第2講減數(shù)分裂和受精作用第四單元課標要求1.闡明減數(shù)分裂產(chǎn)生染色體數(shù)量減半的精細胞或卵細胞。2.說明進行有性生殖的生物體,其遺傳信息通過配子傳遞給子代。備考指導1.運用比較法理解減數(shù)分裂和有絲分裂的區(qū)別。2.結(jié)合模式圖理解細胞分裂圖像、細胞分裂過程中染色體、DNA的數(shù)量變化。內(nèi)容索引010203第一環(huán)節(jié)必備知識落實第二環(huán)節(jié)關(guān)鍵能力形成第三環(huán)節(jié)核心素養(yǎng)提升第一環(huán)節(jié)必備知識落實知識點一減數(shù)分裂知識篩查1.減數(shù)分裂的概念2.精子形成過程中各時期的主要特點

3.歸納比較精子和卵細胞形成過程的差異4.減數(shù)分裂與有絲分裂的比較

知識落實1.假定某動物細胞染色體數(shù)目2n=4,據(jù)圖判斷,下列有關(guān)敘述正確的是(

)A.⑤內(nèi)有4個四分體,②內(nèi)有2個四分體B.②③④⑤均含同源染色體C.②③④分別處于減數(shù)分裂Ⅰ前、中、后期D.⑥是次級精母細胞或第一極體B②處于減數(shù)分裂Ⅰ前期;③處于有絲分裂中期;④處于減數(shù)分裂Ⅰ后期,細胞質(zhì)均等分裂,所以④是初級精母細胞;⑤處于有絲分裂后期;⑥處于減數(shù)分裂Ⅱ后期,只能是次級精母細胞。③~⑥都不含四分體。處于有絲分裂和減數(shù)分裂Ⅰ的細胞都含有同源染色體。2.下圖為某動物睪丸中不同細胞的分裂圖像。下列說法錯誤的是(

)A.進行減數(shù)分裂的細胞為②和④B.①②③中均含有同源染色體C.③的子細胞稱為初級精母細胞D.④中可能發(fā)生等位基因的分離C據(jù)題圖分析,①中含有同源染色體,且著絲粒分裂,處于有絲分裂后期;②中同源染色體分離,處于減數(shù)分裂Ⅰ后期;③中含有同源染色體,且染色體的著絲粒都排列在赤道板上,處于有絲分裂中期;④中沒有同源染色體,且著絲粒分裂,處于減數(shù)分裂Ⅱ后期。①③進行的是有絲分裂,②④進行的是減數(shù)分裂,A項正確。①②③中均含有同源染色體,而④處于減數(shù)分裂Ⅱ后期,沒有同源染色體,B項正確。③進行的是有絲分裂,產(chǎn)生的子細胞是體細胞,C項錯誤。④處于減數(shù)分裂Ⅱ后期,若發(fā)生過基因突變或互換,則分離的2條染色體上可能存在等位基因,D項正確。3.某同學在觀察果蠅細胞中的染色體組成時,發(fā)現(xiàn)1個正在分裂的細胞中有8條染色體,呈現(xiàn)4種不同的形態(tài)。下列說法錯誤的是(

