高中生物第2章遗传信息传递的结构基础第2课时染色体的形态结构染色体在减数分裂中的行为(Ⅰ)教学案北师大版必修2

高中生物第2章遗传信息传递的结构基础第2课时染色体的形态结构染色体在减数分裂中的行为(Ⅰ)教学案北师大版必修2

真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 1 第 2 课时 染色体的形态结构 染色体在减数分裂中的行为(Ⅰ) [目标导读] 1.结合教材图文，概述染色体的形态和结构。2.制作并观察蝗虫精巢压片，比 较减数分裂和有丝分裂的异同。3.分析教材图文，概述精子形成过程中各时期的主要变化。 [重难点击] 1.同源染色体的概念。2.精子形成过程中各时期的主要特点。 一 染色体的形态结构 在遗传信息传递的过程中，联系亲代和子代之间的是细胞核中的染色体，请分析下面的内容。 1．染色体的概念 (1)染色体是细胞核中能被碱性染料染成深色的结构。 (2)在细胞分裂间期，染色体呈丝状，又叫染色质。分裂期染色质高度螺旋化，缩短变粗，成 为具有一定形态的染色体。细胞分裂中期时，染色体的形态最为清晰。 2．染色体的形态 (1)完成下面的标注，认识分裂中期的染色体 图中①为着丝粒，由于着丝粒区域不着色或着色较浅而且缢缩变细，因此也称作主缢痕，在 细胞分裂期间，纺锤丝与①相连，有助于染色体向两极移动。②为次缢痕，与核仁的形成有 关，也是染色体的一种形态特征，可以作为识别和区分染色体的重要标志。③为随体，是识 别和区分染色体的另一个重要特征。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 2 (2)依据下图认识染色体的类型 ①依据着丝粒部位的变化，染色体可分为中部着丝粒染色体(如图 1)、亚中部着丝粒染色体 (如图 2)、端部着丝粒染色体(如图 3)。 ②有些生物具有特殊形态的染色体：果蝇的唾腺细胞染色体被称为巨大染色体，是由于染色 质丝多次复制而不分开造成的，其上有数目和位置相对固定的横纹，是观察染色体形态和研 究染色体结构变异的好材料(如图 4)。 (3)阅读教材内容，分析染色体的大小和数目：①染色体的大小，一般是用染色体的长度来表 示。果蝇的体细胞染色体一般约为 5 μm，玉米的染色体为 8～10 μm，人的染色体为 4～6 μm， 这说明不同生物的染色体大小不同。 ②教材 P12 表 2－1 说明，每一种生物都有一定数目的染色体，不同种生物的染色体数目往往 不同。 ③同种生物染色体的大小和数目是稳定的，具有物种的特异性。 3．染色体的结构 阅读教材 P12 内容，填充下图。 由图可将染色体的四级结构模型归纳为：核小体构成染色质丝→螺线管体→超级螺线体→染 色体。 4．染色体与染色单体 (1)染色体的条数等于着丝粒个数，有几个着丝粒就有几条染色体。 (2)染色单体是染色质复制后，一个着丝粒连着的两条相同的单体，这两条染色单体被称为姐 妹染色单体，其整体是一条染色体。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 3 (3)二者的比较见下表 图形 说明 两图中都只有 1 个着丝粒、1 条染色体 图 1 无姐妹染色单体，有 1 个 DNA 分子 图 2 有 2 条姐妹染色单体，2 个 DNA 分子 归纳提炼 染色体 定义 形态→类型 中部着丝粒染色体 亚中部着丝粒染色体 端部着丝粒染色体 大小和数目：具有物种特异性 活学活用 1．判断下列说法的正误。 (1)染色体和染色质是不同物质在同一时期的两种存在形态( ) (2)着丝粒将染色单体连接在一起，在分裂期间，纺锤丝与着丝粒相连，有助于染色体向两极 移动( ) (3)根据着丝粒部位的变化，可将染色体分为 3 种类型( ) (4)同种生物的染色体大小都相同( ) 答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)× 解析 (1)染色体和染色质是同一物质在不同时期的两种存在形态。 (4)同种生物的染色体大小不一定相同。 二 蝗虫精巢的压片及观察 阅读教材 P13～P14 内容，制作并观察蝗虫的精巢压片，分析染色体的行为特征。 1．实验——蝗虫精巢的压片及观察 材料用具 成熟的雄蝗虫(或雄蟋蟀、雄蝈蝈)；醋酸洋红溶液，乙醚；棉花，载玻片， 盖玻片，培养皿，玻璃瓶，剪刀，镊子，解剖针，吸水纸，酒精灯，染色皿， 显微镜 方法步骤 麻醉→解剖→染色→压片→观察 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 4 小贴士 1染色时间为 5～15 min。