高中生物第2章遗传信息传递的结构基础第3课时染色体在减数分裂中的行为(Ⅱ)教学案北师大版必修2

高中生物第2章遗传信息传递的结构基础第3课时染色体在减数分裂中的行为(Ⅱ)教学案北师大版必修2

第 3 课时 染色体 在减数分裂中的行为(Ⅱ) [目标导读] 1.结合教材图文，阐明卵细胞的形成过程，并和精子的形成过程进行比较。 2.在复习有丝分裂遗传物质变化的基础上，归纳减数分裂中染色体、染色单体、DNA 分子数 目的变化规律。 [重难点击] 1.卵细胞和精子形成过程的比较。2.减数分裂中染色体、DNA 等数目的变化规 律。 一 卵细胞的形成过程和减数分裂的实质 结合下面卵细胞形成图，完成对卵细胞形成过程的分析，并和精子的形成过程进行比较。 1．据图分析卵细胞形成过程 2．精子和卵细胞形成过程的异同点的比较 项目 精子 卵细胞 场所 动物睾丸 动物卵巢 减数第 一次分裂 1 个精原细胞 ↓染色体复制 1 个初级精母细胞 ↓ 2 个次级精母细胞 等大 减数第 二次分裂 2 个次级精母细胞 ↓ 4 个精细胞 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 (1)染色体的行为和数目变化规律相同，表现在以下三个方面： ①染色体都是在减数第一次分裂前的间期复制； ②减数第一次分裂都有同源染色体联会、形成四分体和同源染色体分离； ③减数第二次分裂都有着丝粒分裂，姐妹染色单体分开 (2)产生的子细胞数目都是四个，且子细胞中染色体的数目减半 3．减数分裂的概念 (1)概念：在生殖细胞形成时发生的染色体数目减半的细胞分裂过程，叫做减数分裂。 (2)阅读教材 P16 第 2 段内容，从以下四个方面加深认识： 4．减数分裂的实质和意义 (1)减数分裂的“减数”发生在减数分裂Ⅰ的后期，其实质是配对的同源染色体分开。 (2)减数分裂和受精作用保证了有性生殖过程中染色体数目的恒定。 5．染色体的交叉互换 减数第一次分裂联会形成四分体时，同源染色体的非姐妹染色单体间会形成交叉，并有可能 发生对等片段的互换。 归纳提炼 精子和卵细胞的细胞分裂图像辨析 活学活用 1．精子和卵细胞的形成过程有一些不同之处，下列说法不正确的是( ) A．精、卵原细胞是通过减数分裂产生的 B．一个初级精母细胞可形成 4 个精子，而一个初级卵母细胞只形成一个卵细胞 C．精细胞经变形形成精子，而卵细胞的形成没有变形过程 D．在卵细胞的形成过程中有极体产生，而在精子的形成过程中无极体产生 答案 A 解析 精、卵原细胞经过减数分裂形成精细胞和卵细胞，但是精、卵原细胞是通过有丝分裂 产生的。 二 减数分裂中染色体、DNA 和染色单体数目的变化规律 减数分裂是染色体数目减半的细胞分裂，分析减数分裂过程中的染色体、核 DNA 和染色单体 的数量变化，有助于加深对减数分裂实质的理解，请结合下列内容分析。 1．仔细观察下表中细胞图像，完成表中内容探究(假设生物正常细胞中染色体数目为 2N，核 DNA 数目为 2C) 细胞分 裂图像 分裂 时期 间期 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ 前期Ⅰ 中期Ⅰ 后期Ⅰ 末期Ⅰ 前期Ⅱ 中期Ⅱ 后期Ⅱ 末期Ⅱ 染色 体数 2N 2N 2N 2N 2N→N N N 2N 2N→N DNA 数 2C→4 C 4C 4C 4C 4C→2C 2C 2C 2C 2C→C 染色 单体 数 0→4N 4N 4N 4N 4N→2N 2N 2N 0 0 2．结合上表数据，在给出的坐标系中画出相应的变化曲线，并分析下面问题。 (1)染色体数目的变化 答案 ①染色体第一次减半发生在末期Ⅰ；原因是同源染色体分离，分别进入两个次级性母细胞， 导致子细胞内染色体数目减半。 ②后期Ⅱ中，染色体数目暂时加倍到和体细胞一样，原因是着丝粒分裂，姐妹染色单体分开， 导致细胞内染色体数目暂时加倍。 (2)核 DNA 数目的变化 答案 ①核 DNA 数目的加倍发生在分裂间期，原因是 DNA 分子的复制。 ②核 DNA 数目减半发生了两次，原因分别是：末期Ⅰ中，同源染色体分开分别进入两个子细 胞，导致子细胞核内 DNA 数目减半；末期Ⅱ中，分开后的姐妹染色单体成为染色体，分别进 入两个子细胞，导致核内 DNA 数目减半。 (3)染色单体数目的变化 答案 染色单体形成于分裂间期，可见于减数分裂Ⅰ的前、中、后、末期，减数分裂Ⅱ的前、中期， 消失于减数分裂Ⅱ的后期。 小贴士 减数分裂过程中每条染色体上 DNA 含量的变化曲线 (1)每条染色体中只能含有 1 个或者 2 个 DNA 分子，因此纵坐标只能是 1 或者 2。 (2)bc 段的变化原因是 DNA 复制，染色单体形成；cd 段是存在染色单体的时期(减数分裂Ⅰ的 前、中、后、末期和减数分裂Ⅱ的前、中期)，每条染色体中含有 2 个 DNA 分子；de 段变化 的原因是减数分裂Ⅱ的后期着丝粒一分为二，染色单体消失，每条染色体中只含有 1 个 DNA 分子。 归纳提炼 减数分裂过程中染色体数目和 DNA 含量变化曲线分析 (1)在间期 DNA 复制之前(AB 段和 ab 段)和减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂之后(FH 和 fh 段)，染 色体∶核 DNA＝1∶1。 (2)在间期完成 DNA 复制之后到减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂之前(CF 和 cf 段)，染色体∶核 DNA ＝1∶2。 (3)各关键点变化的原因 BC 段——DNA 复制； DE(de)段——同源染色体分离； ff′段——着丝粒分裂，姐妹染色单体分开； H(h)点——姐妹染色单体分开后形成的子染色体平均分配到了两个子细胞中。 活学活用 2．如图表示哺乳动物精子的形成过程中一个细胞核内 DNA 分子含量的变化。下列各项对本图 的解释完全正确的是( ) A．同源染色体的联会发生在 d～e 的初期 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 点等位基因分离，f 点染色体的着丝粒分裂 D．a～c 是分裂间期，c～f 是分裂期，f～g 是精细胞变形阶段 问题导析 (1)图中 a～c 是减数第一次分裂前的间期，c～e 是减数第一次分裂期，e～f 是减 数第二次分裂期，f～g 是精细胞变形阶段。 (2)图中 b～c 段出现的原因是 DNA 分子的复制。 答案 D 解析 细胞分裂间期，染色体完成复制，进入分裂期后，同源染色体就出现联会现象，应发 生在 c～d 初期，e 点完成减数分裂Ⅰ，同源染色体发生了分离，染色体数目变为 N；f 点完 成减数分裂Ⅱ，每个子细胞中染色体数目仍为 N 条；e 点表示等位基因已随着同源染色体的 分离进入了两个子细胞中；f 点表示着丝粒分裂后形成的两条染色体分别进入到两个子细胞 中；a～c 段完成 DNA 的复制，表示分裂间期；c～f 段 DNA 连续两次减半，表示分裂期；f～ g 段表示完成分裂后精细胞变形为精子。 当堂检测 1．正常情况下，在人的初级卵母细胞经减数分裂形成卵细胞的过程中，一个细胞中含有的 X 染色体条数最多为( ) A．