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2024届人教版高中生物一轮复习减数分裂和受精作用 学案 （不定项）
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这是一份2024届人教版高中生物一轮复习减数分裂和受精作用 学案 （不定项），共38页。
第2讲 减数分裂和受精作用
课标解读
核心素养
1.阐明减数分裂过程
2.举例说明动物配子的形成过程
3.举例说明受精过程
4.活动: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
生命观念
通过比较减数分裂的过程及精卵细胞形成过程,理解细胞生命活动的动态变化并建立辩证统一的观点
科学思维
通过总结配子多样性的原因和分析细胞分裂中染色体、DNA数量变化及分裂图像辨析,培养利用逻辑思维分析问题的能力
科学探究
通过观察动物细胞减数分裂过程,培养观察现象并分析实验结果的能力
考点一 减数分裂与受精作用
1.减数分裂的概念。
提醒 减数分裂不具有细胞周期。
2.减数分裂的过程——精细胞的形成过程。
提醒 减数分裂Ⅱ后期内染色体加倍但无同源染色体。
3.比较精子和卵细胞形成过程的异同。
4.受精作用。
正误判断
(1)减数分裂Ⅰ中,着丝粒分裂导致染色体数目加倍。(×)
(2)减数分裂Ⅰ前期的同源染色体中的非姐妹染色单体之间可发生互换。(√)
(3)减数分裂Ⅱ过程中,细胞中不具有姐妹染色单体。(×)
(4)减数分裂中细胞质发生均等分裂的细胞有可能是极体。(√)
(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。(√)
(6)精子和卵细胞形成过程中不同的是精子需变形,卵细胞不需要变形,其余完全相同。(×)
(7)受精作用使子代的遗传物质一半来自父方、一半来自母方。(×)
(8)受精作用实现了基因重组,造成有性生殖后代的多样性。(×)
教材微点
1.(必修2 P22“图2-6”)1个精原细胞减数分裂过程中同源染色体非姐妹染色单体间发生互换,会产生4种精子。
2.(必修2 P23“拓展应用T2”)经过减数分裂形成的精子内的染色体数目比正常精子多了一条,其原因可能是在减数分裂Ⅰ的后期或减数分裂Ⅱ的后期时期出现了异常。
长句突破
(事实概述)[2019·全国卷Ⅱ,T30(2)]与初级精母细胞相比,精细胞的染色体数目减半,原因是在减数分裂过程中染色体复制一次,而细胞连续分裂两次。
1.减数分裂重要概念辨析。
(1)同源染色体和非同源染色体。
①同源染色体。
②非同源染色体:指形态、大小各不相同,且在减数分裂中不配对的染色体。
(2)联会与四分体。
①联会:是指减数第一次分裂过程中(前期)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。
③一个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子(含8条脱氧核苷酸链)。
(3)互换。
2.减Ⅰ与减Ⅱ关键点比较。
3.根据细胞质的分裂方式判断减数分裂中的细胞类型。
提醒 若减数第一次分裂后期细胞质出现均等分裂,则一定为初级精母细胞;若减数第二次分裂后期细胞质出现均等分裂,可能是次级精母细胞,也可能是第一极体。
4.归纳减数分裂中染色体、DNA数量变化规律。
(1)数量变化(体细胞染色体数为2n)。
性原细胞→初级性母细胞→次级性母细胞→性细胞
间期
减Ⅰ
减Ⅱ前、中
减Ⅱ后
减Ⅱ末
染色体数2n
2n→n
n
2n
2n→n
核DNA数
2n→4n
4n→2n
2n
2n
2n→n
注:减Ⅰ表示减数分裂Ⅰ;减Ⅱ表示减数分裂Ⅱ。
(2)典型图示分析。
①甲为性原细胞;乙为初级性母细胞;丙、丁为次级性母细胞;戊为性细胞。