2压片时，要快速通过酒精灯火焰 2～3 次，并要用吸 水纸吸去多余的染液。3乙醚的作用是麻醉蝗虫，醋酸洋红溶液的作用是使染色体着色。 2．观察判断蝗虫精母细胞减数分裂各时期，并思考以下问题 (1)减数分裂与有丝分裂相比，相同点为：都要经过染色体的复制，减数第二次分裂过程除了 没有同源染色体外，其余和有丝分裂相同。 (2)减数分裂与有丝分裂相比，不同点为：精子形成过程中染色体复制一次，要进行两次连续 的细胞分裂，精子中的染色体数目比亲代细胞染色体数目减半，而有丝分裂只进行一次分裂， 子代细胞与亲代细胞染色体数目相同。 (3)精子形成过程中染色体数目减半发生在减数第一次分裂末期。 归纳提炼 1.进行减数分裂的细胞没有细胞周期。 2．减数分裂的发生部位是有性生殖器官，如哺乳动物的睾丸和卵巢、被子植物的花药和胚囊。 3．减数分裂是一种特殊的有丝分裂。 活学活用 2．判断下列说法的正误。 (1)减数分裂包括两次连续的细胞分裂( ) (2)醋酸洋红是一种碱性染料( ) (3)减数分裂产生有性生殖细胞( ) (4)减数分裂产生的成熟生殖细胞内染色体数目减半( ) 答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)√ 三 精子的形成过程 1．精子的形成过程 结合教材 P14～P15，完成精子的形成过程，并分析下面的相关知识。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 5 (1)①处于间期，精原细胞的染色体进行复制，体积略微增大，形成初级精母细胞。 (2)②③④均称为初级精母细胞。②处于前期Ⅰ，其特征为：每条染色体含有两条姐妹染色单 体，同源染色体发生配对、联会，形成四分体，四分体内非姐妹染色单体间可能发生交叉互 换。 (3)③处于中期Ⅰ，其特征为：成对的同源染色体排列在细胞的赤道板上(或同源染色体的着 丝粒整齐地排列在赤道板的两侧)；④处于后期Ⅰ，其特征为：细胞膜内陷，细胞开始缢裂， 同源染色体相互分离，非同源染色体自由组合；⑤处于末期Ⅰ，其特征为：细胞中无同源染 色体，染色体数目发生减半。 (4)⑥⑦⑧均称为次级精母细胞，其特征分别为：⑥为非同源染色体散乱分布在细胞中；⑦为 染色体的着丝粒整齐地排列在细胞中央的赤道板上；⑧为着丝粒分裂，姐妹染色单体分开， 并分别移向细胞两极，染色体数目暂时加倍，恢复到体细胞染色体数目，细胞缢裂。 (5)⑨处于末期Ⅱ，其特征为：染色体数目较后期减半，是体细胞染色体数目的一半，每个次 级精母细胞分裂为两个精细胞。⑩为精子，由精细胞变形而成。 (6)结合上述减数分裂过程，分析回答以下问题： ①减数第二次分裂中还有同源染色体吗？试分析原因。 答案 没有。因为减数第一次分裂后，同源染色体已分离。 ②减数第一次分裂后期的初级精母细胞和减数第二次分裂后期的次级精母细胞中分配到两极 的两组染色体之间分别是什么关系？ 答案 减数第一次分裂后期是同源染色体分离，减数第二次分裂后期是姐妹染色单体分开。 ③减数第一次分裂和减数第二次分裂最主要的区别是什么？ 答案 减数第一次分裂发生了联会、四分体、同源染色体分离、非同源染色体自由组合等现 象，减数第二次分裂发生了姐妹染色单体分开，且没有同源染色体。 2．减数分裂中的重要概念 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 6 (1)同源染色体和非同源染色体 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。如图中的 1 和 2 为一对同源染色体，3 和 4 为另一对同源染色体。 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。上图中的 1 和 3、1 和 4、2 和 3、2 和 4 分别是非同源染色体。 (2)联会和四分体 ①联会：同源染色体配对的现象。 ②四分体：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫做四分体。上图中含有 2 个四分 体。 (3)姐妹染色单体和非姐妹染色单体 ①姐妹染色单体：同一着丝粒连着的两条染色单体。如图中的 a 和 a1、b 和 b1、c 和 c1、d 和 d1。 ②非姐妹染色单体：不同着丝粒连着的两条染色单体。如图中的 a 和 b 等。 (4)形态、大小相同的染色体是否是同源染色体？减数分裂过程中，配对的两条染色体是否是 同源染色体？ 答案 不一定，若一条来自父方，一条来自母方，则是同源染色体，否则不是。配对的两条 染色体是同源染色体。 (5)请分析四分体、染色体、染色单体和 DNA 分子数之间的数量关系。 答案 1 个四分体＝2 条染色体＝4 条染色单体＝4 个 DNA 分子。 归纳提炼 精子的形成过程 (1)形成场所：睾丸。 (2)细胞名称的变化 精原细胞 次级精母细胞 染色体 复制 分裂 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 7 初 级 精 母 细 胞 减 数 第 一 次 精细胞 减数第二次分裂 分裂 变形 次级精母细胞 精子 活学活用 3．下列是减数分裂过程中的几个步骤，正确的顺序是( ) ①形成四分体 ②同源染色体分离 ③交叉互换 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 减数分裂过程包括减数第一次分裂和减数第二次分裂。在时间顺序上依次是减数第一 次分裂：染色体复制、联会、形成四分体、交叉互换、同源染色体分离和细胞质分离；减数 第二次分裂：着丝粒分裂、染色单体分离和细胞质分离。 当堂检测 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 8 1．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。 2．初级精母细胞经过减数第一次分裂后形成的细胞是( ) 答案 D 解析 初级精母细胞经过减数第一次分裂后形成的细胞是次级精母细胞，没有同源染色体。 3．下列有关四分体的叙述，正确的是( ) A．减数第二次分裂中出现四分体 B．一对联会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，联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫四分体，四分体中 的非姐妹染色单体之间常发生交叉互换。 4．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 图表示的细胞分裂方式是____________________，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 ________________。 答案 (1)减数分裂 减数第一次分裂后 6 12 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 9 (2)精细胞 3 (3)A 2∶1 课时作业 基础过关 知识点一 染色体的形态结构 1．下面是有关染色体形态的叙述，其中不正确的是( ) A．在细胞分裂中期，染色体的形态最为清晰 B．染色体上的着丝粒区域，又叫做主缢痕 C．着丝粒将染色体分为长臂和短臂两部分 D．果蝇的染色体是观察染色体形态、研究染色体结构变异的好材料 答案 D 解析 观察染色体形态、研究染色体结构变异的好材料为巨大染色体，而在果蝇体内，只有 其唾腺细胞染色体属于巨大染色体，故 D 是错误的。 2．在细胞分裂过程中，光学显微镜下看到的染色体细线是染色体的哪一级结构( ) A．染色质 B．螺线管体 C．超级螺线体 D．染色体 答案 C 3．下列有关染色体的形态结构的叙述，错误的是( ) A．细胞有丝分裂前期的染色体形态结构最为典型 B．亚中部着丝粒染色体分为短臂和长臂 C．染色体着丝粒在中间的称为中部着丝粒染色体 D．染色体中有一类具有随体 答案 A 解析 细胞分裂中期染色体形态结构最为清晰典型。 知识点二 蝗虫精巢的压片及观察 4．下列关于观察细胞减数分裂实验的叙述中，错误的是( ) A．可用蝗虫卵母细胞的固定装片观察减数分裂 B．用桃花的雄蕊制成的装片比用桃花的雌蕊制成的装片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，可能观察到同源染色体联会现象 D．用洋葱根尖制成装片，能观察同源染色体联会现象 答案 D 解析 蝗虫的卵母细胞进行减数分裂；桃花的雄蕊中减数分裂产生精子的数目要大于雌蕊中 减数分裂产生卵细胞的数目，因此观察减数分裂选择雄蕊易观察；联会现象发生在减数分裂 过程中，因此实验中可能观察到；洋葱根尖细胞进行有丝分裂，不能观察到同源染色体联会 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 10 现象。 