高考生物一轮总复习学案：第4单元 细胞的生命历程 第2讲 细胞的增殖2

第2讲　细胞的增殖2

考纲考情

观察细胞的减数分裂,a,

17年—非选—T30考查观察细胞的减数分裂实验

15年—非选—T29考查观察细胞的减数分裂实验

13年—单选—T8结合图像考查减数分裂过程和染色体特征

受精过程,B,——知识整合

一、减数分裂与配子的形成过程

1．基本概念

(1)减数分裂：进行____________生殖的生物，在产生____________过程中进行的，染色体数目________的细胞分裂。

(2)相关概念

①同源染色体：减数分裂中________的两条染色体，形态、大小一般都相同，一条来自____________方，一条来自____________方。

②联会：____________两两配对的现象。

③四分体：联会后的每对同源染色体含有________条染色单体(________个DNA分子)，叫做四分体。

2．精子和卵细胞的形成过程

二、受精作用

1．受精作用的概念

________和________相互识别、融合成为________的过程。

2．受精过程

(1)精子的________进入卵细胞，尾部留在外面。

(2)卵细胞的________会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子再进入。未受精时，卵细胞处于________态，细胞呼吸和物质合成进行得比较缓慢，这样有利于减少____________的消耗。

(3)精子的__________与__________的细胞核相融合，使彼此的________会合在一起。

3．结果

受精卵中的________数目又恢复到体细胞中的数目，其中一半染色体来自________，一半来自________。但细胞质几乎全部是由________提供，因此后代某些性状更像________。

4．意义

(1)有利于生物在________中进化。

(2)就进行有性生殖的生物而言，________和________对于维持每种生物前后代体细胞中________数目的恒定，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。其过程可用如图表示(注意图解中的有丝分裂、减数分裂和受精作用等过程)：

三、观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片

1．实验原理

蝗虫的精母细胞进行减数分裂形成________，再经过________过程形成精子。此过程要经过两次连续的细胞分裂：减数第一次分裂和减数第二次分裂。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．实验材料的选取

宜选用________(选填“雌”或“雄”)性个体生殖器官，其原因为：

(1)雄性个体产生精子数量________雌性个体产生卵细胞数。

(2)在动物________(器官)的减数分裂没有进行彻底，排卵时排出的仅仅是________________，只有和精子相遇后，在精子的刺激下，才继续完成减Ⅱ分裂。

3．实验流程

(1)装片制作(同有丝分裂装片制作过程)

解离―→________―→染色―→压片

(2)显微镜观察

考点突破

考点1　减数分裂与配子的形成过程

1．对减数分裂概念的理解

(1)适用的范围：有性生殖产生配子的过程中。

(2)实质：染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次。

(3)结果：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。

(4)场所：雄性动物——精巢(哺乳动物又称为睾丸), 雌性动物——卵巢，雄性植物——花药，雌性植物——胚珠。

2．精子的形成过程

3．卵细胞形成过程和精子形成过程的比较

不同点,

分裂结果,1个精原细胞形成4个精子，在无交叉互换时形成2种精子，有交叉互换时形成4种精子,1个卵原细胞形成4个子细胞，其中1个是卵细胞，3个是极体

是否变形,4个精细胞变形

后形成4个精子,不需变形

相同点,(1)染色体的行为和数目变化规律相同，表现在：

①染色体都在减数第一次分裂的间期复制

②减数第一次分裂同源染色体联会(可发生交叉互换)、均分，非同源染色体的自由组合

③减数第二次分裂都是着丝点分裂，姐妹染色单体分开

(2)产生的子细胞数目都是4个，且细胞中染色体数目减半　　

例1　(2017·江苏高考)一株同源四倍体玉米的基因型为Aaaa，其异常联会形成的部分配子也可受精形成子代。下列相关叙述正确的是(　　)

  A．上图表示的过程发生在减数第一次分裂后期

  B．自交后代会出现染色体数目变异的个体

  C．该玉米单穗上的籽粒基因型相同

  D．该植株花药培养加倍后的个体均为纯合子

1．如图为某生物一个细胞的分裂图像，着丝点均在染色体端部，图中1、2、3、4各表示一条染色体。下列表述正确的是(　　)

