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第2章
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、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
[学习目标]
1.阐明卵细胞的形成过程,并和精子的形成过程进行比较。
2.归纳减数分裂中染色体、染色单体、DNA数目的变化规律。
3.学会辨析细胞分裂的图像。
4.观察蝗虫精母细胞减数分裂装片。
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
[对应学生用书第30页]
一、卵细胞的形成过程
1.卵细胞的形成
(1)哺乳动物卵细胞的形成场所: 卵巢 ,其内部有许多发育程度不同的 卵泡 ,在卵泡中央的一个细胞将会发育为 卵细胞 。
(2)卵细胞形成的起点: 卵原细胞 。
卵巢
卵泡
卵细胞
卵原细胞
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
2.卵细胞的形成过程
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 最终都退化消失。
卵细胞
极体
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
二、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
1.实验原理:蝗虫的精母细胞要经过两次细胞分裂形成精细胞,再通过变形形成精子。在此过程中,细胞中的 染色体 形态、位置和数目都在不断地发生变化,可据此识别减数分裂的各个时期。
染色体
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
2.实验流程
(1)装片制作:解离→ 漂洗 → 染色 → 制片 。
(2)显微观察
漂洗
染色
制片
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判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)哺乳动物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的变化不同。
( × )
√
×
(3)在形成卵细胞的过程中,减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ都是不均等分裂。
( × )
×
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(4)一个卵原细胞经过减数分裂形成4个生殖细胞。 ( × )
(5)染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅰ。 ( √ )
×
√
(6)染色体减半的原因是染色体复制一次,细胞连续分裂两次。 ( × )
(7)在减数分裂过程中,会出现染色体和纺锤体。 ( √ )
×
√
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
[对应学生用书第30页]
知识点一 卵细胞的形成过程
1.分析教材第22页图2-5,思考并回答以下问题:
(1)该过程进行的场所是 雌性动物的卵巢内 。
(2)卵细胞形成时,细胞质发生了 2 次不均等分裂,分别是 初级卵母细胞在减数分裂Ⅰ后期 、 次级卵母细胞在减数分裂Ⅱ后期 。
雌性动物的卵巢内
2
初级卵母细胞在减
数分裂Ⅰ后期
次级卵母细胞在减数分裂Ⅱ后期
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
(3)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。
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
2.如图为高等动物的细胞分裂示意图,写出甲、乙、丙三个细胞的名称。
甲: 次级精母细胞或极体 ;
乙: 初级精母细胞 ;
丙: 次级卵母细胞 。
次级精母细胞或极体
初级精母细胞
次级卵母细胞
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
1.精子和卵细胞形成的比较
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
2.据图快速判断精子和卵细胞的形成过程
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
1.下列关于减数分裂形成卵细胞的过程的叙述,正确的是( )
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数不变 ⑥染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅱ末期结束时
A.①②③ B.④⑤⑥ C.③④ D.⑥
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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,因此在次级卵母细胞中不存在同源染色体,②错误;减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,③正确;减数分裂Ⅰ后期,同源染色体的分离,导致子细胞中染色体数目减半,④正确;减数分裂的结果是子细胞中染色体数目减半,核DNA数也减半,⑤错误;染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ末期结束时,⑥错误。
答案 C
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2.如图为高等动物的细胞分裂示意图。正确的是( )
A.图甲一定为次级精母细胞