)A.若該細胞正處于分裂前期,則可能正在發(fā)生基因重組B.若該細胞正處于分裂后期,則其子細胞的大小可能不同C.若該細胞此時存在染色單體,則該果蠅可能是雄性D.若該細胞此時沒有染色單體,則該細胞可能取自卵巢C若該細胞處于分裂前期,可能是有絲分裂前期或減數(shù)分裂Ⅰ前期,其中減數(shù)分裂Ⅰ前期可能發(fā)生同源染色體非姐妹染色單體之間的互換,屬于基因重組,A項正確。若該細胞處于分裂后期,則可能是有絲分裂后期,也可能是減數(shù)分裂Ⅰ后期或減數(shù)分裂Ⅱ后期;如果該細胞是初級卵母細胞或次級卵母細胞,則其子細胞的大小不同,B項正確。若該細胞此時存在染色單體,說明處于減數(shù)分裂Ⅰ或有絲分裂前期、中期,由于染色體呈現(xiàn)4種形態(tài),而雄果蠅此時的染色體有5種形態(tài),所以該果蠅不可能是雄性,C項錯誤。若該細胞此時沒有染色單體,說明處于減數(shù)分裂Ⅱ后期、末期或有絲分裂后期、末期,則該細胞可能取自卵巢,D項正確。知識點二受精作用知識篩查1.受精作用(1)概念:指卵細胞和精子相互識別、融合成為受精卵的過程。(2)過程細胞膜融合→精子的頭部進入卵細胞(尾部留在外面)→卵細胞的細胞膜發(fā)生復雜的生理反應(yīng),以阻止其他精子進入→精子的細胞核與卵細胞的細胞核融合→受精卵。(3)結(jié)果:受精卵中的染色體數(shù)目又恢復到體細胞中的數(shù)目,其中有一半的染色體來自精子(父方),另一半來自卵細胞(母方)。(4)減數(shù)分裂和受精作用的意義:保證了每種生物前后代染色體數(shù)目的恒定,維持了生物遺傳的穩(wěn)定性,對于生物的遺傳和變異,都是十分重要的。2.配子中染色體組合多樣性的原因(1)同源染色體的分離和非同源染色體的自由組合。(2)同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生互換。知識落實1.下列關(guān)于減數(shù)分裂和受精作用的敘述,正確的是(

)A.受精卵中的遺傳物質(zhì)一半來自卵細胞,另一半來自精子B.減數(shù)分裂過程中,著絲粒分裂伴隨著同源染色體的分離C.受精卵中的染色體數(shù)目和本物種體細胞中的染色體數(shù)目相同D.非同源染色體的自由組合是配子多樣性的唯一原因C卵細胞、精子中的染色體數(shù)目是體細胞的一半。卵細胞與精子結(jié)合形成的受精卵中的遺傳物質(zhì)包括細胞核中的遺傳物質(zhì)和細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì),細胞核中的遺傳物質(zhì)一半來自精子(父方),另一半來自卵細胞(母方);細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)主要來自卵細胞(母方),A項錯誤,C項正確。減數(shù)分裂過程中同源染色體的分離發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ后期,著絲粒分裂發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅱ后期,B項錯誤。配子多樣性的原因有基因重組、基因突變和染色體變異,D項錯誤。2.下列關(guān)于高等動物通過減數(shù)分裂形成雌、雄配子以及受精作用的敘述,正確的是(

)A.每個卵細胞繼承了初級卵母細胞1/4的細胞質(zhì)B.進入卵細胞并與之融合的精子幾乎不攜帶細胞質(zhì)C.等位基因進入卵細胞的機會并不相等,因為一次減數(shù)分裂只形成一個卵細胞D.雌、雄配子彼此結(jié)合的機會相等,因為它們的數(shù)量相等B1個卵原細胞經(jīng)過減數(shù)分裂Ⅰ和減數(shù)分裂Ⅱ產(chǎn)生1個卵細胞和3個極體,初級卵母細胞和次級卵母細胞的分裂過程中細胞質(zhì)分裂是不均等的,因此每個卵細胞繼承了初級卵母細胞大于1/4的細胞質(zhì),A項錯誤。精細胞變形后成為精子,受精時精子只有頭部進入卵細胞,尾部留在外面,進入卵細胞并與之融合的精子幾乎不攜帶細胞質(zhì),B項正確。等位基因進入卵細胞的機會相等,C項錯誤。雌、雄配子彼此結(jié)合的機會相等,但雄配子的數(shù)量遠遠多于雌配子的數(shù)量,D項錯誤。知識點三觀察細胞的減數(shù)分裂知識篩查1.實驗原理減數(shù)分裂過程中,細胞中染色體的形態(tài)、位置和數(shù)目都在不斷地發(fā)生變化,可據(jù)此識別減數(shù)分裂的各個時期。2.實驗流程在低倍鏡下找到并觀察各時期的細胞→在高倍鏡下仔細觀察各時期細胞中染色體的特點→繪圖。知識落實1.在觀察蝗蟲精母細胞減數(shù)分裂裝片時,區(qū)分初級精母細胞和次級精母細胞的主要依據(jù)是(

