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1、第1节 减数分裂和受精作用 一、减数分裂 1.概念 2.精子的形成过程 3.精子和卵细胞形成过程的异同点(哺乳动物) 预习反馈 1.连线题。 2.判断正误。 (1)减数分裂是一种特殊方式的有丝分裂,也具有细胞周期。( ) (2)在四分体时期,同源染色体的姐妹染色单体间常发生交叉互换。 ( ) (3)精原细胞自身增殖的方式是减数分裂。( ) (4)精原细胞形成精子的过程中,染色体复制一次,细胞连续分裂 两次,故精子的染色体数比精原细胞减少一半。( ) (5)一个精原细胞能形成四个精子。( ) 二、受精作用 特别提醒 (1)精子头部主要是细胞核,线粒体聚集在尾部的基部, 受精时只有头部进入卵细胞,
2、而尾部留在外面。 (2)受精卵中的染色体:1/2来自父方,1/2来自母方。 (3)由于受精卵中的线粒体来自母方的卵细胞,而线粒体中含有少 量DNA,所以受精卵中的DNA(即遗传物质)一半以上来自母方。 (4)精子头部的细胞膜与卵细胞膜发生融合,这体现了细胞膜的结 构特点具有一定的流动性。 预习反馈 判断正误。 (1)配子的多样性除了与非同源染色体的自由组合有关外,还与四 分体中的非姐妹染色单体交叉互换有关。( ) (2)一个卵细胞一般只能与一个精子结合,形成受精卵。( ) (3)人类的一个精原细胞产生两个相同精子的概率最大为1/223。 ( ) (4)受精的实质是精子的细胞核与卵细胞的细胞核的
3、融合。 ( ) (5)人类受精卵中的DNA分子数目是46。( ) 探究点一探究点二探究点三探究点四 减数分裂中有关概念的比较 问题情景 结合甲、乙两图对下列几组概念进行辨析。 1.同源染色体和非同源染色体 同源染色体是指减数分裂中配对的两条染色体,形态、大小一般 都相同,一条来自父方,一条来自母方。非同源染色体是指形态、 大小不相同,且在减数分裂过程中不配对的染色体。甲图中的同源 染色体有1和2、3和4,非同源染色体有1和3、1和4、2和3、2和4。 探究点一探究点二探究点三探究点四 2.联会和四分体 (1)联会:是指减数第一次分裂过程中(前期)同源染色体两两配对 的现象。该时期已完成染色体复
4、制,染色单体已形成,但螺旋程度 低,观察不到。 (2)四分体:联会后的每对同源染色体含有四条染色单体,叫做四 分体。甲图中含有两个四分体,即1个四分体=1对同源染色体=4条 染色单体。 3.姐妹染色单体和非姐妹染色单体 (1)姐妹染色单体是由同一着丝点连着的两条染色单体。这两条 染色单体是由同一条染色体复制而来的。如甲图中的a和a、b和b、 c和c、d和d。 (2)非姐妹染色单体是由不同着丝点连接着的两条染色单体。如 甲图中的a和b(b)、a和b(b)。 探究点一探究点二探究点三探究点四 4.交叉互换(结合乙图作答) (1)时期:减前期四分体时期。 (2)范围:同源染色体中非姐妹染色单体之间交
5、换一部分片段。 (3)交换对象:等位基因交换。 (4)结果及意义:导致基因重组,产生多种配子,若不发生交叉互换, 则只产生AB、ab两种配子;若发生交叉互换,则可产生AB、ab、Ab、 aB四种配子。 探究点一探究点二探究点三探究点四 归纳提升 1.辨识同源染色体的关键看两点:来源:一条来自父方,一条来 自母方,通常用不同颜色来表示,如黑色和白色;形态、大小:一般 都相同。如“问题情境”的甲图中的1号和2号染色体,一黑一白,形态、 大小相同,是一对同源染色体;3号和4号染色体也是一对同源染色 体。 2.1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体(含4个 DNA分子) 探究点一探究点二
