课程信息

 

【本讲教育信息】

一. 教学内容：

第二章   减数分裂和有性生殖  第一节 减数分裂

 

二. 学习内容：

细胞的减数分裂

生殖细胞的形成

生物减数分裂的类型

 

三. 学习目标

阐明细胞的减数分裂并模拟分裂过程中染色体的变化

说明配子的形成过程：减数分裂

 

四. 学习重点：

细胞的减数分裂和生殖细胞的形成和受精，减数分裂过程中染色体的数目和运动的规律性变化是减数分裂的显著特征，是维持物种遗传稳定性和变异性的细胞学基础

 

五. 学习难点

减数分裂各时期的特点，比较减数分裂过程和有丝分裂过程之间的异同点。

 

六. 学习过程

细胞分裂包括无丝分裂、有丝分裂、减数分裂等多种形式，对于进行有性生殖的生物来说，减数分裂和受精作用对维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，以及对生物的遗传和变异都十分重要。

1. 细胞的减数分裂

无论是动物还是植物，每个物种的染色体形态、数目和结构都能保持恒定，与细胞的减数分裂有关。

（1）概念：

减数分裂（meiosis）是进行有性生殖的生物在形成生殖细胞（配子）的过程中所特有的细胞分裂方式。在减数分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次，新产生的生殖细胞中的染色体数目比体细胞减少一半。

（2）过程（分为减数第一次分裂和减数第二次分裂）：

① 减数第一次分裂（精原细胞→初级精母细胞→次级精母细胞：2n→2n→n）

分裂间期：染色体复制（包括DNA复制和蛋白质合成）。复制后每条染色体都含有2条姐妹染色单体。

前期I：可能发生部分交换，染色体显现，同源染色体两两配对，形成四分体。出现纺锤体，核仁消失，核膜解体。

中期I：同源染色体成对排列到赤道板位置上（联会），每条染色体的着丝粒与纺锤丝相连。

后期I：纺锤丝牵引，同源染色体分别移向细胞两极。每条染色体的2条染色单体不分离。

②减数第二次分裂（初级精母细胞→次级精母细胞：n→n）

有些细胞在减数第一次分裂后直接进行减数第二次分裂；有些细胞在减数第一次分裂后经历短暂的间期（不进行染色体复制）后，再进行减数第二次分裂。

（3）比较减数分裂和有丝分裂

① 有丝分裂是体细胞的分裂方式，而减数分裂仅发生于有性生殖细胞的形成过程中。

② 有丝分裂是DNA复制1次，细胞分裂1次，染色体数由2n→2n，DNA量由4C减为2C；减数分裂是DNA复制1次，细胞分裂2次，DNA量由4C变为1C，染色体数目由2n→n，每一个子细胞核的染色体数目减半。

③ 有丝分裂之前，在S期进行DNA合成，然后经过G期进入有丝分裂期；减数分裂前DNA合成时间较长，特称为减数分裂前DNA合成，合成后立即进入减数分裂，G期很短或没有。

④ 有丝分裂时每个染色体独立活动；减数分裂中染色体要发生配对、联会、交叉和交换等变化。

⑤ 有丝分裂进行的时间短，一般为1—2h。减数分裂进行的时间长，例如人的雄配子的减数分裂需24h，雌配子的减数分裂甚至可长达数年。

⑥ 减数分裂与有丝分裂比较表

（4）减数分裂的重要特征：

① 染色体数减半  有丝分裂中，DNA复制一次，细胞分裂一次。开始DNA含量为2a，S期进入M 期时，变为4a，分裂完成后，产生两个子细胞又成为2a。而在减数分裂中，DNA复制一次，细胞却连续分裂两次。也就是说，DNA从2a→4a→2a→a。

② 同源染色体配对  在减数分裂的第一次分裂中，来自父方与来自母方形态、结构相同的染色体配对。配对时，两条染色体的侧面紧紧相贴，由于每个染色体上含有两个单体，一对同源染色体有四个单体，称为四分体。

③ 基因重组  在染色体配对时，相互紧贴在一起的同源染色体，发生交叉互换，其结果是，来自父方的一条姐妹染色单体上的一段染色体交换到来自母方的一条姐妹染色单体上去，当然也把相应的一段基因带了过去，结果造成了基因重组。

