2.1.3 细胞分裂图像和曲线分析-【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3课时　细胞分裂图像和曲线分析 【学习目标】1.生命观念：理解并掌握减数分裂中染色体、染色单体、核DNA数目的变化规律。 2.科学思维：建立减数分裂过程中染色体、核DNA等含量变化的数学模型，学会辨析细胞分裂的图像。 任务一　减数分裂中染色体、核DNA等数目的变化规律 1.请完善表格(以体细胞中染色体数为2n，核DNA分子数为2c为例。) 相关时期 细胞分裂图像 染色体数 核DNA分子数 染色单体数 间期 2n 2c→4c 0→4n 减数分裂Ⅰ 前期 2n 4c 4n 中期 2n 4c 4n 后期 2n 4c 4n 末期 2n→n 4c→2c 4n→2n 减数分裂Ⅱ 前期 n 2c 2n 中期 n 2c 2n 后期 2n 2c 0 末期 2n→n 2c→c 0 2.在给出的坐标系中画出染色体数和核DNA分子数的变化曲线。 提示： 1.下图为减数分裂相关过程的柱形图(以精子形成过程为例)： (1)图例中1、2、3分别代表哪种成分？ 提示：1为染色体数，2为染色单体数，3为核DNA数。 (2)细胞b、c的柱形图产生差异的原因是什么？ 提示：减数分裂Ⅱ后期发生着丝粒的分裂，姐妹染色单体分开，导致染色体数目加倍，染色单体消失。 (3)细胞c与精原细胞在染色体组成上有什么区别？ 提示：精原细胞属于体细胞，存在同源染色体。c细胞是次级精母细胞，不含有同源染色体。 (4)图例中的1、3减半分别发生于什么时期？ 提示：1、3在减数分裂Ⅰ、Ⅱ结束时均减半。 2.下图为减数分裂过程中每条染色体上DNA含量的变化曲线： (1)ab段变化的原因是什么？ 提示：减数分裂前的间期进行DNA分子的复制。 (2)bc段可以表示哪些时期的细胞？ 提示：减数分裂Ⅰ各时期和减数分裂Ⅱ前期、中期。 (3)cd段变化的原因是什么？ 提示：减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开。 【归纳总结】 引发相关物质数量变化的四大原因 1.(2024·江西南昌高一期中)某雄性动物(2n)细胞分裂过程中染色单体的相对含量变化情况如图所示。与BC段前相比，BC段后细胞中不会出现的变化是(　　) A.核DNA数减半 B.同源染色体数减半 C.染色体数减半 D.着丝粒分裂，姐妹染色单体分开 解析：选B。BC段前是减数分裂Ⅰ，BC段后是减数分裂Ⅱ，与BC段前相比，BC段后细胞中不存在同源染色体，但减数分裂Ⅱ会发生核DNA数减半、染色体数减半以及着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，B符合题意。 2.(2024·吉林通化高一期中)下图表示某雄果蝇(2n＝8)进行减数分裂时，处于四个不同阶段(Ⅰ～Ⅳ)细胞中遗传物质及其载体(①～③)的数量。下列叙述与图中信息相符的是(　　) A.在Ⅰ、Ⅳ阶段的细胞内，都不含有同源染色体 B.基因的分离和自由组合发生在Ⅱ阶段 C.在Ⅱ、Ⅲ阶段的细胞都可能发生联会现象 D.Ⅱ→Ⅲ过程产生的两个子细胞的染色体组成相同 解析：选B。根据题图可知，①是染色体，②是染色单体，③是核DNA。根据每个时期染色体、染色单体和核DNA数量关系可知，Ⅰ可以表示减数分裂Ⅰ前的间期或减数分裂Ⅱ后期；Ⅳ表示减数分裂结束产生的生殖细胞，Ⅰ如果表示减数分裂Ⅰ前的间期，存在同源染色体，A不符合题意。Ⅱ所处阶段可代表减数分裂Ⅰ后期，可发生同源染色体上等位基因的分离和非同源染色体的自由组合，即基因的分离和自由组合发生在Ⅱ阶段，B符合题意。Ⅱ可以表示减数分裂Ⅰ前期、中期和后期，可发生联会；Ⅲ可表示减数分裂Ⅱ的前期和中期，不会发生联会，C不符合题意。Ⅱ可以表示减数分裂Ⅰ前期、中期和后期，Ⅲ可表示减数分裂Ⅱ的前期和中期，由于同源染色体彼此分离的同时非同源染色体自由组合，因此Ⅱ→Ⅲ过程产生的两个子细胞的染色体组成不一定相同，D不符合题意。 