1、成才之路 生物路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 必修2基因和染色体的关系第二章1.1.1 集合的概念第1节 减数分裂和受精作用第二章1.1.1 集合的概念学习目标定位2教材问题释疑3课前预习导学4课堂合作探究5思维拓展升华6方法技巧提升7课堂知识构建8课后强化作业9本节主攻要点1本节主攻要点1减数分裂的特点是染色体只复制一次，而细胞分裂两次，导致染色体数目减半。2减数第一次分裂的主要特征：同源染色体联会形成四分体；四分体中的非姐妹染色单体发生交叉互换；同源染色体分离，分别移向细胞两极。3减数第二次分裂的主要特征：每条染色体的着丝点分裂，姐妹染色单体分开，分别移向细胞的两极。4卵细胞与精子形
2、成过程的最大区别在于：初级卵母细胞和次级卵母细胞的分裂是不均等的。1个精原细胞能产生4个精子，而1个卵原细胞只能产生1个卵细胞。5导致配子中染色体组合多样性的原因：同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合；同源染色体上非姐妹染色单体间发生交叉互换。学习目标定位目标预览：1阐明细胞的减数分裂。(重点)2概述精子和卵细胞的形成过程。(重、难点)3使用高倍镜，观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片。4理解配子中染色体组合的多样性。(重、难点)5举例说明受精过程。6阐明减数分裂和受精作用对生物遗传和变异的意义。(重点)情境导入：当孟德尔向人们揭示遗传规律的时候，细胞学的研究也取得了可喜的进展。与孟德尔同时
3、代的生物学家魏斯曼从理论上预测：在卵细胞和精子成熟的过程中，必然有一个特殊的过程使染色体数目减少一半；受精时，精子和卵细胞融合，恢复正常的染色体数目。1883年，比利时胚胎学家贝内登用显微镜观察马蛔虫时，发现其精子和卵细胞中染色体的数目只有体细胞的一半，而受精卵又恢复为体细胞中的染色体数，证实了魏斯曼的预见。贝内登把产生精子和卵细胞的分裂方式叫做减数分裂。问题探究：减数分裂产生的精子和卵细胞中的染色体数目为什么是体细胞的一半呢？这种分裂有什么意义呢？提示：减数分裂中染色体复制一次，而细胞连续分裂两次。分裂的结果是每个子细胞中染色体数目只有母细胞的一半。减数分裂使产生的配子种类具有多样性，增加了
4、生物的变异几率，增强了生物适应环境的能力，有利于生物的进化。教材问题释疑(一)问题探讨1配子染色体与体细胞染色体的区别在于：(1)配子染色体数是体细胞染色体数的一半；(2)配子染色体是由体细胞每对同源染色体中分别取出一条组成的。(二)旁栏思考题1减数分裂的染色体复制发生在减数第一次分裂的间期，减数第二次分裂的间期不复制。2初级精母细胞两极的这两组染色体，非同源染色体之间是自由组合的。3在减数第一次分裂中出现了同源染色体联会、四分体形成、非姐妹染色单体间交叉互换、同源染色体分离等形为，使得细胞两极各有一整套非同源染色体，从而使形成的次级精母细胞中染色体数目减少为初级精母细胞的一半。上述过程可使配
5、子中染色体数目减半。这样再通过以后发生的两性配子结合成合子的受精作用，就能维持生物前后代体细胞染色体数目的恒定，从而保证遗传的稳定性。上述过程还可以使经过减数分裂产生的配子类型多样，从而增加了生物的变异，增强了生物适应环境的能力，有利于生物的进化。4经过减数第一次分裂，一个卵原细胞会分裂成一个较大的次级卵母细胞和一个较小的极体。经过减数第二次分裂，一个次级卵母细胞会分裂成一个含细胞质多的卵细胞和一个含细胞质少的极体，而减数第一次分裂形成的极体也经过减数第二次分裂成为两个含细胞质少的极体。最后三个极体退化消失，只剩一个卵细胞。(三)实验1减数第一次分裂会出现同源染色体联会、四分体形成、同源染色体
6、在赤道板位置成对排列、同源染色体分离、移向细胞两极的染色体分别由两条染色单体组成等现象。减数第二次分裂的中期，非同源染色体成单排列在细胞中央赤道板位置，后期移向细胞两极的染色体不含染色单体。2减数第一次分裂的中期，两条同源染色体分别排列在细胞赤道板的两侧，末期在细胞两极的染色体由该细胞一整套非同源染色体组成，其数目是体细胞染色体数的一半，每条染色体均由两条染色单体构成。减数第二次分裂的中期，所有染色体的着丝点排列在细胞的赤道板位置，末期细胞两极的染色体不含染色单体。3同一生物的细胞，所含遗传物质相同；增殖的过程相同；不同细胞可能处于细胞周期的不同阶段。因此，可以通过观察多个精原细胞的减数分裂，
