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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
第1课时　减数分裂
课时目标 1.结合精子、卵细胞的形成过程，理解细胞生命活动的动态变化，建立辩证统一的观点。(生命观念)
2．通过列表法比较减数分裂 Ⅰ 与减数分裂 Ⅱ 的异同、精子形成与卵细胞形成的异同，并且通过总结配子多样性的原因和分析细胞分裂中染色体、DNA数量变化及分裂图像辨析，培养利用逻辑思维分析问题的能力。(科学思维)
3．通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，掌握实验的操作技能。(科学探究)
一、减数分裂的相关概念
1．同源染色体：减数分裂过程中 的两条染色体， 一般都相同，一条来自 、一条来自 ，叫作同源染色体。
2．联会和四分体
(1)联会：在减数分裂过程中， 的现象叫作联会。
(2)四分体：联会后的每对同源染色体含有 ，叫作四分体。
配对
形状和大小
父方
母方
同源染色体两两配对
四条染色单体
二、精子的形成过程(以哺乳动物为例)
1．场所： 。
2．过程
(1)减数分裂前的间期：一部分精原细胞的体积 ，染色体 ，成为 细胞。
睾丸
增大
复制
初级精母
(2)减数分裂过程
①减数分裂 Ⅰ
②减数分裂 Ⅱ
三、卵细胞的形成过程(以哺乳动物为例)
1．场所： 。
2．过程
卵巢
(1)过程A细胞发生的主要变化：卵原细胞 ， 。
(2)细胞质不均等分裂的过程有 (填字母)。
(3)染色体数目减半发生在 (填序号)，着丝粒分裂发生在 (填序号)。
增大
染色体复制
B、D
②
③
四、减数分裂的概念
五、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
1．目的要求：识别减数分裂不同时期染色体的 ，加深对减数分裂过程的理解。
形态、位置和数目
2．方法步骤
◆名师点睛
1．减数分裂被称为特殊的有丝分裂的原因
(1)DNA复制一次，细胞连续分裂两次。
(2)有独特的染色体行为——同源染色体联会、分离。
(3)分裂结果：得到四个细胞并且染色体数目减半。
(4)形成的是生殖细胞而不是体细胞。
2．同源染色体分离发生在减数分裂 Ⅰ 后期，姐妹染色单体分开发生在减数分裂 Ⅱ 后期。
3．精细胞的变形是指由精细胞变为精子的过程。变形后的精子具备了游向卵细胞并进行受精作用的能力。变形过程中细胞各结构的变化：
(1)细胞核：变成精子头的主要部分。
(2)高尔基体：发育为头部的顶体。
(3)中心体：演变为精子的尾。
(4)线粒体：集中在尾的基部形成线粒体鞘。
4．卵细胞形成过程中细胞质的分裂也可能是均等的，如减数分裂 Ⅱ 极体的分裂。
◆视野拓展
雄蜂和雌蜂
(1)雄蜂是直接由未受精的卵细胞发育而来的，其体细胞中的染色体只有雌蜂的一半。
(2)雌蜂是由受精卵发育而来的，其体细胞中含有正常数目的染色体。
◆基础速判(对的画“√”，错的画“×”)
√
×
√
×
×
×
◆思维启迪
1．减数分裂时，染色体数目“减半”发生在哪个时期？
提示：发生在减数分裂 Ⅰ ，同源染色体分离，并分别进入两个子细胞，导致染色体数目减半。
2．在形成卵细胞时，初级卵母细胞和次级卵母细胞都进行不均等分裂有什么意义？
提示：通过不均等分裂，可以使卵细胞保留更多的营养物质。
3．减数分裂过程中，含有与体细胞相同的染色体数，但不含同源染色体，应处于什么分裂时期？
提示：减数分裂 Ⅱ 后期、末期。
任务一 减数分裂过程中相关概念的辨析
1．下图为果蝇体细胞和配子的染色体示意图。
分析配子与体细胞中的染色体数目有何关系？
答案：配子中染色体数目是体细胞中染色体数目的一半。
2．形状、大小相同的染色体是否为同源染色体？同源染色体的形状、大小是否一定相同？
