内容正文:
高考总复习
生物学
第三单元 细胞的生命历程
第二讲 减数分裂和受精作用
课标要求 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。
3.活动:减数分裂模型的制作研究。
考点一 减数分裂中的染色体行为
1.染色体
2.减数分裂的概念
3.同源染色体和四分体
(1)同源染色体:一条来自父方,一条来自母方,形态和大小基本______的一对染色体。
(2)四分体:含有__________________的一对同源染色体。
相同
4条染色单体
(3)交叉互换
(4)数量关系:1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=___条染色单体=4个DNA分子=___条脱氧核苷酸链。
4
8
4.减数分裂过程中的染色体行为(以二倍体生物为例)
(1)减数第一次分裂(M Ⅰ ):1个性母细胞(2n)经M Ⅰ 形成2个子细胞(n)。
(2)减数第二次分裂(M Ⅱ ):2个子细胞(n)经M Ⅱ 形成4个子细胞(n)。
提醒:①染色体数目的减半发生在M Ⅰ。
②M Ⅰ 中有同源染色体,且有同源染色体相互配对、交叉互换、排两列、分离等特殊行为。
③M Ⅱ 相当于一次没有同源染色体的有丝分裂。
5.减数分裂模型的制作和研究
(1)实验原理
(2)实验步骤
1.易错辨析——规避高频误区(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)同源染色体是指细胞内形态和大小相同,一条来自父方,一条来自母方的两条染色体。( )
(2)减数分裂过程中染色体数目的减半发生在第一次分裂。( )
(3)玉米体细胞中有10对染色体,经过减数分裂后,卵细胞中染色体数目为5对。( )
×
√
×
(4)减数第二次分裂后期彼此分离的染色体大小、形态一样,是同源染色体。( )
(5)减数分裂时非同源染色体自由组合,有利于保持亲子代遗传信息的稳定性。( )
×
×
2.深度思考——挖掘新命题点
某哺乳动物的一个初级精母细胞的染色体示意图如下,图中A/a、B/b表示染色体上的两对等位基因。
(1)该细胞减数分裂完成后会产生哪几种基因型的精细胞?比例如何?
_______________________________________________________________________________
(2)等位基因的分离可发生在什么时期?
________________________
后期 Ⅰ 和后期 Ⅱ 。
[例1] (2024·浙江金华模拟)如图为某二倍体生物细胞分裂过程中某一时期分裂图像,图中数字代表染色体,字母代表染色单体。若没有突变和交叉互换且细胞正常分裂,则下列叙述正确的是( )
A.该细胞中有同源染色体4对、核DNA分子8个
B.如果a上有D基因,a′的相同位置上的基因是d
C.由于染色体自由组合,该细胞分裂完成将得到四种子细胞
D.由于同源染色体分离,分裂后a与b不能共存于一个细胞
D
解析:该细胞中有同源染色体2对、核DNA分子8个,A错误;如果a上有D基因,a′的相同位置上的基因也是D,B错误;由于同源染色体分离,非同源染色体自由组合,该细胞分裂完成将得到两种子细胞,且a与b不能共存于一个细胞,C错误、D正确。
[例2] (2024·浙江嘉兴质检)以橡皮泥、白纸和铁丝为材料,制作含有3对同源染色体的减数分裂模型,下列叙述错误的是( )
A.需要3种颜色的橡皮泥来制作染色体
B.需要用橡皮泥制作12条染色单体
C.需要用铁丝把相同的橡皮泥条扎起来,铁丝代表着丝粒
D.需要在纸上画3个纺锤体,M Ⅰ 和M Ⅱ 的纺锤体相互垂直
A
