生物（2019版）必修二同步学案：2.1.1 减数分裂

生物（2019版）必修二知识梳理及训练
2.1.1 减数分裂
1.通过建构精子形成过程的模型,描述减数分裂过程中染色体的动态变化。
2.通过比较精子和卵细胞形成过程的异同,阐明减数分裂的概念以及各时期的特征。
3.通过对细胞有丝分裂和减数分裂过程的比较,区分有丝分裂和减数分裂的图像。
新知探究一　精子的形成过程
活动:阅读教材P18～21及图22,请思考回答下列问题。
问题(1):精子形成的场所是哪里
提示:睾丸。
问题(2):精原细胞形成精子时,染色体复制几次 细胞分裂几次
提示:染色体复制一次,细胞连续分裂两次。
问题(3):精原细胞经染色体复制后成为初级精母细胞,初级精母细胞的染色体数目是否加倍 判断的依据是什么
提示:不加倍。着丝粒的数目没有加倍。
问题(4):什么样的两条染色体称为同源染色体
提示:减数分裂Ⅰ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。
问题(5):减数分裂Ⅰ的主要特征有哪些
提示:同源染色体联会形成四分体;四分体中的非姐妹染色单体可以发生互换;同源染色体分离,分别移向细胞两极。
问题(6):减数分裂Ⅰ过程中,联会的生物学意义是什么
提示:有利于同源染色体分离,使染色体数目减半。
问题(7):减数分裂Ⅱ的主要特征是什么 试列表比较减数分裂Ⅱ与有丝分裂有何相同和不同之处。
提示:染色体的着丝粒分裂,姐妹染色单体分开。
项目 减数分裂Ⅱ 有丝分裂
相 同 点 ①前、中期一条染色体由两条姐妹染色单体组成 ②后期着丝粒一分为二,姐妹染色单体分开形成两条子染色体
不 同 点 ①细胞中不含同源染色体 ②分裂后产生的是染色体数目减半的生殖细胞 ①细胞中含有同源染色体 ②分裂后产生染色体数目不变的体细胞
问题(8):请用文字与箭头的形式归纳精子形成过程。
提示:精原细胞→初级精母细胞→次级精母细胞→精细胞→精子。
问题(9):与精原细胞相比,精子中的染色体数与核DNA分子数发生了什么变化
提示:染色体数和核DNA分子数减半。
(1)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。
(2)四分体:联会后的每对同源染色体含有四条染色单体。
(3)减数分裂过程中染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ(减数第一次分裂)。
1.联会和四分体
(1)相互关系:
同源染色体四分体
(2)数量关系:1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子
2.比较减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ
　　名称 项目　　 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ
着丝粒 不分裂 分裂
染色体 2n→n,减半 n →2n→n, 不减半
DNA数目 4n→2n,减半 2n →n,减半
染色体 主要行为 同源染色体联会、 分离,非同源 染色体自由组合 染色单 体分开
同源染色体 有 无
1.在初级精母细胞中不存在的行为是(　B　)
A.同源染色体配对
B.姐妹染色单体分离
C.同源染色体彼此分离
D.非姐妹染色单体之间交换片段
解析:同源染色体配对和非姐妹染色单体之间交换片段均发生在减数分裂Ⅰ前期,同源染色体彼此分离发生在减数分裂Ⅰ后期,姐妹染色单体分离发生在减数分裂Ⅱ后期,初级精母细胞中不存在该行为。
2.马蛔虫体细胞有两对染色体,下列有关其精原细胞减数分裂过程的叙述,错误的是(　C　)
A.减数分裂Ⅰ后期移向两极的染色体不相同
B.减数分裂Ⅱ细胞质会发生均等分裂
C.初级精母细胞联会时形成4个四分体
