資源簡介

第1節　減數分裂和受精作用
【學習目標】
1.通過觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片,歸納、概括減數分裂的概念及過程,理解細胞生命活動的動態變化并建立辯證統一的觀點。(生命觀念、科學思維)
2.分析細胞分裂圖像,明確減數分裂不同時期中染色體、DNA和染色單體等的行為變化。(科學思維、科學探究)
3.歸納配子中染色體組合多樣性的原因,分析受精作用過程,認識親代與子代間的遺傳穩定性。(科學思維)
第1課時　減數分裂
【自主預習】
一、魏斯曼關于減數分裂的預測
1.在精子和卵細胞成熟的過程中,必然有一個特殊的過程使染色體數目　減少一半　。
2.受精時,精子和卵細胞融合,　染色體數目　得以恢復正常。
二、減數分裂的相關概念
1.減數分裂:進行　有性生殖　的生物,在產生　成熟生殖細胞　時進行的染色體數目減半的細胞分裂。在減數分裂前,染色體復制　一次　,而細胞在減數分裂過程中連續分裂　兩次　。成熟生殖細胞中的染色體數目比　原始生殖細胞　的減少　一半　。
2.同源染色體:在減數分裂過程中,　配對　的兩條染色體,形狀和大小一般都　相同　,一條來自　父方　,一條來自　母方　。
3.聯會和四分體
(1)聯會:在減數分裂過程中,同源染色體　兩兩配對　的現象。
(2)四分體:聯會后的每對同源染色體含有　四　條染色單體。
三、精子的形成過程(哺乳動物)
1.形成場所:人和其他哺乳動物的　睪丸　。
睪丸里有許多彎彎曲曲的曲細精管,曲細精管中有大量原始的雄性生殖細胞——　精原細胞　,每個精原細胞中的染色體數目都與　體細胞　的相同。精原細胞可通過　有絲分裂　進行增殖,一部分精原細胞通過　減數分裂　產生精細胞。
2.細胞名稱的變化
1個精原細胞1個　初級精母細胞 2個　次級精母細胞 4個　精細胞 4個精子
3.染色體的主要行為
(1)減數分裂Ⅰ
時間 圖示 相關變化
前期 中期 后期 末期 同源染色體　聯會　形成　四分體　,四分體中的　非姐妹染色單體　之間經常發生纏繞,并交換相應的片段
　同源染色體　成對排列在赤道板兩側,每條染色體的著絲粒都附著在紡錘絲上
　同源染色體　分離,非同源染色體　自由組合　,并移向細胞兩極
細胞一分為二,形成兩個次級精母細胞,細胞內染色體數目　減少一半　
由于　同源染色體　分離,并分別進入兩個子細胞,因此減數分裂過程中染色體數目的減半發生在　減數分裂Ⅰ　。
(2)減數分裂Ⅱ
時間 圖示 相關變化
前期 中期 后期 末期 染色體散亂地分布在細胞中
　著絲粒　排列在赤道板上
著絲粒分裂,　姐妹染色單體　分開,分別移向細胞的兩極,細胞內染色體數目暫時　加倍　,與精原細胞染色體數目相同
細胞一分為二,細胞內染色體數目為精原細胞的　一半　
四、卵細胞的形成過程(哺乳動物)
1.形成場所:人和其他哺乳動物的　卵巢　。
2.細胞名稱的變化
1個卵原細胞1個　初級卵母　細胞1個　次級卵母　細胞+1個極體1個　卵細胞　+3個　極體　(退化)
3.形成過程
4.結果:一個卵原細胞經過減數分裂只形成一個　卵細胞　,三個　極體　都退化消失。
五、觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片
1.目的要求:通過觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片,識別減數分裂不同時期染色體的　形態　、　位置　和　數目　,加深對減數分裂過程的理解。
2.實驗步驟
【合作探究】
任務1　分析并理解減數分裂的含義及與減數分裂相關的概念
活動1　觀察課本P18圖片,閱讀下列資料,初步認識減數分裂
　　資料一:1883年,貝內登觀察到馬蛔蟲的受精卵中染色體的數目為4條,而卵細胞與精子中的染色體數都為2條。
