减数分裂和有性生殖细胞的形成1.docx

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减数分裂和有性生殖细胞的形成1

学科：

生物

教学内容：

减数分裂和有性生殖细胞的形成

【自学导引】

一、减数分裂的概念

1．发生范围：

进行有性生殖的生物。

2．发生的时间：

从原始的生殖细胞发展到成熟的生殖细胞的过程中。

3．特点：

细胞连续分裂两次，而染色体在整个分裂过程中只复制一次。

4．结果：

新产生的生殖细胞中的染色体数目，比原始的生殖细胞减少一半。

二、精子的形成过程

1．形成过程

2．相关的概念

（1）同源染色体：

配对的两条染色体，大小和形态一般都相同，一条来自父方，另一条来自母方。

（2）联会：

同源染色体两两配对的现象。

（3）四分体：

联会后的每对同源染色体含有两条染色单体，叫做四分体。

三、卵细胞的形成过程与精子形成过程的比较

比较项目

不同点

精子的形成卵细胞的形成

相同点

减数第一次分裂

一个初级精母细胞产生两个大小相同的次级精母细胞

一个初级卵母细胞产生一个次级卵母细胞和一个极体

都有染色体复制都有联会、四分体、非姐妹染色单体的交叉互换，同源染色体分离现象，子细胞的染色体数目减半

减数第二次分裂

两个次级精母细胞形成四个同样大小的精子细胞

一个次级卵母细胞形成一个大的卵细胞和一个小的极体，原来的极体分裂成两个极体

着丝点分开，姐妹染色单体分开变成两条染色体，子细胞的染色体数目不变

变形否

变形

不变形

分裂结果

产生四个有功能的精子

产生一个有功能的卵细胞，三个小的极体退化消失

子细胞的染色体数目比原始生殖细胞的染色体数目减少一半

四、受精作用

1．概念：

精子与卵细胞融合成为受精卵的过程。

2．过程：

精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面→卵细胞细胞膜的外面出现了一层特殊的膜以阻止其他精子再进入→精子的细胞核与卵细胞的细胞核相遇→二者的染色体会合。

3．减数分裂和受精作用的意义

维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定性，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。

【思考导学】

1．某同学在用高倍显微镜观察一头公牛的某一组织的切片时，发现有的细胞内的染色体与正常体细胞的相同，有的是正常体细胞的二倍，有的是正常体细胞的一半，试问该同学所观察的切片是什么器官的切片?

为什么会出现染色体数目的不同?

答案：

公牛的精巢；在公牛的精巢中，精原细胞是经过有丝分裂形成的，在有丝分裂的后期，细胞中的染色体是正常体细胞的二倍，其余时期和正常体细胞相同；精原细胞在形成精子的过程中要进行减数分裂，次级精母细胞、精子细胞中的染色体数是正常体细胞的一半。

2．人体细胞中有23对46条染色体，在一个精原细胞进入减数第一次分裂中，可形成几个四分体？

在减数分裂第二次分裂过程中，染色体数目最多时有几对同源染色体？

几条？

答案：

23个，0对，46条。

3．在人的精原细胞进行减数分裂的过程中，染色体数目和DNA含量的变化有一定的规律，请据此画出染色体数目和DNA含量变化的曲线。

答案：

【学法指导】

1．同源染色体、非同源染色体、四分体

同源染色体是指形状、大小一般都相同，一个来自父方，一个来自母方，且在减数第一次分裂过程中能两两配对的一对染色体。

如右图中的1和2为一对同源染色体，3和4为另一对同源染色体。

理解同源染色体中的染色体一条来自父方，一条来自母方，要与受精作用相联系。

受精卵中的染色体一半来自精子（父方），另一半来自卵细胞（母方）。

精子中的染色体形态、大小各不相同，卵细胞中的染色体形态、大小也存在差异。

但在受精卵中，来自精子（父方）的每个染色体，都能在来自卵细胞（母方）的染色体中找到一个与之形态、大小都基本相同的染色体（除xy染色体），这两个染色体就属同源染色体。