)A.有無染色單體 B.有無同源染色體C.染色體是否均分到子細胞中 D.是否發(fā)生染色體分離B初級精母細胞含有染色單體,次級精母細胞是處于減數(shù)分裂Ⅱ的細胞,減數(shù)分裂Ⅱ的前期、中期也含有染色單體,A項不符合題意。減數(shù)分裂Ⅰ各時期的細胞均含有同源染色體,而減數(shù)分裂Ⅱ各時期的細胞均無同源染色體,B項符合題意。減數(shù)分裂Ⅰ后期發(fā)生同源染色體的分離,染色體均分到子細胞(次級精母細胞)中;減數(shù)分裂Ⅱ后期姐妹染色單體分離形成染色體,且染色體移向細胞的兩極,均分到子細胞(精細胞)中,C、D兩項不符合題意。2.下列關(guān)于“觀察蝗蟲精母細胞減數(shù)分裂裝片”實驗的操作及表述,錯誤的是(

)A.在低倍鏡下觀察固定裝片,識別初級精母細胞、次級精母細胞和精細胞B.因觀察材料較少,精母細胞較小,顯微鏡視野應(yīng)適當調(diào)亮C.換用高倍鏡時,從側(cè)面觀察,防止物鏡與裝片碰擦D.用高倍鏡觀察染色體的結(jié)構(gòu)時,用細準焦螺旋調(diào)節(jié)焦距B在低倍鏡下觀察蝗蟲精母細胞減數(shù)分裂裝片時,根據(jù)染色體的特點識別初級精母細胞、次級精母細胞和精細胞,A項正確。觀察減數(shù)分裂裝片時要換用高倍鏡進行觀察,因此應(yīng)將視野適當調(diào)亮,與觀察材料多少無關(guān),B項錯誤。高倍鏡鏡頭較長,換用時應(yīng)從側(cè)面觀察,防止物鏡與裝片碰擦,C項正確。用高倍鏡觀察染色體的結(jié)構(gòu)時,需要用細準焦螺旋進行調(diào)焦,D項正確。第二環(huán)節(jié)關(guān)鍵能力形成能力形成點一解讀減數(shù)分裂過程典型例題下圖表示某種動物不同個體的某些細胞。下列相關(guān)說法錯誤的是(

)A.甲、丙兩細胞都發(fā)生了基因重組B.圖中的細胞均處于細胞分裂后期C.在卵原細胞分裂過程中可能出現(xiàn)的是甲、乙、丁D.乙、丁兩細胞的染色體數(shù)目都是體細胞的一半D甲、丙兩細胞均處于減數(shù)分裂Ⅰ的后期,非同源染色體上的非等位基因可隨著非同源染色體的自由組合而自由組合,乙、丁兩細胞均處于減數(shù)分裂Ⅱ后期,A、B兩項正確。甲表示初級卵母細胞,乙表示次級卵母細胞,丁可表示次級精母細胞或(第一)極體,C項正確。乙、丁兩細胞均處于減數(shù)分裂Ⅱ后期,其染色體數(shù)目與體細胞的一樣,D項錯誤。整合構(gòu)建1.比較減數(shù)分裂Ⅰ和減數(shù)分裂Ⅱ(以精子的形成過程為例)比較項目減數(shù)分裂Ⅰ減數(shù)分裂Ⅱ間期是否復制是否分裂過程中細胞名稱的變化精原細胞→初級精母細胞→次級精母細胞次級精母細胞→精細胞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核DNA數(shù)目變化2n→4n→2n2n→n(減半)比較項目減數(shù)分裂Ⅰ減數(shù)分裂Ⅱ染色體主要行為同源染色體聯(lián)會:四分體中的非姐妹染色單體互換;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數(shù)目變化無(0)→有(4n)→有(2n)有(2n)→無(0)同源染色體變化有(n對)無2.“三看法”判斷同源染色體(1)看有無染色體配對形成四分體的現(xiàn)象:配對形成四分體的染色體為同源染色體。(2)看細胞所處的時期(二倍體生物)①減數(shù)分裂Ⅱ過程中不存在同源染色體。②減數(shù)分裂Ⅱ后期,大小、形狀完全相同的染色體不是同源染色體,而是姐妹染色單體分開后形成的相同染色體。(3)看染色體的大小、形狀(二倍體生物)如果不是減數(shù)分裂Ⅱ,則:①有絲分裂后期,每一極中大小、形狀相同的為同源染色體(上下對應(yīng)的染色體不是同源染色體);②其他時期(除有絲分裂后期),大小、形狀相同的染色體一般為同源染色體。3.依據(jù)細胞質(zhì)的分配方式判斷細胞名稱

