高中生物 第2章 基因和染色体的关系 第1节 减数分裂和受精作用课件 新人教版必修2.pptVIP

第二章 基因和染色体的关系 生物的性别雌雄性别是生物界最普遍 最引人注意的现象之一 大多数生物特别是高等动物雌雄个体间的差异非常明显 这种差异表现在许多性状上 在植物界 雌雄性别差异不像动物那样明显 雌株和雄株的差异多表现在花这一器官上 有些低等生物雌雄性仅表现在生理差异上 而在外形上却完全相同 因此 性别现象是一类很复杂的现象 趣味导学 生物性别的决定方式有很多种 有的生物性别由卵细胞的受精与否来决定 如蜜蜂雌性个体就是由受精卵发育而来的 雄蜂则由未受精的卵细胞发育而来 有的生物由环境来决定性别 如海生蠕虫后螠的雌虫在大海里产卵 卵发育成幼虫 落到海底的幼虫发育为雌虫 落到雌虫吻部的发育为雄虫 落在海水中的发育为中性 若把雌虫吻部的幼虫取下 它就发育为中性 而雄性的程度则由它在雌虫吻部停留的时间来决定 雌雄生物是如何产生配子并产生后代的呢 性别的遗传有什么特殊的地方吗 学习了本章知识后 你就能对上述问题作出回答 本章内容包括 减数分裂和受精作用 基因在染色体上 伴性遗传 三节 第一节 减数分裂和受精作用 主要学习减数分裂的概念 配子的形成过程以及受精作用的实质和意义 第二节 基因在染色体上 主要学习萨顿的假说 基因位于染色体上的实验证据以及遗传规律的现代解释 第三节 伴性遗传 则主要学习伴性遗传的实例 特点及在实践中的应用 教材按照科学史的顺序 寻找孟德尔提出的遗传因子 即基因 在细胞中的位置 细胞学研究揭示了减数分裂的过程和受精过程的实质 有性生殖的生物是通过减数分裂和受精过程来保持亲子代遗传性状的稳定的 而这一过程又是通过染色体行为和数目的变化来实现的 染色体在减数分裂和受精过程中的行为与孟德尔假设的遗传因子在亲子代之间的传递行为有着惊人的相似性 因而萨顿提出假说 基因是由染色体携带着从亲代传递给子代的 基因位于染色体上 本章概述 萨顿的假说通过摩尔根的果蝇杂交实验得以证实 摩尔根的果蝇杂交实验不仅验证了基因位于染色体上 而且把一个特定的基因和一条特定的染色体 x染色体联系起来 揭示了果蝇的伴性遗传 本章重点 减数分裂的概念 精子的形成过程以及受精作用的过程 伴性遗传 本章难点 模拟减数分裂过程中染色体的变化 比较精子和卵细胞形成过程的异同 观察蝗虫精母细胞的减数分裂 伴性遗传的判断 1 利用图文结合的形式学习减数分裂的过程 并将减数分裂的过程在脑海中以动态的形式呈现 2 学会识图 识别三个重要的图解 哺乳动物精子的形成过程图解 哺乳动物卵细胞的形成过程图解 减数分裂曲线图 3 结合减数分裂的过程理解孟德尔遗传规律的实质和发生时期 4 用遗传图解理解掌握伴性遗传的特点 列表比较伴性遗传中几种遗传方式的区别 利用口诀判断遗传图谱中遗传病的类型 5 以萨顿假说为例 理解类比推理的科学研究方法 学法指导 第1节减数分裂和受精作用 自主学习 一 减数分裂的概念 睾丸 曲细精管 1个初级精母细胞 2个次级精母细胞 4个精细胞 4个精子 3 精子形成过程中各时期的主要特点 三 卵细胞的形成过程1 形成场所 2 细胞名称的变化 卵巢 3 变化结果 一个卵原细胞经过 只形成一个 三个 都退化消失 减数分裂 卵细胞 极体 四 观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片1 目的要求 识别减数分裂不同阶段的染色体的 2 方法步骤 形态 位置和数目 五 受精作用1 配子中染色体组合的多样性 1 原因 同源染色体 时 四分体中的 容易发生交叉互换 同源染色体分离的同时 非同源染色体表现为 2 