1901年,Montgomery觀察到某物種有14條染色體,減數分裂中全部染色體都會出現兩兩配對現象。他推測配對應該發生在父本與母本染色體之間,而不是在父(母)本染色體自身。
資料二:下圖是果蠅雌雄個體的體細胞和配子的染色體示意圖,思考并回答以下問題:
1.根據細胞中遺傳物質含量推測,配子中遺傳物質含量具有什么特點
提示　配子中遺傳物質含量減半。
2.Montgomery作出推測的理由是什么 配對的兩條染色體就是現在所說的什么染色體
提示　若父(母)本染色體自身配對,則必然有不能配對的染色體。同源染色體。
3.以果蠅為例,配子的染色體與體細胞的染色體有什么差別
提示　配子中的染色體數目是體細胞中的一半;配子中的染色體是由體細胞的每對同源染色體中的一條組合而成的,例如,果蠅體細胞中有四對染色體,配子中只有四條,且是由每對染色體中的一條組合而成的。
4.配子能通過有絲分裂形成嗎 若不能,配子是如何形成的
提示　不能。配子是通過減數分裂形成的。
5.結合魏斯曼關于減數分裂的預測,聯系課本P18~19圖歸納減數分裂發生的范圍、時期、特點和結果。
提示　
活動2　根據課本P18~19哺乳動物精子的形成過程示意圖,掌握同源染色體的含義,據圖回答下列問題
1.圖1中哪些是同源染色體 哪些是非同源染色體 同源染色體的大小、形態是否一定相同 大小、形態都相同的一定是同源染色體嗎
提示　同源染色體: 1和2、3和4。非同源染色體:1和3、1和4、2和3、2和4。同源染色體的大小、形態不一定相同,如性染色體X和Y。大小、形態都相同的也不一定是同源染色體,如減數分裂Ⅱ后期因著絲粒分裂,兩條姐妹染色單體分開后形成的兩條染色體不屬于同源染色體。
2.圖1中,a、a'是什么關系 a、b是什么關系 a、c是什么關系
提示　圖1中,a、a'是姐妹染色單體。a、b是同源染色體中的非姐妹染色單體。a、c是非同源染色體中的非姐妹染色單體。
3.圖1中有幾個四分體 分析四分體、染色體、染色單體和DNA分子之間的數量關系。
提示　2個。1個四分體=2條染色體=4條染色單體=4個DNA分子。
4.圖2表示什么現象 發生在什么時期 發生在什么染色體之間
提示　圖2表示互換現象。該過程發生在減數分裂Ⅰ前期。發生在同源染色體的非姐妹染色單體之間。
認知生成
1.關注同源染色體的三個易錯點
(1)同源染色體的形態、大小一般都相同,但也有大小不同的,如男性體細胞中的X染色體和Y染色體是同源染色體,但X染色體較大,Y染色體較小。
(2)著絲粒分裂后,由兩條染色單體形成的兩條染色體盡管大小、形狀相同,但不叫同源染色體。這兩條染色體是經復制形成的,其上的基因相同,若不同則可能是同源染色體的非姐妹染色單體間的互換造成的。
(3)同源染色體的存在:體細胞中也存在同源染色體,只是在有絲分裂過程中不出現聯會、分離等現象。
2.“四看法”判斷同源染色體
(1)看有無染色體配對、形成四分體的現象:配對形成四分體的染色體互為同源染色體。
(2)看有無互換的發生:發生互換的染色體為同源染色體。
(3)看細胞所處的時期
①減數分裂Ⅱ過程中不存在同源染色體。
②減數分裂Ⅱ后期,上下對應的大小、形狀完全相同的染色體不是同源染色體,而是姐妹染色單體分離后形成的相同染色體。
(4)看染色體的大小、形狀,若不是減數分裂Ⅱ,則:
①有絲分裂后期,每一極中大小、形狀相同的為同源染色體(上下對應的染色體不是)。
②其他時期(除后期外),大小、形狀相同的染色體一般為同源染色體。
3.同源染色體與四分體
(1)四分體是同源染色體的特殊存在形式。在減數分裂過程中,聯會后的一對同源染色體才可稱作四分體。數量關系為四分體數∶同源染色體對數∶染色體數∶染色單體數∶DNA分子數=1∶1∶2∶4∶4。
(2)有絲分裂和減數分裂Ⅰ過程中都有同源染色體存在,但聯會和四分體只存在于減數分裂Ⅰ過程中。