6、探究点三探究点四 易错警示 同源染色体的认识误区 误区1.同源染色体大小一定相同 同源染色体的形态、大小“一般”都相同,但存在例外,如X、Y性 染色体,大小不同,但属于同源染色体。 误区2.同源染色体一定会形成四分体 同源染色体只有在减数第一次分裂前期才会形成四分体,有丝分 裂中不会形成四分体。 误区3.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、四分体这些特殊的行为变化而已。 误区4.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。 探究点一探究点二探究点三探究点四 典例
7、剖析 下列关于右图的叙述,不正确的是( ) A.该细胞无细胞壁,有中心体,所以可以 判定其为动物细胞 B.是一条染色体,包含两条染色单体 和,它们通过一个着丝点相连 C.细胞中含有两对同源染色体,其中和为一对同源染色体 D.在后期时,移向同一极的染色体均为非同源染色体 解析:图中细胞无细胞壁,有中心体,可判定该细胞为动物细胞; 和为一对同源染色体,和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上,表示处于有 丝分裂中期,在后期,着丝点分裂,移向两极的均是两对同源染色体。 答案:D 探究点一探究点二探究点三探究点四 活学活练 1.下列关于同源染色体和四分体
8、的叙述,不正确的是 ( ) A.同源染色体是一条染色体经复制后形成的两条染色体 B.四分体出现在减数第一次分裂的前期和中期 C.同源染色体是在减数分裂过程中能联会的两条染色体 D.每个四分体包含一对同源染色体的4条染色单体 解析:一条染色体复制后形成的是两条姐妹染色单体,两条姐妹染 色单体的着丝点一分为二后,是相同的染色体,并非同源染色体;四分 体是减数第一次分裂过程中所特有的结构,出现在同源染色体联会 后,即前期和中期,在后期同源染色体分开,四分体消失;在减数第一 次分裂过程中,同源染色体两两配对的现象叫做联会,配对的染色体 称为同源染色体;在减数第一次分裂过程中,同源染色体联会后形成 四分
9、体,所以每个四分体含有一对同源染色体的4条染色单体。 答案:A 探究点一探究点二探究点三探究点四 2.下列有关四分体的叙述,不正确的是( ) A.交叉互换发生在四分体中的姐妹染色单体间 B.一对联会的同源染色体含有4条染色单体 C.出现在减数分裂第一次分裂前期 D.一个四分体含有4个DNA分子 答案:A 探究点一探究点二探究点三探究点四 减数分裂过程中染色体行为、数目的变化 问题情景 结合教材“精子形成过程图解”,完成下列问题。 1.在下表填写减数分裂过程中染色体数和核DNA分子数的变化 (设精原细胞染色体数目为2N,核内DNA分子数目为2C)。 探究点一探究点二探究点三探究点四 2.在下列坐
10、标中用曲线表示在减数分裂过程中染色体数和核内 DNA分子数的变化情况。 探究点一探究点二探究点三探究点四 提示: 探究点一探究点二探究点三探究点四 归纳提升 1.减数第一次分裂与减数第二次分裂的比较 探究点一探究点二探究点三探究点四 2.减数分裂过程中,一个细胞中染色体数目和核DNA分子数目的 变化 (1)变化曲线 探究点一探究点二探究点三探究点四 (2)曲线分析 染色体数目的变化和核DNA分子数目的变化不是完全平行的, 因为复制后核DNA分子数目加倍,而染色体数目没加倍。 在间期DNA复制之前(AB段和AB段)和减数第二次分裂后期着 丝点分裂之后(FH段和FH段),染色体数 核DNA分子数=
11、1 1。 在间期完成DNA复制之后到减数第二次分裂后期着丝点分裂之 前(CF段和CF段),染色体数 核DNA分子数=1 2。 BC(BC)段表示间期核DNA(染色体)的复制,核DNA分子数目加 倍,染色体数目不变。 DE(DE)段表示减数第一次分裂结束时,同源染色体分配到两个 子细胞中,每个细胞内核DNA分子和染色体数目均减半。 FF段表示着丝点分裂,姐妹染色单体分开,染色体数目加倍,核 DNA分子数目不变。 探究点一探究点二探究点三探究点四 典例剖析 下图表示雄果蝇进行某种细胞分裂时,处于四个不同阶段的细胞 ()中遗传物质或其载体()的数量。下列表述与图中信息 相符的是( ) A.所处阶段可