B.图丙中的M、m为一对同源染色体
C.图丙为次级卵母细胞或极体
D.图乙一定为初级卵母细胞
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解析 甲图中没有同源染色体,且着丝粒已经分裂,姐妹染色单体分离,表明图甲细胞处于减数分裂Ⅱ后期,由于细胞质均等分裂,因此甲细胞可能是次级精母细胞也可能是极体,A错误;图丙细胞中的M、m是由姐妹染色单体分开形成的,不是同源染色体,图丙细胞处于减数分裂Ⅱ后期,且细胞质不均等分裂.所以为次级卵母细胞,B、C错误;图乙细胞处于减数分裂Ⅰ后期,且细胞质不均等分裂,一定为初级卵母细胞,D正确。
答案 D
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知识点二 减数分裂过程中染色体、核DNA等数目的变化规律
1.染色体、染色单体和核DNA的数量关系:
(1)染色体复制后,着丝粒分裂前,三者的比例为 1∶2∶2 (如甲图);
(2)着丝粒分裂后,或染色体复制前,三者的比例为 1∶0∶1 (如乙图)。
1∶2∶2
1∶0∶1
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2.根据精子和卵细胞的形成过程中染色体、核DNA分子数目变化规律,请在下列坐标系中构建相应的坐标曲线图。
(1)图中,染色体∶核DNA=1∶1的时期是 之前和 之后。
(2)图中,染色体∶核DNA=1∶2的时期是 之后到 之前。
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提示:
(1)减数分裂前的间期DNA复制 减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂 (2)减数分裂前的间期DNA复制 减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂
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1.精子和卵细胞形成过程中染色体、染色单体和核DNA分子数目的变化规律(设某生物体正常体细胞染色体数目为2n,核DNA数目为2c)
间期 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ
同源染色体 有 有 无
着丝粒 — 不分裂 分裂
染色体数目变化 2n 2n→n,减半 n→2n→n,
不减半
染色单体数目变化 0→4n 4n→2n,减半 2n→0,消失
核DNA数目变化 2c→4c 4c→2c,减半 2c→c,减半
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2.减数分裂过程中染色体、染色单体数目与核DNA分子数的变化曲线分析
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
(1)间期DNA(染色体)的复制,DNA分子数加倍,形成染色单体,但是染色体数目不变。
(2)减数分裂Ⅰ结束时,同源染色体分配到两个子细胞中,每个细胞内DNA和染色体、染色单体数目均减半。
(3)减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,染色体数目加倍,染色单体消失,但是DNA分子数不变。
(4)减数分裂Ⅱ结束时,由姐妹染色单体分开后形成两条子染色体分别分配到两个子细胞中,核DNA和染色体数目再次减半。
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3.成熟生殖细胞的形成过程中每条染色体上DNA数目变化规律
(1)bc段变化的原因是DNA复制,染色单体形成。
(2)cd段可包含G2期,减数分裂Ⅰ前、中、后、末期和减数分裂Ⅱ前、中期。
(3)de段变化的原因是减数分裂Ⅱ后期着丝粒一分为二,染色单体消失,每条染色体上只含有1个DNA分子。
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3.如图表示配子形成过程中染色体、核DNA分子变化的相对值。下列有关a~c段(不含a、c点)的叙述,正确的是 ( )
A.细胞中始终存在染色单体
B.细胞中始终存在同源染色体
C.细胞中染色体和核DNA分子数之比由1∶2变为1∶1
D.此时期表示初级性母细胞
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解析 据题图可知,图中虚线数目加倍一次,但连续减半两次,因此该虚线应表示减数分裂过程中核DNA分子的变化相对值,实线表示染色体变化的相对值,其中0~a表示减数分裂前的间期,b为减数分裂Ⅰ末期结束时,b~c段处于次级性母细胞阶段,无同源染色体,c点姐妹染色单体彼此分离形成子染色体。处于a~c段(不含a、c点)的细胞始终存在染色单体,并且染色体和核DNA分子数之比一直为1∶2。
答案 A
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第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
知识点三 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
阅读教材第24页“探究·实践”观察蝗虫精母细胞减数分裂装片,回答下列问题:
(1)实验中为什么选蝗虫精母细胞作为观察材料?
提示:蝗虫精母细胞染色体数目较少,染色体较大,易于观察。
(2)观察减数分裂实验时不适宜选择雌性个体,为什么?
提示:因为雌性个体产生的雌配子数量远远少于雄性个体产生的雄配子数量,而且在动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底,排卵时排出的一般是次级卵母细胞。
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
(3)若用桃花雄蕊观察减数分裂的过程,能观察到细胞分裂的连续过程吗?能观察到不同时期的细胞吗?