例1　(2023·白城校考)下列細胞中,不含同源染色體的是(　　)。
①口腔上皮細胞　②受精卵　③極體　④子葉細胞
⑤初級精母細胞　⑥次級精母細胞　⑦葉肉細胞
A.①③④　　 B.③⑥　　 C.④⑤　　 D.⑥⑦
【答案】　B
【解析】　口腔上皮細胞為體細胞,含有同源染色體,①不符合題意;受精卵是精子和卵細胞結合形成的,含有同源染色體,②不符合題意;減數分裂Ⅰ后期,同源染色體分離,因此極體不含同源染色體,③符合題意;子葉細胞為體細胞,含有同源染色體,④不符合題意;初級精母細胞是精原細胞經染色體復制后的細胞,細胞內含有同源染色體,⑤不符合題意;減數分裂Ⅰ后期,同源染色體分離,因此次級精母細胞不含同源染色體,⑥符合題意;葉肉細胞為體細胞,含有同源染色體,⑦不符合題意。
對點練1　(2023·平頂山聯考)一對姐妹染色單體與一對同源染色體的共同點是(　　)。
A.都可以同時存在于減數分裂Ⅰ前期的細胞中
B.形狀、大小都是相同的
C.都可以同時存在于減數分裂Ⅱ中期的細胞中
D.所含的DNA分子數都是相同的
【答案】　A
【解析】　減數分裂Ⅰ前期染色體復制完畢,存在姐妹染色單體,該時期同源染色體聯會,故兩者都可以同時存在于減數分裂Ⅰ前期的細胞中,A正確;同源染色體一般大小相同,但是X、Y染色體形狀、大小并不相同,B錯誤;減數分裂Ⅰ后期同源染色體分離,因此減數分裂Ⅱ時期不存在同源染色體,C錯誤;一對姐妹染色單體所含的DNA分子數是2,一對同源染色體所含的DNA分子數為2或4,兩者所含的DNA分子數不一定相同,D錯誤。
任務2　探究減數分裂過程
活動3　根據哺乳動物精子的形成過程示意圖,建構精子形成過程的模型,分析減數分裂過程,下圖是動物精巢中減數分裂的過程示意圖,思考并回答問題
1.圖中的細胞A、B、D分別屬于什么細胞
提示　細胞A是精原細胞,細胞B是次級精母細胞,細胞D是精細胞。
2.畫出含有兩對同源染色體的精原細胞通過減數分裂形成精子的過程(注:用 表示來自母本的染色體,用 表示來自父本的染色體)。
含兩對同源染色體的精原細胞形成精子的過程
提示　
含兩對同源染色體的精原細胞形成精子的過程
3.與有絲分裂相比,甲過程染色體有哪些特殊行為 細胞B、C中有沒有同源染色體
提示　①同源染色體聯會;②四分體中的非姐妹染色單體間常發生互換;③同源染色體彼此分離,非同源染色體自由組合。細胞B、C中沒有同源染色體。
4.染色體數目減半和姐妹染色單體的分離分別發生在圖中的哪個過程
提示　染色體數目減半發生在減數分裂Ⅰ過程中,即甲過程;姐妹染色單體的消失發生在減數分裂Ⅱ的后期,即乙過程。
5.若不考慮四分體中的非姐妹染色單體的互換,細胞D、E的染色體組成是否相同 為什么 若考慮四分體中的非姐妹染色單體的互換呢
提示　不考慮四分體中的非姐妹染色單體的互換,細胞D、E的染色體組成是相同的。因為B細胞減數分裂Ⅱ過程發生的是著絲粒分裂,姐妹染色單體分開,分別移到D、E細胞中,在未發生基因突變和互換的情況下,一條染色體上的兩條姐妹染色體單體是一樣的,所以分到D、E細胞中的染色體數目和類型完全相同。若四分體中的非姐妹染色單體發生了互換,則一條染色體上的兩條姐妹染色體單體不一定相同,所以分到D、E細胞中的染色體的組成不一定相同。
認知生成
有絲分裂與減數分裂過程兩階段的比較(假設體細胞染色體數和核DNA分子數均為2N)
項目 有絲分裂 減數分裂Ⅰ 減數分裂Ⅱ
分裂前間期DNA的復制 復制 復制 不復制
同源染色體 有,不分離 有,分離 無
著絲粒變化 分裂 不分裂 分裂
染色 體的 主要 行為 前期 散亂分布 同源染色體聯會,形成四分體,四分體的非姐妹染色單體可以交換片段 散亂分布
中期 著絲粒排列在赤道板上 同源染色體排列在赤道板兩側 著絲粒排列在赤道板上
