高中生物必修二优质学案212 减数分裂中染色体核DNA等数量变化分析及受精作用.docx
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高中生物必修二优质学案212减数分裂中染色体核DNA等数量变化分析及受精作用
第2课时 减数分裂中染色体、核DNA等数量变化分析及受精作用
学习目标导引
核心素养对接
关键术语
1.据图分析减数分裂中染色体、DNA和染色单体的数量变化;
2.理解配子中染色体组合的多样性;
3.举例说明受精作用过程。
1.科学思维——分析分离定律与自由组合定律的关系,培养归纳与概括、演绎与推理能力;
2.科学探究——探究自由组合定律在育种方面的应用,培养设计和分析实验能力;
3.社会责任——运用遗传定律知识指导农牧业生产,预防和诊断遗传病。
染色体
DNA
受精作用
|预知概念|
一、配子中染色体组合的多样性原因
时 期
原 因
减数第一次分裂前期
同源染色体联会后,四分体中的非姐妹染色单体容易发生交叉互换
减数第一次分裂后期
同源染色体分离时,非同源染色体自由组合
二、受精作用
1.定义 精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。
2.过程
3.结果 受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目,其中一半的染色体来自精子(父方),另一半来自卵细胞(母方)。
4.意义
(1)子代呈现多样性,有利于生物在自然选择中进化,体现了有性生殖的优越性。
(2)对于维持每种生物(进行有性生殖的生物)前后代体细胞中染色体数目的恒定,对于生物的遗传和变异,都具有重要意义。
|过程评价|
1.四分体时期非姐妹染色单体的交叉互换会增加配子的种类数( )
2.受精时,只有精子的头部进入卵细胞中( )
3.受精作用的实质是精子和卵细胞的细胞膜的融合( )
4.受精作用后,受精卵迅速增殖、分化( )
5.经过减数分裂和受精作用,使得生物前后代体细胞中染色体数目保持相对的稳定( )
答案 1.√ 2.√ 3.× 4.√ 5.√
|联想·质疑|
一个基因型为AaBb的精原细胞和个体产生的精子种类相同吗?
提示 不同。
一个AaBb的精原细胞只能产生两种精子AB、ab或Ab、aB。
而个体产生的精子是四种AB、ab、Ab、aB。
★精卵结合形成受精卵
★当一个精子进入卵细胞后,卵细胞的细胞膜发生反应,阻止多精入卵。
科学探究1 有丝分裂、减数分裂及受精作用中
染色体、DNA和染色单体的数量变化
1.染色体数目的变化 在下列坐标中画出减数分裂过程中的染色体数目变化。
提示
(1)染色体数目减半发生在减数第一次分裂末期,原因是同源染色体分离,分别进入两个子细胞,导致子细胞内染色体数目减半。
(2)减数第二次分裂后期,染色体数目暂时加倍到与体细胞一样,原因是着丝点分裂,姐妹染色单体分开,导致细胞内染色体数目暂时加倍。
2.核DNA数目的变化 在下列坐标中画出减数分裂过程中核DNA的数目变化。
提示
(1)核DNA数目的加倍发生在减数第一次分裂前的间期,原因是DNA分子的复制。
(2)核DNA数目减半发生了两次,原因分别是:
减数第一次分裂末期,同源染色体分开分别进入两个子细胞中,导致子细胞核DNA数目减半;减数第二次分裂末期,分开后的姐妹染色单体,成为染色体,分别进入两个子细胞,导致子细胞核DNA数目减半。
3.染色单体数目的变化 请在下列坐标中画出减数分裂过程中染色单体的数目变化。
提示
染色单体形成于减数第一次分裂前的间期,可见于减数第一次分裂前、中、后、末期以及减数第二次分裂前、中期,消失于减数第二次分裂后期。
4.下图Ⅰ表示细胞分裂过程中核DNA的数目变化,图Ⅱ表示二倍体生物细胞分裂过程中染色体数目变化。
请据图思考下列问题:
(1)图Ⅰ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)图Ⅱ中哪段表示减数分裂?
哪点表示受精作用?
哪段表示有丝分裂?
