【同步导学】2024-2025学年高中生物高一下册（人教版·2019必修2）学案：2.1 减数分裂和受精作用 （教师版）

第2章基因和染色体的关系第1节减数分裂和受精作用导学案★学习目标与核心素养1.生命观念：简述细胞的减数分裂的概念（发生范围、实质和结果）；阐明精子（卵细胞）形成的大致过程，并比较两者的异同点。说明减数第一次分裂和减数第二次分裂的特征及区别。2.科学思维：分析减数分裂过程，归纳概括减数分裂中DNA、染色体等的变化。3.科学探究：通过观察蝗虫精母细胞分裂装片，掌握实验技能，达到对减数分裂的感性认识。4.社会责任：说出减数分裂和受精作用对生物遗传和变异的重要意义。★学习重点难点教学重点：减数分裂过程中染色体的动态变化以及主要特征的描述。教学难点：减数分裂过程中染色体、DNA分子数目的变化规律，以及分裂过程中染色体组合的多样性。★学习过程一、减数分裂（一）精子的形成过程场所：睾丸（哺乳动物）。（1）精子是在睾丸的曲细精管中形成；间期：染色体复制（2）曲细精管中有原始的生殖细胞——精原细胞间期：染色体复制过程：精原细胞初级精母细胞次级精母细胞精细胞精子1.减数分裂前的间期：体积增大、染色体复制（DNA的复制和有关蛋白质的合成）。2.减数分裂Ⅰ（1）前期：①膜仁渐失现两体；②同源染色体联会（配对），形成四分体；③四分体的非姐妹染色单体可以发生互换。看下图回答下列问题：细胞中有几条染色体？4。几条染色单体？8。细胞中有几对同源染色体？2。哪几条染色体是非同源染色体？AC、AD、BC、BD。细胞中包含哪些姐妹染色单体？aa'、bb'、cc'、dd'。图中有几个四分体？2。（2）中期：各对同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧，每条染色体的着丝粒都附着在纺锤丝上。（3）后期：在纺锤丝的牵引下，配对的两条同源染色体彼此分离，分别向细胞的两极移动。【思考】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吗？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。（4）末期：在两组染色体到达细胞的两级后，一个初级精母细胞分裂形成两个次级精母细胞，染色体数目减半。减数分裂Ⅰ的主要特征：同源染色体配对——联会；四分体中的非姐妹染色单体可以发生互换；同源染色体分离，分别移向细胞的两极，非同源染色体自由组合；染色体数目减半。【思考】在减数分裂Ⅰ中染色体出现了哪些特殊的行为？这对于生物的遗传有什么重要意义？在减数分裂Ⅰ中出现了同源染色体联会、四分体形成、非姐妹染色单体间的互换、同源染色体分离等行为，使细胞两极各有一整套非同源染色体，从而使形成的次级精母细胞中的染色体数目比初级精母细胞的减少一半。上述过程可使配子的染色体数目减半。再通过卵细胞和精子结合成受精卵的受精作用，保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性。上述过程还可以使通过减数分裂产生的配子种类多样化，从而增加了生物遗传的多样性，有利于生物适应多变的自然环境，有利于生物的进化。3.减数分裂Ⅱ（1）前期：非同源染色体散乱分布，每个次级精母细胞中无同源染色体，染色体比减数分裂Ⅰ减少一半。注意：减数分裂Ⅱ间期的时间很短（几乎没有），但一定无染色体的复制。（2）中期：每个次级精母细胞中无同源染色体，染色体的着丝粒排列在赤道板上。（3）后期：每个次级精母细胞中无同源染色体，每条染色体的着丝粒分裂，两条姐妹染色单体随之分开，成为两条染色体。在纺锤丝的牵引下，分别向细胞的两极移动（染色体数暂时加倍）。（4）末期：两个次级精母细胞分裂成四个精细胞，每个精细胞中无同源染色体。减数分裂Ⅱ的主要特征：每条染色体的着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，分别移向细胞的两极。减数分裂后，精细胞经过复杂的变形成为呈蝌蚪状的精子。【思考】精细胞的变形对受精作用有什么意义？精细胞的变形是指由精细胞变为精子的过程，其中细胞核变成精子头部的主要部分，高尔基体发育为头部的顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体集中在尾的基部形成线粒体鞘。变形后的精子具备了游向卵细胞并进行受精作用的能力。（二）卵细胞的形成过程间期：染色体复制1.场所：卵巢（哺乳动物间期：染色体复制2.过程：卵原细胞初级卵母细胞次级卵母细胞+1（第一）极体卵细胞+3（第二）极体。卵细胞形成过程中染色体行为与精子相同。（三）卵细胞与精子形成过程的区别精子的形成过程卵细胞的形成过程相同点染色体的行为变化相同：即在间期染色体先复制，在第一次分裂时同源染色体联会，形成四分体，非姐妹染色体交叉互换，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，第一次分裂结束后染色体数目减半；第二次分裂时着丝点分裂，姐妹染色单体分离不同点场所睾丸卵巢细胞质分配方式细胞质均等分配细胞质不均等分配子细胞个数1个精原细胞→4个精子1个卵原细胞→1卵细胞+3个极体是否变形变形不变形（四）减数分裂减数分裂是进行有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。在减数分裂前，染色体复制一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次。结果：成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。（五）减数分裂过程中核DNA、染色体的数量变化（答案见课件）减数第一次分裂减数第二次分裂间期前期中期后期末期前期中期后期末期核DNA（2n）2n→4n4n4n4n4n→2n2n2n2n2n→n染色体（2N）2N2N2N2N2N→NNNN→2N2N→N染色单体0→4N4N4N4N4N→2N2N2N2N→00减数分裂核DNA的变化曲线？减数分裂染色体的变化曲线？