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第2章基因和染色体的关系

第一节减数分裂配子体细胞

如图为果蝇的配子的染色体与体细胞的染色体,二者有什么区别,配子能不能通过有丝分裂形成?问题探讨:动植物细胞有丝分裂过程图间期前期中期后期末期(有丝分裂)?2N2N精子卵细胞受精卵新个体受精发育错误2N2N4N4N2N2NNN假设:

进行有性生殖的生物以有丝分裂的方式产生两性生殖细胞。由亲代产生子代,子代体细胞中的染色体数目会发生什么变化?魏斯曼的预测:在卵细胞和精子成熟的过程中,必然有一个特殊的过程使染色体数目减少一半;

受精时,精子与卵细胞融合,恢复正常的染色体数目。特殊方式的有丝分裂——减数分裂进行有性生殖的生物原始的生殖细胞→成熟的生殖细胞。染色体只复制一次,而细胞分裂两次成熟生殖细胞中染色体数目比原始生殖细胞的减少一半范围:时期:场所:特点:结果:一、减数分裂的概念如:精原细胞→精子生殖器官(睾丸、卵巢、花药、胚囊二、精子的形成过程场所:过程:睾丸的曲细精管精原细胞→初级精母细胞(减Ⅰ)→次级精母细胞(减Ⅱ)

→精细胞(变形)→精子精原细胞体细胞有丝分裂细胞分化精原细胞有丝分裂①同源染色体和非同源染色体②联会和四分体③姐妹染色单体和非姐妹染色单体④交叉互换关键概念⑤相同基因,等位基因,非等位基因,复等位基因①同源染色体与非同源染色体同源染色体:在减数分裂中能配对的两条染色体,它们的形状、大小一般都相同,一条来自父方,另一条来自母方。

1和2是一对同源染色体,3和4是一对同源染色体,5和6是一对同源染色体。若1,4,6表示来自母方,则2,3,5表示来自父方。同源染色体同源染色体的判断

对同源染色体

对同源染色体

对同源染色体220同源染色体两两配对的现象,就叫做联会。联会:联会后的每对同源染色体就含有四条染色单体,叫做四分体。四分体:1个四分体=

1对同源染色体

=

2条染色体

=

4条染色单体②联会和四分体如图,1与2,3与4,5与6,7与8是同源染色体。

注意:在图上会用不同颜色表示一条来自父方一条来自母方。a与a’,b与b’是姐妹染色单体。在一个四分体上,又不在一个染色体上的染色单体叫非姐妹染色单体,比如a与b或b’

。12345678aa’bb’③姐妹染色单体和非姐妹染色单体

四分体中相邻的非姐妹染色单体间发生的交换现象。

④交叉互换:姐妹染色单体会发生交叉互换吗?⑤相同基因:同源染色体相同位置上,控制相同性状的基因。如:A和A,a和a.

等位基因:同源染色体相同位置上,控制相对性状的基因。如:A和a.复等位基因:同源染色体上的等位基因数目在两个以上的,称为复等位基因。非等位基因:非同源染色体上的非等位基因;同源染色体上的非等位基因。AAaaAAaaBbBbBbBbAAaaBBbb四分体中非姐妹染色单体的交叉互换是否可能导致基因重组?2、A和C、B和D称为:,a和a’,b和b’,c和c’,d和d’称为:;3.一对同源染色体包含

条染色体,

条染色单体,

个DNA分子。4882A和B;C和D244非同源染色体姐妹染色单体1.图中有染色体

条染色单体

条,DNA分子

个;有同源染色体

对,分别是:

练习1.下列关于四分体的叙述,正确的是()A.每个四分体包含一对同源染色体的4条染色单体

B.四分体就是4条染色单体C.复制后的同源染色体都形成四分体

D.四分体时期的下一个时期是联会E.同源染色体形态、大小一定相同A减Ⅰ前的间期精原细胞初级精母细胞二、精子形成过程染色体复制减Ⅰ前期跟有丝分裂前期有何不同?联会、四分体(交叉互换)初级精母细胞减Ⅰ前的间期各对同源染色体排列在赤道板上,每条染色体的着丝点都附着在纺锤丝上。跟有丝分裂中期有何不同?减Ⅰ中期减Ⅰ前期同源染色体彼此分离,分别向细胞的两极移动。减Ⅰ后期跟有丝分裂后期有何不同?非同源染色体自由组合。减Ⅰ中期123424非同源染色体自由组合后的结果13或者2314减Ⅰ末期次级精母细胞一个初级精母细胞分裂成两个次级精母细胞;减Ⅰ后期细胞中染色体数目减半初级精母细胞精原细胞初级精母细胞间期减I后期:同源染色体分离,非同源染色体自由组合前期:联会(交叉互换)染色体复制中期:同源染色体排列在赤道板平面上次级精母细胞减数第一次分裂(减Ⅰ)四分体2NN减I结束后,细胞中染色体数目减半减Ⅱ前期与有丝分裂有何异同?减数第二次分裂减Ⅱ后期减Ⅱ中期次级精母细胞减II末期精细胞变形变形精子①整个过程细胞中没有同源染色体存在.②染色体不再复制.③每条染色体的着丝点分裂,姐妹染色单体分开。减数第二次分裂的特点(2)精子的形成过程精原细胞(2n)有丝分裂精原细胞(2n)增殖初级精母细胞(2n)染色体复制,细胞生长次级精母细胞(n)联会四分体非姐妹染色单体交叉互换同源染色体分离非同源染色体自由组合精细胞(n)染色单体分离精子(n)变形(一)(二)

根据减数分裂过程染色体行为变化, 回答下列过程各发生的时期:1.染色体复制发生在:2.同源染色体的联会发生在:3.同源染色体分离发生在:4.染色体数目减半发生在:5.DNA数目减半发生在:减Ⅰ间期减Ⅰ前期减Ⅰ后期减Ⅰ分裂完成时减Ⅰ分裂完成时减II分裂完成时三、卵细胞的形成过程自主学习:1、卵细胞的形成过程与精子的形成过程有何异同?1.卵细胞产生的场所卵细胞是在卵巢中形成。卵原细胞通过减数分裂形成卵细胞。卵细胞的形成过程图解2、卵细胞的形成过程卵原细胞(2n)初级卵母细胞(2n)次级卵母细胞(n)第一极体(n)第二极体(n)卵细胞(n)第一次分裂第二次分裂3、卵细胞与精子形成过程的异同项目精子的形成过程卵细胞的形成过程不同点生殖细胞的数目细胞质是否均分有无变形过程相同点一个精原细胞形成四个精子一个卵原细胞形成一个卵细胞均等分裂初级卵母细胞、次级卵母细胞不均等分裂;第一极体均等分裂有无染色体复制一次,细胞连续分裂两次,染色体数目减半,子细胞数均为4

1.向日葵某细胞在形成花粉时,减数第二次分裂后期有染色体34条,此细胞在减数分裂过程中可产生四分体数为(

)A.34个B.68个C.17个D.136个C2.(多选)下列细胞中含有同源染色体的是():

A.神经细胞B.初级精母细胞C.精原细胞D.次级精母细胞3.下列细胞既含有同源染色体,又含染色单体的细胞是()①减数第一次分裂后期②减数第二次分裂后期③有丝分裂后期④有丝分裂中期⑤减数第一次分裂中期⑥减数第二次分裂后期A.①②③B.④⑤⑥C.①④⑤

