?第2章 基因和染色體的關(guān)系
第1節(jié) 減數(shù)分裂和受精作用
第1課時 精子的形成過程

學習目標
核心素養(yǎng)
1.闡述同源染色體、四分體、聯(lián)會等概念。
2.描述精子形成過程中各時期的染色體行為變化,可通過圖像判斷細胞名稱及所處時期。
1.生命觀念:減數(shù)分裂過程中染色體的變化充分的體現(xiàn)了生命現(xiàn)象的物質(zhì)觀。
2.社會責任:“低溫會對水稻花粉母細胞減數(shù)分裂造成影響”讓學生們從另一個方面了解受精作用和提高糧食產(chǎn)量的關(guān)系;“吸煙會影響男性精子數(shù)量和質(zhì)量”能引導學生形成健康的生活方式,“科學·技術(shù)·社會”讓學生對“人類輔助生殖技術(shù)”有辯證的認識。


知識點一 減數(shù)分裂過程中的相關(guān)概念
1.減數(shù)分裂實際上是一種特殊方式的有絲分裂。
2.減數(shù)分裂過程中相關(guān)概念
(1)同源染色體:減數(shù)分裂過程中,配對的兩條染色體,形狀和大小一般都相同,一條來自父方,一條來自母方。
(2)姐妹染色單體:染色體復制后,一個著絲粒上連接的兩條完全相同的染色單體,這兩條染色單體互為姐妹染色單體。
(3)染色體、染色單體、同源染色體的比較

染色體
染色單體
同源染色體
圖形




續(xù)表

染色體
染色單體
同源染色體
說明
①1個著絲粒,1條染色體,
1個DNA分子
②無姐妹染色單體
①2個著絲粒,2條染色體,4個DNA,4條染色單體
②a與a′、b與b′互為姐妹染色單體
①5與7、6與8分別屬于一對同源染色體
②5與6、5與8、6與7、7與8分別屬于非同源染色體
③1和2、3和4不是同源染色體,也不是非同源染色體,而是一條染色體分開后形成的兩條子染色體

(4)聯(lián)會和四分體
①聯(lián)會:在減數(shù)分裂過程中,同源染色體兩兩配對的現(xiàn)象叫作聯(lián)會。
②四分體:聯(lián)會后的每對同源染色體含有四條染色單體,叫作四分體。
③數(shù)量關(guān)系:1個四分體=1對同源染色體=2條染色體=4條染色單體=4個DNA分子=8條脫氧核苷酸鏈。
(5)染色體互換
同源染色體(四分體)中的非姐妹染色單體之間交換相應的片段。



1.同源染色體是否大小、形態(tài)一定相同?大小、形態(tài)都相同的是否就是同源染色體?
提示:同源染色體的形態(tài)、大小不一定相同,如性染色體X和Y。大小、形態(tài)都相同的也不一定就是同源染色體,如減數(shù)分裂Ⅱ后期因著絲粒分裂,兩條姐妹染色單體變成的兩條染色體不屬于同源染色體。
2.減數(shù)分裂過程中,“聯(lián)會”現(xiàn)象有什么意義?
提示:同源染色體之間通過聯(lián)會才能準確分離,使子細胞都得到每對中的一條,即組成一組非同源染色體;雌雄配子受精后,又恢復了有成對的同源染色體的狀態(tài)。
知識點二 精子的形成過程
1.精子的形成過程中的相關(guān)知識
(1)高等雄性哺乳動物精子的形成場所:睪丸。
(2)精子形成的起點:原始雄性生殖細胞——精原細胞,其特點為:
①染色體數(shù)目與體細胞的相同。
②通過有絲分裂進行增殖。
③通過減數(shù)分裂,形成精細胞。
(3)精子形成的概述
①染色體復制→減數(shù)分裂Ⅰ→減數(shù)分裂Ⅱ→變形。
②在減數(shù)分裂前,每個精原細胞的染色體復制一次,而細胞在減數(shù)分裂過程中連續(xù)分裂兩次,最后形成四個精細胞。精細胞再經(jīng)過變形,就形成了成熟的雄性生殖細胞——精子。
2.精子的形成過程
(1)精細胞形成過程
時期
圖像
染色體行為
細胞名稱
減數(shù)分裂前的間期