（六）减数分裂和有丝分裂图像鉴别技巧：一数二看三判断判断下列图象的分裂时期【探究·实践】1.当你的目光聚焦在显微镜视野中的一个细胞时，你怎样判断它处于减数分裂的哪个时期？根据细胞中染色体的形态、位置和数目判断。例如，在减数分裂Ⅰ中，先后出现同源染色体联会、四分体形成、各对同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧、同源染色体分离、移向细胞两极的染色体分别由两条姐妹染色单体组成等现象。减数分裂Ⅱ中期，非同源染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板处，移向细胞两极的染色体不含染色单体。另外，在蝗虫精母细胞减数分裂的过程中，处于减数分裂Ⅰ的细胞要明显多于处于减数分裂Ⅱ的细胞。2.减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ相比，中期细胞中染色体的不同点是什么？末期呢？减数分裂Ⅰ中期，两条同源染色体分别排列在细胞中央的赤道板两侧，末期细胞两极的染色体由一整套非同源染色体组成，其数目是体细胞染色体数目的一半，每条染色体均由两条姐妹染色单体构成。减数分裂Ⅱ中期，非同源染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板处，末期细胞两极的染色体不含染色单体。3.你是通过比较同一时刻不同细胞的染色体特点，来推测一个精母细胞在不同分裂时期的染色体变化的。这一做法能够成立的逻辑前提是什么？同一生物的细胞，所含遗传物质相同，增殖过程相同，同一时刻不同细胞可能处于细胞周期的不同阶段。因此，可以通过观察多个精母细胞的减数分裂，推测一个精母细胞在减数分裂过程中染色体的连续变化。二、受精作用（一）配子中染色体组合的多样性组合方式（或产生的配子种类）=2n（n为同源染色体的对数）配子中染色体组合的多样性：1.减数分裂过程中非同源染色体的自由组合（1）体细胞含有n对同源染色体的生物个体，经减数分裂产生的配子类型有2n种；（2）一个含n对同源染色体的精原细胞，经减数分裂产生的精子类型有2种；（3）一个含n对同源染色体的卵原细胞，经减数分裂产生的卵细胞类型有1种。2.四分体时期有非姐妹染色单体的交叉互换。＞2n种【探究·实践】1.描述减数分裂中染色体的数目和主要行为的变化，分析其意义。在减数分裂Ⅰ中，先后出现同源染色体联会、四分体形成、非姐妹染色单体间的互换、同源染色体分离并移向细胞两极等行为变化；减数分裂Ⅰ后，细胞中的染色体数目减半。在减数分裂Ⅱ中，每条染色体的着丝粒分裂，两条姐妹染色单体随之分开，并分别移向细胞的两极，最终进入两个子细胞。减数分裂产生了多种多样的配子，配子的染色体数目减半。这为之后通过受精作用使同一双亲的后代呈现多样性，并维持每种生物前后代染色体数目的恒定提供了保证。总的来讲，减数分裂和受精作用共同保证了遗传的稳定性和多样性。2.根据以上三个模型，说说减数分裂产生多种配子的原因。在减数分裂中，非同源染色体的自由组合、联会时非姐妹染色单体间的互换，都会使减数分裂产生多种配子。3.与其他小组交流建构模型的过程，如果条件允许，建议在计算机上制作减数分裂的动态模型。（二）受精作用1.概念：卵细胞和精子相互识别，融合成为受精卵的过程。2.过程：通常是精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。与此同时，卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子进入。精子的头部进入卵细胞后不久，精子的细胞核就与卵细胞的细胞核融合，使彼此的染色体会合在一起。（受精卵的细胞质几乎全部来自卵细胞）3.结果：受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，保证了物种染色体数目的稳定，其中有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：减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性。对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。【思维训练】项目遗传稳定性遗传多样性配子形成减数分裂形成的配子的染色体数目减半；而且每个配子中的染色体是一整套非同源染色体的组合。在减数分裂过程中，联会时非姐妹染色单体间的互换，减数分裂Ⅰ时非同源染色体的自由组合，都导致了配子中染色体组合的多样性。受精作用卵细胞和精子的结合，使受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，生物的性状是由染色体上的遗传物质控制的，因此，染色体数目的恒定维持了遗传的稳定性。卵细胞和精子的随机结合，进一步增加了受精卵中染色体组合的多样性，因而增加了遗传的多样性。★课堂作业1.人的体细胞中有46条染色体，在四分体时期，每个细胞内有同源染色体、四分体、姐妹染色单体的数目，依次为（B）A.23对、46条、92条B.23对、23个、92条C.46个、46个、92个D.46个、23个、46个2.减数第一次分裂，子细胞染色体数目减少一半的根本原因是（C）A.染色体复制一次B.染色体交叉互换C.同源染色体分离D.非同源染色体随机结合3.下列细胞中不含同源染色体的是（D）A.神经细胞B.初级精母细胞C.卵原细胞D.次级卵母细胞4.下列关于减数分裂的叙述，正确的是（C）①减数分裂包括两次连续的分裂；②在次级卵母细胞中存在同源染色体；③着丝粒在第一次分裂后期一分为二；④减数分裂的结果为染色体数减半，DNA数不变；⑤同源染色体的分离，导致染色体数目减半；⑥联会后染色体复制，形成四分体；⑦染色体数目减半发生在减数第二次分裂的末期A.①②③B.④⑤⑥C.①⑤D.⑥⑦5.决定配子中染色体组合多样性的因素包括（C）A.染色体的复制和平均分配B.同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合C.四分体中非姐妹染色单体的交叉互换和非同源染