4.減數(shù)分裂中染色體、核DNA分子的數(shù)目變化(1)數(shù)目變化(體細胞染色體數(shù)目為2n)(2)曲線模型①染色體數(shù)目減半發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ末期,是由同源染色體分離平均進入2個子細胞造成的,減數(shù)分裂Ⅱ時染色體數(shù)目的變化為n→2n→n,沒有減半。②DNA數(shù)量在減數(shù)分裂Ⅰ末期和減數(shù)分裂Ⅱ末期分別減半。③減數(shù)分裂Ⅱ后期染色體行為、DNA行為都與正常體細胞相同,不同的是沒有同源染色體。④染色體/DNA變化規(guī)律及原因5.配子形成過程中的幾種數(shù)量關(guān)系(1)1個精原細胞→1個初級精母細胞→2個次級精母細胞→4個精細胞→4個精子。(2)1個卵原細胞→1個初級卵母細胞→1個次級卵母細胞+1個極體→1個卵細胞+3個極體。(3)不考慮互換的情況下產(chǎn)生配子的情況①具有n對同源染色體的個體產(chǎn)生配子的情況項目可能產(chǎn)生配子的種數(shù)實際能產(chǎn)生配子的種數(shù)1個精原細胞2n21個次級精母細胞111個雄性個體2n—1個卵原細胞2n11個次級卵母細胞111個雌性個體2n—②基因型為YyRr的個體產(chǎn)生配子的情況

項目可能產(chǎn)生配子的種數(shù)實際能產(chǎn)生配子的種數(shù)1個精原細胞42(YR和yr或Yr和yR)1個雄性個體44(YR、yr、Yr、yR)1個卵原細胞41(YR、yr、Yr或yR)1個雌性個體44(YR、yr、Yr、yR)訓練突破1.下圖是基因型為AaBb的某生物體內(nèi)2個不同時期的細胞分裂模式圖,其中染色體上標注的是相應(yīng)位置上的基因。下列相關(guān)敘述正確的是(

)A.圖①中2個細胞的中央將出現(xiàn)赤道板B.圖①中細胞2的基因型是AaBB

C.圖②所示細胞中有4個染色體組D.圖②所示細胞中有4個四分體B圖①所示細胞中都不含同源染色體,著絲粒已分裂,處于減數(shù)分裂Ⅱ后期;圖②所示細胞含同源染色體,染色體排列在赤道板兩側(cè),處于減數(shù)分裂Ⅰ中期。圖①中2個細胞的中央將出現(xiàn)細胞板,而不是赤道板,A項錯誤。由于生物體的基因型為AaBb,圖①中細胞1的基因型是Aabb,則細胞2的基因型是AaBB,B項正確。圖②所示細胞中有2個染色體組和2個四分體,C、D兩項錯誤。2.馬蛔蟲的精子和卵細胞中都只有2條染色體,圖1表示馬蛔蟲體內(nèi)細胞正常分裂過程中不同時期細胞內(nèi)染色體、染色單體和核DNA含量的關(guān)系,圖2表示部分細胞分裂圖像。

