高中生物第二章基因和染色体的关系第1节减数分裂和受精作用第1课时减数分裂的概念精子的形成过程教学案新人教版必修2 12页

第 1 课时 减数分裂的概念、精子的形成过程 [学习导航] 1.结合教材 P16“问题探讨”，阐明减数分裂的概念。2.结合教材 P18 内容，阐 述同源染色体、四分体、联会等概念。3.结合教材图文，建立精子形成过程的动态影像，概 述各时期染色体的行为。 [重难点击] 1.减数分裂的动态过程。2.同源染色体的概念。 我们知道，进行有性生殖的多细胞生物体都是由一个受精卵通过有丝分裂和细胞分化发育而 来的，有性生殖的生物在性成熟后都要产生精子和卵细胞，精子和卵细胞是通过什么分裂方 式产生的呢？本课时将探讨这方面的内容。 一、减数分裂的相关概念 1．减数分裂的概念 2．同源染色体与非同源染色体 (1)同源染色体：减数分裂过程中配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一条来自父方， 一条来自母方。 (2)非同源染色体：形状、大小不相同，且在减数分裂过程中不进行配对的染色体。 3．联会和四分体 (1)联会：同源染色体两两配对的现象。 (2)四分体：联会后的每对同源染色体含有 4 条染色单体，叫做四分体。 下图表示减数分裂中某时期的图像，请分析： 1．图示染色体中属于同源染色体的是哪些？哪些是非同源染色体？ 答案 A、B 是一对同源染色体； C、D 是另一对同源染色体。属于非同源染色体的有：AC、 BC、AD、BD。 2. 四分体、染色体、染色单体和 DNA 分子数之间的数量关系是怎样的？乙图中四分体、染色 体、染色单体各有几个(条)? 答案 1 个四分体＝2 条染色体＝4 条染色单体＝4 个 DNA 分子。乙图中有 2 个四分体、4 条 染色体、8 条染色单体。 3．甲图中有染色单体吗？乙图中的 aa′是什么关系？ab 是什么关系？ 答案 甲图中没有染色单体；乙图中的 aa′是姐妹染色单体，ab 是同源染色体中的非姐妹染 色单体。 4．同源染色体是否大小、形态一定相同？大小、形态都相同的是否就是同源染色体？ 答案 同源染色体的形态、大小不一定相同，如性染色体 X 和 Y。大小、形态都相同的也不 一定就是同源染色体，如减数第二次分裂后期因着丝点分裂由两条姐妹染色单体变成的两条 染色体。 知识整合 同源染色体的形态、大小一般相同性染色体 X 和 Y 大小不同，一条来自父方， 一条来自母方，减数分裂时联会形成四分体；1 个四分体＝2 条染色体＝4 条染色单体＝4 个 DNA 分子。同一着丝点连着的两条染色单体是姐妹染色单体，否则是非姐妹染色单体。 1．下面关于同源染色体的叙述中，不正确的是( ) A．同源染色体一条来自父方，一条来自母方 B．同源染色体是由一条染色体经过复制而成的两条染色体 C．同源染色体的形状和大小一般都相同 D．一对联会的同源染色体称为一个四分体 答案 B 解析 同源染色体是指在减数分裂中配对的两条染色体，一条来自父方，一条来自母方，形 状和大小一般都相同；由一条染色体经复制形成的是两条姐妹染色单体；联会后的每对同源 染色体含有四条染色单体，叫四分体。 2．下列关于减数分裂的说法，不正确的是( ) A．减数分裂包括连续两次的细胞分裂 B．所有的生物都可以进行减数分裂 C．减数分裂产生的成熟生殖细胞中染色体数目减半 D．减数分裂产生有性生殖细胞 答案 B 解析 减数分裂是进行有性生殖的生物产生成熟生殖细胞时进行的细胞分裂，只有进行有性 生殖的生物才进行减数分裂。 题后归纳 减数分裂发生在真核生物有性生殖的过程中，虽然包括连续两次的细胞分裂，但 是产生的生殖细胞不再分裂，因此减数分裂没有细胞周期。 二、精子的形成过程 1．形成场所 人和其他哺乳动物的睾丸(曲细精管)。 2．染色体的主要行为 下图是动物精巢中减数分裂的过程示意图，请分析回答： 1．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．和有丝分裂相比，甲过程染色体有哪些特殊行为？ 答案 (1)同源染色体联会；(2)四分体中的非姐妹染色单体间常发生交叉互换；(3)同源染色 体彼此分离，非同源染色体自由组合。 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第一次分裂过程中，即甲过程；姐妹染色单体的消失发生 在减数第二次分裂的后期，即乙过程。 4．细胞 B、C 中有没有同源染色体，有没有姐妹染色单体？ 