师：同学们，今天我们复习高三人教版生物学必修2第二章《基因和染色体的关系》第一课时。基因究竟存在于细胞的什么位置呢？对细胞分裂的深入研究和观察，让人们推测到基因和染色体的关联。这节课，我们主要复习三个内容：一、减数分裂的过程和概念；二、配子中染色体组合多样性的原因和意义；三、受精作用的概念和过程。
首先，我们回顾哺乳动物精子的形成过程。这个过程发生在雄性动物的睾丸中。在减数分裂前，原始生殖细胞精原细胞的染色体复制一次，成为初级精母细胞。初级精母细胞经过减数第一次分裂，形成两个次级精母细胞，次级精母细胞再经减数第二次分裂，形成4个精细胞，精细胞经过变形最终形成4个精子。接下来，我们看看各阶段染色体的主要行为变化。
在减数分裂前的间期，精原细胞主要进行染色体的复制，染色体复制导致DNA数目加倍，每条染色体上含有两个染色单体，但由于着丝粒数目不变，染色体数目也不变。在减数第一次分裂过程中，前期同源染色体联会形成四分体，非姐妹染色单体可能发生交换；中期同源染色体排列在赤道板两侧；后期同源染色体分离，非同源染色体自由组合；接着细胞膜从细胞中部向内凹陷，细胞即将分裂为两个次级精母细胞。在减数第一次分裂过程中，由于同源染色体已发生分离，进入不同的次级精母细胞中，所以两个次级精母细胞一般不含有同源染色体，且只得到初级精母细胞染色体总数的一半，因此染色体数目的减半发生在减数第一次分裂。
减数第二次分裂的过程和有丝分裂比较类似。前期染色体散乱分布在次级精母细胞中；中期非同源染色体的着丝粒排列在赤道板上；后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开；末期细胞膜向内凹陷，最终两个次级精母细胞分裂，形成4个精细胞。与初级精母细胞相比，精细胞中染色体数目减半。分裂后，精细胞要经过复杂的变形才能成为精子，精子呈蝌蚪状，头部含有细胞核，尾长，能够摆动。
人和其他哺乳动物的卵细胞是在卵巢中形成的。卵细胞的形成过程与精子基本相同，卵原细胞经染色体复制成为初级卵母细胞，然后经过减数第一次分裂，形成大小不同的两个细胞，小的叫做极体，大的叫做次级卵母细胞。极体经过减数第二次分裂形成两个极体，次级卵母细胞经过不均等分裂形成一个大的卵细胞和小的极体。这样，一个初级卵母细胞经过减数分裂就形成了一个卵细胞和3个极体，不久3个极体都退化消失。而精子的形成过程中，两次分裂细胞质进行均等分裂，精细胞需要经过变形成为精子。一个精原细胞可以产生4个精子。我们也可以用表格的形式更清晰地总结哺乳动物精子和卵细胞形成过程的不同之处：精子形成于睾丸，而卵细胞形成于卵巢，某些哺乳动物的卵细胞形成于卵巢和输卵管中；精子形成过程中细胞质为均等分裂，而初级卵母细胞和次级卵母细胞进行的是不均等分裂，极体进行均等分裂；精细胞形成后需要经过变形形成精子，而卵细胞不需要；从结果来看，一个精原细胞经过减数分裂形成4个精子，而一个卵原细胞最终只形成了一个卵细胞。
下面，请同学们思考例一：如图为高等动物的部分细胞分裂示意图，下列叙述正确的是？我们先来分析，甲细胞中没有同源染色体，着丝粒分裂，是处于减数第二次分裂后期的细胞，均等分裂产生的子细胞可能是精细胞或极体，因此A错误；乙细胞均等分裂，同源染色体分离，为初级精母细胞，产生的子细胞一定是次级精母细胞，B选项正确；丙细胞不均等分裂，且着丝粒分裂，为次级卵母细胞，C错误；丙中大m、小m由姐妹染色单体分开形成，不是同源染色体，D错误。所以这题答案为B。