受精卵经过有丝分裂形成体细胞，原始生殖细胞是由体细胞演变而来的，只有当原始生殖细胞进行减数分裂时，同源染色体才两两配对，即联会。

由此可见，同源染色体不仅存在于原始生殖细胞和初级精（卵）母细胞中，也存在于体细胞中，只是在体细胞的有丝分裂过程中不出现同源染色体的配对现象。

图中形状、大小不相同，且在减数分裂过程中不联会的染色体叫做非同源染色体。

如图中的1和3；1和4；2和3；2和4属于非同源染色体。

在减数第一次分裂时，由于同源染色体的联会，使得每对同源染色体中含有四个染色单体，这时的一对同源染色体叫做一个四分体。

图中有两个四分体，1和2为一个四分体，由a、a′、b、b′四个染色单体组成，其中a和a′、b和b′互称姐妹染色单体，而a和b、a和b′、a′和b、a′和b′则称非姐妹染色单体；3和4为另一个四分体，由c、c′、d、d′四条染色单体组成。

2．减数分裂中染色体和DNA的变化规律

这部分内容是本章和全书的重点、难点，是学习遗传基本规律的基础。

（1）减数分裂过程中，细胞核内染色体和DNA的变化规律：

②减数第一次分裂的分裂期中发生了同源染色体的联会、四分体、四分体时期非姐妹染色单体的交叉互换和同源染色体的分离等行为到减数第一次分裂结束形成次级精（卵）母细胞时，染色体数目减半，由2N→N，DNA数目也随之减半，由4C→2C，减半的关键原因在于同源染色体的彼此分离。

③减数第二次分裂过程中，最重要的变化是着丝点分裂，染色单体分离，染色体由色体数目仍是N，DNA数目再次减半由2C→C，减半的原因在于着丝点分开，染色单体分离形成染色体平均进入两个子细胞。

结果是细胞连续分裂两次，染色体只复制一次，所形成的生殖细胞中，染色体与DNA数目只有原来的一半。

（2）细胞核中染色体和DNA的变化规律图表：

①减数分裂过程中染色体数量的变化和DNA含量的变化表：

精（卵）原细胞

初级精（卵）母细胞

次级精（卵）母细胞

精子细胞或卵细胞

前、中期

后期

染色体数

2N

2N

N

2N

N

DNA分子数

2C→4C

4C

2C

2C

C

②减数分裂过程中，染色体数量的变化和DNA含量的变化可分别用下面两个曲线图表示。

图中的横坐标表示细胞分裂的各个时期，纵坐标表示染色体数量或DNA含量的变化：

3．减数分裂与有丝分裂的比较（见下表）

比较

有丝分裂

减数分裂

不

同

点

母细胞类型

体细胞（从受精卵开始）

原始生殖细胞

细胞分裂次数

1次

2次

同源染色体行为

无同源染色体联会、四分体，

不出现染色单体的交叉互换

及同源染色体的分离

有同源染色体的联会、四分体，出现非姐妹染色单体的交

叉互换及同源染色体分离

子细胞数目

2个

雄为4个，雌为（1+3）个

子细胞类型

体细胞

成熟生殖细胞（精子或卵细胞）

最终子细胞染色体数

与亲代细胞相同

比亲代细胞减少一半（发生在

第一次分裂）

子细胞间的遗传物质

一定相同（基本上）

不一定相同

相同点

染色体都复制一次，出现纺锤丝，减数第二次分裂和有丝分

裂相似

意

义

使生物的亲代细胞和子代细胞之间保持了遗传性状的稳

定性

减数分裂和受精作用维持了每种生物前后代体细胞中染

色体数目的恒定

4．有丝分裂和减数分裂图像的鉴别

一般来讲，鉴别某一细胞图像隶属于哪种细胞分裂，最关键的是看染色体的行为。

可按如下原则判定：

（1）前期：

看有无同源染色体及联会、四分体现象。

有同源染色体，无联会、四分体现象为有丝分裂；有同源染色体，有联会、四分体现象，为减数第一次分裂；无同源染色体，为减数第二次分裂。

（2）中期：

每对同源染色体都排列在赤道板上，为减数第一次分裂；有同源染色体，且着丝点排列在赤道板上，为有丝分裂中期；无同源染色体，且着丝点排列在赤道板上，为减数第二次分裂中期。

