高中生物基因和染色体的关系第1节减数分裂和受精作用第2课时卵细胞的形成过程减数分裂中遗传物质的数目变化教学案新人教版

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第 2 课时 卵细胞的形成过 程、减数分裂中遗传物质的数目变化 [学习导航] 1.结合教材图 2－5，阐明卵细胞的形成过程，并和精子的形成过程进行比较， 加深理解。2.归纳减数分裂中染色体、染色单体、DNA 数目的变化规律。 [重难点击] 1.卵细胞和精子的形成过程的比较。2.减数分裂中染色体、染色单体、DNA 等 数目的变化规律。 人类的繁衍，必不可少的就是卵细胞。卵细胞是人体最大的细胞，也是女性独有的细胞，是 产生新生命的母细胞。卵细胞是由我们通常所说的女性性腺——卵巢产生的，卵细胞是如何 形成的呢？ 一、卵细胞的形成过程 1．形成场所 卵细胞是在人和其他哺乳动物腹腔内的卵巢中形成的，在其内部有许多发育程度不同的卵泡， 卵细胞就位于卵泡的中央。 2．形成过程 3．结果 一个卵原细胞经过减数分裂只形成一个卵细胞，三个极体都退化消失。 4．卵细胞和精子的形成过程比较 项目 精子的形成 卵细胞的形成 产生部位 动物睾丸或精巢 动物卵巢 原始生殖细胞 精原细胞 卵原细胞 是否变形 是 否 结果 产生 4 个精子 产生 1 个卵细胞(3 个极体消失) 下图是某种动物精子和卵细胞形成过程中的部分图像，请据图分析： 1．一定属于卵细胞形成过程的图有哪些？细胞的名称分别是什么？ 答案 一定属于卵细胞形成过程的图有：D 次级卵母细胞和 E 初级卵母细胞。 2．一定属于精子形成过程的图有哪些？细胞的名称分别是什么？ 答案 一定属于精子形成过程的图有：B 初级精母细胞和 G 精子。 3．A 图中发生的现象叫什么？C 中有无同源染色体？ 答案 A 图中同源染色体联会；C 中无同源染色体。 4．F 的细胞名称是什么？ 答案 可能是次级精母细胞或者极体。 5．胚胎发育早期分裂活动旺盛，却不从外界摄取营养物质。请据此分析卵母细胞不均等分裂， 最终只产生一个卵细胞的意义是什么？ 答案 形成的卵细胞较大，便于储存丰富的营养物质。 知识整合 卵细胞和精子形成过程中图像的判断方法：若是不均等分裂一定是卵细胞的形成 过程，有同源染色体的是初级卵母细胞，没有的是次级卵母细胞；若是均等分裂，有同源染 色体的是初级精母细胞，没有同源染色体的可能是次级精母细胞或者极体；卵母细胞不均等 分裂，卵细胞较大，便于储存丰富的营养物质。 1．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。 2.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，处于减数第二次分裂后期 B．含同源染色体 2 对、DNA 分子 4 个、染色单体 0 个 C．正在进行同源染色体分离、非同源染色体的自由组合 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 细胞质不均等分裂且细胞中无同源染色体，可知该细胞为次级卵母细胞，处于减数第 二次分裂后期，其特点为着丝点一分为二，结果是分裂为一个卵细胞和一个极体。 二、减数分裂中染色体、DNA 等数目的变化规律 假设某生物正常细胞中染色体数目为 2n，核 DNA 数为 2c，请结合图形完成下表： 细胞分 裂图像 分裂时期 间期 减数第一次分裂 减数第二次分裂 前期 中期 后期 末期 前期 中期 后期 末期 染色体数 2n 2n 2n 2n 2n→n n n n→2n 2n→n DNA 数 2c→ 4c 4c 4c 4c 4c→2c 2c 2c 2c 2c→c 染色单体数 0→4 n 4n 4n 4n 4n→2n 2n 2n 2n→0 0 结合上表，画出了减数分裂中核 DNA 和染色体的数目变化曲线如下图，请分析： 1．结合核 DNA 数目的变化，回答： (1)BC 段核 DNA 数目的加倍发生在什么时期？原因是什么？ 答案 减数第一次分裂前的间期，原因是 DNA 分子的复制。 (2)DE 段和 GH 段，核 DNA 数目都减半，原因分别是什么？ 答案 DE 段：减数第一次分裂末期，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；GH 段：减数第二次分裂末期，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。 2．结合染色体的变化，回答： (1)同源染色体的联会发生在哪一段？ 答案 cd 段。 (2)染色体第一次减半发生在什么时期？原因是什么？ 答案 发生在 de 段：减数第一次分裂末期。原因是同源染色体分离，分别进入两个子细胞， 导致子细胞内染色体数目减半。 (3)ff′段染色体数目暂时加倍到与体细胞一样，原因是什么？ 答案 着丝点分裂，姐妹染色单体分开，导致细胞内染色体数目暂时加倍。 (4)不含同源染色体的是哪个区段？ 答案 efgh 段不含同源染色体。 3．如图是减数分裂中每条染色体中 DNA 变化的曲线 (1)bc 段变化的原因是什么？ 答案 bc 段变化的原因是 DNA 复制，染色单体形成。 (2)cd 段包含减数分裂的哪些时期？ 答案 cd 段是存在染色单体的时期，包含减数第一次分裂前、中、后、末期和减数第二次分 裂前、中期。 (3)de 段变化的原因是什么？ 答案 减数第二次分裂后期着丝点一分为二，染色单体消失，每条染色体中只含有 1 个 DNA 分子。 知识整合 减数分裂中，核 DNA 在减数第一次分裂前的间期因为 DNA 的复制而加倍，减Ⅰ和 减Ⅱ的末期细胞一分为二时减半；染色体减Ⅰ末期减半，减Ⅱ后期着丝点分裂后暂时加倍到 体细胞水平，末期再减半；染色单体存在于整个减Ⅰ和减Ⅱ的前期、中期。 3．二倍体生物细胞在有丝分裂和减数分裂过程中 DNA 分子数的变化如下图甲、乙、丙所示。 在甲、乙、丙三图中的①～④中均涉及 DNA 分子数减半，其原因完全相同的是( ) A．①② B．①③ C．②④ D．③④ 答案 C 解析 染色体经过复制后到着丝点分裂前，每条染色体上的 DNA 分子都是两个。着丝点分裂 导致每条染色体上的 DNA 分子由两个变成一个，且染色体的数目加倍。有丝分裂完成后，形 成的子细胞中 DNA 数目保持不变，而减数分裂完成后，形成的子细胞中 DNA 数目减半。导致 细胞核中 DNA 数目减半的原因有二：一是有丝分裂末期和减数第二次分裂末期，染色体的平 均分配并进入两个子细胞中；二是减数第一次分裂末期同源染色体的彼此分离并进入两个子 细胞中。 4．正常进行分裂的细胞，同源染色体、染色单体、染色体、DNA 分子之比为 0∶0∶1∶1，则 该细胞所处的时期是( ) A．有丝分裂时期 B．减数第一次分裂末期 C．有丝分裂后期 D．减数第二次分裂后期 答案 D 解析 由题意可知不存在同源染色体，应是减数第二次分裂，也没有染色单体，应是减数第 二次分裂后期，故选 D。有丝分裂时期会有同源染色体的存在，故 A、C 错误。减数第一次分 裂末期会含有姐妹染色单体，故 B 错误。 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．着丝点分裂 C．细胞质不均等分配 D．染色体复制 答案 C 解析 A 项，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，次级 卵母细胞进行减数第二次分裂时有着丝点分裂，姐妹染色单体分开，但初级卵母细胞着丝点 不分裂；C 项，初级卵母细胞减数第一次分裂和次级卵母细胞减数第二次分裂都有细胞质的 不均等分配；D 项，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．处于分裂过程中的某动物细胞，染色体的着丝点排列在赤道板上，且排列在赤道板上的染 色体的形状和大小各不相同，该细胞可能是( ) A．体细胞 B．初级精母细胞或初级卵母细胞 C．卵细胞 D．次级精母细胞或次级卵母细胞或极体 答案 D 解析 这个细胞内的染色体的形状、大小各不相同，说明这个细胞内不含有同源染色体，排 除了 A 项和 B 项。又因这个细胞内的染色体的着丝点排列在赤道板上，得知这个细胞正处于 分裂期的中期，因此不可能是 C。 3．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点分裂 D．d→e 可表示减数第二次分裂全过程 答案 D 解析 d→e 表示着丝点分裂后的一条染色体上含有一个 DNA 分子。而减数第二次分裂的前期 和中期，一条染色体上含有两个 DNA 分子，其后期着丝点分裂后一条染色体上才只含有一个 DNA 分子。 4．动物的卵细胞与精子形成过程中的不同点是( ) 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只形成一个卵细胞 ③一个卵原细胞经染色体复制后形成一个初级卵母细胞 ④卵细胞不经过变形阶段 A．①③ B．②④ C．②③ D．①④ 答案 B 解析 卵细胞与精子的形成过程基本相同，其区别在于：(1)形成的生殖细胞数目不同：一个 精原细胞经减数分裂和变形形成四个精子，而一个卵原细胞只形成一个卵细胞。(2)细胞质分 裂方式不同：精子形成过程中细胞质均等分裂，而卵细胞形成过程中细胞质不均等分裂(极体 分裂除外)。(3)精细胞必须经过变形成为精子，而卵细胞不经变形阶段。 5．如图是某动物生殖细胞形成过程的简图，请回答下列问题： (1)这是________细胞的形成过程，是在动物的________中形成的。 (2)图中的②表示________细胞，图中的⑤表示________细胞。 (3)图中的①所示的一个细胞能够形成________个⑦所示的细胞。 答案 (1)卵 卵巢 (2)初级卵母 次级卵母 (3)1 解析 从图中细胞质的不均等分裂可以判断这是卵原细胞减数分裂形成卵细胞的过程。在卵 细胞的形成过程中，一个初级卵母细胞②产生一个次级卵母细胞④和一个(第一)极体③，一 个次级卵母细胞⑤形成一个卵细胞⑦和一个小的(第二)极体⑥，(第一)极体③分裂成两个(第 二)极体。 课时作业 [学考达标] 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子和卵细胞，但是精、卵原细胞是通过有丝分裂产 生的。 2．如图所示，能表示次级卵母细胞继续分裂过程的示意图是( ) 答案 B 解析 次级卵母细胞分裂过程中最显著的特点是细胞质不均等分裂，且细胞中不含同源染色 体。A、C 含同源染色体，D 细胞质均等分裂。 3．在同一种生物的细胞核中，DNA 和染色体数目不一定相同的是( ) A．精细胞 B．卵细胞 C．极体 D．精子 答案 C 解析 精细胞、卵细胞和精子中不含染色单体，每条染色体上有一个 DNA 分子；而减数第一 次分裂形成的极体中含有染色单体，每条染色体上含两个 DNA 分子，DNA 分子数目是染色体 数目的 2 倍。 4．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一个次级卵母细胞形成的，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。 5．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、染色单体数和核 DNA 分子数分别是( ) A．46、92、92 B．46、0、46 C．23、46、46 D．92、92、92 答案 A 解析 23 个四分体即 23 对同源染色体，有 46 条染色体，92 条染色单体，92 个 DNA 分子。 6．如图表示哺乳动物精子的形成过程中一个细胞内核 DNA 分子含量的变化。下列各项中对本 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 点同源染色体分离，f 点染色体的着丝点分裂 D．a～c 是间期，c～f 是分裂期，f～g 是精细胞变形阶段 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。a～c 段完成 DNA 的复制，表示间期；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。 [高考提能] 7．某同学总结了四条有关减数分裂、染色体、DNA 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．减数第二次分裂后期，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点数相同 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相同；减数第二次分裂后期，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点，即染色体数与着丝点数相同。 8．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。 9．C1、C2、C3、C4 是某动物体的 4 个细胞，其染色体数分别是 n、2n、2n、4n，下列相关叙述 错误的是( ) A．C2、C3 不一定是 C4 的子细胞 B．C1、C2 可能是 C4 的子细胞 C．C1、C2、C3、C4 可能存在于一个器官中 D．C2、C3、C4 核 DNA 分子比值可以是 1∶2∶2 答案 B 解析 染色体数为 n 的细胞为减数分裂产生的生殖细胞，染色体数为 2n 的细胞为体细胞或减 数第二次分裂后期的细胞；染色体数为 4n 的细胞为有丝分裂后期的细胞，C1 不可能是 C4 的子 细胞。 10．如图表示对几种生物体内正在进行分裂的细胞进行观察与统计的结果，有关假设推论正 确的是( ) A．若图甲表示有丝分裂过程中的某阶段，则下一时期细胞中央将出现赤道板 B．若图乙表示有丝分裂过程中的某阶段，则染色体的着丝点分裂可发生在这一阶段 C．若图乙表示减数分裂过程中的某阶段，则同源染色体的分离可发生在这一阶段 D．若图丙表示雄果蝇精巢内的几种细胞，则 c 组细胞中可能出现联会和四分体 答案 C 解析 图甲可表示植物细胞有丝分裂的后期，其下一时期为末期，在细胞中央会出现细胞板， 而赤道板是一个假想的平面，不是结构，故 A 项错；若图乙表示有丝分裂的过程，则表示有 丝分裂的前期、中期，而着丝点分裂发生在后期，故 B 项错；若图乙表示减数分裂的过程， 可表示减数第一次分裂的全过程，同源染色体分离发生在减数第一次分裂过程中，故 C 项正 确；图丙中 c 组细胞的染色体数为 4n，则表示有丝分裂后期，而联会和四分体出现在减数第 一次分裂的前期，故 D 项错。 