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新高考生物一轮复习精品学案 第4单元 第12讲 减数分裂和受精作用（含解析）
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这是一份新高考生物一轮复习精品学案 第4单元 第12讲 减数分裂和受精作用（含解析），共28页。
第12讲 减数分裂和受精作用
[目标要求] 1.细胞的减数分裂。2.动物配子的形成过程。3.动物的受精过程。4.实验：观察细胞的减数分裂。
考点一 减数分裂和受精作用
1．减数分裂的概念
2．减数分裂过程
(1)哺乳动物精子的形成过程
(2)精子和卵细胞形成过程的异同点(以哺乳动物为例)
比较项目
精子的形成
卵细胞的形成
场所
睾丸
卵巢
时间
初情期
胎儿时期(性别分化以后)和初情期以后
细胞质分裂
均等分裂
卵母细胞不均等分裂；第一极体均等分裂
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
教材中的隐性知识 (1)源于必修2 P17图2－2和P20图2－5：请写出下列各细胞的名称：
提示 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。
(2)源于必修2 P19“旁栏思考”
一个卵原细胞不均等分裂最终只形成一个体积较大的卵细胞，这有什么意义？
提示 使卵细胞的体积尽可能的大，储存足够的营养物质，保证受精后受精卵早期发育的物质和能量供应。
3．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相融合，使彼此的染色体会合在一起。
(3)结果：受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目。
(4)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。
教材中的隐性知识 源于必修2 P25“想像空间”：受精卵中遗传物质一多半来自母方的原因是细胞核中遗传物质一半来自父方、一半来自母方，细胞质中的遗传物质几乎全部来自母方。
(1)有丝分裂和减数分裂都有细胞周期( × )
(2)交叉互换发生在减数第一次分裂前期的同源染色体中的非姐妹染色单体之间( √ )
(3)减数第一次分裂中，着丝点分裂导致染色体数目加倍( × )
(4)减数第二次分裂后期彼此分离的染色体大小、形态一样，但不是同源染色体( √ )
(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( √ )
(1)(源于必修2 P18)减数第一次分裂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。
(2)请从配子形成和受精作用两个方面解释遗传多样性的原因：减数第一次分裂时四分体中非姐妹染色单体间的交叉互换，减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合，都导致配子中染色体组合的多样性。卵细胞和精子的随机结合，进一步增加了受精卵中染色体组合的多样性，因而增加了遗传的多样性。
(3)请从配子形成和受精作用两个方面解释遗传稳定性的原因(以二倍体为例)：减数分裂形成的配子中染色体数目减半；而且每个配子中的染色体是一整套非同源染色体的组合。卵细胞和精子的结合，使受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，生物体的性状是由染色体上的遗传物质控制的，因此，染色体数目的恒定维持了遗传的稳定性。
1．基本概念辨析
(1)同源染色体：减数分裂过程中联会配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，且一条来自父方，一条来自母方。
①同源染色体的形状、大小一般都相同，但也有大小不同的，如人的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，如着丝点分裂后，姐妹染色单体形成的染色体尽管大小、形状相同，但不是同源染色体。
③有丝分裂中同源染色体不联会，也就不会形成四分体。
④同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换和非同源染色体的自由组合都可能导致基因重组。
(2)联会：减数第一次分裂过程中(前期)，同源染色体两两配对的现象。
(3)四分体：联会后的每对同源染色体都含有四条染色单体，叫做四分体。
(4)交叉互换：四分体中的非姐妹染色单体之间交换一部分片段的现象。
2．减数分裂过程中的相关曲线图与柱形图(以精子形成为例)
(1)甲为精原细胞；乙为初级精母细胞；丙、丁为次级精母细胞；戊为精细胞。
(2)染色体数目变化及原因
①减数第一次分裂末期，同源染色体分离、分别进入两个子细胞，染色体数目减半。
②减数第二次分裂后期，着丝点分裂，染色体数目加倍到体细胞水平。
③减数第二次分裂末期，细胞一分为二，染色体数目减半。
(3)核DNA数目变化及原因
①减数第一次分裂前的间期，DNA复制，核DNA数目加倍。
②减数第一次分裂末期，细胞一分为二，核DNA数目减半。
③减数第二次分裂末期，细胞一分为二，核DNA数目再减半。
(4)染色单体数目变化及原因
①减数第一次分裂前的间期，DNA复制，染色单体形成。
②减数第一次分裂末期，细胞一分为二，染色单体数目减半。
③减数第二次分裂后期，着丝点分裂，染色单体消失。
3．具有n对同源染色体的个体产生配子的情况(不考虑基因突变和交叉互换)
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
考向一 减数分裂和受精作用的过程分析
1．(2021·广东惠州调研)在不考虑交叉互换、基因突变、染色体变异等前提下，下列关于减数分裂有关过程的先后顺序的说法错误的是( )
A．四分体中同源染色体分离伴随着着丝点分裂
B．姐妹染色单体的分离发生在同源染色体分离之后
C．等位基因的分离发生在细胞中的染色体减半前
D．同源染色体联会发生在细胞中的核DNA数目减半前
答案 A
解析 在减数分裂过程中，四分体中同源染色体分离发生在减数第一次分裂后期，着丝点分裂发生于减数第二次分裂后期，A错误。
2．下图表示某高等动物减数分裂细胞图，下列叙述正确的是( )
A．甲、乙可存在于同一个体内
B．甲、乙都有2对同源染色体和2个染色体组
C．甲、乙都有4个核DNA分子
D．甲、乙都有来自父方和母方的染色体
答案 D
解析 甲、乙分别是次级卵母细胞和初级精母细胞，所以不可能存在于同一个体内，A错误；甲细胞中不含同源染色体，B错误；甲中有4个核DNA分子，乙中有8个核DNA分子，C错误；根据细胞中的染色体组成(通过颜色区分)可知，甲、乙都有来自父方和母方的染色体，D正确。
3．(2021·河南宛城南阳中学高三模拟)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DNA
C．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
答案 B
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。
考向二 减数分裂过程中相关结构或物质数量变化的分析
4．如图表示细胞分裂过程中染色体、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∶1
D．此段中染色体行为是生物变异的根本来源
答案 A
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，实线表示染色体数的变化。O～a段表示减数第一次分裂前的间期，a～c段中b为减数第一次分裂末期的终点，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；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。
5．(2020·黑龙江哈尔滨三中高三月考)如图表示某生物(2n)细胞分裂时期图，分裂顺序A→B→C→D。下列相关叙述不正确的是( )
A．根据B→C过程可以判断该分裂为减数分裂
B．在B→C过程发生了同源染色体的联会和分离
C．a为细胞数、b为核DNA、c为染色体、d为染色单体
D．完成该分裂过程实现了遗传物质的减半
答案 D
解析 完成该过程实现了核DNA和染色体数的减半，但细胞质中的遗传物质不是均等分裂，故不一定减半，D错误。
考向三 配子的类型和来源分析
6．某种生物三对等位基因分别位于三对同源染色体上，如图表示该生物的精细胞。试根据细胞内基因的类型，判断这些精细胞至少来自精原细胞的个数是(不考虑交叉互换)( )
A．2个 B．3个 C．4个 D．5个
答案 C
解析 来自一个精原细胞的精细胞基因组成相同或互补，根据这一点可以判断①④可来自一个精原细胞，②⑥可来自一个精原细胞，③来自一个精原细胞，⑤来自一个精原细胞，这些精细胞至少来自4个精原细胞，C项正确。
7．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，同源染色体发生交叉互换形成了如图2所示的四个精子，则来自同一个次级精母细胞的是( )
A．①② B．①③
C．②③ D．③④
答案 B
解析 减数第一次分裂的特点：同源染色体分离；减数第二次分裂的特点：次级精母细胞内由同一着丝点相连的两条姐妹染色单体分开，成为两条子染色体并分别进入两个精细胞中，所以由同一个次级精母细胞最终分裂形成的精细胞中，染色体组成应相同。综上所述，根据图2中各细胞内染色体组成特点推知，①与③、②与④的染色体组成基本相同，B项正确。
科学思维 配子来源的判断方法
考点二 观察细胞的减数分裂
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．实验材料选择
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实验的材料，原因如下：
(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，有的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，才能继续完成减数第二次分裂。
2．观察过程中需注意的两个问题
(1)不止观察到一种分裂方式：动物的精巢、卵巢以及植物的花药中的细胞既进行有丝分裂又进行减数分裂，故观察到的图像应存在有丝分裂、减数分裂两种分裂方式，其染色体数目有三种情况：n、2n、4n(假设亲代为二倍体)。
(2)不能观察到一个细胞减数分裂的全过程：如同观察有丝分裂一样，由于细胞在解离过程中被杀死，无法观察细胞中染色体的动态变化过程——欲看到全部过程，需通过移动装片，从不同的视野中寻找。
考向 实验的基本原理和过程分析
