【高考一轮专题复习】高考生物专题复习——第17讲《减数分裂和受精作用》复习课件（新教材新高考）

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第17讲 减数分裂和受精作用
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.动物的受精过程。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.运用模型、装片或视频观察模拟减数分裂过程中染色体的变化。
考点一　减数分裂和受精作用
主要考点 必备知识
考点二　观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
果蝇体细胞和配子的染色体图
减数分裂是进行有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。在减数分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞分裂两次。减数分裂的结果是，成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。
注意：配子染色体数是体细胞染色体数的一半。 配子染色体是由体细胞每对同源染色体中分别取出一条组成的。
(1)减数分裂的概念
减数第一次分裂期开始不久，初级精母细胞中原来分散的染色体进行两两配对。配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一条来自父方（如：A、C）一条来自母方（如：B、D），叫做同源染色体（如：A和B、C和D）
A和C、A和D、B和C、B和D互为非同源染色体
1和2、3和4、5和6、7和8为姐妹染色单体
1和3、1和4、2和3、2和4为同源染色体的非姐妹染色单体
(2)同源染色体和非同源染色体
1和5、1和6、1和7、1和8等为非同源染色体的非姐妹染色单体
注意：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。
同源染色体两两配对的现象叫做联会
由于每条染色体都含有两条姐妹染色单体，因此，联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫做四分体
四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕，并交换一部分片段，称为交叉互换
高等动植物的减数分裂发生在有性生殖器官内。人和其他哺乳动物的精子是在睾丸中形成的。睾丸里有许多弯弯曲曲的曲细精管。曲细精管中有大量的精原细胞。精原细胞是原始的雄性生殖细胞，每个精原细胞中的染色体数目都与体细胞的相同。
当雄性动物性成熟时，睾丸里的一部分精原细胞就开始进行减数分裂。经过两次连续的细胞分裂—减数第一次分裂、减数第二次分裂，再经过精细胞的变形，就形成了成熟的雄性生殖细胞—精子。
特点：部分精原细胞经过染色体复制（DNA复制和蛋白质合成），体积稍稍增大，成为初级精母细胞。
特点：同源染色体出现两两配对的现象——联会；会出现交叉互换现象。
特点：染色体在纺锤丝的牵引下，各对同源染色体排列在赤道板两侧。
特点：同源染色体彼此分离，非同源染色体自由组合。分别向细胞两极移动。
同源染色体彼此分离，非同源染色体自由组合
减数第一次分裂 初级精母细胞
减数第二次分裂 次级精母细胞
人和其他哺乳动物的卵细胞是在卵巢中形成的。卵巢位于腹腔内，内部有许多发育程度不同的卵泡，位于卵泡中央的一个细胞就是卵细胞。
减数第一次分裂 初级卵母细胞
减数第二次分裂 次级卵母细胞
4.精子和卵细胞形成过程的比较
始于卵巢，成熟于输卵管
连续分裂细胞质均等分裂有变形期
不连续分裂细胞质存在不均等分裂无变形期
一个精原细胞分裂形成四个（两种）精子
一个卵原细胞分裂形成一个卵细胞和三个（两种）极体（退化消失）
5.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。
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)。
5.配子的多样性的成因(2)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)
6.减数分裂过程中相关物质变化
指卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
结果：受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，其中有一半的染色体来自精子（父方），另一半来自卵细胞（母方）。
实质：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。 意义：减数分裂和受精作用对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。
