2.1.1 减数分裂-【正禾一本通】2024-2025学年高中生物必修2 遗传与进化同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 单选）

第2章　基因和染色体的关系 知识框图 情境导思 在孟德尔遗传规律被重新发现之后，科学家开始寻找基因在细胞中的位置。细胞学研究揭示了精子和卵细胞的形成要经过减数分裂，精子和卵细胞经过受精作用结合形成受精卵。 (1)受精卵中的染色体数目和亲代个体体细胞染色体数目相等，说明亲代在形成精子、卵细胞的减数分裂过程中，染色体数目发生了怎样的变化？ (2)减数分裂和受精过程中，染色体的行为与基因(遗传因子)传递行为具有惊人的一致性，说明基因和染色体存在怎样的关系？ (3)假说—演绎法能否用在探究基因存在的位置？ (4)根据伴性遗传理论和相关技术在生产实践中的应用及影响作出科学的判断 第1节　减数分裂和受精作用 第1课时　减数分裂 【学习目标】1.生命观念：通过学习减数分裂的过程，理解细胞生命活动的动态变化并建立辩证统一的观点。 2.科学思维：归纳比较精子、卵细胞形成过程的区别与联系。 3.科学探究：通过观察细胞的减数分裂，掌握实验的操作技能。 4.社会责任：关注不良环境对生物减数分裂的影响，养成健康生活习惯。 任务一　精子的形成过程 1.场所：睾丸。 2.过程 (1)减数分裂前的间期：染色体复制。 (2)减数分裂分裂期 ①减数分裂Ⅰ ②减数分裂Ⅱ 3.重要概念 (1)同源染色体与非同源染色体 ①同源染色体：减数分裂过程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。 ②非同源染色体：形状、大小不相同，且在减数分裂过程中不进行配对的染色体。 (2)联会和四分体 ①联会：在减数分裂过程中，同源染色体两两配对的现象。 ②四分体：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫作四分体。 【深挖教材·P19～20】 1.生殖器官中也存在有丝分裂 生殖器官中精原细胞或卵原细胞的形成过程为有丝分裂，故在生殖器官中不仅发生减数分裂过程，也发生有丝分裂过程。 2.并非只要有同源染色体，就可形成四分体 并非所有细胞分裂方式都存在四分体。联会形成四分体是减数分裂Ⅰ特有的现象，有丝分裂过程中有同源染色体但不进行联会，故不存在四分体。 【点拨】　有关同源染色体认识的两个误区 (1)大小、形状不同的染色体可以是同源染色体，如男性体细胞中的X染色体和Y染色体，X染色体较大，Y染色体较小。大小相同的染色体不一定是同源染色体，如着丝粒分裂后形成的两条染色体不是同源染色体。 (2)同源染色体既可以是复制之前不含染色单体的染色体，也可以是复制之后含染色单体的染色体。 1.如图表示细胞分裂某时期的图像： (1)图甲中属于同源染色体的是哪些？哪些是非同源染色体？ 提示：A、B是一对同源染色体；C、D是另一对同源染色体。属于非同源染色体的有A、C，A、D，B、C，B、D。 (2)图乙中，a、a′，a、b，a、c的关系分别是什么？四分体指的是图中哪些染色体？ 提示：a、a′的关系是姐妹染色单体，a、b的关系是同源染色体中的非姐妹染色单体，a、c的关系是非同源染色体之间的非姐妹染色单体。属于四分体的是a、a′和b、b′，c、c′和d、d′。 (3)四分体、染色体、染色单体和核DNA分子之间的数量关系是怎样的？图乙中四分体、染色体、染色单体各有几个(条)? 提示：1个四分体＝2条染色体＝4条染色单体＝4个核DNA分子。图乙中有2个四分体、4条染色体、8条染色单体。 (4)结合图丙分析互换发生的时期和范围？ 提示：时期：减数分裂Ⅰ前期。范围：同源染色体的非姐妹染色单体之间。 