建构模型 模拟减数分裂过程中 数目及主要行为的变化 加深对减数分裂过程的理解 模拟减数分裂过程中 的自由组合 加深对配子中染色体多样性的理解 联会 非姐妹染色体单体 自由组合 染色体 非同源染色体 2 受精作用 1 定义 精子与卵细胞相互识别 融合成为 的过程 2 过程 精子的 进入卵细胞 留在外面 卵细胞的 发生生理反应 阻止其他精子再进入 精子的 与卵细胞的 相融合 彼此的 会合在一起 3 结果受精卵中的 数目又恢复到体细胞中的数目 其中有一半的 来自精子 父方 另一半来自卵细胞 母方 受精卵 头部 尾部 细胞膜 细胞核 细胞核 染色体 染色体 染色体 4 意义 子代呈现多样性 有利于生物在 中进化 体现了 的优越性 维持每种生物 有性生殖的生物 前后代体细胞中 的恒定 对于生物的 都具有重要意义 自然选择 有性生殖 染色体数目 遗传和变异 1 减数分裂过程中染色体数目减半的原因是什么 在什么时期 提示 减数第一次分裂过程中同源染色体分开 分别进入两个次级精母细胞中 2 卵细胞形成过程中出现不均等分裂是指哪一部分 一个卵原细胞经减数分裂最终形成几个卵细胞 提示 不均等分裂是指细胞质 一个卵细胞 思考 1 精原细胞经过第一次减数分裂形成两个次级精母细胞 提示 第一次减数分裂 改为 减数第一次分裂 2 在四分体时期 同源染色体的姐妹染色单体间常发生交叉互换 提示 姐妹染色单体 改为 非姐妹染色单体 3 卵细胞形成中 细胞质是均等分裂的 提示 改为 细胞质不均等分裂 判断题 4 卵细胞一经形成 不需变形 5 精 卵 原细胞的增殖依靠有丝分裂 而成熟生殖细胞的形成依靠减数分裂 6 若用3对染色体进行减数分裂的模拟实验 产生的配子共有8种 7 一个卵细胞只能与一个精子结合 形成受精卵 8 同一生物体在不同时刻产生的卵细胞 染色体组成一般是相同的 提示 染色体组成一般是不相同的 新知解读 1 精子的形成过程 1 精子形成的部位哺乳动物的精子是在睾丸 精巢 中形成的 睾丸里面有许多极度弯曲的曲细精管 曲细精管中含有大量的原始生殖细胞 叫做精原细胞 当雄性动物性成熟以后睾丸里的一部分精原细胞就开始进行减数分裂形成精子 知识点1减数分裂 2 卵细胞的形成过程 1 卵细胞的形成部位哺乳动物的卵细胞是在卵巢中形成的 卵巢内部有许多发育程度不同的卵泡 位于卵泡中央的一个细胞就是卵细胞 1 每个性原细胞中的染色体数目都与体细胞的相同 因此 精原细胞和卵原细胞都是通过有丝分裂产生的 2 1 染色体复制后 染色体数目不变 构成染色体的dna数目加倍 在每个染色体中形成由一个着丝点连接的两个姐妹染色单体 2 次级精 卵 母细胞中不含同源染色体 3 减数分裂的结果是形成精细胞 而不是精子 3 一个精原细胞 不考虑交叉互换 不论其内有几对同源染色体 产生的精子类型只有2种类型 而一个卵原细胞不论其内有几对同源染色体 产生的卵细胞只有一种类型 知识贴士 2016 广州检测 下图是同一种动物体内有关细胞分裂的一组图像 下列说法正确的是 典题1 d 1 具有同源染色体的细胞有 2 动物睾丸中可能同时出现以上细胞 3 所示的细胞中有2个四分体 4 进行有丝分裂的细胞为 和 5 中发生了同源染色体的分离a 1 2 5 b 2 4 5 c 1 3 4 d 1 2 4 解析 图中细胞 具有同源染色体 而 不具有同源染色体 细胞 与 中具有染色单体 而细胞 与 不具有染色单体 图 为有丝分裂后期 图 为减数第一次分裂中期 细胞中具有2个四分体 图 为有丝分裂中期 由于同源染色体没有配对 故无四分体 图 为减数第二次分裂后期 此时为染色单体分离 即每条染色体的着丝点分裂 两条姐妹染色单体随之分开 