2018-2019学年高中生物 第二章 染色体与遗传 第一节 减数分裂中的染色体行为（Ⅰ）学案 浙科版必修2.doc

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第一节　减数分裂中的染色体行为(Ⅰ) [学习目标]　1.结合图文分析，能够解释生物染色体数目及形态结构特征对染色体识别的意义。2.结合教材图文分析，建立减数分裂的动态影像，重点注意各时期染色体的行为特征。3.概述减数分裂过程中染色体数目和DNA数目的变化规律。 一、染色体与减数分裂的相关概念 1.染色体 (1)概念：当细胞处于分裂期时，细胞核内的染色质经高度螺旋化和反复折叠，形成的线状或棒状的小体。 (2)功能：细胞核内遗传物质的载体。 (3)结构 (4)与染色质关系：染色体与染色体质是细胞中的同一种物质在不同时期的两种形态。 (5)类型(依据着丝粒的位置划分) (6)识别标志：细胞内染色体的形态、大小和着丝粒位置。 (7)数目 ①特点：每种生物细胞核中，数目相对恒定。 ②存在形式：大多数生物体的体细胞中染色体是成对存在的，而在生殖细胞中则是成单存在的。 2.减数分裂的相关概念 (1)范围：进行有性生殖的生物。 (2)时期：从原始生殖细胞―→成熟生殖细胞。 (3)特点：染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次。 (4)结果：染色体数目减半。 (5)场所：有性生殖生物的生殖器官。 3.同源染色体与非同源染色体 (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)非同源染色体：形状、大小不相同，且在减数分裂过程中不进行配对的染色体。 4.联会和四分体 (1)联会：同源染色体两两配对的现象。 (2)四分体：联会后的每对同源染色体含有4条染色单体，叫做四分体。 归纳总结　染色体、染色单体、姐妹染色单体和DNA数目 (1)染色体数等于着丝粒数 ①复制前：每条染色体上有1个DNA分子。 ②复制后：每条染色体上有2个DNA分子。 ③图示两种情况每个细胞中都含有4条染色体。 (2)染色单体的形成是DNA复制的结果，图中a与a′为姐妹染色单体，a与b、b′属于同源染色体上的非姐妹染色单体，a与c、c′、d、d′属于非同源染色体上的非姐妹染色单体。 (3)染色体、姐妹染色单体、着丝粒、DNA的关系比较见下表： 项目 着丝粒 染色体 姐妹染色单体 DNA 1个 1条 无 1个 1个 1条 2条 2个 例1　下面关于同源染色体的叙述中，不正确的是(　　) A.同源染色体一条来自父方，一条来自母方 B.同源染色体是由一条染色体经过复制而成的两条染色体 C.同源染色体的形状和大小一般都相同 D.一对联会的同源染色体含有一个四分体 答案　B 解析　同源染色体是指在减数分裂中配对的两条染色体，一条来自父方，一条来自母方，形状和大小一般都相同；由一条染色体经复制形成的是两条姐妹染色单体；联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫四分体。 例2　下列有关四分体的叙述正确的是(　　) A.四分体中的姐妹染色单体间常发生交叉互换 B.一对配对的同源染色体含有四条染色单体 C.四分体是含染色单体的任意两条染色体 D.形状和大小相同的两条染色体含有四个DNA分子 答案　B 解析　减数分裂过程中，配对后的每对同源染色体含有四条染色单体，称为四分体，四分体中的非姐妹染色单体间常发生交叉互换。 二、减数分裂过程中的染色体行为 1.