高中生物二 受精作用导学案

这是一份高中生物二 受精作用导学案，共16页。

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1课时　精子的形成过程

学习目标
核心素养
1.阐述同源染色体、四分体、联会等概念。
2.描述精子形成过程中各时期的染色体行为变化，可通过图像判断细胞名称及所处时期。
1.生命观念：减数分裂过程中染色体的变化充分的体现了生命现象的物质观。
2.社会责任：“低温会对水稻花粉母细胞减数分裂造成影响”让学生们从另一个方面了解受精作用和提高粮食产量的关系；“吸烟会影响男性精子数量和质量”能引导学生形成健康的生活方式，“科学·技术·社会”让学生对“人类辅助生殖技术”有辩证的认识。


知识点一　减数分裂过程中的相关概念
1．减数分裂实际上是一种特殊方式的有丝分裂。
2．减数分裂过程中相关概念
(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)姐妹染色单体：染色体复制后，一个着丝粒上连接的两条完全相同的染色单体，这两条染色单体互为姐妹染色单体。
(3)染色体、染色单体、同源染色体的比较

染色体
染色单体
同源染色体
图形




续表

染色体
染色单体
同源染色体
说明
①1个着丝粒，1条染色体，
1个DNA分子
②无姐妹染色单体
①2个着丝粒，2条染色体，4个DNA，4条染色单体
②a与a′、b与b′互为姐妹染色单体
①5与7、6与8分别属于一对同源染色体
②5与6、5与8、6与7、7与8分别属于非同源染色体
③1和2、3和4不是同源染色体，也不是非同源染色体，而是一条染色体分开后形成的两条子染色体

(4)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叫作联会。
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。
③数量关系：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＝8条脱氧核苷酸链。
(5)染色体互换
同源染色体(四分体)中的非姐妹染色单体之间交换相应的片段。



1．同源染色体是否大小、形态一定相同？大小、形态都相同的是否就是同源染色体？
提示：同源染色体的形态、大小不一定相同，如性染色体X和Y。大小、形态都相同的也不一定就是同源染色体，如减数分裂Ⅱ后期因着丝粒分裂，两条姐妹染色单体变成的两条染色体不属于同源染色体。
2．减数分裂过程中，“联会”现象有什么意义？
提示：同源染色体之间通过联会才能准确分离，使子细胞都得到每对中的一条，即组成一组非同源染色体；雌雄配子受精后，又恢复了有成对的同源染色体的状态。
知识点二　精子的形成过程
1．精子的形成过程中的相关知识
(1)高等雄性哺乳动物精子的形成场所：睾丸。
(2)精子形成的起点：原始雄性生殖细胞——精原细胞，其特点为：
①染色体数目与体细胞的相同。
②通过有丝分裂进行增殖。
③通过减数分裂，形成精细胞。
(3)精子形成的概述
①染色体复制→减数分裂Ⅰ→减数分裂Ⅱ→变形。
②在减数分裂前，每个精原细胞的染色体复制一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次，最后形成四个精细胞。精细胞再经过变形，就形成了成熟的雄性生殖细胞——精子。
2．精子的形成过程
(1)精细胞形成过程
时期
图像
染色体行为
细胞名称
减数分裂前的间期

染色体复制，细胞体积增大
结果：每条染色体形成2条姐妹染色单体，但呈染色质丝状态，显微镜下不可见
精原细胞→初级精母细胞
减数分裂Ⅰ
前期

同源染色体发生联会形成四分体，四分体的非姐妹染色单体间经常发生互换
初级精母细胞
中期

各对同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧
后期

配对的两条同源染色体彼此分离，分别移向细胞的两极，非同源染色体自由组合
续表
时期
图像
染色体行为
细胞名称
减数分裂Ⅱ
前期

染色体散乱分布在细胞中
次级精母细胞
中期

染色体着丝粒排列在赤道板上
后期

每条染色体的着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，移向细胞的两极

(2)精细胞变形形成精子
精子呈蝌蚪状，分头部和尾部，头部含有细胞核，尾长，能够摆动。


3．减数分裂过程中，染色体数目减半和染色体数目暂时加倍分别发生在什么时期？
提示：染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ结束，染色体数目暂时加倍发生在减数分裂Ⅱ后期。
4．精原细胞减数分裂的结果是形成精子吗？
提示：不是，精原细胞减数分裂的结果是形成精细胞。精细胞需要变形才能形成精子，而此过程不属于减数分裂。


