第4章 第21课时 减数分裂和受精作用(教用Word)-【金榜题名】2026年高考生物一轮总复习

第21课时　减数分裂和受精作用 高考目标定位 1.阐明减数分裂产生染色体数量减半的精细胞或卵细胞。2.说明进行有性生殖的生物体，其遗传信息通过配子传递给子代。 1．减数分裂相关概念 (1)减数分裂的概念 (2)同源染色体和非同源染色体 ①同源染色体 a．请据图(精子、卵细胞、受精卵、初级性母细胞)描述同源染色体的概念。 提示　配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一条来自父方、一条来自母方，叫作同源染色体。 b．受精卵中1号染色体上某位置有A基因，则3号染色体上相同位置是A基因或其等位基因。 c．有丝分裂过程中存在(填“存在”或“不存在”)同源染色体，有丝分裂后期图中1号和5号不是(填“是”或“不是”)同源染色体。 【提醒】　同源染色体的形状、大小未必都相同；形状、大小相同的两条染色体不一定是同源染色体；有丝分裂过程中始终存在同源染色体。 ②非同源染色体 指形状、大小一般不相同，且在减数分裂过程中不发生联会的染色体。如图受精卵中的1和2(或4)、3和2(或4)。 【提醒】　细胞中的每套非同源染色体为一个染色体组。 (3)联会：在减数分裂过程中，同源染色体两两配对的现象。 (4)四分体：联会后的每对同源染色体都含有四条染色单体，叫作四分体。 【提醒】　①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。 ②1个四分体＝1对同源染色体＝2条染色体＝4条染色单体＝4个DNA分子＝8条脱氧核苷酸链。 (5)互换：四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕，并交换相应的片段的现象。如图就发生了染色体互换，据图分析互换的意义是增加了配子的种类。 2．精子的形成过程 3．精子和卵细胞形成过程的比较 比较项目 精子的形成 卵细胞的形成 场所 睾丸(曲细精管) 卵巢 细胞质 分裂 均等分裂 卵母细胞不均等分裂；极体均等分裂 是否变形 变形 不变形 结果 1个精原细胞→4个精细胞→变形成为4个精子(成熟配子) 1个卵原细胞→1个较大的卵细胞(成熟配子)和3个较小的极体(退化消失，不能受精) 相同点 染色体的变化行为相同 【应用】　性别鉴定方式 细胞水平 (1)减数分裂Ⅰ时细胞质均等分裂→雄性； (2)减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ时细胞质不均等分裂→雌性； (3)减数分裂Ⅱ时细胞质均等分裂→无法判断性别 续表 染色体水平(XY型性别决定生物) (1)存在同源染色体，有一对染色体大小形态不同，则为雄性； (2)存在同源染色体，每对染色体大小形态都相同，则为雌性 4.配子的多样性的成因 (1)自由组合(变异类型：基因重组) 据图分析可知，对于一个含有两对同源染色体的个体，在同源染色体分离，非同源染色体自由组合时，会有四种组合结果，因此会形成四种次级精(卵)母细胞，从而形成四种配子。 (2)请完善下表——减数分裂产生配子的类型(以含n对同源染色体为例，不考虑基因突变和同源染色体非姐妹染色单体间的互换)。 项目 可能产生配 子的种类 实际能产生 配子的种类 1个精原细胞 2n种 2种 1个雄性个体 2n种 最多2n种 1个卵原细胞 2n种 1种 1个雌性个体 2n种 最多2n种 (3)四分体中的非姐妹染色单体之间的互换(变异类型：基因重组) 5．受精作用 6．减数分裂过程中相关物质变化 (1)染色体数目变化曲线 请结合减数分裂过程中的染色体变化，分析回答： (2)核DNA数目变化曲线 结合减数分裂过程中的核DNA变化，分析回答： (3)染色单体数目变化曲线 请结合减数分裂过程中的染色单体数目变化，分析回答： 判断正误 　(1)同源染色体的形态大小不一定相同，但形态大小相同的一定是同源染色体(不考虑变异)(　×　) 提示　同源染色体的着丝粒分裂后形成的两条染色体形态大小相同，但不是同源染色体。 (2)同源染色体的片段互换发生在姐妹染色单体之间(　×　) 提示　同源染色体的片段互换发生在非姐妹染色单体之间。 (3)减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅰ(　√　) (4)雌果蝇体细胞中有4对同源染色体，经减数分裂得到的卵细胞有2对同源染色体(　×　) 提示　雌果蝇体细胞中有4对同源染色体，经减数分裂得到的卵细胞有4条非同源染色体。 (5)一个基因型为AaBb的个体，若部分细胞出现了同源染色体非姐妹染色单体之间的互换，则产生配子的种类数会增多(　×　) 提示　一个基因型为AaBb的个体，减数分裂后可产生4种配子；若部分细胞出现了同源染色体非姐妹染色单体间的互换，产生配子的种类仍为4种。 随着我国的生育政策放开，高龄产妇人数增加，据不完全统计，40岁以上的妇女所生的子女，唐氏综合征的发病率比25～34岁妇女生育的子女大约高10倍。我国有20%～25%的人患有遗传病，仅唐氏综合征患者的总数就有60万以上。请分析回答下列问题： (1)如图1所示为某动物初级精母细胞中的两对同源染色体，其减数分裂过程中，同源染色体非姐妹染色单体之间发生互换形成了如图2所示的四个精子，则来自同一个次级精母细胞的是①③、②④。 (2)(2022·湖北，T18改编)为了分析某唐氏综合征患儿的病因，对该患儿及其父母的21号染色体上的A基因(A1～A4)进行PCR扩增，经凝胶电泳后，结果如图所示。请推测关于该患儿致病的原因： ①考虑同源染色体互换，可能是卵原细胞减数分裂Ⅰ或减数分裂Ⅱ21号染色体分离异常； ②不考虑同源染色体互换，可能是卵原细胞减数分裂Ⅰ21号染色体分离异常。 考向一　减数分裂和受精作用的过程分析 【例1】　(2023·天津高考)甲图示百合(2n＝24)一个花粉母细胞减数分裂形成的四个子细胞，乙和丙分别是四个子细胞形成过程中不同分裂期的中期图像。下列叙述正确的是(　　 ) A．乙和丙均是从与赤道板垂直方向观察到的细胞分裂图像 B．乙中单个细胞的染色体组数是丙中单个细胞的两倍 C.乙中单个细胞的同源染色体对数是丙中单个细胞的两倍 D．基因的分离和自由组合发生于丙所示时期的下一个时期 【答案】　B 【解析】　A、丙是从平行于赤道板方向观察的，A错误； B、乙为减数分裂Ⅰ中期，丙为减数分裂Ⅱ中期，乙中单个细胞的染色体组数是丙中单个细胞的两倍，B正确； C、丙为减数分裂Ⅱ中期，无同源染色体，C错误； D、基因的分离和自由组合发生于乙所示时期的下一个时期，D错误。 故选B。 【例2】　(2023·北京高考)武昌鱼(2n＝48)与长江白鱼(2n＝48)经人工杂交可得到具有生殖能力的子代。显微观察子代精巢中的细胞，一般不能观察到的是(　　 ) A．含有24条染色体的细胞 B．染色体两两配对的细胞 C．染色体移到两极的细胞 D．含有48个四分体的细胞 【答案】　D 【解析】　A、精原细胞通过减数分裂形成精子，则精子中含有24条染色体，A不符合题意； B、精原细胞在减数第一次分裂前期将发生染色体两两配对，即联会，B不符合题意； C、精原细胞在减数第一次分裂后期同源染色体分开并移向两极，在减数第二次分裂后期姐妹染色单体分开并移到两极，细胞有丝分裂后期也可观察到染色体移向细胞两极，C不符合题意； D、精原细胞在减数第一次分裂前期，能观察到含有24个四分体的细胞，D符合题意。 故选D。 考向二　配子的类型和来源分析 【例3】　(2025·浙江杭州模拟)某二倍体动物基因型为AaBb，其减数分裂过程中某时期的细胞如图所示。不考虑再发生其他变异的情况下，下列叙述正确的是(　　 ) A．该细胞为初级卵母细胞，所处时期为后期Ⅰ B．该细胞形成过程中发生了交叉互换或易位 C．该细胞中含4套遗传信息，4个染色体组 D．该细胞产生的配子基因型为AB、aB、Ab、ab 【答案】　D 【解析】　A、图示细胞处于减数第一次分裂后期，细胞质均等分裂，属于初级精母细胞，A错误； B、该细胞形成过程中发生了交叉互换，未发生易位，B错误； C、该细胞中一对同源染色体含有2条染色体，说明含2套遗传信息，2个染色体组，C错误； D、由图可知，该细胞产生的配子基因型为AB、aB、Ab、ab，D正确。 故选D。 【例4】　若某个动物的精原细胞有4条染色体，这个精原细胞(DNA 中的P元素都为32P，其他分子不含32P)在不含32P的培养液中正常培养，分裂为2个子细胞，其中1个子细胞发育为细胞①。细胞①和②的染色体组成如图所示，H(h)、R(r)是其中的两对基因，细胞②和③处于相同的分裂时期。下列叙述正确的是(　　 ) A．细胞①是次级精母细胞 B．基因重组只发生在细胞①所处时期 C．细胞②中有3条染色体含有32P D．该精原细胞最终产生四个基因型均不同的精子 【答案】　D 【解析】　A、图中细胞①处于减数第一次分裂前期，是初级精母细胞，A 错误； B、图中细胞①处于减数第一次分裂前期，基因重组可发生在细胞①所处时期，还可以发生在减数第一次分裂后期，B错误； C、根据DNA分子半保留复制，1个精原细胞(DNA中的P元素都为32P)，在不含32P的培养液中正常培养，经过一次有丝分裂产生的子细胞中每条染色体中的DNA分子一条链含32P和另一链不含32P。