2. 生殖细胞的形成

精子和卵细胞形成过程模式图

（1）精子形成过程

① 哺乳动物的精子是在睾丸中形成的。

② 睾丸里部分精原细胞复制成为初级精母细胞（2n），初级精母细胞进行减数第一次分裂

Ⅰ 复制后的每条染色体都含有2条姐妹染色单体，由同一个着丝粒连接；

Ⅱ 分裂期开始后，分散在细胞中的同源染色体两两配对；

Ⅲ 随后各对同源染色体排列在细胞的赤道板位置上；

Ⅳ 在纺锤丝的牵引下，配对的同源染色体彼此分离，分别移向细胞的两极；

Ⅴ 伴随细胞的分裂，一个初级精母细胞分裂成两个次级精母细胞，每个次级精母细胞中的染色体数目只有初级精母细胞中染色体数目的一半。

③ 减数第二次分裂

Ⅰ 着丝点分裂，在纺锤丝的牵引下，每条染色体上的2条染色单体彼此分开，分别移向细胞的两极，次级精母细胞出现染色体暂时加倍现象（n→2n）；

Ⅱ 2个次级精母细胞分裂形成4个精细胞（ n→n ）。

Ⅲ 精细胞经过复杂的形态变化（分化），最终形成精子。

（2）卵细胞的形成过程

① 卵细胞在雌性动物的卵巢中形成（卵巢中分化产生卵原细胞 2n）

② 减数第一次分裂

③ 减数第二次分裂

初级卵母细胞经过减数第一次分裂和减数第二次分裂，形成卵细胞

初级卵母细胞经过减数第一次分裂后，形成1个次级卵母细胞和1个极体；随后次级卵母细胞进行减数第二次分裂，形成1个卵细胞和1个极体，而原先的极体也分裂为2个极体；这3个极体不久会消失。1个初级卵母细胞经过减数分裂，只形成1个卵细胞。卵细胞中的染色体数目只有初级卵母细胞中染色体数目的一半。

3. 生物减数分裂的类型

不同生物进行减数分裂的类型并不完全相同，主要分为孢子减数分裂、配子减数分裂和合子减数分裂三类。

（1）孢子减数分裂（高等植物如绿色开花植物）

为中间减数分裂，见于植物和某些藻类。其特点是减数分裂和配子的发生没有直接的关系，减数分裂的结果是形成单倍体的配子体（小孢子和大孢子）。小孢子再经过两次有丝分裂形成包含一个营养核和两个雄配子（精子）的成熟花粉（雄配子体），大孢子经过三次有丝分裂形成胚囊（雌配子体），内含1个卵核、2个极核、3个反足细胞和2个助细胞。

（2）配子减数分裂（脊椎动物）

为终端减数分裂，其特点是减数分裂和配子的发生紧密联系在一起。在雄性脊椎动物中，一个初级精母细胞经过减数分裂形成4个精细胞，后者再经过分化后形成成熟的精子；在雌性脊椎动物中，一个初级卵母细胞经过减数分裂形成1个卵细胞和2～3个极体。

（3）合子减数分裂 （苔藓植物如葫芦藓）

为初始减数分裂，仅见于真菌和某些原核生物。减数分裂发生于合子形成之后，形成单倍体的孢子，孢子通过有丝分裂产生新的单倍体后代。

 

【典型例题】

1. 下列有关四分体的叙述，不正确的是

    A. 每个四分体包含一对同源染色体的四条染色单体

    B. 经过复制的同源染色体都能形成四分体

    C﹒基因互换现象发生在四分体时期

    D. 四分体出现在减数第一次分裂前期

分析：减数第一次分裂前期，同源染色体配对后，每对同源染色体含四条染色单体，叫一个四分体，此时，四分体中的非姐妹染色单体间可发生交叉互换。有丝分裂时，由于没有联会，故复制后的同源染色体不形成四分体。答案：B.

2. Aa、Bb、Cc分别是三对同源染色体，染色体为AaBbCc的一个初级精母细胞，经减数分裂形成的配子数目和种类分别是

    A. 4和8    B. 2和4    C. 4和4    D. 4和2

分析：一个初级精母细胞经减数分裂形成4个精细胞。由于减数第一次分裂后期非同源染色体只能组合一次，ABC、abc或ABc、abC或AbC、aBc或Abc、aBC。故形成的4个精细胞只能是两种类型。答案：D

3. 下图为某几种动物体内与细胞分裂有关的一组图像，下列说法中正确的是

A. 上图细胞中有8条染色单体的是①②   

B. 具有同源染色体的细胞只有②和③

C. 动物睾丸中可能同时出现以上所有细胞

D. ①和④所示细胞的动物不可能是同一种动物

分析：图①②③④分别表示有丝分裂后期、减Ⅰ中期、减Ⅱ中期和减Ⅱ后期示意图。①中不存在染色单体，且进行的是有丝分裂，①②中存在同源染色体；动物睾丸中既可进行有丝分裂（①图），也可进行减数分裂（②③④图）；①和④所示细胞的动物体细胞染色体数均为2N＝4，故有可能是同一种动物。答案：C

