内容正文:
第13讲 减数分裂与受精作用
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01知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架,搭建知识体系
02考点深研·知能分层突破——深挖高频考点,分层突破重难点
▶基础梳理·自主夯基(13条) ▶重难突破·考点深研
【考点一】 减数分裂相关概念
【考点二】 精子的形成过程
【考点三】 精子与卵细胞形成过程的比较
【考点四】 受精作用
【考点五】 实验:观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
03能力进阶·方法专项提炼——总结解题方法,突破专项难点
【专项突破01】 减数分裂与有丝分裂相关图表(总结归纳)
【专项突破02】 “三看法”区分细胞分裂图像(规律方法)
【专项突破03】 根据异常配子判断减数分裂异常原因(疑难解读)
【专项突破04】 特殊的减数分裂(深度拓展)
04高考精练·专题实战通关——精选高考真题,强化实战应用
【考向一】 减数分裂的过程分析
【考向二】 减数分裂过程中的数量变化
【考向三】 受精作用
【考向四】 减数分裂与有丝分裂的比较
【考向五】观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
知识脑图·核心脉络搭
考点深研·知能分层突破
基础梳理・自主夯基——课前5分钟核心背默
1.减数分裂: 染色体复制 次, 细胞分裂 次, 形成 个子细胞, 成熟生殖细胞中的染色体数是原始生殖细胞数的 。进行 的生物才能进行减数分裂 。减数分裂是一种特殊的 分裂。
2.哺乳动物精子形成场所是 的 中, 卵细胞形成场所是 。
3. 同源染色体: 一条来自 , 另一条来自 , 形状和大小 , 减数分裂中能 的两条染色体。
4. 图 A 中, 1 和 2 是 , 1 和 3 是 , a 和 a9是 , a 和b9是 。a 和 c’是 。
5.着丝粒分裂, 姐妹染色单体分开形成的两条子染色体 (是/不是)同源染色体 。X 、Y 染色体大小 、形状不同, 但它们能联会, 所以 (是/不是)同源染色体。
6.四分体: 联会后的每对 染色体因含有 条染色单体而叫做四分体。
数量关系: 个四分体= 对同源染色体= 条染色体= 条染色单体= 个 DNA 分子 = 条脱氧核苷酸链。
7.染色体互换: 四分体中的 之间常发生缠绕,并交换一部分染色体片段的现象 。染色体互换发生于 期。
8.减数分裂 Ⅰ :
①染色体主要行为:前期同源染色体 ,四分体中的 可以发生互换,后期 分离, 自由组合。
②结果: 1 个初级精母细胞分裂形成 2 个 。 1 个初级卵母细胞分裂形成 1 个较大的 和 1 个较小的 。
9.减数分裂 Ⅱ :
①染色体主要行为: 后期 分裂, 分开, 染色体一分为二。
②结果: 每个次级精母细胞都分裂形成 2 个 。次级卵母细胞分裂形成 1 个较大的 和 1 个较小的 ; 极体均等分裂成 2 个 。
10.根据特征写出减数分裂中的细胞名称
细胞质分配
有无同源染色体
细胞名称(全称)
不均等
有
无
均等
有
无
11.根据减数分裂特征判断生物体性别
时期
细胞质分配
性别 ( ♂/♀)
减数分裂 Ⅰ
均分
不均分
减数分裂 Ⅱ
均分
不均分
12.根据右图判断精子来源
①A 和 来自同一次级精母细胞,和 来自同一初级精母细胞。
②B 和 来自同一次级精母细胞,和 来自同一初级精母细胞。
13.一条染色体上 DNA 含量变化曲线分析
曲线图
各段对应时期(形成原因)
AD: 对应 期或 期, BC 段形成原因是 。
DE:对应 期或 期。
FG: 对应 期或 期。
重难突破・考点深研——要点提炼
考点一 减数分裂相关概念
1.减数分裂概念
(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:成熟生殖细胞中染色体数目减半。
2.同源染色体
(1)形状和大小:一般都相同(性染色体除外)。
(2)来源:一条来自父方,一条来自母方。
(3)行为:减数分裂Ⅰ前期可以联会。
3.联会和四分体
(1)联会:减数分裂过程中,同源染色体两两配对的现象。
(2)四分体:联会后的每对同源染色体含有四条染色单体,叫作四分体。
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。
4.染色体互换
(1)时期:减数分裂Ⅰ前期。
(2)定义: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。
(3)结果:可能导致姐妹染色单体上出现等位基因。
(4)意义:增加了配子种类。
易错辨析:同源染色体
1.同源染色体的形状、大小一般相同,但也有大小不同的,如男性体细胞中的X染色体和Y染色体是同源染色体,X染色体较大,Y染色体较小。
2.形状、大小相同的两条染色体不一定是同源染色体,可能是着丝粒分裂后,姐妹染色单体分开形成的两条染色体。
