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第2章 基因和染色体的关系
第1节 减数分裂和受精作用
1.通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，归纳、概括减数分裂的概念及过程，理解细
胞生命活动的动态变化并建立辩证统一的观点。（生命观念、科学思维）
2.分析细胞分裂图像，明确减数分裂不同时期中染色体、 和染色单体等的行为变
化。（科学思维、科学探究）
3.归纳配子中染色体组合多样性的原因，分析受精作用过程，认识亲代与子代间的遗
传稳定性。（科学思维）
第1课时 减数分裂
一、魏斯曼关于减数分裂的预测
1.在精子和卵细胞成熟的过程中，必然有一个特殊的过程使染色体数目__________。
2.受精时，精子和卵细胞融合，____________得以恢复正常。
减少一半
染色体数目
二、减数分裂的相关概念
1.减数分裂：进行__________的生物，在产生______________时进行的染色体数目减
半的细胞分裂。在减数分裂前，染色体复制______，而细胞在减数分裂过程中连续分
裂______。成熟生殖细胞中的染色体数目比______________的减少______。
2.同源染色体：在减数分裂过程中，______的两条染色体，形状和大小一般都______，
一条来自______，一条来自______。
3.联会和四分体
（1）联会：在减数分裂过程中，同源染色体__________的现象。
（2）四分体：联会后的每对同源染色体含有____条染色单体。
有性生殖
成熟生殖细胞
一次
两次
原始生殖细胞
一半
配对
相同
父方
母方
两两配对
四
三、精子的形成过程（哺乳动物）
1.形成场所：人和其他哺乳动物的______。
睾丸里有许多弯弯曲曲的曲细精管，曲细精管中有大量原始的雄性生殖细胞——_____
_____，每个精原细胞中的染色体数目都与________的相同。精原细胞可通过________
___进行增殖，一部分精原细胞通过__________产生精细胞。
2.细胞名称的变化
1个精原细胞 个______________ 个______________
个________ 个精子
睾丸
精原细胞
体细胞
有丝分裂
减数分裂
初级精母细胞
次级精母细胞
精细胞
3.染色体的主要行为
（1）减数分裂Ⅰ
时间 图示 相关变化
前期 中期 后期 末期 同源染色体______形成________，四分体中的
________________之间经常发生缠绕，并交换相应的片段
____________成对排列在赤道板两侧，每条染色体的着丝粒都
附着在纺锤丝上
联会
四分体
非姐妹染色单体
同源染色体
时间 图示 相关变化
前期 中期 后期 末期 ____________分离，非同源染色体__________，并移向细胞两
极
细胞一分为二，形成两个次级精母细胞，细胞内染色体数目
__________
由于____________分离，并分别进入两个子细胞，因此减数分裂过程中染色体数目的
减半发生在____________。
同源染色体
自由组合
减少一半
同源染色体
减数分裂Ⅰ
续表
（2）减数分裂Ⅱ
时间 图示 相关变化
前期 中期 后期 末期 染色体散乱地分布在细胞中
________排列在赤道板上
着丝粒分裂，______________分开，分别移向细胞的两极，
细胞内染色体数目暂时______，与精原细胞染色体数目相同
细胞一分为二，细胞内染色体数目为精原细胞的______
着丝粒
姐妹染色单体
加倍
一半
四、卵细胞的形成过程（哺乳动物）
1.形成场所：人和其他哺乳动物的______。
2.细胞名称的变化
1个卵原细胞 个__________细胞 个__________细胞 个极体
个________ 个______（退化）
卵巢
初级卵母
次级卵母
卵细胞
极体
3.形成过程
4.结果：一个卵原细胞经过减数分裂只形成一个________，三个______都退化消失。
卵细胞
极体
