高中生物学人教版（2019）必修二 第2章 基因和染色体的关系学案

第二章第1节减数分裂和受精作用（一）1.体细胞：除生殖细胞外，构成机体的细胞统称为体细胞。生殖细胞：指雌配子和雄配子（如：精子和卵细胞）魏斯曼的预测：在精子和卵细胞成熟的过程中，必然有一个特殊的过程使染色体数目减半；受精时，精子和卵细胞融合，染色体数目得以恢复正常。【注意】魏斯曼仅为预测，后续科学家观察到减数分裂过程才证明他的预测是正确的。减数分裂：定义：进行有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。特点：染色体复制一次，细胞分裂两次。结果：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。【补充】（1）同源染色体：①形态、大小一般都相同；（特例：X和Y染色体）②一条来自父方、一条来自母方。（要求：①②同时满足，缺一不可！！）（2）联会：指同源染色体两两配对的现象，发生于减数分裂Ⅰ前期。（3）四分体：联会后的每对同源染色体即为一个四分体。1个四分体＝1对同源染色体＝2条染色体＝4条姐妹染色单体＝4个DNA分子＝8条脱氧核糖核苷酸链（4）染色体互换：联会时期，四分体的非姐妹染色单体之间可能会发生缠绕，并交换相应的片段。（可参考教材20页图2-3）（5）等位基因：位于同源染色体相同位置上的基因，决定相对性状。（如下图中A和a、B和b、C和c）（6）非等位基因：①位于同源染色体不同位置上的基因；（如图中A和C、A和c、a和C、a和c）②位于非同源染色体上的基因。（如图中A和B、A和b、a和B、a和b、C和B、C和b、c和B、c和b）【例题1】如图所示：（1）同源染色体：A和BC和D非同源染色体：A和CA和DB和CB和D姐妹染色单体：a和a’b和b’c和c’d和d’非姐妹染色单体：a和ba和b’等（2）图中有2对同源染色体，2个四分体，4条染色体，8条染色单体，8个DNA。【例题2】此细胞含4条染色体0条染色单体2对同源染色体0个四分体4个DNA分子此细胞含4条染色体8条染色单体2对同源染色体2个四分体8个DNA分子6.精子的形成（不考虑染色体互换）：场所：睾丸中的曲细精管（哺乳动物）过程：分裂间期染色体复制减数分裂Ⅰ精原细胞（1个）初级精母细胞（1个）减数分裂Ⅱ变形次级精母细胞（2个，2种）精细胞（4个，2种）精子（4个，2种）【注意】①精原细胞为原始生殖细胞（属于特殊的体细胞），染色体数目与体细胞相同；精子为成熟生殖细胞，染色体数目为体细胞的一半。②精细胞的变形不属于减数分裂过程，是另一个过程！【重点】产生精细胞的减数分裂过程（一些重要时期的特征）：①减数分裂前的间期：DNA复制和蛋白质合成（可合称为“染色体复制”）；②减数分裂Ⅰ前期：同源染色体联会，形成四分体；③减数分裂Ⅰ中期：同源染色体整齐排列在赤道板两侧；④减数分裂Ⅰ后期：同源染色体彼此分离，非同源染色体自由组合；⑤减数分裂Ⅱ中期：染色体的着丝粒整齐排列在赤道板上；⑥减数分裂Ⅱ后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分离。（减数分裂Ⅱ各时期特征与有丝分裂相同，区别是有丝分裂全过程含有同源染色体，而减数分裂Ⅱ全过程不含有同源染色体！）7.卵细胞的形成（不考虑染色体互换）：（1）场所：卵巢中的卵泡（哺乳动物）（2）过程：分裂间期染色体复制减数分裂Ⅰ卵原细胞（1个）初级卵母细胞（1个）减数分裂Ⅱ次级卵母细胞（1个）、第一极体（1个）卵细胞（1个，1种）第二极体（3个，2种）【注意】①卵原细胞为原始生殖细胞（属于特殊的体细胞），染色体数目与体细胞相同；卵细胞为成熟生殖细胞，染色体数目为体细胞的一半。②卵细胞的形成需经过两次细胞质不均等分裂（详见下条），目的：使卵细胞获得较多的细胞质，可为受精后形成的受精卵和早期胚胎细胞发育提供足够的物质和能量。③三个极体由于含有的细胞质过少，产生不久后便会退化消失。【重点】产生卵细胞的减数分裂过程中，各时期染色体的行为变化与产生精细胞的过程相同，不同点在于：①减数分裂Ⅰ后期（初级卵母细胞），细胞质不均等分裂；②次级卵母细胞的减数分裂Ⅱ后期，细胞质不均等分裂。（而第一极体的减数分裂Ⅱ后期，细胞质均等分裂）8.（1）减数分裂Ⅰ的结果：染色体数目减半实质：同源染色体分离（2）减数分裂Ⅱ的结果：DNA数目减半实质：姐妹染色单体分离【小结1】精子、卵细胞形成过程的比较：2种