答案 没有同源染色体，但是有姐妹染色单体。 5．不考虑交叉互换，细胞 D、E 的染色体组成是否相同？如果考虑交叉互换呢？ 答案 不考虑交叉互换，细胞 D、E 的染色体组成是相同的；如果考虑交叉互换，细胞 D、E 的染色体组成不一定相同。 知识整合 和有丝分裂相比，减数第一次分裂过程有同源染色体联会、四分体中的非姐妹染 色单体间交叉互换、同源染色体彼此分离，非同源染色体自由组合的特殊现象，减数第二次 分裂没有同源染色体。不考虑交叉互换和突变，减数分裂产生的四个细胞染色体组成是“两 两相同”的。 3．在减数第一次分裂中不出现的是( ) A．形成纺锤体 B．着丝点一分为二 C．非同源染色体的自由组合 D．同源染色体分离 答案 B 解析 减数第一次分裂前期形成纺锤体，后期发生同源染色体分离，非同源染色体自由组合， A、C、D 三项在减数第一次分裂都会出现。而着丝点一分为二出现在减数第二次分裂后期， 故选 B 项。 4．下列关于如图所示的叙述不正确的是( ) A．该细胞为减数第一次分裂中期的动物细胞 B．④的①和③在减数第二次分裂后期分开 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 答案 D 解析 低等植物或动物细胞中含有中心体，该细胞有中心体，无细胞壁，为动物细胞。减数 第一次分裂中期特征是：每对同源染色体排列在赤道板上。染色体的数目＝着丝点的数目； 能进行联会的两条染色体为同源染色体，能进行同源染色体联会的细胞分裂方式一定是减数 分裂；在减数第一次分裂后期的细胞中，移向同一极的染色体都是非同源染色体，因为同源 染色体发生了分离。 1．下列对一个“四分体”的描述，不正确的是( ) A．含有 4 个 DNA 分子 B．含有一对同源染色体 C．四分体中的姐妹染色单体之间可发生交叉互换 D．四分体的形成与 DNA 分子的复制有关 答案 C 解析 四分体是一对同源染色体，因为每条染色体含有 2 条姐妹染色单体，因此有 4 条染色 单体，故称为四分体，故 A、B 正确；交叉互换发生在同源染色体上相邻的非姐妹染色单体之 间，故 C 错误；姐妹染色单体是经过 DNA 复制得来的，故 D 正确。 2．初级精母细胞经过减数第一次分裂后形成的细胞是( ) 答案 D 解析 初级精母细胞经过减数第一次分裂后形成的细胞是次级精母细胞，没有同源染色体。 3．减数分裂过程中，同源染色体分离与非同源染色体自由组合发生在( ) A．第一次、第二次分裂后期都出现 B．同时发生于第一次分裂后期 C．同时发生于第二次分裂后期 D．分离发生于第一次分裂，自由组合发生于第二次分裂 答案 B 解析 减数分裂过程中同源染色体分离与非同源染色体自由组合只发生在减数第一次分裂后 期，减数第二次分裂发生着丝点分裂，姐妹染色单体分开。 4．在初级精母细胞中不可能出现的染色体行为是( ) A．联会 B．交叉互换 C．同源染色体分离 D．着丝点分裂 答案 D 解析 着丝点分裂属于次级精母细胞中的染色体行为。 5．根据下面的某雄性动物生殖器官细胞分裂图，回答下列问题： (1)A 图表示细胞分裂的方式是________，处于________________期。细胞中有________条染 色体，________条染色单体。 (2)B 图所示细胞分裂产生的细胞名称是________，每个子细胞中有________条染色体。 (3)A、B 两个细胞中，具有同源染色体的细胞是________，A、B 两图中 DNA 分子数之比为 ________。 答案 (1)减数分裂 减数第一次分裂后 6 12 (2)精子细胞 3 (3)A 2∶1 课时作业 [学考达标] 1．动物精巢中产生精原细胞的增殖方式是( ) A．减数分裂 B．有丝分裂 C．无丝分裂 D．有丝分裂和减数分裂 答案 B 解析 精原细胞属于特殊的体细胞，体细胞的增殖靠有丝分裂实现，精原细胞经减数分裂产 生精细胞。 2．一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 答案 C 解析 根据同源染色体的概念，来自父方和母方的染色体不一定是同源染色体，故 A 项错误； 形态、大小相同的染色体也不一定是同源染色体，故 B 项错误；同源染色体在有丝分裂和减 数第一次分裂中都存在，故 D 项错误。 3．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染色单体分开 ⑧着丝点分裂 A．