1、第一章遗传的细胞基础第一节减数分裂和受精作用第一课时减数分裂产生精子或卵细胞哺乳动物生殖细胞的形成必备知识自主学习一、精子的形成过程1.场所:睾丸。2.过程:(1)减数分裂前间期:DNA复制和有关蛋白质合成。(2)减数分裂过程:减数第一次分裂:减数第二次分裂:睾丸内精原细胞的增殖方式是什么?提示:有丝分裂。二、卵细胞的形成过程判一判:通过比较卵细胞和精子形成的过程,判断下列说法的正误:1.卵细胞是在卵巢中形成的。()2.形成卵细胞的过程中染色体的变化与形成精细胞过程中染色体变化不同。()提示:染色体的变化相同。3.在形成卵细胞过程中减数第一次分裂和减数第二次分裂都是不均等分裂。()提示:极体进
2、行减数第二次分裂时均等分裂。4.一个卵原细胞经过减数分裂形成4个生殖细胞。()提示:一个卵原细胞经过减数分裂形成3个极体和1个卵细胞,3个极体退化消失,最终只形成1个卵细胞。5.卵细胞和精细胞一样,需要变形。()提示:卵细胞不需要变形。6.染色体的减半发生在减数第一次分裂。()7.染色体减半的原因是染色体复制两次,细胞连续分裂两次。()提示:染色体减半的原因是染色体复制一次,细胞连续分裂两次。8.在减数分裂过程中,会出现染色体和纺锤体。()分析在形成卵细胞时,初级卵母细胞和次级卵母细胞都进行不均等分裂有什么意义。提示:通过不均等分裂,可以使卵细胞保留更多的营养物质。三、减数分裂的概念范围进行有
3、性生殖的生物时期产生成熟生殖细胞时特点染色体复制一次、细胞连续分裂两次结果成熟的生殖细胞中染色体数量比原始生殖细胞的减少一半四、观察植物细胞的减数分裂选一选:结合“观察植物细胞的减数分裂”实验,下列叙述错误的有。观察一个花粉母细胞即可看到减数分裂的完整过程在蚕豆花粉母细胞的装片中,可观察到处于联会状态的同源染色体可以选用成熟的植物花粉粒细胞作为观察减数分裂的材料根据细胞中染色体的形态、位置和数目辨认不同时期的细胞根据不同时期细胞的特点推测出减数分裂过程中染色体的连续变化能否选用蝗虫的精母细胞观察减数分裂过程?为什么?提示:能。蝗虫的精母细胞也可以进行减数分裂。关键能力合作学习知识点一 减数分裂
4、的相关概念及过程1.减数分裂的三组相关概念辨析:第一组同源染色体配对的两条染色体,形状和大小一般都相同,一条来自父方,一条来自母方。如图甲中的A和B,C和D非同源染色体形状和大小一般不相同,来源可能相同也可能不同。如图甲中的A和C、A和D第二组姐妹染色单体连在同一个着丝粒上的染色单体。如图乙中的1和2、3和4、5和6、7和8非姐妹染色单体连在不同的着丝粒上的染色单体。如图乙中的1和3、4、5、6、7、8第三组联会同源染色体两两配对的现象四分体联会后的每对同源染色体含有四条染色单体。如图乙中A和B构成一个四分体,C和D构成一个四分体特别提醒:同源染色体的形态大小一般相同,但有些同源染色体形态大小
5、不同,如人类的X染色体和Y染色体。染色体互换发生在减数第一次分裂前期的同源染色体的非姐妹染色单体之间。一个四分体含有2条染色体,4条染色单体,4个DNA分子。2.染色体、DNA、染色单体数目变化的关系:图形染色体数1条1条1条1条+1条DNA数1个2个2个1个+1个染色单体数0条2条2条0条特别提醒:染色体数目由着丝粒数目决定,染色体数目始终等于着丝粒数目。着丝粒分裂与纺锤丝的牵引作用无关。染色体的复制发生在减数分裂前间期,缩短变粗发生在减数第一次分裂前期,着丝粒分裂发生在减数第二次分裂后期。 3.生殖细胞的形成过程图(以精子的形成为例):4.精子和卵细胞形成过程的比较(1)不同点:(2)相同