提示:不能,在制作减数分裂装片的过程中,细胞已经被杀死,被固定在某个分裂时期,所以不能观察到连续的分裂过程。但不同细胞被固定在不同时期,因此可观察到各时期的染色体形态。
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
关于观察蝗虫精母细胞减数分裂装片的4点说明
(1)减数分裂前的间期有DNA分子复制和相关蛋白质合成。可以看到核膜包被的细胞核。
(2)减数分裂Ⅰ会出现同源染色体联会、四分体形成、同源染色体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。
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
(3)减数分裂Ⅰ的中期,两条同源染色体分别排列在细胞中央的赤道板两侧,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。
减数分裂Ⅱ的中期,所有染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板位置,末期细胞两极的染色体不含染色单体。
(4)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,推测出一个精原细胞减数分裂过程中不同分裂时期染色体变化。
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
5.下列关于观察细胞减数分裂实验的叙述中,错误的是( )
A.可用蝗虫精母细胞、蚕豆花粉母细胞的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,有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
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
解析 蝗虫精母细胞、蚕豆花粉母细胞都可以进行减数分裂,均可作为观察减数分裂的材料,A正确;花药中花粉数量远多于雌蕊中的卵细胞数量,所以雄蕊更易观察到减数分裂现象,B正确;联会发生在减数分裂Ⅰ的前期,所以能观察减数分裂现象的装片,有可能观察到同源染色体的联会现象,C正确;洋葱根尖细胞进行有丝分裂,不能进行减数分裂,不能观察到同源染色体的联会现象,D错误。
答案 D
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6.(不定项)有研究者采用荧光染色法制片,在显微镜下观察拟南芥(2n=10)花药减数分裂细胞中染色体形态、位置和数目,以下为镜检时拍摄的4幅图片。下列叙述正确的是 ( )
A.图甲、丙中细胞处于减数第一次分裂时期
B.图甲细胞中同源染色体已彼此分离
C.图乙细胞中5个四分体排列在赤道板附近
D.图中细胞按照减数分裂时期排列的先后顺序为甲→乙→丙→丁
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
解析 用荧光染色法制片,观察拟南芥(2n=10)花药细胞减数分裂过程,根据图甲、乙、丙、丁中染色体形态、数目和位置可以判断图中细胞所处时期。图甲中染色体散乱排列,且荧光所示染色体较图丙、丁粗,推测图甲细胞是处于减数第一次分裂四分体时期的一个初级精母细胞;图乙相对于图甲,染色体排列较整齐,推测图乙细胞是处于减数第一次分裂中期的一个初级精母细胞,同源染色体排列在赤道板附近;图丙中染色体分别集中在两个区域,且染色体整齐排列,推测图丙细胞是处于减数第二次分裂中期的两个次级精母细胞;图丁中染色体分别集中在四个区域,推测图丁细胞是处于减数第二次分裂后期的两个次级精母细胞。处于减数第一次分裂时期的是图甲和图乙所示细胞,处于减数第二次分裂时期的是图丙和图丁所示细胞,A错误;图甲所示细胞处于减数第一次分裂前期,同源染色体联会,并未发生分离现象,B错误;图乙所示细胞处于减数第一次分裂中期,同源染色体排列在赤道板附近,C正确。根据以上分析,图中细胞按照减数分裂时期排列的先后顺序为甲→乙→丙→丁,D正确。
答案 CD
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
——素养发展 探究应用——
[情境]
“常规”与“逆反”减数分裂
近些年,研究人员在细胞减数分裂研究中有一些新发现,如图1所示。
“常规”减数分裂
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“逆反”减数分裂
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[探究]
(1)图1中减数分裂是进行有性生殖的生物产生 细胞的过程(部分染色体未标出),细胞②中 之间常常发生互换。
(2)与“常规”减数分裂相比,“逆反”减数分裂中染色体变化的特征是 。
(3)经过对大量样本的统计研究,发现了染色体的分配规律如图2所示。
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
染色体的这种分配规律及其生物学意义是: 。
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
解析 (1)在图示减数分裂过程中细胞质的分配是不均等的,因此是卵细胞形成的过程;②是初级卵母细胞,此时同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了互换。(2)由图1可知,与“常规”减数分裂相比,“逆反”减数分裂中染色体变化的特征是MⅠ(减数分裂Ⅰ)姐妹染色单体分开,MⅡ(减数分裂Ⅱ)同源染色体分离。(3)由图2可知,经过MⅡ(减数分裂Ⅱ)形成的卵细胞含有重组染色体的概率高,含有未重组染色体的概率低,增加了配子多样性,后代具有更多的变异性,具有更大的基因多样性,为进化提供了丰富的原材料,子代群体对环境有更大的适应性,有利于进化。
