高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2章 基因和染色体的关系第1节 减数分裂和受精作用一 减数分裂学案

第2章　基因和染色体的关系

第1节　减数分裂和受精作用

第1课时　减数分裂

研习1　精子的形成过程

 [梳理教材]

1．形成场所：________________。

2．精子形成过程中各时期染色体的变化

(1)间期

(2)减数分裂Ⅰ

结果：1个________细胞分裂成2个________细胞，染色体数目________。

 (3)减数分裂Ⅱ

结果：经减数分裂Ⅱ，2个________细胞分裂成4个________。

(4)变形：4个精细胞经过变形，形成4个________。

3．结果：一个精原细胞→________个初级精母细胞→________个次级精母细胞→________个精细胞→________个精子。

4．几个重要概念

(1)同源染色体

(2)联会：减数分裂过程中同源染色体两两________的现象。

(3)四分体：联会后的每对同源染色体都含有4条染色单体，称为1个四分体。

(4)互换

答案：

1．睾丸(曲细精管)

2．(1)染色体复制　(2)同源染色体　细胞的两极　初级精母　次级精母　减半　(3)着丝粒　姐妹染色单体　次级精母　精细胞　(4)精子

3．1　2　4　4

4．(1)相同　相同　联会　(2)配对　(4)非姐妹染色单体　联会

[延伸思考]

(1)减数分裂过程中染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ还是减数分裂Ⅱ？为什么？

提示：减数分裂Ⅰ。因为经过减数分裂Ⅰ产生的每个次级性母细胞中染色体数目是原始生殖细胞的一半，而减数分裂Ⅱ前后每个细胞中染色体数目是相等的。

(2)若不考虑互换，一个次级精母细胞经过减数分裂Ⅱ形成的两个精细胞，其染色体数目和类型是否完全相同？为什么？

提示：完全相同。因为减数分裂Ⅱ相当于1次有丝分裂，仅仅是没有同源染色体而已，所以，根据有丝分裂的特点可知，若不考虑互换，一个次级精母细胞经过减数分裂Ⅱ形成的两个精细胞，其染色体数目和类型是完全相同的。

[归纳总结]

[拓展提升]

1．减数分裂过程中的几组概念比较

(1)同源染色体与非同源染色体

(2)姐妹染色单体与非姐妹染色单体

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′为非同源染色体上的非姐妹染色单体。

(3)联会和四分体

①联会：在减数第一次分裂前期，同源染色体两两配对的现象。

②四分体：是同源染色体的特殊存在形式，在减数分裂过程中，联会后的一对同源染色体才可称为四分体，即1个四分体＝1对同源染色体＝2条染色体＝4条染色单体(含4个DNA分子)。

[特别提醒]

有同源染色体的存在≠进行减数分裂

(1)并不是只有能进行减数分裂的细胞才含有同源染色体，正常的体细胞中也含有同源染色体。

(2)存在同源染色体的细胞并不都能配对形成四分体，只有在减数分裂过程中才能联会形成四分体。

2．解读减数分裂过程

(1)减数第一次分裂与减数第二次分裂的比较

(设体细胞内染色体数为2N)

续表

(2)细胞核DNA分子数和染色体数目变化曲线

①染色体数目加倍：只在姐妹染色单体分开时加倍，即着丝粒分裂时(间期时染色体复制但染色体数目不加倍)。

②DNA分子数加倍：只在间期DNA复制后加倍。

③染色体数目和DNA分子数减半：减数第一次分裂末期均减半，减数第二次分裂末期DNA分子数减半，而染色体数目与开始进行减数第二次分裂时的细胞中的染色体数目相同。

④减数分裂过程中DNA分子数与染色体数目的比例关系

(1)进行减数分裂的细胞没有细胞周期。

(2)减数分裂的发生部位是有性生殖器官，如哺乳动物的睾丸和卵巢、被子植物的花药和胚囊。

(3)原始生殖细胞是指精原细胞和卵原细胞等，成熟生殖细胞是指精子和卵细胞等。

(4)减数分裂是一种特殊的有丝分裂。

(5)雄性个体的体细胞中有X染色体和Y染色体，二者大小虽然不同，但也是一对同源染色体。

 [即时练习]

1．判断

(1)减数分裂Ⅰ时，同源染色体的分离导致染色体数目减半。(　　)

(2)减数分裂Ⅱ后期，大小、形态相同的两条染色体可以被称为同源染色体。(　　)

(3)精原细胞通过减数分裂增殖并形成精子。(　　)

答案：(1)√

(2)×　减数分裂Ⅱ后期不存在同源染色体。

(3)×　精原细胞通过有丝分裂增殖，通过减数分裂形成精子。

2．下图中横坐标A、B、C、D分别表示某种哺乳动物细胞(2n)进行减数分裂的不同时期，其中a表示细胞数目。请判断b、c、d依次代表的是(　　)