6、点:染色体都在减数分裂前间期复制一次。减数第一次分裂时同源染色体分开。减数第二次分裂时姐妹染色单体分开。形成的精子和卵细胞中染色体数目都减半。特别提醒:在卵细胞形成过程中,也存在细胞质均等分裂过程,即极体在减数第二次分裂时,细胞质均等分裂。精子和卵细胞形成过程中,染色体的行为变化完全相同:联会同源染色体分离姐妹染色单体分离。【知识拓展】精细胞变形形成精子时相关结构的变化(1)精细胞精子:精子形成,也称为精细胞分化。下列有关某生物体各细胞分裂示意图的叙述,正确的是()A.图处于减数第一次分裂中期,细胞内有2对姐妹染色单体B.图处于减数第二次分裂后期,细胞内有4条姐妹染色单体C.图处于减数第二次分
7、裂中期,该生物体细胞中染色体数目为8条D.四幅图可排序为,出现在该动物体精子(或卵细胞)的形成过程中【解题思维】解答本题需突破两个关键点:【解析】选D。分析图像可知,图处于减数第一次分裂中期,细胞内有2对同源染色体,4对姐妹染色单体,A项错误;图处于减数第二次分裂后期,细胞内有4条染色体,没有姐妹染色单体,B项错误;图处于减数第二次分裂中期,该生物体细胞中染色体数目为4条,C项错误;图为生殖细胞,四幅图可排序为,出现在该动物体精子(或卵细胞)的形成过程中,D项正确。【审答误区】本题常见错因有两种:(1)不能准确判断染色单体数目:中染色单体数为8条,中染色单体数为0条。(2)不能判断形成配子细胞
8、的类型:处于减数第二次分裂后期,细胞质均等分裂,既可以为极体,也可以为次级精母细胞。【母题追问】(1)上题图中DNA数和染色单体数相同吗?各为多少?提示:相同。中DNA数为8个,染色单体数为8条。(2)上题图中,与体细胞中染色体数相同的是和。1.动物卵细胞的形成与精子形成过程中相同点的描述不正确的是()A.都是染色体复制一次,而细胞分裂两次B.减数第一次分裂后期都有同源染色体分离C.都形成四个大小相同的生殖细胞D.都会出现同源染色体联会的现象【解析】选C。动物卵细胞的形成与精子的形成都是减数分裂的过程,该过程中染色体复制一次,细胞连续分裂两次,故A正确;减数第一次分裂后期都存在同源染色体的分离
9、,故B正确;一个精原细胞减数分裂形成的四个精细胞大小相同,一个卵原细胞减数分裂形成一个体积较大的卵细胞和三个体积较小的极体,故C错误;在减数第一次分裂前期都会出现同源染色体的联会现象,故D正确。2.若图O表示某精子,下列叙述不正确的是()A.A细胞内含有4条染色体和两个四分体B.C细胞含有4个DNA分子和两对同源染色体C.D细胞可以是极体或次级精母细胞,其中含有4条染色单体D.图中B细胞不属于该精子形成的过程【解析】选B。四分体是由同源染色体联会形成的,A细胞内含有两个四分体,即两对同源染色体、4条染色体、8条染色单体,A项正确;C细胞中不含同源染色体,且着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,故该细胞
10、中含有4条染色体和4个DNA分子,B项错误;D细胞中不含同源染色体,染色体排列在赤道板上,处于减数第二次分裂中期,可以是极体或次级精母细胞,含有2条染色体、4条染色单体,C项正确;图中B细胞处于减数第一次分裂后期,且细胞质不均等分裂,应为初级卵母细胞,不属于该精子形成的过程,D项正确。知识点二 减数分裂相关知识总结1.减数分裂变化的关键点:2.细胞中染色体和DNA的数目变化曲线:特别提醒:减数分裂过程染色体和DNA的变化染色体出现在减数分裂前间期,消失在减数第二次分裂末期。在减数第二次分裂过程中,DNA数目最多为4n,而染色体数目最多为2n。减数第二次分裂后期,因为着丝粒的分裂,染色体数目暂时
