2018-2019高中生物 第2章 減數分裂和有性生殖 第1節(jié) 減數分裂學案 蘇教版必修2.doc
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第一節(jié) 減數分裂 學習目標 知識概覽(教師用書獨具) 1.闡明減數分裂的概念和過程,模擬減數分裂過程中染色體的變化。(重難點) 2.說明生殖細胞的形成過程,并比較精子和卵細胞的形成過程。(重點) 3.比較有絲分裂和減數分裂的過程。(難點) 4.弄清減數分裂過程中染色體、DNA數量變化規(guī)律。 [自 主 預 習探 新 知] 一、細胞的減數分裂 1.減數分裂的概念 范圍 進行有性生殖的生物 時間 形成成熟的生殖細胞的過程中 特點 染色體復制一次,細胞連續(xù)分裂兩次 結果 子細胞的染色體數目是體細胞的一半 2.減數分裂的過程(以動物細胞減數分裂為例) (1)間期 ①主要變化:完成染色體的復制(包括DNA的復制和有關蛋白質的合成)。 ②結果:復制后的每條染色體都含有2條姐妹染色單體。 (2)減數第一次分裂 時期 圖像 特征 前期Ⅰ ①染色質螺旋化形成染色體 ②同源染色體聯(lián)會,形成四分體 ③四分體中非姐妹染色單體間可能發(fā)生對等片段的交換 ④出現(xiàn)紡錘體,核仁消失,核膜解體 中期Ⅰ ①同源染色體成對地排列在赤道板的位置上 ②每條染色體的著絲點分別與紡錘絲相連 后期Ⅰ ①在紡錘絲的牽引下,同源染色體分開 ②非同源染色體自由組合 ③著絲點不分裂 末期Ⅰ ①染色體解螺旋逐漸變?yōu)槿旧| ②核膜、核仁重建 ③細胞縊裂,形成2個子細胞 ④子細胞中染色體數目減半 (3)減數第二次分裂(以1個子細胞減數第二次分裂圖示為例) 時期 圖像 特征 前期Ⅱ ①染色質再次螺旋化變成染色體 ②核膜解體,核仁逐漸消失 中期Ⅱ 在紡錘絲的牽引下,染色體再次排列在細胞的赤道板位置上 后期Ⅱ ①著絲點分裂,姐妹染色單體分開成為染色體 ②分開的染色體分別移向細胞兩極 末期Ⅱ ①細胞縊裂,最終形成2個子細胞 ②子細胞中染色體數目為體細胞的一半 3.植物中花粉的形成 (1)場所:花藥中。 (2)過程:植物細胞減數分裂的過程與動物細胞基本相似。 (3)結果:一個花粉母細胞經過減數分裂形成4個花粉細胞。 二、生殖細胞的形成 1.哺乳動物(包括人類)精子的形成過程 (1)形成場所:睪丸。 (2)形成過程 2.哺乳動物(包括人類)卵細胞的形成過程 (1)形成場所:卵巢。 (2)形成過程 (3)染色體的變化:與精子形成過程相同。 (4)變化結果: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。 [基礎自測] 1.判斷對錯 (1)分裂間期染色體復制,染色體數和核DNA分子數均加倍。 ( ) (2)姐妹染色單體分開后形成的2條染色體是一對同源染色體。 ( ) (3)一個花粉母細胞經過減數分裂形成四個花粉細胞。 ( ) (4)一個精原細胞形成的4個精子染色體組成完全相同。 ( ) (5)次級卵母細胞與極體的細胞質都是不均等分裂。 ( ) (6)同一種生物的精子和卵細胞中,染色體數目相同。 ( ) 提示:(1) 分裂間期,染色體復制,染色體數不變,核DNA數加倍。 (2) 姐妹染色單體分開形成的2條染色體來自一個親本,不是同源染色體。 (3)√ (4) 一個精原細胞形成的4個精子,兩兩相同。 (5) 極體的細胞質分裂是均等的。 (6)√ 2.如圖表示某細胞正在進行正常的減數分裂,有關該圖的敘述正確的是( ) 【導學號:01632010】 A.處于減數第一次分裂,有4個四分體 B.