2种【小结2】减数分裂和有丝分裂的比较：【辨析】细胞分裂图像的辨别：★方法：看有无同源染色体、同源染色体有无特殊行为①有同源染色体：a.有丝分裂（同源染色体无特殊行为）b.减数分裂Ⅰ（同源染色体有特殊行为）②无同源染色体：减数分裂Ⅱ9.DNA、染色体、染色单体的数目变化（以体细胞中含2N条染色体为例）DNA变化曲线DNA变化曲线染色体变化曲线染色体变化曲线染色单体变化曲线染色单体变化曲线第二章第1节减数分裂和受精作用（二）1.受精作用：定义：精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。结束标志：精子的细胞核与卵细胞的细胞核发生融合。特点：精子的头部进入卵细胞后，卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子进入。（1个卵细胞只能与1个精子发生受精作用！！！）结果：受精卵中的染色体数恢复到体细胞中的数目。受精卵中的染色体：一半来自父方（精子），一半来自母方（卵细胞）受精卵中的DNA：更多来自母方，理由如下：①细胞核DNA——一半来自父方（精子），一半来自母方（卵细胞）②细胞质DNA——几乎全部来自母方（卵细胞）【注意】细胞核DNA会与蛋白质结合成为染色体，细胞质DNA则独立存在，因此染色体只存在于细胞核中！经减数分裂产生的配子类型的计算：单个精原细胞：可产生4个精子，种类为2种（不发生染色体互换时）可产生4个精子，种类为4种（发生染色体互换时）单个卵原细胞：可产生1个卵细胞，种类为1种（无论是否发生互换）某一生物个体（含多个精原细胞/卵原细胞）：可产生2n种配子（精子/卵细胞），n为同源染色体的对数【示例】人类有23对同源染色体，故一个人可产生的配子种类为223种；果蝇有4对同源染色体，故一只果蝇可产生的配子种类为24种。4.（1）遗传具有稳定性的原因：减数分裂＋受精作用（两个过程使生物体前后代染色体数目保持恒定）（2）遗传具有多样性的原因：①配子的多样性：减数分裂Ⅰ后期，非同源染色体自由组合；减数分裂Ⅰ前期，四分体的非姐妹染色单体发生互换。②受精作用：雌雄配子随机结合【重点】根据染色体组成判断配子的来源：★口诀：①“同为同一次”——染色体组成相同，可能来自同一次级精/卵母细胞；②“补为同一初”——染色体组成互补，可能来自同一初级精/卵母细胞或同一精/卵原细胞。【例题】如图为某个体产生的8个精细胞，请判断：可能来自同一次级精母细胞的是：无可能来自同一初级精母细胞的是：①和④、②和⑥、③和⑦、⑤和⑧可能来自同一精原细胞的是：①和④、②和⑥、③和⑦、⑤和⑧以上精细胞至少来自8个次级精母细胞，至少来自4个精原细胞。【补充】13三体综合征：患者体细胞中13号染色体多了一条致病原因：患者的父亲（或母亲）减数分裂异常，从而导致配子异常。可能①：减数分裂Ⅰ后期，同源染色体未分离；可能②：减数分裂Ⅱ后期，姐妹染色单体分离后未移向细胞两极。【注意】患者体细胞中染色体数目异常，减数分裂时会发生联会紊乱，导致配子无法形成，因此患者无法正常生育后代。5.如图表示在动物不同生命活动过程中，细胞内染色体数目的变化曲线，请判断各区段代表的时期：A→C：减数分裂ⅠC→G：减数分裂ⅡH→I：受精作用I→M：有丝分裂6.生物体的生命历程：减数分裂受精作用原始生殖细胞成熟生殖细胞受精卵有丝分裂、细胞分化生物个体（含多种体细胞＋原始生殖细胞）第二章第2节基因在染色体上1.萨顿的假说：基因在染色体上。（1）依据：基因与染色体的行为存在着明显的平行关系。（2）方法：类比推理法【注意】类比推理法得出的结论不一定正确，还需实验的验证！！【补充】基因的行为VS染色体的行为（此表即为萨顿提出假说的依据，理解即可）【注意】萨顿只是提出“基因在染色体上”的假说，摩尔根通过果蝇杂交实验，证实了“基因在染色体上”假说成立。2.果蝇用作遗传实验材料的优点：①易饲养，繁殖快，后代数量多；②有多对易于区分的相对性状；③染色体数目少，易于观察。3.（1）染色体的分类：①常染色体：与性别决定无关的染色体。②性染色体：与性别决定有关的染色体。（2）性别决定方式：人和果蝇均为“XY型性别决定方式”，即：雌性个体表示为：XX（有两条X染色体则表现为雌性）雄性个体表示为：XY（有1条X和1条Y染色体则表现为雄性）【注意】雌雄同株的植物无常染色体、性染色体之分！4.摩尔根的果蝇杂交实验：（1）观察实验，发现问题：P红眼雌果蝇×白眼雄果蝇①F1全为红眼，说明：红眼为显性性状；②F2中红眼：白眼＝3:1，说明：果蝇眼色的遗传遵循分离定律；F1红眼（雌、雄）③F2中白眼性状均为雄性，与性别相关联，说明：控制果蝇眼色的基因位于性染色体。相互交配F2红眼（雌、雄）白眼（雄）3：1（2）作出假设（提出假说）：摩尔根假设，控制白眼的基因（w）与控制红眼的基因（W）均位于X染色体，Y染色体上不含有对应的等位基因，据此作出此杂交实验的遗传分析图解：雌果蝇：