减数分裂的过程(以体细胞含有两对染色体的雄性动物为例) 时期 图像 染色体特征 间期 发生了DNA复制和有关蛋白质合成 前期Ⅰ ①同源染色体相互配对；②出现四分体；③可能发生交叉现象 中期Ⅰ ①各对同源染色体整齐地排列在细胞中央的赤道面上；②每两个未分开的同源染色体的着丝粒分别与从细胞相对的两极发出的纺锤丝相连 后期Ⅰ ①同源染色体分开；②非同源染色体自由组合 末期Ⅰ ①形成两个子细胞；②子细胞内染色体数目只有母细胞中的一半，且无同源染色体；③每条染色体含两条染色单体 前期Ⅱ ①时间很短；②每条染色体仍具有2条染色单体 中期Ⅱ 染色体的着丝粒与纺锤丝相连，并排列在子细胞中央的赤道面上 后期Ⅱ ①每个染色体的着丝粒都一分为二；②染色单体变为染色体，且在纺锤丝的牵引下移向两极 末期Ⅱ ①染色体平均分配到两极；②两个子细胞分裂成4个子细胞 归纳提升　减数分裂发生在真核生物有性生殖的过程中，虽然包括连续两次的细胞分裂，但是产生的生殖细胞不再分裂，因此减数分裂没有细胞周期。 2.减数分裂模型的制作研究 (1)制作染色单体模型：用橡皮泥制作出4条短染色单体(2个蓝色、2个红色)，4条长的染色单体(2个蓝色、2个红色) (2)模拟染色体复制：把颜色、长短相同的两个染色单体并排放在一起，在染色单体中部用铁丝扎在一起，代表减数分裂开始时已完成复制的染色体。 (3)模拟MⅠ的前、中期：让长度相同、颜色不同的两条染色体配对，若红色代表来自母方的染色体，蓝色就代表来自父方的染色体。将已经配好对的两对染色体横向排列在纺锤体中部的赤道面上。 (4)模拟完成MⅠ：双手分别抓住并移动染色体的着丝粒，使红色和蓝色的染色体分离，分别移向细胞的两极，画出细胞轮廓，代表新细胞的生成。 (5)模拟MⅡ：把新细胞中的染色体横向排列在细胞中央的赤道面上，把姐妹染色单体分离，分别拉向细胞的两极，画出细胞轮廓。 归纳总结　和有丝分裂相比，减数第一次分裂过程有同源染色体联会、四分体中的非姐妹染色单体间交叉互换、同源染色体彼此分离、非同源染色体自由组合的特殊现象，减数第二次分裂没有同源染色体；不考虑交叉互换和突变，减数分裂产生的四个细胞染色体组成是“两两相同”的。 例3　(2018湖州模拟)下列是动物细胞减数分裂各时期的示意图，正确表示分裂过程顺序的是(　　) A.③→⑥→④→①→②→⑤ B.⑥→③→②→④→①→⑤ C.③→⑥→④→②→①→⑤ D.③→⑥→②→④→①→⑤ 答案　D 解析　根据细胞中染色体行为的变化可判断，①处于MⅡ后期，此时染色体的着丝粒分裂，染色单体分开成为染色体，在纺锤丝的牵引下移向两极且无同源染色体；②处于MⅠ后期，此时细胞中同源染色体分开；③处于MⅠ前期，此时细胞中同源染色体联会配对，形成四分体；④是减数第一次分裂产生的子细胞，可表示处于MⅡ前期；⑤处于MⅡ末期，细胞分裂完成，产生了四个生殖细胞；⑥处于MⅠ中期，此时细胞中同源染色体成对地排列在细胞中央的赤道面上，可得出这些细胞的分裂顺序为③→⑥→②→④→①→⑤。 易错警示　(1)减数第一次分裂的主要特点是同源染色体分离。减数第二次分裂的主要特点是着丝粒分裂，姐妹染色单体分离。 (2)减数第一次分裂分开的是同源染色体，第二次分裂分开的是姐妹染色单体。 (3)减数第一次分裂导致染色体数目减半，减数第二次分裂前后染色体数目未变(相当于一次有丝分裂)。两次分裂都导致DNA数目减半。 例4　下列关于如图所示的叙述不正确的是(　　) A.该细胞为减数第一次分裂中期的动物细胞 B.④的①和③在减数第二次分裂后期分开 C.细胞中含有两对同源染色体，其中④和⑦为一对同源染色体 D.在后期时，移向同一极的染色体均含同源染色体 答案　D 解析　低等植物或动物细胞中含有中心体，该细胞有中心体，无细胞壁，为动物细胞，A正确；④是一条染色体，包含两条染色单体①和③，它们的分离发生在减数第二次分裂后期，B正确；细胞中含有两对同源染色体，其中④和⑦为一对同源染色体，C正确；在后期时，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，因此移向同一极的染色体都是非同源染色体，D错误。 易错警示　减数第二次分裂后期(如下图)移向两极的两条染色体虽然形态、大小相同，但却是由同一条染色体复制而来的(即来源相同)，因此不是同源染色体。 