次实现染色体数目减半的细胞分裂。
(2)染色体的存在形式及数目变化
大多数生物的体细胞中染色体是成对存在的，染色体数用2n表示，而在生殖细胞中则是成单存在的，染色体数用n表示。所以就染色体数目而言，体细胞中的染色体数目是生殖细胞的两倍。例如，人的体细胞中共有46条即23对染色体，生殖细胞中有23条。
二、减数分裂产生只含有一半染色体的精细胞或卵细胞
1．减数分裂的过程
减数分裂与有丝分裂一样，染色体的复制也是在分裂前的间期完成。根据染色体的变化特征，人们将减数分裂分为第一次分裂(MⅠ)和第二次分裂(MⅡ)两个时期。
第一次分裂(MⅠ)可分为下面几个时期。
前期Ⅰ：每条染色体已包含了两条染色单体(即姐妹染色单体)，并由一个着丝粒连接。这个时期的主要特点是同源染色体相互配对。所谓同源染色体，是指一条来自父方，另一条来自母方，其形态、大小基本相同的一对染色体。此时每对同源染色体就有4条染色单体，称为四分体。在两个同源染色体之间常有交叉的现象，这是因为同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了染色体片段的交换。
中期Ⅰ：各对同源染色体排列在细胞中央的赤道面上，每对同源染色体的着丝粒分别与从细胞相对的两极发出的纺锤丝相连。
后期Ⅰ：每对同源染色体的两条染色体彼此分开，分别向细胞的两极移动，但每条染色体的两个染色单体仍然由着丝粒连着，细胞的两极都只能得到各对同源染色体中的一条染色体。
末期Ⅰ：形成2个子细胞，子细胞内的染色体数目只有母细胞中的一半，形成一组非同源染色体，并且每个染色体具有2条染色单体。
减数第一次分裂与第二次分裂之间通常没有间期或间期时间很短，染色体不再复制。
第二次分裂(MⅡ)可分为下面几个时期。
前期Ⅱ：时间很短，每个染色体仍具有2条染色单体。
中期Ⅱ：染色体的着丝粒与纺锤丝相连，并排列在子细胞中央的赤道面上。
后期Ⅱ：每个染色体的着丝粒都一分为二，原来的染色单体成为染色体，在纺锤丝的牵引下移向两极。
末期Ⅱ：染色体到达两极，2个子细胞各自分裂，最终形成4个子细胞。
在生殖细胞(即配子)的形成过程中，包括了连续的两次分裂，第一次分裂时，性母细胞(2n)的同源染色体分离，形成2个子细胞(n)；第二次分裂相当于有丝分裂，子细胞再次分裂，最后形成4个子细胞(n)。
2．减数分裂模型的制作研究
(1)目的要求
制作减数分裂模型来演示减数分裂过程，加深对减数分裂的理解。
(2)材料用具(4人一组)
红色和蓝色的橡皮泥，1张白纸，4根2 cm长的铁丝等。
(3)方法步骤
①用橡皮泥先制作2条蓝色和2条红色的染色单体，每条长5 cm，粗细与铅笔相当；再用同样的方法，制作2条蓝色和2条红色的染色单体，每条长8 cm，粗细与铅笔相当。
②把颜色和长短一样的两条染色单体并排放在一起，在两条长5 cm的染色单体中部用一根铁丝把它们扎起来，代表减数分裂开始时已复制完成的一条染色体，铁丝代表着丝粒。用同样的方法做出其他3条已复制的染色体模型。
③在白纸上画出一个足够大的纺锤体，使之能够容下你所制作的4条染色体。让两条5 cm长的染色体配对，让两条8 cm长的染色体也配对，并放在赤道面上。
④抓住着丝粒把配对的两条染色体分别拉向纺锤体相反的两极。一旦染色体移到了两极，减数的第一次分裂就算完成了。
⑤在这张白纸上再画两个纺锤体。这两个纺锤体应以第一次分裂中的纺锤体的每一极为中心，且与第一个纺锤体垂直。
⑥把每一极的染色体排列在新纺锤体的赤道面上。解开每个染色体上的“着丝粒”，抓住每一条染色单体上原先“着丝粒”所在的位置，把染色单体拉向纺锤体的两极。最后，在移动到一起的两条染色体的外围画一个圆圈，代表形成了新的细胞，共画4个圆圈。
3．哺乳动物中精子和卵细胞形成的异同点
(1)哺乳动物的性腺中有许多原始生殖细胞，在睾丸中有精原细胞，在卵巢中有卵原细胞，它们的染色体数目与一般的体细胞相同。原始生殖细胞经多次有丝分裂后，细胞开始长大，染色体复制，称为初级性母细胞；雄性中称为初级精母细胞，雌性中称为初级卵母细胞。
(2)当雄性动物性成熟后，睾丸里的一部分初级精母细胞(2n)通过减数第一次分裂产生2个次级精母细胞(n)，次级精母细胞再通过减数第二次分裂产生4个精细胞(n)。精细胞再经过一系列的形态变化，最后形成4个精子(n)。
(3)当雌性动物性成熟后，卵巢里的初级卵母细胞(2n)通过减数第一次分裂产生一个较大的次级卵母细胞和一个较小的第一极体。次级卵母细胞(n)再经过减数第二次分裂产生两个大小不同的细胞，大的为卵细胞(n)，小的为第二极体(n)。另外，第一极体也分裂为两个第二极体，之后三个极体都退化消失。所以，一个初级卵母细胞经过减数分裂后只产生一个卵细胞(n)。卵细胞没有形态学变化，是成熟的配子。
三、受精作用使受精卵中的染色体数目得到恢复
1．受精作用的概念
精子(雄配子)和卵细胞(雌配子)结合形成受精卵(合子)的过程就称为受精。
2．减数分裂与受精作用的意义
第一，减数分裂和受精作用可保持生物染色体数目的恒定。在有性生殖过程中，生物体(2n)经过减数分裂产生的雌、雄配子(n)，其染色体数目减少了一半。受精后，雌、雄配子结合产生合子(2n)，合子发育形成的新个体的染色体数目又恢复为2n，从而使生物在不同世代间的染色体数目和遗传性状保持相对的稳定。
第二，减数分裂为生物的变异提供了可能。在减数分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体间发生染色体片段的交换；同时，同源染色体分离、非同源染色体自由组合，使之可产生各种类型的配子。雌、雄配子结合后，便形成众多类型的生物体。例如，人类在减数分裂时，仅非同源染色体的自由组合，就可形成223种配子类型，精子和卵细胞结合，就可形成223×223＝246种不同遗传类型的后代。可见减数分裂为生物的变异提供了重要的物质基础，有利于生物对环境的适应和进化。