  A．图中细胞处于减数第二次分裂前期

  B．图中细胞的染色体数是体细胞的2倍

  C．染色体1与2在后续的分裂过程中会相互分离

  D．染色体1与3必定会出现在同一子细胞中

考点2　减数分裂中的相关分析

1．染色体、染色单体和DNA数目

(1)染色体的条数等于着丝点数，有几个着丝点就有几条染色体。

(2)染色单体是染色体复制后形成的，一个着丝点上连接着的两条相同的染色单体，其整体是一条染色体。染色单体存在的时期是染色体复制之后着丝点分裂之前。

(3)不含染色单体的染色体上，每条染色体含有1个DNA分子，含有染色单体的染色体上，每条染色体含有2个DNA分子，即染色体∶DNA＝1∶1或1∶2。比较见下表：

2．同源染色体与非同源染色体

(1)同源染色体：在减数分裂过程中进行配对的两条染色体；形态大小一般相同；一条来自父方，一条来自母方。

(2)非同源染色体：在减数分裂中不进行配对的染色体，它们一般形态大小不同。

(3)比较见下表

　　3.同源染色体与四分体

(1)四分体是同源染色体的特殊存在形式，在减数分裂过程中联会后的一对同源染色体才可称作四分体。

(2)在有丝分裂过程中存在同源染色体，复制后每一对同源染色体也包含4条染色单体，但由于不发生联会，所以不存在四分体。

(3)1对同源染色体＝1个四分体＝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．减数分裂过程中染色体的行为：

(1)复制(减数第一次分裂的间期)：复制的结果，每条染色体含有两个并列着的姐妹染色单体(由一个着丝点连在一起)。

(2)联会：形成四分体。

(3)交叉互换：同源染色体在减数分裂的四分体时期，往往发生非姐妹染色单体片段的交叉互换。这种现象对于生物的遗传和变异具有极其重要的意义。

(4)分离和组合：减数分裂中，一个非常重要的染色体行为就是同源染色体的分离，非同源染色体的自由组合。这一行为在生物的遗传和变异中起着很重要的作用。

(5)平均分配：复制后的染色体在减数第二次分裂后期，着丝点分裂，姐妹染色单体分开，平均分配到两个子细胞中。

5．减数第一次分裂与减数第二次分裂的比较

　　例2　(2016·浙江高考) 下列关于高等动物细胞增殖的叙述，错误的是(　　)

  A．有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期，都进行1次染色质DNA的复制

  B．细胞周期的G2期已经形成了1对中心体，在有丝分裂前期形成纺锤体

  C．染色体数为2n＝24的性原细胞进行减数分裂，中期Ⅱ染色体数和染色体DNA分子数分别为12和24

  D．若在G2期某染色质的1个DNA分子发生片段缺失，则该细胞有丝分裂产生的2个子细胞均含有该异常DNA

2．( 2017·天津高考)基因型为AaBbDd的二倍体生物，其体内某精原细胞减数分裂时同源染色体变化示意图如下。叙述正确的是(　　)

  A．三对等位基因的分离均发生在次级精母细胞中

  B．该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子

  C．B(b)与D(d)间发生重组，遵循基因自由组合定律

  D．非姐妹染色单体发生交换导致了染色体结构变异

考点3　减数分裂中的相关物质

  或结构含量变化　　1.减数分裂过程中染色体、DNA、染色单体、染色体组的数量变化(假设生物正常体细胞中染色体数为2N)

减数

第二

次分裂,

前期,N,2N,2N,1

中期,N,2N,2N,1

后期,2N,2N,0,2

性细胞,N,N,0,1

减数分裂过程中染色体、DNA、染色单体数量变化曲线图

例3　( 2015·天津高考)低温诱导可使二倍体草鱼卵原细胞在减数第一次分裂时不形成纺锤体，从而产生染色体数目加倍的卵细胞，此卵细胞与精子结合发育成三倍体草鱼胚胎。上述过程中产生下列四种细胞，如图所示为四种细胞的染色体行为(以二倍体草鱼体细胞含两对同源染色体为例)，其中可出现的是(　　)

3．如图为动物细胞分裂中某时期示意图，下列相关叙述正确的是(　　)