12、能发生同源染色体分离 B.代表初级精母细胞 C.代表染色体 D.中的数量比是2 4 4 1 解析:分析图示可知:为精原细胞,为初级精母细胞,在减数第 一次分裂后期可发生同源染色体分离,为次级精母细胞,为精 细胞;表示染色体,表示染色单体,表示核DNA分子。 中,核DNA分子的数量比是2 4 2 1。 答案:A 探究点一探究点二探究点三探究点四 活学活练 下图表示哺乳动物精子的形成过程中一个细胞核内DNA分子数 量的变化。下列对本图的解释完全正确的是 ( ) A.同源染色体的联会发生在DE初期 B.E点染色体数目为n,F点染色体数目又出现短时间的加倍 C.E点同源染色体分离,F点染色体的着丝点分
13、裂 D.AC是间期,CF是分裂期,FG是精细胞变形的阶段 探究点一探究点二探究点三探究点四 解析:细胞分裂间期,染色体完成复制,进入分裂期后,同源染色体 出现联会现象,发生在CD初期。E点完成减数第一次分裂,同源染 色体发生了分离,染色体数目变为n;F点完成减数第二次分裂,每个 子细胞中染色体数目仍为n条。E点表示同源染色体分离后进入了 两个子细胞中;F点表示着丝点分裂后形成的两条染色体分别进入 到两个子细胞中。AC段完成DNA的复制,表示间期;CF段DNA连续 两次减半,表示分裂期;FG表示完成分裂后精细胞变形为精子。 答案:D 探究点一探究点二探究点三探究点四 配子中染色体组合的多样性 问
14、题情景 在不考虑交叉互换的情况下,分析产生配子的种类。 1.若图甲所示为一个精原细胞,能形成多少种精子?若甲图所示为 一个卵原细胞,能形成多少种卵细胞? 提示:2种精子:A和a;1种卵细胞:A或a。 探究点一探究点二探究点三探究点四 2.若图乙所示为一个精原细胞,能形成多少种精子?若所示精原细 胞数量足够多,则能产生多少种精子? 提示:2种精子,AB和ab或Ab和aB;若所示精原细胞数量足够多,则 能产生4种精子,AB、ab、Ab、aB。 3.若图乙所示为一个卵原细胞,能形成多少种卵细胞?若图乙所示 卵原细胞数量足够多,则能产生多少种卵细胞? 提示:1个卵原细胞可以形成1种卵细胞,即AB或ab
15、或Ab或aB。该 种卵原细胞数量足够多时可产生4种卵细胞,即AB、ab、Ab和aB。 探究点一探究点二探究点三探究点四 归纳提升 配子的种类(染色体组合) (1)若只考虑非同源染色体的自由组合,不考虑交叉互换,则含n对 同源染色体的精(卵)原细胞产生的配子如下(m足够大): (2)考虑是否发生交叉互换。交叉互换会增加配子的种类,如一个 含n对同源染色体的生物产生配子的种类数会大于2n种。 探究点一探究点二探究点三探究点四 典例剖析 图甲是某生物的一个精细胞,根据染色体的类型和数目,判断图 乙中与其来自同一个精原细胞的有( ) A.B.C.D. 探究点一探究点二探究点三探究点四 解析:减数第一次
16、分裂的特点是同源染色体分离;减数第二次分 裂的特点是次级精母细胞内由同一着丝点相连的两条姐妹染色单 体分开,成为两条子染色体,分别进入两个精细胞中,所以由同一精 原细胞最终分裂形成的精细胞中,染色体组成基本相同或恰好“互 补”。根据图乙中各细胞内染色体的特点分析,图与图甲的染色 体组成互补,图与图甲的染色体组成基本相同,由此可判断出图 与图甲所示精细胞来自同一个精原细胞。 答案:C 探究点一探究点二探究点三探究点四 方法技巧 巧判配子的来源 探究点一探究点二探究点三探究点四 活学活练 1.某哺乳动物的体细胞中含有n对同源染色体,则此雄性动物经 过减数分裂形成几种染色体组成不同的精子(不考虑交叉
17、互换)?( ) A.2n B.4nC.2nD.2n-1 解析:通过课本“模拟减数分裂中染色体数目及主要行为的变化” 的模型建构活动,可以归纳出体细胞中含有n对同源染色体时,精原 细胞产生的不同类型的配子为2n种。 答案:C 探究点一探究点二探究点三探究点四 2.图1所示为动物细胞中两对同源染色体,其减数分裂过程中发 生交叉互换形成了图2所示的四个精子,则来自同一个次级精母细 胞的是( ) A.B.C.D. 答案:B 探究点一探究点二探究点三探究点四 细胞分裂图像的判断 问题情景 下图为高等动物的细胞分裂示意图,据图回答下列问题。 1.图甲细胞进行哪种分裂?处于哪一时期?请说出判断的理由。 提示