7、推测出一个精原细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。(四)模型建构讨论一1代表分别来自父方和母方的同源染色体联会。24条。减数第一次分裂结束。2条。3减数第一次分裂过程中的同源染色体联会，形成四分体，同源染色体在赤道板位置成对排列，同源染色体分离，分别移向细胞两极；减数第二次分裂过程中非同源染色体的着丝点排列在细胞的赤道板上，着丝点分裂，染色单体成为染色体，移向细胞两极。42个。2个。讨论二1每个配子都含有两种颜色的染色体。24种。38种。(五)想像空间不一样。受精过程中，仅精子的头部进入卵细胞，而精子的头部除了细胞核外，只含极少量的细胞质。而细胞质中线粒体含少量DNA(植物细胞质中的叶绿体也含
8、少量DNA)，对生物的遗传也有影响。课前预习导学一、减数分裂的概念有性生殖原始生殖细胞成熟生殖细胞一次两次比原始生殖细胞的减少一半睾丸(曲细精管)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的主要特点：答案：染色体DNA蛋白质染色体同源染色体联会四分体纺锤体核仁核膜同源染色体赤道板同源染色体染色单体染色质分裂2染色体核膜核仁赤道板染色单体细胞的两极细胞质2减少一半三、卵细胞的形成过程1形成场所：_。2细胞名称的变化卵巢初级卵母细胞极体极体极体减数第一次减数第二次3变化结果：一个卵原细胞经过_只形成一个_，三个_都退化消失。四、观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片1 目
9、的 要 求：识 别 减 数 分 裂 不 同 阶 段 的 染 色 体 的_。减数分裂卵细胞极体形态、位置和数目2方法步骤：。初级精母细胞次级精母细胞精细胞中期和后期高倍镜形态、位置和数目不同时期五、受精作用1配子中染色体组合的多样性(1)原因同源染色体_时，四分体中的_容易发生交叉互换。同 源 染 色 体 分 离 的 同 时，非 同 源 染 色 体 表 现 为_。联会非姐妹染色体单体自由组合(2)建构模型模拟减数分裂过程中_数目及主要行为的变化，加深对减数分裂过程的理解。模拟减数分裂过程中_的自由组合，加深对配子中染色体多样性的理解。染色体非同源染色体2受精作用(1)定义：精子与卵细胞相互识别、
10、融合成为_的过程。(2)过程精子的_进入卵细胞，_留在外面。卵细胞的_发生生理反应，阻止其他精子再进入。精子的_与卵细胞的_相融合，彼此的_会合在一起。受精卵头部尾部细胞膜细胞核细胞核染色体(3)结果：受精卵中的_数目又恢复到体细胞中的数目，其中有一半的_来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)。(4)意义子代呈现多样性，有利于生物在_中进化，体现了_的优越性。维 持 每 种 生 物(有 性 生 殖 的 生 物)前 后 代 体 细 胞 中_的恒定，对于生物的_都具有重要意义。染色体染色体自然选择有性生殖染色体数目遗传和变异1.减数分裂过程中染色体数目减半的原因是什么？在什么时期？2卵细胞形成
11、过程中出现不均等分裂是指哪一部分？一个卵原细胞经减数分裂最终形成几个卵细胞？提示：1.减数第一次分裂过程中同源染色体分开，分别进入两个次级精母细胞中。2不均等分裂是指细胞质。一个卵细胞。课堂合作探究1.精子的形成过程(1)精子形成的部位哺乳动物的精子是在睾丸(精巢)中形成的。睾丸里面有许多极度弯曲的曲细精管，曲细精管中含有大量的原始生殖细胞，叫做精原细胞。当雄性动物性成熟以后睾丸里的一部分精原细胞就开始进行减数分裂形成精子。减数分裂(2)精子形成的过程精子是由睾丸里的精原细胞经过两次连续的细胞分裂减数第一次分裂和减数第二次分裂形成的(如下图)。2卵细胞的形成过程(1)卵细胞的形成部位哺乳动物的