D.精细胞中不存在同源染色体
解析:减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离,所以移向两极的染色体不相同;精原细胞在减数分裂Ⅱ末期,细胞质会发生均等分裂,形成两个大小相等的精细胞;马蛔虫体细胞有两对染色体,所以其初级精母细胞联会时形成2个四分体;由于减数分裂Ⅰ过程中,同源染色体已分离,故减数分裂形成的精细胞中不存在同源染色体。
新知探究二　卵细胞和精子形成的异同点
活动:如图是某动物细胞减数分裂各时期的示意图,请据图思考回答下列问题。
问题(1):如图所示的是精子形成过程还是卵细胞的形成过程 请简述判断的理由。
提示:精子形成过程,因为减数分裂Ⅰ末期形成两个子细胞时细胞质是均等分裂的。
问题(2):请将图中细胞分裂图像按正确分裂顺序排序。
提示:③⑥②④①⑤。
问题(3):试比较精子和卵细胞形成过程有哪些不同点。
提示:①细胞质的分裂方式不同,精子形成过程细胞质均等分裂,初级卵母细胞和次级卵母细胞分裂时细胞质不均等分裂;②生殖细胞数量不同,精子形成过程最终形成4个精子,卵细胞形成过程最终形成1个卵细胞;③精子形成过程需要变形,而卵细胞形成过程不需要变形。
问题(4):精子和卵细胞形成过程有何相同点。
提示:染色体复制一次,细胞连续分裂两次,子细胞中染色体数目减半。
卵细胞形成过程与精子形成过程的比较
项目 精子形成过程 卵细胞形成过程
场所 睾丸 卵巢
细胞质是否 均等分裂 均等分裂 存在不均等分裂
续表
项目 精子形成过程 卵细胞形成过程
是否变形 变形 不变形
结果 一个精原细胞 ↓ 4个精子 一个卵原细胞 ↓ 1个卵细胞、3个极体
3.下列关于减数分裂形成卵细胞过程的叙述中,正确的是(　C　)
①卵原细胞经减数分裂形成的只有卵细胞　②对体细胞染色体数为2n的生物来说,次级卵母细胞中存在同源染色体　③着丝粒在减数分裂Ⅱ后期分裂　④同源染色体的分离导致子细胞中染色体数目减半　⑤减数分裂的结果是子细胞中染色体数目减半,核DNA含量不变　⑥染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅱ末期
A.①②③ B.④⑤⑥ C.③④ D.⑥
解析:卵原细胞经减数分裂形成的细胞除卵细胞外还有极体,①错误;对体细胞染色体数为2n的生物来说,由于在减数分裂Ⅰ过程中同源染色体分离,所以在次级卵母细胞中不存在同源染色体,②错误;减数分裂的结果是子细胞中染色体数目减半,核DNA含量也减半,⑤错误;染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅰ末期结束时,⑥错误。
4.下列有关两个细胞分裂图像的说法正确的是(　D　)
A.①②均是卵细胞形成过程中的细胞
B.①②中均含两对同源染色体
C.①能产生4种类型的生殖细胞
D.②能产生1种类型的生殖细胞
解析:由细胞中染色体变化的规律及细胞质的分裂情况可知,细胞①是初级精母细胞,正处于减数分裂Ⅰ后期,含两对同源染色体,其中非同源染色体已完成组合,它只能产生2种(4个)生殖细胞(精细胞);细胞②是次级卵母细胞,正处于减数分裂Ⅱ后期,不含同源染色体,只能产生1种(1个)生殖细胞(卵细胞)。
新知探究三　减数分裂过程中相关数量变化
活动:以人体为例分析精原细胞减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程中染色体和核DNA含量变化规律。
问题(1):请绘制减数分裂过程中一个细胞内染色体和核DNA分子数目变化曲线。
提示:
问题(2):在减数分裂Ⅱ后期染色体加倍的原因是什么 染色单体和核DNA也加倍了吗
提示:着丝粒断裂导致染色体加倍,染色单体数为0,核DNA不加倍。
问题(3):在减数分裂Ⅰ后期的初级精母细胞和减数分裂Ⅱ后期的次级精母细胞中,移向细胞一极的染色体数目和形态结构相同吗
