新课改高中生物第2章基因和染色体的关系第1节第1课时减数分裂与精子和卵细胞的形成学案新人教版.docx

新课改高中生物第2章基因和染色体的关系第1节第1课时减数分裂与精子和卵细胞的形成学案新人教版.docx

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新课改高中生物第2章基因和染色体的关系第1节第1课时减数分裂与精子和卵细胞的形成学案新人教版

第1课时　减数分裂与精子和卵细胞的形成

学习目标导引

核心素养对接

关键术语

1.概述配子形成过程。

2.说明减数分裂的概念。

3.阐明配子中染色体数目减半的原因。

4.活动要求：

运用模型或视频观察模拟减数分裂过程中染色体的变化。

1.生命观念——构建细胞减数分裂的结构与功能观；

2.科学思维——分析减数分裂过程，归纳与概括减数分裂中DNA、染色体等的变化；

3.科学探究——通过观察蝗虫精母细胞分裂装片，掌握实验技能，达到对减数分裂的感性认识。

减数分裂

同源染色体

联会

四分体

|预知概念|

一、减数分裂的概念

1.范围　进行有性生殖的生物。

2.时期　原始生殖细胞→成熟生殖细胞的过程中。

3.特点　染色体只复制一次，而细胞分裂两次。

4.结果　成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。

5.场所　有性生殖器官中。

二、精子的形成过程

1.形成场所　睾丸（曲细精管）。

2.细胞名称的变化

1个精原细胞

1个初级精母细胞

2个次级精母细胞

4个精细胞

4个精子。

3．精子形成过程中各时期染色体的变化

（1）减数第一次分裂：

间期：

染色体复制，体积增大

↓

　前期：

同源染色体联会形成四分体，同源染色体的非姐妹染色单体之间常发生交叉互换

↓

　中期：

同源染色体排列在赤道板上

　↓

　后期：

同源染色体分离，并移向细胞两极

（2）减数第二次分裂：

　中期：

着丝点排列在赤道板上

↓

　后期：

着丝点分裂，姐妹染色单体分开，并移向细胞两极

4．变化结果　1个精原细胞经减数分裂形成4个精细胞，经变形后形成4个精子。

三、卵细胞的形成过程

1．形成场所　卵巢。

2．细胞分裂过程及名称变化

3．变化结果　一个卵原细胞经过减数分裂只形成一个卵细胞，三个极体都退化消失。

四、观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片

1．目的要求　识别减数分裂不同阶段的染色体的形态、位置和数目。

2．方法步骤

|过程评价|

1．减数分裂只能发生于能进行有性生殖的生物体内（　　）

2．形态、大小相同的两条染色体为同源染色体（　　）

3．减数第二次分裂后期染色体数目暂时加倍是因为着丝点的分裂（　　）

4．一个精原细胞经过减数分裂可以形成四个精细胞，但一个卵原细胞只能形成一个卵细胞和三个极体（　　）

5．联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫做四分体（　　）

6．减数第二次分裂过程中，着丝点不分裂，同源染色体不配对（　　）

答案　1.√　2.×　3.√　4.√　5.√　6.×

|联想·质疑|

★减数分裂形成的配子染色体数目减半。

★精子形成的场所。

★四分体中的非姐妹染色单体发生交叉互换。

染色体∶染色单体＝1∶2

四分体∶染色体∶染色单体＝1∶2∶4

（1）如果不考虑交叉互换，一个精原细胞可以形成几种遗传物质组成的精子？

提示：

2种。

（2）为什么卵细胞的数量远远少于精子？

提示：

一个精原细胞可形成4个精子，一个卵原细胞形成一个成熟的卵细胞，且精原细胞远多于卵原细胞。

（3）是否所有的精原细胞都进行减数分裂？

减数分裂有细胞周期吗？

提示：

减数分裂没有细胞周期。

科学探究1　减数分裂中的重要概念

如图是减数分裂过程某时期的细胞分裂图像，请据图思考下列问题：

1.图中哪些是同源染色体？

哪些是非同源染色体？

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。

2.联会的结果是形成四分体，图中有几个四分体？

提示：

2个。

3.图中哪些是姐妹染色单体和非姐妹染色单体？

提示：

姐妹染色单体：

a和a′、b和b′、c和c′、d和d′。

非姐妹染色单体：

a和b、a和b′、a′和b、a′和b′、c和d、c和d′、c′和d、c′和d′。

4.请分析四分体、染色体、染色单体和DNA分子数之间的数量关系。

提示：

1个四分体＝2条染色体＝4条染色单体＝4个DNA分子。

【探究应用】

下列关于染色体、染色单体、联会和四分体的叙述中，错误的是（　　）

A.染色体是遗传物质的主要载体，一条染色体上只有一个DNA分子

B.有同一个着丝点的染色单体属于姐妹染色单体

C.联会的结果是形成四分体，人的配子形成过程中会出现23个四分体

D.染色单体因为着丝点的分裂而消失

解析　染色体是遗传物质的主要载体，一条染色体上有1个或2个DNA分子，A错误；染色体复制的结果是形成两条姐妹染色单体，有同一个着丝点，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；着丝点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。

