细胞分裂与受精作用

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第三专题细胞的生命历程第一讲细胞分裂与受精作用【教材分析】“细胞分裂与受精作用”涉及到普通高中课程标准实验教科书《分子与细胞（必修1）》第五章和《遗传与进化（必修2）》第二章的内容。本讲主要内容包括“细胞周期”、“染色体和染色单体、姐妹染色单体和非姐妹染色单体”、“同源染色体、非同源染色体和四分体”、“赤道板与细胞板”等基本概念的辨析；减数分裂和有丝分裂的比较；细胞分裂中染色体数目、核DNA分子数目的变化规律；细胞分裂图象的判定和绘制。本专题的内容还是复习“遗传与变异”、“胚胎工程”等专题知识的基础。【学情分析】高三学生的特点是抽象思维能力和综合思维能力较强，同时，对生物课程的学习，也有着较浓厚的兴趣。他们在高三已经经过较系统的一轮复习，对一些基本概念、原理和过程也有一定的理论基础。因此，教学中可以利用学生的知识基础并遵循学生的认知规律，通过适当的教学策略，使不同的知识有效地整合进学生原有的知识网络中，使学生的知识体系得到丰富和发展和完善。【教学目标】知识与技能1、简述细胞增殖的周期性及无丝分裂的特点2、分析细胞的减数分裂与有丝分裂过程，培养学生合作、探究能力以及对动态过程的分析能力。3、说明受精作用的概念、特点和意义4、通过分析与识别细胞分裂过程中染色体行为变化特点，培养学生识图、析图和绘图能力。过程与方法应用比较和归纳的方法对有丝分裂和减数分裂过程的异同点加以比较，培养正确的思维方法。情感态度与价值观1、养成质疑、求实的科学态度和科学精神，树立辩证唯物主义自然观，逐步形成科学的世界观。2、渗透“生物体结构与功能相统一”的生物学观点，以及“世界是物质的，物质是在不断运动的”，并且“生命物质的运动有其特殊的规律”等辨证唯物主义教育。【教学重点】1、基本概念的辨析2、减数分裂和有丝分裂的比较3、细胞分裂中染色体数目、核DNA分子数目的变化规律【教学难点】细胞分裂图象的判定和绘制【教学方法】探究、讲述和讨论的方法【教学准备】细胞分裂和受精作用的导学案及多媒体课件【教学过程】上课前发下这节课的导学案，要求学生〖了解并自主阅读〗一、教学内容及考试说明要求（高考预测指数：★★★★★）知识内容要求细胞增殖的周期性及无丝分裂细胞的有丝分裂细胞的减数分裂及配子的形成过程受精过程ABCB9第页 第三专题细胞的生命历程二、重要的结论性语句：1.细胞以分裂的方式进行增殖，细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。2.细胞有丝分裂的重要意义（特征），是将亲代细胞的染色体经过复制以后，精确地平均分配到两个子细胞中去，因而在生物的亲代和子代间保持了遗传性状的稳定性，对生物的遗传具重要意义。3.减数分裂是进行有性生殖的生物,在形成成熟生殖细胞进行的细胞分裂,在分裂过程中,染色体复制一次,而细胞连续分裂两次.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减少一半。4.对于进行有性生殖的生物来说，减数分裂和受精作用，对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定性，对于生物的遗传变异都是十分重要的三、重、难点知识归类、整理1.连续有丝分裂有细胞周期的细胞：分生区、形成层、受精卵、癌细胞、干细胞DNA：复制就加倍，分到两个子细胞就减半染色体：复制不加倍，着丝点分裂加倍，分到两个子细胞减半染色单体：复制就有4N，分开就为0，减数第一次分裂结束分到两个子细胞减半有染色单体时：染色单体数=DNA数无染色单体时：DNA数=染色体数　　　　分裂间期：时间长、起点，染色体复制　　　　　　　　　前期：两现，两失　最明显的变化：出现染色体2.