提示:数目相同,形态结构不同。初级精母细胞中的染色体含有姐妹染色单体。
核DNA含量与染色体数量变化的原因分析
(1)核DNA含量加倍的原因是DNA的复制;减半的原因是细胞分裂。
(2)染色体数量加倍的原因是着丝粒分裂;减半的原因是细胞分裂。
1.每条染色体上DNA含量变化的分析
如图所示曲线既适用于减数分裂,也适用于有丝分裂,相关分析如下:
项目 A→B B→C C→D E→F
特点 及其 变化
对应 减数 分裂 时期 减数分裂 前的间期 减数分裂 Ⅰ和减数 分裂Ⅱ的 前期、中期 减数 分裂 Ⅱ后期 减数 分裂Ⅱ 末期
对应 有丝 分裂 时期 间期 前期和 中期 后期 末期
2.染色(单)体、核DNA、同源染色体数目的判断方法
(1)确定染色体数
①若以有丝分裂或减数分裂图示形式出现,可根据“着丝粒数=染色体数”来确定。
②若已知体细胞染色体数,判断其他各时期染色体数。有丝分裂只有后期染色体数暂时加倍,其他各时期与体细胞染色体数一致。若是减数分裂,则减数分裂Ⅰ时期与体细胞染色体数一致,减数分裂 Ⅰ 之后染色体数目为体细胞的一半(减数分裂 Ⅱ 后期,着丝粒分裂,染色体数暂时加倍)。
(2)确定染色单体数
①染色单体出现在复制后,着丝粒分裂前这段时期,染色单体数=染色体数×2。
②在DNA复制前和着丝粒分裂后的时期,染色单体数为零。
(3)确定核DNA数
①有染色单体时,核DNA数=染色单体数。
②无染色单体时,核DNA数=染色体数。
(4)确定同源染色体数
①有丝分裂全过程都有同源染色体。
②减数分裂Ⅰ后,受精作用前无同源染色体,其他各时期均含同源染色体。
③同源染色体的对数等于染色体数的一半。
5.在减数分裂过程中,没有染色单体的时期是(　B　)
A.减数分裂Ⅰ后期 B.减数分裂Ⅱ后期
C.减数分裂Ⅱ前期 D.减数分裂Ⅱ中期
解析:减数分裂Ⅱ后期由于着丝粒分裂,姐妹染色单体分开形成染色体,所以不存在染色单体。
6.如图表示雄果蝇(2n=8)进行某种细胞分裂时,处于四个不同阶段的细胞(Ⅰ～Ⅳ)中遗传物质或其载体(①～③)的数量。下列叙述错误的是(　D　)
A.该过程表示精原细胞进行的减数分裂
B.②表示染色单体数,③表示核DNA数
C.Ⅰ阶段细胞中含有8条染色体、4对同源染色体
D.互换发生在Ⅱ和Ⅲ所处阶段
解析:根据Ⅳ染色体、核DNA减半,可判断该过程表示精原细胞进行的减数分裂过程,Ⅰ可代表精原细胞,Ⅱ可代表初级精母细胞,Ⅲ可代表次级精母细胞,Ⅳ可代表精细胞;图中①为染色体,②为染色单体,③为核DNA;Ⅰ阶段细胞中没有染色单体,染色体∶核DNA=1∶1,且染色体数目与体细胞数目相同,可代表体细胞或原始生殖细胞,细胞中含有8条染色体、4对同源染色体;互换发生在减数分裂Ⅰ的前期(四分体时期),应属于Ⅱ所处阶段。
新知探究四　细胞分裂图像的判断
活动:研究人员对某高等生物(2n)细胞分裂过程中染色体形态、数目进行了观察分析,得到如图所示的图像。请结合该图解回答下列问题。
问题(1):图中含有同源染色体的细胞有哪些
提示:A、B、C、E。
问题(2):图中表示正在进行有丝分裂的细胞有哪些
提示:A、C。
问题(3):图B细胞进行的是哪种分裂 处于何时期 说出判断依据。
提示:图B细胞含有同源染色体,且同源染色体分离,应处于减数分裂Ⅰ的后期。
问题(4):图D细胞进行的是哪种分裂 处于何时期 说出判断依据。
提示:图D细胞不含同源染色体,且着丝粒分裂,处于减数分裂Ⅱ的后期。
细胞分裂图像题的两种判断方法
(1)根据染色体的特点辨别细胞分裂方式——“三看法”
口诀:一看数,二看体,三看行为比一比。
(2)依据细胞质分配识别减数分裂不同时期的图像
7.如图为某一高等动物体内的一组细胞分裂示意图,据图分析正确的是(　D　)
A.图②产生的子细胞不一定为精细胞