五、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
1.目的要求：通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，识别减数分裂不同时期染色体的
______、______和______，加深对减数分裂过程的理解。
2.实验步骤
形态
位置
数目
精细胞
形态、位置和数目
任务1 分析并理解减数分裂的含义及与减数分裂相关的概念
活动1 观察课本P18图片，阅读下列资料，初步认识减数分裂
资料一：1883年，贝内登观察到马蛔虫的受精卵中染色体
的数目为4条，而卵细胞与精子中的染色体数都为2条。
1901年， 观察到某物种有14条染色体，减数分
裂中全部染色体都会出现两两配对现象。他推测配对应该发生
在父本与母本染色体之间，而不是在父（母）本染色体自身。
资料二：下图是果蝇雌雄个体的体细胞和配子的染色体示意图，思考并回答以下问题：
1.根据细胞中遗传物质含量推测，配子中遗传物质含量具有什么特点？
提示 配子中遗传物质含量减半。
2. 作出推测的理由是什么？配对的两条染色体就是现在所说的什么染色体？
提示 若父（母）本染色体自身配对，则必然有不能配对的染色体。同源染色体。
3.以果蝇为例，配子的染色体与体细胞的染色体有什么差别？
提示 配子中的染色体数目是体细胞中的一半；配子中的染色体是由体细胞的每对同源染色体中的一条组合而成的，例如，果蝇体细胞中有四对染色体，配子中只有四条，且是由每对染色体中的一条组合而成的。
4.配子能通过有丝分裂形成吗？若不能，配子是如何形成的？
提示 不能。配子是通过减数分裂形成的。
5.结合魏斯曼关于减数分裂的预测，联系课本P18~19图归纳减数分裂发生的范围、时期、特点和结果。
提示
活动2 根据课本P18~19哺乳动物精子的形成过程示意图，掌握同源染色体的含义，据图回答下列问题
图1
图2 染色体互换的照片（左）和示意图（右）
1.图1中哪些是同源染色体 哪些是非同源染色体 同源染色体的大小、形态是否一定相同 大小、形态都相同的一定是同源染色体吗
提示 同源染色体： 1和2、3和4。非同源染色体：1和3、1和4、2和3、2和4。同源染
色体的大小、形态不一定相同，如性染色体 和 。大小、形态都相同的也不一定是
同源染色体，如减数分裂Ⅱ后期因着丝粒分裂，两条姐妹染色单体分开后形成的两条
染色体不属于同源染色体。
2.图1中， 、 是什么关系 、 是什么关系 、 是什么关系
提示 图1中， 、 是姐妹染色单体。 、 是同源染色体中的非姐妹染色单体。 、
是非同源染色体中的非姐妹染色单体。
3.图1中有几个四分体 分析四分体、染色体、染色单体和 分子之间的数量关系。
提示 2个。1个四分体 条染色体 条染色单体 个 分子。
4.图2表示什么现象 发生在什么时期 发生在什么染色体之间？
提示 图2表示互换现象。该过程发生在减数分裂Ⅰ前期。发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。
认知生成
1.关注同源染色体的三个易错点
（1）同源染色体的形态、大小一般都相同，但也有大小不同的，如男性体细胞中的
染色体和 染色体是同源染色体，但 染色体较大， 染色体较小。
（2）着丝粒分裂后，由两条染色单体形成的两条染色体尽管大小、形状相同，但不叫 同源染色体。这两条染色体是经复制形成的，其上的基因相同，若不同则可能是同源染色体的非姐妹染色单体间的互换造成的。
（3）同源染色体的存在：体细胞中也存在同源染色体，只是在有丝分裂过程中不出现联会、分离等现象。
2.“四看法”判断同源染色体
（1）看有无染色体配对、形成四分体的现象：配对形成四分体的染色体互为同源染色体。
（2）看有无互换的发生：发生互换的染色体为同源染色体。
（3）看细胞所处的时期
①减数分裂Ⅱ过程中不存在同源染色体。
②减数分裂Ⅱ后期，上下对应的大小、形状完全相同的染色体不是同源染色体，而是姐妹染色单体分离后形成的相同染色体。
（4）看染色体的大小、形状，若不是减数分裂Ⅱ，则：
①有丝分裂后期，每一极中大小、形状相同的为同源染色体（上下对应的染色体不是）。