12、卵细胞是在卵巢中形成的。卵巢内部有许多发育程度不同的卵泡，位于卵泡中央的一个细胞就是卵细胞。(2)卵细胞的形成过程卵细胞的形成过程与精子的形成过程基本相同，原始的生殖细胞叫做卵原细胞。每个卵原细胞中的染色体数目与体细胞的相同。在卵细胞的形成过程中，首先是卵原细胞增大，染色体进行复制，成为初级卵母细胞。然后，初级卵母细胞经过减数第一次和第二次分裂，形成卵细胞。(下图)1每个性原细胞中的染色体数目都与体细胞的相同。因此，精原细胞和卵原细胞都是通过有丝分裂产生的。2染色体复制后，染色体数目不变，构成染色体的DNA数目加倍，在每个染色体中形成由一个着丝点连接的两个姐妹染色单体。次级精卵母细胞中不含同源
13、染色体。减数分裂的结果是形成精细胞，而不是精子。3一个精原细胞(不考虑交叉互换)不论其内有几对同源染色体，产生的精子类型只有2种类型，而一个卵原细胞不论其内有几对同源染色体，产生的卵细胞只有一种类型。人的一个精原细胞在减数分裂中可形成23个四分体，则在减数第一次分裂中期的细胞中染色体数、染色单体数和DNA数分别是()A46、92、92B46、0、46C23、46、46 D92、92、92解析在减数第一次分裂联会后逐渐出现四分体，1个四分体包含1对同源染色体，4条染色单体，4个DNA分子。那么，23个四分体就有23对同源染色体，46条染色体，92条染色单体，92个DNA分子。答案A初级卵母细胞和
14、次级卵母细胞在分裂时都出现的现象是()A同源染色体分离B着丝点分裂C细胞质不均等分裂D染色体复制答案C解析解此题首先应明确，初级卵母细胞对应的是减数第一次分裂，次级卵母细胞对应的是减数第二次分裂。染色体复制发生在减数第一次分裂前的间期同源染色体分离发生在减数第一次分裂过程中，着丝点分裂只发生在减数第二次分裂过程中，细胞质不均等分裂发生在卵细胞形成过程的两次分裂中。1.配子中染色体组合的多样性(1)减数第一次分裂的后期，非同源染色体自由组合，导致减数分裂产生的配子中染色体组合具有多样性。1个含n对同源染色体的生物，经过减数分裂后，能形成2n种类型的配子。如人含23对同源染色体，那么人能形成精子或
15、卵细胞的染色体组合类型为223种。受精作用说明：当强调精原细胞或卵原细胞数为1个时，则要按以下实际情况来考虑：1个含n对同源染色体的精原细胞，经过减数分裂后，能形成4个精子，2种类型。1个含n对同源染色体的卵原细胞，经过减数分裂后，能形成1个卵细胞，1种类型。(2)四分体中同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换，将导致减数分裂产生的配子种类更多。2受精作用(1)概念：受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。提示：卵细胞和精子依靠细胞膜外面的糖蛋白相互识别。(3)受精卵的特点受精卵的染色体数目恢复到体细胞中的数目，其中的染色体一半来自精子(父方)、另一半来自卵细胞(母方)。受精卵中
16、的核物质一半来自父方、一半来自母方，而细胞质几乎全部来自卵细胞。(4)减数分裂与受精作用的意义有利于生物在自然选择中的进化；对于维持各种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定及生物的遗传和变异，都是十分重要的。经减数分裂形成的生殖细胞(精子或卵细胞)的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。受精卵形成后，受精卵的染色体数目又恢复到体细胞中的数目。下列有关受精作用的叙述错误的是()A合子中全部的遗传物质一半来自父方，一半来自母方B受精时，精子和卵细胞的染色体会合在一起C合子中的染色体一半来自父方，一半来自母方D合子中的染色体数与本物种体细胞的染色体数相同解析受精作用是精子和卵细胞结合成合子的过程，在此过