例5　(2018宁波模拟)下列关于“减数分裂模型的制作研究”活动的描述，错误的是(　　) A.用红色橡皮泥和蓝色橡皮泥制作的两种染色体分别表示来自不同亲本 B.两条颜色长短一样的染色单体中部用一根铁丝扎起来，铁丝代表着丝粒 C.演示减数分裂过程最少需要红色橡皮泥和蓝色橡皮泥制作的染色体各一条 D.在纸上画减数第一次分裂和减数第二次分裂的两个纺锤体要相互垂直 答案　C 解析　同源染色体分别来自于父本和母本，用红色橡皮泥和蓝色橡皮泥制作的两种染色体分别表示来自不同亲本，A正确；两条颜色长短一样的染色单体中部用一根铁丝扎起来，铁丝代表着丝粒，B正确；演示减数分裂过程最少需要红色橡皮泥和蓝色橡皮泥制作的染色体各两条，用于模拟非同源染色体自由组合，C错误；在纸上画减数第一次分裂和减数第二次分裂的两个纺锤体要相互垂直，D正确。 1.在减数第一次分裂过程中，染色体变化的顺序是(　　) ①同源染色体分离　②染色体分配到两个细胞中　③联会　④交叉互换 A.③④①② B.①③④② C.③①②④ D.①③②④ 答案　A 解析　减数第一次分裂过程中，同源染色体先联会，部分同源染色体的非姐妹染色单体发生交叉互换、后分离。 2.如图是动物细胞进行减数分裂某时期的示意图，图中细胞(　　) A.含有4对同源染色体 B.含有4条染色单体 C.正在发生同源染色体分离 D.正在发生姐妹染色单体分离 答案　C 解析　图示细胞处于MⅠ后期，含有2对同源染色体，8条染色单体，正在发生同源染色体分离。 3.某种植物细胞减数分裂过程中几个特定时期的显微照片如下。下列叙述正确的是(　　) A.图甲中，细胞的同源染色体的非姐妹染色单体之间可能发生交叉互换 B.图乙中，移向细胞两极的染色体组成相同 C.图丙中，染色体的复制正在进行，着丝点尚未分裂 D.图丁中，细胞的同源染色体分离，染色体数目减半 答案　A 解析　由题意可知，图示细胞处于减数分裂过程中，由图示各细胞的分裂特点可知，甲细胞处于减数第一次分裂前期，此时同源染色体的非姐妹染色单体之间可发生交叉互换，A项正确；乙图处于减数第一次分裂后期，此时细胞两极分别为两组非同源染色体，B项错误；图丙处于减数第一次分裂末期或减数第二次分裂前期，但不进行染色体复制，着丝点分裂发生在减数第二次分裂后期，C项错误；图丁处于减数第二次分裂后期，已不存在同源染色体，D项错误。 4.一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配对的染色体 D.只存在于减数第一次分裂时期的染色体 答案　C 解析　根据同源染色体的概念，来自父方和母方的染色体不一定是同源染色体，故A项错误；形态、大小相同的染色体也不一定是同源染色体，故B项错误；同源染色体在有丝分裂和减数第一次分裂中都存在，故D项错误。 5.如图表示处于细胞分裂过程某阶段的一个动物细胞，据图回答下列问题： (1)该细胞处于________时期。 (2)细胞中有染色体________条，分别是____________。 (3)细胞中有________对同源染色体，它们是____________________，有________个四分体。 (4)细胞中有________条染色单体，它们是________________________。 答案　(1)四分体　(2)4　1、2、3、4 (3)2　1和2、3和4　2　(4)8　a、a1，b、b1，c、c1，d、d1 解析　该图表示减数第一次分裂前期的图像。同源染色体联会形成四分体，每个四分体包含一对同源染色体，每条染色体又包含两条染色单体。 [对点训练] 题组一　染色体的形态、结构及类型 1.下图表示近端着丝粒染色体的是(　　) 答案　B 解析　A、C为端着丝粒染色体，B为近端着丝粒染色体，D为中间着丝粒染色体。 2.下列关于染色体的叙述，不正确的是(　　) A.染色体的主要化学成分是蛋白质和DNA B.染色质与染色体之间的关系类似于CO2与干冰 C.