4. 图1表示细胞分裂的不同时期与每条染色体DNA含量变化的关系，图2表示处于细胞有丝分裂某个时期的细胞图像。下列说法中正确的是

                                                        图1                      图2

A. 图1中DE段可表示细胞中DNA的精确平均分配    

B. 图2中细胞处于图1中的BC段

C. 图2中细胞含8条染色体、8个DNA分子，8条染色单体

D. 图1中AB段形成的原因是DNA分子复制

分析：图l中信息有横轴表示每条染色体上DNA含量，所以AB表示DNA复制，BC表示每条染色体含两条染色单体和两个DNA分子，DE表示着丝粒分裂，每条染色体含一个DNA分子，不含染色单体。图2中的信息有每一极都有同源染色体，着丝粒分裂，所以属于有丝分裂后期细胞。答案：D。

5. 下面是细胞分裂的五个示意图以及染色体数目变化的曲线图，请分析完成问题：

（1）若这些细胞来自同一个生物，有同源染色体的细胞是     ，若该个体有两对同源染色体（Aa、Bb），图D相对应的染色体组成可能有     种。

（2）同源染色体分离的是细胞图     ，使子代细胞与亲代细胞遗传信息相同的过程与细胞图     有关。与图F相对应的细胞图为       。

解析：图A是有丝分裂细胞，图B是减数第一次分裂时的初级精母细胞，图C是有丝分裂中期细胞，图D是次级精母细胞或第一极体，图E是初级精母细胞，图F是减数分裂过程中染色体变化曲线。               

答案：（1）ABCE  4  （2）B  AC  BDE。

 

【模拟试题】（答题时间：90分钟）

一、选择题

1. 下图为三个处于分裂期细胞的示意图，下列叙述中正确的是  ……………（    ）

A. 甲可能是丙的子细胞

B. 乙、丙细胞不可能来自同一个体

C. 甲、乙、丙三个细胞均含有4对同源染色体

D. 甲、乙、丙三个细胞均含有同源染色体

2. 一个初级精母细胞在减数分裂的第一次分裂时，有一对同源染色体不发生分离，所形成的次级精母细胞的第二次分裂正常。另一个初级精母细胞减数分裂的第一次分裂正常，减数第二次分裂时，在两个次级精母细胞中，有一个次级精母细胞的一条染色体的姐妹染色单体没有分开。以上两个初级精母细胞可产生染色体数目不正常的配子（以下简称不正常配子）。上述两个初级精母细胞减数分裂的最终结果应当是………（    ）