通过以上对精子和卵细胞形成过程的复习，我们一起来总结减数分裂的概念。减数分裂发生的范围是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分裂。在减数分裂前，染色体复制一次，细胞连续分裂两次，结果是成熟生殖细胞中染色体数目比原始生殖细胞减少一半。请同学们完成例二概念辨析：一、同源染色体在细胞分裂过程中一定能发生联会。细胞分裂包括有丝分裂、减数分裂、无丝分裂，同源染色体联会发生在减数分裂中，因此该说法错误。二、减数分裂I中着丝粒分裂导致染色体数目加倍，着丝粒分裂发生在减数分裂II中，所以该说法错误。三、减数分裂II后期彼此分离的染色体大小形态一样，但不是同源染色体，该说法正确。四、高等动物产生精子或卵细胞的过程中，非同源染色体上非等位基因自由组合属于基因重组，此外，同源染色体的非姐妹染色单体发生互换也属于基因重组，因此这句话正确。
除了减数分裂示意图，我们还可以构建减数分裂过程的数学模型。接下来我们分析精子形成过程中染色体数量变化与核DNA数量变化。以二倍体生物2n = 8为例，请同学用红色数字写出每个细胞中染色体的数量。我们一起来分析，精原细胞中染色体进行复制，但染色体的数量不变，为2n条染色体；次级精母细胞得到一半的染色体，数目为n条；在减数第二次分裂的后期着丝粒分裂、姐妹染色单体分离，染色体数目加倍，变为2n条染色体；随后细胞一分为二，每个精细胞中含有n条染色体。根据以上分析，请同学用红色线段绘制染色体数量变化的曲线。在精原细胞和初级精母细胞中，染色体数目为2n，细胞一分为二，两个次级精母细胞中染色体数目减半为n，后期着丝粒分裂，染色体加倍为2n，最终细胞一分为二，每个精细胞染色体数目为n。
接下来，请同学们继续用蓝色数字写出各时期核DNA的数量。精原细胞中DNA复制，数量从2n变为4n，初级精母细胞中核DNA数为4n；减数第一次分裂结束，核DNA数目减半，每个次级精母细胞中DNA有2n；后期着丝粒分裂，但DNA数目保持不变，为2n；减数第二次分裂结束，细胞一分为二，每个精细胞中核DNA数目为n。好同学们，根据分析，请用蓝色线条表示核DNA数目的变化。精原细胞中核DNA数目由2n加倍为4n，减数第一次分裂和减数第二次分裂后核DNA均减半，最终精细胞中核DNA数目为n。这样我们就构建了精子形成过程中的一种数学模型。曲线有倾斜段代表核DNA数目的变化，曲线无倾斜段代表染色体数目的变化。请同学注意，DNA复制、细胞一分为二、着丝粒分裂这些关键节点都会引起染色体或DNA产生一定的变化。此外，我们还可以构建另一种形式的数学模型。
请同学们看例3，图甲是细胞分裂过程中每条染色体中DNA的含量变化曲线，图乙是染色体数与核DNA数目比值的变化曲线。在两幅图中，表示DNA分子复制的过程为图甲中的a到b和图乙中的a'到b'。图中b到c、b'到c'，每条染色体包含两个DNA分子，即处于这种状态，可以表示哪些时期的细胞呢？如果题干未表明是哪种分裂方式，我们需要综合考虑有丝分裂和减数分裂。每条染色体有一对姐妹染色单体，它可以表示有丝分裂前期、中期，减数分裂I、减数分裂II的前期和中期的细胞。图中c到d、c'到d'，发生在有丝分裂的后期或减数分裂后期，染色体与DNA数目恢复1:1，原因是着丝粒分裂。图中d到d'到e'，处于有丝分裂后期末期或减数分裂II后期末期，此时段每条染色体包含一个DNA分子。