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．(目标1)下列一定是同源染色体的是(　　)
A．一条来自父方，一条来自母方的染色体
B．形态、大小基本相同的染色体
C．减数分裂过程中能够发生联会的染色体
D．只存在于减数分裂Ⅰ时期的染色体
答案　C
解析　根据同源染色体的概念，一条来自父方和一条来自母方的染色体不一定是同源染色体，A错误；形态、大小相同的染色体也不一定是同源染色体，如因着丝粒分裂，两条姐妹染色单体形成的两条染色体，B错误；同源染色体在有丝分裂和减数分裂Ⅰ中都存在，D错误。
2．(目标1)四分体是细胞在减数分裂过程中(　　)
A．一对同源染色体配对时的四个染色单体
B．互相配对的四条染色体
C．大小形态相同的四条染色体
D．两条染色体的四个染色单体
答案　A
3．(目标2)下列是形成精细胞过程中的几个步骤，正确的顺序是(　　)
①形成四分体　②同源染色体分离　③染色体互换　④细胞质分离　⑤联会　⑥染色体复制
⑦染色单体分离　⑧着丝粒分裂
A．②①③④⑤⑧⑥⑦④
B．④⑥③②⑧⑤⑦①④
C．⑥⑤①③②④⑧⑦④
D．⑥⑤③⑧④⑦②①③
答案　C
解析　形成精细胞要经过减数分裂前的间期、减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ。在时间顺序上依次是减数分裂前的间期：染色体复制(⑥)；减数分裂Ⅰ：联会(⑤)、形成四分体(①)、染色体互换(③)、同源染色体分离(②)和细胞质分离(④)；减数分裂Ⅱ：着丝粒分裂(⑧)、染色单体分离(⑦)和细胞质分离(④)。
4．(目标2)如图甲表示某精子，图乙中不属于该精子形成过程中细胞图的是(　　)

答案　B
解析　B中移向同一极的非同源染色体只有一条与精子的染色体相同，因此B不属于该精子形成过程中的细胞图。
5．(目标2)根据下面的某雄性动物生殖器官细胞分裂图，回答下列问题：

(1)A图表示细胞分裂的方式是________，处于____________期。细胞中有________条染色体，________条染色单体。
(2)B图所示细胞分裂产生的细胞名称是________，每个子细胞中有________条染色体。
(3)A、B两个细胞中，具有同源染色体的细胞为________，A、B两图中DNA分子数之比为________。该动物如果只有A细胞中的其中一对同源染色体没有正常分离，那么，该动物形成的精子中有________个异常的，其原因是________________________________________________________________。
答案　(1)减数分裂　减数分裂Ⅰ后　6　12
(2)精细胞　3　(3)A　2∶1　4　该动物有许多精原细胞，如果只有A细胞出现同源染色体未分离的现象，那么只有该精原细胞形成的4个精子异常
解析　(1)图A中，染色体正发生同源染色体的分离，可表示减数分裂Ⅰ后期，表示初级精母细胞，细胞中有6条染色体，12条染色单体。
(2)图B中，细胞中不含同源染色体，且着丝粒分裂，可表示减数分裂Ⅱ后期，表示次级精母细胞，因此B图所示细胞分裂产生的细胞是精细胞，每个子细胞中有3条染色体。
(3)A、B两个细胞中，A细胞具有同源染色体，A细胞中有12个DNA分子，B细胞中有6个DNA分子，A、B两图中DNA分子数之比为2∶1。一个初级精母细胞最终形成4个精子。


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
题型一　减数分裂有关概念考查
[例1]　下列关于同源染色体和四分体的叙述，不正确的是(　　)
A．同源染色体是一条染色体经复制后形成的两条染色体
B．四分体出现在减数分裂Ⅰ的前期和中期
C．同源染色体是在减数分裂过程中能联会的两条染色体
D．每个四分体包含一对同源染色体的4条染色单体
解题分析　一条染色体复制后形成的是两条姐妹染色单体，两条姐妹染色单体的着丝粒一分为二后，形成的是相同的染色体，并非同源染色体，A错误；四分体是减数分裂Ⅰ过程中所特有的结构，出现在同源染色体联会后，即前期和中期，在后期同源染色体分开，四分体消失，B正确。
答案　A