3.有丝分裂过程中同源染色体不联会,不形成四分体。
考点二 精子的形成过程
1.精细胞形成过程
时期
细胞
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。
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
2.精细胞变形成精子
精子呈蝌蚪状,头部几乎只保留了精细胞的细胞核,精细胞的部分细胞质集中在精子的颈部和尾部,大部分细胞质及多数细胞器被丢弃,只有线粒体被全部保留下来,并集中在尾的基部。精子的尾很长,能够摆动,对受精作用十分有利。
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。
教材拾遗:必修2P18~19图2-2:
1个精原细胞经减数分裂后产生的4个精细胞在不考虑互换的情况下,这4个精细胞是两种类型,且两两相同,两类互补。来自同一个次级精母细胞的两个精细胞染色体组成相同,来自同一个精原细胞或初级精母细胞的精细胞之间染色体相同或互补。
考点三 精子与卵细胞形成过程的比较
1.卵细胞的形成过程
2.精子与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(哺乳动物)
卵巢(哺乳动物)
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)
细胞质不均等分裂的意义:
卵细胞含有较多的营养物质和细胞器,有利于受精后受精卵的分裂和早期胚胎的发育。
考点四 受精作用
1.配子中染色体组合多样性的原因
(1)减数分裂Ⅰ后期,同源染色体分离的同时,非同源染色体自由组合
据图分析可知,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。
具有n对同源染色体的个体产生配子的情况(不考虑基因突变和互换)
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
2n种
1个卵原细胞
2n种
1种
1个雌性个体
2n种
2n种
(2)减数分裂Ⅰ前期,四分体中的非姐妹染色单体之间的互换
2.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)实质:精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合。
(3)结果:受精卵中染色体数目又恢复到体细胞中的数目,其中一半染色体来自精子(父方),另一半来自卵细胞(母方)。
(4)减数分裂和受精作用的意义
减数分裂和受精作用对于生物的遗传和变异,都是十分重要的。
①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。
②增加了子代的多样性,有利于生物适应多变的自然环境,有利于生物在自然选择中进化,体现了有性生殖的优越性。
1.有性生殖后代多样性的原因:
(1)非同源染色体的自由组合。
(2)同源染色体非姐妹染色单体间的互换。
(3)精子和卵细胞结合的随机性。
(4)基因突变和染色体变异。
2.受精卵的染色体一半来自父方,一半来自母方,因此核DNA一半来自父方,一半来自母方,但质DNA只来自母方,从而表现母系遗传。
考点五 实验:观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
1.实验原理
蝗虫的精母细胞进行减数分裂形成精细胞,再形成精子。此过程要经过两次连续的细胞分裂。在此过程中,细胞中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化,因而可据此观察减数分裂的各个时期的特点。
2.实验步骤
(1)装片制作(与有丝分裂装片制作过程相同)解离→漂洗→染色→制片。
(2)显微观察及绘图
3.实验现象:在减数分裂I中期,可以看到同源染色体有序地排列在赤道板两侧,而不是着丝粒排列在赤道板上,这是与有丝分裂相区别的地方;在减数分裂Ⅱ中,着丝粒将会排列在赤道板上,次级精母细胞中的染色体数目是正常体细胞有丝分裂同时期染色体数目的一半,且次级精母细胞中没有同源染色体。
实验注意事项:该实验宜选用雄性个体生殖器官作为实验材料的原因:①雄性个体产生的精子数多于雌性个体产生的卵细胞数;②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,只有和精子相遇后,在精子的刺激下,才继续完成减数分裂Ⅱ 。
能力进阶·方法专项提炼
【专项突破01】减数分裂与有丝分裂相关图表(总结归纳)
1.减数分裂和有丝分裂过程中的染色体与核DNA数量变化
2.减数分裂和有丝分裂相关柱形图的比较
(1)模型图
(2)相关解读
①只有染色单体的数目才可能是0,染色体和DNA的含量不可能是0。染色单体会因着丝粒的分裂而消失,所以柱形图中表示的某结构如出现0,则其一定表示染色单体。