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1. 减数分裂是在产生配子时染色体复制两次细胞连续分裂两次。 (　　)
提示：×　减数分裂是在产生配子时染色体复制一次细胞连续分裂两次。
2．配子就是指原始生殖细胞。 (　　)
提示：×　配子就是成熟的生殖细胞，原始生殖细胞也称为性母细胞。
3．形状和大小相同的两条染色体一定是同源染色体。 (　　)
提示：×　同源染色体是在减数分裂过程中相互配对，一条来自父方，另一条来自母方的染色体。
4．配子的多样性只与非同源染色体的自由组合有关。 (　　)
提示：×　配子的多样性还与同源染色体的非姐妹染色单体间发生染色体片段的交换有关。
5．受精卵细胞核中的染色体一半来自父方，一半来自母方。 (　　)
提示：√

　减数分裂
1．减数分裂重要概念的区分
(1)同源染色体和非同源染色体
①同源染色体

②非同源染色体：指形态、大小各不相同，且在减数分裂中不配对的染色体。
(2)联会与四分体
①联会：是指减数第一次分裂过程中(前期)同源染色体两两配对的现象。
②四分体：联会后的每对同源染色体含有4条染色单体，叫作四分体。
③1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(含8条脱氧核苷酸链)。
(3)交叉互换

①概念：前期Ⅰ，同源染色体的非姐妹染色单体之间互换片段的现象。
②时期：减数第一次分裂前期。
③意义：进一步丰富了配子的类型，增强了有性生殖生物的变异性。
2．减数分裂过程中两个分裂阶段的比较
项目
MⅠ
MⅡ
分裂前的间期DNA的复制与否
复制
不复制
同源染色体
有
无
着丝粒变化
不分裂
分裂
染色体主要行为
①同源染色体联会；
②四分体中非姐妹染色单体可以发生互换；
③同源染色体分离，非同源染色体自由组合
着丝粒分裂，姐妹染色单体分开
3．动物精子和卵细胞形成过程的比较
项目
精子形成过程
卵细胞形成过程
部位
睾丸
卵巢
原始生殖细胞
精原细胞
卵原细胞
细胞质的分裂方式
均等分裂
第一极体均等分裂，初级卵母细胞、次级卵母细胞不均等分裂
分裂结果
一个精原细胞→四个精细胞(生殖细胞)
一个卵原细胞→一个卵细胞(生殖细胞)＋三个极体(退化消失)
是否变形
变形
不需变形