知识归纳
同源染色体与四分体
(1)四分体是同源染色体的特殊存在形式。在减数分裂过程中，联会后的一对同源染色体才可称作四分体。数量关系为四分体数∶同源染色体对数∶染色体数∶染色单体数∶DNA分子数＝1∶1∶2∶4∶4。
(2)有丝分裂和减数分裂Ⅰ过程中都有同源染色体存在，但联会和四分体只存在于减数分裂Ⅰ过程中。



题型二　减数分裂各时期特点及图像判定
[例2]　下图为精原细胞增殖以及形成精细胞过程的示意图，图中标明了部分染色体与染色体上的基因。假设①③细胞都处于染色体的着丝粒向两极移动的时期。下列关于图解的叙述，正确的是(　　)

A．①中有同源染色体，染色体数目为2n，核DNA数目为4a
B．②中有姐妹染色单体，①和③中也都有姐妹染色单体
C．②中有同源染色体，染色体数目为2n，核DNA数目为4a
D．③中无同源染色体，染色体数目为n，核DNA数目为2a
解题分析　根据题意和图示分析可知：已知①③细胞都处于染色体的着丝粒向两极移动的时期，则①表示有丝分裂后期；②处于减数分裂Ⅰ过程，属于初级精母细胞，细胞中含有同源染色体；③处于减数分裂Ⅱ后期，属于次级精母细胞，细胞中不含同源染色体。①表示有丝分裂后期，细胞中含有同源染色体，染色体数目加倍，染色体数目为4n，核DNA数目为4a，A错误；精原细胞经过染色体复制形成②初级精母细胞，所以②中有姐妹染色单体，①和③中着丝粒分裂，没有姐妹染色单体，B错误；精原细胞经过染色体复制形成②初级精母细胞，②中有同源染色体，染色体数目为2n，核DNA数目为4a，C正确；③处于减数分裂Ⅱ后期，③中无同源染色体，无姐妹染色单体，染色体数目为2n，核DNA数目为2a，D错误。
答案　C
[例3]　某雄性动物细胞分裂某一时期示意图如图，1、2、3、4代表染色体，a、a′、b、b′代表染色单体。下列说法错误的是(　　)

A．该细胞的名称为初级精母细胞
B．图中有2对同源染色体、4个四分体
C．a与b(或b′)之间可能发生染色体互换
D．正常情况下，该细胞分裂后a与b不能共存于一个细胞
解题分析　该雄性动物细胞处于四分体时期，所以其名称为初级精母细胞，A正确；图中有2对同源染色体、2个四分体，B错误；a与b(或b′)之间属于同源染色体的非姐妹染色单体，因而可能发生染色体互换，C正确；正常情况下，同源染色体会分离，所以该细胞分裂后a与b不能共存于一个细胞，D正确。
答案　B

题后归纳
减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ的比较
比较项目
减数分裂Ⅰ
减数分裂Ⅱ
着丝粒变化
不分裂
分裂
染色体数目变化
2N→N(减半)
N→2N→N
DNA数目变化
4N→2N
2N→N(减半)
染色体主要行为
有联会现象；可发生染色体互换；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
染色单体
有(4N)→有(2N)
有(2N)→无(0)
同源染色体
有(N对)→无
无



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
[基础对点]
知识点一　减数分裂过程中的相关概念
1.下列关于同源染色体的表述不正确的是(　　)
A.在减数分裂过程中两两配对的两条染色体
B.形状和大小一般相同的两条染色体
C.一条来自父方，一条来自母方的染色体
D.由一条染色体复制而成的两条染色体
答案　D
解析　同源染色体是指一条来自父方，一条来自母方，形状和大小一般相同，在减数分裂过程中两两配对的两条染色体，A、B、C正确；由一条染色体复制而成的两条染色体是因着丝粒分裂，两条姐妹染色单体形成的，不属于同源染色体，D错误。
2.关于右图的叙述不正确的是(　　)