②①③④⑤⑧⑥⑦④ B．④⑥③②⑧⑤⑦①④ C．⑥⑤①③②④⑧⑦④ D．⑥⑤③⑧④⑦②①③ 答案 C 解析 减数分裂过程包括减数第一次分裂和减数第二次分裂。在时间顺序上依次是减数第一 次分裂：染色体复制、联会、四分体、交叉互换、同源染色体分离和细胞质分离；减数第二 次分裂：着丝点分裂、染色单体分开和细胞质分离。 4．下列关于减数分裂过程中染色体的描述，正确的是( ) A．减数第一次分裂，着丝点分裂，同源染色体不配对 B．减数第一次分裂，着丝点不分裂，同源染色体配对 C．减数第二次分裂，着丝点分裂，同源染色体配对 D．减数第二次分裂，着丝点不分裂，同源染色体不配对 答案 B 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分裂的现象；减 数第二次分裂后期发生着丝点分裂的现象。 5．下图是某生物的精细胞，根据图中染色体类型和数目，则来自于同一个初级精母细胞的是 ( ) A．①②③ B．①④⑤ C．②④⑤ D．①③④ 答案 D 解析 初级精母细胞在减数第一次分裂的后期，同源染色体分离，会形成染色体互补的两种 细胞：(1)一大一小两白染色体和一大一小两黑染色体；(2)一大白一小黑染色体和一小白一 大黑染色体。每个次级精母细胞经减数第二次分裂，会形成两个染色体完全相同的精细胞， 如含一大一小两白染色体的次级精母细胞会产生两个含一大一小两白染色体的精细胞。①③ 的染色体是完全一样的，来自于同一个次级精母细胞。①③与④中染色体互补，来自于同一 个初级精母细胞。②和⑤染色体完全相反，来自于另一个初级精母细胞。 6．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 答案 B 解析 从图上看，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，即减数第一次分裂前期，故交换结束。 [高考提能] 7．人的体细胞有 23 对同源染色体，减数第一次分裂的初级精母细胞中有四分体( ) A．46 个 B．92 个 C．184 个 D．23 个 答案 D 解析 一个四分体含有一对同源染色体。由题意人的体细胞有 23 对同源染色体可知，减数第 一次分裂的初级精母细胞中有四分体 23 个。 8．下列关于减数分裂的叙述中，正确的是( ) ①减数分裂发生在能够进行有性生殖的生物中 ②减数分裂的过程是由原始的生殖细胞形成 成熟的有性生殖细胞的过程 ③减数分裂的特点是细胞中的染色体复制一次，而细胞连续分 裂两次 ④减数分裂的结果是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 减数分裂是一种特殊的有丝分裂，同样具有一定的细胞周期 A．①②③④ B．②③④⑤ C．①③④⑤ D．①②③④⑤ 答案 A 解析 原始生殖细胞经减数分裂形成成熟有性生殖细胞后不再继续分裂，所以没有细胞周期。 9．在细胞正常分裂的情况下，雄性果蝇精巢中一定含有两条 Y 染色体的是( ) A．处于减数第一次分裂后期的初级精母细胞 B．处于减数第二次分裂后期的次级精母细胞 C．处于有丝分裂中期的精原细胞 D．处于有丝分裂后期的精原细胞 答案 D 解析 在有丝分裂后期由于着丝点分裂，染色单体分开，故此时细胞内含有两条 Y 染色体； 由于经过减数第一次分裂，X、Y 染色体彼此分离，故处于减数第二次分裂后期的细胞中性染 色体组成为 XX 或 YY；对于初级精母细胞和处于有丝分裂中期的精原细胞，虽然 DNA 已经复 制，但染色单体仍在同一个着丝点上，Y 染色体数仍为 1 条。 10．图 1 为某细胞减数第一次分裂后期图，在图 2 中属于该细胞处于减数第二次分裂中期的 图像是( ) 答案 B 解析 根据图 1 可知，同源染色体内发生了交叉互换；减数第二次分裂中期细胞内没有同源 染色体，染色体着丝点排列在赤道板上，故 A 和 C 错误；减数第二次分裂中期两细胞是由同 源染色体分离形成的，故两细胞内的染色体“互补”，则 D 错误。 11．下图为某二倍体高等雄性动物细胞示意图，请据图回答下列问题： (1)该细胞处于____________________期，产生的子细胞为________。 (2)该细胞中有________条染色体，________条染色单体，有________对同源染色体。 (3)该动物体细胞中染色体数目最多的时期为________________________。 (4)该动物精巢细胞中的染色体数目可能为________________________。 (5)图中 A、B 的关系为__________________；a、a′的关系为________________，它们是在 ________________期形成的。 (6) 图 中 A 与 B 彼 此 分 离 发 生 在 ________________ 期 ， a 与 a′ 彼 此 分 离 发 生 在 ____________________期。 (7)若该细胞仅是在减数第一次分裂时，A、B 未分开，则其形成的正常和异常精子的比例为 ________；若仅是在减数第二次分裂时，a、a′未能分开，则其形成的正常和异常精子的比 例为________。 答案 (1)减数第一次分裂前(四分体时) 次级精母细胞 (2)4 8 2 (3)有丝分裂后期 (4)2 条或 4 条或 8 条 (5)同源染色体 姐妹染色单体 减数第一次分裂前的间 (6)减数第 一次分裂后 减数第二次分裂后 (7)0∶4 1∶1 12．如图为某动物精细胞形成过程中几个时期的细胞模式图，请据图回答下列问题： (1)染色体复制发生在________图，称为________细胞。 (2)按精子形成过程的顺序排列为______________(用图中 A～D 表示)。 (3)图中 B 称为______________细胞，该图中染色体与 DNA 分子数之比为____________。 (4)C 图中染色体 1 和 2 或 3 和 4 的分离发生在________________________期。 答案 (1)A 精原 (2)A→C→B→D (3)次级精母 1∶2 (4)减数第一次分裂后 13．下图中的 A 表示某雄性动物的体细胞，B、C 分别表示处于不同分裂状态的细胞图像。请 据图回答下列问题： (1)图中数字分别表示不同的生理过程，它们分别是①________、②______________、 ③______________。 (2)C 细胞的名称是________________，它含有同源染色体________对。 (3)在方框中绘出 D→F 细胞分裂后期染色体行为的简图， 请注意染色体的形态和数目。 答案 (1)有丝分裂 减数第一次分裂 减数第二次分裂 (2)次级精母细胞 0 (3)如图 解析 图 A 表示雄性动物个体的体细胞；图 B 中含有 8 条染色体，不含染色单体，所以应该 表示有丝分裂后期；图 C 中含有 2 条染色体，4 条染色单体，但是不含同源染色体，所以应 为次级精母细胞。C 和 D 是由 A 经减数第一次分裂同源染色体分开所形成的，所以 C、D 中含 有的染色体应该是“互补”的关系 [真题体验] 14．(2015·浙江，2)下列有关细胞周期和细胞分裂的叙述， 正确的是( ) A．不同生物的细胞大小和数目不同， 但细胞周期长短相同 B．同一生物各种组织的细胞周期长短相同， 但 G1、S、G2 和 M 期长短不同 C．若在 G2 期加入 DNA 合成抑制剂，则有丝分裂前期每个染色体仍含有 2 条染色单体，子细 胞染色体数目与母细胞的相同 D．减数分裂前期Ⅰ同源染色体配对，每个染色体含有 4 条染色单体，子细胞染色体数目为母 细胞的一半 答案 C 解析 不同生物的细胞大小和数目不同，不同的细胞在分裂时其细胞周期的长短也各不相同， A 错误；同一生物各种组织的细胞周期长短各不相同，构成细胞周期的 G1、S、G2 和 M 期长短 也不相同，B 错误；DNA 的复制在 S 期进行，若在 G2 期加入 DNA 合成抑制剂，则不影响染色 体中 DNA 的复制，有丝分裂前期每个染色体仍含有 2 条染色单体，C 正确；减数第一次分裂 前期同源染色体联会形成四分体，此时每个染色体含有 2 条染色单体，经减数分裂形成的子 细胞中染色体数目为母细胞的一半，D 错误。 15．(2014·江苏，28 节选)某研究者对非洲爪蟾的精巢切片进行显微观察，绘制了以下示意 图。请回答下列问题： 上图中甲、乙、丙、丁细胞含有同源染色体的有____________；称为初级精母细胞的有 ________。 答案 甲、丙、丁 甲、丁 解析 根据有丝分裂和减数分裂的特征可以判断：甲为减数第一次分裂的中期、乙为减数第 二次分裂的后期、丙为有丝分裂的后期、丁为减数第一次分裂的后期。二倍体生物有丝分裂(图 丙)和减数第一次分裂(图甲、图丁)有同源染色体，减数第二次分裂(图乙)无同源染色体；雄 性生物减数第一次分裂的前期、中期(图甲)、后期(图丁)的细胞均称为初级精母细胞。