XWXW（红眼，纯合子）

XWXw（红眼，杂合子）

XwXw（白眼，纯合子）

雄果蝇：

XWY（红眼，纯合子）

XwY（白眼，纯合子）

3：1（3）演绎推理：摩尔根对测交实验的设计和预测；实验验证：摩尔根完成测交实验，观察测交后代的性状表现及比例。测交实验①：F1红眼雌果蝇与白眼雄果蝇（隐形纯合子）杂交（如左图所示）测交实验②：F1红眼雄果蝇与白眼雌果蝇（隐形纯合子）杂交（如右图所示）（4）得出结论：控制果蝇眼色的基因位于X染色体，Y染色体不含有对应的等位基因。【补充】摩尔根后续发现：①一条染色体上携带多个基因；②基因在染色体上呈线性排列。【辨析】相关概念：（1）等位基因：位于同源染色体相同位置决定相对性状

例：图中有3对等位基因：A和a、b和B、C和c（2）非等位基因：①位于同源染色体上：A和B/b、a和B/b②位于非同源染色体上：A和C/c、a和C/c等（3）形成配子时会彼此分离的基因：A和a、C和c等能够自由组合的基因：A和C/c、B和C/c等5.孟德尔遗传规律的现代解释：（1）基因分离定律的实质：等位基因随同源染色体的分开而分离（2）基因自由组合定律的实质：非同源染色体上的非等位基因自由组合（3）两条定律的发生时间：同时发生于减数分裂Ⅰ后期【注意】同源染色体上的非等位基因无法自由组合！！！【补充】基因型为AaBb的个体，产生的配子类型：①两对等位基因位于非同源染色体上：可产生4种配子：AB、Ab、aB、ab理由：同源染色体上的等位基因彼此分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。②两对等位基因位于同源染色体上：可产生2种配子Ⅰ若基因在染色体上的排布如下图，则配子为：AB、ab理由：同源染色体上的等位基因彼此分离，但同源染色体上的非等位基因无法自由组合。Ⅱ若基因在染色体上的排布如下图，则配子为：Ab、aB理由：同源染色体上的等位基因彼此分离，但同源染色体上的非等位基因无法自由组合。6.遗传学相关科学家及其贡献：第二章第3节伴性遗传1.性别决定方式：（1）XY型性别决定：人类、果蝇等雌性个体含同型的性染色体，表示为XX；雄性个体含异型的性染色体，表示为XY。（2）ZW型性别决定：鸟类雌性个体含异型的性染色体，表示为ZW；雄性个体含同型的性染色体，表示为ZZ。【补充】生物的染色体