5．某同学在观察蝗虫精巢减数分裂装片时，发现一个细胞中出现了染色体两两配对的情况， 则下列说法正确的是( ) A．此细胞的染色体上具有染色单体 B．这种组织可能来自肝脏 C．产生的子细胞中染色体数目与母细胞保持一致 D．此细胞中的染色体数和 DNA 分子数是体细胞的一倍 答案 A 解析 联会(染色体两两配对)发生在减数第一次分裂前期，此时的一条染色体含有两条染色 单体，A 项对；产生的子细胞中染色体数目是母细胞的一半，C 项错；此细胞中的染色体数和 体细胞相同，DNA 分子数是体细胞的两倍，D 项错；能发生减数分裂的组织来自动物的睾丸或 卵巢，B 项错。 知识点三 精子的形成过程 6．如图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．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 后期Ⅱ ② 同源染色体分离 后期Ⅰ ③ 同源染色体联会 前期Ⅰ 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 末期Ⅰ ⑤ 形成四个子细胞 末期Ⅱ ⑥ 同源染色体排列在赤道板上 中期Ⅰ 7.在减数第一次分裂后期，父方和母方的染色体各向两极如何移动( ) A．父方和母方染色体在两极随机地组合 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 11 B．通常母方染色体移向一极而父方染色体移向另一极 C．父方和母方染色体中各有一半移向一极，另一半移向另一极 D．未发生交叉互换的染色体移向一极，而发生交叉互换的染色体移向另一极 答案 A 解析 在减数第一次分裂后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，由于一对同源染 色体由 1 条父方染色体和 1 条母方染色体组成，当然这 2 条染色体形状和大小一般都相同。 一对同源染色体的父方染色体和母方染色体要分开、移向两极是随机的，其余各对同源染色 体也是如此，因此父方染色体和母方染色体是随机组合的。 8．减数分裂过程中，下列哪两个过程是同时发生的( ) A．染色体的复制和交叉互换 B．同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合 C．配子的形成和染色体数目减半 D．同源染色体的联会和非同源染色体的自由组合 答案 B 解析 在减数第一次分裂后期，发生了同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合。 能力提升 9．仅在减数分裂过程中出现，而在有丝分裂过程中不出现的选项是( ) A．分裂间期 DNA 复制与相关蛋白质合成 B．姐妹染色单体分离分别进入两个子细胞 C．复制后的染色体含有两条姐妹染色单体 D．同源染色体分开分别进入两个子细胞 答案 D 解析 同源染色体分开是减数分裂过程中特有的。 10．下列关于减数分裂的叙述中，正确的是( ) ①减数分裂发生在能够进行有性生殖的生物中 ②减数分裂的过程是由原始的生殖细胞形成成熟的有性生殖细胞的过程 ③减数分裂的特点是细胞中的染色体复制一次，而细胞连续分裂两次 ④减数分裂的结果是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 ⑤减数分裂是一种特殊的有丝分裂，同样具有一定的细胞周期 A．①②③④ B．②③④⑤ C．①③④⑤ D．①②③④⑤ 答案 A 解析 原始生殖细胞经减数分裂形成成熟有性生殖细胞后不再继续分裂，所以没有细胞周期。 11．以下①～④为动物生殖细胞形成过程中某些时期的示意图。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 12 按分裂时期的先后排序，正确的是( ) A．①②③④ B．②①④③ C．③④②① D．④①③② 答案 B 解析 ①为减数第一次分裂后期，理由：同源染色体分离。②为减数第一次分裂中期，理由： 同源染色体排列在赤道板两侧。③为减数第二次分裂后期，理由：没有同源染色体，着丝粒 分裂。④为减数第二次分裂中期，理由：没有同源染色体，着丝粒排列在赤道板上。所以答 案为②①④③。 12．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。