答案　A

【一题多变】

（1）遗传物质的主要载体是染色体，此外还分布在哪里？

这些场所的遗传物质是否和染色体上的遗传物质一样也遵循孟德尔遗传规律？

提示：

线粒体和叶绿体。

不遵循，只有染色体上的遗传物质才遵循。

（2）形态、大小相同的染色体是否是同源染色体？

减数分裂过程中，同源染色体形态、大小是否相同？

提示：

不一定，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。

同源染色体形态、大小不一定相同，如高等动物的性染色体。

染色体和染色单体的判断方法

（1）染色体的条数等于着丝点的个数，有几个着丝点就有几条染色体。

（2）染色体复制后，一个着丝点上连接着两条姐妹染色单体，其整体是一条染色体。

科学探究2　配子的形成过程

1.如图是某动物细胞减数分裂各时期的示意图，请据图思考下列问题：

（1）如图所示的是精子形成过程还是卵细胞的形成过程？

请简述判断的理由。

提示：

精子，因为减数第一次分裂末期形成的两个子细胞细胞质是均等分开的。

（2）请按照减数分裂过程的先后顺序将图中的图像排序　　　　　　　　　　　　　　（用数字和箭头）。

提示：

③→⑥→②→④→①→⑤。

（3）非姐妹染色单体的交叉互换发生于哪个图所处时期？

提示：

③。

（4）同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合发生于图中的哪个图像中？

两种变化是否同时发生？

提示：

②，同时发生。

（5）减数第二次分裂中还有同源染色体吗？

试分析原因。

提示：

没有。

因为减数第一次分裂后，同源染色体已分离。

2.某高等动物的基因型是AaBb，则：

（1）一个精原细胞能形成几个精子？

请写出它们的基因型。

提示：

四个，AB、AB、ab、ab或Ab、Ab、aB、aB。

（2）一个卵原细胞能形成几个卵细胞？

请写出它们的基因型。

提示：

一个，AB或ab或Ab或aB。

（3）请写出该种动物某个体产生的精子或卵细胞的基因型。

提示：

都是四种：

AB、ab、Ab、aB。

【探究应用】

下面是某种动物细胞分裂不同时期的示意图，其中一定不是精子形成过程的是（　　）

解析　由图示染色体行为、数目及细胞质分裂方式可知，D图发生细胞质不均等分裂，该图是次级卵母细胞减数第二次分裂后期图。

答案　D

【一题多变】

（1）上题中的四个细胞能否在同一个体出现？

为什么？

提示：

不能，因为B细胞是初级精母细胞，而D细胞是次级卵母细胞。

（2）如果图中的四个细胞不是来自同一个个体，四个细胞的名称分别是什么？

提示：

A细胞可能是初级精母细胞或初级卵母细胞，B细胞是初级精母细胞，C细胞可能是次级精母细胞或次级卵母细胞或极体，D细胞是次级卵母细胞。

精子和卵细胞形成过程中的主要差别

比较项目

精子

卵细胞

场所

动物睾丸