同一种生物细胞内染色体的形态、大小和着丝粒位置、数目等都是人们识别染色体的重要标志 D.染色体和染色质是不同细胞分裂时期的不同物质 答案　D 解析　染色体和染色质是细胞中的同一物质在不同时期的两种形态，类似于CO2与干冰。 3.下列有关染色体的说法中，错误的是(　　) A.在分裂间期，经复制后染色单体的数目是染色体的二倍 B.一个四分体中有四条染色单体 C.着丝粒的数目与染色体的数目相等，着丝粒分裂后，着丝粒的数目是染色单体的 D.只有同源染色体才可以联会配对 答案　C 解析　染色体经过复制后，每条染色体含有两条染色单体，所以染色单体的数目是染色体的二倍，A正确；一个四分体中含有两条染色体(同源染色体)、四条染色单体，B正确；当着丝粒分裂后，染色单体消失，所以C项错误；在减数第一次分裂的前期，只有同源染色体才可以联会配对，D正确。 4.根据染色体上着丝粒的位置，染色体不包括下列哪种类型(　　) A.中间着丝粒染色体 B.近端着丝粒染色体 C.无着丝粒染色体 D.端着丝粒染色体 答案　C 题组二　减数分裂中的相关概念 5.下列关于减数分裂的说法，不正确的是(　　) A.减数分裂包括连续两次的细胞分裂 B.所有的生物都可以进行减数分裂 C.减数分裂产生的成熟生殖细胞中染色体数目减半 D.减数分裂产生有性生殖细胞 答案　B 解析　减数分裂是进行有性生殖的生物产生成熟生殖细胞时进行的细胞分裂，只有进行有性生殖的生物才进行减数分裂。 6.下列对一个“四分体”的描述，不正确的是(　　) A.含有4个DNA分子 B.含有一对同源染色体 C.四分体中的姐妹染色单体之间可发生交叉互换 D.四分体的形成与DNA分子的复制有关 答案　C 解析　四分体是一对同源染色体，因为每条染色体含有2条姐妹染色单体，因此有4条染色单体，故称为四分体，故A、B正确；交叉互换发生在同源染色体上相邻的非姐妹染色单体之间，故C错误；姐妹染色单体是经过DNA复制得来的，故D正确。 7.处于下列各时期的细胞中既含同源染色体，又含染色单体的是(　　) ①MⅠ后期　②MⅡ前期　③有丝分裂后期　④有丝分裂中期　⑤MⅠ中期 　⑥MⅡ后期 A.①②③ B.④⑤⑥ C.①④⑤ D.②③⑥ 答案　C 解析　MⅠ后期同源染色体分离，形成的子细胞内不再存在同源染色体，故②⑥无同源染色体；染色体复制后，同一个着丝粒上连着两条染色单体，当着丝粒分裂后染色单体分开形成染色体，着丝粒在有丝分裂后期或MⅡ后期分裂，故③⑥不存在染色单体。因此既含同源染色体，又含染色单体的是①④⑤。 8.下列有关联会的叙述中，错误的是(　　) A.联会发生于减数第一次分裂过程中 B.联会后的染色体将进行复制 C.只有同源染色体才能联会 D.联会后形成的每个四分体含有4个DNA分子 答案　B 解析　联会发生于减数第一次分裂前期，同源染色体两两配对，A正确；染色体进行复制发生在减数第一次分裂前的间期，而联会发生在减数第一次分裂前期，B错误；在减数第一次分裂过程中，只有同源染色体才能联会，C正确；联会后形成的每个四分体含有2条染色体、4条染色单体、4个DNA分子，D正确。 题组三　减数分裂过程中的染色体行为 9.在减数第一次分裂过程中不会出现的是(　　) A.形成纺锤体 B.着丝粒一分为二 C.非同源染色体的自由组合 D.同源染色体分离 答案　B 解析　减数第一次分裂前期形成纺锤体，后期发生同源染色体分离，非同源染色体自由组合，A、C、D三项在减数第一次分裂过程中都会出现；而着丝粒一分为二出现在减数第二次分裂后期，故选B项。 10.对下图中减数分裂过程某阶段的描述，正确的是(　　) A.同源染色体移向两极 B.非姐妹染色单体交换结束 C.该细胞处于减数第二次分裂中期 D.姐妹染色单体排列在赤道面上 答案　B 解析　从图上看，同源染色体排列在赤道面上，属于减数第一次分裂中期。非姐妹染色单体的交叉互换发生在四分体时期，即减数第一次分裂前期，故非姐妹染色单体交换结束。 11.下列关于减数分裂过程中染色体的描述，正确的是(　　) A.