合作探究：1.下图表示减数分裂中某时期的图像，请分析：

甲　　　　　　　乙
(1)图示染色体中属于同源染色体的是哪些？哪些是非同源染色体？
提示：A、B是一对同源染色体，C、D是另一对同源染色体。属于非同源染色体的有：A、C，A、D，B、C，B、D。
(2)四分体、染色体、染色单体和DNA分子数之间的数量关系是怎样的？乙图中四分体、染色体、染色单体各有几个(条)?
提示：1个四分体＝2条染色体＝4条染色单体＝4个DNA分子。乙图中有2个四分体、4条染色体、8条染色单体。
(3)甲图中有染色单体吗？乙图中的a、a′是什么关系？a、b是什么关系？
提示：甲图中没有染色单体。乙图中的a、a′是姐妹染色单体。a、b是同源染色体中的非姐妹染色单体。
2．下图是某种动物精子和卵细胞形成过程中的部分图像，请据图分析：

A　 B　 C　　D　E　　F　G
(1)F细胞的名称是什么？
提示：可能是次级精母细胞或极体。
(2)图中B、G细胞一定来自雄性动物，D、E细胞一定来自雌性动物。
(3)胚胎发育早期细胞分裂活动旺盛，却不从外界摄取营养物质。请据此分析卵母细胞不均等分裂，最终只产生一个卵细胞的意义是什么。
提示：形成的卵细胞较大，便于储存丰富的营养物质。

1．在减数分裂过程中，有关同源染色体的叙述，错误的是(　　)
A．在减数分裂中能够发生交叉互换的两条染色体
B．在减数分裂过程中，同源染色体的分离发生在减数第一次分裂时
C．一条来自父方、一条来自母方的两条染色体
D．存在于一个四分体中的两个染色体
C　[减数第一次分裂过程中，同源染色体中的非姐妹染色单体可以发生交叉互换，能够发生交叉互换的两条染色体是同源染色体，A项正确；减数第一次分裂过程中，同源染色体分离，B项正确；同源染色体一条来自父方，一条来自母方，但一条来自父方、一条来自母方的两条染色体不一定是同源染色体，C项错误；联会的一对同源染色体构成一个四分体，存在于一个四分体中的两个染色体属于同源染色体，D项正确。]
2．如图①～④表示人类精子产生过程中染色体的部分行为。下列叙述错误的是(　　)

①　　　　　②　　　③　　　④
A．图中各行为出现的先后顺序是①③②④
B．图①中的交叉现象在精子产生过程中常有发生
C．图③所示行为发生的同时，非同源染色体自由组合
D．发生图④所示行为的细胞是初级精母细胞
D　[据图分析，图①为同源染色体配对，同源染色体的非姐妹染色单体发生互换染色体片段，导致交叉现象，发生在减数第一次分裂前期；图②染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道面上，染色体的着丝粒和细胞两极发出的纺锤丝相连，处于减数第二次分裂中期；图③发生同源染色体分离，为减数第一次分裂后期；图④发生着丝粒分裂，为减数第二次分裂后期。因此，图中各行为出现的先后顺序应为①③②④，A正确；同源染色体的非姐妹染色单体发生交叉互换常发生在精子形成过程中的减数第一次分裂前期，B正确；减数第一次分裂后期，同源染色体分离的同时非同源染色体自由组合，C正确；图④有着丝粒分裂，为减数第二次分裂后期，此时细胞为次级精母细胞，D错误。]
3．初级卵母细胞和次级卵母细胞在分裂时都出现的是(　　)
A．同源染色体分离　 B．着丝粒分裂
C．细胞质不均等分裂 D．染色体复制
C　[同源染色体分离发生在减数第一次分裂过程中，故次级卵母细胞无此现象，A错误；着丝粒分裂发生在减数第二次分裂后期，初级卵母细胞无此现象，B错误；细胞质不均等分裂是在形成卵细胞的两次分裂中都出现的，C正确；染色体复制只发生在减数第一次分裂间期，D错误。]
　分析通过减数分裂与受精作用产生的后代在染色体组成上的多样性
1．减数分裂产生配子的种类
分析正常情况下产生配子种类时应特别注意是“一个个体”还是“一个性原细胞”。
(1)若是一个个体，则可产生2n种配子，n代表同源染色体的对数或等位基因的对数。
(2)若是一个性原细胞，则一个卵原细胞仅产生1个卵细胞，而一个精原细胞可产生4个(2种)精细胞。例如YyRr基因型的个体产生配子情况如下：
项目
可能产生配子的种类
实际能产生配子的种类
一个精原细胞
4种
2种(YR、yr或Yr、yR)
一个雄性个体
4种
4种(YR、yr、Yr、yR)
一个卵原细胞
4种
1种(YR或yr或Yr或yR)
一个雌性个体
4种
4种(YR、yr、Yr、yR)
2．通过染色体组成判断配子来源的方法