A. 两者产生的配子全部都不正常

B. 前者产生一半不正常的配子，后者产生的配子都不正常

C. 两者都只产生一半不正常的配子

D. 前者产生的配子都不正常，后者产生一半不正常的配子

3. 下图是一个哺乳动物细胞的示意图，它属于………（    ）

    A. 精巢中的细胞

    B. 受精卵

C. 造血干细胞

    D. 雄配子

4. 精原细胞增殖的方式是………………………（    ）

A. 无丝分裂    B. 有丝分裂

C. 减数分裂    D. 有丝分裂和减数分裂

5. a、b、c、d分别是一些生物细胞某个分裂时期的示意图，下列有关描述正确的是（    ）

A. a图表示植物细胞有丝分裂中期

B. b图表示人红细胞分裂的某个阶段

C. c图细胞分裂后将产生1个次级卵母细胞和1个极体

D. d图细胞中含有8条染色单体

6. 下图是高等动物细胞处于细胞分裂的某个时期图，下列说法不正确的是………（    ）

A. 此图所示的细胞可能是极体

B. 此图所示的细胞正在进行减数第二次分裂

C. 此图所示的细胞可能是次级精母细胞的分裂

D. 此图所示的细胞可能是次级卵母细胞的分裂

7. 下图是同一种动物的两个细胞分裂图，下列有关叙述不正确的是……（    ）

A. 甲是减数分裂图像，乙是有丝分裂图像

B. 一般情况下该动物的体细胞中有4条染色体

C. 甲细胞中染色体、染色单体、DNA的数目依次是2、4、4

D. 甲细胞的亲代细胞基因组成一定是AaBb

8. 在哺乳动物睾丸中发现某些细胞中的染色体数目与精原细胞相同，染色体数与DNA分子数之比为1：1。这些细胞可能是………（    ）

A. 初级精母细胞    B. 次级精母细胞

C. 精细胞          D. 精子

9. 下图所示各细胞均来自同一生物体，则下列叙述中错误的是…………………（    ）

A. 图①和图②可能来自同一初级精母细胞

B. 精子的形成过程应为图中的④③②⑥①

C. 图⑥细胞中没有同源染色体

D. 该生物体细胞染色体数为4个

10. 在兔子的精细胞核中，DNA质量为4×10-12g，那么在有丝分裂前期时其骨髓细胞核中DNA的质量为（    ）

A. 4×10－12g       B. 8×Lo－12g

C. 1. 6×10－11g     D. 3. 2×10－11g

11. 某生物细胞有丝分裂后期细胞中有92个着丝粒，这种生物细胞在减数第二次分裂中有染色体数目最多是………（    ）

A. 92条    B. 46条    C. 23条    D，69条

12. 下列关于同源染色体的叙述，正确的是

A. 一条来自父方，一条来自母方的染色体  B. 由一条染色体复制而成的两条染色体

C. 在减数分裂过程中联会的两条染色体    D. 形状和大小一般相同的两条染色体

13. 下列是减数分裂过程中的几个步骤，其正确的顺序是

  ①形成四分体  ②同源染色体分离  ③细胞质分离  ④联会  ⑤染色体复制  ⑥染色单体分离  ⑦着丝粒分裂

    A. ②①③④⑦⑤⑥③    B. ③⑤②⑦④⑥①③

    C. ⑤④①②③⑦⑥③    D. ⑤④⑦③⑥②①③

14. 下列关于减数分裂的描述中，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

15. 人体下列细胞中，一般含有同源染色体的一组是

    ①口腔上皮细胞  ②精原细胞  ③次级精母细胞  ④成熟红细胞  ⑤心肌细胞

    A. ①⑤    B. ②③④    C. ①④⑤    D. ①②⑤

16. 初级卵母细胞和次级卵母细胞在分裂时都出现的现象是

    A. 同源染色体分离    B. 着丝粒分裂    C. 细胞质不均等分裂    D. 染色体复制

17. 减数分裂过程中，染色体的行为变化顺序是

    A. 复制→同源染色体分离→联会→着丝粒分裂

    B. 联会→复制→同源染色体分离→着丝粒分裂

    C. 联会→复制→着丝粒分裂→同源染色体分离

    D. 复制→联会→同源染色体分离→着丝粒分裂

18. 如下图所示，卵原细胞内含有A、a，B、b两对同源染色体，已知此卵原细胞经减数分裂形成卵细胞的染色体组成为Ab，则其产生的3个极体的染色体组成分别为………（    ）

A. AB、Ab、Ab      B. Aa、Bb、AB

C. Ab、aB、ab       D. Ab、aB、aB

 

二、非选择题

19. 下图为某动物细胞在减数分裂中某时期的示意图。你能详细地描述这一时期细胞中发生的变化吗?并预测这些变化对生殖细胞的遗传组成有什么影响?

20. 下图为减数分裂过程中的示意图之一，据图完成问题：

    （1）该图为减数第       次分裂过程中       时期。

（2）该图中有       条染色体，它们分别是       。有       条姐妹染色单体，它们分别是        。有       个DNA分子。

（3）1和2染色体，3和4染色体的行为叫       。其行为在四分体时期可能会发生       。

21. 下图所示为细胞分裂过程中，染色体数目和DNA含量的变化情况，请据图完成问题。

（1）图中表示的是       分裂过程中染色体数目和DNA含量的变化曲线。

（2）图中表示染色体数目变化的曲线是       。

（3）图中表示DNA含量变化的曲线是       。

（4）写出DNA含量变化的规律       。

（5）写出染色体数目变化的规律       。

（6）处于C～D段的细胞名称是       。处于E～G段的细胞名称是       。

（7）图中含有同源染色体的区间是       。

（8）着丝粒分裂的位置应该是       。

      

 

【试题答案】

1. A；2. D；3. A；4. B；5. D；6. D；7. D；8. B；9. B；10. A；11. C；12 B；13. C

14. C；15. B；16. D；17. C；18. D；19. D.

20. 该图为减数第一次分裂前期。主要变化：①同源染色体联会，形成四分体；②同源染色僻中的非姐妹染色单体有可能发生对等片段的交换。这些变化对生殖细胞遗传组成的影响是：a为同源染色体分离提供可能的机会；b增加变异酢来源。

21. （1）—  四分体  （2）4，1、2、3、4，8，a、a′、b、b′、c、c′、d、d′，8  （3）联会  非姐妹染色单体之间的交叉互换

22. （1）减数  （2）乙  （3）甲  （4）2a→4a→2a→a   （5）2a→a→2a→a  （6）初级精母细胞    次级精母细胞   （7）A～D  （8）F