答案：形状、大小相同的染色体不一定为同源染色体，若一条来自父方，一条来自母方，且可以发生联会，则为同源染色体，否则不是。同源染色体形状、大小不一定相同，如高等动物的性染色体。
3．四分体、同源染色体、染色单体与核DNA分子之间存在何种数量关系？
答案：1个四分体＝1对同源染色体＝4条染色单体＝4个核DNA分子。
1．减数分裂相关概念的辨析
组别 概念 内容
第一组 同源
染色体 配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一条来自父方、一条来自母方。如图甲中的A和B、C和D
非同源
染色体 形状和大小一般不相同，来源可能相同也可能不同。如图甲中的A和C、A和D
组别 概念 内容
第二组 姐妹染
色单体 连在同一个着丝粒上的染色单体。如图乙中的1和2、3和4、5和6、7和8
非姐妹
染色单体 连在不同的着丝粒上的染色单体。如图乙中的1和3、4、5、6、7、8
第三组 联会 同源染色体两两配对的现象
四分体 联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫作四分体。如图乙中A和B构成一个四分体，C和D构成一个四分体
2.减数分裂相关概念的图解
3．联会和四分体的相互关系
联会是同源染色体两两配对的过程，而四分体是联会的结果，是同源染色体的特殊存在形式。
同源染色体的三个认识误区
(1)误区一：同源染色体一定会形成四分体。
同源染色体只有在减数分裂 Ⅰ 前期才会通过配对形成四分体，有丝分裂过程中不会形成四分体。
(2)误区二：同源染色体只存在于进行减数分裂的细胞中。进行有丝分裂的细胞自始至终都存在同源染色体，只是没有出现联会、互换这些特殊的行为变化。
(3)误区三：同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合存在先后顺序。
同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合是同时进行的。
D
解析：
图中①②染色体形态、大小相同，颜色互补，两条染色体的相同位置为一对等位基因A/a或B/b，所以①和②是一对同源染色体，A正确；图中A/a或B/b位于同源染色体的相同位置，控制一对相对性状，是等位基因，B正确；图中每条染色体上都有2条姐妹染色单体，共有4条姐妹染色单体，C正确；同源染色体形态、大小一般相同，但性染色体XY或ZW不相同，D错误。
A
解析：
四分体由一对同源染色体联会形成，含有4条染色单体，A正确；四分体只在减数分裂过程中存在，有丝分裂过程中含有同源染色体，但其复制后不联会，不形成四分体，B错误；四分体中的非姐妹染色单体之间可发生互换，C错误；四分体出现在减数分裂 Ⅰ 的前期，D错误。
A
[答题指导]
解析：
复制后的同源染色体经联会形成四分体，A错误；染色体复制的结果是形成两条姐妹染色单体，由同一个着丝粒连接，B正确；联会形成四分体，有几对同源染色体就有几个四分体，因为人体细胞中有23对同源染色体，所以在配子形成过程中会形成23个四分体，C正确；着丝粒分裂导致姐妹染色单体彼此分离，各自成为一条染色体，D正确。
任务二 精子和卵细胞的形成过程
下图是动物精巢中精原细胞减数分裂过程的示意图。
[问题探究]
1．图中A、C、G分别表示什么细胞？
答案：初级精母细胞、次级精母细胞、精细胞。
2．与有丝分裂相比，甲过程中染色体的特殊行为有哪些？
答案：甲过程中染色体的特殊行为：同源染色体联会；四分体中的非姐妹染色单体发生互换；同源染色体分离，非同源染色体自由组合等。
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？
答案：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。
4．卵细胞形成过程中，细胞质是均等分裂的吗？
答案：卵细胞形成过程中，初、次级卵母细胞分裂时，细胞质都是不均等分裂的；极体分裂时，细胞质是均等分裂的。
1．减数分裂过程中两个分裂阶段的比较