有丝分裂分裂期　中期：着丝点整齐排列在赤道板上，观察的最佳时期　　　　　　　　　后期：着丝点分裂，成为子染色体，移向两极；数目加倍　　　　　　　　　末期：与前期相反　　　　主要特征：染色体复制和平均分配3.动、植物细胞前期：纺锤体的形成方式不同(中心体)中心体在间期复制，前期分开有丝分裂的区别　　　　　　　　末期：细胞质的分裂方式不同　（高尔基体）4.减数分裂、受精作用与生物的变异减数分裂是有性生殖生物变异的细胞学基础4.1间期复制→。4.2减Ⅰ前期，同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换→；减Ⅰ后期，非同源染色体上的非等位基因自由组合→。4.3减数分裂过程中，在染色体的复制、交叉互换、分离等过程中，都有可能发生异常，导致子细胞中染色体结构、数目等的改变→。4.4受精作用使父母双方的遗传物质融合到了一起，使子代具有了双亲的遗传性，使后代具有了更大的变异性。4.5生殖方式与生物的变异和进化生物的生殖包括有性生殖和无性生殖。在有性生殖过程中，需要经过减数分裂和受精作用。在减数分裂过程中非同源染色体的自由组合以及同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换，使基因发生了重组；通过受精作用，来自父母双亲的遗传物质融合到了受精卵中，这些都使生物具有了较大的变异性。变异的丰富性为生物的进化提供了自然选择的基础，因而更有利于生物的进化发展，促进了生物多样性的形成。生物界的演化进程大大加快了，使得当今的自然界这样丰富多彩。5.生殖细胞成熟过程中的几种数量关系5.11精原细胞→初级精母细胞→次级精母细胞→精子细胞→精子1卵原细胞→初级卵母细胞→次级卵母细胞+极体→卵细胞+极体5.2一个精原细胞产生的配子种类=种(不考虑交叉互换，下同)一个次级精母细胞产生的配子种类=种一种精原细胞产生的配子种类=种(n为同源染色体的对数)9第页 第三专题细胞的生命历程一个卵原细胞产生的配子种类=种一个次级卵母细胞产生的配子种类=种一种次级卵母细胞产生的配子种类=种(n为同源染色体的对数)通过对导学案上一些知识点的了解并自主阅读，使学生能够很快进入课堂情境。〖师生共同完成知识网络的构建〗减数分裂是一种特殊的有丝分裂方式，因此两者有些方面相同，但由于是特殊的有丝分裂，所以必须搞清楚两者的异同，并能够正确识图和绘图。因此，〖课堂重点比较〗6．有丝分裂与减数分裂〖学生活动〗6.1基本概念辨析【细胞周期】【染色体和染色单体、姐妹染色单体和非姐妹染色单体】【同源染色体、非同源染色体和四分体】【赤道板与细胞板】〖学生活动，教师点拨〗【训练1】（10海南卷3．）有关动物细胞有丝分裂的叙述，正确的是A．细胞板在细胞有丝分裂末期形成B．同源染色体配对通常发生在分裂前期C．在分裂末期，细胞膜内陷形成两个子细胞D．在分裂中期，两个中心粒复制形成两组中心粒【训练2】（10江苏卷28．）细胞周期包括分裂间期(分为G1期、S期和G2期)和分裂期(M期)。下图标注了甲动物(体细胞染色体数为12)肠上皮细胞的细胞周期各阶段的时长及DNA含量。请回答下列问题：（1）若用含放射性同位素的胸苷(DNA复制的原料之一)短期培养甲动物肠上皮细胞后，处于S期的细胞都会被标记。洗脱含放射性同位素的胸苷，换用无放射性的新鲜培养液培养，定期检测。预计最快约h后会检测到被标记的M期细胞。