11、加倍,但DNA数目不变。在减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数第一次分裂,而DNA数目的减半在减数第一次分裂和减数第二次分裂各发生一次。3.有丝分裂与减数分裂主要时期细胞分裂图像的分析:有丝分裂减数第一次分裂减数第二次分裂前期与的主要区别在于同源染色体的行为特点不同;、与的主要区别在于有无同源染色体中期与的主要区别在于同源染色体的行为特点不同;、与的主要区别在于有无同源染色体后期与比较:中姐妹染色单体形成的子染色体分离,中同源染色体分离;与比较:中有同源染色体,中无同源染色体;与、比较:中有染色单体,中无染色单体特别提醒:在有丝分裂过程中,也存在同源染色体,只是没有同源染色体的行为变化。在
12、有丝分裂得到的子细胞中,染色体数目不变;在减数分裂得到的子细胞中,染色体数目减半。4.精子与卵细胞形成过程中细胞分裂图像的判断:(1)细胞图像:(2)判断方法:如图为某哺乳动物的一个细胞示意图,它可能属于下列何种细胞()A.肝细胞B.初级卵母细胞C.极体D.卵细胞【解题思维】解答本题需突破两个关键点:【解析】选C。肝细胞含有同源染色体,而该细胞不含同源染色体,A错误;初级卵母细胞含有同源染色体,而该细胞不含同源染色体,B错误;该细胞不含同源染色体,应该处于减数第二次分裂,可能是极体,C正确;该细胞中着丝粒还未分裂,说明减数分裂还未结束,因此该细胞不可能是卵细胞,D错误。【审答误区】常见以下两种
13、错误:(1)无法正确判断细胞分裂图像:由于含有4条染色体,容易判断成有丝分裂或减数第一次分裂而错选B。(2)不能正确判断细胞名称:无同源染色体但有染色单体,所以不可能是卵细胞。【方法规律】细胞分裂图像的识别要点及判断方法(1)区分有丝分裂和减数分裂的关键点:有丝分裂过程中始终都有同源染色体,但是同源染色体没有特殊的行为。(2)“三看”识别法判断细胞分裂时期:1.2020年非洲沙漠飞蝗泛滥成灾,2月底侵入印度和巴基斯坦。雄性蝗虫体细胞中有23条染色体,均为端着丝粒,其性染色体组成为XO型。雌性蝗虫的性染色体组成为XX型。如图显示的是蝗虫精巢不同区域细胞分裂中期图像,据图分析以下叙述正确的是()A
14、.图1细胞继续分裂产生的两个子细胞核中的遗传物质相同B.图1细胞发生同源染色体非姐妹染色单体间的交叉互换C.来源于图2细胞的精子与卵细胞结合后发育的子代均为雌性D.图1细胞中染色体数和核DNA数与图2细胞中不相同【解析】选A。分析题图可知,图1细胞进行的是有丝分裂,因此有丝分裂产生的两个子细胞核中的遗传物质相同,A正确;图1细胞进行的是有丝分裂,只有减数第一次分裂前期时才会发生同源染色体非姐妹染色单体间的交叉互换,B错误;根据题意可知,雄性非洲沙漠飞蝗的性染色体组成为XO型,因此来源于图2细胞的精子可能为X或O型,与卵细胞结合后发育的子代可能是XO型,为雄性,也可能是XX型,为雌性,C错误;图
15、1细胞中染色体数和核DNA数与图2细胞中相同,染色体数都是2n,DNA数都是4n,D错误。2.如图为某动物细胞分裂某一时期示意图,1、2、3、4代表染色体,a、a、b、b代表染色单体。如果没有突变,不考虑同源染色体之间的交叉互换,则 ()A.该细胞中有4个四分体,8个DNA分子B.如果a上有E基因,a相同位置上的基因是E或eC.此细胞继续完成分裂,则1、2、3、4染色体分别进入4个子细胞D.此细胞继续完成分裂,则由a、a、b、b形成的染色体分别进入4个子细胞【解析】选D。该细胞中有2个四分体、8个DNA分子,A错误;a和a是间期复制形成的,互为姐妹染色单体,在没有突变的情况下,两者应该含有相同
16、的基因,如果a上有E基因,则a相同位置上的基因也是E,B错误;此细胞继续完成分裂,则1和2分离、3和4分离,分别进入2个子细胞,C错误;此细胞继续完成分裂,则由a、a、b、b形成的染色体分别进入4个子细胞,D正确。3.如图表示果蝇(2n=8)细胞减数分裂过程中每条染色体的DNA含量变化曲线。下列有关叙述中正确的是()A.cd段各时期细胞的染色体数均相同B.同源染色体分离发生在de段C.bc段变化原因是发生了DNA分子的复制D.ef段的细胞中含有2对同源染色体【解析】选C。分析曲线图:在细胞中,每条染色体上的DNA含量为1,在细胞分裂的间期,复制后变为2;当着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,每条染色