解析:模拟含有3对同源染色体的细胞的减数分裂过程需要2种不同颜色的橡皮泥,一种颜色表示来自母方的染色体,另一种颜色代表来自父方的染色体,A错误;3对同源染色体共6条染色体,复制后有12条染色单体,所以需要用橡皮泥制作12条染色单体,B正确;用铁丝把颜色和长短相同的两条橡皮泥条扎起来代表已复制完成的一条染色体,其中含有2条姐妹染色单体,铁丝代表着丝粒,C正确;模拟过程中共需要画三个纺锤体(其中一个表示减数第一次分裂,另外两个表示减数第二次分裂),且后两个纺锤体与第一个纺锤体相互垂直,D正确。
考点二 精子和卵细胞的形成过程及受精作用
1.精子和卵细胞形成过程的比较(以哺乳动物为例)
2.减数分裂过程中的相关曲线图与柱形图(以精细胞形成为例)
(1)甲为______细胞;乙为___________细胞;丙、丁为___________细胞;戊为____细胞。
(2)染色体的数目变化及原因
①__________期,同源染色体分开平均进入两个子细胞,染色体数目减半。
②__________期,着丝粒分裂,染色体数目加倍到体细胞水平。
③__________期,细胞一分为二,染色体数目减半。
精原
初级精母
次级精母
精
M Ⅰ 末
M Ⅱ 后
M Ⅱ 末
(3)核DNA的数目变化及原因
①减数第一次分裂前的___期,DNA复制,核DNA数目加倍。
②M Ⅰ 末期,细胞一分为二,____________数目减半。
③__________期,细胞一分为二,____________数目再减半。
(4)染色单体的数目变化及原因
①减数第一次分裂前的间期,DNA复制,____________形成。
②M Ⅰ 末期,细胞一分为二,____________数目减半。
③_________期,着丝粒分裂,染色单体消失。
间
核DNA
M Ⅱ 末
核DNA
染色单体
染色单体
M Ⅱ 后
3.配子的多样性
原始生殖细胞减数分裂产生配子情况(以AaBb为例,不考虑基因突变和交叉互换)如图:
分析产生配子种类时应特别注意是“一个个体”还是“一个性原细胞”。
(1)一个个体有很多性原细胞,上图各种情况都可以发生,因此可产生_____种配子,n代表同源染色体的对数。
(2)一个卵原细胞只能产生1个卵细胞,只能是1种。
(3)一个精原细胞只能以上图中的一种情况分裂,因此可产生4个精细胞,这4个细胞“两两相同、两两互补”,是___种配子。
2n
2
4.受精作用
5.减数分裂的意义
(1)减数分裂和____________可保持生物染色体数目的恒定。
(2)减数分裂为_______________提供了重要的物质基础,有利于生物对环境的适应和进化。
受精作用
生物的变异
[例1] (2025·浙江杭州模拟)研究发现,雌蝗虫体细胞含有24条染色体,性染色体组成为XX,雄蝗虫体细胞中有23条染色体,只有一条X染色体,性染色体组成为XO。图甲表示某蝗虫体内正常的性原细胞(只画出了2号染色体和X染色体),图乙是甲细胞进行减数分裂过程中,每条染色体上的DNA含量变化曲线。(不考虑突变和基因重组)下列有关叙述正确的是( )
A
A.甲细胞减数分裂后,产生的子细胞含有11或12条染色体
B.甲细胞中染色体和DNA的关系对应图乙的ef段
C.①②是2号染色体,cd段对应的细胞中含有2个染色体组
D.甲细胞减数分裂后会产生gH和gh两种生殖细胞
解析:甲细胞缺了一条X染色体,减数分裂后,产生的子细胞含有11或12条染色体,A正确;甲细胞是性原细胞,染色体和DNA的关系对应图乙的ab段,B错误;①②是2号染色体,cd段表示减数第一次分裂、减数第二次分裂前、中期,对应的细胞中含有1个或2个染色体组,C错误;甲细胞减数分裂后会产生HXg、hO或hXg、HO两种生殖细胞,D错误。