②DNA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DNA∶染色体可能为1∶1或2∶1,但不可能是1∶2。
3.每条染色体中DNA含量的变化
根据图中曲线归纳如下:
项目
A→B
B→C
C→D
D→E
减数分裂对应时期
MⅠ前的间期
MⅠ全过程和MⅡ前期、中期
MⅡ后期
MⅡ末期
有丝分裂对应时期
间期
前期和中期
后期
末期
4.“同源染色体对数”和“染色体组数”数目变化曲线
(1)图甲中表示有丝分裂的是①,表示减数分裂的是②。
(2)图乙中表示有丝分裂的是③,表示减数分裂的是④。
【专项突破02】“三看法”区分细胞分裂图像(规律方法)
(1)三个前期图的判断
①判断步骤:是否出现四分体
②结论:A为有丝分裂前期,B为减数分裂I前期,C为减数分裂Ⅱ前期
(2)三个中期图的判断
①判断步骤:着丝粒是否排列在赤道板上
②结论:A为有丝分裂中期,B为减数分裂Ⅱ中期,C为减数分裂I中期
(3)五个后期图的判断
①判断步骤:染色体是否含有染色单体
②结论:A为有丝分裂后期,B为减数分裂Ⅱ后期(次级精母细胞或极体),C为减数分裂I后期(初级精母细胞),D为减数分裂I后期(初级卵母细胞),E为减数分裂Ⅱ后期(次级卵母细胞)
(4)方法总结:“三看法”判断细胞分裂方式
【专项突破03】根据异常配子判断减数分裂异常原因(疑难解读)
1.减数分裂I或减数分裂Ⅱ异常产生配子的情况(以AaBB为例)
(1)减数分裂I异常:产生两两相同的4个异常配子。
(2)减数分裂Ⅱ异常:产生2个正常配子,2个异常配子。
2.根据异常配子判断减数分裂异常原因
以一个基因型为XY的精原细胞为例(“0”表示不含X和Y)
某个配子
原因推测
另三个配子
Xb
正常分裂
Xb、Y、Y
XbY
减数分裂I同源染色体未分开
XbY、O、O
XbXb
减数分裂Ⅱ两条染色单体未分开
O、Y、Y
XbYY
减数分裂I和减数分裂Ⅱ均异常
Xb、O、O
方法技巧:减数分裂异常原因分析(以一对同源染色体为例)
(1)正常配子:只含1条染色体。
(2)配子中含2条染色体
①若2条染色体为同源染色体→减数分裂I异常。
②若2条染色体为相同染色体→减数分裂Ⅱ
③若配子中含3条染色体,即既含同源染色体又异常。含相同染色体,则减数分裂I和减数分裂Ⅱ均异常。
【专项突破04】特殊的减数分裂(深度拓展)
1.蜜蜂的减数分裂
(1)蜜蜂特殊的性别决定
(2)单倍体雄蜂的假减数分裂
2.“逆反”减数分裂
(1)与正常减数分裂相比,“逆反”减数分裂的姐妹染色单体分开发生在减数分裂I,同源染色体分离发生在减数分裂Ⅱ。
(2)“逆反”减数分裂提高配子变异的途径
①减数分裂I同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换。
②减数分裂Ⅱ非同源染色体的自由组合。③卵细胞获得重组染色体(R)的概率高。
高考精练·专题实战通关
考向一 减数分裂的过程分析
1. (2026·云南,6)用某试剂处理体外培养的小鼠卵母细胞后,发现部分初级卵母细胞的纺锤体形态出现异常。纺锤体异常会导致减数分裂Ⅰ( )
A. 中期染色体排列异常
B. 后期着丝粒异常分裂
C. 末期细胞板无法形成
D. 产生的次级卵母细胞数目异常增多
2.(2025·安徽,11)某动物初级精母细胞中,一部分细胞的一对同源染色体的两条非姐妹染色单体间发生了片段互换,产生了4种精细胞,如图所示。若该动物产生的精细胞中,精细胞2、3所占的比例均为4%,则减数分裂过程中初级精母细胞发生交换的比例是( )
A.2% B.4% C.8% D.16%
3.(2024·江西,6)与减数分裂相关的某些基因发生突变,会引起水稻花粉母细胞分裂失败而导致雄性不育。依据表中各基因突变后引起的效应,判断它们影响减数分裂的先后顺序是( )
基因
突变效应
M
影响联会配对
O
影响姐妹染色单体分离
P
影响着丝粒与纺锤丝结合
W
影响同源染色体分离
A.M-P-O-W B.M-P-W-O
C.P-M-O-W D.P-M-W-O
考向二 减数分裂过程中的数量变化
4.(2023·浙江1月选考,20)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
考向三 受精作用
5.(2021·湖北,13)植物的有性生殖过程中,一个卵细胞与一个精子成功融合后通常不再与其他精子融合。我国科学家最新研究发现,当卵细胞与精子融合后,植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2。这两种酶能降解一种吸引花粉管的信号分子,避免受精卵再度与精子融合。下列叙述错误的是( )
A.多精入卵会产生更多的种子
B.防止多精入卵能保持后代染色体数目稳定
C.未受精的情况下,卵细胞不分泌ECS1和ECS2
D.ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合
考向四 减数分裂与有丝分裂的比较