动物卵巢

细胞质分裂

均等分裂

初级卵母细胞和次级卵母细胞不均等分裂，极体均等分裂

变形

精细胞变形，成为精子

不经过变形

结果

产生4个有功能的精子

产生1个有功能的卵细胞，3个极体退化消失

科学探究3　细胞分裂图像的识别和判断

如图为有丝分裂和减数分裂各个时期的细胞分裂图像（不是同一种生物的细胞分裂图像），请据图思考下列问题：

（1）图中哪些属于前期、中期和后期的分裂图像？

提示：

前期：

CFG，中期：

ADI，后期：

BEH。

（2）哪些是有丝分裂的图像？

哪些是减数第一次分裂和减数第二次分裂的图像？

提示：

有丝分裂：

ABC；减数第一次分裂：

EFI；减数第二次分裂：

DGH。

（3）请用字母表示出减数分裂的分裂过程（只表示分裂期）。

提示：

F→I→E→G→D→H。

【探究应用】

假定某动物体细胞染色体数目2n＝4，下列关于图中②③④⑤⑥细胞所处时期的叙述，正确的是（　　）

A.图中不含同源染色体的细胞为③⑤⑥

B.②③④为减数分裂，分别为减数第一次分裂的前、中、后期

C.④⑥分别为减数第一次分裂后期、减数第二次分裂后期

D.②为减数第一次分裂四分体时期，④⑤染色体数目暂时加倍

解析　若体细胞染色体数目2n＝4，则可判断②为减数第一次分裂四分体时期，③为有丝分裂中期，④为减数第一次分裂后期，⑤为有丝分裂后期，⑥为减数第二次分裂后期。

只有⑥不含同源染色体。

④表示同源染色体的分离，染色体数目不加倍。

答案　C

【一题多变】

（1）该动物的性别是雄性还是雌性？

为什么？

提示：

雄性，因为④细胞处于减数第一次分裂后期，细胞质是均等分开的，故该细胞是初级精母细胞。

（2）细胞⑥中的两条大小形态相同的染色体是否为同源染色体？

为什么？

提示：

不是，因为这两条染色体是由同一条染色体上的姐妹染色单体变成的。

据图快速判断精子和卵细胞的形成过程

【运用概念】

1.下列关于减数分裂的叙述，正确的是（　　）

A.减数分裂是一种特殊的有丝分裂，也有细胞周期

B.染色体复制两次，细胞分裂一次

C.产生的子细胞中染色体数目减半

D.精原细胞只可进行减数分裂

解析　减数分裂无细胞周期；精原细胞通过有丝分裂实现自我增殖，通过减数分裂产生生殖细胞。

答案　C

2.减数分裂对生物的生殖、遗传和变异有着重要作用，下列相关叙述错误的是（　　）

A.减数分裂过程中染色体复制两次

B.减数分裂过程中细胞连续分裂两次

C.同源染色体分离发生在减数第一次分裂过程中

D.精（卵）细胞的染色体数目为体细胞的一半

解析　减数分裂过程中染色体只在减数第一次分裂前的间期复制一次，A错误；减数分裂过程中染色体复制一次但细胞连续分裂两次，B正确；在减数第一次分裂过程中同源染色体联会、形成四分体，然后发生分离，C正确；由于减数分裂过程中染色体只复制一次，但细胞连续分裂两次，所以形成的精（卵）细胞的染色体数目为体细胞的一半。