[例2] (2024·浙江宁波模拟)马蛔虫的精子和卵细胞中都只有2条染色体,图1表示马蛔虫体内细胞正常分裂过程中不同时期细胞内染色体、染色单体和核DNA含量的关系,图2表示部分细胞分裂图像。下列说法错误的是( )
D
A.图1中 Ⅲ 时期所对应的细胞中一定不存在同源染色体
B.DNA分子的复制主要发生在图1的 Ⅰ→Ⅱ 过程中
C.若乙细胞来自甲细胞,则乙细胞一定是次级卵母细胞
D.图2中甲细胞是观察染色体形态、数目的最佳时期
解析:图1中 Ⅲ 时期对应的细胞处于减数第二次分裂前期或中期,不存在同源染色体,A正确;DNA分子的复制主要发生在间期,即图1的 Ⅰ→Ⅱ 过程中,B正确;若乙细胞来自甲细胞,则根据染色体颜色可知,乙细胞一定是次级卵母细胞,C正确;观察染色体形态和数目的最佳时期是中期,而图2中甲细胞处于减数第一次分裂后期,D错误。
根据细胞质的分配方式判断减数分裂过程中的细胞类型
提醒:若减数第一次分裂后期细胞质出现均等分裂,则一定为初级精母细胞;若减数第二次分裂后期细胞质出现均等分裂,可能是次级精母细胞,也可能是第一极体。
[例3] (2025·浙江名校协作体高三开学考)下图为马蛔虫(2n=4)和果蝇(2n=8)减数分裂过程的示意图。下列叙述错误的是( )
B
A.①一定来自马蛔虫的精巢
B.②可能来自马蛔虫的精巢或果蝇的卵巢
C.③可能来自马蛔虫的精巢或马蛔虫的卵巢
D.④一定来自马蛔虫的卵巢
解析:①中发生了同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合,处于减数第一次分裂后期,细胞质均等分裂,且细胞中含有2对同源染色体,①一定来自马蛔虫的精巢(2n=4),A正确;根据题干信息,图②为减数分裂过程,并且着丝粒分裂姐妹染色单体分开,说明图②所处时期是减数第二次分裂后期,此时细胞内染色体数目为8条,那么该生物体细胞染色体数目也为8条,同时,该细胞细胞质均等分裂,因此,该细胞可能来自果蝇的精巢或果蝇的卵巢,但不可能是马蛔虫的精巢,B错误;③中无同源染色体且着丝粒分裂,处于减数第二次分裂后期,细
胞质均等分裂,可能来自马蛔虫的精巢或马蛔虫的卵巢(第一极体在减数第二次分裂时细胞质均等分裂),C正确;④中发生了同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合,处于减数第一次分裂后期,细胞质不均等分裂,且染色体数目为4,一定来自马蛔虫的卵巢,D正确。
配子来源的判断方法
考点三 减数分裂和有丝分裂的比较
1.减数分裂与有丝分裂的过程及特点比较
2.减数分裂与有丝分裂相关图像的识别
(1)三种“前期”比较:染色体散乱地排布在纺锤体中央。
(2)三种“中期”比较:染色体的着丝粒排列在赤道面上。
(3)三种“后期”比较:染色体“对八字”移向两极。
3.减数分裂和有丝分裂过程中相关数目的变化
(1)二倍体生物减数分裂和有丝分裂过程中染色体与核DNA数量变化曲线的判断
①模型
②判断
(2)每条染色体DNA含量或染色体与核DNA比值变化
(3)染色单体的变化(以二倍体生物为例)
①有丝分裂:有丝分裂前的分裂间期,因染色体复制,染色单体形成(0→4n);分裂___期,因着丝粒分裂,染色单体消失(4n→0)。
后
②减数分裂
a.M Ⅰ 前的间期:因染色体复制,染色单体形成(0→4n)。
b.末期 Ⅰ :因同源染色体分离,分别进入两个子细胞,染色单体减半(4n→2n)。
c.后期 Ⅱ :因着丝粒分裂,染色单体消失(2n→0)。
(4)同源染色体对数的变化(以二倍体生物为例)
①有丝分裂:后期时染色体数目加倍,同源染色体由n对加倍成为______对,子细胞中同源染色体仍为___对。
2n
n
②减数分裂:后期 Ⅰ 同源染色体分开,分别进入两个子细胞,次级性母细胞及____________或______中不含同源染色体。