②其他时期（除后期外），大小、形状相同的染色体一般为同源染色体。
3.同源染色体与四分体
（1）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
色体才可称作四分体。数量关系为四分体数∶同源染色体对数∶染色体数∶染色单体
数 分子数 。
（2）有丝分裂和减数分裂Ⅰ过程中都有同源染色体存在，但联会和四分体只存在于减数分裂Ⅰ过程中。
例1 （2023·白城校考）下列细胞中，不含同源染色体的是( ) 。
B
①口腔上皮细胞 ②受精卵 ③极体 ④子叶细胞
⑤初级精母细胞 ⑥次级精母细胞 ⑦叶肉细胞
A.①③④ B.③⑥ C.④⑤ D.⑥⑦
[解析] 口腔上皮细胞为体细胞，含有同源染色体，①不符合题意；受精卵是精子和卵细胞结合形成的，含有同源染色体，②不符合题意；减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，因此极体不含同源染色体，③符合题意；子叶细胞为体细胞，含有同源染色体，④不符合题意；初级精母细胞是精原细胞经染色体复制后的细胞，细胞内含有同源染色体，⑤不符合题意；减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，因此次级精母细胞不含同源染色体，⑥符合题意；叶肉细胞为体细胞，含有同源染色体，⑦不符合题意。
对点练1 （2023·平顶山联考）一对姐妹染色单体与一对同源染色体的共同点是
( ) 。
A
A.都可以同时存在于减数分裂Ⅰ前期的细胞中
B.形状、大小都是相同的
C.都可以同时存在于减数分裂Ⅱ中期的细胞中
D.所含的 分子数都是相同的
[解析] 减数分裂Ⅰ前期染色体复制完毕，存在姐妹染色单体，该时期同源染色体联会，
故两者都可以同时存在于减数分裂Ⅰ前期的细胞中，A正确；同源染色体一般大小相
同，但是 、 染色体形状、大小并不相同，B错误；减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离，
因此减数分裂Ⅱ时期不存在同源染色体，C错误；一对姐妹染色单体所含的 分子
数是2，一对同源染色体所含的 分子数为2或4，两者所含的 分子数不一定相
同，D错误。
任务2 探究减数分裂过程
活动3 根据哺乳动物精子的形成过程示意图，建构精子形成过程的模型，分析减数分裂过程，下图是动物精巢中减数分裂的过程示意图，思考并回答问题
1.图中的细胞A、B、D分别属于什么细胞
提示 细胞A是精原细胞，细胞B是次级精母细胞，细胞D是精细胞。
2.画出含有两对同源染色体的精原细胞通过减数分裂形成精子的过程（注：用 &1& 表示来自母本的染色体，用 &2& 表示来自父本的染色体）。
含两对同源染色体的精原细胞形成精子的过程
提示
含两对同源染色体的精原细胞形成精子的过程
3.与有丝分裂相比，甲过程染色体有哪些特殊行为 细胞B、C中有没有同源染色体
提示 ①同源染色体联会；②四分体中的非姐妹染色单体间常发生互换；③同源染色体彼此分离，非同源染色体自由组合。细胞B、C中没有同源染色体。
4.染色体数目减半和姐妹染色单体的分离分别发生在图中的哪个过程
提示 染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ过程中，即甲过程；姐妹染色单体的消失发生在减数分裂Ⅱ的后期，即乙过程。
5.若不考虑四分体中的非姐妹染色单体的互换，细胞D、 的染色体组成是否相同 为
什么 若考虑四分体中的非姐妹染色单体的互换呢
提示 不考虑四分体中的非姐妹染色单体的互换，细胞D、 的染色体组成是相同的。
因为B细胞减数分裂Ⅱ过程发生的是着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，分别移到D、
细胞中，在未发生基因突变和互换的情况下，一条染色体上的两条姐妹染色体单体是
一样的，所以分到D、 细胞中的染色体数目和类型完全相同。若四分体中的非姐妹染
色单体发生了互换，则一条染色体上的两条姐妹染色体单体不一定相同，所以分到
D、 细胞中的染色体的组成不一定相同。
