【知识清单】专题二 基因和染色体的关系（5大知识）-2024-2025学年高一生物下学期期中考点大串讲（人教版2019必修2）

专题二 基因和染色体的关系（必备清单） 考点01 减数分裂与配子的形成 考点02 减数分裂过程中物质、结构变化规律 考点03 配子的多样性与受精作用 考点04 基因与染色体的关系 考点05 伴性决定与伴性遗传 ▉考点01 减数分裂与配子的形成 1. 减数分裂的概念 减数分裂是进行有性生殖的生物在形成生殖细胞(配子)的过程中，发生的一种特殊方式的有丝分裂。 （1）适用范围：进行有性生殖的生物 （2）时间：原始生殖细胞形成成熟生殖细胞时 （3）特点：染色体复制一次，细胞连续分裂两次 （4）结果：子细胞中染色体数目是体细胞中的一半 （5）场所：植物的花药、子房，动物的睾丸、卵巢 2.减数分裂相关核心概念 (1)同源染色体和非同源染色体 减数分裂中配对的两条染色体，形态、大小一般都相同，一条来自父方， 一条来自母方，叫作同源染色体。图中属于同源染色体的是①②和③④，属于非同源染色体的是①③、①④、②③、②④。 (2)联会、四分体、互换 图示细胞处于减数分裂Ⅰ前期，此时同源染色体配对的现象叫联会。联会后的每对同源染色体都含有4条染色单体，叫作四分体。图中有2个四分体，4条染色体，8个核DNA分子，16条脱氧核苷酸链。联会时可能发生同源染色体的非姐妹染色单体之间的交换，如c和d之间可发生交换。 易错警示 联会形成四分体是减数分裂Ⅰ特有的现象，有丝分裂过程中不进行联会，不存在四分体。 （3）X、Y的同源区段 同源染色体X/Y(或Z/W)具有特殊性，即性染色体存在同源区段和非同源区段(见图，以X/Y为例)。在减数分裂过程中，X、Y的同源区段能联会，并且有可能发生交换。在减数分裂过程中，X、Y的非同源区段不存在联会过程。根据基因在染色体上的理论，同源区段的基因成对存在，非同源区段的基因成单存在。 3. 减数分裂过程及各时期的特点(以精子的形成为例) 时期 细胞名称 图像 主要特征 间期 精原细胞 完成DNA复制和有关蛋白质合成； 产生染色单体(染色体数目不加倍) 减数分裂Ⅰ 前期 初级精 母细胞 ①同源染色体发生联会，形成四分体； ②在四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间交换，导致等位基因交换，如下图所示： 中期 成对的同源染色体排列在细胞中央赤道板两侧 后期 同源染色体分离，非同源染色体自由组合(如A与b、a与B组合，或A与B、a与b组合。体细胞中含n对同源染色体，则有2n种组合) 末期 — 细胞质分裂，1个初级性母细胞分裂成2个子细胞 减数分裂Ⅱ 前期 次级精 母细胞 染色体散乱分布在细胞中 中期 染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板上 后期 着丝粒分裂，染色单体分开成为染色体，染色单体数为0；在纺锤丝的牵引下，这两条染色体分别移向细胞两极 末期 — 细胞质分裂，细胞一分为二 — 精细胞→ 精子 注：与其同时产生的另三个精子的基因组成为aB、Ab、Ab(两两相同，且互补) 细胞中染色体(实际为染色质状态)数目是体细胞染色体数目的一半 易错警示 识记减数分裂的“一复制、两分裂，四细胞、数减半” (1)从过程识记：染色体复制一次，细胞分裂两次，第一次分裂的实质是同源染色体的分离，第二次分裂的实质是姐妹染色单体的分离。 (2)从结果识记：减数分裂Ⅰ后，细胞中染色体数目减半，此后的细胞中不再含有同源染色体；最终减数分裂形成了4个细胞，细胞中的染色体数目是原始生殖细胞的一半。 4. 卵细胞的形成过程 5. 