6.(2026·黑吉辽蒙,15) 从二倍体和四倍体西瓜植株中随机选取一株,观察其花药中的细胞。细胞分裂示意图如下(仅显示部分染色体)。不考虑突变,四倍体减数分裂仅考虑同源染色体两两配对、彼此分离。下列叙述正确的是( )
A. 该细胞不可能处于有丝分裂后期
B. 该细胞不可能处于减数第二次分裂后期
C. 图示区域可能含有6个染色体组
D. ①和②染色体上的遗传信息可能不同
7.(2025·甘肃,5)某动物(2n=4)的基因型为AaBb,有一对长染色体和一对短染色体。A/a和B/b基因是独立遗传的,位于不同对的染色体上。关于该动物的细胞分裂(不考虑突变),下列叙述错误的是( )
A.图①、②、③和④代表减数分裂Ⅱ后期细胞,最终形成Ab、aB、AB和ab四种配子
B.同源染色体分离,形成图⑤减数分裂Ⅰ后期细胞,进而产生图①和②两种子细胞
C.非姐妹染色单体互换,形成图⑥减数分裂Ⅰ后期细胞,进而产生图③和④两种子细胞
D.图⑦代表有丝分裂后期细胞,产生的子代细胞在遗传信息上与亲代细胞保持一致
8.(2025·北京,6)用于啤酒生产的酿酒酵母是真核生物,其生活史如图。下列叙述错误的是( )
A.子囊孢子都是单倍体
B.营养细胞均无同源染色体
C.芽殖过程中不发生染色体数目减半
D.酿酒酵母可进行有丝分裂,也可进行减数分裂
考向五 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
9.如图是水稻(2n=24)花粉母细胞减数分裂不同时期的显微照片,下列叙述错误的是( )
A.甲和乙细胞处于减数分裂Ⅰ
B.乙时期细胞中含有12个四分体,48个DNA分子
C.丁中每个细胞中的染色体数是甲细胞中的一半
D.乙到丙的过程中,着丝粒未分裂
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第13讲 减数分裂与受精作用
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【考点二】 精子的形成过程
【考点三】 精子与卵细胞形成过程的比较
【考点四】 受精作用
【考点五】 实验:观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
03能力进阶·方法专项提炼——总结解题方法,突破专项难点
【专项突破01】 减数分裂与有丝分裂相关图表(总结归纳)
【专项突破02】 “三看法”区分细胞分裂图像(规律方法)
【专项突破03】 根据异常配子判断减数分裂异常原因(疑难解读)
【专项突破04】 特殊的减数分裂(深度拓展)
04高考精练·专题实战通关——精选高考真题,强化实战应用
【考向一】 减数分裂的过程分析
【考向二】 减数分裂过程中的数量变化
【考向三】 受精作用
【考向四】 减数分裂与有丝分裂的比较
【考向五】观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
知识脑图·核心脉络搭
考点深研·知能分层突破
基础梳理・自主夯基——课前5分钟核心背默
1.减数分裂: 染色体复制 1 次, 细胞分裂 2 次, 形成 4 个子细胞, 成熟生殖细胞中的染色体数是原始生殖细胞数的 1/2 。进行 有性生殖 的生物才能进行减数分裂 。减数分裂是一种特殊的 有丝 分裂。
2.哺乳动物精子形成场所是 睾丸 的 曲细精管 中, 卵细胞形成场所是 卵巢 。
3. 同源染色体: 一条来自 父方 , 另一条来自 母方 , 形状和大小 一般相同 , 减数分裂中能联会 的两条染色体。
4. 图 A 中, 1 和 2 是 同源染色体 , 1 和 3 是 非同源染色体 , a 和 a9是 姐妹染色单体 , a 和b9是 同源染色体的非姐妹染色单体 。a 和 c’是 非同源染色体的非姐妹染色单体 。c c ’d d ’
5.着丝粒分裂, 姐妹染色单体分开形成的两条子染色体 不是 (是/不是)同源染色体 。X 、Y 染色体大小 、形状不同, 但它们能联会, 所以 是 (是/不是)同源染色体。
6.四分体: 联会后的每对 同源 染色体因含有 4 条染色单体而叫做四分体。
数量关系: 1 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。
7.染色体互换: 四分体中的 非姐妹染色单体 之间常发生缠绕,并交换一部分染色体片段的现象 。染色体互换发生于 减数第一次分裂前/减数分裂 Ⅰ前 期。
8.减数分裂 Ⅰ :
①染色体主要行为:前期同源染色体 联会 ,四分体中的 非姐妹染色单体 可以发生互换,后期 同源染色体 分离, 非同源染色体 自由组合。
②结果: 1 个初级精母细胞分裂形成 2 个 次级精母细胞 。 1 个初级卵母细胞分裂形成 1 个较大的 次级卵母细胞 和 1 个较小的 极体 。
9.减数分裂 Ⅱ :
①染色体主要行为: 后期 着丝粒 分裂, 姐妹染色单体 分开, 染色体一分为二。
②结果: 每个次级精母细胞都分裂形成 2 个 精细胞 。次级卵母细胞分裂形成 1 个较大的 卵细胞 和 1 个较小的 极体 ; 极体均等分裂成 2 个 极体 。