A.在前期，④与⑦、⑤与⑥联会，形成两个四分体
B.染色体互换可以发生在①与③之间
C.④是一条染色体，包含两条染色单体①和③，它们通过一个着丝粒②相连
D.细胞中含有两对同源染色体，其中⑤和⑥为一对同源染色体
答案　B
解析　在图中，形态、大小相同、颜色不同的两条染色体为一对同源染色体，④与⑦、⑤与⑥为两对同源染色体，在前期时同源染色体联会形成两个四分体，A、D正确；染色体互换是指同源染色体(四分体)中的非姐妹染色单体之间交换相应的片段，而图中①与③属于一条染色体上的姐妹染色单体，B错误；染色体④由染色单体①和③通过一个着丝粒②相连而形成，C正确。
知识点二　精子的形成过程
3.动物精巢中产生精原细胞的增殖方式是(　　)
A.减数分裂
B.有丝分裂
C.无丝分裂
D.有丝分裂和减数分裂
答案　B
4．下列关于减数分裂过程中染色体的描述，正确的是(　　)
A.减数分裂Ⅰ，着丝粒分裂，同源染色体不配对
B.减数分裂Ⅰ，着丝粒不分裂，同源染色体配对
C.减数分裂Ⅱ，着丝粒分裂，同源染色体配对
D.减数分裂Ⅱ，着丝粒不分裂，同源染色体不配对
答案　B
解析　减数分裂Ⅰ的前期进行同源染色体的联会(配对)，后期彼此分离，分别进入两个子细胞中，这个过程中，没有发生着丝粒分裂的现象；进行减数分裂Ⅱ的细胞中不含同源染色体，后期发生着丝粒分裂的现象。
5．如图是动物细胞减数分裂形成精细胞的示意图，正确表示分裂过程顺序的是(　　)

A.③⑥④①②⑤ B．⑥③②④①⑤
C.③⑥④②①⑤ D．③⑥②④①⑤
答案　D
解析　
图像
特征
对应时期
①
无同源染色体，着丝粒一分为二
减数分裂Ⅱ后期
②
同源染色体分离
减数分裂Ⅰ后期
③
同源染色体联会
减数分裂Ⅰ前期

续表
图像
特征
对应时期
④
细胞一分为二，每个细胞中均无同源染色体，着丝粒未分裂，染色体散乱分布
减数分裂Ⅱ前期
⑤
形成四个子细胞
减数分裂Ⅱ结束
⑥
同源染色体排列在赤道板两侧
减数分裂Ⅰ中期
6.一个动物精原细胞在进行减数分裂过程中形成了4个四分体，则减数分裂Ⅱ中期染色体、染色单体和核DNA分子数依次是(　　)
A.4、8、8 B．2、4、8
C.8、16、16 D．8、0、8
答案　A
解析　初级精母细胞能形成4个四分体，说明有8条染色体，经减数分裂Ⅰ后，染色体数目减半；减数分裂Ⅱ中期，着丝粒还未分裂，此时每条染色体含有2条染色单体和2个DNA分子，因此减数分裂Ⅱ中期含有4条染色体，8条染色单体，8个核DNA分子。
7．如图表示的是某动物睾丸中的细胞分裂图像。下列相关叙述中错误的是(　　)

A.该动物的体细胞中有两对同源染色体
B.甲→乙为有丝分裂，乙→丙→丁为减数分裂Ⅰ
C.甲细胞和丙细胞中均会发生同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合
D.丁细胞的名称是次级精母细胞，其中染色体的着丝粒的分裂发生于减数分裂Ⅱ后期
答案　C
解析　根据细胞中染色体的形态以及数量可知，甲→乙为有丝分裂，乙→丙→丁为减数分裂Ⅰ，B正确；有丝分裂后期不会发生同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合，C错误；由于该动物的性别是雄性，所以丁细胞是完成减数分裂Ⅰ后形成的子细胞——次级精母细胞，其着丝粒分裂发生于减数分裂Ⅱ后期，D正确。
8．雄蛙(杂合子)的一个体细胞经有丝分裂形成两个子细胞(C1、C2)，一个初级精母细胞经减数分裂Ⅰ形成两个次级精母细胞(S1、S2)。比较C1与C2、S1与S2细胞中核DNA分子数及其储存的遗传信息，正确的是(　　)
A.DNA分子数C1与C2相同，S1与S2不同
B.遗传信息C1与C2相同，S1与S2不同
C.DNA分子数C1与C2不同，S1与S2相同
D.遗传信息C1与C2不同，S1与S2相同
答案　B
解析　有丝分裂形成的两个子细胞的核DNA数目相同，减数分裂Ⅰ形成的两个次级精母细胞的核DNA数目也相同，即C1与C2相同，S1与S2也相同，A、C错误；有丝分裂形成的两个子细胞核DNA中所含的遗传信息完全相同，所以遗传信息C1与C2相同；减数分裂Ⅰ，由于同源染色体分离，所形成的两个次级精母细胞的遗传信息不同，所以遗传信息S1与S2不同，B正确，D错误。
[能力提升]
9．如图为同一生物不同分裂时期的细胞示意图，下列说法不正确的是(　　)