有四對同源染色體,8條染色單體 C.1和2、1和3之間均可能發(fā)生交叉互換現(xiàn)象 D.減數分裂完成,每個子細胞中只有2條染色體 D [該細胞為前期Ⅰ,有2個四分體;細胞內A和B為同源染色體,C和D為同源染色體,有兩對同源染色體;染色體的交叉互換發(fā)生在同源染色體的非姐妹染色單體之間。] 3.若某動物細胞內有兩對同源染色體,分別用A和A′、B和B′表示。下列各組精子中由同一個精原細胞經減數分裂形成的是( ) A.AB、A′B′、A′B′、AB B.AB、A′B、A′B、AB C.AB、AB′、A′B、A′B′ D.A′B、A′B、A′B′、A′B A [減數第一次分裂時,由于同源染色體分離,非同源染色體自由組合,所以一個初級精母細胞能產生2種不同類型的次級精母細胞,即AB和A′B′或A′B、AB′;減數第二次分裂類似于有絲分裂,因此,每個次級精母細胞產生2個染色體組成完全相同的精細胞。由此可見,一個精原細胞減數分裂形成4個精子,其染色體組成只有兩種“互補”類型:AB、A′B′、AB、A′B′或A′B、AB′、A′B、AB′,選項A正確。] [合 作 探 究攻 重 難] 細胞的減數分裂 背景材料 下圖表示染色體復制和聯(lián)會的過程。 [思考交流] 1.圖中來自同一條染色體的結構有哪些? 提示:染色單體a與a′、b與b′、c與c′、d與d′。 2.復制前后染色體數、DNA分子數與染色單體數的比各是多少? 提示:復制前:染色體數∶DNA分子數∶染色單體數=1∶1∶0。 復制后:染色體數∶染色單體數∶DNA分子數=1∶2∶2。 3.四分體中有哪些數量關系? 提示:1個四分體=1對同源染色體=2條染色體=4條染色單體=4個DNA分子。 4.聯(lián)會是減數分裂特有的現(xiàn)象,減數分裂與有絲分裂的染色體行為的主要區(qū)別是什么? 提示:減數分裂過程中染色體復制一次,連續(xù)分裂兩次,結果染色體數減半;有絲分裂過程中,染色體復制一次,分裂一次,結果染色體數不變。 1.減數分裂中幾個核心概念比較 (1)染色體與染色單體 ①染色體數等于著絲點數 a.復制前:每條染色體上有1個DNA分子; b.復制后:每條染色體上有2個DNA分子; c.兩種情況下每個細胞中都是含有4條染色體。 ②染色單體的形成是DNA復制的結果,圖中a與a′為姐妹染色單體,a與b、b′屬于同源染色體上的非姐妹染色單體,a與c、c′、d、d′為非同源染色體上的非姐妹染色單體。 (2)同源染色體與非同源染色體 ①同源染色體 a.來源:一條來自父方,一條來自母方。 b.形狀和大小:一般相同(X、Y不相同)。 c.關系:在減數分裂過程中進行兩兩配對。 d.實例:A與B為同源染色體,C與D也為同源染色體。 ②非同源染色體 實例:A和C、A和D、B和C、B和D為非同源染色體。 (3)聯(lián)會和四分體 ①聯(lián)會:在減數第一次分裂的前期,同源染色體兩兩配對的現(xiàn)象。 ②四分體:聯(lián)會后的每對同源染色體含有4條染色單體,叫做四分體。 即:1個四分體1對同源染色體2條染色體4條染色單體4個DNA分子。 2.細胞分裂圖像的鑒別 時期 有絲分裂 減數第一次分裂 減數第二次分裂 前期 有同源染色體,無聯(lián)會,染色體散亂分布 有同源染色體,且有聯(lián)會和四分體 無同源染色體,無聯(lián)會,染色體散亂分布 中 期 有同源染色體,染色體的著絲點排列在赤道板上 有同源染色體,同源染色體成對地排列在赤道板上 無同源染色體,染色體的著絲點排列在赤道板上 后 期 著絲點分裂,姐妹染色單體分開,細胞中有同源染色體 同源染色體分開,每一極細胞中無同源染色體 著絲點分裂,姐妹染色單體分開,細胞中無同源染色體 3.