合作探究：1.下图中的A、a和B、b表示原始生殖细胞中的两对同源染色体：

成熟生殖细胞　　　　成熟生殖细胞
(1)情况1最终产生的子细胞有几种类型？情况2最终产生的子细胞有几种类型？
提示：情况1最终产生的子细胞有2种类型：AB、ab。情况2最终产生的子细胞有2种类型：Ab、aB。
(2)据此推断，含有n对同源染色体的生物体可产生的配子类型为多少种？
提示：2n种。
(3)含有n对同源染色体的生物体可产生的配子类型有时候要比上述结论多，可能的原因是什么？
提示：发生了同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换。
2．某真核生物为雌雄异体，可以进行有性生殖，其野生型与突变型分别受线粒体内的R基因和L基因控制。
(1)这对相对性状的遗传是否遵循孟德尔定律？为什么？
提示：不遵循。因为相关基因位于线粒体上，而非细胞核内的染色体上，不符合孟德尔定律的使用条件。
(2)受精卵中的线粒体是来自精子还是卵细胞？
提示：卵细胞。
(3)以突变型为母本，野生型为父本，进行杂交，后代性状表现如何？为什么？
提示：全为突变型。因为受精卵中的线粒体全部来自母本，而母本线粒体上含有的是L基因。
(4)以野生型为母本，突变型为父本，进行杂交，后代性状表现如何？为什么？
提示：全为野生型。因为受精卵中的线粒体全部来自母本，而母本线粒体上含有的是R基因。

1．下列关于配子的叙述正确的是(　　)
A．新个体的形成必须要有精子和卵细胞的结合
B．父亲体内的所有细胞，染色体组成无差别
C．母亲体内的卵原细胞，染色体组成有差别
D．配子中染色体组合的多样性是生物多样性形成的基础
D　[无性生殖不经过精子和卵细胞的结合，A项错误；父亲体内的精子和正常体细胞的染色体组成不同，一般母
亲体内的卵原细胞，染色体组成都相同，B、C项错误；配子中染色体组合的多样性是生物多样性形成的基础，D项正确。]
2．下图所示的四个某生物的精细胞中，可能来自同一个次级精母细胞的是(　　)

①　 　 ② 　③　　④　 　⑤
A．①②　 B．①④
C．②④ D．③⑤
C　[①和②中短的染色体颜色不同，没有发生交叉互换，所以是来自不同的次级精母细胞，A错误；①和④两条染色体的颜色不同，所以来自不同的次级精母细胞，B错误；②和④两条染色体大部分相同，在考虑交叉互换的情况下，这两个细胞来自同一个次级精母细胞，C正确；③和⑤两条染色体颜色不同，来自不同的次级精母细胞，D错误。]
3．下列关于减数分裂和受精作用的叙述，错误的是(　　)
A．减数分裂和受精作用能维持有性生殖生物前后代体细胞中染色体数目的恒定
B．受精卵中的遗传物质一半来自精子，一半来自卵细胞
C．正常情况下，一个卵细胞一般只能同一个精子结合形成受精卵
D．受精作用的实质是卵核和精核相互融合
B　[减数分裂使生殖细胞中染色体数目减半，受精作用使受精卵内的染色体数恢复到体细胞中的数量，减数分裂和受精作用能维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，A正确；受精卵中的细胞核遗传物质一半来自精子、一半来自卵细胞，而细胞质遗传物质几乎都来自卵细胞，B错误；正常情况下，一个卵细胞只能同一个精子结合，形成一个受精卵，C正确；受精作用的实质是卵核和精核相互融合，D正确。]
[课堂小结]
知识网络构建
核心语句背诵