项目 减数分裂 Ⅰ 减数分裂 Ⅱ
同源染色体 有，分离 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
项目 减数分裂 Ⅰ 减数分裂 Ⅱ
染色体数目 2N→N(减半) N→2N→N(不减半)
核DNA数目 (2N→)4N→2N 2N→N
染色单体数目 (0→)4N→2N 2N→0
2.精子和卵细胞形成过程的比较
项目 精子的形成过程 卵细胞的形成过程

不同点
场所 睾丸 卵巢
细胞质分裂 均等分裂 不均等分裂(极体均等分裂)
是否变形 是 否
子细胞数目 1个精原细胞→4个精子 1个卵原细胞→1个卵细胞＋
3个极体(消失)
相同点 染色体复制一次，细胞连续分裂两次，子细胞内染色体和核DNA数均减半
有关减数分裂过程的两点提醒
(1)减数分裂过程中，染色体复制一次、细胞分裂两次、着丝粒分裂一次，结果是染色体数目减半、核DNA数目减半。
(2)在减数分裂过程中，核DNA数目最大值为4N，而染色体数目最大值为2N。
B
解析：
由题意可知，该卵细胞的基因型为Ab，则次级卵母细胞的基因型是AAbb，所以由次级卵母细胞经过减数分裂 Ⅱ 形成的极体的基因型是Ab；已知卵原细胞的基因型为AaBb，则该卵原细胞经过减数分裂 Ⅰ 形成的极体的基因型为aaBB，该极体经过减数分裂 Ⅱ 形成的2个极体的基因型是aB、aB，B正确。
D
解析：
丙细胞处于减数第二次分裂后期，且细胞质不均等分裂，故丙的子细胞是卵细胞和极体，A错误；卵巢中既能进行有丝分裂也能进行减数分裂，故卵巢中可能同时出现这三种细胞，B错误；丙细胞不含同源染色体，C错误；甲细胞处于有丝分裂中期，乙细胞处于减数第一次分裂中期，丙细胞处于减数第二次分裂后期，因此能够出现非同源染色体自由组合的是乙图所示细胞，D正确。
C
解析：
A项图示为变形后形成的精子，属于精子的形成过程；B项图示细胞处于减数分裂 Ⅱ 后期，且细胞质均等分裂，可能为次级精母细胞，属于精子的形成过程；C项图示细胞处于减数分裂 Ⅱ 后期，细胞质不均等分裂，为次级卵母细胞，不属于精子的形成过程；D项图示细胞处于减数分裂 Ⅰ 前期，可能为初级精母细胞，属于精子的形成过程。故选C。
精子和卵细胞形成过程细胞分裂图像的判断
(1)细胞图像
(2)判断方法
“常规”与“逆反”减数分裂——科学思维
研究人员在细胞减数分裂研究中有一些新发现，如图甲所示。
设计1：考查知识迁移能力
(1)上图中呈现了________细胞的形成过程(部分染色体未标出)，细胞②中____________________________之间常常发生互换。
设计2：考查长句表达能力与科学思维
(2)与“常规”减数分裂相比，“逆反”减数分裂中染色体变化的特征是____________________________________________________________
______________________________________________________________
____________________________________________________________。
设计3：考查问题解决能力与科学思维
(3)通过对大量样本的统计研究，研究人员发现了染色体的分配规律，如图乙所示。
染色体的这种分配规律及其生物学意义是_________________________
_____________________________________________________________
____________________________________________________________。
答案：(1)卵　同源染色体的非姐妹染色单体
(2)M Ⅰ (减数分裂 Ⅰ )姐妹染色单体分开，M Ⅱ (减数分裂 Ⅱ )同源染色体分离
(3)卵细胞获得重组染色体的概率高，后代具有更多的变异性
解析：