（2）从被标记的M期细胞开始出现到其所占M期细胞总数的比例达到最大值时，所经历的时间为期的时间，处于该期的一个细胞中染色体数目的变化情况是。（3）若向甲动物肠上皮细胞培养液中加人过量胸苷，处于S期的细胞立刻被抑制，而处于其他时期的细胞不受影响。预计加人过量胸苷约h后，细胞都将停留在S期。（4）乙动物肠上皮细胞的细胞周期时长为24h，M期时长为l．99第页 第三专题细胞的生命历程h。若要在显徽镜下观察细胞有丝分裂过程中染色体形态的变化，选用(填“甲”或“乙”)动物肠上皮细胞更合适。（5）在光学显徽镜下观察，同处于分裂末期的动物肠上皮细胞与洋葱根尖细胞，形态上最主要的区别是。〖师生互动〗6.2有丝分裂与减数分裂的异同点比较项目有丝分裂减数分裂不同点分裂细胞类型同源染色体行为细胞分裂次数子细胞数目子细胞染色体数子细胞类型相同点染色体复制次，都出现纺锤体意义使生物个体发育中，亲子代细胞间维持了遗传性状的稳定性减数分裂和受精作用使生物在系统发育中，亲子代之间维持了遗传的稳定性〖师生共同探讨〗【训练3】（10江苏卷21．）（多选）人类精子发生过程中，下列说法正确的是A．细胞中染色单体数最多可达92条B．姐妹染色单体携带的遗传信息可能是不同的C．染色单体的交叉互换发生在同源染色体分离之前D．一个精原细胞产生两个相同精子的概率最大为1／【训练4】（多选）人体细胞有23对同源染色体，下列表达中正确的是：A．男性细胞中至少有一条染色体来自祖父B．其中一半染色体来自父方，另一半来自母方C．常染色体必是来自祖父、外祖父、祖母、外祖母各占1/4D．女性细胞中至少有一条染色体来自祖母【训练5】（09江苏卷15．）对性腺组织细胞进行荧光标记，等位基因A、a都被标记为黄色，等位基因B、b都被标记为绿色，在荧光显微镜下观察处于四分体时期的细胞。下列有关推测合理的是A．若这2对基因在1对同源染色体上，则有1个四分体中出现2个黄色、2个绿色荧光点B．若这2对基因在1对同源染色体上，则有1个四分体中出现4个黄色、4个绿色荧光点C．若这2对基因在2对同源染色体上，则有1个四分体中出现2个黄色、2个绿色荧光点D．若这2对基因在2对同源染色体上，则有1个四分体中出现4个黄色、4个绿色荧光点〖学生活动〗【变式训练1】对猪产生配子时的细胞减数分裂过程进行分析：9第页 第三专题细胞的生命历程（1）通过图1过程可知，染色体及其上面的DNA和基因在行为上的关系是，减数第一次分裂后期，染色体的行为特点是。（2）图2显示一对同源染色体(常染色体)的不正常分裂情况：①异常配子A、B产生的原因可能是。②进一步研究发现，在减数分裂过程中，一条染色体的两条姐妹染色单体之间也可能发生部分交换，一般情况下这种交换，对猪的遗传有影响吗？，理由是。【变式训练2】右图是果蝇细胞减数分裂图，下列说法正确的是A．图I表示的细胞中有8条染色体、组成4个染色体组B．图II表示的细胞中没有同源染色体C．a、b、c、d染色体的组成各不相同D．图Ⅲ可能是4个精细胞，也可能是1个卵细胞和三个极体6.3如何从细胞分裂图像区分减数分裂与有丝分裂？如何识图和绘图？〖师生互动〗6.3.1曲线图的分析A----分裂过程变化曲线B----分裂过程变化曲线C----分裂过程变化曲线D----分裂过程变化曲线〖学生活动〗【训练6】（10安徽卷2.）雄蛙的一个体细胞经有丝分裂形成两个子细胞（C1、C2），一个初级精母细胞经减数第一次分裂形成两个次级精母细胞（S1、S2）。比较C1与C2、S1与S2细胞核中DNA数目及其贮存的遗传信息，正确的是A．DNA数目C1与C2相同，S1与S2不同B.遗传信息C1与C2相同，S1与S2不同C．