1 B．2 C．3 D．4 答案 B 解析 初级卵母细胞含有 2 条 X 染色体，在减数第一次分裂后期分配到次级卵母细胞和第一 极体中，在次级卵母细胞和第一极体减数第二次分裂前期和中期时各有 1 条 X 染色体，减数 第二次分裂后期时含有 2 条 X 染色体，故在初级卵母细胞减数分裂形成卵细胞的过程中，一 个细胞中含有的 X 染色体数最多为 2 条，B 项正确。 2．人体内某一细胞正在进行减数分裂，其内有 44 条常染色体与 2 条 X 染色体，此细胞不可 能是( ) ①初级精母细胞 ②次级精母细胞 ③初级卵母细胞 ④卵细胞 A．①④ B．①③ C．①② D．①②③ 答案 A 解析 人的初级精母细胞中所含染色体与其体细胞中相同，即 44＋XY；次级精母细胞中为 22 ＋X 或 22＋Y，但减数分裂Ⅱ的后期为 44＋XX 或 44＋YY；初级卵母细胞与其体细胞相同，即 44＋XX；而卵细胞中减半，为 22＋X。 3．某高等植物的细胞在形成花粉时，减数分裂Ⅱ的后期有染色体 34 条，此细胞在减数分裂 过程中可产生四分体数为( ) A．34 个 B．68 个 C．17 个 D．136 个 答案 C 解析 根据减数分裂Ⅱ的后期的主要特点：着丝粒分裂，染色单体成为染色体，此时，染色 体数目加倍，等于该生物体细胞中的染色体数目，即 17 对(34 个)，在减数分裂过程中应该 形成 17 个四分体。 4．如图所示，甲、乙分别表示某种生物(只含两对同源染色体)的两个正在进行分裂的细胞， 请据图回答下列问题： (1)甲图表示________________期细胞，分裂后产生的子细胞名称是________________。 (2)乙图表示________________________期细胞，细胞的名称是______________________，分 裂后产生的子细胞是________________。 答案 (1)减数分裂Ⅰ后 次级精母细胞 (2)减数分裂Ⅱ后 次级卵母细胞 卵细胞和极体 解析 染色体平均分布于细胞两极和细胞形态伸长，可以断定它们均处于分裂后期。再比较 甲、乙两图：甲图中染色体存在染色单体，且又是同源染色体分离，可以确定甲图为减数分 裂Ⅰ后期(不能答成减数分裂后期)；乙图细胞为次级卵母细胞(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)。 课时作业 基础过关 知识点一 卵细胞的形成过程和减数分裂的实质 1．初级卵母细胞和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．着丝粒分裂 C．细胞质不均等分配 D．染色体复制 答案 C 解析 A 项错误：初级卵母细胞具有同源染色体的联会和分离，但次级卵母细胞没有；B 项错 误：次级卵母细胞进行减数分裂Ⅱ时有着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，但初级卵母细胞着 丝粒不分裂。C 项正确：初级卵母细胞减数分裂Ⅰ和次级卵母细胞减数分裂Ⅱ都有细胞质的 不均等分配。D 项错误：初级卵母细胞和次级卵母细胞在分裂时都不出现染色体复制，而是 卵原细胞进行染色体的复制，形成初级卵母细胞。 2．动物卵细胞的形成与精子形成过程的不同点是( ) ①次级卵母细胞将进行普通的有丝分裂 ②一个卵原细胞最终分裂只形成一个卵细胞 ③一个卵原细胞经复制后形成一个初级卵母细胞 ④卵细胞不经过变形阶段 ⑤一个初级卵母细胞分裂成的两个细胞大小不等 ⑥卵细胞中的染色体数目是初级卵母细胞的一半 A．②④⑤ B．