17、程中精子只有头部进入卵细胞，尾部留在外面，精子的头部进入卵细胞以后，精子的细胞核与卵细胞的核融合在一起，形成受精卵的细胞核，所以合子中的染色体一半来自父方(精子)，一半来自母方(卵细胞)，使合子中的染色体恢复到体细胞的数目；因为遗传物质并不是全部存在于染色体上(即细胞核中)，在细胞质内的线粒体和叶绿体中也有少量的遗传物质(DNA)，而合子中的细胞质几乎全部来自卵细胞，所以合子中的全部遗传物质就不是一半来自父方，一半来自母方了，而是母方比父方多提供细胞质中的遗传物质。答案A在某哺乳动物(体细胞染色体数24)的睾丸中，细胞甲和细胞乙的染色体、染色单体、核DNA分子数依次是24、48、48和12、2
18、4、24。下列关于细胞甲和细胞乙的分裂方式判断正确的是()A细胞甲、乙可能都在进行减数分裂B细胞甲、乙可能都在进行有丝分裂C细胞甲不可能进行减数分裂，细胞乙可能进行有丝分裂D细胞甲不可能进行有丝分裂，细胞乙可能进行减数分裂答案A解析该哺乳动物体细胞染色体数目为24条，细胞甲中染色体、染色单体、核DNA数量依次为24、48、48，可以推测细胞甲可能处于有丝分裂或减数第一次分裂过程中；细胞乙中染色体、染色单体、核DNA数量依次为12、24、24，可以推测细胞乙处于减数第二次分裂过程中。目的要求：通过对固定装片的观察、识别减数分裂不同阶段的染色体形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。材料用具：
19、蝗虫精母细胞减数分裂固定装片、显微镜。实验观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片方法步骤：1在低倍镜下观察装片，识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞。初级精母细胞中染色体数为2n，每条染色体包含2条姐妹染色单体，次级精母细胞中染色体数为n，每条染色体包含2条姐妹染色单体，精细胞中染色体数为n，无单体。2先在低倍镜下依次找到减数第一次分裂的中期、后期和减数第二次分裂的中期、后期的细胞，再在高倍镜下仔细观察染色体的形态和位置及数目。减数第一次分裂中期减数第一次分裂后期减数第二次分裂中期减数第二次分裂后期染色体数目2n2nn2n姐妹染色单体形式是否存在存在存在存在不存在排列同源染色体随机排列在赤道板上同
20、源染色体分离着丝点排列在赤道板上着丝点分裂染色单体分向两极下列关于观察细胞减数分裂实验的叙述中，错误的是()A可用蝗虫卵母细胞、蚕豆花粉母细胞的固定装片观察细胞的减数分裂B用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的装片，更容易观察到减数分裂现象C能观察到减数分裂现象的装片中，也可能观察到同源染色体的联会现象D用洋葱根尖制成的装片，能观察到同源染色体的联会现象解析只有性原细胞能发生减数分裂，因此可用蝗虫卵母细胞、蚕豆花粉母细胞的固定装片观察细胞的减数分裂；桃花的雄蕊比雌蕊多，故用雄蕊制成的装片更容易观察到减数分裂现象。减数分裂过程中有同源染色体联会现象。洋葱根尖细胞不能进行减数分裂，故无同源染色体的联会现
21、象。答案D某同学在观察动物细胞减数分裂装片时，发现一个动物细胞中出现了染色体两两配对的情况，则下列说法正确的是()A此细胞的染色体上具有染色单体B这种组织可能来自肝脏C产生的子细胞中染色体与母细胞保持一致D此细胞中的染色体数和DNA分子数是体细胞的一倍答案A解析联会(染色体两两配对)发生在减数第一次分裂前期，此时的一条染色体含有两条染色单体，A对。产生的子细胞中染色体数目是母细胞的一半，C错。此细胞中的染色体和体细胞相同，DNA分子数是体细胞的两倍，D错。能发生减数分裂的组织来自动物的睾丸或卵巢，B错。思维拓展升华1.精子与卵细胞形成过程的比较：几种比较比较项目精子的形成卵细胞的形成场所动物睾
22、丸(精巢)动物卵巢细胞质分裂均等分裂初级和次级卵母细胞不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个极体退化消失相同点都是染色体复制一次，细胞连续分裂两次，子细胞内染色体数目均减半2.减数第一次分裂与减数第二次分裂的比较项目减数第一次分裂减数第二次分裂分裂前是否复制复制不复制着丝点变化不分裂分裂染色体数目变化2NNN2NN核DNA数目变化2N4N2N2NN染色体主要行为联会、四分体(交叉互换)、同源染色体分离、非同源染色体自由组合着丝点分裂，姐妹染色单体分开染色单体数目变化04N2N2N0同源染色体有(N对)无3减数分裂与有丝分裂的比较：比较项