1.减数分裂是指进行有性生殖的生物，在产生配子时通过染色体复制一次、细胞分裂两次实现染色体数目减半的细胞分裂。
2.减数第一次分裂(MⅠ)
前期Ⅰ：同源染色体相互配对，此时每对同源染色体就有4条染色单体，称为四分体，在两个同源染色体之间常有交叉的现象；中期Ⅰ：同源染色体排列在细胞中央的赤道面上；后期Ⅰ：每对同源染色体的两条染色体彼此分开；末期Ⅰ：形成2个子细胞，子细胞内的染色体数目只有母细胞中的一半，形成一组非同源染色体。
3.减数第一次分裂与第二次分裂之间染色体不再复制。前期Ⅱ：每个染色体仍具有2条染色单体；中期Ⅱ：染色体的着丝粒排列在子细胞中央的赤道面上；后期Ⅱ：每个染色体的着丝粒都一分为二；末期Ⅱ：染色体到达两极，2个子细胞各自分裂，最终形成4个子细胞。
4.减数分裂与受精作用的意义：第一，减数分裂和受精作用可保持生物染色体数目的恒定；第二，减数分裂为生物的变异提供了可能。

1．减数第一次分裂过程中，不可能出现的是(　　)
A．同源染色体联会　 B．同源染色体彼此分离
C．非同源染色体自由组合 D．着丝粒分裂
D　[同源染色体的联会发生在减数第一次分裂前期，A不符合题意；同源染色体彼此分离发生在减数第一次分裂后期，B不符合题意；非同源染色体自由组合发生在减数第一次分裂后期，C不符合题意；着丝粒分裂发生在有丝分裂的后期或减数第二次分裂后期，D符合题意。故选D。]
2．如图表示1个四分体的交叉互换过程，则下列叙述正确的是(　　)

A．1个四分体含有2条同源染色体，4条染色单体，2个DNA分子
B．a和a′属于同源染色体，a和b属于非同源染色体
C．交叉互换发生在同源染色体上的姐妹染色单体之间
D．四分体发生交叉互换的前提是同源染色体配对
D　[1个四分体含有2条同源染色体，4条染色单体，4个DNA分子，A错误； a和a′属于姐妹染色单体，a和b是位于同源染色体上的非姐妹染色单体，B错误；交叉互换发生在同源染色体上的非姐妹染色单体之间，C错误；减数第一次分裂前期，同源染色体联会配对形成四分体，此时同源染色体的非姐妹染色单体之间可能会发生交叉互换，D正确。]
3．下列生物细胞中肯定不含同源染色体的是(　　)
A．小鼠的次级卵母细胞 B．野猪的初级卵母细胞
C．小鼠体细胞 D．家兔的受精卵
A　[小鼠的次级卵母细胞处于减数第二次分裂，不含同源染色体，A符合题意；野猪的初级卵母细胞处于减数第一次分裂，其中含有同源染色体，B不符合题意；小鼠体细胞含有同源染色体，C不符合题意；家兔的受精卵是精子和卵细胞结合形成的，含有同源染色体，D不符合题意。]
4．如图所示为某动物卵原细胞中染色体组成情况，该卵原细胞经减数分裂产生3个极体和1个卵细胞，其中一个极体的染色体组成是1、3，则卵细胞中染色体组成是(　　)

A.1、3或2、4 B．1、3
C．1、4或2、3 D．2、4
A　[由减数分裂过程可知：减数第一次分裂经过同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合产生了一个次级卵母细胞和一个极体，其中的染色体组合为互补关系；减数第二次分裂过程经过了着丝粒的分裂然后平均分配到两个子细胞中去，最终形成了一个卵细胞和三个极体；其中的一个极体由于和卵细胞经过次级卵母细胞的分裂产生，故该极体的染色体组成与卵细胞的染色体组成相同，另外两个极体的染色体组成相同且与卵细胞的染色体组成表现为互补，A正确。]
5．如图是某动物精子形成过程中的一组细胞示意图。请回答下列问题：

①　　　　②　　　③　　　　④
(1)图①所示的细胞处于减数第________次分裂，此时细胞内有________对同源染色体、________个DNA分子。
(2)有姐妹染色单体的细胞是图________和图________。该动物体细胞中染色体数目最多时包含________条染色体。
(3)请将图中四个细胞按时间先后排序：________________。
解析：(1)根据图像分析已知，①中同源染色体对称分布在细胞中央，细胞处于减数第一次分裂中期，此时细胞中有4条染色体，2对同源染色体，8条染色单体和8个DNA分子。
(2)图中①③有姐妹染色单体，②④没有姐妹染色单体，该动物细胞中有4条染色体。当细胞处于有丝分裂后期时，着丝粒分裂，染色体加倍，细胞中染色体数目最多，为8条。
(3)由分析可知，①细胞处于减数第一次分裂中期，②细胞处于减数第二次分裂后期，③细胞处于减数第二次分裂中期，④细胞处于减数第二次分裂末期，因此四个细胞按时间先后排序为①③②④。
答案：(1)一　2　8　(2)①　③　8　(3)①③②④