(1)在图示减数分裂过程中细胞质的分配是不均等的，因此是卵细胞的形成过程。②是初级卵母细胞，此时同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了互换。(2)由题图甲可知，与“常规”减数分裂相比，“逆反”减数分裂中染色体变化的特征是M Ⅰ (减数分裂 Ⅰ )姐妹染色单体分开，M Ⅱ (减数分裂 Ⅱ )同源染色体分离。(3)由题图乙可知，经过M Ⅱ (减数分裂 Ⅱ )形成的卵细胞含有重组染色体的概率高，含有非重组染色体的概率低，增加了配子多样性，后代具有更多的变异性。
B
解析：
2n＝14，说明豌豆有7对同源染色体，在减数分裂时将出现7个四分体，A错误；减数分裂 Ⅰ 前期，同源染色体两两配对，即联会，B正确；遗传因子的自由组合发生在减数分裂 Ⅰ 后期，而不是在受精过程中，C错误；Dd豌豆植株减数分裂时，若同源染色体上的非姐妹染色单体间发生互换，则一条染色体的姐妹染色单体上可能分别含有D和d基因，此时D和d基因将在减数分裂 Ⅱ 后期分开，D错误。
C
解析：
在减数分裂 Ⅰ 前期，同源染色体联会形成四分体，这是同源染色体的特殊行为，A不符合题意；在减数分裂 Ⅰ 中期，同源染色体成对排列在赤道板两侧，这是同源染色体的特殊行为，B不符合题意；姐妹染色单体分离发生在有丝分裂后期和减数分裂 Ⅱ 后期，不属于减数分裂过程中同源染色体的特殊行为，C符合题意；在减数分裂 Ⅰ 后期，同源染色体分离，这是同源染色体的特殊行为，D不符合题意。
C
解析：
过程③表示减数分裂 Ⅰ ，染色体数目减半，C错误。
B
解析：
次级卵母细胞和次级精母细胞都不能再进行普通的有丝分裂，①不符合题意；一个卵原细胞最终只形成一个卵细胞，而一个精原细胞最终形成4个精子，②符合题意；一个卵原细胞经染色体复制后形成一个初级卵母细胞，一个精原细胞经染色体复制后也形成一个初级精母细胞，③不符合题意；卵细胞不经过变形阶段，而精子的形成需要经过变形阶段，④符合题意。故选B。
B
解析：
在低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞，A正确、B错误；先在低倍镜下依次找到减数分裂 Ⅰ 和减数分裂 Ⅱ 不同时期的细胞，再在高倍镜下仔细观察染色体的形态、位置和数目，C、D正确。
A
解析：
第一极体中染色体数目是卵原细胞染色体数目的一半，A错误；初级卵母细胞不均等分裂产生次级卵母细胞和第一极体，B正确；由甲、丙结果对照可知，带过滤嘴香烟烟雾水溶物比无过滤嘴香烟烟雾水溶物的第一极体形成率低很多，因此带过滤嘴香烟烟雾水溶物抑制作用强于无过滤嘴，C正确；由甲、乙、丙和对照组结果比较可知，香烟烟雾水溶物会降低第一极体成活率，因此吸烟可能导致育龄妇女可育性降低，D正确。
7．甲、乙、丙三图表示某一高等动物体内正在进行分裂的三个细胞，请据图回答下列相关问题：
(1)甲、乙、丙三图均是细胞分裂的后期，其中图甲细胞处于________________，图乙细胞处于_____________，图丙细胞处于_____________。
(2)根据图________分析可知该动物为雄性动物，理由是_____________
_________________。
(3)甲、乙、丙三图中细胞内含有同源染色体的是图________；细胞内核DNA数目相同的是图_______。
答案：(1)减数分裂 Ⅰ 后期　有丝分裂后期　减数分裂 Ⅱ 后期
(2)甲　甲细胞质均等分裂，为初级精母细胞
(3)甲和乙　甲和乙
解析：
(1)图甲细胞处于减数分裂 Ⅰ 后期，图乙细胞处于有丝分裂后期，图丙细胞处于减数分裂 Ⅱ 后期。(2)图甲细胞处于减数分裂 Ⅰ 后期，该细胞的细胞质均等分裂，说明该动物的性别为雄性。(3)图甲、乙细胞内含有同源染色体；图甲细胞含有8个核DNA分子，图乙细胞含有8个核DNA分子，图丙细胞含有4个核DNA分子，因此细胞内核DNA数相同的是图甲、乙。

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