10.根据特征写出减数分裂中的细胞名称
细胞质分配
有无同源染色体
细胞名称(全称)
不均等
有
初级卵母细胞
无
次级卵母细胞
均等
有
初级精母细胞
无
次级精母细胞 、第一极体
11.根据减数分裂特征判断生物体性别
时期
细胞质分配
性别 ( ♂/♀)
减数分裂 Ⅰ
均分
♂
不均分
♀
减数分裂 Ⅱ
均分
无法判断 ( ♂或♀ )
不均分
♀
12.根据右图判断精子来源
①A 和 E 来自同一次级精母细胞,和 EFG 来自同一初级精母细胞。
②B 和 H 来自同一次级精母细胞,和 CDH 来自同一初级精母细胞。
13.一条染色体上 DNA 含量变化曲线分析
曲线图
各段对应时期(形成原因)
AD: 对应 有丝分裂前的间 期或 减数分裂 Ⅰ前的间 期, BC 段形成原因是 进行 DNA 复制 。
DE:对应 有丝分裂前 、中 期或 减数分裂 Ⅰ前 、中、后、末期和减数分裂Ⅱ前 、 中 期。
FG: 对应 有丝分裂后 、末 期或 减数分裂Ⅱ后 、末 期。
重难突破・考点深研——要点提炼
考点一 减数分裂相关概念
1.减数分裂概念
(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:成熟生殖细胞中染色体数目减半。
2.同源染色体
(1)形状和大小:一般都相同(性染色体除外)。
(2)来源:一条来自父方,一条来自母方。
(3)行为:减数分裂Ⅰ前期可以联会。
3.联会和四分体
(1)联会:减数分裂过程中,同源染色体两两配对的现象。
(2)四分体:联会后的每对同源染色体含有四条染色单体,叫作四分体。
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。
4.染色体互换
(1)时期:减数分裂Ⅰ前期。
(2)定义: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。
(3)结果:可能导致姐妹染色单体上出现等位基因。
(4)意义:增加了配子种类。
易错辨析:同源染色体
1.同源染色体的形状、大小一般相同,但也有大小不同的,如男性体细胞中的X染色体和Y染色体是同源染色体,X染色体较大,Y染色体较小。
2.形状、大小相同的两条染色体不一定是同源染色体,可能是着丝粒分裂后,姐妹染色单体分开形成的两条染色体。
3.有丝分裂过程中同源染色体不联会,不形成四分体。
考点二 精子的形成过程
1.精细胞形成过程
时期
细胞
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。
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
2.精细胞变形成精子
精子呈蝌蚪状,头部几乎只保留了精细胞的细胞核,精细胞的部分细胞质集中在精子的颈部和尾部,大部分细胞质及多数细胞器被丢弃,只有线粒体被全部保留下来,并集中在尾的基部。精子的尾很长,能够摆动,对受精作用十分有利。
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。
教材拾遗:必修2P18~19图2-2:
1个精原细胞经减数分裂后产生的4个精细胞在不考虑互换的情况下,这4个精细胞是两种类型,且两两相同,两类互补。来自同一个次级精母细胞的两个精细胞染色体组成相同,来自同一个精原细胞或初级精母细胞的精细胞之间染色体相同或互补。
考点三 精子与卵细胞形成过程的比较
1.卵细胞的形成过程
2.精子与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(哺乳动物)
卵巢(哺乳动物)
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)
细胞质不均等分裂的意义:
卵细胞含有较多的营养物质和细胞器,有利于受精后受精卵的分裂和早期胚胎的发育。
考点四 受精作用
1.配子中染色体组合多样性的原因
(1)减数分裂Ⅰ后期,同源染色体分离的同时,非同源染色体自由组合
据图分析可知,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。
具有n对同源染色体的个体产生配子的情况(不考虑基因突变和互换)
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
2n种
1个卵原细胞
2n种
1种
1个雌性个体
2n种
2n种
(2)减数分裂Ⅰ前期,四分体中的非姐妹染色单体之间的互换
2.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)实质:精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合。
(3)结果:受精卵中染色体数目又恢复到体细胞中的数目,其中一半染色体来自精子(父方),另一半来自卵细胞(母方)。
(4)减数分裂和受精作用的意义