A．DNA分子数、染色体数、染色单体数

B．DNA分子数、染色单体数、染色体数

C．染色体数、DNA分子数、染色单体数

D．染色单体数、染色体数、DNA分子数

答案：A　解析：A表示染色体没有复制时，染色体数与DNA数之比为1∶1，无染色单体；B表示减数第一次分裂前、中、后期，染色体数∶染色单体数∶DNA数＝1∶2∶2；C表示减数第二次分裂前、中期，染色体数∶染色单体数∶DNA数＝1∶2∶2；D表示分裂完成形成生殖细胞，染色体数∶DNA数＝1∶1，无染色单体。由此得出b为DNA分子数，c为染色体数，d为染色单体数。

研习2　卵细胞的形成过程

 [梳理教材]

精子和卵细胞形成过程的比较

续表

答案：

卵原细胞　极体　1　3　睾丸　不均等　均等　变形　4　1　联会　分离　减半　着丝粒分裂

[延伸思考]

不考虑染色体与染色质的区别，下列细胞中，哪些细胞中含有同源染色体？

①体细胞　②有丝分裂过程中的细胞　③减数分裂Ⅰ过程中的细胞　④减数分裂Ⅱ过程中的细胞　⑤原始生殖细胞　⑥成熟生殖细胞

提示：①②③⑤。

[拓展提升]

1．精子与卵细胞的形成

2．镜检观察

染色体复制后，每条染色体上的两条染色单体呈染色质状态，此时在光学显微镜下不能观察到姐妹染色单体。

3．减数分裂异常分离

1个基因型为AaBb(两对基因独立遗传)的精原细胞，在减数分裂过程中，由于染色体未正常分离：

(1)若产生了一个AaB的精细胞，则原因是减数第一次分裂时，同源染色体(AA和aa)未分离，另外三个精细胞的基因型分别是AaB、b、b。

(2)若产生了一个AAB的精细胞，则原因是减数第二次分裂时，含A基因的两条姐妹染色单体分开后移向同一极，另外三个精细胞的基因型分别是B、ab、ab。

4．有丝分裂与减数分裂图像的判断

(1)三个前期图的判断

判断步骤：

结果：A为有丝分裂前期，B为减数第一次分裂前期，C为减数第二次分裂前期。

(2)三个中期图的判断

判断步骤：

结果：A为有丝分裂中期，B为减数第二次分裂中期，C为减数第一次分裂中期。

(3)三个后期图的判断

判断步骤：

结果：A为有丝分裂后期，B为减数第二次分裂后期，C为减数第一次分裂后期。

5．精子和卵细胞分裂图像的判断

判断方法：

[特别提醒]

细胞图像判断的三个“不一定”

(1)含有同源染色体的不一定是减数第一次分裂，也可能是有丝分裂。

(2)着丝粒分裂的不一定是有丝分裂后期，也可能是减数第二次分裂后期。

(3)减数第二次分裂后期细胞质均等分裂不一定为次级精母细胞，也有可能为极体。

根据图形判断有丝分裂与减数分裂的技巧

(1)根据“染色体峰值”判断：染色体数目最大为4N的是有丝分裂，染色体数目最大为2N的是减数分裂。

(2)根据“DNA复制和分裂次数”判断：斜线代表DNA复制，竖直下降代表细胞分裂完成。因此斜线出现1次，而竖直下降2次的为减数分裂；斜线出现1次，而竖直下降1次的为有丝分裂。

(3)根据“结果”判断：分裂完成后，染色体或核DNA分子的数目与分裂前相等则为有丝分裂；若减半则为减数分裂。

 [即时练习]

1．判断

(1)初级卵母细胞、次级卵母细胞和极体的细胞质分裂都是不均等的。(　　)

(2)一个精原细胞和一个卵原细胞经过减数分裂均形成四个配子。(　　)

(3)卵细胞的形成过程不需要变形。(　　)

答案：(1)×　第一极体的细胞质分裂是均等分裂。

(2)×　一个精原细胞减数分裂能形成四个精子，一个卵原细胞减数分裂能形成一个卵细胞。

(3)√

2．若细胞分裂过程中一条染色体上DNA数目的变化情况如图所示。有关图示信息的叙述中，不正确的是(　　)