有絲分裂及減數分裂過程中染色體及DNA變化規(guī)律曲線分析 由此可見:有絲分裂染色體、DNA下限均與起點平齊,且上限均為4n,但減數分裂中染色體、DNA下限均為n,為起點的一半,且染色體數目不會達到4n——這是快速界定上述相關曲線圖的重要標志。 4.細胞分裂中每條染色體上DNA含量的變化曲線分析 圖示: 解讀:該曲線既適用于減數分裂,也適用于有絲分裂,相關分析如下: A→B B→C C→D D→E 特點及其變化 減數分裂對應時期 減數第一次分裂的間期 減數第一次分裂全過程和減數第二次分裂的前期、中期 減數第二次分裂的后期 減數第二次分裂的末期 有絲分裂對應時期 間期 前期和中期 后期 末期 方法規(guī)律:三看法識別細胞分裂圖 [典例通關] 下列關于如圖所示的敘述不正確的是( ) 【導學號:01632011】 A.該細胞為減數第一次分裂中期的動物細胞 B.④的①和③在減數第二次分裂后期分開 C.細胞中含有兩對同源染色體,其中④和⑦為一對同源染色體 D.在后期時,移向同一極的染色體均含同源染色體 [技巧點撥] 有⑨中心體、無細胞壁?動物的細胞、①和③互為姐妹染色單體,④和⑦、⑤和⑥互為同源染色體。 D [低等植物或動物細胞中含有中心體,該細胞有中心體,無細胞壁,為動物細胞。減數第一次分裂中期特征是:每對同源染色體排列在赤道板上。染色體的數目=著絲點的數目;能進行聯(lián)會的兩條染色體為同源染色體,能進行同源染色體聯(lián)會的細胞分裂方式一定是減數分裂;在減數第一次分裂后期的細胞中,移向同一極的染色體都是非同源染色體,因為同源染色體發(fā)生了分離。] 該細胞中染色體、染色單體、四分體及DNA的數量分別是多少? 提示:該細胞中有四條染色體、八條染色單體、兩個四分體和八個DNA分子。 [活學活用] 1.如圖為某動物減數分裂某時期細胞示意圖,下列敘述正確的是( ) A.細胞正在發(fā)生同源染色體分離 B.細胞處于減數第一次分裂后期 C.細胞中含有2對同源染色體 D.該動物體細胞最多含有8條染色體 D [圖示細胞著絲點分裂,不含同源染色體,處于減數第二次分裂后期,正常體細胞應有4條染色體,有絲分裂后期則有8條染色體。] 2.如圖為某動物體內細胞分裂的一組圖像,下列敘述正確的是( ) 【導學號:01632012】 A.上述①、②、③細胞中染色體與DNA分子數目比例為1∶2 B.細胞①、②、③、⑤產生的子細胞中均有同源染色體 C.表示有絲分裂的細胞及分裂的順序是③→②→① D.④細胞之前的一個時期,細胞中染色體與DNA分子數目比例為1∶2 D [①為有絲分裂后期,②為減數第一次分裂后期,③為有絲分裂中期,故C項不正確。細胞中染色體與DNA分子數目的比例為1∶2的圖形中,應有染色單體,據圖可知①中無染色單體,只有②③符合,故A項不正確。④為減數第二次分裂后期,此細胞之前的一個時期,細胞中有染色單體,染色體與DNA分子數目比例為1∶2,故D項正確。有絲分裂是產生體細胞的分裂方式,分裂過程中同源染色體沒有分離,因此細胞①③產生的子細胞有同源染色體,②產生的子細胞無同源染色體,而⑤圖是分裂間期,看不出是有絲分裂還是減數分裂間期,故B項不正確。] 1.下列關于減數分裂的說法,不正確的是( ) A.減數分裂包括連續(xù)兩次的細胞分裂 B.所有的生物都可以進行減數分裂 C.減數分裂產生的成熟生殖細胞中染色體數目減半 D.減數分裂產生有性生殖細胞 B [減數分裂是進行有性生殖的生物產生成熟生殖細胞時進行的細胞分裂,只有進行有性生殖的生物才進行。] 2.如圖是動物細胞進行減數分裂某時期的示意圖,圖中細胞( ) A.含有4對同源染色體 B.含有4條染色單體 C.正在發(fā)生同源染色體分離 D.