资源简介

第1节　减数分裂和受精作用
第1课时　减数分裂 · 高中生物学 必修2 遗传与进化 · 学案
班级：________　姓名：________　学号：________
学习目标
1．【生命观念】：通过剖析减数分裂过程中染色体的行为与数目变化，认识配子染色体数目减半对维持有性生殖后代染色体数目恒定的作用，形成生命的统一性观念。
2．【科学思维】：运用模型与比较法，抽象概括精子与卵细胞形成过程中同源染色体分离、非同源染色体自由组合等核心规律，并能据图像判别细胞分裂类型。
3．【科学探究】：通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，采集减数分裂不同时期染色体的形态、位置与数目证据，体验显微观察在探究细胞分裂过程中的价值。
4．【社会责任】：体会减数分裂与受精作用共同维持亲代与子代遗传物质稳定的意义，树立尊重科学、关爱生命的观念。
情境导入
一个正常人，其精子和卵细胞中都只含23条染色体。若受精后染色体数目要恢复到与体细胞相同的46条，那么，精子和卵细胞中必然经历某种特殊的细胞分裂，使染色体数目减半，从而保证亲子代间遗传物质的相对恒定。这一特殊的细胞分裂过程，便是本课时要研究的“减数分裂”。（改写自人教版《遗传与进化》本节内容）
1．结合受精作用，说明精子与卵细胞中的染色体数目与体细胞相比有何特点。
2．依据你的认知，染色体数目减半应发生在何种细胞分裂过程中？这一过程与有丝分裂有何不同？
自主预学
任务一　从魏斯曼预测到减数分裂概念
1．19世纪末，德国生物学家魏斯曼基于逻辑推理预测：在精子与卵细胞成熟的过程中，必然存在一个特殊过程使染色体数目________，而受精时精卵融合，染色体数目又________。
2．减数分裂是进行________生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目________的细胞分裂。该过程中，染色体只复制________次，细胞却连续分裂________次，最终成熟生殖细胞的染色体数目比原始生殖细胞减少________。
图1　果蝇雌雄个体体细胞及配子染色体组成示意图
3．观察图1，以果蝇为例：其体细胞含有4对同源染色体共8条，而配子只含4条染色体，且都是由每对同源染色体中的________各一条组合而成。
图2　减数分裂概念（范围、时期、特点、结果）梳理
任务二　减数分裂相关核心概念
概念 概念要点
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________，一条来自________，一条来自母方
非同源染色体 形状、大小________，且在减数分裂过程中不进行________的染色体
联会 减数分裂过程中，同源染色体两两________的现象
四分体 联会后的每对同源染色体含有________条染色单体，即四分体
图3　减数分裂Ⅰ前期（四分体时期）细胞示意图
提示：四分体、染色体、染色单体与DNA分子间的数量关系：1个四分体＝2条染色体＝4条染色单体＝4个________分子。
任务三　精子与卵细胞的形成
1．精子形成场所为哺乳动物的________；精原细胞中的染色体数目与体细胞相同，既可进行________分裂以增殖，又可通过________分裂产生精子。
2．细胞名称变化：1个精原细胞→1个________精母细胞→2个次级精母细胞→4个________细胞→变形→4个精子。
3．卵细胞形成场所为哺乳动物的________；1个卵原细胞→1个初级卵母细胞→1个次级卵母细胞＋1个________极体→1个卵细胞＋________个极体（退化）。
4．形成结果：一个精原细胞经减数分裂产生________个精子，一个卵原细胞经减数分裂产生________个卵细胞（其余极体退化消失）。
图4　二倍体生物卵细胞形成的减数分裂过程示意图
课堂探究
探究一　精子形成的模型建构与染色体行为分析
某二倍体动物（2n=4）精巢中精原细胞经减数分裂形成精子的过程如图所示，A~G表示不同时期的细胞，甲、乙表示两次连续的细胞分裂。
图5　精子形成过程的减数分裂模式图
1．图中细胞A、B、D分别属于何种细胞？细胞A中是否存在同源染色体？
2．与有丝分裂相比，甲（减数分裂Ⅰ）过程中染色体具有哪些特有的行为？细胞B、C中还含有同源染色体吗？