D.②③⑥ABCC4.(多选)下列有关精子和卵细胞形成的说法正确的是(

)A.二者形成过程中都出现联会、四分体、同源染色体分离、非同源染色体自由组合现象B.二者形成过程中都有染色体的复制和均分,二者所含遗传物质均是正常体细胞的一半C.精子和卵细胞形成过程中不同的地方是精子需变形,卵细胞不需要变形,其余完全相同D.形成100个受精卵,至少需要25个精原细胞和100个卵原细胞AD5.右图为基因型AABb的某动物进行细胞分裂的示意图。相关判断错误的是()A.此细胞为次级精母细胞或次级卵母细胞B.此细胞中基因a是由基因A经基因突变产生C.此细胞可能形成两种精子或一个卵细胞D.此动物细胞内最多含有8条染色体A6.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B减数分裂图解间期减I减II前期中期后期末期前期中期后期末期DNA数(2N)染色单体数染色体数(2N)每条染色体上DNA含量同源染色体对数四、减数分裂中染色体、DNA等数目变化(二倍体生物)间期减I减II前期中期后期末期前期中期后期末期DNA数(2N)2N→4N4N4N4N4N→2N2N2N2N2N→N染色单体数0→4N4N4N4N4N→2N2N2N00染色体数(2N)2N2N2N2N2N→NNN2N2N→N每条染色体上DNA含量1→222222211同源染色体对数NNNNN→00000次级精母细胞2N4N精原细胞一个细胞内核DNA数量变化曲线初级精母细胞精细胞2N4N一个细胞内染色体数量变化曲线次级精母细胞精原细胞初级精母细胞精细胞2N4N一个细胞内染色单体数量变化曲线次级精母细胞精原细胞初级精母细胞精细胞1、(多选)下列叙述中正确的是()A细胞中的DNA主要在染色体上B细胞中每条染色体都只有一个DNA分子C减数分裂过程中染色体与基因的行为一致D以上叙述均对2、某生物的体细胞含有42条染色体,在减数第一次分裂前期,细胞内含有的染色单体、染色体和DNA分子数依次是()A.42、84、84

B.84、42、84C.84、42、42

D.42、42、84ACB3.下列是有关细胞分裂的问题。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表示处于细胞分裂不同时期的细胞图象,请据图回答:(1)图1中AB段形成的原因是________,该过程发生于细胞分裂间期的________期,图1中CD段形成的原因是

。(2)图2中________细胞处于图1中的BC段,图2中____细胞处于图1中的DE段。(3)就图2乙分析可知,该细胞含有________条染色单体,染色体数与DNA分子数之比为________,该细胞处于______________期,其产生的子细胞名称为

。DNA复制S着丝点分裂乙、丙甲81:2减数第一次后次级卵母细胞和第一极体4.(多选)下图每组依次表示减数分裂不同时期的细胞中染色体、染色单体和核DNA数量关系,其中可表示次级精母细胞的是()

AC3(多选)下图中甲—丁为某动物(染色体数=2n)睾丸中细胞分裂不同时期的染色体数、染色单体数和DNA分子数的比例图,关于此图叙述中正确的是()

ABC

A.甲图可表示有丝分裂前期

B.乙图可表示减数第二次分裂前期C.丙图可表示减数第二次分裂末期

D.丁图可表示有丝分裂后期8426.下图每组依次表示减数分裂不同时期的细胞中染色体、染色单体和核DNA数量关系,下列说法不正确的是(

A.该生物体细胞中染色体数为4条。B.该生物体细胞有丝分裂后期含同源染色体2对、DNA分子4个、染色单体0个C.非姐妹染色单体交换结束的时期可以用B图表示D.可以表示次级精母细胞的是A和CB区别有丝分裂减数分裂形成细胞类型染色体复制次数细胞分裂次数形成子细胞数目

染色体数目变化有无同源染色体的行为体细胞

生殖细胞染色体复制一次,细胞分裂一次

染色体复制一次,细胞连续分裂两次2个1个卵细胞3个极体或4个精细胞亲子细胞染色体数目相等

2N2N染色体数目减一半

2NN同源染色体在第一次分裂发生联会、交叉互换、分离等行为无同源染色体的联会、交叉互换、分离等行为五、减数分裂与有丝分裂的比较1.

知识点列表比较二看有无同源染色体同源染色体联会、四分体、分离(减Ⅰ)一看染色体数目有同源染色体无同源染色体无同源染色体联会、四分体、分离等行为(有丝分裂)偶数三看有无同源染色体特殊行为奇数减Ⅱ减Ⅱ“三看法”2.