8．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
答案 D
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。
9．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→④
B．图①细胞内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
答案 B
解析 根据染色体的行为可判断，①～⑤分别为减数第一次分裂前的间期、减数第一次分裂后期、减数第一次分裂前期、减数第二次分裂末期、减数第二次分裂后期，其顺序是①→③→②→⑤→④，A项正确；图①为减数第一次分裂前的间期，此时细胞中进行染色体的复制，DNA数目加倍，但染色体数目保持不变，B项错误；基因重组有两种类型，一种是自由组合型，发生在减数第一次分裂后期，如图②，另一种是交叉互换型，发生在减数第一次分裂前期，如图③，C项正确；图②③⑤细胞中所含染色体数目均与体细胞相同，都含有两个染色体组，D项正确。
考点三 减数分裂和有丝分裂的综合题型解题规律
题型1 减数分裂和有丝分裂基本过程的分析
减数分裂与有丝分裂的过程及特点(以二倍体动物细胞为例)
比较项目
减数分裂
有丝分裂
分裂的细胞
原始生殖细胞
体细胞或原始生殖细胞
染色体复制时期
减数第一次分裂前的间期
间期
细胞分裂次数
2次
1次
联会、四分体
发生在减数第一次分裂前期
不出现
交叉互换(基因重组)
发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间
不发生
同源染色体分离
发生在减数第一次分裂后期
不发生
着丝点分裂
发生在减数第二次分裂后期
发生在后期
子细胞间的遗传物质
不一定相同
一般相同
可遗传变异
基因突变、基因重组、染色体变异
基因突变、染色体变异
1．某二倍体动物的某细胞内含有10条染色体、10个DNA分子，且细胞膜开始缢缩，则该细胞( )
A．处于有丝分裂后期
B．正在发生基因自由组合
C．将形成配子
D．正在发生DNA复制
答案 C
解析 根据题干信息可知，该细胞为二倍体动物细胞的分裂，没有染色单体即着丝点已经分裂，每一极有5条染色体，故该细胞应处于减数第二次分裂末期，即将形成配子。
2．在观察果蝇细胞中的染色体组成时，发现一个正在分裂的细胞中，共有8条染色体，呈现4种不同的形态。下列说法正确的是( )
A．若该细胞正处于分裂前期，则一定有同源染色体联会
B．若该细胞正处于分裂后期，其一定会发生基因重组
C．若该细胞此时存在染色单体，则该果蝇有可能是雌性
D．若该细胞此时没有染色单体，则该细胞不可能取自精巢
答案 C
解析 根据题干信息分析，正在分裂的细胞中有8条染色体，4种形态，说明细胞中含有2个染色体组，该细胞不可能处于减数第二次分裂的前期，应处于减数第一次分裂前期或有丝分裂前期，而有丝分裂前期没有同源染色体联会，A错误；若该细胞正处于分裂后期，可能是减数第一次分裂后期或减数第二次分裂后期，在减数第一次分裂后期发生非同源染色体上的非等位基因自由组合，属于基因重组，但减数第二次分裂后期没有基因重组，B错误；若该细胞此时存在染色单体，说明此时不可能处于减数第二次分裂后期，可能处于有丝分裂前、中期或减数第一次分裂，由于细胞中染色体只有4种形态，而雄果蝇的染色体有5种形态，因此该果蝇不可能是雄果蝇，C正确；若该细胞此时没有染色单体，说明该细胞处于减数第二次分裂后期，则该细胞可能来自卵巢或精巢，D错误。
题型2 减数分裂与有丝分裂细胞图像题分析
1．三个前期图的判断
判断步骤：
结论：A为有丝分裂前期，B为减数第一次分裂前期，C为减数第二次分裂前期。
2．三个中期图的判断
判断步骤：
着丝点是否排列在赤道板上
结论：A为有丝分裂中期，B为减数第二次分裂中期，C为减数第一次分裂中期。
3．五个后期图的判断
判断步骤：
染色体是否含有染色单体
结论：A为有丝分裂后期，B为减数第二次分裂后期(次级精母细胞或极体)，C为减数第一次分裂后期，D为减数第一次分裂后期，E为减数第二次分裂后期。
3．如图为某动物睾丸中不同细胞的分裂图像，下列说法错误的是( )
A．进行减数分裂的细胞为②和④
B．①②③细胞均含有同源染色体
C．③细胞的子细胞称为初级精母细胞
D．④中可能发生等位基因的分离
答案 C
解析 有丝分裂产生的子细胞是体细胞，C错误。
4．下图为某二倍体高等动物细胞分裂的图像，据图分析，下列叙述不正确的是( )
A．甲、乙、丙细胞中的染色体组数分别为4、2、2，染色体数和核DNA分子数之比为1∶2的是丙、丁细胞
B．若甲、乙、丙三细胞中存在性染色体，则丁细胞中不存在性染色体
C．丙→丁的实质是同源染色体的分离
D．丁细胞中染色体上的P、Q基因，在亲子代传递中遵循基因的自由组合定律
答案 B
解析 若丙细胞含一对性染色体，丙细胞减数分裂后产生的丁细胞含一条性染色体，B项错误。
5．下列细胞分裂图像中，一定表示减数分裂的是( )
答案 D
解析 图A有可能是减数第二次分裂后期图，也有可能是单倍体生物细胞有丝分裂后期图；图B有可能是减数第二次分裂中期图，也有可能是单倍体生物细胞有丝分裂中期图；图C最可能是二倍体生物细胞有丝分裂中期图；图D中同源染色体分离，肯定是减数第一次分裂后期图。
易错提醒 判断分裂图像的三个注意点
(1)细胞中有同源染色体，也可能表示减数第二次分裂，如四倍体生物的减数分裂。
(2)细胞中无同源染色体，也可能表示有丝分裂，如含一个染色体组的单倍体生物。
(3)如果题干中明确为二倍体生物，则没有必要考虑其他类型的生物；若题干中出现“如图为某高等动物的细胞分裂图”或“假设只含某(几)对同源染色体的体细胞”等，可确定为二倍体生物；若没有特殊说明，还要考虑多倍体或单倍体生物的细胞分裂。
题型3 减数分裂和有丝分裂的曲线分析
1．染色体与核DNA数目变化曲线的判断
(1)曲线模型
(2)判断方法
2．每条染色体上的DNA含量的曲线分析
(1)曲线模型
(2)相关解读
①A→B：有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期DNA复制，染色单体形成，每条染色体上有2个DNA分子。
②B→C：含有染色单体的时期，可表示有丝分裂前、中期或减数第一次分裂全过程和减数第二次分裂前、中期。
③C→D：有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，着丝点分裂，姐妹染色单体分开。
3．染色单体数目变化的曲线分析
(1)曲线模型
(2)相关解读
①有丝分裂：分裂间期，因染色体复制，染色单体形成；分裂后期，因着丝点分裂，染色单体变为0(即04n0)。
②减数分裂
4．同源染色体对数变化的曲线分析
(1)曲线模型
(2)相关解读
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2n对，子细胞中同源染色体仍为n对。
②减数分裂：减数第一次分裂后期同源染色体分开，分别进入两个子细胞，次级性母细胞及生殖细胞或极体中不含同源染色体。
5．染色体组数目变化的曲线分析
(1)曲线模型
(2)相关解读
①有丝分裂：后期因着丝点分裂，染色体组数目加倍(2→4)；末期因染色体平均分配到两个子细胞，染色体组数目恢复(4→2)。
②减数分裂：减数第一次分裂末期因同源染色体分别进入两个子细胞，染色体组数目减半(2→1)；减数第二次分裂后期因着丝点分裂，染色体组数目暂时加倍(1→2)；减数第二次分裂末期因染色体平均分配到两个子细胞，染色体组数目减半(2→1)。
6．(2020·辽宁大连期末)下图表示雄果蝇细胞分裂过程中DNA数量的变化。下列叙述正确的是( )
A．若图1表示减数分裂，则图1的CD段表示同源染色体分开
B．若图1表示减数分裂，则图1的BC段一个细胞中可能含有0条或1条Y染色体
C．若两图均表示有丝分裂，则两图的DE段一个细胞内染色体数目与体细胞相同
D．若图1表示减数分裂、图2表示有丝分裂，则两图的CD段都发生着丝点分裂
答案 B
解析 据图分析，不管是有丝分裂还是减数分裂，图1的CD段都表示姐妹染色单体分离，导致每条染色体由含2个DNA降为含1个DNA，A错误；若图1表示减数分裂，则图1的BC段表示每条染色体含2条姐妹染色单体和2个DNA，可表示减数第一次分裂前的间期的G2期至减数第二次分裂中期的细胞，若处于减数第二次分裂，一个细胞中可能含有0条或1条Y染色体，B正确；若两图均表示有丝分裂，则图1的DE段表示后期和末期，其染色体数目与体细胞不同，C错误；若图1表示减数分裂，CD段表示着丝点分裂，姐妹染色体单体分离，图2表示有丝分裂，CD段表示末期的细胞质一分二，2个细胞核分别分配到2个子细胞，D错误。
7．下图表示细胞分裂和受精作用过程中核DNA数目和染色体数目的变化，据图分析可得出( )
①a阶段为有丝分裂、b阶段为减数分裂 ②L→M所示过程与细胞膜的流动性有关 ③GH段和OP段，细胞中含有的染色体数目是相等的 ④MN段发生了核DNA数目的加倍
A．①②④ B．①②③
C．①③ D．②④
答案 A
解析 图中a阶段是有丝分裂过程，b阶段是减数分裂过程，①正确；L→M是受精作用过程，在受精过程中，精子与卵细胞的结合与细胞膜的流动性有关，②正确；c阶段是有丝分裂过程，MN段是有丝分裂的间期、前期、中期，在间期核DNA数目加倍，④正确；OP段是有丝分裂的后期，由于着丝点分裂，染色体数目加倍，是GH段染色体数目的2倍，③错误。
题型4 减数分裂和有丝分裂柱形图分析
1．柱形图
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的数量不可能是0。染色单体会因着丝点的分裂而消失，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。
(2)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DNA数∶染色体数可能为1∶1或2∶1，但不可能是1∶2。
8．(2020·广东广州模拟)在二倍体动物(染色体数为2n)的细胞分裂过程中，某一时期细胞内染色体(a)和核DNA分子(b)的数目关系如图所示。正常情况下，此时期细胞内可能发生( )
A．两组中心粒分别移向细胞两极
B．细胞中某一极的染色体数为n
C．非同源染色体之间进行自由组合
D．染色体排列在细胞中央的赤道板上
答案 B
解析 根据题意和图示可知，此时期染色体数目等于核DNA数目，说明着丝点已分裂，细胞处于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期。两组中心粒分别移向细胞两极发生在前期，前期染色体数∶核DNA分子数＝1∶2，A错误；如果处于减数第二次分裂后期，则细胞中某一极的染色体数为n，B正确；非同源染色体之间进行自由组合发生在减数第一次分裂后期，减数第一次分裂后期染色体数∶核DNA分子数＝1∶2，C错误；染色体排列在细胞中央的赤道板上发生在有丝分裂中期和减数第二次分裂中期，这两个时期染色体数∶核DNA分子数＝1∶2，D错误。