B.图中属于体细胞有丝分裂过程的有①③⑤
C.一般不用该生物的性腺作为观察减数分裂的实验材料
D.该生物的正常体细胞中含有4条染色体
解析:④细胞中同源染色体分离,且细胞质均等分裂,该高等动物为雄性动物;图②细胞处于减数分裂Ⅱ后期,且细胞质均等分裂,称为次级精母细胞,其分裂形成的子细胞一定为精细胞。体细胞进行的是有丝分裂,图中属于有丝分裂过程的有③⑤。动物的精巢(睾丸)是观察动物细胞减数分裂的最佳材料,卵巢中同一时期进行减数分裂的卵原细胞很少,并且它的分裂是不完整的,故一般不用雌性动物的性腺作为观察减数分裂的实验材料。
8.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,据图判断下列分析不正确的是(　D　)
A.图1中AB段的形成是核DNA复制的结果,图2中丙细胞将发生CD段的变化
B.图2中的乙表示初级卵母细胞正在发生同源染色体分离
C.图2中甲、乙、丙细胞中所含染色体数分别为8、4、2
D.图1中D点时期细胞中染色体数与A点时期染色体数目相等
解析:图1中AB段形成的原因是核DNA复制,图2中丙细胞将发生CD段的变化,即着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体;图2中的乙细胞中同源染色体分离,且细胞质不均等分裂,所以该图表示初级卵母细胞正在发生同源染色体分离;图2中甲、乙、丙细胞中所含染色体数分别为8、4、2;图1中CD段发生着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,所以D点时期细胞中染色体数是A点时期染色体数目的两倍。
　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　
[生活情境]
唐氏综合征又称21三体综合征,是一种常见的染色体异常遗传病,患者的智力低于常人,身体发育缓慢,并且表现出特殊的面容。对患者进行染色体检查,可以看到患者比正常人多了一条21号染色体。
探究:(1)21三体综合征产生的原因是什么
提示: 父方或母方产生生殖细胞时减数分裂异常,产生了21号染色体多一条的精子或卵细胞,该异常的精子或卵细胞与正常的卵细胞或精子完成受精作用,会出现21三体综合征患者。
(2)若确定母方卵原细胞减数分裂异常,产生了一个21号染色体多一条的卵细胞,试分析该卵细胞产生的原因。
提示:可能是母方减数分裂Ⅰ同源染色体没有正常分离,也可能是减数分裂Ⅱ着丝粒分裂后两条子染色体没有正常分离(移向两极)所致。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.进行有性生殖的生物,在由原始生殖细胞产生成熟生殖细胞的过程中,染色体只复制一次,而细胞连续分裂两次,最终使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。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.减数分裂Ⅰ的主要特征:①同源染色体联会形成四分体;②四分体中的非姐妹染色单体之间可以发生互换;③同源染色体分离,非同源染色体自由组合。 3.减数分裂Ⅱ的主要特征:每条染色体的着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,分别移向细胞的两极。
随堂反馈
　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　
1.下列关于四分体的叙述中,正确的是(　D　)
A.有丝分裂和减数分裂过程中都会出现四分体
B.一个四分体中含有四条染色体和四个DNA分子
C.次级精母细胞中的四分体数是初级精母细胞中的1/2
D.人的初级精母细胞在减数分裂Ⅰ前期可形成23个四分体