图像识别判断对于二倍体生物细胞分裂图像的鉴别,可以概括ABC减数分裂和有丝分裂图像鉴别A有同源染色体,且发生了联会。(减Ⅰ中期)B无同源染色体。(减Ⅱ中期)C有同源染色体,但没有联会(有丝分裂中期)减Ⅱ前期减Ⅰ前期)减Ⅱ前期有丝分裂前期判断上图各属于何种分裂?哪个时期?减I后期有丝分裂后期减II后期减数I中期减数分裂第二次分裂中期有丝分裂中期减Ⅱ前期次级精母细胞或次级卵母细胞或第一极体减Ⅰ后期初级精母细胞减Ⅱ后期次级精母细胞或第一极体有丝分裂后期

体细胞减Ⅱ后期次级精母细胞或第一极体指出下列图像中细胞所处分裂时期及对应细胞的名称①②③④⑤(1)前期减数分裂和有丝分裂细胞图像鉴别(2)中期(3)后期⑴该细胞处于()分裂()期;⑵若该细胞中的①染色体的遗传信息来自父方,那么含有母方遗传信息的染色体是();⑶若①上携有基因A,则⑤的相同位点上应有基因(),⑷该细胞内的同源染色体有()对基因突变A4③⑦②⑥后有丝发生()时会有基因a。1:2.根据下图细胞分裂图回答下列问题(1)A图所示细胞分裂的方式是_____

_。细胞内染色体与染色单体的比例是___

___。(2)B图所示细胞分裂后产生的细胞是____

__

。(3)C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。减数分裂1:2精细胞或第二极体卵细胞和第二极体3A.②中的染色体行为是生物变异的根本来源B.细胞①、②、③、⑤产生的子细胞中均有同源染色体C.图中表示有丝分裂的细胞及分裂的顺序是⑤→③→①D.④细胞分裂形成精细胞或第二极体C3.下图为某个动物体内细胞分裂的一组图像,下列叙述正确的是(

)返回六:配子多样性1.交叉互换与配子多样性123424非同源染色体自由组合后的结果13或者2314①若某生物的精原细胞中有2对同源染色体(等位基因)问:该生物产生的精细胞中染色体组合有几种可能?4=22②若某生物的精原细胞中有3对同源染色体(等位基因)问:该生物产生的精细胞中染色体组合有几种可能?8=23③若某生物的精原细胞中有n对染色体(等位基因),问:该生物产生的精细胞中染色体组合有几种可能?2n④某生物的精原细胞中有n对染色体(等位基因),问:1个该生物的精原细胞产生几种精细胞?2如果只考虑自由组合,不考虑交叉互换①若某生物的卵原细胞中有n对同源染色体(等位基因),请问:该生物产生的卵细胞中染色体组合有几种可能?2n如果只考虑自由组合,不考虑交叉互换②某生物的卵原细胞中有n对染色体

(等位基因),请问:1个该生物的卵原细胞产生几种卵细胞?1个体体细胞含n对同源染色体(等位基因)产生生殖细胞种类雄性1个精原细胞1个雄性个体雌性1个卵原细胞1个雌性个体2.不考虑交叉互换,非同源染色体自由组合与配子多样性2种精子产生精子的种类:2n种1种卵细胞产生卵细胞的种类:2n种人形成的一个配子中,23条染色体全部来自于父方的概率是多少?六:配子多样性1.交叉互换与配子多样性2.不考虑交叉互换,非同源染色体自由组合与配子多样性例题.某雄性动物(基因型为AaBbCc,三对基因位于三对同源染色体上)的一个初级精母细胞在四分体时期,一对同源染色体的非姐妹染色单体上含A、a基因的部位发生了交叉互换。该细胞以后进行正常的减数分裂,产生的精子类型有(