减数分裂和受精作用对于生物的遗传和变异,都是十分重要的。
①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。
②增加了子代的多样性,有利于生物适应多变的自然环境,有利于生物在自然选择中进化,体现了有性生殖的优越性。
1.有性生殖后代多样性的原因:
(1)非同源染色体的自由组合。
(2)同源染色体非姐妹染色单体间的互换。
(3)精子和卵细胞结合的随机性。
(4)基因突变和染色体变异。
2.受精卵的染色体一半来自父方,一半来自母方,因此核DNA一半来自父方,一半来自母方,但质DNA只来自母方,从而表现母系遗传。
考点五 实验:观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
1.实验原理
蝗虫的精母细胞进行减数分裂形成精细胞,再形成精子。此过程要经过两次连续的细胞分裂。在此过程中,细胞中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化,因而可据此观察减数分裂的各个时期的特点。
2.实验步骤
(1)装片制作(与有丝分裂装片制作过程相同)解离→漂洗→染色→制片。
(2)显微观察及绘图
3.实验现象:在减数分裂I中期,可以看到同源染色体有序地排列在赤道板两侧,而不是着丝粒排列在赤道板上,这是与有丝分裂相区别的地方;在减数分裂Ⅱ中,着丝粒将会排列在赤道板上,次级精母细胞中的染色体数目是正常体细胞有丝分裂同时期染色体数目的一半,且次级精母细胞中没有同源染色体。
实验注意事项:该实验宜选用雄性个体生殖器官作为实验材料的原因:①雄性个体产生的精子数多于雌性个体产生的卵细胞数;②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,只有和精子相遇后,在精子的刺激下,才继续完成减数分裂Ⅱ 。
能力进阶·方法专项提炼
【专项突破01】减数分裂与有丝分裂相关图表(总结归纳)
1.减数分裂和有丝分裂过程中的染色体与核DNA数量变化
2.减数分裂和有丝分裂相关柱形图的比较
(1)模型图
(2)相关解读
①只有染色单体的数目才可能是0,染色体和DNA的含量不可能是0。染色单体会因着丝粒的分裂而消失,所以柱形图中表示的某结构如出现0,则其一定表示染色单体。
②DNA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DNA∶染色体可能为1∶1或2∶1,但不可能是1∶2。
3.每条染色体中DNA含量的变化
根据图中曲线归纳如下:
项目
A→B
B→C
C→D
D→E
减数分裂对应时期
MⅠ前的间期
MⅠ全过程和MⅡ前期、中期
MⅡ后期
MⅡ末期
有丝分裂对应时期
间期
前期和中期
后期
末期
4.“同源染色体对数”和“染色体组数”数目变化曲线
(1)图甲中表示有丝分裂的是①,表示减数分裂的是②。
(2)图乙中表示有丝分裂的是③,表示减数分裂的是④。
【专项突破02】“三看法”区分细胞分裂图像(规律方法)
(1)三个前期图的判断
①判断步骤:是否出现四分体
②结论:A为有丝分裂前期,B为减数分裂I前期,C为减数分裂Ⅱ前期
(2)三个中期图的判断
①判断步骤:着丝粒是否排列在赤道板上
②结论:A为有丝分裂中期,B为减数分裂Ⅱ中期,C为减数分裂I中期
(3)五个后期图的判断
①判断步骤:染色体是否含有染色单体
②结论:A为有丝分裂后期,B为减数分裂Ⅱ后期(次级精母细胞或极体),C为减数分裂I后期(初级精母细胞),D为减数分裂I后期(初级卵母细胞),E为减数分裂Ⅱ后期(次级卵母细胞)
(4)方法总结:“三看法”判断细胞分裂方式
【专项突破03】根据异常配子判断减数分裂异常原因(疑难解读)
1.减数分裂I或减数分裂Ⅱ异常产生配子的情况(以AaBB为例)
(1)减数分裂I异常:产生两两相同的4个异常配子。
(2)减数分裂Ⅱ异常:产生2个正常配子,2个异常配子。
2.根据异常配子判断减数分裂异常原因
以一个基因型为XY的精原细胞为例(“0”表示不含X和Y)
某个配子
原因推测
另三个配子
Xb
正常分裂
Xb、Y、Y
XbY
减数分裂I同源染色体未分开
XbY、O、O
XbXb
减数分裂Ⅱ两条染色单体未分开
O、Y、Y
XbYY
减数分裂I和减数分裂Ⅱ均异常
Xb、O、O
方法技巧:减数分裂异常原因分析(以一对同源染色体为例)
(1)正常配子:只含1条染色体。
(2)配子中含2条染色体
①若2条染色体为同源染色体→减数分裂I异常。
②若2条染色体为相同染色体→减数分裂Ⅱ
③若配子中含3条染色体,即既含同源染色体又异常。含相同染色体,则减数分裂I和减数分裂Ⅱ均异常。
【专项突破04】特殊的减数分裂(深度拓展)
1.蜜蜂的减数分裂
(1)蜜蜂特殊的性别决定
(2)单倍体雄蜂的假减数分裂
2.“逆反”减数分裂
(1)与正常减数分裂相比,“逆反”减数分裂的姐妹染色单体分开发生在减数分裂I,同源染色体分离发生在减数分裂Ⅱ。
(2)“逆反”减数分裂提高配子变异的途径