A．A→B可表示染色体复制

B．B→C可表示有丝分裂前期和中期

C．C→D可表示染色体的着丝粒分裂

D．D→E可表示减数第二次分裂全过程

答案：D　解析：图中A→B段表示每条染色体上的DNA数目由1变为2，这是由于间期DNA复制形成的，即进行染色体复制；B→C段表示DNA复制完成而染色单体未发生分离，既可表示有丝分裂前期和中期，也可以表示减数第一次分裂过程和减数第二次分裂前期、中期；C→D段表示每条染色体上的DNA数目由2变为1，这是由后期着丝粒分裂导致的；D→E表示每条染色体含有1个DNA分子，即染色单体已发生分离，可表示有丝分裂后期和末期，也可表示减数第二次分裂后期和末期。

【解题探究】

(1)细胞分裂过程中一条染色体上含有______或________个DNA分子。

(2)如果纵坐标表示每条染色体上含有的DNA分子数量，则CD段表示______________，可发生在有丝分裂________期和减数____________后期。

答案：(1)1　2　(2)着丝粒分裂　后期　第二次分裂

研习3　减数分裂的概念

 [梳理教材]

答案：

有性生殖　成熟生殖细胞　两次　一半

[即时练习]

1．判断

(1)只有减数分裂过程中才存在四分体。(　　)

(2)大肠杆菌能进行减数分裂。(　　)

(3)形状和大小相同的两条染色体一定是同源染色体。(　　)

(4)减数分裂的特点是染色体复制一次，细胞分裂一次，导致染色体数目减半。(　　)

答案：(1)√

(2)×　大肠杆菌是原核生物，不能进行减数分裂。

(3)×　能够在减数分裂Ⅰ联会的两条染色体一定是同源染色体。形状和大小相同的两条染色体也可能来自姐妹染色单体分开后形成的两条染色体。

(4)×　减数分裂过程中染色体复制一次，细胞连续分裂两次，导致染色体数目减半。

2．下列关于减数分裂的叙述中，正确的是(　　)

①减数分裂发生在能够进行有性生殖的生物中　②减数分裂的过程是由原始的生殖细胞形成成熟的生殖细胞的过程　③减数分裂的特点是细胞中的染色体复制一次，而细胞连续分裂两次　④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　⑤减数分裂是一种特殊的有丝分裂，同样具有一定的细胞周期

A．①②③④  B．②③④⑤

C．①③④⑤  D．①②③④⑤

答案：A　解析：原始生殖细胞经减数分裂形成成熟生殖细胞后不再继续分裂，所以没有细胞周期。

[巩固提升]

1．在减数分裂前及分裂过程中，染色体的行为变化顺序是(　　)

A．复制→分离→联会→分裂

B．联会→复制→分离→分裂

C．联会→复制→分裂→分离

D．复制→联会→分离→分裂

答案：D

2. 如图表示某种生物正在进行分裂的细胞，下列说法正确的是(　　)

A．该细胞是次级精母细胞，处于减数分裂Ⅱ后期

B．该细胞含有2对同源染色体，8个核DNA分子，4条染色体

C．该细胞正在进行同源染色体的分离，非同源染色体的自由组合

D．该细胞将来形成两个子细胞，其中仅一个具有生殖能力

答案：D　解析：分析题图可知，图中所示细胞细胞质不均等分裂，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，为次级卵母细胞，处于减数分裂Ⅱ后期，A项错误；该细胞中没有同源染色体，有4个核DNA分子，4条染色体，B、C项错误；该细胞分裂形成一个卵细胞和一个极体，其中只有卵细胞具有生殖能力，D项正确。

3．下列关于精子和卵细胞形成过程的叙述，不正确的是(　　)

A．相同数量的精原细胞和卵原细胞经减数分裂所产生的生殖细胞数量之比为4∶1

B．精子和卵细胞形成过程中都出现染色体复制、同源染色体联会和分离现象

C．精子和卵细胞形成过程中核DNA的数量变化完全相同

D．精子和卵细胞的形成均需要经过变形

答案：D　解析：精子的形成需要变形，而卵细胞的形成不需要变形，D项错误。

4．如图是三个不同时期的细胞分裂图，据图回答下列问题：

(1)图A细胞处于________分裂________的________期。

(2)图B细胞的名称是________________，此细胞分裂后的子细胞含有________条染色体。

(3)图C细胞的名称是____________，此细胞分裂产生的子细胞为____________。

答案：(1)减数　Ⅰ　前　(2)初级精母细胞　2　(3)次级卵母细胞　卵细胞和极体

解析：(1)图A表示处于减数分裂Ⅰ前期的细胞，同源染色体联会形成了2个四分体。(2)图B所示细胞处于减数分裂Ⅰ的后期，由于细胞质均等分裂，应为初级精母细胞。(3)图C所示细胞由于细胞质不均等分裂且无同源染色体，应是次级卵母细胞，其分裂产生的子细胞为卵细胞和极体。