2.下图是动物精巢中减数分裂的过程示意图： (1)图中A、C、G分别表示什么细胞？ 提示：初级精母细胞、次级精母细胞、精细胞。 (2)经减数分裂Ⅰ形成的两个次级精母细胞中染色体在形态、大小上有什么特点？ 提示：一般情况下，染色体形态、大小一一对应、两两相同。 (3)与有丝分裂相比，甲过程中染色体的特殊行为有哪些？ 提示：①同源染色体联会；②四分体中的非姐妹染色单体可以发生互换；③同源染色体分离，分别移向细胞的两极。 (4)1个精原细胞经减数分裂后产生的4个精细胞在染色体组成上有什么关系？(不考虑互换) 提示：来自同一个次级精母细胞的两个精细胞染色体组成相同，来自同一个精原细胞或初级精母细胞的精细胞之间染色体相同或互补。 【归纳总结】　减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ的区别 项目 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ 分裂前的间期 DNA复制 DNA不复制 同源染色体 有 无 着丝粒变化 不分裂 分裂 染色体 主要行为 ①同源染色体联会； ②四分体中非姐妹染色单体可以发生互换； ③同源染色体分离，非同源染色体自由组合 着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为两条染色体，分别移向细胞两极 1.(2024·陕西西安高一检测)下列有关同源染色体与四分体的叙述，错误的是(　　) A.在减数分裂过程中，同源染色体会两两配对 B.同源染色体分离使染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ C.四分体中含有两条染色体和四条染色单体 D.四分体时期可能发生非同源染色体间的互换 解析：选D。四分体是同源染色体两两配对形成的，在减数分裂过程中，同源染色体会两两配对，A正确；同源染色体分离使染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ过程中，B正确；一对同源染色体在减数分裂Ⅰ前期经过联会形成四分体，含有两条染色体和四条染色单体，C正确；四分体时期可能发生同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换，D错误。 【误区警示】　联会和四分体的相互关系 联会是同源染色体两两配对的过程，而四分体是联会的结果，是同源染色体的特殊存在形式。由上图可知：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.如图为精细胞的形成过程，下列叙述错误的是(　　) A.过程①是原始生殖细胞的增殖过程，增殖方式为有丝分裂 B.过程①②中均会形成姐妹染色单体 C.过程③同源染色体联会，形成四分体，着丝粒排列在细胞板两侧 D.过程①④中均有着丝粒分裂和姐妹染色单体分开的过程 解析：选C。过程①是原始生殖细胞的增殖过程，包括有丝分裂间期和分裂期，A正确；过程②表示减数分裂前的间期，和过程①中有丝分裂间期一样，完成DNA复制和有关蛋白质的合成，从而形成姐妹染色单体，B正确；过程③中形成四分体后，着丝粒会排列在赤道板两侧，C错误；过程①(有丝分裂)和过程④(减数分裂Ⅱ)中均有着丝粒分裂和姐妹染色单体分开的过程，D正确。 3.(2024·广东湛江高一期中)如图为某植物(染色体数目为2n)减数分裂形成精子的部分显微照片。下列相关叙述错误的是(　　) A.图中减数分裂的顺序为③→①→④→② B.图①③所示细胞中含有同源染色体 C.图③所示细胞分裂将产生2个次级精母细胞 D.图③④形成的子细胞内染色体数相同 解析：选B。