(5)染色体组数的变化(以二倍体生物为例)
生殖细胞
极体
①有丝分裂:后期因着丝粒分裂,染色体组数目______(2→4);末期因染色体平均分配到两个子细胞中,染色体组数目恢复(4→2)。
②减数分裂
a.末期 Ⅰ:因同源染色体分别进入两个子细胞,染色体组数目______(2→1)。
b.后期 Ⅱ:因着丝粒分裂,染色体组数目暂时______(1→2)。
c.末期 Ⅱ:因染色体平均分配到两个子细胞中,染色体组数目______(2→1)。
加倍
减半
加倍
减半
(6)二倍体生物减数分裂(以精细胞形成为例)和有丝分裂柱形图分析
①只有____________的数目才可能是0,染色体和核DNA的含量不可能是0。染色单体会因__________________而消失,所以柱形图中表示的某结构含量若出现0,则其一定表示染色单体。
②核DNA分子未复制时,其数目与染色体一样多,而复制后,每条染色体上含有2个DNA分子,即核DNA数∶染色体数可能是1∶1或________,但不可能是1∶2。
染色单体
着丝粒的分裂
2∶1
1.易错辨析——规避高频误区(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)某哺乳动物的精原细胞既能进行有丝分裂,又能进行减数分裂。( )
(2)某二倍体哺乳动物细胞有丝分裂后期与减数第二次分裂后期都发生染色单体分离。( )
(3)一次有丝分裂与一次减数分裂过程中染色体的复制次数相同。( )
√
√
√
2.深度思考——挖掘新命题点
下图为某高等动物的一组细胞分裂(不考虑基因突变)图像,思考回答:
(1)能判断此动物的性别吗?为什么?
__________________________________________________________________________________________________________________
(2)分析甲产生的细胞基因型和丙产生的细胞基因型分别是什么。
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
[例1] (2024·浙江台州模拟)下图为某个哺乳动物体内细胞分裂不同时期的图像,下列有关叙述正确的是( )
C
A.细胞①中有2个四分体
B.细胞④是次级精母细胞或次级卵母细胞或极体
C.属于减数分裂的细胞有4个
D.若用某种药物抑制纺锤体形成,则细胞⑤着丝粒不会分裂
解析:细胞①表示有丝分裂中期,没有四分体,A错误;由细胞⑥细胞质均等分裂可判断该动物为雄性,故细胞④是次级精母细胞,B错误;图中②③④⑥共4个细胞属于减数分裂,C正确;某种药物可抑制纺锤体形成,使细胞不能正常分裂,但不影响着丝粒的分裂,D错误。
“三看法”判断细胞分裂图像所处时期
[例2] (2025·浙江丽水模拟)如图表示二倍体动物细胞分裂过程中某物质变化,下列有关叙述正确的是( )
A.BC段完成中心体的复制
B.核糖体的增生发生在AB段
C.CD段细胞中含有2个染色体组
D.A~F表示一个细胞周期
B
解析:图中纵坐标为每条染色体上的DNA数目,不管是减数分裂还是有丝分裂过程,都与曲线相符。若为有丝分裂,AB表示G1期,BC表示S期,CD表示G2期、前期、中期,DE表示着丝粒分裂,EF表示后期和末期;若为减数分裂,CD表示G2期、M Ⅰ 、前期 Ⅱ 和中期 Ⅱ ,EF表示后期 Ⅱ 和末期 Ⅱ ,其他时期与有丝分裂中的含义相同。中心体的复制在G2期完成,A错误;核糖体增生发生在G1期,B正确;有丝分裂过程中CD段细胞中含有2个染色体组,减数分裂过程中CD段含有2个或1个染色体组,C错误;减数分裂没有细胞周期,A~F不一定代表细胞周期,D错误。