9．(2020·安徽合肥高三调研)某生物体细胞中染色体数为2n，图中属于有丝分裂中期和减数第二次分裂后期的依次是( )
A．①② B．②③
C．④② D．④③
答案 C
解析 有丝分裂中期，每条染色体含有两条染色单体，染色体数∶染色单体数∶核DNA数＝2n∶4n∶4n，即图④；减数第一次分裂后期同源染色体分离，导致染色体数目减半，但减数第二次分裂后期，由于着丝点分裂，染色单体消失，染色体数目短暂加倍，此时染色体数∶染色单体数∶核DNA数＝2n∶0∶2n，即图②，C正确。
1．核心概念
(1)(必修2 P16)减数分裂：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。
(2)(必修2 P18)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。
(3)(必修2 P18)联会：同源染色体两两配对的现象。
(4)(必修2 P18)联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫做四分体。
(5)(必修2 P18)交叉互换：四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕，并交换一部分片段。
(6)(必修2 P24)受精作用：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
2．教材结论性语句
(1)(必修2 P18)减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数第一次分裂。
(2)(必修2 P25)精子的头部入卵细胞后不久，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。这样，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)。
1．(2020·海南，13)某哺乳动物的体细胞染色体数为2n。下列有关该动物精原细胞的叙述，正确的是( )
A．既能进行有丝分裂，又能进行减数分裂
B．分裂过程中的染色体数目不会为n
C．在有丝分裂后期会发生基因重组
D．经过染色体复制产生的初级精母细胞中没有同源染色体
答案 A
解析 动物的精原细胞能通过有丝分裂增加精原细胞数量，也能通过减数分裂产生精细胞进行生殖，A正确；精原细胞若进行减数分裂，在减数第二次分裂前期和中期，以及产生的子细胞中染色体数目均为n，B错误；在有丝分裂后期不会发生基因重组，基因重组发生在减数第一次分裂过程中，C错误；经过染色体复制产生的初级精母细胞中含有同源染色体，减数第一次分裂后期同源染色体分离，产生的次级精母细胞中不含同源染色体，D错误。
2．(2020·天津，7)一个基因型为DdTt的精原细胞产生了四个精细胞，其基因与染色体的位置关系见下图。导致该结果最可能的原因是( )
A．基因突变
B．同源染色体非姐妹染色单体交叉互换
C．染色体变异
D．非同源染色体自由组合
答案 B
解析 一个基因型为DdTt的精原细胞产生了四个精细胞，四个精细胞的基因型分别是DT、Dt、dT、dt，说明在减数第一次分裂前期，同源染色体的非姐妹染色单体间发生了交叉互换，B项符合题意；若一个基因发生突变，则一个精原细胞产生的四个精细胞，有三种类型，A项不符合题意；图中没有发生染色体变异，C项不符合题意；若不发生基因突变以及同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换，则非同源染色体自由组合，一个精原细胞产生的四个精细胞，有两种类型，D项不符合题意。
3．(2018·全国Ⅲ，4)关于某二倍体哺乳动物细胞有丝分裂和减数分裂的叙述，错误的是( )
A．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
B．有丝分裂中期和减数第一次分裂中期都发生同源染色体联会
C．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
D．有丝分裂中期和减数第二次分裂中期染色体都排列在赤道板上
答案 B
解析 同源染色体联会发生在减数第一次分裂前期，有丝分裂过程中不发生同源染色体联会，B项错误；有丝分裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂一次，形成的子细胞的染色体数目与亲代细胞一致；减数分裂过程中染色体复制一次，细胞分裂两次，形成的子细胞的染色体数目是亲代细胞的一半，C项正确；哺乳动物细胞处于有丝分裂中期和减数第二次分裂中期时，染色体的形态稳定、数目清晰，排列在赤道板上，D项正确。
4．(2020·浙江7月选考，21)若某二倍体高等动物(2n＝4)的基因型为DdEe，其1个精原细胞(DNA被32P全部标记)在培养液中培养一段时间，分裂过程中形成的其中1个细胞如图所示，图中细胞有2条染色体DNA含有32P。下列叙述错误的是( )
A．形成图中细胞的过程中发生了基因突变
B．该精原细胞至多形成4种基因型的4个精细胞
C．图中细胞为处于减数第二次分裂后期的次级精母细胞
D．该精原细胞形成图中细胞的过程中至少经历了两次胞质分裂
答案 B
解析 该细胞中由姐妹染色单体分开形成的两条染色体上，其中一条含有基因d、e，另一条含有基因D、e，说明形成图中细胞的过程中发生了基因突变，基因d(D)突变成了基因D(d)，注意基因D(d)并非四分体时期非姐妹染色单体交叉互换形成的，若是交叉互换形成的，基因D(d)所在的部位应涂成深色，A项正确；图中细胞的细胞膜从中部向内凹陷，且发生了着丝点分裂，姐妹染色单体分离，所以该细胞为处于减数第二次分裂后期的次级精母细胞，C项正确；由题干信息可知，1个精原细胞的DNA被32P全部标记，在培养液中培养一段时间后，形成的图中细胞有2条染色体被32P标记。若精原细胞直接进行减数分裂，DNA复制时进行半保留复制，则图中的细胞应该有4条染色体被32P标记。由此推测，精原细胞在进行减数分裂前进行了一次有丝分裂，所以该精原细胞形成图中细胞的过程中至少经历了两次胞质分裂，D项正确；在考虑基因突变和交叉互换的情况下，基因型为DdEe的该精原细胞至多形成基因型为DE、De、dE、de的4种精细胞；又因为该精原细胞至少经过了一次有丝分裂和减数分裂，因此该精原细胞至少可形成8个精细胞，B项错误。
5．(2020·北京，7)如图是雄性哺乳动物体内处于分裂某时期的一个细胞的染色体示意图。相关叙述不正确的是( )
A．该个体的基因型为AaBbDd
B．该细胞正在进行减数分裂
C．该细胞分裂完成后只产生2种基因型的精子
D．A、a和D、d基因的遗传遵循自由组合定律
答案 C
解析 根据细胞图示中的基因分布可以发现，该个体的基因型应该为AaBbDd，A正确；图中显示同源染色体正在联会，且下方的一对同源染色体正在发生交叉互换，可判定该细胞正在进行减数分裂，B正确；图中细胞发生了同源染色体非姐妹染色单体之间的交叉互换，由此可知该细胞分裂完成后可以产生4种基因型的配子，C错误；A、a和D、d基因位于非同源染色体上，因此它们的遗传遵循自由组合定律，D正确。
课时精练
一、选择题
1．与果蝇细胞的有丝分裂过程相比，只发生在果蝇精原细胞的减数分裂过程中的变化是( )
A．DNA分子的复制和有关蛋白质的合成
B．染色体数目和染色体组数目同时加倍
C．非同源染色体上的非等位基因自由组合
D．DNA分子中碱基对的替换、增添和缺失
答案 C
解析 在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，都要进行DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，A不符合题意；在有丝分裂的后期和减数第二次分裂的后期，着丝点都是一分为二，导致姐妹染色单体分开成为子染色体，引起染色体数目加倍，染色体组数目也随之加倍，B不符合题意；非同源染色体上的非等位基因的自由组合，只发生在减数第一次分裂的后期，C符合题意；在有丝分裂和减数分裂的过程中，均有可能发生DNA分子中因碱基对的替换、增添和缺失而导致的基因突变，D不符合题意。
2．下列是对高等动物通过减数分裂形成雌、雄配子以及受精作用的描述，其中正确的是( )
A．每个卵细胞继承了初级卵母细胞1/4的细胞质
B．进入卵细胞并与之融合的精子几乎不携带细胞质
C．等位基因进入卵细胞的机会并不相等，因为一次减数分裂只形成一个卵细胞
D．雌、雄配子彼此结合的机会相等，因为它们的数量相等
答案 B
解析 1个卵原细胞经过减数分裂产生1个卵细胞和3个极体，其中初级卵母细胞和次级卵母细胞在分裂过程中，细胞质分配是不均等的，A错误；精细胞产生后变形为精子，受精时精子只有头部进入卵细胞，尾部留在外面，进入卵细胞并与之融合的精子几乎不携带细胞质，B正确；等位基因进入卵细胞的机会相等，C错误；雄配子的数量远远多于雌配子的数量，D错误。
3．如果精原细胞有三对同源染色体，A和a、B和b、C和c，下列哪四个精子是来自同一个精原细胞的(不考虑交叉互换和突变)( )
A．aBc、AbC、aBc、AbC B．AbC、aBC、Abc、abc
C．AbC、Abc、abc、ABC D．abC、abc、aBc、ABC
答案 A
解析 一个精原细胞减数分裂形成4个精子，但只有2种基因型，A项正确。
4．(2021·广东省广州市育才中学高三模拟)如图表示雌兔卵巢中某种细胞分裂时每条染色体上DNA数量的变化。下列叙述中正确的是( )
A．A→B过程细胞中一定有氢键断裂
B．B→C过程细胞中一定有交叉互换
C．C→D过程一定与纺锤体有关
D．D→E细胞中X染色体只有1条或2条
答案 A
解析 A→B段表示DNA复制，所以细胞中一定有氢键断裂，A正确；B→C过程若细胞进行有丝分裂则不会发生交叉互换，若处于减数第一次分裂则可能会发生交叉互换，B错误；CD段形成的原因是着丝点分裂，染色单体分离，与纺锤体无关，C错误；若DE段细胞处于有丝分裂后期时，细胞中X染色体有4条，D错误。
5．如图表示某二倍体动物生殖器官内某细胞中部分染色体及基因组成(未发生染色体变异)。据图分析，下列叙述正确的是( )
A．该细胞含2对同源染色体，7条染色单体
B．该细胞可能在四分体时期发生了交叉互换
C．该细胞最终产生2种类型的精细胞
D．该细胞4条染色体中两条来自父方，两条来自母方
答案 D
解析 该细胞中存在同源染色体，且同源染色体正在分离，但着丝点没有分裂，所以细胞中含2对同源染色体，8条染色单体，A错误；根据1号染色体的两条姐妹染色单体上均有基因a可知，该细胞发生了基因突变，不可能在四分体时期发生了交叉互换，B错误；该细胞由于发生过基因突变，所以该细胞减数分裂形成的精子有3种类型，C错误；该细胞的4条染色体为2对同源染色体，所以两条来自父方，两条来自母方，D正确。
6．在观察人体发生减数分裂的细胞时，发现X、Y染色体总是最先分离，分析其原因可能是( )
A．X、Y染色体与性别有关