（3）后期：

着丝点未分裂，同源染色体分离

（4）末期：

一般来讲，末期图像不容易进行单独鉴别，需与其他时期相比较。

若形成的子细胞染色体数目减半，且每条染色体都有姐妹染色单体，则为减数第一次分裂；若子细胞的染色体数目不减半，且无同源染色体，每条染色体无姐妹染色单体，则为减数第二次分裂末期；若子细胞的染色体数目不减半，但有同源染色体，每条染色体无姐妹染色单体，则为有丝分裂末期。

（5）细胞内无同源染色体，一定是减数第二次分裂图像。

对于细胞分裂图像的鉴别，还可以概括如下：

一看染色体的数目（奇偶性）；二看有无同源染色体；三看有无同源染色体的行为。

这种方法简称三看鉴别法。

【例题解析】

［例1］读下图，设某动物的1个体细胞中DNA含量为2个单位（2C）。

（1）请绘出该动物的初级精母细胞减数分裂过程中1个细胞核DNA含量变化的示意图。

（2）填空说明下列DNA含量变化的原因：

①由精原细胞变成初级精母细胞时，组成染色体的DNA分子进行_________，核DNA含量的变化是____________________。

②减数第一次分裂，同源染色体_________，1个初级精母细胞分裂成2个次级精母细胞，1个细胞核DNA含量的变化是_________。

③减数第二次分裂，染色单体分离，成为两个染色体，___________个次级精母细胞分裂成4个精子细胞，1个细胞核DNA含量的变化是_________。

解析：

考查减数分裂过程中，细胞核内DNA含量的变化规律及运用坐标图表达生物DNA数量变的能力。

由题意，1个体细胞中核内DNA含量为2C，则1个精原细胞核DNA含量也是2C。

减数第一次分裂间期，由精原细胞变成初级精母细胞时，组成染色体的DNA分子进行复制，核内DNA含量加倍，即由2C→4C。

而题中要求绘的示意图，起点是初级精母细胞，所以绘图的起点是4C。

初级精母细胞进行第一次分裂，同源染色体彼此分离，产生2个次级精母细胞，1个细胞核DNA含量自然由4C→2C。

次级精母细胞进行减数第二次分裂，染色单体分离，成为两个染色体，分别进入2个细胞，最终2个次级精母细胞分裂成4个精子细胞，每1个精子细胞核内DNA含量为1C，比体细胞核DNA含量减少一半。

另外，画示意图时要注意：

①要采准量变点（两次分裂的末期）；②显示DNA含量的减半是瞬间发生的，只能用直线下降表示，不能用渐减曲线表示；③应把各阶段的横竖线连接起来，否则就不足以说明变化的连续性。

答案：

（1）

（2）复制2C→4C分离4C→2C两2C→C

错因：

此题的关键是在减数分裂过程中DNA分子数目的变化规律，在整个分裂过程中，精原细胞的DNA分子经1次复制后，初级精母细胞连续经过两次分裂，DNA分子经过2次减半。

对以上关键点不理解是本题错解的主要原因。

［例2］（2001年上海高考题）某生物的体细胞含有42条染色体，在减数第一次分裂前期，细胞内含有的染色单体、染色体和DNA分子数依次是

A．42、84、84

B．84、42、84

C．84、42、42

D．42、42、84

解析：

在减数分裂第一次分裂前期，DNA分子已经复制，这时的每1条染色体含有2个染色单体（2个DNA分子）。

因此，体细胞含有42条染色体的某生物，在该时期的染色单体、染色体和DNA分子数分别为84、42、84。

答案：

B

错因：

本题主要考查减数分裂过程中染色体数目、染色单体数目和DNA数目的变化规律。

减数第一次分裂的前期，DNA分子已经复制，DNA的数目增加1倍，染色体复制后形成的两个染色单体由一个着丝点连着，因此，此时染色体数目未变，和体细胞中的数目相同，染色单体为染色体数目的2倍。