卵细胞和精子形成的比较 比较项目 精子的形成 卵细胞的形成 场所 睾丸 卵巢 细胞质分裂 均等分裂 初(次)级卵母细胞不均等分裂，第一极体均等分裂 是否变形 变形 不变形 结果 产生4个精子(成熟配子) 产生1个卵细胞(成熟配子)和3个极体(退化消失) 相同点 染色体复制一次，细胞连续分裂两次；染色体的行为变化相同；产生的子细胞中染色体都减半 6.根据细胞质的分裂方式判断减数分裂中的细胞类型 注：若减数分裂Ⅰ后期细胞质出现均等分裂，则一定为初级精母细胞；若减数分裂Ⅱ后期细胞质出现均等分裂，则可能是次级精母细胞，也可能是第一极体。 7.观察蝗虫精母细胞减数分裂装片实验 （1）选用雄性个体生殖器官，如植物的花药、动物的精巢作为观察减数分裂的实验材料的原因：雄性个体产生精子的数量多于雌性个体产生卵细胞的数量；在动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底，排卵时排出的仅仅是次级卵母细胞，其只有和精子相遇后，在精子的刺激下，才能继续完成减数分裂Ⅱ。 （2）精巢内精原细胞既可进行有丝分裂，又可进行减数分裂，因此可以观察到染色体数为n、2n、4n的不同细胞分裂图像。 （3）蝗虫精母细胞减数分裂固定装片图像 　　 ▉考点02 减数分裂过程中物质、结构变化规律 1. 减数分裂过程中染色体、核DNA分子和染色单体的数量变化(以二倍体生物为例) (1)曲线图分析 ①减数分裂Ⅰ前的间期，DNA因复制而加倍(2N→4N)，染色单体形成。 ②减数分裂Ⅰ结束，因同源染色体分离、细胞质分裂，核DNA分子数(4N→2N)、染色体数目(2N→N)和染色单体数目(4N→2N)都减半。 ③减数分裂Ⅱ后期，因着丝粒分裂，染色单体消失、染色体数目暂时加倍(N→2N)。 ④减数分裂Ⅱ结束时，细胞质分裂，子染色体进入两个子细胞中，核DNA分子数再次减半(2N→N)、染色体数目减半(2N→N)。 (2)柱状图分析 易错警示 ①DNA分子复制：DNA加倍、染色单体形成(由0→4n)、染色体与核DNA数目之比由1:1一1:2 ②着丝粒分裂:染色单体消失(变为0)、染色体数目加倍、染色体与核DNA数目之比由1:2→1:1 ③同源染色体分离：同源染色体对数变为0、染色体或DNA分别进入2个子细胞，数量减半 ▉考点03 配子的多样性与受精作用 1. 配子中染色体组合多样性的原因 (1)若减数分裂Ⅰ前期，同源染色体的非姐妹染色单体交换，则产生的配子如下图所示。若未发生交换，则产生的配子只有Ad、aD两种。可见，此类型的交换能增加配子的种类，丰富了配子的多样性。 (2)减数分裂Ⅰ后期，非同源染色体自由组合，如下图所示，可见对于一个含有两对同源染色体的动物，在同源染色体分离，非同源染色体自由组合时，会有4种组合结果，因此会形成4种次级精母细胞，从而形成4种配子。 2. 配子的种类数和基因型分析 （1）一个卵原细胞产生1种卵细胞(1个) 一个精原细胞没有交换→产生2种精子(4个) 一个精原细胞交换→产生4种精子(4个) (2)一个生物体→产生2n种配子n为同源染色体对数。 3.受精作用 （1）概念：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。 （2）过程：(1)精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面，同时卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子再进入。(2)精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合，使彼此的染色体会合在一起。 （3）实质：精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合，实现了染色体数目的恒定。 （4）结果：受精卵中的染色体数目恢复到体细胞中的数目，其中有一半染色体来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)。 （5）意义：对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，以及生物的遗传和变异都是十分重要的。 易错警示 受精卵中的遗传物质来源 ①受精卵中的染色体(含有细胞核基因)一半来自父方，一半来自母方。 ②受精卵中的遗传物质DNA(包括细胞核基因和细胞质基因)来自卵细胞多一点。因为受精卵中的细胞质几乎全部由卵细胞提供，卵细胞细胞质的线粒体中也含有少量的遗传物质DNA(细胞质基因)。 ▉考点04 基因与染色体的关系 1. 萨顿的假说 萨顿以蝗虫为材料研究精子和卵细胞形成过程，提出了假说：基因与染色体的行为存在着明显的平行关系。 2. 基因在染色体上的实验证据——摩尔根的果蝇眼色遗传实验。 (1)方法：假说—演绎法。 (2)验证假说的测交实验 亲本中白眼雄蝇和F1中的红眼雌蝇交配→子代中红眼雌蝇∶白眼雌蝇∶红眼雄蝇∶白眼雄蝇＝1∶1∶1∶1。(既是测交，也是一种回交实验) （3）结论：控制果蝇白眼的基因在X染色体上，而Y染色体上不含它的等位基因。 推出：基因在染色体上。 3. 进一步发展 (1)问题：每种生物的基因数量，远超过该种生物的染色体数目。 (2)推测一条染色体上应该有许多个基因。 (3)摩尔根及其学生发明了测定基因位于染色体上相对位置的方法，得出结论：基因在染色体上呈线性排列。 4.性染色体 （1）人和果蝇细胞中，与决定性别有关的染色体称为性染色体，与性别决定无关的染色体称为常染色体。 （2）人类的Y染色体只有X染色体大小的1/5，携带的基因比较少，既存在同源区段，也存在非同源区段。所以许多位于X染色体上的基因，在Y染色体上不一定有相应的等位基因。 ▉考点05 伴性决定与伴性遗传 1.性别决定 性染色体决定性别的类型(A代表常染色体) 类型 XY型 ZW型 性别 雌 雄 雌 雄 体细胞核型 2A＋XX 2A＋XY 2A＋ZW 2A＋ZZ 性细胞核型 A＋X A＋X、A＋Y A＋Z、A＋W A＋Z 实例 人及果蝇等动物 鳞翅目昆虫、鸟类等 (1)ZZ和XX的个体为同型，XY和ZW为异型。 (2)性别决定只出现在部分雌雄异体的生物中，雌雄同体生物不存在性别决定问题。 (3)自然界还存在其他类型的性别决定。如染色体倍数决定性别(蜜蜂中雄蜂属于单倍体，蜂王和工蜂属于二倍体)、环境因子决定性别等。 2.伴性遗传 （1）概念：位于性染色体上的基因控制的性状遗传与性别相关联的遗传方式。 （2）类型及特点 类型 特点 实例 伴X染色体隐性遗传 ①交叉遗传和隔代遗传； ②男患者多于(填“多于”“等于”或“少于”)女患者； ③女患者的父亲和儿子都患病 果蝇眼色的遗传和人类红绿色盲的遗传 伴X染色体显性遗传 ①女患者多于(填“多于”“等于”或“少于”)男患者； ②男患者的母亲和女儿都患病 抗维生素D佝偻病 伴Y染色体遗传 只在家族的男性中遗传 人类的外耳道多毛症 3.性染色体的同源区段和非同源区段的基因型 人类性染 色体图 基因所 在区段 基因型(隐性遗传病) 男正常 男患病 女正常 女患病 Ⅰ XBYB、XBYb、XbYB XbYb XBXB、XBXb XbXb Ⅱ－1(伴Y染色体遗传) XYB XYb — — Ⅱ－2(伴X染色体遗传) XBY XbY XBXB、XBXb XbXb X和Y染色体有一部分是同源的(图中Ⅰ区段)，该部分基因存在等位基因。另一部分是非同源的(图中的Ⅱ－1、Ⅱ－2区段)，该部分不存在等位基因。基因在Ⅰ、Ⅱ－1、Ⅱ－2任何区段上的遗传都与性别有关，在男性、女性中的发病率不相同。 