3.(2024·河北沧州高一期中)如图是某雌性动物不同细胞分裂时期核DNA数目的变化情况。下列相关叙述错误的是(　　) A.a和b时期表示细胞分裂间期和有丝分裂过程中核DNA数目的变化 B.a时期细胞进行DNA复制和有关蛋白质的合成，且有适度生长 C.b时期细胞中的染色体数目为2n，姐妹染色单体的数目为4n D.c时期表示的是次级卵母细胞或极体，细胞中无同源染色体 解析：选A。根据曲线可知，a和b时期表示减数分裂Ⅰ前的间期和减数分裂Ⅰ过程中核DNA数目的变化，A错误；a时期表示减数分裂前的间期，主要完成DNA的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长，B正确；b时期是减数分裂Ⅰ过程，减数分裂Ⅰ前期、中期、后期的染色体数目和姐妹染色单体的数目分别为2n和4n，C正确；c时期表示的是次级卵母细胞或极体，没有同源染色体，D正确。 【方法技巧】　染色体与核DNA变化曲线辨析 任务二　有丝分裂与减数分裂的比较 1.有丝分裂与减数分裂的比较 项目 减数分裂 有丝分裂 不同点 细胞类型 原始生 殖细胞 体细胞或原始生殖细胞 发生场所 有性生殖 器官内 全身各处 细胞分裂次数 两次 一次 同源染色体行为 同源染色体有联会、互换行为 同源染色体没有联会、互换行为 非同源染色体行为 自由组合 无自由组合行为 亲、子代细胞染色体数目关系 子细胞染色体数目减半 子细胞染色体数目不变 子细胞数目及类型 4个精子或1个卵细胞和3个极体 2个体细胞或2个原始生殖细胞 相同点 ①染色体都复制一次； ②分裂过程中都出现纺锤丝，都有核仁、核膜的消失与重现； ③都有着丝粒分裂和姐妹染色单体分开现象 2.有丝分裂与减数分裂图像辨析 (1)前期 图像 时期 有丝分裂前期 减数分裂Ⅰ前期 减数分裂Ⅱ前期 依据 有同源染色体，但不联会 有同源染色体联会现象 无同源染色体，且染色体散乱分布 (2)中期 图像 时期 有丝分裂中期 减数分裂Ⅰ中期 减数分裂Ⅱ中期 依据 有同源染色体，且着丝粒排列在赤道板上 同源染色体排列在赤道板两侧 无同源染色体，且着丝粒排列在赤道板上 (3)后期 图像 时期 有丝分裂后期 减数分裂Ⅰ后期 减数分裂Ⅱ后期 依据 有同源染色体，且着丝粒分裂后移向两极 同源染色体分离并移向两极 无同源染色体，且着丝粒分裂后移向两极 1.下图为不同生物有丝分裂和减数分裂各个时期的细胞分裂图像。 (1)图中哪些属于前期、中期和后期的分裂图像？ 提示：前期：C、F、G；中期：A、D、I；后期：B、E、H。 (2)图中哪些是有丝分裂图像？哪些是减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ图像？ 提示：有丝分裂：A、B、C；减数分裂Ⅰ：E、F、I；减数分裂Ⅱ：D、G、H。 (3)请用字母表示出减数分裂的分裂过程(只表示分裂期)。 提示：F→I→E→G→D→H。 2.下图表示细胞分裂过程中核DNA数目的变化。 (1)图中的m和n分别表示哪种方式的细胞增殖？ 提示：m表示有丝分裂，n表示减数分裂。 (2)核DNA数目增加的原因是什么？染色体是在哪种结构的牵引下才平均分配到细胞两极的？ 提示：细胞分裂间期核DNA的复制。纺锤丝或星射线。 【归纳总结】　有丝分裂和减数分裂各时期物质数量变化比较 有丝分裂 减数分裂 图注 1.(2024·辽宁本溪高一期中)如图为处于不同时期的某种动物(2n＝4)细胞分裂的示意图。下列相关叙述错误的是(　　) A.甲细胞处于有丝分裂后期，其中同源染色体数目为4对 B.乙细胞处于减数分裂Ⅰ后期，细胞中DNA数目大于8个 C.丙细胞处于减数分裂Ⅱ中期，该细胞不一定是次级卵母细胞 D.丁细胞处于减数分裂Ⅱ后期，能产生2个成熟的生殖细胞 解析：选D。