据图分析，①细胞处于减数分裂Ⅱ中期(能观察到两个细胞，且染色体的着丝粒排列在赤道板上)，②细胞处于减数分裂Ⅱ末期(能观察到4个细胞)，③细胞处于减数分裂Ⅰ后期(同源染色体分离)，④细胞处于减数分裂Ⅱ后期(观察到2个细胞，着丝粒分裂，姐妹染色单体分离形成染色体，分别移向细胞的两极)，故图中减数分裂的顺序为③→①→④→②，A正确；图①是减数分裂Ⅱ中期，细胞中没有同源染色体，B错误；图③细胞处于减数分裂Ⅰ后期，结合题干信息可知，细胞③名称是初级精母细胞，其分裂产生的细胞为2个次级精母细胞，C正确；图③④形成的子细胞内染色体数相同，都是体细胞染色体数的一半，D正确。 任务二　卵细胞的形成过程 1.场所：卵巢。 2.过程 (1)减数分裂前的间期：卵原细胞增大，染色体复制。 (2)减数分裂分裂期 ①减数分裂Ⅰ ②减数分裂Ⅱ 3.减数分裂的概念 【深挖教材·P23】　不良环境条件影响精原细胞、卵原细胞的减数分裂，进而影响生殖细胞的形成。 低温影响酶的活性进而影响减数分裂过程中纺锤体的形成，导致花粉母细胞减数分裂发生异常，花粉的数量和质量都会有影响。对此，农业生产上可以采取灌深水的措施来预防，因为水的比热容较大，水的温度相对不容易改变，当气温过低时，灌深水后稻田温度不会降低太多。 【点拨】　判断精子与卵细胞形成过程中的细胞分裂图像的依据是细胞质是否均等分裂 (1)如果细胞质不均等分裂，可以确定其为卵细胞的形成过程图像。 (2)如果细胞质均等分裂，可能为精细胞的形成过程图像，也可能是极体的分裂图像。 下图为卵细胞形成过程示意图： (1)图中a～f细胞的名字分别是什么？ 提示：a.卵原细胞，b.初级卵母细胞，c.极体，d.次级卵母细胞，e.极体，f.卵细胞。 (2)卵细胞形成过程中细胞质是均等分裂吗？ 提示：不是。卵细胞形成过程中初级和次级卵母细胞分裂时，细胞质都是不均等分裂的；极体分裂时，细胞质是均等分裂的。 (3)动物的精子和卵细胞形成部位分别在哪里？ 提示：精子形成于睾丸，卵细胞形成于卵巢。 (4)一个精原细胞和一个卵原细胞经过减数分裂后产生的子细胞分别是什么？ 提示：一个精原细胞→四个精细胞(生殖细胞)；一个卵原细胞→一个卵细胞(生殖细胞)＋三个极体(退化消失)。 (5)卵细胞形成过程中，为什么细胞质不均等分裂？而精子形成过程中，为什么细胞需要经过变形？ 提示：细胞质不均等分裂形成的卵细胞较大，保证了受精后能有充足的营养物质，满足早期胚胎发育的需要。精细胞经过变形产生了尾等结构，有利于精子的运动。 【归纳总结】　精子和卵细胞形成过程的比较 项目 精子 卵细胞 产生部位 动物的睾丸 动物的卵巢 细胞质分裂方式 均等分裂 存在不均等分裂 是否变形 变形 不变形 子细胞数目 4个精子 1个卵细胞、3个极体(退化) 相同点 ①染色体都在减数分裂前的间期复制一次； ②减数分裂Ⅰ都是同源染色体分离； ③减数分裂Ⅱ都是着丝粒分裂，姐妹染色单体分开； ④形成的精子和卵细胞中的染色体数目都减半 1.(2024·江苏泰州高一期中)下列有关精子和卵细胞形成的说法，正确的是(　　) A.二者形成过程中都有四分体 B.精子和卵细胞形成过程中不同的地方是精子需变形，卵细胞不变形，其余完全相同 C.二者形成过程中都有染色体的均分，二者所含遗传物质均是正常体细胞的一半 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 解析：选A。通过减数分裂形成精子和卵细胞的过程中都有联会、四分体、同源染色体分离、非同源染色体自由组合现象，A正确；精子和卵细胞形成过程中不同的地方：产生场所、细胞质分裂方式、是否需要变形、生殖细胞数目，B错误；二者形成过程中都有染色体的复制和均分，但卵细胞形成过程中细胞质不均等分裂，导致细胞质中的遗传物质有差别，C错误；1个卵原细胞只能形成1个卵细胞，而1个精原细胞可形成4个精子，因此形成100个受精卵，至少需要25个精原细胞和100个卵原细胞，D错误。 