染色體復制,細胞體積增大
結(jié)果:每條染色體形成2條姐妹染色單體,但呈染色質(zhì)絲狀態(tài),顯微鏡下不可見
精原細胞→初級精母細胞
減數(shù)分裂Ⅰ
前期

同源染色體發(fā)生聯(lián)會形成四分體,四分體的非姐妹染色單體間經(jīng)常發(fā)生互換
初級精母細胞
中期

各對同源染色體排列在細胞中央的赤道板兩側(cè)
后期

配對的兩條同源染色體彼此分離,分別移向細胞的兩極,非同源染色體自由組合
續(xù)表
時期
圖像
染色體行為
細胞名稱
減數(shù)分裂Ⅱ
前期

染色體散亂分布在細胞中
次級精母細胞
中期

染色體著絲粒排列在赤道板上
后期

每條染色體的著絲粒分裂,姐妹染色單體分開,移向細胞的兩極

(2)精細胞變形形成精子
精子呈蝌蚪狀,分頭部和尾部,頭部含有細胞核,尾長,能夠擺動。


3.減數(shù)分裂過程中,染色體數(shù)目減半和染色體數(shù)目暫時加倍分別發(fā)生在什么時期?
提示:染色體數(shù)目減半發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ結(jié)束,染色體數(shù)目暫時加倍發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅱ后期。
4.精原細胞減數(shù)分裂的結(jié)果是形成精子嗎?
提示:不是,精原細胞減數(shù)分裂的結(jié)果是形成精細胞。精細胞需要變形才能形成精子,而此過程不屬于減數(shù)分裂。


                                                                                    
1.(目標1)下列一定是同源染色體的是(  )
A.一條來自父方,一條來自母方的染色體
B.形態(tài)、大小基本相同的染色體
C.減數(shù)分裂過程中能夠發(fā)生聯(lián)會的染色體
D.只存在于減數(shù)分裂Ⅰ時期的染色體
答案 C
解析 根據(jù)同源染色體的概念,一條來自父方和一條來自母方的染色體不一定是同源染色體,A錯誤;形態(tài)、大小相同的染色體也不一定是同源染色體,如因著絲粒分裂,兩條姐妹染色單體形成的兩條染色體,B錯誤;同源染色體在有絲分裂和減數(shù)分裂Ⅰ中都存在,D錯誤。
2.(目標1)四分體是細胞在減數(shù)分裂過程中(  )
A.一對同源染色體配對時的四個染色單體
B.互相配對的四條染色體
C.大小形態(tài)相同的四條染色體
D.兩條染色體的四個染色單體
答案 A
3.(目標2)下列是形成精細胞過程中的幾個步驟,正確的順序是(  )
①形成四分體?、谕慈旧w分離?、廴旧w互換?、芗毎|(zhì)分離?、萋?lián)會 ⑥染色體復制
⑦染色單體分離?、嘀z粒分裂
A.②①③④⑤⑧⑥⑦④
B.④⑥③②⑧⑤⑦①④
C.⑥⑤①③②④⑧⑦④
D.⑥⑤③⑧④⑦②①③
答案 C
解析 形成精細胞要經(jīng)過減數(shù)分裂前的間期、減數(shù)分裂Ⅰ和減數(shù)分裂Ⅱ。在時間順序上依次是減數(shù)分裂前的間期:染色體復制(⑥);減數(shù)分裂Ⅰ:聯(lián)會(⑤)、形成四分體(①)、染色體互換(③)、同源染色體分離(②)和細胞質(zhì)分離(④);減數(shù)分裂Ⅱ:著絲粒分裂(⑧)、染色單體分離(⑦)和細胞質(zhì)分離(④)。
4.(目標2)如圖甲表示某精子,圖乙中不屬于該精子形成過程中細胞圖的是(  )

答案 B
解析 B中移向同一極的非同源染色體只有一條與精子的染色體相同,因此B不屬于該精子形成過程中的細胞圖。
5.(目標2)根據(jù)下面的某雄性動物生殖器官細胞分裂圖,回答下列問題:

(1)A圖表示細胞分裂的方式是________,處于____________期。細胞中有________條染色體,________條染色單體。
(2)B圖所示細胞分裂產(chǎn)生的細胞名稱是________,每個子細胞中有________條染色體。
(3)A、B兩個細胞中,具有同源染色體的細胞為________,A、B兩圖中DNA分子數(shù)之比為________。該動物如果只有A細胞中的其中一對同源染色體沒有正常分離,那么,該動物形成的精子中有________個異常的,其原因是________________________________________________________________。
答案 (1)減數(shù)分裂 減數(shù)分裂Ⅰ后 6 12
(2)精細胞 3 (3)A 2∶1 4 該動物有許多精原細胞,如果只有A細胞出現(xiàn)同源染色體未分離的現(xiàn)象,那么只有該精原細胞形成的4個精子異常
解析 (1)圖A中,染色體正發(fā)生同源染色體的分離,可表示減數(shù)分裂Ⅰ后期,表示初級精母細胞,細胞中有6條染色體,12條染色單體。
(2)圖B中,細胞中不含同源染色體,且著絲粒分裂,可表示減數(shù)分裂Ⅱ后期,表示次級精母細胞,因此B圖所示細胞分裂產(chǎn)生的細胞是精細胞,每個子細胞中有3條染色體。
(3)A、B兩個細胞中,A細胞具有同源染色體,A細胞中有12個DNA分子,B細胞中有6個DNA分子,A、B兩圖中DNA分子數(shù)之比為2∶1。一個初級精母細胞最終形成4個精子。


                                                                                    
題型一 減數(shù)分裂有關(guān)概念考查
[例1] 下列關(guān)于同源染色體和四分體的敘述,不正確的是(  )
A.同源染色體是一條染色體經(jīng)復制后形成的兩條染色體
B.四分體出現(xiàn)在減數(shù)分裂Ⅰ的前期和中期
C.同源染色體是在減數(shù)分裂過程中能聯(lián)會的兩條染色體
D.每個四分體包含一對同源染色體的4條染色單體
解題分析 一條染色體復制后形成的是兩條姐妹染色單體,兩條姐妹染色單體的著絲粒一分為二后,形成的是相同的染色體,并非同源染色體,A錯誤;四分體是減數(shù)分裂Ⅰ過程中所特有的結(jié)構(gòu),出現(xiàn)在同源染色體聯(lián)會后,即前期和中期,在后期同源染色體分開,四分體消失,B正確。
答案 A

知識歸納
同源染色體與四分體
(1)四分體是同源染色體的特殊存在形式。在減數(shù)分裂過程中,聯(lián)會后的一對同源染色體才可稱作四分體。數(shù)量關(guān)系為四分體數(shù)∶同源染色體對數(shù)∶染色體數(shù)∶染色單體數(shù)∶DNA分子數(shù)=1∶1∶2∶4∶4。
(2)有絲分裂和減數(shù)分裂Ⅰ過程中都有同源染色體存在,但聯(lián)會和四分體只存在于減數(shù)分裂Ⅰ過程中。



題型二 減數(shù)分裂各時期特點及圖像判定
[例2] 下圖為精原細胞增殖以及形成精細胞過程的示意圖,圖中標明了部分染色體與染色體上的基因。假設①③細胞都處于染色體的著絲粒向兩極移動的時期。下列關(guān)于圖解的敘述,正確的是(  )

A.①中有同源染色體,染色體數(shù)目為2n,核DNA數(shù)目為4a
B.②中有姐妹染色單體,①和③中也都有姐妹染色單體
C.②中有同源染色體,染色體數(shù)目為2n,核DNA數(shù)目為4a
D.③中無同源染色體,染色體數(shù)目為n,核DNA數(shù)目為2a
解題分析 根據(jù)題意和圖示分析可知:已知①③細胞都處于染色體的著絲粒向兩極移動的時期,則①表示有絲分裂后期;②處于減數(shù)分裂Ⅰ過程,屬于初級精母細胞,細胞中含有同源染色體;③處于減數(shù)分裂Ⅱ后期,屬于次級精母細胞,細胞中不含同源染色體。①表示有絲分裂后期,細胞中含有同源染色體,染色體數(shù)目加倍,染色體數(shù)目為4n,核DNA數(shù)目為4a,A錯誤;精原細胞經(jīng)過染色體復制形成②初級精母細胞,所以②中有姐妹染色單體,①和③中著絲粒分裂,沒有姐妹染色單體,B錯誤;精原細胞經(jīng)過染色體復制形成②初級精母細胞,②中有同源染色體,染色體數(shù)目為2n,核DNA數(shù)目為4a,C正確;③處于減數(shù)分裂Ⅱ后期,③中無同源染色體,無姐妹染色單體,染色體數(shù)目為2n,核DNA數(shù)目為2a,D錯誤。
答案 C
[例3] 某雄性動物細胞分裂某一時期示意圖如圖,1、2、3、4代表染色體,a、a′、b、b′代表染色單體。下列說法錯誤的是(  )