B．X、Y染色体同源区段太少
C．X、Y染色体都很小
D．X、Y染色体不能联会
答案 B
解析 X、Y染色体结构上包含同源区段和非同源区段，减数分裂过程中首先是同源染色体联会，由于X、Y染色体的同源区段最短，所以联会所需时间最短，X、Y染色体最先分离。
7．(2020·安徽省江淮十校高三第三次联考)从二倍体哺乳动物精巢中取细胞分析其分裂图像，其中甲、乙两类细胞的染色体组数和同源染色体对数如图所示。下列叙述正确的是( )
A．甲类细胞是精原细胞或初级精母细胞
B．甲类细胞处于减数第一次分裂的前、中、后期
C．乙类细胞中，性染色体只有一条X染色体或Y染色体
D．乙类细胞的分裂会因同源染色体分离导致染色体组数减半
答案 A
解析 根据题图分析可知，甲类细胞中染色体组数和同源染色体对数相同，甲类细胞可能处于减数第一次分裂的前、中、后期，也可能是精原细胞或处于有丝分裂其他时期的细胞，B错误；乙类细胞表示减数第二次分裂后期着丝点分裂后，染色体组数暂时加倍的细胞，此时细胞内性染色体有X、X或Y、Y，C错误；乙类细胞内没有同源染色体，继续分裂形成的精细胞中染色体组数与体细胞相比减半，D错误。
8．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( )
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
答案 C
解析 图乙细胞不含同源染色体，且每条染色体的着丝点排列在赤道板上，则该细胞处于减数第二次分裂中期，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和末期，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，所示染色体组数值为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段表示减数第一次分裂或减数第二次分裂，Ⅱ段表示减数第二次分裂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。
9．假设如图所示为某动物(2n＝4)体内一个分裂细胞的局部示意图，其中另一极的结构未绘出。已知该动物的基因型为 GgXEY，下列叙述正确的是( )
A．图示细胞为初级精母细胞，应进行均等分裂
B．图示完整细胞内应有 6 条染色单体
C．图示细胞经过分裂能得到 2 种或 4 种配子
D．图示未绘出的一极一定存在 G、g 两种基因
答案 A
解析 图示细胞处于减数第一次分裂后期，且该生物为雄性个体，则该细胞为初级精母细胞，应进行均等分裂，A正确；图示完整细胞内应有4条染色体，8条染色单体，B错误；图示细胞经过分裂能得到3种配子(发生的是基因突变)或4种配子(发生的是交叉互换)，C错误；若发生的是基因突变，图示未绘出的一极只存在 G、g两种基因中的一种，D错误。
10．(2020·西北狼联盟高三一诊模拟)图甲表示某二倍体昆虫(AaBBDd)细胞分裂某时期图像，图乙表示其细胞分裂过程中mRNA含量和每条染色体中DNA分子数的变化。下列说法正确的是( )
A．图甲细胞有2个染色体组，处于图乙中的e时期
B．图甲细胞的变异发生在图乙中的b或d时期
C．图乙中的c时期最可能是减数第一次分裂前期
D．等位基因的分开一定发生在减数第一次分裂的后期
答案 A
解析 图甲细胞有2个染色体组，处于图乙中的e时期，即减数第二次分裂的后期，A正确；由于二倍体昆虫细胞的基因型为AaBBDd，所以图甲细胞的变异只能是基因突变，因而发生在图乙中的b时期，即DNA分子复制时，B错误；由分析可知，图乙中的c时期最可能是有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期(其中的G2期)，C错误；由于图中的细胞发生了基因突变，故等位基因的分离既可以发生在减数第一次分裂的后期，也可以发生在减数第二次分裂后期，D错误。
二、非选择题
11．有性生殖通过减数分裂与受精作用两个环节，不仅保证了生殖的成功率，还在保持生物遗传的稳定性和多样性方面有相当的优越性。请回答下列问题：
(1)在显微镜下观察减数分裂的固定装片时，判断细胞所处不同分裂时期的依据是________________________________________________________________________。
(2)在减数分裂形成精子的过程中，精细胞需经过______才能成为精子，该过程中虽然丢弃了大部分细胞质及多数细胞器，但全部的线粒体被保留下来，并集中在尾的基部，其意义是
_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)减数分裂过程中，因______________分离使配子中染色体数目减半，受精作用使受精卵中染色体又恢复到正常数目，从而维持了生物遗传的稳定性。
(4)请从配子形成和受精作用两方面，简要说明遗传多样性的原因：__________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________。
答案 (1)细胞中染色体的形态、位置和数目 (2)变形 使精子有充足的能量灵活游动，从而保证受精作用的顺利完成 (3)同源染色体 (4)减数分裂时因非同源染色体自由组合和同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换形成多样性的配子，受精作用时精卵细胞的随机结合形成多样性的受精卵
解析 (1)减数分裂过程中，处于不同时期的细胞中染色体的形态、位置和数目不同。(2)由精细胞变形形成精子的过程中，细胞核变为精子头的主要部分，高尔基体发育为头部的顶体，中心体演变为精子的尾，大部分细胞质和多数细胞器被丢弃，但全部的线粒体却被保留下来，并集中在尾的基部，使精子有充足的能量灵活游动，从而保证受精作用的顺利完成。(3)减数分裂过程中，由于减数第一次分裂同源染色体分离并进入不同的次级精(卵)母细胞，使染色体数目减半。(4)遗传多样性的原因：①从配子形成过程来考虑，a.减数第一次分裂前期，同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换；b.减数第一次分裂后期同源染色体分离，非同源染色体自由组合；②从受精作用来考虑，精卵细胞的随机结合。
12．如图1表示某二倍体动物的一个性原细胞经减数分裂过程传递基因的情况；图2、图3分别表示该动物的性原细胞在正常分裂过程中，每条染色体上DNA数量和细胞中染色体组数变化情况。请据图回答问题：
(1)图1、2、3中，可表示有丝分裂过程的是________________________________________。
(2)图1中，只位于图2中BC段的细胞是____________(填序号)。图3中，与图2中BC段对应的区段最可能是________。
(3)只考虑染色体变异，形成图1中生殖细胞基因组成异常的分裂时期是_________________，与之同时产生的另外三个细胞的基因组成是__________________________________。
(4)图3中，与图2中CD段的变化原因相同的区段是 ________。
(5)图1中，次级性母细胞含有的染色体组数是________。
答案 (1)图2、3 (2)① FG (3)减数第一次分裂后期 ABb、a、a (4)GH (5)1或2
解析 (1)图1、2、3中，可表示有丝分裂过程的是图2、3。(2)图1中，只位于图2中BC段的细胞是①初级性母细胞。图3中，与图2中BC段对应的区段最可能是FG段，即有丝分裂前期和中期。(3)如果只考虑染色体变异，形成图1中生殖细胞基因组成异常的分裂时期是减数第一次分裂后期，有一对同源染色体没有分离，与之同时产生的另外三个细胞的基因组成是ABb、a、a。(4)图3中，与图2中CD段的变化原因相同的区段是GH，即着丝点分裂。(5)图1中，次级性母细胞含有的染色体组数是1(减数第二次分裂前期和中期)或2(减数第二次分裂后期)。
13．研究表明，雌性动物繁殖率下降与减数分裂异常密切相关，为了解减数分裂过程中的调控机制，研究人员展开了系列实验。
(1)减数第一次分裂的前期可分为如图1所示5个亚时期，其中偶线期和粗线期可见同源染色体发生________并形成四分体。减数第一次分裂过程中，非同源染色体的____________及同源染色体中____________________之间的交叉互换会导致配子基因组合的多样性。
(2)小鼠卵原细胞在胚胎期就开始了减数第一次分裂，但在出生前后被阻滞在双线期之后、浓缩期之前的一个漫长的静止阶段(称为核网期)。研究发现，在此过程中，细胞中的环腺苷酸(简称cAMP)含量逐渐上升，达到峰值后维持在较高水平。在雌性小鼠性成熟后，卵母细胞才少量分批继续进行减数分裂。
①cAMP被称为细胞内的第二信使。如图2所示，当信号分子与________结合后，通过G蛋白激活酶A，在其催化下由________生成cAMP，作用于靶蛋白，调节细胞的生理过程。
②实验一：不同条件下体外培养特定时期的卵母细胞，实验结果如图3所示。由此可知，cAMP调控了细胞的减数分裂进程，判断依据是__________________________________________
______________________________________________________________________________。
③已知卵母细胞进入粗线期时，在显微镜下可观察到联会复合体蛋白(简称S蛋白)沿染色体轴分布，进入核网期时，S蛋白则已完全从染色体上解离下来，研究人员猜测cAMP调控减数分裂进程的靶蛋白可能是S蛋白，并对此展开进一步研究。
实验二：选取特定时期的胚胎卵巢，实验组注射混有台盼蓝的干扰S基因表达的RNA(台盼蓝用于指示注射成功与否)，则对照组应注射________________________________________。经处理后分别进行细胞培养，3 d后，实验组有67.0%的卵母细胞进入了核网期，对照组只有31.7%的卵母细胞进入核网期，证明干扰S基因的表达会________(填“促进”或“抑制”)小鼠卵母细胞提前进入核网期。
答案 (1)联会 自由组合 非姐妹染色单体 (2)①受体 ATP ②2组处于核网期的细胞比例低于1组和3组 ③等量混有台盼蓝的不干扰S基因表达的RNA 促进
解析 (1)减数第一次分裂的前期可分为如图1所示5个亚时期，其中偶线期和粗线期可见同源染色体发生联会，即两两配对并形成四分体。减数第一次分裂过程中，后期同源染色体分离，非同源染色体的自由组合以及前期的四分体时期同源染色体中非姐妹染色单体之间的交叉互换都会导致配子基因组合的多样性。(2)①cAMP被称为细胞内的第二信使，当信号分子与细胞膜上的受体结合后，通过G蛋白激活酶A，在其催化下由ATP生成cAMP，作用于靶蛋白，调节细胞的生理过程。②实验一：根据图3中的柱形图可知，2组处于核网期的细胞比例低于1组和3组，说明cAMP调控了细胞的减数分裂进程。③实验二：选取特定时期的胚胎卵巢，实验组注射混有台盼蓝的干扰S基因表达的RNA，根据对照原则，则对照组应注射等量混有台盼蓝的不干扰S基因表达的RNA。