DNA数目C1与C2不同，S1与S2相同D.遗传信息C1与C2不同，S1与S2相同6.3.2细胞分裂图的识别有无同源染色体无同源染色体分裂有同源染色体同源染色体没有配对分裂同源染色体两两配对分裂〖师生共同探讨〗【训练7】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，请分析完成：（1）若这些细胞来自同一个生物，则该生物的体细胞染色体数为条，不含同源染色体的细胞是，图A、B、C含有的染色体组数分别为。若该个体有两对等位基因（YyRr）分别位于两对同源染色体上，则与图D相对应的基因组成可能为。9第页 第三专题细胞的生命历程（2）与孟德尔的遗传定律有关的主要是图，使子代细胞与亲代细胞遗传信息相同的过程与图有关。与图F中曲线相对应的细胞有。（3）在雄牛的个体发育中会出现与图类似的过程，在雄蜂的个体发育中会出现与图类似的过程。〖学生活动〗【变式训练】下图1是高等动物细胞亚显微结构模式图，图2是某一生物体中不同细胞的分裂示意图，图3示图2生物细胞分裂过程中不同时期细胞内染色体、染色单体和DNA含量的关系。请据图回答问题：（1）图1细胞中，“能量通货”ATP产生的场所有　　。肺炎球菌细胞的结构与图1细胞相比，在细胞核方面应没有核仁、染色质及，在其细胞质中应只有一种细胞器。（以上均填标号）（2）图2中具有同源染色体的细胞有，A细胞的名称是。基因的自由组合发生于图2中的　细胞所处的时期。（3）若图1示人体皮肤生发层细胞，则该细胞可能会发生图2中　　细胞所示的分裂现象。（4）图3中a～c表示染色单体的是，Ⅲ对应于图2中的细胞，由Ⅲ变化为Ⅳ的原因是。6.3.3绘图问题〖师生共同探讨〗【训练8】下图A是果蝇体细胞模式图，图B是该个体减数分裂形成配子时两对染色体(1)果蝇体细胞中有个染色体组，其中一个染色体组可以表示为。(2)图B中①上的基因异常，表明该个体减数分裂形成配子时，发生了。(3)假设图B减数分裂完成后形成了DdA的配子，其原因可能是。(4)假设图B减数分裂完成后形成了Da的卵细胞，则同时产生的三个极体的基因型是。(5)请在上图给定的圆圈内绘出Da的卵细胞形成过程中次级卵母细胞的模式图(减数第二次分裂中期)，并注明染色体和其上的基因组成情况。〖学生活动〗【变式训练】右图为某雄性高等动物细胞分裂过程中某时期的示意图。请据图回答：9第页 第三专题细胞的生命历程（1）该细胞名称为；（2）该生物体细胞中染色体数最多时为条，该生物产生成熟的生殖细胞至少有种。（3）若4号染色体上有一基因A，9号染色体同一位置上有一基因为a，则产生这种情况可能情况可能的原因是发生了和。ˉˉˉˉDNA染色单体染色体DNA染色单体染色体（4）在坐标中绘制该生物体细胞有丝分裂中期核DNA分子数、染色单体数和染色体数目变化的柱形图。〖课后学生完成〗四、反馈练习1．（多选）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，其中错误的是A．每个卵细胞含有初级卵母细胞1/4的细胞质B．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C．进入卵细胞并与之融合的精子几乎不携带细胞质D．雌、雄配子彼此结合的机会相等，因为它们的数量相等2．（多选）一对夫妇，丈夫色盲，他们有一个XXY的色盲孩子，孩子为“XXY色盲”的原因可能是A．父亲的一个初级精母细胞在分裂的过程中，性染色体没有分开B．母亲是色盲基因的携带者，一个次级卵母细胞在分裂的过程中，性染色体移向一极C．母亲是色盲基因的携带者，一个初级卵母细胞在分裂的过程中，性染色体移向一极D．