成为两条染色体 此时细胞中无同源染色体 本题易错点有 一是认为具有同源染色体就有四分体 二是将姐妹染色单体分开形成的染色体误认为是同源染色体 变式训练1 人的一个精原细胞在减数分裂中可形成23个四分体 则在减数第一次分裂中期的细胞中染色体数 染色单体数和核dna数分别是 a 46 92 92b 46 0 46c 23 46 46d 92 92 92 解析 在减数第一次分裂联会后逐渐出现四分体 1个四分体包含1对同源染色体 4条染色单体 4个核dna分子 那么 23个四分体就有23对同源染色体 46条染色体 92条染色单体 92个核dna分子 a 1 配子中染色体组合的多样性 1 减数第一次分裂的后期 非同源染色体自由组合 导致减数分裂产生的配子中染色体组合具有多样性 1个含n对同源染色体的生物 经过减数分裂后 能形成2n种类型的配子 如人含23对同源染色体 那么人能形成精子或卵细胞的染色体组合类型为223种 知识点2受精作用 说明 当强调精原细胞或卵原细胞数为1个时 则要按以下实际情况来考虑 1个含n对同源染色体的精原细胞 经过减数分裂后 能形成4个精子 2种类型 1个含n对同源染色体的卵原细胞 经过减数分裂后 能形成1个卵细胞 1种类型 2 四分体中同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换 将导致减数分裂产生的配子种类更多 3 受精卵的特点 受精卵的染色体数目恢复到体细胞中的数目 其中的染色体一半来自精子 父方 另一半来自卵细胞 母方 受精卵中的核物质一半来自父方 一半来自母方 而细胞质几乎全部来自卵细胞 4 减数分裂与受精作用的意义有利于生物在自然选择中的进化 对于维持各种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定及生物的遗传和变异 都是十分重要的 1 受精卵中的遗传物质一半来自父方 一半来自母方的说法是错误的 2 减数分裂和受精作用过程可用下图表示 1 经减数分裂形成的生殖细胞 精子或卵细胞 的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半 2 受精卵形成后 受精卵的染色体数目又恢复到体细胞中的数目 知识贴士 下列有关受精作用的叙述错误的是 a 合子中全部的遗传物质一半来自父方 一半来自母方b 受精时 精子和卵细胞的染色体会合在一起c 合子中的染色体一半来自父方 一半来自母方d 合子中的染色体数与本物种体细胞的染色体数相同 典题2 a 解析 受精作用是精子和卵细胞结合成合子的过程 在此过程中精子只有头部进入卵细胞 尾部留在外面 精子的头部进入卵细胞以后 精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合在一起 形成受精卵的细胞核 所以合子中的染色体一半来自父方 精子 一半来自母方 卵细胞 使合子中的染色体恢复到体细胞的数目 因为遗传物质并不是全部存在于染色体上 即细胞核中 在细胞质内的线粒体和叶绿体中也有少量的遗传物质 dna 而合子中的细胞质几乎全部来自卵细胞 所以合子中的全部遗传物质就不是一半来自父方 一半来自母方了 而是母方比父方多提供细胞质中的遗传物质 变式训练2 下面是关于高等动物减数分裂形成配子及受精作用的描述 其中正确的是 a 每个卵细胞含有初级卵母细胞全部的细胞质b 在形成卵细胞的过程中 非等位基因自由组合c 相融合的精子和卵细胞中染色体大小是一样的d 雌 雄配子彼此结合的机会相等 因为各种雌配子数量相等 各种雄配子数量相等 d 解析 卵细胞是经过减数分裂形成的 