①③⑤ C．②③⑥ D．①④⑥ 答案 A 解析 准确解答本题的关键是识记精子和卵细胞形成过程中的不同点。或可用排除法来解答： ①是错误的说法，先排除选项 B 和 D，而③和⑥是精子和卵细胞形成过程中的相同特征，可 排除选项 C。 3．如图表示某二倍体生物正在进行分裂的细胞，关于此图的说法正确的是( ) A．是次级精母细胞，处于减数分裂Ⅱ的后期 B．含同源染色体 2 对、DNA 分子 4 个、染色单体 0 个 C．图中发生了着丝粒分裂，姐妹染色单体数目不变 D．分裂后形成的 2 个细胞，仅 1 个具有生殖功能 答案 D 解析 4．下列有关精子和卵细胞形成的说法，正确的是( ) A．两者形成过程中都出现联会、四分体、同源染色体分离、非同源染色体自由组合现象 B．两者形成过程中都有染色体的复制和均分，两者所含遗传物质均是正常体细胞的一半 C．精子和卵细胞形成过程中不同的地方是精子需变形，卵细胞不需要变形，其余完全相同 D．形成 100 个受精卵，至少需要 100 个精原细胞和 100 个卵原细胞 答案 A 解析 精子和卵细胞都是经过减数分裂产生的，减数分裂Ⅰ有同源染色体的联会、四分体的 形成、同源染色体分离，非同源染色体自由组合，A 项正确；精子和卵细胞的细胞核中的遗 传物质均是正常体细胞的一半，而卵细胞在形成过程中细胞质不均等分裂，细胞质中的遗传 物质多于正常体细胞细胞质中遗传物质的一半，精子则几乎不含细胞质，B 项错误；精子与 卵细胞形成过程中除精子需变形外还有细胞质的分配情况不同、分裂结果不同等，C 项错误； 1 个精原细胞产生 4 个精子，只需 25 个精原细胞就能产生 100 个精子，D 项错误。 知识点二 减数分裂中染色体、DNA 等数目的变化规律 5．家兔体细胞中有 22 对染色体，在减数分裂Ⅱ的后期，染色体的数目和形态是( ) ①22 条 ②44 条 ③88 条 ④每条染色体中含有两条姐妹染色单体 ⑤每条染色体中都不 含有姐妹染色单体 A．②和⑤ B．③和⑤ C．②和④ D．①和④ 答案 A 解析 家兔的体细胞中有 22 对染色体，因此，它的初级性母细胞中也有 22 对染色体，但每 条染色体中有两条姐妹染色单体。减数分裂Ⅰ是同源染色体分开分别进入到两个次级性母细 胞中；减数分裂Ⅱ是姐妹染色单体的分开，在后期，每条染色体中的两条姐妹染色单体彼此 分开，但暂时还在同一个细胞中，因此在减数分裂Ⅱ的后期，减半的染色体数目又暂时加倍， 有 44 条染色体，并且每条染色体中都不含姐妹染色单体。 6．若细胞分裂过程中一条染色体上 DNA 含量的变化情况如图所示。下列有关该图的叙述中， 不正确的是( ) A．a→b 可表示 DNA 复制 B．b→c 可表示有丝分裂前期和中期 C．c→d 可表示染色体的着丝粒分裂 D．d→e 可表示减数分裂Ⅱ全过程 答案 D 解析 d→e 表示着丝粒分裂后的一条染色体上含有一个 DNA 分子。而减数分裂Ⅱ的前期和中 期，一条染色体上含有两个 DNA 分子，其后期着丝粒分裂后一条染色体上才只含有一个 DNA 分子。 7.某研究小组从蛙的精巢中提取一些细胞，测定细胞中染色体数目，将这些细胞分为三组， 每组的细胞数如图(体细胞中染色体数目为 2N)。根据图中所示结果分析不正确的是( ) A．乙组细胞中有一部分可能正在进行 DNA 复制 B．丙组细胞中有一部分可能正在发生非同源染色体上的非等位基因的重新组合 C．乙组细胞中既有进行有丝分裂的细胞也有进行减数分裂的细胞 D．用药物阻断 DNA 复制会减少甲组细胞生成 答案 B 解析 甲组细胞染色体数目为 N，为体细胞中染色体数目的一半，说明甲组细胞为生殖细胞。 