从配子形成和受精作用两方面，简要说明遗传的多样性和稳定性的原因? 配子形成过程中，由于减数第一次分裂的四分体时期，非姐妹染色单体间可能互换部分遗传物质；中期时，同源染色体随机排列在细胞赤道板两侧，导致了配子中非同源染色体的自由组合，因此，配子中染色体组成是多样的。受精作用又是精子和卵细胞的随机结合，因此，后代的性状表现是多样的。 由于减数分裂是有规律的正常的细胞分裂，在减数分裂的过程中，染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次。这样每个物种正常的雌、雄配子都含有该物种体细胞染色体数目一半的染色体，并且都是一整套非同源染色体的组合。而受精作用时精卵结合使受精卵及其发育成的个体体细胞中又可以恢复该种生物的染色体数目。性状是由染色体中的遗传物质控制的，生物前后代细胞中染色体数目的恒定，保证了前后代遗传性状的相对稳定。
注意：正常人有23 染色体。有一种叫“21三体综合征”的遗传病，患者智力低下，身体发育缓慢。对患者进行染色体检查，发现患者的21号染色体不是正常的1对，而是3条。你能从精子或卵细胞形成的角度推测这种病的病因吗？ 在形成精子或卵细胞的减数分裂过程中，如果由于某种原因减数第一次分裂时两条21号染色体没有分离而是进入了同一个次级精（卵）母细胞，再经过减数第二次分裂，就会形成含有2条21号染色体的精子或卵细胞；（MI出错，形成异常的精（卵）细胞） 如果减数第一次分裂正常，减数第二次分裂时21号染色体的着丝点分裂，形成了2条21号染色体，但没有分别移向细胞两极，而是进入了同一个精子或卵细胞。这样异常的精子或卵细胞就含有24条染色体，其中21号染色体是2条。当一个正常的精子或卵细胞（含23条非同源染色体，其中只含有1条21号染色体）与上述异常的卵细胞或精子结合成受精卵，则该受精卵含47条染色体，其中21号染色体为3条。当该受精卵发育成人时，这个人的体细胞中的染色体数目就是47条，含有3条21号染色体。（MII出错，形成异常的精（卵）细胞）
考向　减数分裂和受精作用的过程分析1.下图为某二倍体高等雄性动物的某细胞部分染色体组成示意图，图中①、②表示染色体，a、b、c、d 表示染色单体，不考虑突变。下列叙述错误的是( )A.在不发生互换的情况下，a 和 b 中的两个 DNA 分子所含遗传信息相同B.在减数分裂Ⅰ前期，同源染色体①与②联会配对形成的四分体散乱分布在细胞中C.在减数分裂Ⅱ过程中，一个次级精母细胞中可能存在 0 或 1 或 2 条 X 染色体D.若 a 与 c 出现在该细胞产生的一个精子中，则 b 与 d 可出现在同时产生的另一精子中
2.下图表示某种动物不同个体的某些细胞分裂过程，相关说法不正确的是A.甲、丙两细胞都发生了基因重组B.乙、丁的染色体数都是体细胞的一半C.图中的细胞均处于细胞分裂后期D.可表示卵细胞的形成过程的是甲、乙、丁
解析：乙和丁细胞都处于减数分裂Ⅱ后期，此时细胞中染色体数暂时加倍，与体细胞染色体数相同，B错误。
考向　减数分裂相关过程中结构或物质数量变化的分析1.如图表示细胞分裂相关过程中染色体、核DNA数的变化。下列有关a～c段(不含a、c点)的叙述，正确的是（ ）A.细胞中始终存在染色单体B.细胞中始终存在同源染色体C.细胞中染色体和核DNA数之比由1∶2变为1∶1D.此段中染色体行为是生物变异的根本来源
解析：据图可知，图中虚线数目加倍一次，但连续减半两次，因此表示减数分裂过程中核DNA数的变化，则实线表示染色体数的变化。O～a段表示减数分裂前的间期，a～c段中b为减数分裂Ⅰ末期的终点，同源染色体彼此分离进入两个子细胞中，b～c段无同源染色体；c点为姐妹染色单体彼此分离形成子染色体的过程，a～c段(不含a、c点)细胞中始终存在染色单体；细胞中染色体和核DNA数之比一直为1∶2；基因突变一般发生在细胞分裂前的间期，a～c段中一般不会发生基因突变，可进行基因重组与染色体变异，而生物变异的根本来源为基因突变。
2.如图所示，图Ⅰ是某动物细胞(2n＝4)处于不同分裂时期的图像；图Ⅱ中①～④表示该动物有性生殖时细胞分裂的不同时期，其中a、b、c分别表示某时期一个细胞中三种物质或结构的相对数量。下列说法中不正确的是（ ）
A.图Ⅰ中甲、丁细胞染色体数目不同而核DNA数目相同B.该动物性腺中存在图Ⅰ所示的所有细胞分裂方式C.图Ⅱ中处于③时期的细胞为次级卵母细胞或极体D.图Ⅱ中②对应的时期包含了图Ⅰ中的丙
解析：图Ⅰ中甲中4条染色体，4个核DNA；丁细胞2条染色体，4个核DNA，A正确；该动物性腺中性原细胞既可以进行减数分裂也可以进行有丝分裂，故存在图Ⅰ所示的所有细胞分裂方式，B正确；由图Ⅰ中的丙图细胞细胞质均分可以看出该动物为雄性个体，故图Ⅱ中③时期的细胞不可能为次级卵母细胞或极体，C错误；分析题图可知，图Ⅱ中a表示核DNA，b表示染色体，c表示染色单体，则图Ⅱ中②有染色单体，且染色体数目与体细胞一样，包括减数分裂Ⅰ前期、中期、后期和末期，图Ⅰ中的丙处于减数分裂Ⅰ后期，D正确。
3.如图表示人的生殖周期中不同的生理过程，下列有关说法不正确的是A.图中细胞全能性最高的是受精卵B.c过程中精子和卵细胞各提供一半 的DNAC.b1和b2的分裂方式相同，但结果有差异D.d1和d2的差异由受精卵中性染色体组成决定
解析：受精卵中的细胞核遗传物质一半来自精子，一半来自卵细胞，而细胞质遗传物质几乎都来自卵细胞，B错误。