A.該細胞的名稱為初級精母細胞
B.圖中有2對同源染色體、4個四分體
C.a(chǎn)與b(或b′)之間可能發(fā)生染色體互換
D.正常情況下,該細胞分裂后a與b不能共存于一個細胞
解題分析 該雄性動物細胞處于四分體時期,所以其名稱為初級精母細胞,A正確;圖中有2對同源染色體、2個四分體,B錯誤;a與b(或b′)之間屬于同源染色體的非姐妹染色單體,因而可能發(fā)生染色體互換,C正確;正常情況下,同源染色體會分離,所以該細胞分裂后a與b不能共存于一個細胞,D正確。
答案 B

題后歸納
減數(shù)分裂Ⅰ與減數(shù)分裂Ⅱ的比較
比較項目
減數(shù)分裂Ⅰ
減數(shù)分裂Ⅱ
著絲粒變化
不分裂
分裂
染色體數(shù)目變化
2N→N(減半)
N→2N→N
DNA數(shù)目變化
4N→2N
2N→N(減半)
染色體主要行為
有聯(lián)會現(xiàn)象;可發(fā)生染色體互換;同源染色體分離,非同源染色體自由組合
著絲粒分裂,姐妹染色單體分開
染色單體
有(4N)→有(2N)
有(2N)→無(0)
同源染色體
有(N對)→無




                                                                                    
[基礎對點]
知識點一 減數(shù)分裂過程中的相關(guān)概念
1.下列關(guān)于同源染色體的表述不正確的是(  )
A.在減數(shù)分裂過程中兩兩配對的兩條染色體
B.形狀和大小一般相同的兩條染色體
C.一條來自父方,一條來自母方的染色體
D.由一條染色體復制而成的兩條染色體
答案 D
解析 同源染色體是指一條來自父方,一條來自母方,形狀和大小一般相同,在減數(shù)分裂過程中兩兩配對的兩條染色體,A、B、C正確;由一條染色體復制而成的兩條染色體是因著絲粒分裂,兩條姐妹染色單體形成的,不屬于同源染色體,D錯誤。
2.關(guān)于右圖的敘述不正確的是(  )

A.在前期,④與⑦、⑤與⑥聯(lián)會,形成兩個四分體
B.染色體互換可以發(fā)生在①與③之間
C.④是一條染色體,包含兩條染色單體①和③,它們通過一個著絲粒②相連
D.細胞中含有兩對同源染色體,其中⑤和⑥為一對同源染色體
答案 B
解析 在圖中,形態(tài)、大小相同、顏色不同的兩條染色體為一對同源染色體,④與⑦、⑤與⑥為兩對同源染色體,在前期時同源染色體聯(lián)會形成兩個四分體,A、D正確;染色體互換是指同源染色體(四分體)中的非姐妹染色單體之間交換相應的片段,而圖中①與③屬于一條染色體上的姐妹染色單體,B錯誤;染色體④由染色單體①和③通過一個著絲粒②相連而形成,C正確。
知識點二 精子的形成過程
3.動物精巢中產(chǎn)生精原細胞的增殖方式是(  )
A.減數(shù)分裂
B.有絲分裂
C.無絲分裂
D.有絲分裂和減數(shù)分裂
答案 B
4.下列關(guān)于減數(shù)分裂過程中染色體的描述,正確的是(  )
A.減數(shù)分裂Ⅰ,著絲粒分裂,同源染色體不配對
B.減數(shù)分裂Ⅰ,著絲粒不分裂,同源染色體配對
C.減數(shù)分裂Ⅱ,著絲粒分裂,同源染色體配對
D.減數(shù)分裂Ⅱ,著絲粒不分裂,同源染色體不配對
答案 B
解析 減數(shù)分裂Ⅰ的前期進行同源染色體的聯(lián)會(配對),后期彼此分離,分別進入兩個子細胞中,這個過程中,沒有發(fā)生著絲粒分裂的現(xiàn)象;進行減數(shù)分裂Ⅱ的細胞中不含同源染色體,后期發(fā)生著絲粒分裂的現(xiàn)象。
5.如圖是動物細胞減數(shù)分裂形成精細胞的示意圖,正確表示分裂過程順序的是(  )