乙组细胞数最多，可能是处于分裂间期的细胞，其中有一部分可能正在进行 DNA 复制。乙组 细胞染色体数目为 2N，可能是精原细胞(进行有丝分裂)，也可能是初级精母细胞(进行减数 分裂)。丙组细胞中染色体数目为 4N，处于有丝分裂的后期，不能发生非同源染色体上的非 等位基因的重新组合。用药物阻断 DNA 复制，使减数分裂不能进行，会使甲组细胞的生成量 减少。 能力提升 8．如图所示为某动物卵原细胞中染色体组成情况，该卵原细胞经减数分裂产生 3 个极体和 1 个卵细胞，其中一个极体的染色体组成是 1、3，则卵细胞中染色体组成是( ) A．2、4 B．1、3 C．1、3 或 2、4 D．1、4 或 2、3 答案 C 解析 若该极体与卵细胞是同时形成的，则卵细胞的染色体组成也是 1、3；若该极体是初级 卵母细胞分裂形成的第一极体分裂后形成的，则卵细胞的染色体组成是 2、4。 9．如图所示，横轴表示细胞周期，纵轴表示一个细胞核中 DNA 含量或染色体数目的变化情况。 请分析下图，表示有丝分裂中 DNA 含量变化、染色体数目变化和减数分裂过程中 DNA 含量变 化、染色体数目变化的曲线分别是( ) A．④②①③ B．①④②③ C．④①②③ D．①②③④ 答案 B 解析 有丝分裂过程中 DNA 含量和染色体数目变化规律均为 2N→4N→2N，但 DNA 的 2N→4N 发生在分裂间期，染色体 2N→4N 的变化发生在后期，故有丝分裂中 DNA 含量变化曲线为①、 染色体变化曲线为④。减数分裂过程中，DNA 含量的变化规律为 2N→4N→2N→N，故 DNA 变化 曲线为②；染色体变化规律为 2N→N→2N→N，变化曲线为③，故选 B 项。 10．如图所示一条染色体中 DNA 含量的变化曲线，下列细胞分裂图像中不属于 BC 范围内的是 ( ) 答案 B 解析 曲线纵坐标表示每条染色体上 DNA 含量，则该曲线既可以表示减数分裂，也可以表示 有丝分裂，其中 BC 段表示染色体已复制，即每条染色体上含有 2 个 DNA 分子，结合图像可知 B 项不符合题意。 11．某同学总结了四条有关减数分裂的知识，其中不正确的是( ) A．次级精母细胞中的 DNA 分子数和正常体细胞中的 DNA 分子数相同 B．减数分裂Ⅱ的后期中，细胞中的染色体数等于正常体细胞中的染色体数 C．初级精母细胞中的染色体数和 DNA 分子数相同 D．任何一种哺乳动物的细胞中染色体数和着丝粒数相同 答案 C 解析 减数分裂过程中，DNA 分子复制一次，细胞分裂两次，次级精母细胞中的 DNA 分子数 恢复到与正常体细胞的相同；减数分裂Ⅱ的后期中，染色体暂时加倍，细胞中染色体数等于 正常体细胞中的染色体数；初级精母细胞中的染色体含有染色单体，所以染色体数∶DNA 分 子数＝1∶2；每条染色体只有一个着丝粒，即染色体数与着丝粒数相同。 12．下图为某哺乳动物的一个细胞示意图，它属于下列哪种细胞( ) A．肝细胞 B．初级卵母细胞 C．第一极体 D．卵细胞 答案 C 解析 图中细胞中有 5 条染色体，且无同源染色体，应是处于减数第二次分裂时期的细胞， 所给选项中只有第一极体是处于减数第二次分裂时期的细胞。 13．某动物体细胞中核 DNA 含量为 2 个单位(m)。如图分别为一个雌性动物生殖细胞减数分裂 核 DNA 含量变化的曲线图和细胞示意图。请回答： (1)细胞 A 是______________细胞，与之相对应的曲线线段是____________。(以横轴上的数 字段表示) (2)细胞 B 有染色体组________个，与之相对应的曲线线段是________。 (3)细胞 C 中有 DNA________个单位，C 细胞最终能形成________个成熟生殖细胞。 (4)曲线 3～4 时期 DNA 含量变化是由于____________的结果，减数分裂Ⅱ时______________ 分离，分别进入两个子细胞。 答案 (1)次级卵母或第一极体 4～5 (2)1 5～6 (3)4 1 (4)同源染色体分离 姐妹 染色单体 14．图甲、乙、丙分别表示某个生物体内的三个正在分裂的细胞，请据图回答下列问题。 (1)甲图表示______________细胞处于________________期，有________________条染色单 体，分裂后产生的子细胞名称是________________。 (2)乙图表示______________期细胞，有______________对同源染色体，产生的子细胞内有 ________________条染色体，细胞名称是________________。 (3)丙图表示________________________期细胞，细胞名称是________________。 (4)在方框中画出甲图最终产生的生殖细胞内的染色体组成图。 答案 (1)初级卵母 减数分裂Ⅰ的后 8 第一极体和次级卵母细胞 (2)有丝分裂后 4 4 体细胞 (3)减数分裂Ⅱ的后 减数分裂Ⅰ形成的极体 (4)如图 解析 三幅图均显示：染色体平均分布在细胞两极并且细胞正在伸长，可以判定它们均处于 分裂后期。(1)甲图中发生细胞质不均等分配，且包含同源染色体，可以确定细胞处于减数分 裂Ⅰ的后期，细胞名称是初级卵母细胞，其产生的细胞中体积小的为极体，体积大的为次级 卵母细胞。(2)乙图中着丝粒分裂，且细胞的两极均有成对的同源染色体，可确定是体细胞有 丝分裂后期图像。(3)丙图中染色体比乙图减少一半，且无姐妹染色单体，细胞质均等分配， 又由甲图可知该动物为雌性个体，所以丙图为减数分裂Ⅰ形成的极体处于减数分裂Ⅱ后期图 像。(4)据图甲可知，减数第一次分裂后产生的次级卵母细胞染色体组成见图 1，所以经过减 数第二次分裂后产生的卵细胞内染色体组成见图 2。 个性拓展 15．下列是有关细胞分裂的问题。图 1 表示细胞分裂的不同时期与每条染色体 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。请据图回答下列问题： (1)图 1 中 AB 段形成的原因是____________，该过程发生于细胞分裂间期的________期。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。 (3)就图 2 甲分析可知，该细胞含有________条染色单体，染色体数与 DNA 分子数之比为 _________，该细胞处于____________的________期，其产生的子细胞名称为___________。 答案 (1)DNA 复制 S 着丝粒分裂 (2)甲、乙 (3)8 1∶2 减数分裂Ⅰ 后 次级卵母细胞和极体 解析 从图 1 中可以看出，A→B 段一条染色体上 DNA 含量逐渐增加，这是由于在细胞分裂间 期的 S 期，完成了 DNA 的复制；C→D 段一条染色体上 DNA 含量减半，这是由于着丝粒分裂， 一条染色体变为两条染色体的缘故。图 2 中的甲、乙两细胞，其染色体的着丝粒都未分开， 相当于图 1 中的 B C 段。甲细胞中含有 4 条染色体，其染色体∶DNA＝1∶2，由于细胞是不均 等分裂，所以该细胞属于雌性动物细胞减数分裂Ⅰ的后期，产生的两个子细胞分别叫次级卵 母细胞和极体。