18、:有丝分裂;前期;有同源染色体和姐妹染色单体,但没有形成 四分体,且染色体在细胞中散乱分布。 探究点一探究点二探究点三探究点四 2.图乙细胞进行哪种分裂?处于哪一时期?请说出判断的理由。 提示:减数第一次分裂;中期。成对同源染色体排列于赤道板上。 3.图丙细胞进行哪种分裂?处于哪一时期?请说出该细胞的名称 并指出判断的理由。 提示:减数第二次分裂;后期;次级卵母细胞,着丝点分裂,且细胞质 不均等分裂。 探究点一探究点二探究点三探究点四 归纳提升 细胞分裂图像的识别(以二倍体生物为例) 探究点一探究点二探究点三探究点四 探究点一探究点二探究点三探究点四 探究点一探究点二探究点三探究点四 典例剖析
19、 图甲、乙、丙分别表示某种生物(只含两对同源染色体)的三个 正在进行分裂的细胞,请据图回答下列问题。 (1)图甲表示 期细胞,有 条 染色单体,分裂后产生的子细胞名称是 。 (2)图乙表示 期细胞,有同源染色体 对, 产生的子细胞是 。 (3)图丙表示 期细胞,细胞名称是 ,分裂后产生的 子细胞是 。 (4)画出图甲最终产生的生殖细胞内的染色体组成图。 探究点一探究点二探究点三探究点四 解析:三幅图均显示:染色体平均分布在细胞两极,细胞膜向中间 凹陷,可以判定它们均处于分裂后期。再比较甲、乙两图:图甲中 的染色体存在染色单体,且同源染色体分离,可以确定图甲表示减 数第一次分裂后期(不能答成减数
20、分裂后期)细胞,图乙中着丝点分 裂,且细胞的两极可找到成对的同源染色体,可确定图乙表示有丝 分裂后期细胞。最后分析图丙:图丙中无同源染色体,且着丝点已 分裂,图丙细胞出现不均等内缢,所以可以确定图丙所示细胞处于 减数第二次分裂后期,为次级卵母细胞(不能答成次级性母细胞),它 分裂后产生的子细胞一大一小,分别为卵细胞和极体(不能答成产 生生殖细胞,或只答产生卵细胞)。 探究点一探究点二探究点三探究点四 答案:(1)减数第一次分裂后 8 次级精母细胞 (2)有丝分裂后 4 体细胞 (3)减数第二次分裂后 次级卵母细胞 卵细胞和极体 (4)如下图 探究点一探究点二探究点三探究点四 方法技巧 鉴别细胞
21、分裂方式的方法 注:只要有一项符合,则可判定为减数第一次分裂。 特别提示:细胞质不均等分裂也是判断细胞进行减数分裂(卵细 胞形成过程)的一种方法。 探究点一探究点二探究点三探究点四 活学活练 1.右图为正在进行分裂的某二倍体生物细胞,下列 说法正确的是( ) A.该细胞是次级精母细胞 B.分裂后每一个子细胞均具有生殖功能 C.该细胞含同源染色体2对、核DNA分子4个、染色单体0条 D.在此分裂过程中发生了非同源染色体上非等位基因的自由组 合 探究点一探究点二探究点三探究点四 解析:图示细胞细胞质不均等分裂,且具有同源染色体,为初级卵 母细胞,A项错误;图示细胞为初级卵母细胞,其分裂完成后只有一
22、 个子细胞(卵细胞)有生殖功能,B项错误;该细胞含同源染色体2对、 核DNA分子8个、染色单体8条,C项错误;图示细胞处于减数第一次 分裂后期,此时发生了非同源染色体上非等位基因的自由组合,D项 正确。 答案:D 探究点一探究点二探究点三探究点四 2.下图为某种动物细胞不同分裂时期的示意图,可能属于卵细胞形 成过程的是( ) A.B.C.D. 解析:图染色单体分开,向两极移动,每极都有同源染色体,表示有 丝分裂后期。图同源染色体分开,每条染色体中仍含有两条染色 单体,表示减数第一次分裂后期;又因为图中细胞质均等分裂,所以 表示精子的形成过程。图只有两条染色体,且含有染色单体,表示 次级精母细胞或次级卵母细胞或第一极体。图染色单体分开,每 极中无同源染色体,而且细胞质不均等分裂,表示次级卵母细胞,处于 减数第二次分裂后期。 答案:C