2.(2024·贵州贵阳高一期中)如图为高等动物的细胞分裂示意图。下列叙述正确的是(　　) A.图甲一定为极体 B.图乙一定为初级卵母细胞 C.图丙一定为次级卵母细胞或极体 D.图丙中的M、m为一对同源染色体 解析：选B。据图可知，图甲没有同源染色体，着丝粒分裂，处于减数分裂Ⅱ的后期，且细胞质均等分裂，表示第一极体或者次级精母细胞，A错误；图乙正在进行同源染色体分离，处于减数分裂Ⅰ的后期，且细胞质不均等分裂，表示初级卵母细胞，B正确；图丙没有同源染色体，着丝粒分裂，处于减数分裂Ⅱ的后期，且细胞质不均等分裂，表示次级卵母细胞，C错误；图丙中M和m是着丝粒分裂之后形成的两条染色体，是间期复制形成的，不是一对同源染色体，D错误。 3.下图表示某生物细胞分裂过程，两对等位基因A、a和B、b分别位于两对同源染色体上，若不考虑互换，则下列叙述正确的是(　　) A.细胞Ⅱ可能是次级卵母细胞，无同源染色体 B.细胞Ⅳ中有2个B基因和2个b基因 C.细胞Ⅴ中可能含有2条染色体，1个b基因 D.细胞Ⅲ中的染色体数目与核DNA数目的比例始终为1∶2 解析：选B。由细胞Ⅱ和细胞Ⅳ不均等分裂可知，细胞Ⅰ是卵原细胞，细胞Ⅱ是初级卵母细胞，细胞Ⅲ是第一极体，细胞Ⅳ是次级卵母细胞，细胞Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ是第二极体，细胞Ⅷ是卵细胞。细胞Ⅱ中含有2对同源染色体，A错误。细胞Ⅷ中含有B基因和b基因，说明减数分裂Ⅰ过程中含有B基因和b基因的同源染色体没有分开，因此，细胞Ⅳ中有2个B基因和2个b基因，细胞Ⅲ中只含有a基因所在的染色体，故细胞Ⅴ含有1条染色体，只有1个a基因，B正确，C错误。细胞Ⅲ在减数分裂Ⅱ后期和末期，染色体数目与核DNA数目之比为1∶1，D错误。 任务三　观察蝗虫精母细胞减数分裂装片　　　　　　　　　　　　　　　　 1.目的要求 通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，识别减数分裂不同时期染色体的形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。 2.材料用具 蝗虫精母细胞减数分裂装片，显微镜。 3.实验原理 根据细胞中的染色体形态、位置和数目的变化，识别减数分裂的各个时期。 4.实验流程 【深挖教材·P24】　实验材料的选择和结果分析 1.选择染色体数量少的生物细胞进行观察，因为染色体数量越多，越不利于进行染色体的计数和形态观察。 2.宜选用雄性个体的生殖器官作为实验材料 (1)一般来说，雄性个体产生的雄配子数量远远多于雌性个体产生的雌配子数量。 (2)雌性动物排卵排出的细胞并非成熟的卵细胞，而是卵母细胞(初级卵母细胞或次级卵母细胞)，因此在卵巢中看不到完整的减数分裂过程。 【点拨】　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染色体的连续变化。 1.(2024·河南洛阳高一期中)某同学以蝗虫的精巢作为实验材料制成装片观察减数分裂。下列有关叙述错误的是(　　) A.蝗虫作为实验材料的优点是染色体数目少、材料易得 B.观察装片时不可能看到处于有丝分裂某时期的细胞 C.在低倍镜下能找到处于减数分裂Ⅰ、Ⅱ时期的细胞 D.装片制作过程中需要用碱性染料对染色体进行染色 解析：选B。