认知生成
有丝分裂与减数分裂过程两阶段的比较(假设体细胞染色体数和核 分子数均为
项目 有丝分裂 减数分裂Ⅰ 减数分裂
Ⅱ
分裂前间期 的复制 复制 复制 不复制
同源染色体 有，不分离 有，分离 无
着丝粒变化 分裂 不分裂 分裂
染色 体的 主要 行为 前期 散乱分布 同源染色体联会，形成 四分体，四分体的非姐 妹染色单体可以交换片 段 散乱分布
中期 着丝粒排列在赤 道板上 同源染色体排列在赤道 板两侧 着丝粒排列在赤道板上
后期 着丝粒分裂，姐 妹染色单体分开 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
末期 细胞一分为二 细胞一分为二 细胞一分为二
续表
染色体数目
核 数目
染色单体数
注：有丝分裂和减数分裂都不包含间期。
续表
例2 下图甲表示某精子，图乙中不属于该精子形成过程中的细胞分裂图的是( ) 。
甲
乙
B
[解析] 图乙B中移向同一极的非同源染色体只有一条与精子的染色体相同，因此B不属于该精子形成过程中的细胞分裂图。
对点练2 （不定项）下图为某雄性动物细胞分裂某时期的图像。下列叙述不正确的
是( ) 。
AD
A.此细胞处于减数分裂Ⅰ前期，图中包含4条染色单体
B.图中A与B互为同源染色体， 与 可以发生互换
C.此细胞先发生A与B的分离，后发生 与 的分离
D.此细胞分裂产生的精细胞中有4条染色体
[解析] 该细胞含有同源染色体 和B、C和 ，且同源染色体正在联会形成四分体，
处于减数分裂Ⅰ前期，该细胞中有4条染色体，8条染色单体，A不正确；该细胞中有2
对同源染色体，即A和B、C和D， 与 是同源染色体上的非姐妹染色单体，可以发
生互换，B正确；此细胞处于减数分裂Ⅰ前期，故减数分裂Ⅰ先发生A与B（同源染色
体）的分离，后在减数分裂Ⅱ发生 与 （姐妹染色单体）的分离，C正确；此细胞分
裂产生的精细胞中有2条染色体，D不正确。
活动4 下图是某种动物精子和卵细胞形成过程中的部分图像，请根据下图
并结合课本P22图 分析下列问题
1. 细胞的名称是什么
提示 次级精母细胞或极体。
2.图中_____________细胞一定来自雄性动物，______细胞一定来自雌性动物。
提示 B、G
D、E
3.胚胎发育早期的细胞分裂活动旺盛，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。
提示 形成的卵细胞较大，便于储存丰富的营养物质。
4.分析精子和卵细胞的形成过程的异同并完成下表。
对比 精子的形成 卵细胞的形成
相同点 子细胞数 4个（都是①_________ ____________） 4个（1个②________、3个③
______）
子细胞染色体 数目 都是染色体复制一次，细胞分裂两次，子细胞中染色体数目 都是体细胞的④______
染色体行为 各个时期染色体行为均⑤______
精子
卵细胞
极体
一半
一致
不同点 形成部位 睾丸（精巢） 卵巢
是否变形 ⑥______ ⑦________
细胞质是否均 等分配 两次分裂都是 ⑧______分裂 初级卵母细胞和次级卵母细胞都是
⑨________分裂，极体是⑩______
分裂
形成的生殖 细胞数 1个精原细胞形成 ___ 个精子 1个卵原细胞形成 ___个卵细胞
（3个极体退化）
变形
不变形
均等
不均等
均等
4
1
续表
认知生成
1.细胞分裂图像“三看法”
2.卵细胞和精子形成过程中图像的判断方法
例3 下列有关精子和卵细胞形成的说法，正确的是( ) 。
A
A.两者形成过程中都出现联会、四分体、同源染色体分离、非同源染色体自由组合现象
B.两者形成过程中都有染色体的复制和均分，两者所含遗传物质均是正常体细胞的一半
C.精子和卵细胞形成过程中不同的地方是精子需变形，卵细胞不需要变形，其余完全相同
D.形成100个受精卵，至少需要100个精原细胞和100个卵原细胞