②染色体数目变化及原因。
③核DNA数目变化及原因。
④染色单体数目变化及原因。
① 染色体/核DNA数的比值的变化规律及原因:1∶11∶21∶1。
角度一 围绕精子与卵细胞的形成过程,考查科学思维能力
1.(2021·天津卷)如图为某二倍体昆虫精巢中一个异常精原细胞的部分染色体组成示意图。若该细胞可以正常分裂,下列哪种情况不可能出现( )
解析 若该细胞进行正常的有丝分裂,则后期会出现如图A所示的情况,A项不符合题意;B图为异常精原细胞进行减数分裂Ⅱ后期时可能出现的情况,B项不符合题意;C图为异常精原细胞进行减数分裂Ⅱ后期时可能出现的情况,C项不符合题意;正常分裂时,形态较小的那对同源染色体应该在减数分裂Ⅰ后期分离,D图所示的减数分裂Ⅱ后期不应该出现较小的那对同源染色体,D项符合题意。
答案 D
2.(2021·福建卷)有同学用下列示意图表示某两栖类动物(基因型为AaBb)卵巢正常的细胞分裂可能产生的细胞,其中正确的是( )
解析 图A细胞着丝粒分裂,细胞中无同源染色体,且细胞质不均等分裂,可表示次级卵母细胞的减数第二次分裂后期,A项正确;图B细胞中含有同源染色体,细胞质不均等分裂,应处于减数第一次分裂后期,此时应发生同源染色体分离,与图示a和B、A和b分离不符,B项错误;图C细胞处于减数第一次分裂后期,卵细胞形成过程在减数第一次分裂后期应不均等分裂,与题图不符,C项错误;图D细胞着丝粒分裂,且细胞中含有同源染色体,细胞质不均等分裂,在卵巢正常的细胞分裂不可能产生,D项错误。
答案 A
3.图甲是某生物的一个初级精母细胞,图乙是该生物的五个精细胞。根据图中的染色体类型和数目,判断该五个精细胞至少来自多少个初级精母细胞( )
甲 乙
A.1 B.2
C.3 D.4
解析 由题图可知,①和②可能是来自同一个发生互换的初级精母细胞,由同一个初级精母细胞经减数分裂形成的,且由精细胞染色体相同或互补可知,①②⑤可能来自同一个初级精母细胞,③④可能来自同一个初级精母细胞,B项正确。
答案 B
巧断配子的来源
角度二 围绕减数分裂相关物质或结构的变化,考查科学思维能力
4.(不定项)如图表示雄果蝇体内某细胞分裂过程中,细胞内每条染色体上DNA含量的变化(甲曲线)及与之对应的细胞中染色体数目变化(乙曲线)。下列说法错误的是( )
A.BC过程中,DNA含量的变化是由于染色体复制
B.D点所对应时刻之后,单个细胞中可能不含Y染色体
C.CD与DH对应的时间段,细胞中均含有两个染色体组
D.CD段都不会发生同源染色体上非等位基因之间的重组
解析 BC过程属于减数分裂前的间期,进行DNA复制,DNA含量加倍,A项正确;由于减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离,因此D点所对应时刻之后,单个细胞中可能不含Y染色体,B项正确;CD段处于G2期、减数分裂Ⅰ,FG段处于减数分裂Ⅱ后期和末期,它们对应的时间段,细胞中均含有两个染色体组,但DF和GH段细胞中只含一个染色体组,C项错误;CD段细胞处于G2期、减数分裂Ⅰ时期,所以在四分体时期,有可能发生同源染色体上非等位基因之间的重组,D项错误。
答案 CD
5.马蛔虫的精子和卵细胞中都只有2条染色体,图1表示马蛔虫体内细胞正常分裂过程中不同时期细胞内染色体、染色单体和DNA含量的关系,图2表示部分细胞分裂图像。下列说法错误的是( )
图1 图2
A.图1中Ⅲ时期所对应的细胞中一定不存在同源染色体
B.DNA分子的复制主要发生在图1的Ⅰ→Ⅱ过程中
C.若乙细胞来自甲细胞,则乙细胞一定是次级卵母细胞
D.图2中甲细胞是观察染色体形态、数目的最佳时期