第一次分裂，着丝粒分裂，同源染色体不配对 B.第一次分裂，着丝粒不分裂，同源染色体配对 C.第二次分裂，着丝粒分裂，同源染色体配对 D.第二次分裂，着丝粒不分裂，同源染色体不配对 答案　B 解析　减数第一次分裂的染色体行为变化主要是进行同源染色体的联会配对，并在分裂后期彼此分离，分别进入两个子细胞中，这个过程中，没有发生染色体着丝粒分裂的现象；减数第二次分裂过程中，细胞中不含同源染色体，因此不会发生同源染色体的配对，但减数第二次分裂后期发生着丝粒分裂的现象。 12.关于“减数分裂模型的制作研究”，下列哪项说法不正确(　　) A.通过制作减数分裂的模型，可加深对减数分裂的理解 B.该活动不能模拟同源染色体间的交换现象 C.铁丝可代表着丝粒 D.减数第二次分裂中的两个纺锤体的制作应以第一次分裂中的纺锤体的每一极为中心 答案　B 解析　该活动中，分别用红色和蓝色橡皮泥各制作两条染色单体，每两条相同的染色单体制作成一条染色体，在四分体时期可通过交换橡皮泥的一部分模拟同源染色体间的交换现象。 [综合强化] 13.图甲表示一条染色体，图乙表示一个细胞中的染色体分布状况，请据图回答下列问题： (1)甲图中的染色体是否经过了复制？为什么？ ________________________________________________________________________。 (2)甲图中的染色体具有________个DNA分子，染色体除了DNA这种成分外，还有________成分。 (3)根据甲图中着丝粒的位置可以判断，该染色体的类型属于____________________。 (4)乙图中有________条染色体，________条染色单体，________对同源染色体。 答案　(1)是。因为该染色体具有两条染色单体　(2)2　蛋白质　(3)中间着丝粒染色体　(4)4　8　2 解析　甲图表示一条经过复制的染色体，因为该染色体具有两条姐妹染色单体。每条染色单体中含有1个DNA分子，所以该染色体具有2个DNA分子。染色体的主要成分是DNA和蛋白质，其中DNA是遗传物质。根据甲图中着丝粒的位置可以判断该染色体属于中间着丝粒染色体。乙图中具有4条染色体，8条染色单体，2对同源染色体。 14.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__________________。 答案　(1)减数分裂　减数第一次分裂后　6　12 (2)3　(3)A　2∶1 15.(2018绍兴期中)下面为某雄性动物细胞分裂的一组图像，请据图回答： (1)该动物的体细胞中染色体数目是________条。 (2)正在进行减数分裂的细胞是图________，含有染色单体的细胞是图__________，没有同源染色体的细胞是图______________。 (3)图B所示的细胞有________个四分体，图C所示的细胞所处的分裂时期为______________。 (4)A细胞有________条染色体，有________个DNA分子，A细胞经分裂形成的子细胞是__________________。 (5)此5个细胞发生的先后顺序可能是_____________________________________________。 答案　(1)4　(2)B、D、E　B、C、E　D、E　(3)2　有丝分裂中期　(4)8　8　体细胞　(5)C→A→B→E→D 解析　(2)正在进行减数分裂的细胞是图B、D、E，含有染色单体的细胞是图B、C、E，没有同源染色体的细胞是图D、E。(3)图B的细胞有2对同源染色体，共形成2个四分体，图C的细胞所处的分裂时期为有丝分裂中期。(4)A细胞着丝点分裂，染色体数目加倍，所以细胞中有8条染色体，有8个DNA分子；由于A细胞进行的是有丝分裂，所以经分裂形成的子细胞是体细胞。(5)此5个细胞发生的先后顺序可能是C→A→B→E→D。