A.图①中含有四对同源染色体，不含姐妹染色单体
B.图②中染色体数目等于正常体细胞中染色体数目的一半
C.图③中染色体、染色单体、核DNA的数目之比为1∶2∶2
D.若发生染色体的互换，④中一定存在发生交换的染色体
答案　B
解析　图②处于减数分裂Ⅰ后期，此时含有的染色体数目与正常体细胞中染色体数目相等。
10．某同学总结了四点有关减数分裂、染色体、DNA的知识点，其中不正确的是(　　)
A.次级精母细胞中的DNA分子正好和正常体细胞的DNA分子数目相同
B.减数分裂Ⅱ后期，细胞中染色体的数目等于正常体细胞中的染色体数
C.初级精母细胞中染色体的数目与DNA分子数目相同
D.任何一种哺乳动物的细胞中染色体的数目和着丝粒数目相同
答案　C
解析　初级精母细胞的每条染色体都含有2条染色单体，每条染色单体上都有一个DNA分子，所以初级精母细胞中染色体的数目是DNA数目的一半，C错误。
11．据图回答下列与细胞分裂有关的问题：

(1)若图甲表示某高等植物(2n)体内的一个细胞，则该细胞处于______________期。此细胞所处时期的下一个时期的主要特点是__________________________________。
(2)图乙对应图丁中的________段，图丙对应图丁中的________段。
(3)假设某高等雄性动物生殖器官里的一个细胞的分裂情况及其上基因A、a，B、b的分布如图丙所示。正常情况下，此细胞产生AB和ab类型精子的概率是________，此细胞产生Aa类型精子的概率是________。
答案　(1)减数分裂Ⅱ中　着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍，染色体向两极移动　(2)DE　BC　(3)0.5　0
解析　(1)图甲中没有同源染色体，所以为减数分裂Ⅱ，着丝粒分布在赤道板上，处于中期，所以该细胞处于减数分裂Ⅱ中期，下一个时期是减数分裂Ⅱ后期，其特点是着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍，染色体向两极移动。
(2)图乙每条染色体上只有一个DNA，所以对应DE段，图丙每条染色体有2个DNA，所以对应BC段。
(3)该细胞的基因型为AaBb，可产生AB和ab或Ab和aB的配子，所以产生AB和ab类型精子的概率是0.5；A和a为等位基因，减数分裂Ⅰ后期等位基因分离，出现Aa精子的概率为0。
12．下图中的A表示某雄性动物的精原细胞，B、C分别表示处于不同分裂状态的细胞图像。请据图回答下列问题：

(1)图中数字分别表示不同的生理过程，它们分别是①_____________、②______________、
③____________。
(2)C细胞的名称是__________________，它含有同源染色体________对。
(3)在方框中绘出D→F细胞分裂后期染色体行为的简图，请注意染色体的形态和数目。
答案　(1)有丝分裂　减数分裂Ⅰ　减数分裂Ⅱ
(2)次级精母细胞　0
(3)如右图

解析　图A表示雄性动物个体的精原细胞，具有4条染色体；图B中含有8条染色体，有同源染色体，不含染色单体，所以应该表示有丝分裂后期；图C中含有2条染色体，4条染色单体，但是不含同源染色体，所以应为次级精母细胞。C和D是由A经减数分裂Ⅰ形成的，所以C、D中含有的染色体应该是“互补”的关系。