蝗虫作为实验材料的优点是染色体数目少、便于观察染色体的行为和数目，且材料易得，A正确；实验材料是蝗虫的精巢，精巢中的体细胞或精原细胞可进行有丝分裂，所以有可能观察到处于有丝分裂某时期的细胞，B错误；蝗虫的精巢内存在多个精原细胞同时进行减数分裂，因此在低倍镜下能找到处于不同分裂时期的图像，即能找到减数分裂Ⅰ、Ⅱ时期的细胞，C正确；染色体易被碱性染料染色，制作装片时需要用碱性染料对染色体进行染色，便于观察染色体的形态、位置和数目，D正确。 2.下图是在显微镜下观察到的某二倍体生物减数分裂不同时期的图像。下列叙述错误的是(　　) A.用低倍显微镜找寻物像时视野中的细胞大多含有染色体，细胞内染色体的形态、位置和数目可作为判断减数分裂各时期的依据 B.上述观察到的细胞图像按减数分裂所属时期先后排序为③①②④ C.图③中细胞的特点是同源染色体联会，非姐妹染色单体可能发生互换 D.图④中每个细胞的染色体数目是初级性母细胞染色体数目的一半 解析：选A。染色体存在于细胞分裂过程中，细胞分裂期在细胞周期中所占的比例小，只有小部分细胞含有染色体处于分裂期，A错误。①细胞同源染色体分离，非同源染色体自由组合，为减数分裂Ⅰ后期；②着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，为减数分裂Ⅱ后期；③同源染色体两两配对发生联会，形成四分体，为减数分裂Ⅰ前期；④次级精母细胞细胞膜向内凹陷，形成四个精细胞，为减数分裂Ⅱ末期，上述观察到的细胞图像按减数分裂所属时期先后排序为③①②④，B正确。图③为初级精母细胞，细胞中可观察到同源染色体联会形成的四分体，一对同源染色体的非姐妹染色单体之间可能发生互换，C正确。④细胞处于减数分裂Ⅱ末期，子细胞中染色体数目是初级性母细胞染色体数目的一半，D正确。 3.(2024·内蒙古呼伦贝尔高一期末)下列关于观察蝗虫精母细胞减数分裂装片的实验，描述错误的是(　　) A.能观察到四分体的细胞，处于减数分裂Ⅰ前期 B.在显微镜视野中存在染色体数目与正常体细胞相同的细胞 C.能观察到处于减数分裂Ⅱ中期的细胞有染色单体 D.在高倍显微镜下，可以观察到精原细胞变为精子的过程 解析：选D。减数分裂Ⅰ前期同源染色体联会形成四分体，A正确；处于减数分裂Ⅰ前、中、后期及减数分裂Ⅱ后期的细胞染色体数目与正常体细胞相同，B正确；处于减数分裂Ⅱ中期的细胞中一条染色体含有两条姐妹染色单体，C正确；观察蝗虫精母细胞减数分裂装片的实验中，细胞已死亡，无法观察到精原细胞变为精子的过程，D错误。 新情境命题 减数分裂异常与染色体遗传病（生命观念） 唐氏综合征又叫21三体综合征，是一种常见的遗传病。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。唐氏综合征患者的智力低下，身体发育缓慢。50%的患儿有先天性心脏病，部分患儿在发育过程中夭折。正常情况下，减数分裂时，同源染色体会相互分离，生殖细胞中的染色体数目减少为体细胞的一半。但是，如果减数分裂异常，就可能形成唐氏综合征。 【命题设计】 1.考查学以致用能力 (1)精原细胞经过减数分裂产生__________，由其________形成精子。 2.考查生命观念 (2)唐氏综合征体细胞中的染色体数目可通过显微镜结合______染料染色观察，一般选择____________期细胞进行观察染色体。 (3)若一男性精子中含有2条21号染色体，减数分裂过程中哪些时期可能发生了异常？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)精细胞　变形　(2)碱性　有丝分裂中　(3)减数分裂Ⅰ过程中一对21号同源染色体未分离或减数分裂Ⅱ过程中分开后的两条21号染色体进入同一个精细胞 课堂小结　巩固提升 【教材答疑】 问题探讨 P18 1.