正在發(fā)生姐妹染色單體分離 C [圖示細胞處于MⅠ后期,正在發(fā)生同源染色體的分離,有2對同源染色體,8條染色單體。] 題后反思:判斷細胞分裂圖像時,先根據染色體的位置確定所處的時期,再看有無同源染色體,如果沒有就是減數第二次分裂,如果有同源染色體,再看是否有聯(lián)會、四分體排列在赤道板、同源染色體分離等行為,如果有則是減數第一次分裂,如果沒有則是有絲分裂。 生殖細胞的形成 背景材料 人類細胞具有不同的形狀和大小,并執(zhí)行著多項不同的功能,精細胞是人體最小的細胞,只有53微米,卵子是人體中最大的細胞,直徑約為120微米。精子和卵細胞是怎樣產生的?它們形成的過程相同嗎? [思考交流] 1.精子和卵細胞是怎樣形成的? 提示:精子是精原細胞通過減數分裂形成精細胞后變形形成的。卵細胞是卵原細胞通過減數分裂形成的。 2.卵細胞形成過程中細胞質不均等分配有什么意義? 提示:使卵細胞中含有更多的營養(yǎng)物質,為受精后受精卵的早期發(fā)育提供營養(yǎng)。 3.經減數第一次分裂形成的兩個次級精母細胞中染色體在形態(tài)、大小上有什么不同? 提示:兩個次級精母細胞中染色體(一般情況下)形態(tài)大小一一對應兩兩相同。 4.在減數第一次分裂后期的初級精母細胞和減數第二次分裂后期的次級精母細胞中,移向細胞一極的染色體數目和形態(tài)結構相同嗎? 提示:數目相同,形態(tài)結構不同。初級精母細胞中染色體含有姐妹染色單體。 1.精子和卵細胞形成過程的比較 類別 關系 精子的形成 卵細胞的形成 不 同 點 場所 精巢/睪丸 卵巢 細胞質分裂方式 均等分裂 不均等分裂 變形 有 無 結果 相 同 點 細胞質變化 都有中心體、星射線、紡錘體出現(xiàn) 染色體變化 ①染色體都只復制一次,細胞都連續(xù)分裂兩次,結果性細胞染色體數目都減半; ②染色體行為相同:復制聯(lián)會(可交換)同源染色體分離,非同源染色體自由組合著絲點分裂; ③性細胞染色體是由性原細胞的非同源染色體自由組合而來,種類都為2n種(n為同源染色體對數) 2.觀察蝗蟲精母細胞減數分裂永久裝片 (1)實驗流程 (2)實驗材料的選擇:一般來說,雄性個體產生雄配子數量遠遠多于雌性個體產生的雌配子數量,因此在選擇觀察減數分裂的材料時,要選擇分裂旺盛的雄性生殖器官(性腺)。另外,在動物卵巢內卵母細胞沒有完成減數分裂,排卵時排出的僅僅是次級卵母細胞或初級卵母細胞,它們只有和精子相遇后,在精子的刺激下,才能繼續(xù)完成減數第二次分裂,所以要觀察減數分裂各時期的圖像,特別是減數第二次分裂的圖像,一般不選擇雌性個體作為實驗材料。 [方法技巧] 卵細胞和精子形成過程中圖像的判斷方法 [典例通關] 對非洲爪蟾的精巢切片進行顯微觀察,繪制了如圖所示示意圖。下列分析不正確的是( ) 【導學號:01632013】 A.甲、丙、丁細胞都含有同源染色體 B.如對卵巢切片進行顯微觀察,能看到和乙細胞形態(tài)特點相同的細胞 C.丁細胞中染色體的互換區(qū)段內相同位點上的基因不一定相同 D.甲、丁細胞都可稱為初級精母細胞 [技巧點撥] 抓住題干關鍵信息“精巢”和準確識圖判斷甲、乙、丙、丁的各個時期的特點是解題關鍵。 B [據圖分析,甲、丙、丁細胞中均含有同源染色體,A正確;由于卵細胞進行減數第二次分裂的場所是輸卵管,如對卵巢切片進行顯微觀察,無法看到和乙細胞同時期的細胞,其原因是卵母細胞在卵巢中不能分裂到該時期,B錯誤;丁細胞中兩條染色體發(fā)生了交叉互換,如果是純合體,則染色體的互換區(qū)段內的基因相同;如果是雜合體,則染色體的互換區(qū)段內的基因不同,C正確;甲、丁細胞均處于減數第一次分裂,所以在精巢中稱為初級精母細胞,D正確。] (1)甲、乙、丙、丁各處于什么時期? 