减数 第一次分裂中期特征是：每对同源染色体排列在赤道板上。染色体的数目＝着丝粒的数目； 能进行联会的两条染色体为同源染色体，能进行同源染色体联会的细胞分裂方式一定是减数 分裂；在减数第一次分裂后期的细胞中，移向同一极的染色体都是非同源染色体，因为同源 染色体发生了分离。 13．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称为一个四分体 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 13 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。 14．如图为某动物精细胞形成过程中几个时期的细胞模式图，据图回答下列问题： (1)染色体复制发生在________图，称为________细胞。 (2)按精子形成过程的顺序排列为__________________________________(用图中 A～D 表 示)。 (3)图中 B 称为______________细胞，该图中染色体与 DNA 分子数之比为________。 (4)C 图中染色体 1 和 2 或 3 和 4 的分离发生在__________________________期。 答案 (1)A 精原 (2)A→C→B→D (3)次级精母 1∶2 (4)减数第一次分裂后 15．下图中的 A 表示某雄性动物的体细胞，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)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 减数第一次分裂 减数第二次分裂 (2)次级精母细胞 0 (3)如图 解析 图 A 表示雄性动物个体的体细胞；图 B 中含有 8 条染色体，不含有染色单体，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，但是不含有同源染色体，所 以应为次级精母细胞。C 和 D 是由 A 经减数第一次分裂同源染色体分开所形成的，所以 C、D 中含有的染色体应该是“互补”的关系。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 14 个性拓展 16．减数分裂包括两次连续的分裂过程，即包括减数第一次分裂阶段和减数第二次分裂阶段。 某生物小组要探究减数分裂两个阶段所占时间长短，请帮助他们选择合适的材料和试剂，完 成实验。 供选材料及试剂：小鼠的肝脏、睾丸、肾脏、苏丹Ⅲ染液、醋酸洋红溶液、健那绿染液、解 离固定液。 (1)选材：用______________做实验材料。 (2)制片： ①取少量组织低渗处理后，放在__________中，一定时间后轻轻漂洗。 ②将漂洗后的组织放在载玻片上，滴加适量____________________。 ③一定时间后加盖玻片，________。 (3)观察计算： ①观察多个视野，计数_________________________________________________________ ____________________________及视野中细胞的总数。 ②计算出每个视野中不同分裂阶段细胞所占比例。 ③最后，________________________________________________________________________ ____________________________，即可大体表示不同分裂阶段所占的时间比例。 答案 (1)小鼠睾丸 (2)①解离固定液 ②醋酸洋红溶液 ③压片 (3)①每个视野中处于 不同分裂阶段细胞的数目 ③计算不同视野中相同分裂阶段细胞所占比例的平均值 解析 要探究减数分裂两个阶段所占时间长短，应先制备减数分裂装片，再统计每个阶段细 胞数目多少，最后通过求不同视野中，相同分裂阶段所占比例的平均值，得出结论。(1)小鼠 的肝脏和肾脏内的细胞无法进行减数分裂，只有睾丸内才可发生减数分裂产生生殖细胞。(2) 制片时应遵循解离→漂洗→染色→压片的步骤。选择染色剂时应注意醋酸洋红溶液可将细胞 内的染色体染成红色，便于观察；而苏丹Ⅲ染液是鉴定脂肪的，健那绿染液是染线粒体的。 (3)每个视野中每个分裂阶段中细胞数目占细胞总数的比例可以反映出该阶段持续时间的长 短，为了结果的准确性，应求平均值。