对染色体数目的变化规律不理解，染色体数目的计数方法不理解，往往使本题出错。

［例3］（2000年上海高考题）在兔子的精子细胞核中，DNA重量为4×10-12g，那么在有丝分裂前期时，其骨髓细胞核中DNA重量为

A．4×10-12g

B．8×10-12g

C．1.6×10-11g

D．32×10-11g

解析：

由于精子是经过减数分裂形成的，其细胞核中的DNA和染色体都比精原细胞中的少一半，因此也比正常体细胞的少一半。

由此可知正常体细胞的核内DNA重量应为：

２×精子细胞核DNA＝2×4×10-12g＝8×10-12g。

体细胞进行有丝分裂时，在间期DNA进行复制，细胞核内的DNA含量加倍。

故有丝分裂前期骨髓细胞核内的DNA重量为2×体细胞核DNA＝2×8×10-12g＝1.6×10-11g。

答案：

C

错因：

正确解答本题的关键有两点：

①根据精子细胞核中的DNA推算体细胞中的DNA；②由体细胞中的DNA推算有丝分裂前期细胞核中的DNA。

对以上两点不清楚，是本题错解的主要原因。

［例4］下图为3个不同时期的细胞分裂图，请据图回答：

（1）图A属_________分裂的_________时期，细胞中有_________条染色单体。

（2）图B处于_________期，此细胞的名称是_________，其分裂后的子细胞叫_________，含有_________条染色体，_________条染色单体。

（3）图C处于_________期，细胞名称为___________，它分裂后得到的子细胞是__________。

（4）A、C两图中染色体数之比为_________，DNA分子数之比为_________。

解析：

考查减数分裂各时期图像的鉴别，还考查了理解生物学常用图表等表达形式的意义，并会用多种形式准确描述生物学现象的能力。

依据减数分裂各时期图形的变化特点，判定A、B、C三图全部属于减数分裂过程中的图像。

图A因具有同源染色体，并且每对同源染色体中含有四条染色单体，是减数第一次分裂中的四分体时期图像。

图B中的同源染色体分开并由纺锤丝牵引向两极移动，染色体和细胞质全部是均等分配的，故所产生的子细胞是次级精母细胞，其内每条染色体上有两条染色单体。

图C因图中所示细胞中的每一极中无同源染色体，又因图中细胞质是不均等分配，该细胞处于减数第二次分裂后期，分裂的结果是形成一个卵细胞和一个极体。

答案：

（1）减数四分体8

（2）减数第一分裂后初级精母细胞次级精母细胞24（3）减数第二次分裂后次级卵母细胞卵细胞和第二极体（4）1∶12∶1

错因：

不理解减数分裂与有丝分裂的区别，不能正确区分二者的图像是本题错解的主要原因。

【基础训练】

一、选择题

1．染色体的交叉互换发生在

A．同源染色体间

B．姐妹染色单体间

C．四分体的非姐妹染色单体之间

D．不同细胞间

答案：

C

2．下列人体细胞中含有同源染色体的是

A．精子细胞

B．精子

C．口腔上皮细胞

D．次级精母细胞

解析：

减数第一次分裂后期因同源染色体的分离，使细胞的每极只得到每对源染色体中的一条。

因此，减数第二次分裂过程中无同源染色体，减数第二次分裂所形成的子细胞（精子、卵细胞或极体）中也无同源染色体。

但是精子和卵细胞结合后形成的受精卵中含同源染色体，受精卵经有丝分裂形成体细胞，所以体细胞中含同源染色体。

答案：

C

3．同源染色体联会发生在

A．有丝分裂中期

B．有丝分裂间期

C．减数第一次分裂

D．减数第二次分裂

答案：

C

4．减数分裂四分体时期的细胞中，每个染色体与其DNA分子数之比是

A．1∶2

B．1∶4

C．1∶8

D．2∶1

解析：

复制前，每个染色体含一个DNA分子。

间期染色体复制，包括DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。

复制后的每个染色体含两个染色单体，由一个着丝点相连，所以复制后DNA分子数与染色单体数一致。

答案：

A

5．果蝇体细胞中有8条染色体，它的初级精母细胞、次级精母细胞和精子细胞中的染色体数依次是

A．8、4、2

B．8、4、4

C．16、8、4

D．8、8、4

解析：

在减数分裂过程中，初级精母细胞内的染色体虽然经过了复制，但由于复制后的两条姐妹染色单体由一个着丝点连着，染色体的总数未变，和体细胞内的染色体数目相同；经过减数第一次分裂（同源染色体分裂，姐妹染色单体未分开），次级精母细胞中的染色体比初级精母细胞减少了一半；经过减数第二次分裂（着丝点分裂，姐妹染色单体分开）形成的精子细胞中的染色体数目和次级精母细胞的相同，但比初级精母细胞减少了一半。