后期 著絲粒分裂,姐妹染色單體分開 同源染色體分離,非同源染色體自由組合 著絲粒分裂,姐妹染色單體分開
末期 細胞一分為二 細胞一分為二 細胞一分為二
(續表)
項目 有絲分裂 減數分裂Ⅰ 減數分裂Ⅱ
染色體數目 2N→4N→2N 2N→N N→2N→N
核DNA數目 4N→2N 4N→2N 2N→N
染色單體數 4N→0 4N→2N 2N→0
注:有絲分裂和減數分裂都不包含間期。
例2　下圖甲表示某精子,圖乙中不屬于該精子形成過程中的細胞分裂圖的是(　　)。
【答案】　B
【解析】　圖乙B中移向同一極的非同源染色體只有一條與精子的染色體相同,因此B不屬于該精子形成過程中的細胞分裂圖。
對點練2　(不定項)下圖為某雄性動物細胞分裂某時期的圖像。下列敘述不正確的是(　　)。
A.此細胞處于減數分裂Ⅰ前期,圖中包含4條染色單體
B.圖中A與B互為同源染色體,a'與b可以發生互換
C.此細胞先發生A與B的分離,后發生a與a'的分離
D.此細胞分裂產生的精細胞中有4條染色體
【答案】　AD
【解析】　該細胞含有同源染色體(A和B、C和D),且同源染色體正在聯會形成四分體,處于減數分裂Ⅰ前期,該細胞中有4條染色體,8條染色單體,A不正確;該細胞中有2對同源染色體,即A和B、C和D,a'與b是同源染色體上的非姐妹染色單體,可以發生互換,B正確;此細胞處于減數分裂Ⅰ前期,故減數分裂Ⅰ先發生A與B(同源染色體)的分離,后在減數分裂Ⅱ發生a與a'(姐妹染色單體)的分離,C正確;此細胞分裂產生的精細胞中有2條染色體,D不正確。
活動4　下圖是某種動物精子和卵細胞形成過程中的部分圖像,請根據下圖并結合課本P22圖2-6分析下列問題
1.F細胞的名稱是什么
提示　次級精母細胞或極體。
2.圖中　　　　細胞一定來自雄性動物,　　　　細胞一定來自雌性動物。
提示　B、G　D、E
3.胚胎發育早期的細胞分裂活動旺盛,卻不從外界攝取營養物質。請據此分析卵母細胞不均等分裂,最終只產生一個卵細胞的意義。
提示　形成的卵細胞較大,便于儲存豐富的營養物質。
4.分析精子和卵細胞的形成過程的異同并完成下表。
對比 精子的形成 卵細胞的形成
相 同 點 子細胞數 4個(都是 ①　　　　) 4個(1個②　　　　、3個③　　　　)
子細胞染色體數目 都是染色體復制一次,細胞分裂兩次,子細胞中染色體數目都是體細胞的④　　　　　
染色體行為 各個時期染色體行為均⑤　　　
不 同 點 形成部位 　睪丸(精巢) 卵巢
是否變形 ⑥　　　 ⑦　　　
細胞質是否均等分配 兩次分裂都是 ⑧　　　　分裂 初級卵母細胞和次級卵母細胞都是⑨　　　 　分裂,極體是⑩　　　　分裂
形成的生殖 細胞數 1個精原細胞形成　　個精子 1個卵原細胞形成　　　個卵細胞(3個極體退化)
提示　①精子　②卵細胞　③極體　④一半　⑤一致　⑥變形　⑦不變形　⑧均等　⑨不均等　⑩均等　4　1
認知生成
1.細胞分裂圖像“三看法”
2.卵細胞和精子形成過程中圖像的判斷方法
例3　下列有關精子和卵細胞形成的說法,正確的是(　　)。
A.兩者形成過程中都出現聯會、四分體、同源染色體分離、非同源染色體自由組合現象
B.兩者形成過程中都有染色體的復制和均分,兩者所含遺傳物質均是正常體細胞的一半
C.精子和卵細胞形成過程中不同的地方是精子需變形,卵細胞不需要變形,其余完全相同
D.形成100個受精卵,至少需要100個精原細胞和100個卵原細胞
【答案】　A
【解析】　精子和卵細胞的細胞核中的遺傳物質均是正常體細胞的一半,而卵細胞在形成的過程中細胞質不均等分裂,細胞質中的遺傳物質多于正常體細胞細胞質中遺傳物質的一半,精子則幾乎不含細胞質,B錯誤;精子與卵細胞形成過程中除精子需變形外,還有細胞質的分配情況不同、分裂結果不同等區別,C錯誤;1個精原細胞能產生4個精子,最少需要25個精原細胞,才能產生100個精子,D錯誤。