圖1圖2下列說法錯誤的是(

)A.圖1中Ⅲ對應(yīng)的細胞中一定不存在同源染色體B.核DNA的復制發(fā)生在圖1的Ⅰ→Ⅱ過程中C.若乙細胞來自甲細胞,則乙細胞一定是次級卵母細胞D.圖2中甲細胞所處時期是觀察染色體形態(tài)、數(shù)目的最佳時期D題圖1中Ⅲ對應(yīng)的細胞處于減數(shù)分裂Ⅱ前期或中期,不存在同源染色體,A項正確。在細胞核中,DNA分子的復制發(fā)生在分裂間期,即題圖1的Ⅰ→Ⅱ過程中,B項正確。若乙細胞來自甲細胞,則根據(jù)染色體顏色可知,乙細胞一定是次級卵母細胞,C項正確。觀察染色體形態(tài)和數(shù)目的最佳時期是中期,而題圖2甲細胞處于減數(shù)分裂Ⅰ后期,D項錯誤。能力形成點二減數(shù)分裂和有絲分裂的比較及圖像識別典型例題下圖表示來自同一生物體內(nèi)、處于不同分裂時期的細胞。下列敘述錯誤的是(

)A.圖①所示細胞分裂結(jié)束后可能進入圖③所示的分裂過程B.圖②與圖③所示細胞中染色單體數(shù)相等C.由圖④可知,該生物是雄性個體D.該生物的正常體細胞中含有4條染色體C圖①所示細胞著絲粒分裂,且移向一極的4條染色體含有同源染色體,處于有絲分裂后期;圖③所示細胞著絲粒排列在細胞中央,且含有同源染色體,處于有絲分裂中期。如果是連續(xù)進行有絲分裂的細胞,一次有絲分裂結(jié)束后,可進入下一次有絲分裂,A項正確。圖②與圖③所示細胞中染色單體數(shù)相等,均為8條,B項正確。圖④所示細胞著絲粒分裂,且移向一極的2條染色體不含有同源染色體,處于減數(shù)分裂Ⅱ后期,且細胞質(zhì)均等分配,可能是第一極體或次級精母細胞,據(jù)此不能確定該生物的性別,C項錯誤。圖①所示細胞處于有絲分裂后期,它所形成的子細胞是體細胞,含有4條染色體,因此該生物的正常體細胞中含有4條染色體,D項正確。整合構(gòu)建1.二倍體生物細胞分裂時期的判斷(1)三個前期圖的判斷①判斷步驟②結(jié)論:A為有絲分裂前期,B為減數(shù)分裂Ⅰ前期,C為減數(shù)分裂Ⅱ前期。(2)三個中期圖的判斷①判斷步驟②結(jié)論:A為有絲分裂中期,B為減數(shù)分裂Ⅱ中期,C為減數(shù)分裂Ⅰ中期。(3)三個后期圖的判斷①判斷步驟②結(jié)論:A為有絲分裂后期,B為減數(shù)分裂Ⅱ后期,C為減數(shù)分裂Ⅰ后期。特別提醒“三看法”判斷細胞分裂方式(以二倍體生物為例)2.有絲分裂和減數(shù)分裂過程中核DNA、染色體、染色單體、染色體組等的變化規(guī)律辨析(1)染色體、核DNA變化模型(2)每條染色體上DNA含量或染色體∶DNA的值①曲線模型②相關(guān)解讀

比較項目A→B(A'→B')B→C(B'→C')C→D(C'→D')D→E(D'→E')對應(yīng)時期①有絲分裂前的間期(S期)②減數(shù)分裂前的間期(S期)①有絲分裂前的G2期,有絲分裂前期、中期②減數(shù)分裂前的G2期,減數(shù)分裂Ⅰ全過程和減數(shù)分裂Ⅱ的前期、中期①有絲分裂后期②減數(shù)分裂Ⅱ的后期①有絲分裂后期、末期②減數(shù)分裂Ⅱ的后期、末期(3)染色單體的變化①模型圖②解讀a.有絲分裂:分裂間期,因染色體復制,染色單體形成(0→4n);有絲分裂后期,因著絲粒分裂,染色單體消失(4n→0)。(4)同源染色體對數(shù)變化①模型圖②解讀a.有絲分裂:后期染色體數(shù)目加倍,同源染色體由n對(2n條)加倍成為2n對(4n條),子細胞中同源染色體仍為n對。b.減數(shù)分裂:減Ⅰ末期同源染色體分離,分別進入兩個子細胞,次級性母細胞及生殖細胞或極體中不含同源染色體。(5)染色體組數(shù)目變化①模型圖②解讀a.有絲分裂:后期著絲粒分裂,染色體組數(shù)目加倍(2→4);末期染色體平均分配到子細胞中,染色體組數(shù)目恢復(4→2)。b.減數(shù)分裂:減數(shù)分裂Ⅰ末期同源染色體分離,分別進入兩個子細胞,染色體組數(shù)目減半(2→1);減數(shù)分裂Ⅱ后期著絲粒分裂,染色體數(shù)目暫時加倍,染色體組數(shù)目由1變?yōu)?。特別提醒“三看法”區(qū)分細胞分裂方式