提示 ae段表示减数分裂,e点表示受精作用,eh段表示有丝分裂。
(3)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 DNA数目增加的原因是DNA的复制;染色体是在纺锤丝的牵引下移向细胞两极的。
细胞的减数分裂过程中,染色体数目和核DNA含量变化曲线分析
(1)在间期DNA复制之前(AB段和ab段)和减数第二次分裂后期着丝点分裂之后(FH段和f′h段),染色体∶核DNA=1∶1。
(2)在间期完成DNA复制之后到减数第二次分裂后期着丝点分裂之前(CF段和cf段),染色体∶核DNA=1∶2。
(3)各关键段变化的原因
BC段——DNA复制;
DE(de)段——同源染色体分离,并分别进入两个子细胞;
ff′段——着丝点分裂,姐妹染色单体分开;
GH(gh)段——姐妹染色单体分开后形成的子染色体平均分配到了两个子细胞。
5.下图Ⅰ~Ⅳ表示某动物(体细胞中有8条染色体)体内某器官中处于不同分裂阶段的四个细胞。
请据图思考下列问题:
(1)图中①②③分别表示什么含义(染色体/核DNA/染色单体)?
提示 ①表示染色体,②表示染色单体,③表示核DNA。
(2)图中Ⅱ可以表示哪种细胞增殖的哪个时期?
哪些只能表示减数分裂过程中的数量变化?
提示 Ⅱ可以表示有丝分裂的前期和中期、减数第一次分裂的前期、中期、后期和末期。
Ⅲ和Ⅳ。
【探究应用】
1.如图表示哺乳动物精子的形成过程中一个细胞内核DNA分子含量的变化。
下列各项中对本图的解释完全正确的是( )
A.同源染色体的联会发生在d~e的初期
B.e点染色体数目为c,f点染色体数目又出现短时间的加倍
C.e点同源染色体分离,f点染色体的着丝点分裂
D.a~c是间期,c~f是分裂期,f~g是精细胞变形阶段
解析 细胞分裂间期,染色体完成复制,进入分裂期后,同源染色体就出现联会现象,应发生在c~d初期,A错误;e点完成减数第一次分裂,同源染色体发生了分离,染色体数目变为c,f点完成减数第二次分裂,每个子细胞中染色体数目仍为c条,B错误;e点表示同源染色体分离进入了两个子细胞中,f点表示着丝点分裂后形成的两条染色体分别进入到两个子细胞中,C错误;a~c段完成DNA的复制,表示间期,c~f段DNA连续两次减半,表示分裂期;f~g段表示完成分裂后精细胞变形为精子,D正确。
答案 D
2.下图Ⅰ~Ⅳ表示某动物体内某器官中处于不同分裂阶段的四个细胞,①~③可能代表核DNA、染色体或染色单体。
下列叙述错误的是( )
A.四个细胞不一定都在进行减数分裂
B.只有两种类型的细胞内染色体具有染色单体
C.不能由图判断该动物正常体细胞的染色体数目
D.不能由图判断该动物正常体细胞内的DNA数目
解析 由图可知该器官内的细胞可进行减数分裂,应表示生殖器官,其内某些细胞既可能进行有丝分裂,也可能进行减数分裂,如Ⅰ、Ⅱ类型的细胞,A正确;图中只有Ⅱ、Ⅲ类型的细胞内染色体具有染色单体,B正确;图中①为染色体,②是染色单体,③是核DNA,由图可判断该动物正常体细胞的染色体数目为8条,C错误;由于细胞核和线粒体中都含有DNA,因此不能由图判断该动物正常体细胞内的DNA数目,D正确。
答案 C
科学探究2 配子的多样性及受精作用
1.某种能进行有性生殖的高等动物体细胞含有2对同源染色体A、a与B、b(如图所示),请思考该动物形成的配子种类数的问题:
(1)如果不发生交叉互换,则该动物的一个精原细胞或卵原细胞能形成几个精子和卵细胞?
其染色体组成是怎样的?
提示 一个精原细胞能形成四个精子,其染色体组成是AB、AB、ab、ab或Ab、Ab、aB、aB;一个卵原细胞只能形成一个卵细胞,其染色体组成是AB或ab或Ab或aB。
(2)如果图中的A和a同源染色体在四分体时期发生了交叉互换,则一个精原细胞和一个卵原细胞又分别形成几种精子和卵细胞?
提示 一个精原细胞会形成四种精子,一个卵原细胞会形成一种卵细胞。
2.受精作用的实质是什么?
受精作用有什么意义?