答案：

B

6．在高等动物的一生中，细胞中同源染色体的分离发生在

A．有丝分裂后期

B．减数第二次分裂后期

C．减数第一次分裂

D．减数第二次分裂前期

答案：

C

7．下面关于同源染色体的叙述中，正确的是

①同源染色体一条来自父方，一条来自母方②同源染色体是由一条染色体经过复制而成的两条染色体③同源染色体的形状和大小一般都相同④在减数分裂中配对的两条染色体

A．①②③

B．①②④

C．①③④

D．②③④

解析：

考查同源染色体的概念。

同源染色体是指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。

答案：

C

8．减数第二次分裂的主要特点是

A．同源染色体联会

B．染色体复制

C．同源染色体分离

D．着丝点分裂

答案：

D

9．在减数分裂过程中，染色体数目减半发生在

A．减数第一次分裂

B．减数第二次分裂

C．减数分裂间期

D．减数分裂末期

解析：

在减数分裂过程中染色体数目的减半，发生在减数第一次分裂中，在这次分裂过程中，由于同源染色体相互分离（染色体的着丝点未分裂），分别进入到不同的子细胞中去，使得每个次级性母细胞只得到初级性母细胞中染色体总数的一半。

答案：

A

10．下列关于四分体的错误叙述是

A．一个四分体含四个染色单体

B．出现在减数第一次分裂前期

C．非姐妹染色体间可交叉互换

D．复制后的同源染色体都能形成四分体

答案：

D

11．细胞中既有同源染色体，又有染色单体的时期是

A．减数第二次分裂前期

B．有丝分裂前期

C．减数第一次分裂结束时

D．有丝分裂末期

答案：

B

12．细胞分裂过程中，染色体和DNA的数目均与体细胞相同的时期是

A．有丝分裂前期

B．有丝分裂后期

C．减数第一次分裂前期

D．减数第二次分裂后期

解析：

解答本题时，既应考虑有丝分裂，还应考虑减数分裂。

假如某生物体细胞的染色体数目为2N，则其DNA分子数为2n。

在有丝分裂过程中染色体和DNA的变化如下：

间期

前期

中期

后期

末期

染色体

2N

2N

2N

4N

2N

DNA

2ｎ→4ｎ

4ｎ

4ｎ

4ｎ→2ｎ

2n

在减数分裂过程中染色体和DNA的变化如下：

间期

减数第一次分裂

减数第二次分裂

前期

中期

后期

末期

染色体

２Ｎ

２Ｎ→Ｎ

Ｎ

Ｎ

２Ｎ

Ｎ

DNA

２ｎ→４ｎ

４ｎ→２ｎ

２ｎ

２ｎ

２ｎ

ｎ

由此可知，染色体和DNA均与体细胞相同的时期应为有丝分裂末期和减数第二次分裂后期。

答案：

D

13．（2000年上海高考题）下列四个细胞图中属于生物精子细胞的是

解析：

精子细胞是经过减数分裂形成的，细胞内既无同源染色体，又不含染色单体，符合题目要求的只有D。

答案：

D

14．减数分裂过程和有丝分裂相比，不相同的是

A．分裂过程中发生染色体变成染色质的现象

B．分裂过程中会发生同源染色体的联会现象

C．分裂间期要进行DNA分子的复制

D．分裂过程中发生染色质变成染色体的现象

答案：

B

15．卵细胞和精子形成过程的不同之处在于

A．形成的精子和卵细胞数目不同

B．细胞中着丝点分裂的时期不同

C．细胞中染色体复制的时间不同

D．细胞中同源染色体分离的时期不同

答案：

A

16．牛的初级卵母细胞经减数第一次分裂形成次级卵母细胞期间，下列各项中正确的是

A．同源染色体不分开，着丝点分裂为二

B．同源染色体不分开，着丝点也不分裂

C．同源染色体分开，着丝点不分裂

D．同源染色体分开，着丝点分裂为二

解析：

考查减数第一次分裂的主要特点。

减数第一次分裂过程中，同源染色体彼此分开，分别进入不同的子细胞，使每个子细胞只含有每对同源染色体中的一条，此时着丝点不分裂，因此所形成的子细胞的染色体数目减少一半。