  A．甲在分裂前期倍增并移向细胞两极

  B．乙和丙在组成成分上差异很大

  C．该时期细胞中染色体数是体细胞染色体数的两倍

  D．该时期通过核孔进入细胞核的物质减少

考点4　有丝分裂与减数分裂

1．有丝分裂和减数分裂的比较

进行的器官部位,有性生殖器官,一般组织器官均可

染色体复制的次数、时期,一次，减数第一次分裂间期,一次，有丝分裂间期

分裂的细胞,原始生殖细胞,一般体细胞或原始生殖细胞

细胞分裂次数,连续两次,一次

子细胞名称及数目,4个精细胞或1个卵细胞与3个极体,2个体细胞或2个原始生殖细胞

联会、四分体时期，非姐妹染色单体间的交叉互换,有，在减数第一次分裂的前期,无

同源染色体分离，非同源染色体自由组合,有，在减数第一次分裂的后期,无

着丝点分裂、染色单体分开,有，在减数第二次分裂后期,有，后期

子细胞中染色体数目的变化,减半，在减数第一次分裂完成时,不变

子细胞中核遗传物质的组成,不一定相同,一定相同

细胞中可遗传变异来源,基因突变，基因重组，染色体变异,基因突变，染色体变异

2．有丝分裂和减数分裂的图像识别(以二倍体为例)

(1)细胞质是否均等分裂：不均等分裂——减数分裂卵细胞的形成，均等分裂——有丝分裂、减数分裂精子的形成、第一极体形成第二极体

(2)细胞中染色体数目：若为奇数——减数第二次分裂前、中期(次级精母细胞、次级卵母细胞、第一极体)若为偶数——有丝分裂、减数第一次分裂、减数第二次分裂后期

(3)细胞中染色体的行为：

联会、四分体现象——减数第一次分裂前期(四分体时期)

有同源染色体——有丝分裂、减数第一次分裂

同源染色体的分离——减数第一次分裂后期

无同源染色体——减数第二次分裂

姐妹染色单体的分离，一侧有同源染色体——有丝分裂后期

姐妹染色单体的分离，一侧无同源染色体——减数第二次分裂后期

例4　(2017·江苏高考)某研究小组以同一品种芹菜根尖和花粉母细胞为材料，开展芹菜染色体核型分析实验。图1、图2是从两种材料的30个显微图像中选出的两个典型图像。请回答下列问题：

图1　　　　　　　　图2　

(1)将剪取的芹菜幼根置于2 mmol/L的8－羟基喹啉溶液中处理，以提高根尖细胞中有丝分裂的________期细胞的比例，便于染色体观察、计数。

(2)实验中用纤维素酶和果胶酶混合液分别处理根尖、花粉母细胞，目的是______。再用低浓度的KCl处理一段时间，使细胞适度膨胀，便于细胞内的________更好地分散，但处理时间不能过长，以防细胞________。

(3)图1是________细胞的染色体，判断的主要依据是________。

(4)分析根尖细胞染色体核型时，需将图像中的________进行人工配对；根据图1、图2能确定该品种细胞中未发生的变异类型有________(填下列序号)。

①基因突变　②单体　③基因重组　④三体

4．(2016·江苏高考)研究人员对珍珠贝(2n)有丝分裂和减数分裂细胞中染色体形态、数目和分布进行了观察分析，图1为其细胞分裂一个时期的示意图(仅示部分染色体)。图2中细胞类型是依据不同时期细胞中染色体数和核DNA分子数的数量关系而划分的。请回答下列问题：

图1

　图2

(1)图1中细胞分裂的方式和时期是________，它属于图2中类型________的细胞。

(2)若某细胞属于类型c，取自精巢，没有同源染色体，那么该细胞的名称是________。

(3)若类型b、d、e的细胞属于同一次减数分裂，那么三者出现的先后顺序是________。

(4)在图2 的5种细胞类型中，一定具有同源染色体的细胞类型有________。

(5)着丝点分裂导致图2中一种细胞类型转变为另一种细胞类型，其转变的具体情况有________(用图中字母表述)。

(6)珍珠贝卵母细胞分裂一般停留在减数第一次分裂中期，待精子入卵后完成后续过程。细胞松弛素B能阻滞细胞分裂而导致染色体数加倍，可用于诱导三倍体。现有3组实验：用细胞松弛素B分别阻滞卵母细胞的减数第一次分裂、减数第二次分裂和受精卵的第一次卵裂。请预测三倍体出现率最低的是________，理由是____________________________________________________________。

请根据下列关键词的提示，归纳构建本课时知识体系。

减数分裂　减数第一次分裂　减数第二次分裂　前期　中期　后期　末期　精子的形成过程　卵细胞的形成过程

随堂演练

1．下列关于同源染色体和四分体的叙述，正确的是(　　)