第12讲 减数分裂和受精作用
[目标要求] 1.细胞的减数分裂。2.动物配子的形成过程。3.动物的受精过程。4.实验：观察细胞的减数分裂。
考点一 减数分裂和受精作用
1．减数分裂的概念
2．减数分裂过程
(1)哺乳动物精子的形成过程
(2)精子和卵细胞形成过程的异同点(以哺乳动物为例)
比较项目
精子的形成
卵细胞的形成
场所
睾丸
卵巢
时间
初情期
胎儿时期(性别分化以后)和初情期以后
细胞质分裂
均等分裂
卵母细胞不均等分裂；第一极体均等分裂
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
教材中的隐性知识 (1)源于必修2 P17图2－2和P20图2－5：请写出下列各细胞的名称：
提示 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。
(2)源于必修2 P19“旁栏思考”
一个卵原细胞不均等分裂最终只形成一个体积较大的卵细胞，这有什么意义？
提示 使卵细胞的体积尽可能的大，储存足够的营养物质，保证受精后受精卵早期发育的物质和能量供应。
3．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相融合，使彼此的染色体会合在一起。
(3)结果：受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目。
(4)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。
教材中的隐性知识 源于必修2 P25“想像空间”：受精卵中遗传物质一多半来自母方的原因是细胞核中遗传物质一半来自父方、一半来自母方，细胞质中的遗传物质几乎全部来自母方。
(1)有丝分裂和减数分裂都有细胞周期( × )
(2)交叉互换发生在减数第一次分裂前期的同源染色体中的非姐妹染色单体之间( √ )
(3)减数第一次分裂中，着丝点分裂导致染色体数目加倍( × )
(4)减数第二次分裂后期彼此分离的染色体大小、形态一样，但不是同源染色体( √ )
(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( √ )
(1)(源于必修2 P18)减数第一次分裂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。
(2)请从配子形成和受精作用两个方面解释遗传多样性的原因：减数第一次分裂时四分体中非姐妹染色单体间的交叉互换，减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合，都导致配子中染色体组合的多样性。卵细胞和精子的随机结合，进一步增加了受精卵中染色体组合的多样性，因而增加了遗传的多样性。
(3)请从配子形成和受精作用两个方面解释遗传稳定性的原因(以二倍体为例)：减数分裂形成的配子中染色体数目减半；而且每个配子中的染色体是一整套非同源染色体的组合。卵细胞和精子的结合，使受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，生物体的性状是由染色体上的遗传物质控制的，因此，染色体数目的恒定维持了遗传的稳定性。
1．基本概念辨析
(1)同源染色体：减数分裂过程中联会配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，且一条来自父方，一条来自母方。
①同源染色体的形状、大小一般都相同，但也有大小不同的，如人的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，如着丝点分裂后，姐妹染色单体形成的染色体尽管大小、形状相同，但不是同源染色体。
③有丝分裂中同源染色体不联会，也就不会形成四分体。
④同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换和非同源染色体的自由组合都可能导致基因重组。
(2)联会：减数第一次分裂过程中(前期)，同源染色体两两配对的现象。
(3)四分体：联会后的每对同源染色体都含有四条染色单体，叫做四分体。
(4)交叉互换：四分体中的非姐妹染色单体之间交换一部分片段的现象。
2．减数分裂过程中的相关曲线图与柱形图(以精子形成为例)
(1)甲为精原细胞；乙为初级精母细胞；丙、丁为次级精母细胞；戊为精细胞。
(2)染色体数目变化及原因
①减数第一次分裂末期，同源染色体分离、分别进入两个子细胞，染色体数目减半。
②减数第二次分裂后期，着丝点分裂，染色体数目加倍到体细胞水平。
③减数第二次分裂末期，细胞一分为二，染色体数目减半。
(3)核DNA数目变化及原因
①减数第一次分裂前的间期，DNA复制，核DNA数目加倍。
②减数第一次分裂末期，细胞一分为二，核DNA数目减半。
③减数第二次分裂末期，细胞一分为二，核DNA数目再减半。
(4)染色单体数目变化及原因
①减数第一次分裂前的间期，DNA复制，染色单体形成。
②减数第一次分裂末期，细胞一分为二，染色单体数目减半。
③减数第二次分裂后期，着丝点分裂，染色单体消失。
3．具有n对同源染色体的个体产生配子的情况(不考虑基因突变和交叉互换)
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
考向一 减数分裂和受精作用的过程分析
1．(2021·广东惠州调研)在不考虑交叉互换、基因突变、染色体变异等前提下，下列关于减数分裂有关过程的先后顺序的说法错误的是( )
A．四分体中同源染色体分离伴随着着丝点分裂
B．姐妹染色单体的分离发生在同源染色体分离之后
C．等位基因的分离发生在细胞中的染色体减半前
D．同源染色体联会发生在细胞中的核DNA数目减半前
答案 A
解析 在减数分裂过程中，四分体中同源染色体分离发生在减数第一次分裂后期，着丝点分裂发生于减数第二次分裂后期，A错误。
2．下图表示某高等动物减数分裂细胞图，下列叙述正确的是( )
A．甲、乙可存在于同一个体内
B．甲、乙都有2对同源染色体和2个染色体组
C．甲、乙都有4个核DNA分子
D．甲、乙都有来自父方和母方的染色体
答案 D
解析 甲、乙分别是次级卵母细胞和初级精母细胞，所以不可能存在于同一个体内，A错误；甲细胞中不含同源染色体，B错误；甲中有4个核DNA分子，乙中有8个核DNA分子，C错误；根据细胞中的染色体组成(通过颜色区分)可知，甲、乙都有来自父方和母方的染色体，D正确。
3．(2021·河南宛城南阳中学高三模拟)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DNA
C．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
答案 B
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。
考向二 减数分裂过程中相关结构或物质数量变化的分析
4．如图表示细胞分裂过程中染色体、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∶1
D．此段中染色体行为是生物变异的根本来源
答案 A
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，实线表示染色体数的变化。O～a段表示减数第一次分裂前的间期，a～c段中b为减数第一次分裂末期的终点，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；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。
5．(2020·黑龙江哈尔滨三中高三月考)如图表示某生物(2n)细胞分裂时期图，分裂顺序A→B→C→D。下列相关叙述不正确的是( )
A．根据B→C过程可以判断该分裂为减数分裂
B．在B→C过程发生了同源染色体的联会和分离
C．a为细胞数、b为核DNA、c为染色体、d为染色单体
D．完成该分裂过程实现了遗传物质的减半
答案 D
解析 完成该过程实现了核DNA和染色体数的减半，但细胞质中的遗传物质不是均等分裂，故不一定减半，D错误。
考向三 配子的类型和来源分析
6．某种生物三对等位基因分别位于三对同源染色体上，如图表示该生物的精细胞。试根据细胞内基因的类型，判断这些精细胞至少来自精原细胞的个数是(不考虑交叉互换)( )
A．2个 B．3个 C．4个 D．5个
答案 C
解析 来自一个精原细胞的精细胞基因组成相同或互补，根据这一点可以判断①④可来自一个精原细胞，②⑥可来自一个精原细胞，③来自一个精原细胞，⑤来自一个精原细胞，这些精细胞至少来自4个精原细胞，C项正确。
7．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，同源染色体发生交叉互换形成了如图2所示的四个精子，则来自同一个次级精母细胞的是( )
A．①② B．①③
C．②③ D．③④
答案 B
解析 减数第一次分裂的特点：同源染色体分离；减数第二次分裂的特点：次级精母细胞内由同一着丝点相连的两条姐妹染色单体分开，成为两条子染色体并分别进入两个精细胞中，所以由同一个次级精母细胞最终分裂形成的精细胞中，染色体组成应相同。综上所述，根据图2中各细胞内染色体组成特点推知，①与③、②与④的染色体组成基本相同，B项正确。
科学思维 配子来源的判断方法
考点二 观察细胞的减数分裂
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．实验材料选择
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实验的材料，原因如下：
(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，有的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，才能继续完成减数第二次分裂。
2．观察过程中需注意的两个问题
(1)不止观察到一种分裂方式：动物的精巢、卵巢以及植物的花药中的细胞既进行有丝分裂又进行减数分裂，故观察到的图像应存在有丝分裂、减数分裂两种分裂方式，其染色体数目有三种情况：n、2n、4n(假设亲代为二倍体)。
(2)不能观察到一个细胞减数分裂的全过程：如同观察有丝分裂一样，由于细胞在解离过程中被杀死，无法观察细胞中染色体的动态变化过程——欲看到全部过程，需通过移动装片，从不同的视野中寻找。
考向 实验的基本原理和过程分析
8．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
答案 D
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。