提示:甲處于減數第一次分裂中期,乙處于減數第二次分裂后期,丙處于有絲分裂后期,丁處于減數第一次分裂后期。 (2)若題干中無精巢的敘述,能否據甲—丁四圖判斷非洲爪蟾的性別? 提示:能??蓳D判斷是雄性個體。 [活學活用] 1.下圖為哺乳動物的細胞分裂示意圖。下列敘述正確的是( ) 甲 乙 丙 A.圖甲一定為次級精母細胞 B.圖乙一定為初級精母細胞 C.圖丙為次級卵母細胞或極體 D.圖丙中的M、m為一對同源染色體 B [圖甲是減數第二次分裂后期,其細胞質是均等分裂的,可能為次級精母細胞或第一極體,A錯;圖丙為減數第二次分裂后期,其細胞質是不均等分裂,應是次級卵母細胞,不可能為極體,C錯;圖丙中的M、m不是同源染色體,應是姐妹染色單體分開后形成的兩條子染色體,D錯;圖乙是減數第一次分裂后期,其細胞質是均等分裂的,所以應是初級精母細胞,B正確。] 2.如圖是同一種動物體內有關細胞分裂的一組圖像,下列說法正確的是( ) 【導學號:01632014】 A.①②③④都具有同源染色體 B.動物睪丸或卵巢中不可能同時出現(xiàn)以上細胞 C.④的子細胞是精細胞或極體 D.上述細胞中有8條染色單體的是①②③ C [①細胞兩極各有2對同源染色體,染色單體已分離,為有絲分裂后期,②細胞同源染色體聯(lián)會形成的四分體排列在赤道板兩側,為減數第一次分裂中期,③著絲點排列在細胞赤道板上,每條染色體含2條染色單體,為有絲分裂中期,④細胞兩極都沒有同源染色體,為減數第二次分裂后期,A錯誤。動物睪丸的精原細胞或卵巢中的卵原細胞可以進行有絲分裂生成新的精原細胞和卵原細胞,也可以進行減數分裂生成精子和卵細胞,B錯誤。④細胞質平均分配,為次級精母細胞或第一極體,子細胞是精細胞或第二極體,C正確。②③細胞都含4條染色體,每條染色體含2條染色單體,都含8條染色單體,①④染色單體分開成為染色體,不存在染色單體,D錯誤。] 題后反思:卵細胞和精子形成過程中圖像的判斷方法:,若是不均等分裂一定是卵細胞的形成過程,有同源染色體的是初級卵母細胞,沒有的是次級卵母細胞;若是均等分裂,有同源染色體的是初級精母細胞,沒有同源染色體的可能是次級精母細胞或者極體;卵母細胞不均等分裂,卵細胞較大,便于儲存豐富的營養(yǎng)物質。 [當 堂 達 標固 雙 基] 1.在減數分裂過程中,染色體數目減半最早發(fā)生在( ) A.減數第一次分裂后期 B.減數第一次分裂結束時 C.減數第二次分裂后期 D.減數第二次分裂結束時 B [減數第一次分裂,同源染色體分離,形成的子細胞染色體數目減半。] 2.同源染色體是指( ) 【導學號:01632015】 A.一條染色體復制形成的兩條染色體 B.分別來自父方和母方的兩條染色體 C.形態(tài)、大小大體相同的兩條染色體 D.減數分裂過程中聯(lián)會的兩條染色體 D [減數分裂聯(lián)會時,聯(lián)會的兩條染色體即為同源染色體,它們的形態(tài)、大小一般都相同,一條來自父方,一條來自母方,但分別來自父方或母方的兩條染色體也可能是非同源染色體,非同源染色體的形態(tài)、大小也可能大體相同。] 3.下圖是減數分裂過程中某個時期的模式圖。據圖分析,該細胞有( ) A.4個DNA分子 B.4個四分體 C.8條染色體 D.2對同源染色體 D [該圖表示減數第一次分裂四分體時期,該細胞有2個四分體、2對同源染色體、4條染色體、8條染色單體、8個DNA分子。] 4.如圖所示各圖中,橫軸表示分裂時期,縱軸表示一個細胞核中DNA含量或染色體數目的變化情況。