A.③⑥④①②⑤ B.⑥③②④①⑤
C.③⑥④②①⑤ D.③⑥②④①⑤
答案 D
解析 
圖像
特征
對應時期

無同源染色體,著絲粒一分為二
減數(shù)分裂Ⅱ后期

同源染色體分離
減數(shù)分裂Ⅰ后期

同源染色體聯(lián)會
減數(shù)分裂Ⅰ前期

續(xù)表
圖像
特征
對應時期

細胞一分為二,每個細胞中均無同源染色體,著絲粒未分裂,染色體散亂分布
減數(shù)分裂Ⅱ前期

形成四個子細胞
減數(shù)分裂Ⅱ結(jié)束

同源染色體排列在赤道板兩側(cè)
減數(shù)分裂Ⅰ中期
6.一個動物精原細胞在進行減數(shù)分裂過程中形成了4個四分體,則減數(shù)分裂Ⅱ中期染色體、染色單體和核DNA分子數(shù)依次是(  )
A.4、8、8 B.2、4、8
C.8、16、16 D.8、0、8
答案 A
解析 初級精母細胞能形成4個四分體,說明有8條染色體,經(jīng)減數(shù)分裂Ⅰ后,染色體數(shù)目減半;減數(shù)分裂Ⅱ中期,著絲粒還未分裂,此時每條染色體含有2條染色單體和2個DNA分子,因此減數(shù)分裂Ⅱ中期含有4條染色體,8條染色單體,8個核DNA分子。
7.如圖表示的是某動物睪丸中的細胞分裂圖像。下列相關(guān)敘述中錯誤的是(  )

A.該動物的體細胞中有兩對同源染色體
B.甲→乙為有絲分裂,乙→丙→丁為減數(shù)分裂Ⅰ
C.甲細胞和丙細胞中均會發(fā)生同源染色體的分離和非同源染色體的自由組合
D.丁細胞的名稱是次級精母細胞,其中染色體的著絲粒的分裂發(fā)生于減數(shù)分裂Ⅱ后期
答案 C
解析 根據(jù)細胞中染色體的形態(tài)以及數(shù)量可知,甲→乙為有絲分裂,乙→丙→丁為減數(shù)分裂Ⅰ,B正確;有絲分裂后期不會發(fā)生同源染色體的分離和非同源染色體的自由組合,C錯誤;由于該動物的性別是雄性,所以丁細胞是完成減數(shù)分裂Ⅰ后形成的子細胞——次級精母細胞,其著絲粒分裂發(fā)生于減數(shù)分裂Ⅱ后期,D正確。
8.雄蛙(雜合子)的一個體細胞經(jīng)有絲分裂形成兩個子細胞(C1、C2),一個初級精母細胞經(jīng)減數(shù)分裂Ⅰ形成兩個次級精母細胞(S1、S2)。比較C1與C2、S1與S2細胞中核DNA分子數(shù)及其儲存的遺傳信息,正確的是(  )
A.DNA分子數(shù)C1與C2相同,S1與S2不同
B.遺傳信息C1與C2相同,S1與S2不同
C.DNA分子數(shù)C1與C2不同,S1與S2相同
D.遺傳信息C1與C2不同,S1與S2相同
答案 B
解析 有絲分裂形成的兩個子細胞的核DNA數(shù)目相同,減數(shù)分裂Ⅰ形成的兩個次級精母細胞的核DNA數(shù)目也相同,即C1與C2相同,S1與S2也相同,A、C錯誤;有絲分裂形成的兩個子細胞核DNA中所含的遺傳信息完全相同,所以遺傳信息C1與C2相同;減數(shù)分裂Ⅰ,由于同源染色體分離,所形成的兩個次級精母細胞的遺傳信息不同,所以遺傳信息S1與S2不同,B正確,D錯誤。
[能力提升]
9.如圖為同一生物不同分裂時期的細胞示意圖,下列說法不正確的是(  )