[例3] (2024·浙江湖州模拟)下图甲为某动物(2n=8)体内的一个细胞正常分裂时相关物质或结构数量变化曲线的一部分,图乙为该动物的一个细胞分裂图像。据图分析,下列有关叙述正确的是( )
C
A.若图甲表示有丝分裂染色体数目的变化,图甲中的 Ⅰ 段所示数值可表示图乙细胞中染色体数目
B.若图甲表示有丝分裂染色体组数目的变化,图甲中的 Ⅱ 段所示数值可表示图乙细胞中染色体组数目
C.若图甲表示减数分裂每条染色体上DNA分子数目的变化,图甲中的 Ⅰ 段所示数值可表示图乙细胞中每条染色体上DNA分子数目
D.若图甲表示减数分裂核DNA分子数目的变化,图乙细胞所处分裂时期一定位于图甲中的 Ⅱ 段
解析:图乙细胞不含同源染色体,且每条染色体的着丝粒排列在赤道面上,故该细胞处于中期 Ⅱ ,含有4条染色体,1个染色体组,每条染色体上含有2个DNA分子。若图甲表示有丝分裂染色体数目的变化,则图甲中的 Ⅰ 段表示有丝分裂的后期、末期,所示数值为16,不能表示图乙细胞中染色体数目,A错误;若图甲表示有丝分裂染色体组数目的变化,图甲中的 Ⅱ 段表示有丝分裂结束形成的子细胞,所示数值为2,不能表示图乙细胞中染色体组数目,B错误;若图甲表示减数分裂
每条染色体上DNA分子数目的变化,则图甲中的 Ⅰ 段所示数值为2,可表示图乙细胞中每条染色体上DNA分子数目,C正确;若图甲表示减数分裂核DNA分子数目的变化,则图甲中的 Ⅰ 段表示M Ⅰ 或M Ⅱ , Ⅱ 段表示M Ⅱ 或减数分裂结束形成的子细胞,因此图乙细胞所处分裂时期位于图甲中的 Ⅰ 段或 Ⅱ 段,D错误。
[例4] 如图为某动物(体细胞染色体为2n)细胞分裂过程中不同时期每个细胞核DNA、染色体和染色单体的数量关系图。下列相关说法不正确的是( )
C
A.乙→丙和戊→丁所发生的主要变化均为着丝粒分裂
B.基因重组可发生在戊时期,基因突变可能发生在丙→戊过程中
C.丙可以代表体细胞,甲只能代表精子或卵细胞
D.处于丁和戊时期的细胞一定存在同源染色体
解析:分析题图可知,乙可表示减数第二次分裂前期和中期,丙可表示减数第二次分裂后期和末期或有丝分裂形成的子细胞或复制前的体细胞,丁可表示有丝分裂后期,戊可表示G2期、减数第一次分裂或有丝分裂前期和中期,有丝分裂后期和减数第二次分裂后期的典型特点是着丝粒的分裂,A正确;丙到戊过程中核DNA加倍,为DNA复制过程,可能发生基因突变,B正确;图中甲表示动物细胞减数分裂结束后形成的子细胞,可能是精子、卵细胞或第二极体,C错误;动物细胞有丝分裂和减数第一次分裂都存在同源染色体,D正确。
1.(2025·浙江1月卷)若某动物(2n=4)的基因型为BbXDY,其精巢中有甲、乙两个处于不同分裂时期的细胞。如图所示。据图分析,下列叙述正确的是( )
C
真题演练•考向感悟
A.甲细胞中,同源染色体分离,染色体数目减半
B.乙细胞中,有4对同源染色体,2个染色体组
C.XD与b的分离可在甲细胞中发生,B与B的分离可在乙细胞中发生
D.甲细胞产生的精细胞中基因型为BY的占1/4,乙细胞产生的子细胞基因型相同
真题演练•考向感悟
解析:甲细胞处于减数第一次分裂后期,同源染色体分离,染色体数目不变,A错误。乙细胞处于有丝分裂后期,有4对同源染色体,4个染色体组,B错误。XD与b属于非同源染色体上的非等位基因,二者的分离可在甲细胞中(非同源染色体上的非等位基因自由组合)发生,B与B为姐妹染色单体上的相同基因,二者的分离可在乙细胞中发生,随着丝粒的分裂而分离,C正确。由图可知,甲细胞只能产生两种次级精母细胞,所以只能产生4个、两种精细胞。若产生BY,则另一种为bXD,此时甲细胞产生的精细胞中基因型为BY的占1/2,若产生bY,则另一种为BXD,此时甲细胞不产生基因型为BY的精细胞;乙细胞有丝分裂产生的子细胞基因型相同,D错误。
真题演练•考向感悟