3．染色体数目减半发生在哪一过程？姐妹染色单体的分开又发生在哪一过程？
图6　含两对同源染色体的精原细胞形成精子过程示意图
4．若不考虑四分体中的非姐妹染色单体间互换，细胞D、E的染色体组成是否相同？若考虑互换呢？
探究二　交叉互换与同源染色体的判定
在减数分裂Ⅰ前期，联会的同源染色体常常发生缠绕，并交换相应的片段，这一现象称为交叉互换。
图7　同源染色体非姐妹染色单体交叉互换（显微照片与过程示意）
1．互换现象发生在哪两条染色体之间？互换发生于四分体中的哪类染色单体之间？
2．着丝粒分裂后，由姐妹染色单体分开形成的两条相同染色体，是否为同源染色体？请说明理由。
3．减数分裂中，能否依据“有联会、形成四分体或发生互换”判断某对染色体是否为同源染色体？
图8　二倍体雌性生物（2n=4）细胞分裂后期模式图
4．图甲、乙、丙分别处于何种分裂的什么时期？其中细胞质不均等分裂的现象对判断雌雄性别有何意义？
探究三　有丝分裂与减数分裂图像的判别方法
判断细胞分裂类型可依“三看”法：一看染色体数目，二看有无同源染色体，三看同源染色体的特殊行为。
图9　二倍体细胞分裂方式“三看法”判断流程
图10　精子、卵细胞形成过程减数分裂各后期细胞分类鉴别示意图
图11　某二倍体生物减数第一次分裂各时期细胞分裂示意图
1．以细胞质均等/不均等分裂与有无同源染色体为线索，归纳精子与卵细胞形成中减Ⅰ后期、减Ⅱ后期细胞的特点。
2．卵细胞形成为何不发生变形？其细胞质不均等分裂对于胚胎早期发育有何意义？
3．观察图11中甲、乙、丙、丁各细胞所处时期，并说明判别依据。
典例精析
例1　下列细胞中，不含同源染色体的是（　）
①口腔上皮细胞　②受精卵　③次级卵母细胞　④叶肉细胞　⑤初级卵母细胞　⑥极体　⑦初级精母细胞
A.①②③　　　　　　　B.③⑥
C.④⑤⑥　　　　　　　D.②③⑤
例2　下图为某二倍体动物（2n=4）的配子及减数分裂不同时期细胞模式图（甲为配子）。下列叙述正确的是（　）
图12　某二倍体生物（2n=4）的配子及减数分裂不同时期细胞模式图
A.甲为配子，其染色体数目是体细胞的一半
B.细胞A中同源染色体正在分离，处于减数分裂Ⅰ后期
C.细胞B处于减数分裂Ⅱ后期，细胞质均等分裂
D.细胞D含有同源染色体，处于减数分裂Ⅱ中期
分层训练
A组　基础巩固
1．判断正误。
(1)减数分裂只发生在动物的生殖器官中，植物体内不发生。　　　（　）
(2)一个四分体含有2条染色体、4条染色单体。　　　（　）
(3)减数分裂Ⅰ后期，姐妹染色单体分开并移向细胞两极。　　　（　）
(4)次级卵母细胞与次级精母细胞中都不含同源染色体。　　　（　）
2．下列关于同源染色体的叙述，正确的是（　）
A.着丝粒分裂后形成的两条相同染色体是同源染色体
B.同源染色体的大小、形状一定相同
C.X染色体与Y染色体大小不同，但属于同源染色体
D.同源染色体只存在于减数分裂过程中，体细胞中没有
3．某二倍体雄性动物（2n=4）的细胞分裂示意图如下。下列叙述错误的是（　）
图13　某二倍体雄性动物（2n=4）细胞分裂示意图
A.①细胞处于有丝分裂后期，两极染色体组成相同
B.②细胞处于减数分裂Ⅰ后期，发生同源染色体分离
C.③细胞中同源染色体联会，着丝粒尚未分裂
D.由④细胞可判断该动物一定为雄性
4．右图为某二倍体生物减数分裂某时期的细胞示意图，其中①~④表示染色体，a~h表示染色单体。下列叙述正确的是（　）
图14　某二倍体生物减数分裂Ⅰ前期（四分体时期）细胞示意图
A.该细胞含2个四分体，染色体数为4，核DNA分子数为8
B.该细胞为次级卵母细胞，细胞中不含同源染色体
C.①与②的分离发生在减数分裂Ⅱ后期
D.该细胞处于减数分裂Ⅰ后期，同源染色体正在分离
B组　素养提升
5．下图①②③④⑤是显微镜下观察到的某生物（2n=24）减数分裂不同时期的图像。下列叙述正确的是（　）
图15　花粉母细胞减数分裂各时期显微照片
A.按减数分裂的顺序排序应为①→③→②→⑤→④
B.将成熟花粉制成装片，即可观察到上述各时期细胞
C.③细胞最多含24条染色体、48个DNA
D.②细胞正发生同源染色体联会配对
6．下列是某种二倍体动物细胞减数分裂的部分图像，据图回答下列问题。
图16　某二倍体生物（2n=4）减数分裂各时期细胞示意图
(1)一定属于卵细胞形成过程的图像是哪些？对应的细胞名称分别是什么？
(2)一定属于精子形成过程的图像是哪些？对应细胞名称分别是什么？