23、目减数分裂有丝分裂不同点细胞分裂的次数2次1次是否有联会、四分体出现出现不出现同源染色体的染色单体之间有无交叉互换有无有无同源染色体的分离有无何时期着丝点分裂、染色单体分开为染色体第二次分裂后期后期比较项目减数分裂有丝分裂不同点子细胞染色体的数目减半(2nn)不减半(2n2n)子细胞的名称和数目 精子4个或卵细胞1个和3个极体体细胞2个相同点分裂过程中都有纺锤丝出现 染色体在分裂过程中都是复制一次，前期染色质变成染色体，末期染色体变成染色质 分裂的结果都有子细胞产生注意：有丝分裂与减数第一次分裂的比较：都含有同源染色体，有丝分裂中的同源染色体无联会、四分体等特殊行为，所产生的子细胞内仍有同源染
24、色体，减数第一次分裂中同源染色体发生联会、四分体等特殊行为，所产生的子细胞内没有同源染色体。有丝分裂与减数第二次分裂的比较：它们的染色体行为相似，只是减数第二次分裂中无同源染色体，而有丝分裂中有同源染色体，在染色体和DNA数目变化等方面也有所区别。1.判断方法(三看识别法)减数分裂和有丝分裂图像的判断(以二倍体生物为例)2三个中期图像的判断(1)染色体着丝点是否排列在细胞中央的赤道板上：有丝分裂中期(是)，减数第一次分裂中期(否)；(2)细胞中是否含有同源染色体；有丝分裂中期(有)，减数第二次分裂中期(无)。举例：如图所示，A为有丝分裂中期，B为减数第二次分裂中期，C为减数第一次分裂中期。3三
25、个后期图像的判断(1)染色体中是否含有染色单体：减数第一次分裂后期(有)，减数第二次分裂后期和有丝分裂后期(无)；(2)染色体中是否含有同源染色体：有丝分裂后期(有)，减数第一次分裂后期同一极(无)，减数第二次分裂后期(无)。举例：如图所示，D为有丝分裂后期，E为减数第二次分裂后期，F为减数第一次分裂后期。方法技巧提升探究点 基础实验原理和步骤的应用案例小鼠是常被用于研究人类遗传病的动物。请填充观察小鼠细胞减数分裂的实验步骤：供选材料及试剂：小鼠的肾脏、睾丸、肝脏、苏丹染液、醋酸洋红液、健那绿染液、解离固定液。(1)取材：用_做实验材料。(2)制片：取少量组织低渗处理后，放在_中，一定时间后轻
26、轻漂洗。将漂洗后的组织放在载玻片上，滴加适量_。一定时间后加盖玻片，_。(3)观察：用显微镜观察时，发现几种不同特征的分裂中期 细 胞。若 它 们 正 常 分 裂，产 生 的 子 细 胞 是_。标准答案(1)(小鼠)睾丸(2)解离固定液醋酸洋红液 压片(3)次级精母细胞、精细胞、精原细胞方法警示得分要点：(1)必须体观“睾丸”(2)必须是“醋酸洋红液”；必须是“压片”。(3)必须全面体观“次级精母细胞、精细胞、精原细胞”。错因案例(1)错答为“肾脏”或“肝脏”(错因：对产生生殖细胞的结构没有掌握)。(2)错答为“龙胆紫溶液”(错因：供选材料中无龙胆紫溶液)；错答为“制片”。(3)答案不完整，如
27、只答出“次级精母细胞、精细胞”(错因：掌握不够全面对发生分裂的细胞类型不清楚)。技法提炼(1)实验成功的关键正确选用实验材料：本实验的目的是”观察小鼠细胞减数分裂”，这就要求我们把解题的目标对准能进行减数分裂的细胞，在提供的“实验材料”中应选取小鼠的”睾丸”。(2)明确装片制作环节，把握减数分裂各时期特点：临时装片制作应特别注意的几个关键环节：a为了更加清晰地观察染色体形态，在解离前，一般要对动物组织进行低渗处理，其目的是凭借反渗透作用使细胞膨胀染色体铺展，同时可使粘附于染色体的核仁物质散开，以便能在一个平面上观察所有染色体形态。b低渗处理后再进行解离固定，将细胞杀死并去除细胞之间的粘连物，使细胞彼此分开，经压片，细胞会彼此分散开，解离后进行漂洗，去除解离液对染色效果的影响，染色体容易被醋酸洋红液或龙胆紫溶液染色，染色完成后进行制片并压片。确定中期细胞的类型：睾丸内初级精母细胞进行减数分裂产生精细胞，精原细胞进行有丝分裂增加细胞数目。因此处于细胞分裂中期的细胞应该包括：减数第一次分裂中期、减数第二次分裂中期、有丝分裂中期，产生的子细胞分别是次级精母细胞、精细胞、精原细胞。课堂知识构建课后强化作业（点此链接）