甲细胞处于有丝分裂后期，其中每一极有2对同源染色体，共4对，A正确；乙细胞处于减数分裂Ⅰ后期，其中有8个核DNA，另有一定数量的质DNA，DNA总数大于8个，B正确；丙细胞处于减数分裂Ⅱ中期，该细胞可能是次级精母细胞、次级卵母细胞或极体，C正确；丁细胞处于减数分裂Ⅱ后期，该细胞为次级卵母细胞，只能产生一个成熟的生殖细胞，D错误。 【方法技巧】　“三看”法判断细胞分裂时期 2.(2024·辽宁鞍山高一联考)雄性果蝇(2n＝8)的精原细胞既可以进行减数分裂，也可以进行有丝分裂。在精原细胞进行分裂的过程中，核DNA分子数与染色体数的对应关系如下图所示，①～④表示细胞分裂的4个不同时期。下列相关分析正确的是(　　) A.时期①的细胞中含有姐妹染色单体，染色体数是体细胞中的一半 B.时期②的细胞可能处于减数分裂Ⅰ前期，染色体的着丝粒未分裂 C.时期③的细胞处于细胞分裂前的间期，核中正在发生DNA复制 D.时期④的细胞中会出现四分体，非姐妹染色单体可发生片段交换 解析：选C。时期①核DNA的数量等于染色体的数量，说明该时期不含有同源染色体，且染色体不含有姐妹染色单体，染色体数是体细胞中的一半，A错误；时期②核DNA的数量为8，染色体的数量为4，说明处于减数分裂Ⅱ前期、中期，染色体的着丝粒未分裂，B错误；时期③染色体数量为8，核DNA的数量为10，细胞处于细胞分裂前的间期，核中正在发生DNA复制，C正确；时期④染色体的数量和核DNA的数量均为16，细胞可能处于有丝分裂的后期，时期④的细胞中不会出现四分体，D错误。 3.(2024·甘肃甘南高一期中)图甲是果蝇在生长发育过程中细胞内染色体数目变化曲线，图乙是果蝇卵原细胞在分裂过程中一对同源染色体的行为变化。下列叙述错误的是(　　) A.图甲中A、B、C分别表示减数分裂、受精作用和有丝分裂过程 B.图甲中处于③⑥曲线段的细胞内的染色体数∶核DNA数＝1∶2 C.图乙中所示的染色体行为发生在图甲中①曲线的时期 D.图乙所示的细胞直接产生的子细胞名称为次级卵母细胞和极体 解析：选B。图甲中A阶段，终点染色体的数目是起点染色体数目的一半，故A表示减数分裂过程；B阶段，减半的染色体数目恢复到本物种正常染色体数目，故B表示受精作用；C阶段，起点染色体数目与终点染色体数目一致，C表示有丝分裂过程，A正确。由于着丝粒分裂，染色单体分开，因此图甲中处于③⑥曲线段的细胞内的染色体数∶核DNA数＝1∶1，B错误。图乙细胞中，同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生互换，即基因重组，发生在减数分裂Ⅰ前期(四分体时期)，即发生在图甲中①曲线的时期，C正确。图乙所示的细胞是初级卵母细胞，因此该细胞直接产生的子细胞名称为次级卵母细胞和极体，D正确。 新情境命题 粗糙型链孢霉生活史（科学思维） 　　粗糙型链孢霉是一种多细胞真菌，其部分生活史过程如图1所示，子囊是粗糙型链孢霉的生殖器官。合子先进行减数分裂，再进行一次有丝分裂，最终形成8个子囊孢子。由于子囊外形狭窄，合子分裂形成的8个子囊孢子按分裂形成的顺序纵向排列在子囊中，图2表示粗糙型链孢霉细胞不同分裂时期的图像(仅表示部分染色体)。 【命题设计】 1.考查科学思维能力 (1)在1个合子形成8个子囊孢子的过程中，每个子囊孢子中染色体的数目为________条。子囊孢子中________(填“有”或“没有”)等位基因，观察子囊孢子的表型和比例可以直接判断出子代个体(菌丝体)的基因型和比例，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)图1的a中核DNA分子数为________。b中含有染色单体________条，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)在图1所示C过程中，可以观察到图2中的________所示图像。 2.