在减数分裂的过程中 伴随着卵细胞的形成 同时产生了三个极体 所以卵细胞不可能含有初级卵母细胞的全部细胞质 在形成卵细胞的过程中 非同源染色体上的非等位基因自由组合 高等动物的精子中可能含有y染色体 而卵细胞中不可能有y染色体 所以相融合的精子和卵细胞中的染色体不一定大小一样 减数分裂遵循基因的分离定律和自由组合定律 产生的各种雌配子数量相等 各种雄配子数量也相等 所以各种雌 雄配子结合的机会均等 1 目的要求 通过对固定装片的观察 识别减数分裂不同阶段的染色体形态 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固定装片 显微镜 知识点3实验观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片 3 方法步骤 1 在低倍镜下观察装片 识别初级精母细胞 次级精母细胞和精细胞 初级精母细胞中染色体数为2n 每条染色体包含2条姐妹染色单体 次级精母细胞中染色体数为n 每条染色体包含2条姐妹染色单体 精细胞中染色体数为n 无单体 2 先在低倍镜下依次找到减数第一次分裂的中期 后期和减数第二次分裂的中期 后期的细胞 再在高倍镜下仔细观察染色体的形态和位置及数目 还可以看到减数第一次分裂末期细胞 此时细胞中染色体数较体细胞减半 但每条染色体含2条单体 下列有关观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片的实验的叙述 错误的是 a 选取蝗虫做实验材料 是因为蝗虫染色体数目相对较少 染色体较大 易于观察b 实验过程中 我们可以观察到蝗虫的精母细胞进行减数分裂不同时期的动态过程c 用显微镜观察到蝗虫减数第一次分裂与减数第二次分裂中期染色体数目及排列在赤道板的方式均不同d 在视野范围内观察到处于减数第一次分裂中期雄性蝗虫初级精母细胞的清晰图像后 对其染色体计数 结果为23条 典题1 b 解析 实验材料的选取是一个实验成功的关键之一 此实验之所以选蝗虫做实验材料 是因为蝗虫具有a项所述的优点 a项正确 进行有关蝗虫精母细胞减数分裂图像观察时 用的是固定装片 移动装片 可以观察到处于不同分裂时期的图像 但不是动态的而是静态的图像 因为在制作装片时已将细胞杀死 b项错误 减数分裂第一次分裂与减数第二次分裂的中期图像中 染色体数目不同并且减数第一次分裂中期的染色体排列于赤道板的两侧 而后者则是每条染色体的着丝点排列于赤道板上 c项正确 d项的观察结果是在正确操作下的计数 d项正确 变式训练3 下列关于观察细胞减数分裂实验的叙述中 错误的是 a 可用蝗虫卵母细胞 蚕豆花粉母细胞的固定装片观察细胞的减数分裂b 用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的装片 更容易观察到减数分裂现象c 能观察到减数分裂现象的装片中 也可能观察到同源染色体的联会现象d 用洋葱根尖制成的装片 能观察到同源染色体的联会现象 解析 只有性原细胞能发生减数分裂 因此可用蝗虫卵母细胞 蚕豆花粉母细胞的固定装片观察细胞的减数分裂 桃花的雄蕊比雌蕊多 故用雄蕊制成的装片更容易观察到减数分裂现象 减数分裂过程中有同源染色体联会现象 洋葱根尖细胞不能进行减数分裂 故无同源染色体的联会现象 d 指点迷津 2 有关同源染色体的理解误区 1 认为同源染色体形态 大小一定相同同源染色体的形态 大小一般相同 但也有例外 如男性体细胞中的x y这对同源染色体 形态和大小差别较大 y染色体比x染色体要小得多 2 认为形态 大小相同的染色体一定是同源染色体形态 大小相同的染色体不一定是同源染色体 