請分析圖示,表示有絲分裂中DNA含量變化、染色體數目變化和減數分裂過程中DNA含量變化、染色體數目變化的曲線分別依次是( ) 【導學號:01632016】 A.④②①③ B.①④②③ C.④①②③ D.①②③④ B [無論是有絲分裂還是減數分裂,在間期都進行DNA的復制,使DNA含量加倍,據圖示分析,圖中①②都有間期倍增現(xiàn)象,因此,①②是DNA的變化曲線。①圖中,DNA數目又恢復原狀,故①表示有絲分裂中DNA的變化;②圖中,DNA數目恢復原狀后又減半,說明圖②表示減數分裂中DNA的變化。由上面的分析可知,圖③和圖④應是染色體數目變化圖??磮D④的變化曲線,在一個細胞周期的某一時期(后期),染色體數目倍增,然后又恢復原狀,說明它是有絲分裂中染色體數目的變化圖;而圖③中始終沒有染色體在原有基礎上倍增的現(xiàn)象,則一定是減數分裂中染色體的變化圖。] 5.如下曲線圖表示某生物(2n=4)的體細胞分裂過程及精子形成過程中每個細胞內某物質數量的變化。a、b、c、d、e分別表示分裂過程中的某幾個時期的細胞中染色體圖。請據圖回答下列問題: (1)曲線中①~③段可表示細胞進行________分裂的________數量變化。 (2)圖a~e中與曲線②⑤位置相對應的細胞分別是________。 (3)細胞a、b、c、d、e具有同源染色體的是________,曲線中一個細胞內沒有同源染色體的時期是________。 (4)與體細胞相比,a~e細胞中,核內DNA含量加倍的是________。 (5)就染色體行為來說,b、e時期的共同特點是___________________ _________________________________________________________。 [解析] 本題考查的知識點是減數分裂、有絲分裂過程中遺傳物質的變化情況。(1)由圖中曲線變化可知,曲線代表染色體的數量變化,在②階段,染色體數目與體細胞相比增加了一倍,故①~③段為有絲分裂過程。(2)曲線②⑤位置相對應的細胞染色體數量均加倍,說明細胞處于分裂的后期,從染色體的數量上看,②為4n,⑤為2n,則曲線②⑤位置相對應的細胞分別是有絲分裂后期e和減數第二次分裂后期b。(3)從細胞中染色體的行為和數量看,a~e分別是減數分裂四分體時期、減數第二次分裂后期、減數第二次分裂中期、有絲分裂中期和有絲分裂后期,含有同源染色體的只能是四分體時期和有絲分裂期的細胞,即a、d、e。從曲線上看,④染色體數目減半,說明已經進入減數第二次分裂時期,處于④⑤⑥時期的一個細胞內均不含同源染色體。(4)該生物體細胞內含有的染色體為2n,可知核中DNA分子數為2n,核內DNA含量加倍為4n的細胞為a、d、e。(5)就染色體行為來說,b、e時期的共同特點是著絲點分裂,姐妹染色單體分開成為染色體。 [答案] (1)有絲 染色體 (2)e、b (3)a、d、e?、堍茛? (4)a、d、e (5)著絲點分裂,染色單體分開成為染色體 [核心語句歸納] 1.減數分裂發(fā)生在進行有性生殖的生物形成生殖細胞(配子)的過程中。 2.減數第一次分裂的間期,精原細胞染色體復制,成為初級精母細胞。 3.減數第一次分裂過程中,同源染色體先聯(lián)會后分離,產生的子細胞中染色體數目減半。 4.減數第二次分裂過程中,染色體的著絲點分裂,姐妹染色單體分開成為染色體,分別進入兩個子細胞中。 5.1個四分體包含2條染色體,4條染色單體,4個DNA分子。 6.卵細胞形成過程中,初級卵母細胞和次級卵母細胞的分裂都是不均等的。 7.1個精原細胞能產生4個精子,而1個卵原細胞只能產生1個卵細胞。- 配套講稿:
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