解析:在减数分裂Ⅰ前期,联会后的每对同源染色体形成四分体,一个四分体中含有四条染色单体,而有丝分裂过程中不会出现四分体;一个四分体中含有两条染色体、四条染色单体和四个DNA分子;次级精母细胞中不存在四分体;人的精原细胞中含有23对同源染色体,在减数分裂前的间期,染色体复制后成为初级精母细胞,此时细胞中的染色体数目不变,因此人的初级精母细胞在减数分裂Ⅰ前期可形成23个四分体。
2.如图为某动物细胞分裂示意图,下列关于该图的叙述不正确的是(　B　)
A.在减数分裂Ⅰ前期时,④与⑦、⑤与⑥联会,形成两个四分体
B.在减数分裂Ⅰ后期时,移向同一极的染色体均含同源染色体
C.④是一条染色体,包含两条染色单体①和③,它们通过一个着丝粒②相连
D.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
解析:题图中④和⑦为一对同源染色体,⑤和⑥也为一对同源染色体。题图中每条染色体均包含两条姐妹染色单体,且染色体的着丝粒均位于赤道板两侧,表示处于减数分裂Ⅰ中期;在减数分裂Ⅰ前期时,同源染色体两两配对,发生联会,形成四分体;在减数分裂Ⅰ后期时,同源染色体分离,移向同一极的染色体均不含同源染色体。
3.以下细胞中既含有同源染色体,又含有染色单体的是(　A　)
①有丝分裂中期细胞　②有丝分裂后期细胞　③减数分裂Ⅰ中期细胞　④减数分裂Ⅱ中期细胞
⑤减数分裂Ⅰ后期细胞　⑥减数分裂Ⅱ后期细胞
A.①③⑤ B.②③④
C.①③④ D.④⑤⑥
解析:有丝分裂后期及减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,染色单体消失;减数分裂Ⅱ中期虽有染色单体,但不含同源染色体。
4.下列有关人体的减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ的比较,正确的是(　D　)
A.在减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程中都有同源染色体
B.在减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程中都有姐妹染色单体的分离
C.减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程中染色体数目不可能相同
D.减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程中核DNA含量不可能相同
解析:减数分裂Ⅰ后期,同源染色体分离,因此减数分裂Ⅱ过程中不含同源染色体;在减数分裂Ⅰ过程中没有姐妹染色单体的分离;减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ后期染色体数目相同;减数分裂Ⅰ过程中核DNA含量为减数分裂Ⅱ过程的二倍,故两者不可能相同。
5.如图是发生在某生物体内的细胞减数分裂部分过程模式图,请据图回答下列问题。
(1)由图可知该生物属于　　　　(填“动物”或“植物”),该过程发生的场所是　　　　。
(2)减数分裂过程的正确顺序是　　　　　　　　(用甲、乙、丙、丁序号表示)。
(3)图丙中,细胞含有　　　　条染色单体,有　　　对同源染色体。
(4)图丁中,细胞含有　　　个四分体。
解析:(1)动物细胞没有细胞壁,由图可知该生物属于动物,由于甲细胞的同源染色体分离,且细胞质不均等分裂,所以可判断是初级卵母细胞。因此该过程发生的场所是卵巢。(2)据题图分析可知,该过程的正确顺序是丁→甲→乙→丙。(3)图丙表示减数分裂Ⅱ后期,细胞中含有0条染色单体,有0对同源染色体。(4)图丁所示的细胞同源染色体联会,形成四分体,共有2个四分体。
答案:(1)动物　卵巢
(2)丁→甲→乙→丙
(3)0　0　(4)2