答案　A

3.人的体细胞中共有46条染色体，在四分体时期，每个细胞内同源染色体、四分体和姐妹染色单体的数目依次为（　　）

A.23对、46个、92条B.23对、23个、92条

C.46对、46个、92条D.46对、23个、46条

解析　46条染色体即23对同源染色体，一对同源染色体形成一个四分体，一个四分体中含有4条染色单体。

答案　B

课时提升训练

（时间：

30分钟　满分：

50分）

【运用概念】

1.关于减数分裂过程中染色体的描述，正确的是（　　）

A.第一次分裂，着丝点分裂，同源染色体不配对

B.第一次分裂，着丝点不分裂，同源染色体配对

C.第二次分裂，着丝点分裂，同源染色体配对

D.第二次分裂，着丝点不分裂，同源染色体不配对

解析　减数第一次分裂的染色体行为变化主要是进行同源染色体的联会（配对），并在分裂后期彼此分离，分别进入两个子细胞中，这个过程中，没有发生染色体着丝点的分裂及染色体数目加倍的现象；减数第二次分裂后期发生着丝点分裂，细胞中染色体数目有暂时加倍的现象。

答案　B

2.下列是减数分裂过程中的几个步骤，正确的顺序是（　　）

①形成四分体　②同源染色体分离　③交叉互换　④细胞质分离　⑤联会　⑥染色体复制　⑦染色单体分离

A.②①③④⑤⑥⑦④B.④⑥③②⑤⑦①④

C.⑥⑤①③②④⑦④D.⑥⑤③④⑦②①③

解析　减数分裂过程包括减数第一次分裂前的间期、减数第一次分裂和减数第二次分裂。

在时间顺序上依次是：

染色体复制、联会、四分体、交叉互换、同源染色体分离、细胞质分离、染色单体分离和细胞质分离。

答案　C

3.就一对联会的同源染色体而言，其着丝点数、染色单体数和DNA分子数分别是（　　）

A.2、4和4B.2、8和4

C.4、4和4D.2、4和8

解析　处在联会时期的同源染色体，其一条染色体含有两条染色单体，共用一个着丝点，每一条染色单体含有一个DNA分子，所以共有4条DNA分子。

答案　A

4.一定是同源染色体的是（　　）

A.一条来自父方，一条来自母方的染色体

B.形态、大小基本相同的染色体

C.减数分裂过程中能够发生联会的染色体

D.只存在于减数第一次分裂时期的染色体

解析　根据体细胞中染色体的来源可知，来自父方和母方的染色体不一定是同源染色体，A错误；形态、大小相同的染色体也不一定是同源染色体，B错误；同源染色体在有丝分裂和减数第一次分裂中都存在，D错误。

答案　C

5.处于减数分裂过程中的某细胞，细胞内的染色体数（a）、染色单体数（b）、核DNA分子数（c）可表示为如图所示的关系，此时细胞内不可能发生（　　）

A.联会B.同源染色体分离

C.着丝点分裂D.非姐妹染色单体间的交换

解析　图示细胞含有染色单体，可能处于间期染色体复制后，减数第二次分裂后期着丝点分裂前，着丝点分裂，细胞中不存在染色单体。

答案　C

6.关于如图的叙述不正确的是（　　）

A.因为细胞无细胞壁，有中心体⑨，所以可以判定该细胞为动物细胞

B.④是一条染色体，包含两条染色单体①和③，它们通过一个着丝点②相连

C.细胞中含有两对同源染色体，其中④和⑦为一对同源染色体

D.在后期时，移向同一极的染色体均含同源染色体

解析　图中细胞无细胞壁，有中心体⑨，可判定为动物细胞；④和⑦为一对同源染色体，⑤和⑥也为一对同源染色体；每条染色体均包含两条姐妹染色单体，且染色体的着丝点均位于赤道板两侧，表示处于减数第一次分裂中期；在减数第一次分裂后期时，同源染色体分离，移向同一极的染色体均不含同源染色体。