訓練突破右圖為人體細胞正常分裂時有關(guān)物質(zhì)和結(jié)構(gòu)數(shù)量變化的相關(guān)曲線。下列分析錯誤的是(

)A.若曲線表示減數(shù)分裂Ⅰ過程中核DNA分子數(shù)目變化的部分過程,則n等于23B.若曲線表示有絲分裂過程中染色體數(shù)目變化的部分過程,則n等于46C.若曲線表示減數(shù)分裂過程中每條染色體上DNA分子數(shù)目變化的部分過程,則n等于1D.若曲線表示有絲分裂過程中染色體組數(shù)目變化的部分過程,則n等于2A人體細胞減數(shù)分裂Ⅰ中核DNA分子數(shù)目為92個,故n等于46,A項錯誤。人體細胞有絲分裂后期染色體數(shù)目為92條,故n等于46,B項正確。人體細胞減數(shù)分裂過程中,DNA分子復制后每條染色體上含2個DNA分子,故n等于1,C項正確。人體細胞有絲分裂后期染色體組數(shù)為4,故n等于2,D項正確。第三環(huán)節(jié)核心素養(yǎng)提升高考真題剖析【例題】

(2019天津卷)作物M的F1基因雜合,具有優(yōu)良性狀。F1自交形成自交胚的過程見途徑1(以兩對同源染色體為例)。改造F1相關(guān)基因,獲得具有與F1優(yōu)良性狀一致的N植株,該植株在形成配子時,有絲分裂替代減數(shù)分裂,其卵細胞不能受精,直接發(fā)育成克隆胚,過程見途徑2。據(jù)圖回答下列問題。(1)與途徑1相比,途徑2中N植株形成配子時由于有絲分裂替代減數(shù)分裂,不會發(fā)生由

和

導致的基因重組,也不會發(fā)生染色體數(shù)目

。

(2)基因雜合是保持F1優(yōu)良性狀的必要條件。以n對獨立遺傳的等位基因為例,理論上,自交胚與F1基因型一致的概率是

,克隆胚與N植株基因型一致的概率是

。

(3)通過途徑

獲得的后代可保持F1的優(yōu)良性狀。

核心素養(yǎng)考查點剖析:題目以獲得具有優(yōu)良性狀的個體的兩條途徑為載體,重點考查對減數(shù)分裂過程的理解及通過圖示獲取信息的能力,較好地考查了“科學思維”這一學科素養(yǎng)。答案:(1)同源染色體的非姐妹染色單體互換非同源染色體自由組合減半(2)1/2n

100%(3)2解析:(1)途徑1是通過減數(shù)分裂形成配子,而途徑2是通過有絲分裂產(chǎn)生配子,有絲分裂過程中不發(fā)生基因重組,且子細胞中染色體數(shù)目不減半,故與途徑1相比,途徑2中N植株形成配子時不會發(fā)生同源染色體的非姐妹染色單體的互換和非同源染色體的自由組合,也不會發(fā)生染色體數(shù)目減半。(2)由題意可知,要保持F1優(yōu)良性狀需要基因雜合,具有一對雜合基因的個體自交獲得雜合子的概率是1/2,若該植株有n對獨立遺傳的等位基因,根據(jù)自由組合定律,雜合子自交子代中每對基因均雜合的概率為1/2n,故自交胚與F1基因型(基因雜合)一致的概率為1/2n。而克隆胚的形成相當于無性繁殖過程,子代和N植株遺傳信息一致,故克隆胚與N植株基因型一致的概率是100%。(3)途徑1產(chǎn)生自交胚的過程存在基因重組,F1產(chǎn)