考查科学探究和综合运用能力 (4)已知子囊孢子大型(R)对小型(r)为显性，黑色(H)对白色(h)为显性，两对基因位于非同源染色体上。现将大型黑色、小型白色两种子囊孢子分别培养成菌丝，两种菌丝杂交产生合子，该合子基因型为________。 ①若该合子在减数分裂时没有发生互换现象，则形成的子囊孢子的排列有______种情况。 ②若该合子在减数分裂时发生互换现象导致一个H基因与h基因位置互换，且子囊中的b细胞表型为大型白色。则同一子囊中最终形成的8个子囊孢子的颜色和大小排布最可能是下图中的________。 解析：(1)因为合子染色体为14条，通过减数分裂，染色体数目会减半，有丝分裂染色体数目不变，故最后形成的每个子囊孢子中染色体的数目为7条。子囊孢子在进行减数分裂时等位基因随着同源染色体的分开而分离，故子囊孢子中没有等位基因，由于菌丝体是由子囊孢子经有丝分裂形成的，故观察子囊孢子的表型和比例可以直接判断出子代个体(菌丝体)的基因型和比例。(2)合子中有14条染色体，即14个核DNA，减数分裂染色体复制，细胞中核DNA数目为28个。经减数分裂Ⅰ后，同源染色体分开，每个细胞染色体数目减半，核DNA数目也减半，故图1的a中核DNA分子数为14。b为减数分裂Ⅱ后的细胞，在减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，故b细胞不含染色单体。(3)图1中的C过程为减数分裂Ⅰ，图2中甲表示减数分裂Ⅰ前期，可发生同源染色体两两配对，出现联会现象；乙表示减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分开；丙表示减数分裂Ⅱ后期。因此可以观察到图2中的甲和乙。(4)大型黑色、小型白色两种子囊孢子基因型分别为RH、rh，两种菌丝杂交产生合子，该合子基因型为RrHh。①若图1所示子囊中的b细胞表型为大型白色，基因型为Rh，不考虑基因突变和染色体片段交换，则同一子囊中的c细胞基因型为rH。再通过有丝分裂形成8个子囊孢子，基因型分别为：Rh、Rh、Rh、Rh、rH、rH、rH、rH，子囊孢子能直接表现出其基因型所对应的表型，故最终形成的8个子囊孢子的颜色和大小排布最可能是4个大型白色，后面4个小型黑色，形成的子囊孢子的排列有4种情况。②图1所示子囊中的b细胞表型为大型白色，基因型为Rh，该合子在减数分裂时发生互换现象导致一个H基因与h基因位置互换，则同一子囊中的c细胞基因型为RH、rh或rH。再通过有丝分裂形成8个子囊孢子，基因型分别为：Rh、Rh、RH、RH、rH、rH、rh、rh，子囊孢子能直接表现出其基因型所对应的表型，故最终形成的8个子囊孢子的颜色和大小排布最可能是2个大型白色，2个大型黑色，后面2个小型黑色，2个小型白色。 答案：(1)7　没有　菌丝体是由子囊孢子经有丝分裂形成的　(2)14　0　着丝粒分裂，姐妹染色单体分开　(3)甲、乙　(4)RrHh　①4　②D 课堂小结　巩固提升 【体系构建】 【核心语句】 1.减数分裂过程中染色体数目减半的原因：细胞一分为二，包括减数分裂Ⅰ末期同源染色体分开进入两个子细胞和减数分裂Ⅱ末期姐妹染色单体分开后平均分配到两个子细胞。 2.减数分裂过程中染色体数目加倍的原因：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开。 3.核DNA加倍的原因：减数分裂前的间期进行DNA分子的复制。 4.核DNA减半的原因：细胞在减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ末期，细胞一分为二。 5.染色单体形成的原因：DNA复制；染色单体减半的原因：减数分裂Ⅰ结束形成两个子细胞；染色单体消失的原因：减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂。 学科网（北京）股份有限公司 $$