答案　D

【科学思维】

7.如图为某同学建构的减数分裂过程中染色体的变化模型图，其中建构正确的是（　　）

A.①③④B.②③④

C.①②④D.①②③

解析　①②建构的是减数第二次分裂后期的模型图，由于减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合，故产生的次级性母细胞（或极体）中2条非同源染色体可能是1条来自父方、1条来自母方，如图①，也可能是两条都来自父方或母方，如图②；③建构的是减数第一次分裂后期的模型图，④不符合同源染色体分离的情况。

答案　D

8.如图为某哺乳动物的一个细胞示意图，它属于下列何种细胞（　　）

A.肝细胞

B.初级卵母细胞

C.第一极体

D.卵细胞

解析　因为哺乳动物体细胞和初级卵母细胞中的染色体应该是成对的，有同源染色体，所以图示细胞不是肝细胞和初级卵母细胞；卵细胞是减数分裂产生的细胞，细胞中没有染色单体；由于在减数第一次分裂后期同源染色体分离，则在减数第二次分裂时期的细胞，如第一极体中就会出现大小不一、形态各异的一组非同源染色体。

答案　C

9.对下图中减数分裂过程某阶段的描述，正确的是（　　）

A.同源染色体移向两极

B.非姐妹染色单体交换结束

C.减数第二次分裂的中期

D.姐妹染色单体排列在赤道板上

解析　由图可知，同源染色体排列在赤道板上，属于减数第一次分裂中期；非姐妹染色单体的交叉互换发生在四分体时期，故交换结束。

答案　B

10.一动物精原细胞在进行减数分裂过程中形成了4个四分体，则次级精母细胞中期染色体、染色单体和DNA分子数依次是（　　）

A.4、8、8B.2、4、8

C.8、16、16D.8、0、8

解析　1个四分体含一对同源染色体，4条染色单体，4个DNA分子，则含4个四分体的初级精母细胞含8条染色体、16条染色单体、16个DNA分子；因初级精母细胞形成2个次级精母细胞的过程中，同源染色体分离，着丝点不分裂，染色体和DNA分子数都减半，所以形成的次级精母细胞在前、中期时含4条染色体、8条染色单体、8个DNA分子。

答案　A

11.如下图所示，横轴表示细胞分裂时期，纵轴表示一个细胞中核DNA含量或染色体数目的变化情况。

请分析图示，表示有丝分裂中核DNA含量变化、染色体数目变化和减数分裂过程中核DNA含量变化、染色体数目变化的曲线分别依次是（　　）

A.④②①③B.①④②③

C.④①②③D.①②③④

解析　无论是有丝分裂还是减数分裂，在间期都进行DNA的复制，使核DNA含量加倍，据图示分析，图中①和②都有间期倍增现象，因此，图①和图②是核DNA含量变化的曲线。