9．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→④
B．图①细胞内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
答案 B
解析 根据染色体的行为可判断，①～⑤分别为减数第一次分裂前的间期、减数第一次分裂后期、减数第一次分裂前期、减数第二次分裂末期、减数第二次分裂后期，其顺序是①→③→②→⑤→④，A项正确；图①为减数第一次分裂前的间期，此时细胞中进行染色体的复制，DNA数目加倍，但染色体数目保持不变，B项错误；基因重组有两种类型，一种是自由组合型，发生在减数第一次分裂后期，如图②，另一种是交叉互换型，发生在减数第一次分裂前期，如图③，C项正确；图②③⑤细胞中所含染色体数目均与体细胞相同，都含有两个染色体组，D项正确。
考点三 减数分裂和有丝分裂的综合题型解题规律
题型1 减数分裂和有丝分裂基本过程的分析
减数分裂与有丝分裂的过程及特点(以二倍体动物细胞为例)
比较项目
减数分裂
有丝分裂
分裂的细胞
原始生殖细胞
体细胞或原始生殖细胞
染色体复制时期
减数第一次分裂前的间期
间期
细胞分裂次数
2次
1次
联会、四分体
发生在减数第一次分裂前期
不出现
交叉互换(基因重组)
发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间
不发生
同源染色体分离
发生在减数第一次分裂后期
不发生
着丝点分裂
发生在减数第二次分裂后期
发生在后期
子细胞间的遗传物质
不一定相同
一般相同
可遗传变异
基因突变、基因重组、染色体变异
基因突变、染色体变异
1．某二倍体动物的某细胞内含有10条染色体、10个DNA分子，且细胞膜开始缢缩，则该细胞( )
A．处于有丝分裂后期
B．正在发生基因自由组合
C．将形成配子
D．正在发生DNA复制
答案 C
解析 根据题干信息可知，该细胞为二倍体动物细胞的分裂，没有染色单体即着丝点已经分裂，每一极有5条染色体，故该细胞应处于减数第二次分裂末期，即将形成配子。
2．在观察果蝇细胞中的染色体组成时，发现一个正在分裂的细胞中，共有8条染色体，呈现4种不同的形态。下列说法正确的是( )
A．若该细胞正处于分裂前期，则一定有同源染色体联会
B．若该细胞正处于分裂后期，其一定会发生基因重组
C．若该细胞此时存在染色单体，则该果蝇有可能是雌性
D．若该细胞此时没有染色单体，则该细胞不可能取自精巢
答案 C
解析 根据题干信息分析，正在分裂的细胞中有8条染色体，4种形态，说明细胞中含有2个染色体组，该细胞不可能处于减数第二次分裂的前期，应处于减数第一次分裂前期或有丝分裂前期，而有丝分裂前期没有同源染色体联会，A错误；若该细胞正处于分裂后期，可能是减数第一次分裂后期或减数第二次分裂后期，在减数第一次分裂后期发生非同源染色体上的非等位基因自由组合，属于基因重组，但减数第二次分裂后期没有基因重组，B错误；若该细胞此时存在染色单体，说明此时不可能处于减数第二次分裂后期，可能处于有丝分裂前、中期或减数第一次分裂，由于细胞中染色体只有4种形态，而雄果蝇的染色体有5种形态，因此该果蝇不可能是雄果蝇，C正确；若该细胞此时没有染色单体，说明该细胞处于减数第二次分裂后期，则该细胞可能来自卵巢或精巢，D错误。
题型2 减数分裂与有丝分裂细胞图像题分析
1．三个前期图的判断
判断步骤：
结论：A为有丝分裂前期，B为减数第一次分裂前期，C为减数第二次分裂前期。
2．三个中期图的判断
判断步骤：
着丝点是否排列在赤道板上
结论：A为有丝分裂中期，B为减数第二次分裂中期，C为减数第一次分裂中期。
3．五个后期图的判断
判断步骤：
染色体是否含有染色单体
结论：A为有丝分裂后期，B为减数第二次分裂后期(次级精母细胞或极体)，C为减数第一次分裂后期，D为减数第一次分裂后期，E为减数第二次分裂后期。
3．如图为某动物睾丸中不同细胞的分裂图像，下列说法错误的是( )
A．进行减数分裂的细胞为②和④
B．①②③细胞均含有同源染色体
C．③细胞的子细胞称为初级精母细胞
D．④中可能发生等位基因的分离
答案 C
解析 有丝分裂产生的子细胞是体细胞，C错误。
4．下图为某二倍体高等动物细胞分裂的图像，据图分析，下列叙述不正确的是( )
A．甲、乙、丙细胞中的染色体组数分别为4、2、2，染色体数和核DNA分子数之比为1∶2的是丙、丁细胞
B．若甲、乙、丙三细胞中存在性染色体，则丁细胞中不存在性染色体
C．丙→丁的实质是同源染色体的分离
D．丁细胞中染色体上的P、Q基因，在亲子代传递中遵循基因的自由组合定律
答案 B
解析 若丙细胞含一对性染色体，丙细胞减数分裂后产生的丁细胞含一条性染色体，B项错误。
5．下列细胞分裂图像中，一定表示减数分裂的是( )
答案 D
解析 图A有可能是减数第二次分裂后期图，也有可能是单倍体生物细胞有丝分裂后期图；图B有可能是减数第二次分裂中期图，也有可能是单倍体生物细胞有丝分裂中期图；图C最可能是二倍体生物细胞有丝分裂中期图；图D中同源染色体分离，肯定是减数第一次分裂后期图。
易错提醒 判断分裂图像的三个注意点
(1)细胞中有同源染色体，也可能表示减数第二次分裂，如四倍体生物的减数分裂。
(2)细胞中无同源染色体，也可能表示有丝分裂，如含一个染色体组的单倍体生物。
(3)如果题干中明确为二倍体生物，则没有必要考虑其他类型的生物；若题干中出现“如图为某高等动物的细胞分裂图”或“假设只含某(几)对同源染色体的体细胞”等，可确定为二倍体生物；若没有特殊说明，还要考虑多倍体或单倍体生物的细胞分裂。
题型3 减数分裂和有丝分裂的曲线分析
1．染色体与核DNA数目变化曲线的判断
(1)曲线模型
(2)判断方法
2．每条染色体上的DNA含量的曲线分析
(1)曲线模型
(2)相关解读
①A→B：有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期DNA复制，染色单体形成，每条染色体上有2个DNA分子。
②B→C：含有染色单体的时期，可表示有丝分裂前、中期或减数第一次分裂全过程和减数第二次分裂前、中期。
③C→D：有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，着丝点分裂，姐妹染色单体分开。
3．染色单体数目变化的曲线分析
(1)曲线模型
(2)相关解读
①有丝分裂：分裂间期，因染色体复制，染色单体形成；分裂后期，因着丝点分裂，染色单体变为0(即04n0)。
②减数分裂
4．同源染色体对数变化的曲线分析
(1)曲线模型
(2)相关解读
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2n对，子细胞中同源染色体仍为n对。
②减数分裂：减数第一次分裂后期同源染色体分开，分别进入两个子细胞，次级性母细胞及生殖细胞或极体中不含同源染色体。
5．染色体组数目变化的曲线分析
(1)曲线模型
(2)相关解读
①有丝分裂：后期因着丝点分裂，染色体组数目加倍(2→4)；末期因染色体平均分配到两个子细胞，染色体组数目恢复(4→2)。
②减数分裂：减数第一次分裂末期因同源染色体分别进入两个子细胞，染色体组数目减半(2→1)；减数第二次分裂后期因着丝点分裂，染色体组数目暂时加倍(1→2)；减数第二次分裂末期因染色体平均分配到两个子细胞，染色体组数目减半(2→1)。
6．(2020·辽宁大连期末)下图表示雄果蝇细胞分裂过程中DNA数量的变化。下列叙述正确的是( )
A．若图1表示减数分裂，则图1的CD段表示同源染色体分开
B．若图1表示减数分裂，则图1的BC段一个细胞中可能含有0条或1条Y染色体
C．若两图均表示有丝分裂，则两图的DE段一个细胞内染色体数目与体细胞相同
D．若图1表示减数分裂、图2表示有丝分裂，则两图的CD段都发生着丝点分裂
答案 B
解析 据图分析，不管是有丝分裂还是减数分裂，图1的CD段都表示姐妹染色单体分离，导致每条染色体由含2个DNA降为含1个DNA，A错误；若图1表示减数分裂，则图1的BC段表示每条染色体含2条姐妹染色单体和2个DNA，可表示减数第一次分裂前的间期的G2期至减数第二次分裂中期的细胞，若处于减数第二次分裂，一个细胞中可能含有0条或1条Y染色体，B正确；若两图均表示有丝分裂，则图1的DE段表示后期和末期，其染色体数目与体细胞不同，C错误；若图1表示减数分裂，CD段表示着丝点分裂，姐妹染色体单体分离，图2表示有丝分裂，CD段表示末期的细胞质一分二，2个细胞核分别分配到2个子细胞，D错误。
7．下图表示细胞分裂和受精作用过程中核DNA数目和染色体数目的变化，据图分析可得出( )
①a阶段为有丝分裂、b阶段为减数分裂 ②L→M所示过程与细胞膜的流动性有关 ③GH段和OP段，细胞中含有的染色体数目是相等的 ④MN段发生了核DNA数目的加倍
A．①②④ B．①②③
C．①③ D．②④
答案 A
解析 图中a阶段是有丝分裂过程，b阶段是减数分裂过程，①正确；L→M是受精作用过程，在受精过程中，精子与卵细胞的结合与细胞膜的流动性有关，②正确；c阶段是有丝分裂过程，MN段是有丝分裂的间期、前期、中期，在间期核DNA数目加倍，④正确；OP段是有丝分裂的后期，由于着丝点分裂，染色体数目加倍，是GH段染色体数目的2倍，③错误。
题型4 减数分裂和有丝分裂柱形图分析
1．柱形图
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的数量不可能是0。染色单体会因着丝点的分裂而消失，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。
(2)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DNA数∶染色体数可能为1∶1或2∶1，但不可能是1∶2。
8．(2020·广东广州模拟)在二倍体动物(染色体数为2n)的细胞分裂过程中，某一时期细胞内染色体(a)和核DNA分子(b)的数目关系如图所示。正常情况下，此时期细胞内可能发生( )
A．两组中心粒分别移向细胞两极
B．细胞中某一极的染色体数为n
C．非同源染色体之间进行自由组合
D．染色体排列在细胞中央的赤道板上
答案 B
解析 根据题意和图示可知，此时期染色体数目等于核DNA数目，说明着丝点已分裂，细胞处于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期。两组中心粒分别移向细胞两极发生在前期，前期染色体数∶核DNA分子数＝1∶2，A错误；如果处于减数第二次分裂后期，则细胞中某一极的染色体数为n，B正确；非同源染色体之间进行自由组合发生在减数第一次分裂后期，减数第一次分裂后期染色体数∶核DNA分子数＝1∶2，C错误；染色体排列在细胞中央的赤道板上发生在有丝分裂中期和减数第二次分裂中期，这两个时期染色体数∶核DNA分子数＝1∶2，D错误。
9．(2020·安徽合肥高三调研)某生物体细胞中染色体数为2n，图中属于有丝分裂中期和减数第二次分裂后期的依次是( )
A．①② B．②③
C．④② D．④③
答案 C