①减数分裂I同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换。
②减数分裂Ⅱ非同源染色体的自由组合。③卵细胞获得重组染色体(R)的概率高。
高考精练·专题实战通关
考向一 减数分裂的过程分析
1. (2026·云南,6)用某试剂处理体外培养的小鼠卵母细胞后,发现部分初级卵母细胞的纺锤体形态出现异常。纺锤体异常会导致减数分裂Ⅰ( )
A. 中期染色体排列异常
B. 后期着丝粒异常分裂
C. 末期细胞板无法形成
D. 产生的次级卵母细胞数目异常增多
【答案】A
【详解】A、减数分裂Ⅰ中期需要纺锤丝牵引同源染色体整齐排列在赤道板两侧,若纺锤体形态异常,会导致染色体无法被正常牵引,出现排列异常,A正确;
B、首先减数分裂Ⅰ后期不会发生着丝粒分裂,着丝粒分裂发生在减数分裂Ⅱ后期;其次着丝粒分裂是细胞自主的调控过程,与纺锤体无关,B错误;
C、细胞板是植物细胞分裂末期特有的结构,小鼠是动物,其细胞分裂过程中不会形成细胞板,C错误;
D、正常情况下减数分裂Ⅰ结束后,1个初级卵母细胞只能产生1个次级卵母细胞和1个极体,纺锤体异常只会导致染色体分离异常,不会使次级卵母细胞数目增多,D错误。
2.(2025·安徽,11)某动物初级精母细胞中,一部分细胞的一对同源染色体的两条非姐妹染色单体间发生了片段互换,产生了4种精细胞,如图所示。若该动物产生的精细胞中,精细胞2、3所占的比例均为4%,则减数分裂过程中初级精母细胞发生交换的比例是( )
A.2% B.4% C.8% D.16%
【答案】 D
【解析】 从题图可以看出,对于单个初级精母细胞来说,当其中两条非姐妹染色单体发生一次交换后,这4条染色单体最终会分离到4个精细胞中。对于任何一个发生了互换的初级精母细胞而言,它产生的后代精细胞中,重组型的比例是2/4=50%,题中重组型配子(精细胞2+精细胞3)在总配子中所占的总比例为4%+4%=8%,所以在减数分裂过程中,初级精母细胞发生交换的比例为8%/50%=16%,D正确。
3.(2024·江西,6)与减数分裂相关的某些基因发生突变,会引起水稻花粉母细胞分裂失败而导致雄性不育。依据表中各基因突变后引起的效应,判断它们影响减数分裂的先后顺序是( )
基因
突变效应
M
影响联会配对
O
影响姐妹染色单体分离
P
影响着丝粒与纺锤丝结合
W
影响同源染色体分离
A.M-P-O-W B.M-P-W-O
C.P-M-O-W D.P-M-W-O
【答案】 B
【解析】 减数分裂过程中,联会配对发生在减数分裂Ⅰ前期,姐妹染色单体分离发生在减数分裂Ⅱ后期,着丝粒与纺锤丝结合发生在减数分裂Ⅰ前期和减数分裂Ⅱ前期,同源染色体分离发生在减数分裂Ⅰ后期;其中,M和P基因突变产生的影响都在减数分裂Ⅰ前期,根据减数分裂Ⅰ前期的特点可知,应该先影响联会配对,再影响着丝粒与纺锤丝结合,因此它们影响减数分裂的先后顺序是M-P-W-O,B符合题意。
考向二 减数分裂过程中的数量变化
4.(2023·浙江1月选考,20)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】 图甲表示次级精母细胞的前期和中期,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;图乙表示减数分裂Ⅱ后期或末期,乙时期细胞中含有2条X染色体或2条Y染色体,B错误;图乙中染色体数目与核DNA分子数之比为1∶1,无染色单体,C错误;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、aY 4种基因型的精细胞,D正确。
考向三 受精作用
5.(2021·湖北,13)植物的有性生殖过程中,一个卵细胞与一个精子成功融合后通常不再与其他精子融合。我国科学家最新研究发现,当卵细胞与精子融合后,植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2。这两种酶能降解一种吸引花粉管的信号分子,避免受精卵再度与精子融合。下列叙述错误的是( )
A.多精入卵会产生更多的种子
B.防止多精入卵能保持后代染色体数目稳定
C.未受精的情况下,卵细胞不分泌ECS1和ECS2
D.ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合
【答案】 A
【解析】 多精入卵会导致子代有来自卵细胞和多个精子的染色体,不会产生更多种子,且防止多精入卵可以保证子代遗传信息来自一个精子和一个卵细胞,能保持后代染色体数目稳定,A错误,B正确;由“当卵细胞与精子融合后,植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2”可知,未受精的情况下,卵细胞不分泌ECS1和ECS2,C正确;据题意可知,ECS1和ECS2能降解一种吸引花粉管的信号分子,避免受精卵再度与精子融合,推测该过程是由于ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合,D正确。