2.(2024·北京卷)水稻生殖细胞形成过程中既发生减数分裂,又进行有丝分裂,相关叙述错误的是( )
A.染色体数目减半发生在减数分裂 Ⅰ
B.同源染色体联会和交换发生在减数分裂 Ⅱ
C.有丝分裂前的间期进行DNA复制
D.有丝分裂保证细胞的亲代和子代间遗传的稳定性
B
真题演练•考向感悟
解析:减数分裂 Ⅰ 结束后,一个细胞分裂为两个细胞,单个细胞染色体数目减半,A正确;同源染色体联会和交换发生在减数分裂 Ⅰ 的前期,B错误;有丝分裂前的间期进行DNA复制和有关蛋白质的合成,为后面的有丝分裂做准备,C正确;有丝分裂中亲代细胞的染色体经过复制后,精确地平均分配到两个子细胞中,在生物的亲代细胞和子代细胞之间保证了遗传的稳定性,D正确。
真题演练•考向感悟
C
3.(2022·浙江1月卷)在“减数分裂模型的制作研究”活动中,先制作4个蓝色(2个5 cm、2个8 cm)和4个红色(2个5 cm、2个8 cm)的橡皮泥条,再结合细铁丝等材料模拟减数分裂过程。下列叙述错误的是( )
A.将2个5 cm蓝色橡皮泥条扎在一起,模拟1个已经复制的染色体
B.将4个8 cm橡皮泥条按同颜色扎在一起再并排,模拟1对同源染色体的配对
C.模拟减数分裂后期 Ⅰ 时,细胞同一极的橡皮泥条颜色要不同
D.模拟减数分裂后期 Ⅱ 时,细胞一极的橡皮泥条要与另一极的相同
真题演练•考向感悟
解析:一条染色体上的两条染色单体是经过复制而来的,大小一样,故将2个5 cm蓝色橡皮泥条扎在一起,模拟1个已经复制的染色体,A正确;同源染色体一般大小相同,一条来自母方,一条来自父方(用不同颜色表示),故将4个8 cm橡皮泥条按同颜色扎在一起再并排,模拟1对同源染色体的配对,B正确;减数分裂后期 Ⅰ 时,同源染色体分离,非同源染色体自由组合,细胞同极的橡皮泥条颜色可能相同,可能不同,C错误;减数分裂后期 Ⅱ 时,染色体着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,均分到细胞两极,故模拟减数分裂后期 Ⅱ 时,细胞一极的橡皮泥条要与另一极的相同,D正确。
真题演练•考向感悟
4.(2023·浙江1月卷)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。
真题演练•考向感悟
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
D
真题演练•考向感悟
解析:甲时期细胞中核DNA分子数为8,染色体数为4,又知该动物正常体细胞中的染色体数为8,则甲时期为减数第二次分裂前期或中期,而同源染色体两两配对发生在减数第一次分裂前期,A错误;乙时期细胞中的核DNA分子数和染色体数均为8,则乙时期为减数第二次分裂后期或末期,此时期细胞中无同源染色体,不可能同时有X染色体和Y染色体,此时期细胞中有2条X染色体或2条Y染色体,B错误;乙时期细胞中着丝粒已经分裂,无染色单体,C错误;因为A基因所在的染色体片段和a基因所在的染色体片段发生了交换,所以该初级精母细胞完成减数分裂产生的4个精细胞的基因型分别为AXD、aXD、AY、aY,D正确。
真题演练•考向感悟
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该细胞减数分裂完成后产生AB、aB、Ab、ab四种基因型的精细胞,且比例均等。
不能。图示丙细胞处于减数第二次分裂后期,且细胞质均等分裂,此动物可能是雄性或雌性,丙细胞是次级精母细胞或极体。
甲细胞进行的是有丝分裂,其产生的子细胞的基因型与亲代细胞相同,即为AaBbCC;丙细胞进行的是减数分裂,由于减数第二次分裂过程是姐妹染色单体分离,若不考虑变异,丙产生的两个子细胞的基因型相同,可能为ABC或aBC或AbC或abC。
$$