答案：

C

17．人类在生育后代的过程中，常常出现多胞胎现象，如果要形成异卵四胞胎，在母体内至少有多少个卵原细胞同时参与减数分裂

A．4个

B．2个

C．1个

D．3个

解析：

每一个卵原细胞经过减数分裂只形成一个卵细胞，一个卵细胞与一个精子结合形成一个受精卵，发育成一个胎儿，因此要形成异卵四胞胎，至少需要4个卵细胞受精，也至少有4个卵原细胞同时进行减数分裂。

答案：

A

18．初级卵母细胞和次级卵母细胞在分裂过程中都会出现

A．同源染色体分离

B．着丝点分裂

C．细胞质不均等分离

D．染色体复制

答案：

C

19．青蛙的精子和卵细胞的受精过程可分为以下步骤，其中体现受精实质的是

A．精子和卵细胞接触

B．卵细胞形成受精膜

C．精子头部进入卵细胞内

D．精核与卵细胞核融合

解析：

在生物体的有性生殖过程中，精子和卵细胞通常要融合在一起，才能发育成新个体。

因此能体现受精实质的是精核与卵细胞核融合。

答案：

D

20．维持生物前后代体细胞中染色体数目恒定的重要过程是

A．遗传和变异

B．无丝分裂和有丝分裂

C．减数分裂和有丝分裂

D．减数分裂和受精作用

答案：

D

二、非选择题

21．下图所示，为某生物减数分裂过程中的图像，请据图回答：

（1）该图不能表示细胞的有丝分裂过程，是因为____________。

（2）若该图示为精子形成过程，则图示的细胞为__________细胞，若该图示为卵细胞的形成过程，则该细胞形成的子细胞叫__________。

（3）该细胞所形成的子细胞中有_______个DNA分子，该生物的体细胞中有__________对同源染色体。

解析：

由图可知，细胞的每一极内无同源染色体，且着丝点已经分开，该图为减数第二次分裂后期，又因细胞均等分裂，可判断为次级精母细胞或处在减数第二次分裂过程中的极体。

由于细胞的每一极内含4个染色体，每个染色体都不含染色单体，因此该细胞的子细胞中有4个DNA分子；该细胞着丝点分裂前，染色体的数目已减少了一半，所以生物体细胞中的染色体数目为8，含4对同源染色体。

答案：

（1）细胞的每一极无同源染色体

（2）次级精母极体（3）44

22．下图所示为某雄性动物正在进行分裂的细胞图，细胞内的同源染色体正联会。

请据图回答：

（1）该图属_________分裂的__________阶段，细胞中有______条染色单体。

（2）减数第一次分裂时，要分离的染色体是__________。

（3）该细胞全部分裂完成后，可形成_______个子细胞，它们的名称是__________。

解析：

由图可知，联会的每对同源染色体均含4条染色单体，因此为减数第一次分裂的四分体时期。

由图可知①和②、③和④为同源染色体，在减数第一次分裂时，同源染色体彼此分离，即①和②分离，③和④分离，由于该细胞为雄性动物减数第一次分裂四分体时期的图，因此该细胞经过减数分裂以后，可形成4个相同大小的精子细胞。

答案：

（1）减数第一次四分体8

（2）①和②、③和④（3）4精子

23．动物的卵细胞的形成过程如下图所示，请据图回答：

（1）该过程发生的场所是______________。

（2）③是_____________细胞，有染色单体_________条，四分体__________个。

用③中的数字表示该细胞分裂时，一定要分离的染色体是___________；在该分裂过程中，非同源染色体的组合是_____________________。

（3）指出下列过程各发生在减数分裂的哪个时期，并在括号内注明相应的序号。

染色体复制［］__________________。

同源染色体配对［］_____________