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
答案 (1)卵 同源染色体的非姐妹染色单体 (2)MⅠ(减数分裂Ⅰ)姐妹染色单体分开,MⅡ(减数分裂Ⅱ)同源染色体分离 (3)卵细胞获得重组染色体的概率高,后代具有更多的变异性(具有更大的基因多样性),为进化提供了丰富的原材料(子代群体对环境有更大的适应性,有利于进化)
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
[对应学生用书第34页]
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)精子和卵细胞形成过程中染色体的行为变化不同。 ( × )
(2)在卵细胞的形成过程中,细胞都是不均等分裂的。 ( )
×
×
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(3)卵细胞的形成过程中无联会现象。 ( × )
(4)卵细胞和精细胞一样,需要变形。 ( × )
(5)观察一个精原细胞即可看到减数分裂的连续变化。 ( × )
×
×
×
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
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,处于减数分裂Ⅱ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的分离、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
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
解析 该细胞的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,处于减数分裂Ⅱ后期;该细胞不含同源染色体,4个DNA分子,不含染色单体;该细胞处于减数分裂Ⅱ后期,所以不会发生同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合;该细胞为次级卵母细胞,其特点为着丝粒一分为二,结果是分裂为一个卵细胞和一个极体,其中只有卵细胞具有生殖功能。
答案 D
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3.下列与减数分裂有关的说法,正确的是 ( )
A.减数分裂是由魏斯曼发现的
B.减数分裂过程中染色体复制一次,总数量加倍两次
C.原始的生殖细胞通过减数分裂产生四个子细胞
D.减数分裂是生物生殖所必须经历的过程
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解析 魏斯曼是从理论上预测了减数分裂,实际过程是别人发现的,A错误;减数分裂过程中,染色体只复制一次,总数量不可能加倍两次,B错误;由于减数分裂过程中细胞分裂两次,原始的生殖细胞产生4个子细胞(极体也是子细胞),C正确;生物界的生殖方式分有性生殖和无性生殖,在无性生殖的过程中,不经历减数分裂,D错误。
答案 C
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4.下列三条曲线表示某生物细胞分裂过程中染色体数目变化情况,在如图甲、乙、丙中的①②③④中均涉及染色体数目减半,其中“减半”的原因完全相同的一组是( )
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
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解析 ①下降的原因是同源染色体分离;②下降的原因是同源染色体分离;③下降的原因是着丝粒分裂;④下降的原因是着丝粒分裂。因此,①~④中染色体数目减半的原因完全相同的是①和②,③和④。
答案 A
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5.如图是某哺乳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,该细胞是在动物的 中形成的。
第2课时 卵细胞的形成过程、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
(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。
(4)为了观察减数分裂各时期的特点,实验材料选择恰当的是 ( )
①蚕豆的雄蕊 ②桃花的雌蕊 ③蝗虫的精巢 ④小鼠的卵巢
A.①② B.③④ C.①③ D.②④
答案 (1)卵 卵巢 (2)初级卵母 次级卵母 (3)1 (4)C
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知识点二 减数分裂过程中染色体、核DNA等数目的变化规律
4.下图是某雄性动物精子形成过程中相关数据的经典图像。细胞中没有同源染色体的细胞是( )
A.甲、乙、丙
B.乙、丙、丁
C.甲、丙、丁
D.乙、丁、戊
解析 减数分裂Ⅱ各时期的细胞中和成熟的生殖细胞中,无同源染色体,结合分析可知,图中的细胞类型中,没有同源染色体的细胞是乙(减数分裂Ⅱ的前期和中期细胞)、丙(减数分裂Ⅱ后期和末期的细胞)、丁(精细胞)。
答案 B
$$