考向四 减数分裂与有丝分裂的比较
6.(2026·黑吉辽蒙,15) 从二倍体和四倍体西瓜植株中随机选取一株,观察其花药中的细胞。细胞分裂示意图如下(仅显示部分染色体)。不考虑突变,四倍体减数分裂仅考虑同源染色体两两配对、彼此分离。下列叙述正确的是( )
A. 该细胞不可能处于有丝分裂后期
B. 该细胞不可能处于减数第二次分裂后期
C. 图示区域可能含有6个染色体组
D. ①和②染色体上的遗传信息可能不同
【答案】D
【详解】A、花药中的细胞可进行有丝分裂(产生花粉母细胞),无论二倍体还是四倍体的花药体细胞都可进行有丝分裂,后期着丝粒分裂符合该图特征,因此该细胞可能处于有丝分裂后期,A错误;
B、四倍体西瓜含4个染色体组,减数第一次分裂同源染色体两两分离后,次级精母细胞仍含有2个染色体组,减数第二次分裂后期着丝粒分裂,可出现图中特征,因此该细胞可能处于减数第二次分裂后期,B错误;
C、二倍体植株有丝分裂后期整个细胞最多含4个染色体组,四倍体植株有丝分裂后期整个细胞最多含8个染色体组,染色体组数目为整倍加倍,不可能出现整个细胞含6个染色体组的情况;且图示区域同形态染色体有4条,对应最多4个染色体组,不可能含有6个染色体组,C错误;
D、①和②是着丝粒分裂后形成的姐妹染色单体分开的染色体,题目仅规定不考虑突变,减数分裂过程中同源染色体的非姐妹染色单体可发生交叉互换(基因重组),会导致姐妹染色单体的遗传信息不同,因此①和②的遗传信息可能不同,D正确。
7.(2025·甘肃,5)某动物(2n=4)的基因型为AaBb,有一对长染色体和一对短染色体。A/a和B/b基因是独立遗传的,位于不同对的染色体上。关于该动物的细胞分裂(不考虑突变),下列叙述错误的是( )
A.图①、②、③和④代表减数分裂Ⅱ后期细胞,最终形成Ab、aB、AB和ab四种配子
B.同源染色体分离,形成图⑤减数分裂Ⅰ后期细胞,进而产生图①和②两种子细胞
C.非姐妹染色单体互换,形成图⑥减数分裂Ⅰ后期细胞,进而产生图③和④两种子细胞
D.图⑦代表有丝分裂后期细胞,产生的子代细胞在遗传信息上与亲代细胞保持一致
【答案】 C
【解析】 通过观察染色体形态发现,图①、②、③和④细胞中无同源染色体且着丝粒分裂,属于减数分裂Ⅱ后期细胞,从图⑤、⑥细胞质均等分裂可判断该动物为雄性,所以图①、②、③和④细胞经过减数分裂Ⅱ最终形成Ab、aB、AB和ab四种精细胞(不考虑突变),A正确;观察图⑤,同源染色体分离,非同源染色体自由组合,细胞质均等分裂,属于减数分裂Ⅰ后期细胞(雄性),减数分裂Ⅰ结束后会产生基因型为AAbb和aaBB的次级精母细胞,图①和②符合次级精母细胞减数分裂Ⅱ后期的情况,所以能产生图①和②两种子细胞,B正确;观察图⑥,同源染色体非姐妹染色单体互换发生在减数分裂Ⅰ前期,形成图⑥减数分裂Ⅰ后期细胞(同源染色体分离),减数分裂Ⅰ结束后会产生基因型为AaBB和Aabb的次级精母细胞,到达减数分裂Ⅱ后期时一个细胞的一极含有基因A和B,另一极含有基因a和B,另一个细胞的一极含有基因A和b,另一极含有基因a和b,图③和④不符合次级精母细胞减数分裂Ⅱ后期的情况,C错误;观察图⑦,有同源染色体且着丝粒分裂,代表有丝分裂后期细胞,有丝分裂产生的子代细胞在遗传信息上与亲代细胞保持一致,D正确。
8.(2025·北京,6)用于啤酒生产的酿酒酵母是真核生物,其生活史如图。下列叙述错误的是( )
A.子囊孢子都是单倍体
B.营养细胞均无同源染色体
C.芽殖过程中不发生染色体数目减半
D.酿酒酵母可进行有丝分裂,也可进行减数分裂
【答案】 B
【解析】 子囊孢子是酿酒酵母在减数分裂后形成的孢子,减数分裂的结果是产生单倍体的细胞,因此子囊孢子是单倍体,A正确;酿酒酵母的生活史包括单倍体(n)和二倍体(2n)阶段,单倍体营养细胞无同源染色体,二倍体营养细胞有同源染色体,B错误;芽殖是酿酒酵母的无性繁殖方式,属于有丝分裂,有丝分裂过程中染色体数目不发生减半,C正确;酿酒酵母的生活史包括无性繁殖(芽殖,属于有丝分裂)和有性繁殖(减数分裂形成子囊孢子),D正确。
考向五 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
9.如图是水稻(2n=24)花粉母细胞减数分裂不同时期的显微照片,下列叙述错误的是( )
A.甲和乙细胞处于减数分裂Ⅰ
B.乙时期细胞中含有12个四分体,48个DNA分子
C.丁中每个细胞中的染色体数是甲细胞中的一半
D.乙到丙的过程中,着丝粒未分裂
【答案】 B
【解析】 图甲是减数分裂Ⅰ前期,图乙是减数分裂Ⅰ中期,A正确;图乙中核DNA数目是48,但是细胞中的DNA还包括细胞质中的DNA,乙细胞中DNA数目应大于48,B错误;丁表示减数分裂Ⅱ末期形成了四个精子,染色体数目减半,每个细胞中的染色体数是甲细胞中的一半,C正确;乙(减数分裂Ⅰ中期)到丙(减数分裂Ⅱ前期)的过程中,同源染色体分离,非同源染色体自由组合,着丝粒未分裂,D正确。
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