如姐妹染色单体的着丝点分裂后形成的两条染色体 形态 大小完全相同 但不是同源染色体 3 认为同源染色体一定要联会形成四分体联会的染色体一定为同源染色体 但同源染色体不一定会联会 如有丝分裂过程中的同源染色体就不发生联会 4 认为进行有丝分裂的细胞中不存在同源染色体体细胞进行有丝分裂 在体细胞中始终存在同源染色体 但不发生联会 1 染色体数目的变化和核dna含量的变化不是完全平行的 因为间期dna复制后染色体数目没有加倍 而核dna含量已经加倍 2 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和f h段 染色体数目 核dna含量 1 1 3 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和cf段 染色体数目 核dna含量 1 2 4 bc bc 段表示间期dna分子的复制 核dna含量加倍 但是染色体数目不变 5 de de 段表示减数策 次分裂结束时 同源染色体分别进入两个子细胞中 每个细胞内核dna含量和染色体数目均减半 即染色体数目减半发生在减数第一次分裂末期 6 ff 段表示着丝点分裂 姐妹染色单体分开 染色体数目暂时加倍 但是核dna含量不变 7 gh gh 段表示减数第二次分裂结束后 由姐妹染色单体分开后形成的两条子染色体分别进入两个子细胞中 注意 分析细胞分裂曲线图中染色体 dna 染色单体数目变化规律的关键是记住细胞减数分裂或有丝分裂过程示意图中各个时期的染色体行为和数目变化特点 三 减数分裂和有丝分裂1 有丝分裂与减数分裂图像的判断 以二倍体生物为例 1 典型图示 三个前期图 三个中期图 归纳总结 1 以上判断方法的依据 有丝分裂前期染色体不配对 减数第一次分裂着丝点不分裂 减数第二次分裂期间无同源染色体 2 判断顺序是先判断是否为减数第一次分裂 再进一步依据是否有同源染色体确定为有丝分裂或减数第二次分裂 2 有丝分裂与减数分裂坐标曲线的比较 2 有丝分裂与减数分裂坐标曲线的比较 下图为某种动物细胞分裂过程中的坐标图和细胞图 请据图回答下列问题 典题4 1 图甲中的 为 数目变化 b阶段为 分裂过程 c阶段中除了包括有丝分裂过程外 还包括 过程 2 图乙中d的子细胞名称是 3 图乙中b的上一个时期处于图甲中的 段上 c处于图甲中的 段上 用大写字母表示 染色体 减数 受精作用 精细胞或第二极体 gh cd和mn 解析 本题考查有丝分裂 减数分裂和受精作用过程中细胞中染色体数目 核dna含量的变化规律 1 由图甲曲线特征可直接判断出a b c分别代表有丝分裂过程中核dna含量 加倍一次 减半一次 的变化 减数分裂过程中核dna含量 加倍一次 减半两次 的变化 受精作用和有丝分裂过程中细胞中染色体数目的变化 2 图乙中d的细胞质均等分配 且着丝点分裂之前同源染色体已经分开 则其子细胞为精细胞或第二极体 3 图乙中b处于减数第一次分裂中期 上一个时期为减数第一次分裂前期 处于图甲中的gh段上 c处于有丝分裂中期 处于图甲中的cd和mn段上 四 配子中染色体组合的多样性1 原因 1 减数第一次分裂后期 非同源染色体的自由组合 2 四分体时期 同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换 2 配子来源的判断方法 1 以二倍体生物一个精原细胞的减数分裂为例 如图所示 e和f g和h中的染色体完全相同 e f 与g h 中的染色体 互补 即e f 与g h 中的染色体组合在一起即为精原细胞a中的染色体 c与d中的染色体 互补 