17、体上的DNA含量由2变为1。bc段形成的原因是DNA分子的复制;cd段可表示减数第一次分裂过程和减数第二次分裂前期、中期;de段形成的原因是着丝粒分裂;ef段表示减数第二次分裂后期和末期。cd段可表示减数第一次分裂过程和减数第二次分裂前期、中期,减数第一次分裂过程中染色体数是减数第二次分裂前期、中期的2倍,A错误;同源染色体分离发生在减数分裂过程中,即cd段,B错误;bc段变化原因是发生了DNA分子的复制,使一条染色体上的DNA由一个变成两个,C正确;ef段表示减数第二次分裂后期和末期,细胞中不含同源染色体,D错误。核心素养情境探究1.【材料情境】雄蜂是直接由未受精的卵细胞发育而来,其体细胞中
18、的染色体只有雌蜂的一半。雌蜂是由受精卵发育而来的,其体细胞中含有正常数目的染色体。卵细胞是经正常的减数分裂而来,但由于雄蜂体细胞中染色体数目只有正常数目的一半,那么雄蜂如何形成精子呢?如图是雄蜂形成精子的过程图解:探究:(1)雄蜂在形成精子的过程中,是否存在同源染色体的行为变化?说明理由。(科学思维)提示:不存在。因为雄蜂是直接由卵细胞发育而来的,体细胞中不含同源染色体,所以在进行减数第一次分裂时,不存在同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合。(2)根据图解,描述雄蜂产生精子的过程和人体产生精子过程的不同点。(科学思维)提示:雄蜂减数第一次分裂后期,没有同源染色体的分离,只产生一个次级精母细
19、胞;人体减数第一次分裂后期,有同源染色体的分离,产生两个次级精母细胞。雄蜂中次级精母细胞进行减数第二次分裂后期时,细胞质不均等分裂,且最终只产生一个精细胞;人体中次级精母细胞减数第二次分裂后期细胞质均等分裂,且最终产生4个精细胞。2.【材料情境】在腐烂的水果周围常看到飞舞的果蝇,果蝇的生长周期短,繁殖快,染色体少且容易观察,是遗传学上常用的遗传学材料。如图是黑腹果蝇雌雄个体体细胞和配子的染色体组成。探究:雄果蝇的一个精原细胞通过减数分裂(不发生互换),从染色体的角度分析能产生几种类型的精细胞,说明理由。(科学思维)提示:两种。来源于同一个次级精母细胞的两个精细胞染色体组成相同,因为是姐妹染色单
20、体分离形成的,而减数第一次分裂中同源染色体分离形成两种次级精母细胞。课堂检测素养达标1.减数分裂产生染色体数量减半的精细胞或卵细胞。下列有关减数分裂的相关叙述中,合理的是_。染色体复制一次,细胞分裂两次所有细胞都能进行减数分裂减数分裂是一种特殊的有丝分裂,也具有细胞周期四分体中的姐妹染色单体之间可发生互换与有丝分裂相比,减数分裂过程中染色体最显著的变化之一是同源染色体联会【解析】选。减数分裂过程中,染色体只复制一次,但细胞连续分裂两次,故子细胞中染色体数减半,正确;进行有性生殖的生物,能够产生配子的原始生殖细胞才能进行减数分裂,错误;减数分裂不能连续分裂,故不具有细胞周期,错误;互换发生在四分
21、体的非姐妹染色单体之间,错误;有丝分裂过程中,同源染色体不联会,而减数分裂过程中,同源染色体联会,正确。2.下列关于同源染色体和四分体的叙述,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.在减数第一次分裂的前期和中期都能看到四分体C.同源染色体是在减数分裂过程中能发生联会的两条染色体D.每个四分体包含一对同源染色体的4条染色单体【解析】选A。一条染色体经复制后形成的两条染色体是相同染色体,A错误;四分体是在减数分裂过程中联会的两条同源染色体,所以出现在减数第一次分裂的前期和中期,B正确;同源染色体是在减数分裂过程中能发生联会的两条染色体,联会后形成四分体,C正确;四分体是