4. 伴性遗传的应用 (1)指导生产，利用伴随性别而出现的性状进行品种选育。如ZW型生物中，根据早期雏鸡羽毛的特征 (芦花、非芦花)把家鸡雌雄个体分开，从而做到多养母鸡，多产蛋。 (2)医学方面，判断某些致病基因的来源，进行优生的指导。如患红绿色盲(伴X染色体隐性遗传病)的母亲，建议其生女孩。患抗维生素D佝偻病(伴X染色体显性遗传病)的父亲，建议其生男孩。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题二 基因和染色体的关系（必备清单） 考点01 减数分裂与配子的形成 考点02 减数分裂过程中物质、结构变化规律 考点03 配子的多样性与受精作用 考点04 基因与染色体的关系 考点05 伴性决定与伴性遗传 ▉考点01 减数分裂与配子的形成 1. 减数分裂的概念 减数分裂是进行有性生殖的生物在形成 (配子)的过程中，发生的一种特殊方式的有丝分裂。 （1）适用范围：进行有性生殖的生物 （2）时间：原始生殖细胞 时 （3）特点：染色体复制 ，细胞连续分裂 。 （4）结果：子细胞中染色体数目是 。 （5）场所：植物的 、子房，动物的 、卵巢 2.减数分裂相关核心概念 (1)同源染色体和非同源染色体 减数分裂中 的两条染色体，形态、大小 ，一条来自父方， 一条来自母方，叫作同源染色体。图中属于同源染色体的是 ，属于非同源染色体的是 。 (2)联会、四分体、互换 图示细胞处于 ，此时同源染色体配对的现象叫 。联会后的每对同源染色体都含有 条染色单体，叫作 。图中有 个四分体， 条染色体， 个核DNA分子， 条脱氧核苷酸链。联会时可能发生 之间的交换，如c和d之间可发生交换。 易错警示 联会形成四分体是 特有的现象，有丝分裂过程中不进行 ，不存在四分体。 （3）X、Y的同源区段 同源染色体X/Y(或Z/W)具有特殊性，即性染色体存在同源区段和非同源区段(见图，以X/Y为例)。在减数分裂过程中，X、Y的 段能联会，并且有可能发生 。在减数分裂过程中，X、Y的 区段不存在联会过程。根据基因在染色体上的理论，同源区段的基因 存在，非同源区段的基因 存在。 3. 减数分裂过程及各时期的特点(以精子的形成为例) 时期 细胞名称 图像 主要特征 间期 精原细胞 完成DNA复制和有关蛋白质合成； 产生染色单体(染色体数目不加倍) 减数分裂Ⅰ 前期 初级精 母细胞 ①同源染色体发生联会，形成四分体； ②在四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间交换，导致等位基因交换，如下图所示： 中期 成对的同源染色体排列在细胞中央赤道板两侧 后期 同源染色体分离，非同源染色体自由组合(如A与b、a与B组合，或A与B、a与b组合。体细胞中含n对同源染色体，则有2n种组合) 末期 — 细胞质分裂，1个初级性母细胞分裂成2个子细胞 减数分裂Ⅱ 前期 次级精 母细胞 染色体散乱分布在细胞中 中期 染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板上 后期 着丝粒分裂，染色单体分开成为染色体，染色单体数为0；在纺锤丝的牵引下，这两条染色体分别移向细胞两极 末期 — 细胞质分裂，细胞一分为二 — 精细胞→ 精子 注：与其同时产生的另三个精子的基因组成为aB、Ab、Ab(两两相同，且互补) 细胞中染色体(实际为染色质状态)数目是体细胞染色体数目的一半 易错警示 识记减数分裂的“一复制、两分裂，四细胞、数减半” (1)从过程识记：染色体复制 ，细胞分裂 ，第一次分裂的实质是 ，第二次分裂的实质是 。 (2)从结果识记：减数分裂Ⅰ后，细胞中染色体数目 ，此后的细胞中不再含有同源染色体；最终减数分裂形成了 个细胞，细胞中的染色体数目是原始生殖细胞的 。 4. 卵细胞的形成过程 5. 卵细胞和精子形成的比较 比较项目 精子的形成 卵细胞的形成 场所 细胞质分裂 是否变形 结果 产生4个精子(成熟配子) 产生1个卵细胞(成熟配子)和3个极体(退化消失) 相同点 染色体复制一次，细胞连续分裂两次；染色体的行为变化相同；产生的子细胞中染色体都减半 6.根据细胞质的分裂方式判断减数分裂中的细胞类型 注：若减数分裂Ⅰ后期细胞质出现均等分裂，则一定为初级精母细胞；若减数分裂Ⅱ后期细胞质出现均等分裂，则可能是次级精母细胞，也可能是 。 7.观察蝗虫精母细胞减数分裂装片实验 （1）选用 个体生殖器官，如植物的花药、动物的精巢作为观察减数分裂的实验材料的原因：雄性个体产生精子的数量 雌性个体产生卵细胞的数量；在动物卵巢内的 ，排卵时排出的仅仅是次级卵母细胞，其只有和精子相遇后，在精子的刺激下，才能继续完成减数分裂Ⅱ。 （2）精巢内精原细胞 ，因此可以观察到染色体数为n、2n、4n的不同细胞分裂图像。 （3）蝗虫精母细胞减数分裂固定装片图像 　　 ▉考点02 减数分裂过程中物质、结构变化规律 1. 减数分裂过程中染色体、核DNA分子和染色单体的数量变化(以二倍体生物为例) (1)曲线图分析 ①减数分裂Ⅰ前的间期，DNA因复制而 (2N→4N)， 形成。 ②减数分裂Ⅰ结束，因 、细胞质分裂，核DNA分子数(4N→2N)、染色体数目(2N→N)和染色单体数目(4N→2N)都 。 ③减数分裂Ⅱ后期，因 ，染色单体消失、染色体数目暂时加倍(N→2N)。 ④减数分裂Ⅱ结束时， ，子染色体进入两个子细胞中，核DNA分子数再次减半(2N→N)、染色体数目减半(2N→N)。 (2)柱状图分析 易错警示 ①DNA分子复制：DNA加倍、染色单体形成(由0→4n)、染色体与核DNA数目之比由1:1一 ②着丝粒分裂:染色单体 (变为0)、染色体数目 、染色体与核DNA数目之比由1:2→ ③同源染色体分离：同源染色体对数变为 、染色体或DNA分别进入2个子细胞， ▉考点03 配子的多样性与受精作用 1. 配子中染色体组合多样性的原因 (1)若减数分裂Ⅰ前期，同源染色体的 ，则产生的配子如下图所示。若未发生交换，则产生的配子只有 两种。可见，此类型的交换能增加配子的种类，丰富了配子的多样性。 (2)减数分裂Ⅰ后期， 自由组合，如下图所示，可见对于一个含有两对同源染色体的动物，在同源染色体分离，非同源染色体自由组合时，会有 种组合结果，因此会形成 种次级精母细胞，从而形成4种配子。 2. 配子的种类数和基因型分析 （1）一个卵原细胞产生 种卵细胞(1个) 一个精原细胞没有交换→产生 种精子(4个) 一个精原细胞交换→产生 种精子(4个) (2)一个生物体→产生 种配子n为同源染色体对数。 3.受精作用 （1）概念：卵细胞和精子相互识别、融合成为 的过程。 （2）过程：(1)精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面，同时卵细胞的 会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子再进入。(2)精子的细胞核与卵细胞的细胞核相 ，使彼此的 会合在一起。 （3）实质：精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合，实现了 的恒定。 （4）结果：受精卵中的染色体数目恢复到体细胞中的数目，其中有一半染色体来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)。 （5）意义：对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，以及生物的遗传和变异都是十分重要的。 易错警示 受精卵中的遗传物质来源 ①受精卵中的染色体(含有细胞核基因)一半来自父方，一半来自母方。 ②受精卵中的遗传物质DNA(包括细胞核基因和细胞质基因)来自卵细胞多一点。因为受精卵中的细胞质几乎全部由卵细胞提供，卵细胞细胞质的线粒体中也含有少量的遗传物质DNA(细胞质基因)。 ▉考点04 基因与染色体的关系 1. 萨顿的假说 萨顿以 为材料研究精子和卵细胞形成过程，提出了假说：基因与染色体的行为存在着明显的平行关系。 2. 基因在染色体上的实验证据——摩尔根的果蝇眼色遗传实验。 (1)方法： 。 (2)验证假说的测交实验 亲本中白眼雄蝇和F1中的红眼雌蝇交配→子代中红眼雌蝇∶白眼雌蝇∶红眼雄蝇∶白眼雄蝇＝ 。(既是测交，也是一种回交实验) （3）结论：控制果蝇白眼的基因在X染色体上，而Y染色体上不含它的等位基因。 推出： 。 3. 进一步发展 (1)问题：每种生物的基因数量，远超过该种生物的染色体数目。 (2)推测一条染色体上应该有 个基因。 (3)摩尔根及其学生发明了测定基因位于染色体上相对位置的方法，得出结论：基因在染色体上呈 排列。 4.性染色体 （1）人和果蝇细胞中，与决定性别有关的染色体称为 ，与性别决定无关的染色体称为常染色体。 （2）人类的Y染色体只有X染色体大小的1/5，携带的基因比较少，既存在同源区段，也存在非同源区段。所以许多位于X染色体上的基因，在Y染色体上不一定有相应的 。 ▉考点05 伴性决定与伴性遗传 1.性别决定 性染色体决定性别的类型(A代表常染色体) 类型 XY型 ZW型 性别 雌 雄 雌 雄 体细胞核型 2A＋XX 2A＋XY 2A＋ZW 2A＋ZZ 性细胞核型 A＋X A＋X、A＋Y A＋Z、A＋W A＋Z 实例 人及果蝇等动物 鳞翅目昆虫、鸟类等 (1)ZZ和XX的个体为同型，XY和ZW为异型。 (2)性别决定只出现在部分雌雄异体的生物中，雌雄同体生物不存在性别决定问题。 (3)自然界还存在其他类型的性别决定。如染色体倍数决定性别(蜜蜂中雄蜂属于单倍体，蜂王和工蜂属于二倍体)、环境因子决定性别等。 2.伴性遗传 （1）概念：位于 上的基因控制的性状遗传与 相关联的遗传方式。 （2）类型及特点 类型 特点 实例 伴X染色体隐性遗传 ① 和隔代遗传； ②男患者 (填“多于”“等于”或“少于”)女患者； ③女患者的父亲和儿子都患病 果蝇眼色的遗传和人类红绿色盲的遗传 伴X染色体显性遗传 ①女患者 (填“多于”“等于”或“少于”)男患者； ②男患者的 都患病 抗维生素D佝偻病 伴Y染色体遗传 只在家族的 中遗传 人类的外耳道多毛症 3.性染色体的同源区段和非同源区段的基因型 人类性染 色体图 基因所 在区段 基因型(隐性遗传病) 男正常 男患病 女正常 女患病 Ⅰ Ⅱ－1(伴Y染色体遗传) — — Ⅱ－2(伴X染色体遗传) X和Y染色体有一部分是同源的(图中Ⅰ区段)，该部分基因存在等位基因。另一部分是非同源的(图中的Ⅱ－1、Ⅱ－2区段)，该部分不存在等位基因。基因在Ⅰ、Ⅱ－1、Ⅱ－2任何区段上的遗传都与性别有关，在男性、女性中的发病率不相同。 4. 伴性遗传的应用 (1)指导生产，利用伴随性别而出现的性状进行 。如ZW型生物中，根据早期雏鸡羽毛的特征 (芦花、非芦花)把家鸡雌雄个体分开，从而做到多养母鸡，多产蛋。 (2)医学方面，判断某些 的来源，进行优生的指导。如患红绿色盲(伴X染色体隐性遗传病)的母亲，建议其生 。患抗维生素D佝偻病(伴X染色体显性遗传病)的父亲，建议其生 。 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