配子中的染色体数目是体细胞中的一半；配子的染色体是由体细胞的每对同源染色体中的一条组合而成的。 P19 如果配子也是通过有丝分裂形成的，那么配子中的染色体数目和体细胞中的染色体数目一样。 P20 是。 P20 (1)在减数分裂Ⅰ中出现了同源染色体联会、四分体形成、同源染色体中非姐妹染色单体间的互换、同源染色体分离等行为。(2)上述过程可使配子中的染色体数目减半，卵细胞和精子通过受精作用结合成受精卵，保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性。上述过程还可以使配子种类多样化，从而增加了生物遗传的多样性，有利于生物适应多变的自然环境，有利于生物的进化。 P21 精细胞的变形是指由精细胞变为精子的过程，其中细胞核变成精子头部的主要部分，高尔基体发育为头部的顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体集中在尾的基部形成线粒体鞘。变形后的精子具备了游向卵细胞并进行受精作用的能力。 [练习与应用·P23] 一、概念检测 1.(1)×　(2)√　2.B　3.C 4.(1)减数分裂。细胞中出现了四分体。 (2)细胞中有4条染色体，8条染色单体。 (3)细胞中有2对同源染色体。其中染色体A与C、A与D、B与C、B与D是非同源染色体。 (4)细胞中a与a′、b与b′、c与c′、d与d′是姐妹染色单体。 (5)2条染色体。 (6) 二、拓展应用 1.根据细胞的大小，染色体的形态、位置和数目判断细胞处于减数分裂的哪个时期。 2.不一定。若减数分裂过程中发生异常情况，例如减数分裂Ⅰ时联会的同源染色体，有一对或几对没有分别移向细胞的两极，而是集中到一个次级精(卵)母细胞中，再经过减数分裂Ⅱ形成的精子或卵细胞中的染色体数目，就会比正常的多一条或几条染色体。再例如，在减数分裂过程(无论减数分裂Ⅰ还是减数分裂Ⅱ)中，染色体已移向细胞的两极，但因某种原因细胞未分裂成两个子细胞，这样就可能出现精子或卵细胞中染色体数目加倍的现象。如果出现上述现象，受精卵中的染色体数目就会出现异常，由该受精卵发育成的个体细胞中的染色体数目也不正常。由于染色体是遗传物质的载体，生物体的性状又是由遗传物质控制的，那么当该个体的遗传物质出现异常时，该个体的性状也是异常的。例如，唐氏综合征(又称21三体综合征)患者，就是由含有24条染色体(其中有两条21号染色体)的精子或卵细胞与正常的卵细胞或精子结合后发育而成的。 3.精子和卵细胞结合时，头部先进入卵细胞内，精子的头部几乎只保留了细胞核，这就保证了遗传物质能够先进入卵细胞；部分细胞质变成了精子的颈部和尾部，使精子具备了适于游动的能力；大部分细胞质及多数细胞器被丢弃，避免了受精过程中因为不必要的细胞组分而耗费能量；全部线粒体被保留下来，并主要集中在尾的基部，可以在受精过程中更好地提供能量。精子变形过程中的以上变化都为受精作用提供了保证，是进化的结果。 【体系构建】 【核心语句】 1.减数分裂的特点是染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次，导致染色体数目减半。 2.精原细胞通过有丝分裂增殖，通过减数分裂形成精子。 3.一个四分体包含两条染色体，四条染色单体，四个核DNA分子。 4.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交换相应片段；③同源染色体分离，分别移向细胞两极。 5.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，分别移向细胞两极。 6.不良的环境条件会影响原始生殖细胞的减数分裂，从而影响生殖细胞的形成。 学科网（北京）股份有限公司 $$