  A．同源染色体是一条染色体经复制后形成的两条染色体

  B．四分体出现在减数第一次分裂的前期和后期

  C．同源染色体是大小相同、形态相似的两条染色体

  D．每个四分体包含一对同源染色体的4条染色单体

2．下图甲表示某精子，乙图中不属于该精子形成过程中的细胞图像的是(　　)

甲

乙

第2题图

3．(2017·镇江三模)如图是某基因型为AA的二倍体动物不同细胞分裂时期示意图，下列有关叙述错误的是(　　)

第3题图

  A．甲和乙细胞中染色体数目不同，核DNA含量相同

  B．甲、乙和丙细胞中每个染色体组中均含2条染色体

  C．根据乙细胞可判断该细胞取自雄性动物

  D．丙细胞中基因A和a形成的原因是基因突变

4．(多选)真核生物进行有性生殖时，通过减数分裂、受精作用及有丝分裂产生不同于双亲的后代。下列叙述正确的是(　　)

  A．在减数分裂过程中非同源染色体上非等位基因的自由组合，导致基因重组

  B．在有性生殖过程中受诱变因素影响，DNA复制时可能发生基因突变

  C．细胞分裂过程中发生染色体某片段移接，可导致染色体结构变异

  D．生物进行有性生殖时，后代从双亲处各获得一半的DNA分子

5．二倍体生物细胞正在进行着丝点分裂时，下列有关叙述正确的是(　　)

  A．细胞中一定不存在同源染色体

  B．着丝点分裂一定导致DNA数目加倍

  C．染色体DNA一定由母链和子链组成

  D．细胞中染色体数目一定是其体细胞的2倍

6．下图1表示细胞分裂的不同时期染色体数与核DNA数比例的变化关系；图2表示某动物处于细胞分裂不同时期的图像。请据图回答问题：

图1

图2

第6题图

(1)图1中DE段形成的原因是________________。

(2)图2中________细胞处于图1中的CD段。

(3)图2中甲细胞中有________个染色体组，丙细胞含有________条染色单体。

(4)图2中丁细胞的名称为__________________。如果该细胞中的M为X染色体，则N一定是________染色体。若M的姐妹染色单体上出现等位基因，其原因是发生了________________________________。

(5)基因分离定律和自由组合定律都发生在图1中的________段(填字母)。

7．(2018·百校联考)黄花菜为中国特色蔬菜，在国内外享有“名花、美食、良药”之盛名。多倍体黄花菜品质更好、产量更高。科学家在进行黄花菜的组织培养中对用秋水仙素诱发多倍体的效率进行了研究。将外植体接种在培养基上诱导愈伤组织，用侵有处理药液的棉花覆盖处理愈伤组织24h。处理后，用无菌水反复冲洗，接种到分化培养基上，在26℃左右、2000～2500lx光照条件下培养，直到形成试管苗。之后取根尖进行鉴定，根据根尖细胞中的染色体数目计算多倍体诱导成功率，结果如下表。请回答下列问题：

　　(1)秋水仙素诱发多倍体的原理是________________________________________________。从实验结果看，二甲基亚砜对秋水仙素诱导多倍体的作用起________作用。

(2)该实验设计中还缺少一组实验，该组实验的处理方法是________________________________________________________________________。

(3)诱导愈伤组织和试管苗的培养基在成分上的主要区别是________________________________________________________________________。

(4)如果要研究秋水仙素能否使动物细胞染色体数目加倍，现有幼鼠肝脏细胞悬液作为实验材料，请补充完成下面的实验设计：

①取两只培养瓶，编号为A、B。向两瓶中加入等量的动物细胞培养液和肝脏细胞悬液，向A中加入________________________________________________________________，向B中加入5 mL动物细胞培养液，置于适宜条件下培养一段时间。

②同时向A、B瓶中加入适量的甲醇一冰醋酸细胞固定液，摇匀，以终止肝脏细胞的增殖并固定细胞中染色体形态。分别取摇匀的A、B瓶中的细胞培养液，制作肝脏细胞临时装片，并使用________________对细胞染色体进行染色。

③利用显微镜分别观察并统计若干视野中处于有丝分裂中期的细胞数目及该时期染色体数目加倍的细胞数目。重复从A、B瓶中取样进行观察，计算两瓶中发生染色体数目加倍的细胞平均百分率。

④实验结果预期及结论__________________________________________________________________________；__________________________________________________________________________________________________。