11．如图甲、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，产生的子细胞名称是________。 (3)丙图处于____________期，名称是________，有________对同源染色体。 答案 (1)初级卵母 减数第一次分裂后 8 极体和次级卵母细胞 (2)有丝分裂后 4 体 细胞 (3)减数第二次分裂后 极体 0 解析 (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第一次 分裂后期，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)乙图中着丝点分裂，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，含 4 对同源染色体。(3)丙图中无同源染色体，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，所以丙图为极体，处于减数第二次分裂后期。 12．如某动物细胞中核 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。请据图回答下列问题： (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)在曲线为 4 时，DNA 含量变化是由于________的结果，减数第二次分裂时________分离， 分别进入两个子细胞。 答案 (1)次级卵母或极体 4～5 (2)1 5～6 (3)4 1 (4)同源染色体分离 姐妹染色单体 13．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上 DNA 含量的 关系；图 2 表示处于细胞分裂不同时期的细胞，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的________期；CD 段形成的 原因是________。 (2)图 2 中________细胞处于图 1 中的 BC 段，________细胞处于图 1 中的 DE 段。 (3)图 2 中乙细胞含有________条染色单体，染色体数与核 DNA 分子数之比为________，该细 胞处于______________分裂的________期，其产生的子细胞名称为________________。 答案 (1)DNA 复制 间 着丝点分裂 (2)乙、丙 甲 (3)8 1∶2 减数第一次 后 次级卵母细胞和(第一)极体 解析 (1)在细胞分裂过程中，染色体上 DNA 由一个变成两个，原因是 DNA 的复制；由两个变 成一个，原因是着丝点的分裂。(2)凡是具有染色单体的细胞，每条染色体上都含有两个 DNA 分子，对应图 1 中的 BC 段。着丝点分裂，每条染色体上含有一个 DNA 分子，对应图 1 中的 DE 段。(3)图 2 中乙细胞每条染色体都含有两条染色单体，DNA 分子数或染色单体数都是染色 体数目的 2 倍。 [真题体验] 14．(2014·上海，22)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。 15．(2014·天津，1)二倍体生物细胞正在进行着丝点分裂时，下列有关叙述正确的是( ) A．细胞中一定不存在同源染色体 B．着丝点分裂一定导致 DNA 数目加倍 C．染色体 DNA 一定由母链和子链组成 D．细胞中染色体数目一定是其体细胞的 2 倍 答案 C 解析 二倍体生物细胞正在进行着丝点分裂时，说明其正处于有丝分裂后期或减数第二次分 裂后期。A 项，由于在减数第一次分裂过程中，同源染色体分离，所以若此细胞正处于减数 第二次分裂后期，则细胞中无同源染色体；体细胞进行有丝分裂时，后期细胞中有同源染色 体。B 项，着丝点分裂，姐妹染色单体分开，一定会导致染色体数目加倍，但该细胞中的 DNA 数目不变。C 项，DNA 复制是分别以亲代 DNA 的每一条链为模板合成 子代 DNA 的过程，复制特点是半保留复制，即一条链是原来的母链，另一条链是新合成的子 链。减数第一次分裂前的间期和有丝分裂间期，DNA 复制形成子代 DNA，因此处于减数第二次 分裂后期的细胞和有丝分裂后期的细胞中的染色体 DNA 一定由母链和子链组成。D 项，处于 有丝分裂后期的细胞中，染色体数目是体细胞的 2 倍，而处于减数第二次分裂后期的细胞中， 染色体数目与体细胞中染色体数目相同。