)A.1种B.2种C.4种D.8种C1、(多选)下图为高等动物的细胞分裂示意图,图中可能反映的是A.发生了基因突变

B.发生了染色单体片断互换C.该细胞为次级卵母细胞

D.该细胞为次级精母细胞ABD2.已知A、a;B、b;C、c为三对同源染色体,来自同一个精原细胞的四个精子中染色体的分别是()A.AbC、aBc、AbC、aBc

B.aBC、AbC、ABC、ABCC.ABc、aBC、aBC、ABc

D.Abc、AbC、abC、aBcA3.设某雄性动物的细胞内三对同源染色体分别为Aa、Bb、Cc,该雄性动物两个精原细胞经减数分裂形成的8个精子中(该过程无交叉互换),已知其中的两个精子的染色体组成为AbC、ABC,则另外6个精子中的染色体组成都不可能有的是() ①ABC②aBC③abc④Abc⑤abC⑥AbCA.①②⑥B.②③④C.③④⑤D.②④⑤D4.(1)一个基因型为AaBbCCDd的精原细胞可产生_____个(_____种)精细胞,若其中一个精细胞为ABCd,则与其同时产生的另三个精细胞的基因型分别为______________(2)一个基因型为AaBbCCDd的雄性个体可产生_____种精细胞(各对等位基因独立遗传,且不考虑交叉互换)42ABCd、abCd、abCd233.与遗传变异的联系(1)遗传规律——基因分离与基因自由组合定律实质(2)变异不可遗传变异可遗传变异来源基因突变基因重组染色体变异有丝分裂间期、减Ⅰ前的间期减Ⅰ前期(交叉互换)减Ⅰ后期(自由组合)有丝分裂和减数分裂各时期六:配子多样性B1.

如图是某个二倍体动物的几个细胞分裂示意图(数字代表染色体,字母代表染色体上带有的基因)。据图判断不正确的是(

)A.该动物的性别是雄性B.乙细胞表明该动物发生了基因突变或基因重组C.1与2或1与4的片段交换,前者属基因重组,后者属染色体结构变异D.丙细胞不能进行基因重组

2.一个初级精母细胞在减数第一次分裂时,有一对同源染色体不发生分离,所形成的次级精母细胞减数第二次分裂时正常;

另一个初级精母细胞减数第一次分裂时正常,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l条染色体的姐妹染色单体没有分开。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配子D3.一个基因型为AaXBY的精原细胞,产生了一个AaXBXB的精子,分析出现该异常精子的原因:(不考虑交叉互换且减数第一次分裂时X和Y正常分离)__________________________________与其同时产生的另外三个精子的基因型分别为____________该精原细胞在减数第一次分裂的后期,A、a所在的同源染色体未分离,移向了同一极,而减数第二次分裂后期,X染色体点裂后形成的两条子染色体也未分离,移向了同一极Aa、Y、Y4.基因型为AaXBY小鼠仅因为减数分裂过程中染色体未正常分离,而产生一个不含性染色体的AA型配子。等位基因A、a位于2号染色体。下列关于染色体未分离时期的分析,正确的是()

①2号染色体一定在减数第二次分裂时未分离②2号染色体可能在减数第一次分裂时未分离③性染色体可能在减数第二次分裂时未分离④性染色体一定在减数第一次分裂时未分离A.①③B.①④C.②③D.②④A受精作用1.概念:

2.过程:

精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程来自精子来自卵细胞精卵细胞相互识别→精子的头部进入卵细胞→精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合。受精作用3.结果:受精卵的染色体恢复到体细胞中的数目,受精卵的核物质一半来自父方,一半来自母方,而细胞质几乎全部来自卵细胞。

能否说受精卵中的遗传物质一半来自精子(父方),一半来自卵细胞(母方)?高等动物(2N)受精卵(2N)卵细胞(N)精子(N)

(母本)减数分裂(父本)减数分裂有丝分裂细胞分化受精作用高等动物的有性生殖细胞形成与受精作用:4.减数分裂和受精作用的意义:维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定性,对于生物的遗传和变异,都是十分重要的。2N4N后后减Ⅰ前的间期间期减Ⅰ减Ⅱ有丝分裂(体细胞)初级精卵母次级精卵母精卵原受精精子卵细胞(极体)5、减数分裂及受精过程DNA、染色体变化规律

1.根据每个细胞中核DNA相对含量的不同,将某高等哺乳动物睾丸中连续增殖的精原细胞归为A、B、C三组,每组细胞数目如下图1所示;

将睾丸中参与配子形成过程的

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