即c与d的染色体组合在一起即为初级精母细胞b中的染色体 2 判断方法 若两个精细胞中染色体完全相同 则它们可能来自同一个次级精母细胞 若两个精细胞中染色体恰好 互补 则它们可能来自同一个初级精母细胞分裂产生的两个次级精母细胞 若两个精细胞中的染色体有的相同 有的互补 只能判定可能来自同一生物个体不同精原细胞的减数分裂过程 图中甲所示为动物细胞中两对同源染色体 其减数分裂过程中发生交叉互换形成了如图乙所示的四个精子 则来自同一个次级精母细胞的是 a b c d 典题5 b 解析 减数第一次分裂的特点 同源染色体分离 减数第二次分裂的特点 次级精母细胞内由同一着丝点相连的两条姐妹染色单体分开成为两条染色体 分别进入两个精细胞中 所以由同一个次级精母细胞最终分裂形成的精细胞中 染色体组成应相同 解答此题时需结合交叉互换的含义 分析 四个图例 如图所示 综上所述 根据图乙中各细胞内染色体组成特点可知 与 与 分别来自同一个次级精母细胞 b项正确 核心素养 小鼠是常被用于研究人类遗传病的动物 请填充观察小鼠细胞减数分裂的实验步骤 供选材料及试剂 小鼠的肾脏 睾丸 肝脏 苏丹 染液 醋酸洋红液 健那绿染液 解离固定液 1 取材 用 做实验材料 探究点基础实验原理和步骤的应用 案例 小鼠 睾丸 2 制片 取少量组织低渗处理后 放在 中 一定时间后轻轻漂洗 将漂洗后的组织放在载玻片上 滴加适量 一定时间后加盖玻片 3 观察 用显微镜观察时 发现几种不同特征的分裂中期细胞 若它们正常分裂 产生的子细胞是 解离固定液 醋酸洋红液 压片 次级精母细胞 精细胞 精原细胞 方法警示 得分要点 1 必须体现 睾丸 2 必须是 醋酸洋红液 必须是 压片 3 必须全面体现 次级精母细胞 精细胞 精原细胞 错因案例 1 错答为 肾脏 或 肝脏 错因 对产生生殖细胞的结构没有掌握 2 错答为 龙胆紫溶液 错因 供选材料中无龙胆紫溶液 错答为 制片 3 答案不完整 如只答出 次级精母细胞 精细胞 错因 掌握不够全面 对发生分裂的细胞类型不清楚 技法提炼 1 实验成功的关键 正确选用实验材料 本实验的目的是 观察小鼠细胞减数分裂 这就要求我们把解题的目标对准能进行减数分裂的细胞 在提供的 实验材料 中应选取小鼠的 睾丸 2 明确装片制作环节 把握减数分裂各时期特点 临时装片制作应特别注意的几个关键环节 a 为了更加清晰地观察染色体形态 在解离前 一般要对动物组织进行低渗处理 其目的是凭借反渗透作用使细胞膨胀染色体铺展 同时可使粘附于染色体的核仁物质散开 以便能在一个平面上观察所有染色体形态 b 低渗处理后再进行解离固定 将细胞杀死并去除细胞之间的粘连物 使细胞彼此分开 经压片 细胞会彼此分散开 解离后进行漂洗 去除解离液对染色效果的影响 染色体容易被醋酸洋红液或龙胆紫溶液染色 染色完成后进行制片并压片 确定中期细胞的类型 睾丸内初级精母细胞进行减数分裂产生精细胞 精原细胞进行有丝分裂增加细胞数目 因此处于细胞分裂中期的细胞应该包括 减数第一次分裂中期 减数第二次分裂中期 有丝分裂中期 产生的子细胞分别是次级精母细胞 精细胞 精原细胞 问题释疑 一 问题探讨1 提示 配子染色体与体细胞染色体的区别在于 1 配子染色体数是体细胞染色体数的一半 2 配子染色体是由体细胞每对同源染色体中分别取出一条组成的 二 旁栏思考题1 提示 减数分裂的染色体复制发生在减数第一次分裂的间期 减数第二次分裂的间期不复制 2 提示 初级精母细胞两极的这两组染色体 非同源染色体之间是自由组合的 3 提示 在减数第一次分裂中出现了同源染色体联会 四分体形成 非姐妹染色单体间交叉互换 同源染色体分离等行为 使得细胞两极各有一整套非同源