對點練3　下圖是某種動物細胞分裂的一組圖像,有關敘述錯誤的是(　　)。
A.圖①過程中,每條染色體的行為相同
B.圖②發生了同源染色體的分離
C.圖③處于有絲分裂中期
D.由圖④可判斷該動物一定是雄性
【答案】　D
【解析】　圖①處于有絲分裂后期,分裂過程中每條染色體的行為相同,A正確;圖②處于減數分裂Ⅰ后期,同源染色體分離,B正確;雌性動物的卵母細胞經過減數分裂Ⅰ產生的第一極體也可進行圖④所示的分裂,D錯誤。
任務3　觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片
活動5　閱讀課本P24“探究·實踐”,動手觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片
1.為什么選用雄性個體的生殖器官作為實驗材料
提示　一般來說,雄性個體產生的雄配子數量明顯多于雌性個體產生的雌配子數量。其次,大部分雌性動物排卵前后完成減數分裂Ⅰ,排出的卵子先在輸卵管中發育到減數分裂Ⅱ中期,只有在受精的過程中才能繼續進行減數分裂Ⅱ,因此在卵巢中看不到完整的減數分裂。
2.觀察蝗蟲精母細胞的減數分裂裝片時,能看到幾種不同染色體數目的細胞分裂圖像
提示　因為蝗蟲精巢中的精原細胞(染色體數為2n)既進行有絲分裂,又進行減數分裂,所以可以觀察到染色體數目為n、2n、4n等不同的細胞分裂圖像。
例4　(2022·云南統考)下列關于“觀察細胞的減數分裂”實驗的敘述,錯誤的是(　　)。
A.可用蝗蟲精母細胞制成裝片觀察
B.能觀察到同源染色體的聯會現象
C.能觀察到減數分裂Ⅰ中期的細胞
D.能觀察到同一個細胞減數分裂的全過程
【答案】　D
【解析】　蝗蟲精母細胞可以發生減數分裂,因此可用蝗蟲精母細胞制成裝片觀察,A正確;聯會現象發生在減數分裂Ⅰ前期,因此實驗中可能能觀察到同源染色體的聯會現象,B正確;利用蝗蟲精巢制作減數分裂裝片,可以觀察到處于各個時期的細胞,包括減數分裂Ⅰ中期的細胞,C正確;在該實驗中,由于細胞在解離過程中被殺死,因此無法觀察到細胞中染色體的動態變化過程,即不能觀察到同一個細胞減數分裂的全過程,D錯誤。
對點練4　(2023·重慶統考)下列關于“觀察根尖分生區組織細胞的有絲分裂”(實驗Ⅰ)和“觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片”(實險Ⅱ)的敘述,正確的是(　　)。
A.均能觀察到細胞在間期進行DNA復制
B.均能觀察到一個細胞分裂為四個子細胞
C.實驗Ⅰ中,存在某些細胞的染色體排列在細胞板上
D.實驗Ⅱ中,存在某些細胞的染色體發生兩兩配對現象
【答案】　D
【解析】　細胞在間期進行DNA復制,但觀察細胞分裂實驗時,細胞已被殺死,因此兩實驗均不能觀察到細胞進行DNA復制的現象,A錯誤;有絲分裂時細胞一分為二,減數分裂時,雖然一個細胞經分裂后可得到四個子細胞,但一個初級性母細胞經分裂只能得到兩個次級性母細胞,每個次級性母細胞再次分裂再各得到兩個子細胞,所以兩實驗均不能觀察到一個細胞分裂為四個子細胞,B錯誤;有絲分裂中期,染色體整齊排列在赤道板上,而不是細胞板,C錯誤;減數分裂Ⅰ前期,同源染色體發生聯會,即染色體發生兩兩配對,D正確。
【隨堂檢測】
課堂小結 課堂小測
判斷正誤。 (1)對于雄性哺乳動物來說,同源染色體只存在于精原細胞中,而不存在于其他體細胞中。 (×) (2)細胞內的同源染色體都會形成四分體。 (×) (3)精原細胞是特殊的體細胞,既能通過有絲分裂增殖,又能通過減數分裂產生精子。 (√) (4)玉米體細胞中有10對同源染色體,經減數分裂后,花粉中有5對同源染色體。 (×)
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