22、同源染色体两两配对后形成的,所以一个四分体是一对同源染色体,含4条染色单体,D正确。3.在减数分裂过程中,含有与体细胞相同的染色体数,但不含同源染色体的时期是()A.减数第一次分裂中期B.减数第一次分裂后期C.减数第二次分裂前期D.减数第二次分裂后期【解析】选D。减数第一次分裂的后期同源染色体分离,次级性母细胞中的染色体数目减少一半。减数第二次分裂的后期,由于着丝粒分裂,导致染色体暂时加倍,与体细胞染色体数相同,此时细胞内没有同源染色体。4.(2020龙岩高一检测)如图1是某生物的一个初级精母细胞,图2是该生物的五个精细胞。根据图中的染色体类型和数目,判断最可能来自同一个次级精母细胞的是()A
23、.B.C.D.【解析】选B。减数第二次分裂后期,姐妹染色单体分离,同一个次级精母细胞产生的精细胞中的染色体是相同的。图中和中染色体的组成是相同的,说明是来自同一个次级精母细胞。5.(2020哈尔滨高一检测)下列关于减数分裂和有丝分裂的比较,错误的是()A.减数分裂特有的过程,同源染色体发生分离B.减数分裂特有的最终结果,染色体数目减半C.有丝分裂后期和减数第一次分裂后期都发生染色体数目加倍D.有丝分裂中期和减数第二次分裂中期染色体都排列在赤道面上【解析】选C。只有减数第一次分裂后期同源染色体才会分离,A正确;有丝分裂产生的子细胞染色体数目和体细胞相同,减数分裂染色体复制一次,细胞连续分裂两次,
24、染色体数目减半,B正确;有丝分裂后期着丝粒分裂,染色单体分离,染色体暂时加倍,减数第一次分裂后期同源染色体分离,染色体数目不变,C错误;有丝分裂中期和减数第二次分裂中期染色体都排列在赤道面上,D正确。6.某生物体细胞中染色体数为2N,图中属于有丝分裂中期和减数第二次分裂后期的依次是()A.B.C.D.【解析】选C。有丝分裂中期,每条染色体含有两条染色单体,因此染色体染色单体DNA=122,即图;经过减数第一次分裂同源染色体分离,导致染色体数目减半,但减数第二次分裂后期,由于着丝点分裂,染色单体消失,染色体数目暂时加倍,因此此时染色体数目与体细胞的染色体数目相同,且染色体DNA=11,即图。7.
25、图1表示细胞分裂的不同时期与每条染色体上DNA含量变化的关系;图2表示处于细胞分裂不同时期的细胞图像,请据图回答:(1)图1中AB段形成的原因是_,图1中CD段形成的原因是_。(2)图2中_细胞处于图1中的BC段,图2中_细胞处于图1中的DE段。(3)就图2乙细胞分析可知,该细胞含有_条染色单体,染色体数与核DNA分子数之比为_,该细胞处于_的_期,其产生的子细胞名称为_。【解析】由图示可知,图1为细胞分裂各时期每条染色体上的DNA含量变化情况,AB段为间期。(1)图1中AB段形成的原因是间期DNA复制,图1中CD段每条染色体上的DNA含量减半,是因为着丝粒分裂,姐妹染色单体分离。(2)图2中甲细胞处于有丝分裂后期,每条染色体上只有1个DNA分子,应处于图1中的DE段;图2中乙细胞处于减数第一次分裂后期,丙细胞处于减数第二次分裂中期,每条染色体都有2条染色单体,因此都有2个DNA分子,处于图1中的BC段。(3)图2中乙细胞处于减数第一次分裂后期,共有4条染色体,8条染色单体,8个DNA分子,染色体数与核DNA分子数之比为12,产生的子细胞为次级卵母细胞和极体(细胞质不均等分裂)。答案:(1)DNA复制着丝粒分裂(2)乙、丙甲(3)812减数第一次分裂后次级卵母细胞和极体