[解析] 精子和卵细胞的细胞核中的遗传物质均是正常体细胞的一半，而卵细胞在形成的过程中细胞质不均等分裂，细胞质中的遗传物质多于正常体细胞细胞质中遗传物质的一半，精子则几乎不含细胞质，B错误；精子与卵细胞形成过程中除精子需变形外，还有细胞质的分配情况不同、分裂结果不同等区别，C错误；1个精原细胞能产生4个精子，最少需要25个精原细胞，才能产生100个精子，D错误。
对点练3 下图是某种动物细胞分裂的一组图像，有关叙述错误的是( ) 。
D
A.图①过程中，每条染色体的行为相同
B.图②发生了同源染色体的分离
C.图③处于有丝分裂中期
D.由图④可判断该动物一定是雄性
[解析] 图①处于有丝分裂后期，分裂过程中每条染色体的行为相同，A正确；图②处于减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，B正确；雌性动物的卵母细胞经过减数分裂Ⅰ产生的第一极体也可进行图④所示的分裂，D错误。
任务3 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
活动5 阅读课本P24“探究·实践”，动手观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
1.为什么选用雄性个体的生殖器官作为实验材料
提示 一般来说，雄性个体产生的雄配子数量明显多于雌性个体产生的雌配子数量。其次，大部分雌性动物排卵前后完成减数分裂Ⅰ，排出的卵子先在输卵管中发育到减数分裂Ⅱ中期，只有在受精的过程中才能继续进行减数分裂Ⅱ，因此在卵巢中看不到完整的减数分裂。
2.观察蝗虫精母细胞的减数分裂装片时，能看到几种不同染色体数目的细胞分裂图像
提示 因为蝗虫精巢中的精原细胞(染色体数为 既进行有丝分裂，又进行减数分裂，
所以可以观察到染色体数目为 、 、 等不同的细胞分裂图像。
例4 （2022·云南统考）下列关于“观察细胞的减数分裂”实验的叙述，错误的是
( ) 。
D
A.可用蝗虫精母细胞制成装片观察 B.能观察到同源染色体的联会现象
C.能观察到减数分裂Ⅰ中期的细胞 D.能观察到同一个细胞减数分裂的全过程
[解析] 蝗虫精母细胞可以发生减数分裂，因此可用蝗虫精母细胞制成装片观察，A正确；联会现象发生在减数分裂Ⅰ前期，因此实验中可能能观察到同源染色体的联会现象，B正确；利用蝗虫精巢制作减数分裂装片，可以观察到处于各个时期的细胞，包括减数分裂Ⅰ中期的细胞，C正确；在该实验中，由于细胞在解离过程中被杀死，因此无法观察到细胞中染色体的动态变化过程，即不能观察到同一个细胞减数分裂的全过程，D错误。
对点练4 （2023·重庆统考）下列关于“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”（实验Ⅰ）
和“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”（实险Ⅱ）的叙述，正确的是( ) 。
D
A.均能观察到细胞在间期进行 复制
B.均能观察到一个细胞分裂为四个子细胞
C.实验Ⅰ中，存在某些细胞的染色体排列在细胞板上
D.实验Ⅱ中，存在某些细胞的染色体发生两两配对现象
[解析] 细胞在间期进行 复制，但观察细胞分裂实验时，细胞已被杀死，因此两实
验均不能观察到细胞进行 复制的现象，A错误；有丝分裂时细胞一分为二，减数
分裂时，虽然一个细胞经分裂后可得到四个子细胞，但一个初级性母细胞经分裂只能
得到两个次级性母细胞，每个次级性母细胞再次分裂再各得到两个子细胞，所以两实
验均不能观察到一个细胞分裂为四个子细胞，B错误；有丝分裂中期，染色体整齐排
列在赤道板上，而不是细胞板，C错误；减数分裂Ⅰ前期，同源染色体发生联会，即
染色体发生两两配对，D正确。
课堂小结
课堂小测
判断正误。
（1）对于雄性哺乳动物来说，同源染色体只存在于精原细胞中，而不存在于其他体细
胞中。( )
×
（2）细胞内的同源染色体都会形成四分体。( )
×
（3）精原细胞是特殊的体细胞，既能通过有丝分裂增殖，又能通过减数分裂产生精子。
( )
√
（4）玉米体细胞中有10对同源染色体，经减数分裂后，花粉中有5对同源染色体。
( )
×

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