该子细胞经过减数第一次分裂前的间期复制，形成的细胞①中每条染色体，只有一条单体的DNA分子一条链含有含32P(共4条染色单体含有32P)，细胞①形成细胞②会发生同源染色体分离，正常情况下，细胞②有两条染色体含有32P(分布在非同源染色体上)，但根据图可知，H所在的染色体发生过交叉互换，很有可能H和h所在染色体都含有32P，因此细胞②中最多有3条染色体含有32P，C错误， D、该精原细胞在减数第一次分裂前期时发生了互换，所以最终能产生四个基因型均不同的精子，D正确。 故选 D。 考向三　减数分裂相关过程中结构或物质数量变化的分析 【例5】　(2023·浙江高考)某基因型为AaXDY的二倍体雄性动物(2n＝8)，1个初级精母细胞的染色体发生片段交换，引起1个A和1个a发生互换。该初级精母细胞进行减数分裂过程中，某两个时期的染色体数目与核DNA分子数如图所示。 下列叙述正确的是(　　 ) A．甲时期细胞中可能出现同源染色体两两配对的现象 B．乙时期细胞中含有1条X染色体和1条Y染色体 C．甲、乙两时期细胞中的染色单体数均为8个 D．该初级精母细胞完成减数分裂产生的4个精细胞的基因型均不相同 【答案】　D 【解析】　A、表示次级精母细胞的前期和中期细胞，则甲时期细胞中不可能出现同源染色体两两配对的现象，A错误； B、乙图表示减数分裂Ⅱ后期，则乙时期细胞中含有2条X染色体或2条Y染色体，B错误； C、图乙中染色体数目与核DNA分子数比为1∶1，无染色单体数，C错误； D、因为初级精母细胞的染色体发生片段交换，引起1个A和1个a发生互换，产生了AXD 、 aXD、AY、aY4种基因型的精细胞，D正确。 故选D。 【例6】　(2022·浙江高考)某哺乳动物卵原细胞形成卵细胞的过程中，某时期的细胞如图所示，其中①～④表示染色体，a～h表示染色单体。下列叙述正确的是(　　 ) A．图示细胞为次级卵母细胞，所处时期为减数分裂Ⅱ前期 B．①与②的分离发生在减数分裂Ⅰ后期，③与④的分离发生在减数分裂Ⅱ后期 C．该细胞的染色体数与核DNA分子数均为卵细胞的2倍 D．a和e同时进入一个卵细胞的概率为1/16 【答案】　D 【解析】　A、根据形成四分体可知，该时期处于减数分裂Ⅰ前期，为初级卵母细胞，A错误； B、①与②为同源染色体，③与④为同源染色体，同源染色体的分离均发生在减数分裂Ⅰ后期，B错误； C、该细胞的染色体数为4，核DNA分子数为8，减数分裂产生的卵细胞的染色体数为2，核DNA分子数为2，C错误； D、a和e进入同一个次级卵母细胞的概率为1/2×1/2＝1/4，由次级卵母细胞进入同一个卵细胞的概率为1/2×1/2＝1/4，因此a和e进入同一个卵细胞的概率为1/4×1/4＝1/16，D正确。 故选D。 一、填空默写 1．(必修2 P20)同源染色体：在减数分裂中配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一条来自父方、一条来自母方。 2．(必修2 P20)联会：同源染色体两两配对的现象。 3．(必修2 P20)四分体：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体。 4．减数分裂Ⅰ染色体数目减半的原因是同源染色体分离，并分别进入两个子细胞。 5．请写出下列各细胞的名称： A：初级精母细胞、B：初级卵母细胞、C：次级卵母细胞、D：次级精母细胞或极体。 6．(必修2 P27)减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性。 7．(必修2 P27)在有性生殖过程中，减数分裂形成的配子，其染色体组合具有多样性，导致了不同配子遗传物质的差异，加上受精过程中卵细胞和精子结合的随机性，同一双亲的后代必然呈现多样性。 二、构建模型 1．请分别绘制减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ的前、中、后六个时期的细胞分裂图像(以卵原细胞内含有六条染色体为例)。 提示　如图所示 2．请绘制二倍体生物减数分裂相关过程中的物质变化图。 (1)染色体数目变化图 提示　如图所示 (2)核DNA数目变化图 提示　如图所示 (3)染色单体数目变化图 提示　如图所示 (4)每条染色体上DNA数量变化 提示　如图所示 学科网（北京）股份有限公司 $$