提示 精子和卵细胞的细胞核的融合;减数分裂和受精作用对于维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定,以及生物的遗传和变异具有重要的意义。
【探究应用】
1.在减数分裂产生的配子内,染色体组成具有多样性,主要取决于( )
A.同源染色体的复制
B.同源染色体的联会和分离
C.非姐妹染色单体的交叉互换和非同源染色体的自由组合
D.染色体着丝点的分裂
解析 在减数分裂过程中,减数第一次分裂的四分体时期可能发生同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换,在减数第一次分裂的后期会发生非同源染色体的自由组合,导致最终形成的配子内的染色体组成具有多样性。
答案 C
2.下图为某雄性动物进行细胞分裂的示意图。
相关判断正确的是( )
A.该细胞中染色体数∶DNA数=1∶1
B.①与②大小、形态、来源相同,故称为同源染色体
C.③与④的分离发生在减数第一次分裂
D.此细胞只能产生2种精细胞
解析 图中的每条染色体上有两个DNA分子,A错误;①与②是一对同源染色体,一条来自父方,一条来自母方,所以①与②来源不同,B错误;③与④是一对同源染色体,同源染色体在减数第一次分裂发生分离,C正确;由于在减数分裂过程中可能发生交叉互换,所以该细胞可能产生4种精细胞,D错误。
答案 C
知识脉络
要点晨背
1.配子的多样性和受精过程中精子和卵细胞结合的随机性决定了生物具有多样性。
2.受精作用时,精子的头部进入卵细胞,尾部留在外面,通过精子和卵细胞的细胞核融合,使得彼此的染色体会合在一起。
3.受精卵中的染色体一半来自精子(父方),一半来自卵细胞(母本)。
4.减数分裂和受精作用对于维持生物体前后代体细胞中染色体数目的恒定,以及生物的遗传和变异具有重要的意义。
1.下图中横坐标甲、乙、丙、丁表示某种哺乳动物(2n)在有性生殖过程中某些时期的细胞。
图中a、b、c表示各种结构或物质在不同时期的连续数量变化,可以与图中甲、乙、丙、丁相对应的细胞是( )
A.初级精母细胞、次级精母细胞、精细胞、精子
B.精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精细胞
C.卵原细胞、次级卵母细胞、第一极体、第二极体
D.卵原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞、第一极体
解析 由图可知,c的数目可以为0,则c表示染色单体。
当细胞中存在染色单体时,染色单体数目=核DNA分子数目=2×染色体数目,则a表示核DNA分子数目,b表示染色体数目。
初级精(卵)母细胞、处于减数第二次分裂前期和中期的次级精(卵)母细胞(或第一极体)中染色体数目∶核DNA分子数目∶染色单体数目=1∶2∶2,但初级精(卵)母细胞中的染色体数是次级精(卵)母细胞(或第一极体)中的2倍,故乙、丙对应的细胞分别是初级精(卵)母细胞、次级精(卵)母细胞(或第一极体);DNA复制前的精(卵)原细胞中无染色单体,染色体数目和核DNA分子数目相同,精细胞或精子中无染色单体,但染色体数是精原细胞的一半,故甲、丁分别对应精(卵)原细胞、精细胞(精子)。
答案 B
2.家鸽是进行有性生殖的生物,它之所以能保持染色体数目的恒定,是因为在生殖过程中要进行( )
A.减数分裂和受精作用
B.有丝分裂和受精作用
C.减数分裂和有丝分裂
D.染色体的复制和平均分配
解析 家鸽有性生殖过程中通过减数分裂产生了染色体数目减半的雌雄生殖细胞,通过受精作用,雌雄配子结合形成受精卵,染色体数目恢复恒定。
答案 A
3.若细胞分裂过程中一条染色体上DNA含量的变化情况如图所示。
下列有关该图的叙述中,错误的是( )
A.A→B可表示DNA复制
B.B→C可表示有丝分裂前期和中期
C.C→D可表示染色体的着丝点分裂
D.D→E可表示减数第二次分裂全过程
解析 D→E表示着丝点分裂后的一条染色体上含有一个DNA分子。
而减数第二次分裂的前期和中期,一条染色体上含有两个DNA分子,其后期着丝点分裂后一条染色体上才只含有一个DNA分子。
答案 D
4.下列有关动物细胞分裂的叙述,正确的是( )
A.某雄性动物体细胞有20对同源染色体,则该动物某次级精母细胞也可能含有20对同源染色体
B.减数第二次分裂前期与有丝分裂中期细胞中的DNA数目相同
C.1个精原细胞经过减数分裂,最终只能形成2种类型的精细胞
D.减数第一次分裂后期与减数第二次分裂后期细胞中染色体数目相等
解析 由于减Ⅰ后期发生同源染色体分离,因此次级精母细胞不含有同源染色体,A错误;减Ⅱ前期细胞的DNA数目(2n)是有丝分裂中期细胞中DNA数目(4n)的一半,B错误;若在减数分裂过程中发生交叉互换,则1个精原细胞可能形成4种精细胞,C错误;减数第一次分裂后期与减数第二次分裂后期细胞中染色体数目都是2N,D正确。
答案 D
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