解析 有丝分裂中期，每条染色体含有两条染色单体，染色体数∶染色单体数∶核DNA数＝2n∶4n∶4n，即图④；减数第一次分裂后期同源染色体分离，导致染色体数目减半，但减数第二次分裂后期，由于着丝点分裂，染色单体消失，染色体数目短暂加倍，此时染色体数∶染色单体数∶核DNA数＝2n∶0∶2n，即图②，C正确。
1．核心概念
(1)(必修2 P16)减数分裂：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。
(2)(必修2 P18)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。
(3)(必修2 P18)联会：同源染色体两两配对的现象。
(4)(必修2 P18)联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫做四分体。
(5)(必修2 P18)交叉互换：四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕，并交换一部分片段。
(6)(必修2 P24)受精作用：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
2．教材结论性语句
(1)(必修2 P18)减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数第一次分裂。
(2)(必修2 P25)精子的头部入卵细胞后不久，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。这样，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)。
1．(2020·海南，13)某哺乳动物的体细胞染色体数为2n。下列有关该动物精原细胞的叙述，正确的是( )
A．既能进行有丝分裂，又能进行减数分裂
B．分裂过程中的染色体数目不会为n
C．在有丝分裂后期会发生基因重组
D．经过染色体复制产生的初级精母细胞中没有同源染色体
答案 A
解析 动物的精原细胞能通过有丝分裂增加精原细胞数量，也能通过减数分裂产生精细胞进行生殖，A正确；精原细胞若进行减数分裂，在减数第二次分裂前期和中期，以及产生的子细胞中染色体数目均为n，B错误；在有丝分裂后期不会发生基因重组，基因重组发生在减数第一次分裂过程中，C错误；经过染色体复制产生的初级精母细胞中含有同源染色体，减数第一次分裂后期同源染色体分离，产生的次级精母细胞中不含同源染色体，D错误。
2．(2020·天津，7)一个基因型为DdTt的精原细胞产生了四个精细胞，其基因与染色体的位置关系见下图。导致该结果最可能的原因是( )
A．基因突变
B．同源染色体非姐妹染色单体交叉互换
C．染色体变异
D．非同源染色体自由组合
答案 B
解析 一个基因型为DdTt的精原细胞产生了四个精细胞，四个精细胞的基因型分别是DT、Dt、dT、dt，说明在减数第一次分裂前期，同源染色体的非姐妹染色单体间发生了交叉互换，B项符合题意；若一个基因发生突变，则一个精原细胞产生的四个精细胞，有三种类型，A项不符合题意；图中没有发生染色体变异，C项不符合题意；若不发生基因突变以及同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换，则非同源染色体自由组合，一个精原细胞产生的四个精细胞，有两种类型，D项不符合题意。
3．(2018·全国Ⅲ，4)关于某二倍体哺乳动物细胞有丝分裂和减数分裂的叙述，错误的是( )
A．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
B．有丝分裂中期和减数第一次分裂中期都发生同源染色体联会
C．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
D．有丝分裂中期和减数第二次分裂中期染色体都排列在赤道板上
答案 B
解析 同源染色体联会发生在减数第一次分裂前期，有丝分裂过程中不发生同源染色体联会，B项错误；有丝分裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂一次，形成的子细胞的染色体数目与亲代细胞一致；减数分裂过程中染色体复制一次，细胞分裂两次，形成的子细胞的染色体数目是亲代细胞的一半，C项正确；哺乳动物细胞处于有丝分裂中期和减数第二次分裂中期时，染色体的形态稳定、数目清晰，排列在赤道板上，D项正确。
4．(2020·浙江7月选考，21)若某二倍体高等动物(2n＝4)的基因型为DdEe，其1个精原细胞(DNA被32P全部标记)在培养液中培养一段时间，分裂过程中形成的其中1个细胞如图所示，图中细胞有2条染色体DNA含有32P。下列叙述错误的是( )
A．形成图中细胞的过程中发生了基因突变
B．该精原细胞至多形成4种基因型的4个精细胞
C．图中细胞为处于减数第二次分裂后期的次级精母细胞
D．该精原细胞形成图中细胞的过程中至少经历了两次胞质分裂
答案 B
解析 该细胞中由姐妹染色单体分开形成的两条染色体上，其中一条含有基因d、e，另一条含有基因D、e，说明形成图中细胞的过程中发生了基因突变，基因d(D)突变成了基因D(d)，注意基因D(d)并非四分体时期非姐妹染色单体交叉互换形成的，若是交叉互换形成的，基因D(d)所在的部位应涂成深色，A项正确；图中细胞的细胞膜从中部向内凹陷，且发生了着丝点分裂，姐妹染色单体分离，所以该细胞为处于减数第二次分裂后期的次级精母细胞，C项正确；由题干信息可知，1个精原细胞的DNA被32P全部标记，在培养液中培养一段时间后，形成的图中细胞有2条染色体被32P标记。若精原细胞直接进行减数分裂，DNA复制时进行半保留复制，则图中的细胞应该有4条染色体被32P标记。由此推测，精原细胞在进行减数分裂前进行了一次有丝分裂，所以该精原细胞形成图中细胞的过程中至少经历了两次胞质分裂，D项正确；在考虑基因突变和交叉互换的情况下，基因型为DdEe的该精原细胞至多形成基因型为DE、De、dE、de的4种精细胞；又因为该精原细胞至少经过了一次有丝分裂和减数分裂，因此该精原细胞至少可形成8个精细胞，B项错误。
5．(2020·北京，7)如图是雄性哺乳动物体内处于分裂某时期的一个细胞的染色体示意图。相关叙述不正确的是( )
A．该个体的基因型为AaBbDd
B．该细胞正在进行减数分裂
C．该细胞分裂完成后只产生2种基因型的精子
D．A、a和D、d基因的遗传遵循自由组合定律
答案 C
解析 根据细胞图示中的基因分布可以发现，该个体的基因型应该为AaBbDd，A正确；图中显示同源染色体正在联会，且下方的一对同源染色体正在发生交叉互换，可判定该细胞正在进行减数分裂，B正确；图中细胞发生了同源染色体非姐妹染色单体之间的交叉互换，由此可知该细胞分裂完成后可以产生4种基因型的配子，C错误；A、a和D、d基因位于非同源染色体上，因此它们的遗传遵循自由组合定律，D正确。
课时精练
一、选择题
1．与果蝇细胞的有丝分裂过程相比，只发生在果蝇精原细胞的减数分裂过程中的变化是( )
A．DNA分子的复制和有关蛋白质的合成
B．染色体数目和染色体组数目同时加倍
C．非同源染色体上的非等位基因自由组合
D．DNA分子中碱基对的替换、增添和缺失
答案 C
解析 在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，都要进行DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，A不符合题意；在有丝分裂的后期和减数第二次分裂的后期，着丝点都是一分为二，导致姐妹染色单体分开成为子染色体，引起染色体数目加倍，染色体组数目也随之加倍，B不符合题意；非同源染色体上的非等位基因的自由组合，只发生在减数第一次分裂的后期，C符合题意；在有丝分裂和减数分裂的过程中，均有可能发生DNA分子中因碱基对的替换、增添和缺失而导致的基因突变，D不符合题意。
2．下列是对高等动物通过减数分裂形成雌、雄配子以及受精作用的描述，其中正确的是( )
A．每个卵细胞继承了初级卵母细胞1/4的细胞质
B．进入卵细胞并与之融合的精子几乎不携带细胞质
C．等位基因进入卵细胞的机会并不相等，因为一次减数分裂只形成一个卵细胞
D．雌、雄配子彼此结合的机会相等，因为它们的数量相等
答案 B
解析 1个卵原细胞经过减数分裂产生1个卵细胞和3个极体，其中初级卵母细胞和次级卵母细胞在分裂过程中，细胞质分配是不均等的，A错误；精细胞产生后变形为精子，受精时精子只有头部进入卵细胞，尾部留在外面，进入卵细胞并与之融合的精子几乎不携带细胞质，B正确；等位基因进入卵细胞的机会相等，C错误；雄配子的数量远远多于雌配子的数量，D错误。
3．如果精原细胞有三对同源染色体，A和a、B和b、C和c，下列哪四个精子是来自同一个精原细胞的(不考虑交叉互换和突变)( )
A．aBc、AbC、aBc、AbC B．AbC、aBC、Abc、abc
C．AbC、Abc、abc、ABC D．abC、abc、aBc、ABC
答案 A
解析 一个精原细胞减数分裂形成4个精子，但只有2种基因型，A项正确。
4．(2021·广东省广州市育才中学高三模拟)如图表示雌兔卵巢中某种细胞分裂时每条染色体上DNA数量的变化。下列叙述中正确的是( )
A．A→B过程细胞中一定有氢键断裂
B．B→C过程细胞中一定有交叉互换
C．C→D过程一定与纺锤体有关
D．D→E细胞中X染色体只有1条或2条
答案 A
解析 A→B段表示DNA复制，所以细胞中一定有氢键断裂，A正确；B→C过程若细胞进行有丝分裂则不会发生交叉互换，若处于减数第一次分裂则可能会发生交叉互换，B错误；CD段形成的原因是着丝点分裂，染色单体分离，与纺锤体无关，C错误；若DE段细胞处于有丝分裂后期时，细胞中X染色体有4条，D错误。
5．如图表示某二倍体动物生殖器官内某细胞中部分染色体及基因组成(未发生染色体变异)。据图分析，下列叙述正确的是( )
A．该细胞含2对同源染色体，7条染色单体
B．该细胞可能在四分体时期发生了交叉互换
C．该细胞最终产生2种类型的精细胞
D．该细胞4条染色体中两条来自父方，两条来自母方
答案 D
解析 该细胞中存在同源染色体，且同源染色体正在分离，但着丝点没有分裂，所以细胞中含2对同源染色体，8条染色单体，A错误；根据1号染色体的两条姐妹染色单体上均有基因a可知，该细胞发生了基因突变，不可能在四分体时期发生了交叉互换，B错误；该细胞由于发生过基因突变，所以该细胞减数分裂形成的精子有3种类型，C错误；该细胞的4条染色体为2对同源染色体，所以两条来自父方，两条来自母方，D正确。
6．在观察人体发生减数分裂的细胞时，发现X、Y染色体总是最先分离，分析其原因可能是( )
A．X、Y染色体与性别有关
B．X、Y染色体同源区段太少
C．X、Y染色体都很小
D．X、Y染色体不能联会
答案 B
解析 X、Y染色体结构上包含同源区段和非同源区段，减数分裂过程中首先是同源染色体联会，由于X、Y染色体的同源区段最短，所以联会所需时间最短，X、Y染色体最先分离。