1.同源染色体携带的遗传信息一定相同(　　)2.同源染色体的片段互换发生在姐妹染色单体之间(　　)3.哺乳动物精子形成时，在减数分裂Ⅰ过程中均存在四分体(　　)4.减数分裂Ⅰ中，着丝粒分裂导致染色体数目加倍(　　)5.精子和卵细胞的相互识别是通过细胞的直接接触完成的(　　)
A： 、B： 、C： 、D： 。
1.必修2 P18图2－2和P22图2－5：请写出下列各细胞的名称：
2.(必修2 P20)同源染色体：_________________________________________________________________________________。3.(必修2 P20)联会： 。4.(必修2 P20) ，叫作四分体。5.(必修2 P18)减数分裂Ⅰ染色体数目减半的原因是______________________________________。
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
同源染色体两两配对的现象
联会后的每对同源染色体含有四条染色单体
同源染色体分离，并分别进入两个子细胞
6.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
(2)核DNA数目变化图
6.请绘制二倍体生物减数分裂相关过程中的物质变化图。(3)染色单体数目变化图
(4)每条染色体上DNA数量变化
7.源于必修2 P23“拓展应用”：在精细胞变形为精子的过程中，精子的头部几乎只保留了细胞核，部分细胞质变成了精子的颈部和尾部，大部分细胞质及多数细胞器被丢弃，但全部线粒体被保留下来，并主要集中在尾的基部。你怎样解释这一现象？
保留细胞核保证了遗传物质能够进入卵细胞；丢掉大部分细胞质及多数细胞器，可使精子体积减小，运动便捷；全部线粒体被保留下来，并主要集中在尾的基部，可以更好地在受精过程中提供能量。
8.(必修2 P27) 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。
9.(必修2 P27)在有性生殖过程中，____________________________________________________________________________________________________________________，同一双亲的后代必然呈现多样性。
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
10源于必修2 P28“科学·技术·社会”：人类辅助生殖技术是指采用医疗辅助手段使不孕不育夫妇生育后代的技术。这项技术包括 、 、 及其衍生技术。
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，因而可据此识别减数分裂的各个时期。
2.实验步骤(1)装片制作(同有丝分裂装片制作过程)解离→漂洗→染色→制片。
在低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞
先在低倍镜下依次找到减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ不同时期的细胞，再在高倍镜下仔细观察染色体的形态、位置和数目
根据观察结果，尽可能多地绘制减数分裂不同时期的细胞简图
3.实验关键(1)宜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：①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。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，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。
考向　实验的基本原理和过程分析1.下列关于“观察细胞减数分裂”实验的叙述中，错误的是( )A.可用蝗虫精母细胞、蚕豆花粉母细胞的固定装片观察细胞的减数分裂B.用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的装片，更容易观察到减数分裂现象C.能观察到减数分裂现象的装片中，也可能观察到同源染色体的联会现象D.用洋葱根尖制成的装片，能观察到同源染色体的联会现象
解析：只有性原细胞能发生减数分裂，因此可用蝗虫精母细胞、蚕豆花粉母细胞的固定装片观察细胞的减数分裂；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，故用桃花雄蕊制成的装片更容易观察到减数分裂现象；减数分裂过程中有同源染色体的联会现象；洋葱根尖细胞不能进行减数分裂，故无同源染色体的联会现象。
2.下图①～⑤是用某种方法在显微镜(不用染色)下拍到的二倍体百合(2n＝24)某个细胞的减数分裂不同时期的图像。下列相关叙述不正确的是( )A.图中细胞分裂顺序为①→③→②→⑤→④B.图①细胞内核DNA和染色体数目加倍C.图②③细胞中均可能发生基因重组D.图②③⑤细胞中均含有两个染色体组