父亲的一个次级精母细胞在分裂的过程中，性染色体没有分开3．（多选）下图1表示同种生物处于细胞分裂不同时期的细胞图像；图2表示细胞分裂不同时期与每条染色 体上DNA含量变化的关系。下列相关叙述正确的是：A．处于图2中AB段的细胞可能发生基因突变B．图l中甲细胞含有4个染色体组，染色体数：DNA分子数=1：1C．图1中乙、丙细胞处于图2中的BC段，甲细胞处于DE段D．图1中乙细胞发生基因重组，分裂产生一个卵细胞和一个极体4．下图A表示某哺乳动物的一个器官中一些处于分裂状态的细胞图像，图B表示相关过程中细胞核内DNA含量变化曲线示意图，请据图回答下列问题：9第页 第三专题细胞的生命历程(1)图A中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ细胞分别对应图B中的_________________区段。(2)图A中有同源染色体的细胞是________，有8条染色单体的细胞是___________，有2个染色体组的细胞是____________。图B中___________对应的区段，细胞中染色体数一定为两条。(3)图A中Ⅲ细胞经过分裂形成的子细胞名称是__________________。(4)若—个细胞经过图B曲线所示过程，最多可产生________个子细胞；曲线中______对应的区段可能会发生基因重组；在对应的区段中有可能发生基因突变。5.下图一是某生物有丝分裂过程中的某时期分裂图像，图二是分裂各阶段细胞的核DNA和细胞质中信使RNA含量的变化曲线。试回答下列有关问题：分裂间期abcde相对含量细胞核DNA细胞质mRNA细胞周期分裂期图二a图一B（1）根据诱变育种原理，诱变剂发挥作用的时期是图二的______阶段（填图中字母）。（2）如果将此生物的细胞培养在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中，则当细胞分裂至图一所示时期时，细胞中含放射性的DNA占总DNA的%（不考虑细胞质中的DNA）。（3）曲线表明，细胞分裂过程中核糖体功能最活跃的时期是。d～e段细胞质中mRNA明显减少，最可能的原因是。（4）在图二的期（填图中字母）才能观察到图一所示的图像，该生物的基因型为。6.下面是某果蝇的精原细胞分裂产生精子细胞的示意图，其中图Ⅳ细胞中只表示了部分染色体的情况，请回答。(1)图Ⅱ细胞的名称是________________，每个细胞有________对同源染色体，有_____个染色单体。(2)图Ⅳ细胞表示的时期对应于图中________方框的位置(填①或②)。(3)减数分裂中染色体数目减半的根本原因________________________________。(4)图Ⅲ每个细胞的核DNA含量是①阶段细胞的________。(5)假定该果蝇的三对常染色体上各有一对等位基因，则正常情况下这个精原细胞可产生____种精子。【教学体会】本节课教师要注重课程资源的选择、整合和优化。全程围绕细胞分裂过程中“基本概念的辨析”、“减数分裂和有丝分裂的比较”、“细胞分裂中染色体数目、核DNA分子数目的变化规律”和“细胞分裂图象的判定和绘制”等问题的探讨。既要让学生通过自主学习、探究学习和合作学习，发挥学生的主体作用,又要使学生进一步深化知识的形成过程、具备知识网络的建构能力，从而取得9第页 第三专题细胞的生命历程很好的教学效果。这种亲身探究、生生互动的教学场景和开放式的教学模式、学习方式正是新一轮课程改革所倡导的。在自主学习和探究学习中，如何调动每一位同学的积极性，进一步提高二轮专题复习的课堂效益，还有待于进一步完善。9第页