7．(2020·安徽省江淮十校高三第三次联考)从二倍体哺乳动物精巢中取细胞分析其分裂图像，其中甲、乙两类细胞的染色体组数和同源染色体对数如图所示。下列叙述正确的是( )
A．甲类细胞是精原细胞或初级精母细胞
B．甲类细胞处于减数第一次分裂的前、中、后期
C．乙类细胞中，性染色体只有一条X染色体或Y染色体
D．乙类细胞的分裂会因同源染色体分离导致染色体组数减半
答案 A
解析 根据题图分析可知，甲类细胞中染色体组数和同源染色体对数相同，甲类细胞可能处于减数第一次分裂的前、中、后期，也可能是精原细胞或处于有丝分裂其他时期的细胞，B错误；乙类细胞表示减数第二次分裂后期着丝点分裂后，染色体组数暂时加倍的细胞，此时细胞内性染色体有X、X或Y、Y，C错误；乙类细胞内没有同源染色体，继续分裂形成的精细胞中染色体组数与体细胞相比减半，D错误。
8．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( )
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
答案 C
解析 图乙细胞不含同源染色体，且每条染色体的着丝点排列在赤道板上，则该细胞处于减数第二次分裂中期，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和末期，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，所示染色体组数值为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段表示减数第一次分裂或减数第二次分裂，Ⅱ段表示减数第二次分裂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。
9．假设如图所示为某动物(2n＝4)体内一个分裂细胞的局部示意图，其中另一极的结构未绘出。已知该动物的基因型为 GgXEY，下列叙述正确的是( )
A．图示细胞为初级精母细胞，应进行均等分裂
B．图示完整细胞内应有 6 条染色单体
C．图示细胞经过分裂能得到 2 种或 4 种配子
D．图示未绘出的一极一定存在 G、g 两种基因
答案 A
解析 图示细胞处于减数第一次分裂后期，且该生物为雄性个体，则该细胞为初级精母细胞，应进行均等分裂，A正确；图示完整细胞内应有4条染色体，8条染色单体，B错误；图示细胞经过分裂能得到3种配子(发生的是基因突变)或4种配子(发生的是交叉互换)，C错误；若发生的是基因突变，图示未绘出的一极只存在 G、g两种基因中的一种，D错误。
10．(2020·西北狼联盟高三一诊模拟)图甲表示某二倍体昆虫(AaBBDd)细胞分裂某时期图像，图乙表示其细胞分裂过程中mRNA含量和每条染色体中DNA分子数的变化。下列说法正确的是( )
A．图甲细胞有2个染色体组，处于图乙中的e时期
B．图甲细胞的变异发生在图乙中的b或d时期
C．图乙中的c时期最可能是减数第一次分裂前期
D．等位基因的分开一定发生在减数第一次分裂的后期
答案 A
解析 图甲细胞有2个染色体组，处于图乙中的e时期，即减数第二次分裂的后期，A正确；由于二倍体昆虫细胞的基因型为AaBBDd，所以图甲细胞的变异只能是基因突变，因而发生在图乙中的b时期，即DNA分子复制时，B错误；由分析可知，图乙中的c时期最可能是有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期(其中的G2期)，C错误；由于图中的细胞发生了基因突变，故等位基因的分离既可以发生在减数第一次分裂的后期，也可以发生在减数第二次分裂后期，D错误。
二、非选择题
11．有性生殖通过减数分裂与受精作用两个环节，不仅保证了生殖的成功率，还在保持生物遗传的稳定性和多样性方面有相当的优越性。请回答下列问题：
(1)在显微镜下观察减数分裂的固定装片时，判断细胞所处不同分裂时期的依据是________________________________________________________________________。
(2)在减数分裂形成精子的过程中，精细胞需经过______才能成为精子，该过程中虽然丢弃了大部分细胞质及多数细胞器，但全部的线粒体被保留下来，并集中在尾的基部，其意义是
_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)减数分裂过程中，因______________分离使配子中染色体数目减半，受精作用使受精卵中染色体又恢复到正常数目，从而维持了生物遗传的稳定性。
(4)请从配子形成和受精作用两方面，简要说明遗传多样性的原因：__________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________。
答案 (1)细胞中染色体的形态、位置和数目 (2)变形 使精子有充足的能量灵活游动，从而保证受精作用的顺利完成 (3)同源染色体 (4)减数分裂时因非同源染色体自由组合和同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换形成多样性的配子，受精作用时精卵细胞的随机结合形成多样性的受精卵
解析 (1)减数分裂过程中，处于不同时期的细胞中染色体的形态、位置和数目不同。(2)由精细胞变形形成精子的过程中，细胞核变为精子头的主要部分，高尔基体发育为头部的顶体，中心体演变为精子的尾，大部分细胞质和多数细胞器被丢弃，但全部的线粒体却被保留下来，并集中在尾的基部，使精子有充足的能量灵活游动，从而保证受精作用的顺利完成。(3)减数分裂过程中，由于减数第一次分裂同源染色体分离并进入不同的次级精(卵)母细胞，使染色体数目减半。(4)遗传多样性的原因：①从配子形成过程来考虑，a.减数第一次分裂前期，同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换；b.减数第一次分裂后期同源染色体分离，非同源染色体自由组合；②从受精作用来考虑，精卵细胞的随机结合。
12．如图1表示某二倍体动物的一个性原细胞经减数分裂过程传递基因的情况；图2、图3分别表示该动物的性原细胞在正常分裂过程中，每条染色体上DNA数量和细胞中染色体组数变化情况。请据图回答问题：
(1)图1、2、3中，可表示有丝分裂过程的是________________________________________。
(2)图1中，只位于图2中BC段的细胞是____________(填序号)。图3中，与图2中BC段对应的区段最可能是________。
(3)只考虑染色体变异，形成图1中生殖细胞基因组成异常的分裂时期是_________________，与之同时产生的另外三个细胞的基因组成是__________________________________。
(4)图3中，与图2中CD段的变化原因相同的区段是 ________。
(5)图1中，次级性母细胞含有的染色体组数是________。
答案 (1)图2、3 (2)① FG (3)减数第一次分裂后期 ABb、a、a (4)GH (5)1或2
解析 (1)图1、2、3中，可表示有丝分裂过程的是图2、3。(2)图1中，只位于图2中BC段的细胞是①初级性母细胞。图3中，与图2中BC段对应的区段最可能是FG段，即有丝分裂前期和中期。(3)如果只考虑染色体变异，形成图1中生殖细胞基因组成异常的分裂时期是减数第一次分裂后期，有一对同源染色体没有分离，与之同时产生的另外三个细胞的基因组成是ABb、a、a。(4)图3中，与图2中CD段的变化原因相同的区段是GH，即着丝点分裂。(5)图1中，次级性母细胞含有的染色体组数是1(减数第二次分裂前期和中期)或2(减数第二次分裂后期)。
13．研究表明，雌性动物繁殖率下降与减数分裂异常密切相关，为了解减数分裂过程中的调控机制，研究人员展开了系列实验。
(1)减数第一次分裂的前期可分为如图1所示5个亚时期，其中偶线期和粗线期可见同源染色体发生________并形成四分体。减数第一次分裂过程中，非同源染色体的____________及同源染色体中____________________之间的交叉互换会导致配子基因组合的多样性。
(2)小鼠卵原细胞在胚胎期就开始了减数第一次分裂，但在出生前后被阻滞在双线期之后、浓缩期之前的一个漫长的静止阶段(称为核网期)。研究发现，在此过程中，细胞中的环腺苷酸(简称cAMP)含量逐渐上升，达到峰值后维持在较高水平。在雌性小鼠性成熟后，卵母细胞才少量分批继续进行减数分裂。
①cAMP被称为细胞内的第二信使。如图2所示，当信号分子与________结合后，通过G蛋白激活酶A，在其催化下由________生成cAMP，作用于靶蛋白，调节细胞的生理过程。
②实验一：不同条件下体外培养特定时期的卵母细胞，实验结果如图3所示。由此可知，cAMP调控了细胞的减数分裂进程，判断依据是__________________________________________
______________________________________________________________________________。
③已知卵母细胞进入粗线期时，在显微镜下可观察到联会复合体蛋白(简称S蛋白)沿染色体轴分布，进入核网期时，S蛋白则已完全从染色体上解离下来，研究人员猜测cAMP调控减数分裂进程的靶蛋白可能是S蛋白，并对此展开进一步研究。
实验二：选取特定时期的胚胎卵巢，实验组注射混有台盼蓝的干扰S基因表达的RNA(台盼蓝用于指示注射成功与否)，则对照组应注射________________________________________。经处理后分别进行细胞培养，3 d后，实验组有67.0%的卵母细胞进入了核网期，对照组只有31.7%的卵母细胞进入核网期，证明干扰S基因的表达会________(填“促进”或“抑制”)小鼠卵母细胞提前进入核网期。
答案 (1)联会 自由组合 非姐妹染色单体 (2)①受体 ATP ②2组处于核网期的细胞比例低于1组和3组 ③等量混有台盼蓝的不干扰S基因表达的RNA 促进
解析 (1)减数第一次分裂的前期可分为如图1所示5个亚时期，其中偶线期和粗线期可见同源染色体发生联会，即两两配对并形成四分体。减数第一次分裂过程中，后期同源染色体分离，非同源染色体的自由组合以及前期的四分体时期同源染色体中非姐妹染色单体之间的交叉互换都会导致配子基因组合的多样性。(2)①cAMP被称为细胞内的第二信使，当信号分子与细胞膜上的受体结合后，通过G蛋白激活酶A，在其催化下由ATP生成cAMP，作用于靶蛋白，调节细胞的生理过程。②实验一：根据图3中的柱形图可知，2组处于核网期的细胞比例低于1组和3组，说明cAMP调控了细胞的减数分裂进程。③实验二：选取特定时期的胚胎卵巢，实验组注射混有台盼蓝的干扰S基因表达的RNA，根据对照原则，则对照组应注射等量混有台盼蓝的不干扰S基因表达的RNA。
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