(3)图中A所示的现象称为________，若该现象发生于减数分裂Ⅰ前期，细胞C中是否含有同源染色体？
7．某动物精原细胞（2n=8）含2对同源染色体，其经减数分裂形成精子的完整过程如（题干图）所示。据图回答：
图17　二倍体雄性生物减数分裂形成精子过程示意图
(1)减数分裂过程中染色体数目减半发生在哪一过程？染色体数目减半的原因是什么？
(2)一个精原细胞经减数分裂形成几个精细胞？精细胞需经什么过程才成为成熟的精子？
8．某同学使用显微镜观察蝗虫精母细胞减数分裂装片（实验步骤如右图）。回答下列问题：
图18　观察蝗虫精母细胞减数分裂装片实验操作流程
(1)为何选用雄性个体的生殖器官作为实验材料，而不选雌性个体的？
(2)低倍镜观察时，应识别装片中的哪三类细胞？
(3)高倍镜观察时，重点观察细胞内染色体的什么特征来判断分裂时期？
参考答案
情境导入
1．染色体数目比体细胞减半，只有体细胞的一半。
2．发生在减数分裂过程中；其与有丝分裂的不同在于会减数前同源染色体联会、四分体、同源染色体分离等特殊行为，且细胞连续分裂两次。
自主预学
任务一：1．减少一半；恢复。2．有性生殖；减半；一；两；一半。果蝇配子由每对同源染色体中的一条组合而成。
任务二：同源染色体——配对、相同、父方；非同源染色体——不相同、配对；联会——两两配对；四分体——四。提示：1个四分体＝4条染色单体＝4个DNA分子。
任务三：1．睾丸；有丝分裂；减数分裂。2．初级精母细胞；精细胞。3．卵巢；第一极体；3个极体。4．四个；一个。
课堂探究
探究一：1．A为精原细胞、B为次级精母细胞、E为精细胞，都含2对同源染色体（A含）。2．联会形成四分体、同源染色体分离、非同源染色体自由组合，B、C不含同源染色体。3．染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ，姐妹染色单体分开发生在减数分裂Ⅱ。4．不考虑互换则相同，考虑互换则不一定相同。
探究二：1．同源染色体之间、非姐妹染色单体之间。2．不是，二者是由复制加姐妹染色单体分开形成的，不属同源染色体。3．能，联会/四分体/互换是判别同源染色体的重要依据。4．图甲减Ⅰ后期初级卵母细胞、图乙有丝分裂后期卵原细胞、图丙减Ⅱ后期次级卵母细胞；细胞质不均等分裂现象与雌性卵细胞形成相关，可用于区分雌雄。
探究三：1．均等分裂为精子形成（次级精母细胞），不均等为卵细胞形成（初级/次级卵母细胞）；不互换同源染色体则分性别。2．卵细胞较大便于储存营养物质，利于胚胎早期发育，故不需变形；不均等分裂使大量细胞质物质集中在卵细胞。
典例精析
1．B。
解析：减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离，极体、次级卵母细胞均不含同源染色体，③⑥符合。口腔上皮细胞、叶肉细胞为体细胞含同源染色体，初级精母细胞含同源染色体，②为受精卵也含同源染色体。
2．A。
解析：甲为配子，含2条染色体，是体细胞染色体数（4条）的一半，A正确；A细胞处于减Ⅰ前期，同源染色体联会而非分离，B错误；B处于减Ⅰ后期，同源染色体分离，C错误；D为减Ⅱ中期，细胞中无同源染色体，D错误。
分层训练
1．(1)×　(2)√　(3)×　(4)√
2．C。
3．D。
解析：④为减数分裂Ⅱ后期细胞，可能是次级精母细胞，也可能是第一极体，不能据此判断性别，故D错误。
4．A。
解析：图示细胞含2个四分体，为减数分裂Ⅰ前期初级性母细胞，染色体数4、核DNA分子数8，A正确。
5．A。
解析：花粉为成熟精子不再分裂，B错误；③细胞减Ⅰ前期含24条染色体、DNA总数＞48（含质DNA），C错误；②为减Ⅰ后期，非同源染色体自由组合而非联会，D错误。
6．(1)D、E——次级卵母细胞、初级卵母细胞。　(2)B、G——初级精母细胞、精子。　(3)A为联会；C处于减数分裂Ⅱ中期，无同源染色体。
7．(1)减数分裂Ⅰ；同源染色体分离并分别进入两个子细胞。　(2)4个精细胞；经变形成为精子。
8．(1)雄性个体产生的雄配子数量多，且雌性动物排卵后减数分裂Ⅰ只部分完成、减数分裂Ⅱ在受精后才完成，卵巢中不易观察到完整减数分裂过程。　(2)识别精细胞、次级精母细胞、初级精母细胞等不同时期细胞。　(3)观察染色体的形态、数目和位置。

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