A.圖①中含有四對同源染色體,不含姐妹染色單體
B.圖②中染色體數(shù)目等于正常體細胞中染色體數(shù)目的一半
C.圖③中染色體、染色單體、核DNA的數(shù)目之比為1∶2∶2
D.若發(fā)生染色體的互換,④中一定存在發(fā)生交換的染色體
答案 B
解析 圖②處于減數(shù)分裂Ⅰ后期,此時含有的染色體數(shù)目與正常體細胞中染色體數(shù)目相等。
10.某同學總結(jié)了四點有關(guān)減數(shù)分裂、染色體、DNA的知識點,其中不正確的是(  )
A.次級精母細胞中的DNA分子正好和正常體細胞的DNA分子數(shù)目相同
B.減數(shù)分裂Ⅱ后期,細胞中染色體的數(shù)目等于正常體細胞中的染色體數(shù)
C.初級精母細胞中染色體的數(shù)目與DNA分子數(shù)目相同
D.任何一種哺乳動物的細胞中染色體的數(shù)目和著絲粒數(shù)目相同
答案 C
解析 初級精母細胞的每條染色體都含有2條染色單體,每條染色單體上都有一個DNA分子,所以初級精母細胞中染色體的數(shù)目是DNA數(shù)目的一半,C錯誤。
11.據(jù)圖回答下列與細胞分裂有關(guān)的問題:

(1)若圖甲表示某高等植物(2n)體內(nèi)的一個細胞,則該細胞處于______________期。此細胞所處時期的下一個時期的主要特點是__________________________________。
(2)圖乙對應圖丁中的________段,圖丙對應圖丁中的________段。
(3)假設某高等雄性動物生殖器官里的一個細胞的分裂情況及其上基因A、a,B、b的分布如圖丙所示。正常情況下,此細胞產(chǎn)生AB和ab類型精子的概率是________,此細胞產(chǎn)生Aa類型精子的概率是________。
答案 (1)減數(shù)分裂Ⅱ中 著絲粒分裂,姐妹染色單體分開,染色體數(shù)目加倍,染色體向兩極移動 (2)DE BC (3)0.5 0
解析 (1)圖甲中沒有同源染色體,所以為減數(shù)分裂Ⅱ,著絲粒分布在赤道板上,處于中期,所以該細胞處于減數(shù)分裂Ⅱ中期,下一個時期是減數(shù)分裂Ⅱ后期,其特點是著絲粒分裂,姐妹染色單體分開,染色體數(shù)目加倍,染色體向兩極移動。
(2)圖乙每條染色體上只有一個DNA,所以對應DE段,圖丙每條染色體有2個DNA,所以對應BC段。
(3)該細胞的基因型為AaBb,可產(chǎn)生AB和ab或Ab和aB的配子,所以產(chǎn)生AB和ab類型精子的概率是0.5;A和a為等位基因,減數(shù)分裂Ⅰ后期等位基因分離,出現(xiàn)Aa精子的概率為0。
12.下圖中的A表示某雄性動物的精原細胞,B、C分別表示處于不同分裂狀態(tài)的細胞圖像。請據(jù)圖回答下列問題:

(1)圖中數(shù)字分別表示不同的生理過程,它們分別是①_____________、②______________、
③____________。
(2)C細胞的名稱是__________________,它含有同源染色體________對。
(3)在方框中繪出D→F細胞分裂后期染色體行為的簡圖,請注意染色體的形態(tài)和數(shù)目。
答案 (1)有絲分裂 減數(shù)分裂Ⅰ 減數(shù)分裂Ⅱ
(2)次級精母細胞 0
(3)如右圖

解析 圖A表示雄性動物個體的精原細胞,具有4條染色體;圖B中含有8條染色體,有同源染色體,不含染色單體,所以應該表示有絲分裂后期;圖C中含有2條染色體,4條染色單體,但是不含同源染色體,所以應為次級精母細胞。C和D是由A經(jīng)減數(shù)分裂Ⅰ形成的,所以C、D中含有的染色體應該是“互補”的關(guān)系。

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高中生物人教版 (2019)必修2《遺傳與進化》電子課本

二 受精作用

版本: 人教版 (2019)

年級: 必修2《遺傳與進化》

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