图①中核DNA数目先加倍又恢复原状，故图①表示有丝分裂中核DNA含量的变化；图②中核DNA数目加倍后恢复原状后又减半，说明图②表示减数分裂中核DNA含量的变化。

图③和图④应是染色体数目变化图。

图④曲线的变化是染色体数目倍增，然后又恢复原状，说明它是有丝分裂中染色体数目的变化图；而图③中数目先减后增最后又减，则一定是减数分裂中染色体数目的变化图。

答案　B

12.减数分裂过程中，下列哪两个过程是同时发生的（　　）

A.染色体的复制和交叉互换

B.同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合

C.配子的形成和染色体数目减半

D.同源染色体的联会和非同源染色体的自由组合

解析　在减数第一次分裂后期，同时发生了同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合。

答案　B

13.图1是同一生物体内，有关细胞分裂的一组图像，图2是该生物一个细胞中的核DNA含量随细胞分裂而变化的曲线图，请据图回答下列问题：

（1）图1中含同源染色体的细胞有　　　　，其中①细胞继续分裂可形成的细胞是　　　　　。

（2）图1中可表示减数分裂某时期的细胞图是　　　　。

（3）图1中的②位于图2中　　　　　段中。

解析　根据图中染色体形态判断：

图1中的①处于有丝分裂后期，分裂得到的子细胞为体细胞，②处于减数第一次分裂中期，③处于有丝分裂中期，④处于减数第二次分裂后期。

只有减数第二次分裂的细胞不含有同源染色体。

答案　

（1）①②③　体细胞　

（2）②④　（3）CD

14.下列各图表示某雄性动物细胞分裂的一组图像，请据图回答：

（1）该动物的体细胞中染色体数目是　　　　条，该动物可以形成　　　　种类型的精子。

（2）正在进行减数分裂的细胞是图　　　　，含有染色单体的细胞是图　　　　，没有同源染色体的细胞是图　　　　。

（3）图B所示的细胞有　　　　个四分体，图C所示的细胞所处的分裂时期为　　　　，图D所示的细胞经细胞分裂后形成的是　　　　。

（4）A细胞有　　　　条染色体，有　　　　个核DNA分子，A细胞经分裂形成的子细胞是　　　　。

（5）此5个细胞发生的先后顺序可能是________________________________。

解析　图中有同源染色体且无联会现象的A、C为有丝分裂，其余为减数分裂。

有丝分裂后期和减数第二次分裂后期，着丝点分裂，细胞中无染色单体，但减数第二次分裂细胞中无同源染色体，A为有丝分裂后期，D为减数第二次分裂后期，E为减数第二次分裂中期。

该动物体细胞中有2对（4条）染色体，减数分裂时出现2个四分体，产生的精子类型为22＝4种。

答案　

（1）4　4

（2）B、D、E　B、C、E　D、E

（3）2　有丝分裂中期　精细胞

（4）8　8　体细胞

（5）C→A→B→E→D

15.图1中的曲线表示某生物（2n＝4）的体细胞分裂过程及精子形成过程中每个细胞中某物质数量的变化。

图2中a、b、c、d、e分别表示分裂过程中的某几个时期的细胞中染色体示意图。

请据图回答下列问题：

（1）曲线中①～③段可表示细胞进行　　　　　　　分裂的　　　　　　　数量变化。

（2）图2，a～e中与曲线②⑤位置相对应的细胞分别是　　　　　　　　。

（3）细胞a、b、c、d、e具有同源染色体的是　　　　，曲线中一个细胞内没有同源染色体的时期是　　　　　　。

（4）与体细胞相比，a～e细胞中核DNA含量加倍的是　　　　　　。

（5）就染色体行为来说，b、e时期的共同特点是__________________________

_____________________________________________________________________。

解析　

（1）由图1中曲线变化可知，曲线代表染色体的数量变化，在②阶段，染色体数目与体细胞相比增加了一倍，故①～③段为有丝分裂过程。

（2）曲线②⑤位置相对应的细胞染色体数量均加倍，说明细胞处于分裂的后期，从染色体数量上看，②为4n、⑤为2n，则曲线②⑤位置相对应的细胞分别是有丝分裂后期（e）和减数第二次分裂后期（b）。

（3）从细胞中染色体的行为和数量看，a～e分别是减数分裂四分体时期、减数第二次分裂后期、减数第二次分裂中期、有丝分裂中期和有丝分裂后期，含有同源染色体的只能是四分体时期和有丝分裂时期的细胞，即a、d、e。

从曲线上看，从④开始，染色体数目减半，说明已经进入减数第二次分裂时期，处于④⑤⑥时期的一个细胞内均不含同源染色体。

（4）题中给出该生物体细胞内含有的染色体数为2n，可知核DNA分子数为2n，核DNA含量加倍为4n的细胞为a、d、e。

（5）就染色体行为来说，b、e时期的共同特点是着丝点分裂，染色单体分开成为染色体。

答案　

（1）有丝　染色体　

（2）e、b　（3）a、d、e　④⑤⑥

（4）a、d、e　（5）着丝点分裂，染色单体分开成为染色体