解析 图1中Ⅲ时期对应的细胞处于减数分裂Ⅱ前期或中期,不存在同源染色体,A项正确;DNA分子的复制主要发生在间期,即图1的Ⅰ→Ⅱ过程中,B项正确;若乙细胞来自甲细胞,则根据染色体颜色可知,乙细胞一定是次级卵母细胞,C项正确;观察染色体形态和数目的最佳时期是中期,而图2中甲细胞处于后期,D项错误。
答案 D
引发相关物质数量变化的四大原因
考点二 减数分裂与有丝分裂的比较
1.减数分裂与有丝分裂的过程及特点比较。
2.有丝分裂、减数分裂的图像辨析。
(1)根据染色体的行为判断细胞分裂方式及时期。
(2)结合染色体的奇、偶数识别细胞分裂时期。
1.减数分裂和有丝分裂过程中的染色体与核DNA数量变化。
(1)模型。
(2)判断。
2.每条染色体中DNA含量的变化。
时期
A→B
B→C
C→D
D→E
减数分裂
对应时期
减数分
裂Ⅰ前
的间期
G2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
有丝分
裂间期
前期和中期
后期
末期
3.“同源染色体对数”和“染色体组数”数目变化曲线。
甲 乙
(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。
4.利用柱形图分析减数分裂(以精子的形成过程为例)。
角度一 结合减数分裂与有丝分裂过程,考查科学思维能力
1.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分裂Ⅱ后期都发生染色单体分离
B.有丝分裂中期和减数分裂Ⅰ中期都发生同源染色体联会
C.细胞进行一次有丝分裂与一次减数分裂,染色体的复制次数相同
D.有丝分裂中期和减数分裂Ⅱ中期染色体都排列在赤道板上
解析 染色单体分离发生在有丝分裂后期和减数分裂Ⅱ后期,A项正确;同源染色体联会发生在减数分裂Ⅰ的前期,B项错误;一次有丝分裂与一次减数分裂,染色体都只复制一次,C项正确;有丝分裂中期和减数分裂Ⅱ中期染色体的着丝粒都整齐排列在赤道板上,D项正确。
答案 B
2.如图为某二倍体动物体内不同时期的细胞分裂图,下列叙述正确的是( )
A.图中含有2个染色体组的细胞是乙和丁
B.甲细胞可以表示该动物初级精母细胞的分裂过程
C.乙、丙细胞中不含有同源染色体,核DNA∶染色体=2∶1
D.丁细胞产生的子细胞的基因组成是AB、Ab、aB、ab
解析 据题图分析,该动物体细胞中含有两对同源染色体,4条染色体,图中甲含有4个染色体组,丙含有1个染色体组,乙和丁含有2个染色体组,A项正确;甲细胞表示有丝分裂过程,B项错误;乙细胞中不含有姐妹染色单体,核DNA∶染色体=1∶1,C项错误;丁细胞进行有丝分裂,产生的子细胞的基因组成是AaBb,D项错误。
答案 A
角度二 结合减数分裂与有丝分裂相关物质或结构的变化,考查推理能力
3.如图表示二倍体生物细胞中,某物质或结构在有丝分裂或减数分裂特定阶段的数量变化。下列叙述正确的是( )
A.若纵坐标是同源染色体的对数,则该曲线可表示有丝分裂或减数分裂
B.若纵坐标是每条染色体中的DNA含量,则ab段不含有同源染色体
C.若纵坐标是染色体组数且cd段含有两个染色体组,则该曲线只能表示有丝分裂
D.若纵坐标是染色体数且cd段核DNA数是染色体数的两倍,则该曲线可表示有丝分裂
解析 图中曲线数量变化是减半。当纵坐标是同源染色体的对数时,若是减数分裂,同源染色体发生分离,同源染色体对数变化是n对→0对,若是有丝分裂,同源染色体对数变化是n对→2n对→n对,图示符合有丝分裂的特定阶段的变化,不符合减数分裂的特定阶段变化,A项错误;当纵坐标是每条染色体的DNA含量时,图示表示着丝粒分裂,每条染色体DNA含量由2变为1,可以发生在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期,则ab段可表示有丝分裂前期和中期以及减数分裂Ⅰ全过程和减数分裂Ⅱ前期和中期,其中有丝分裂前期和中期、减数第一次分裂过程中都存在同源染色体,B项错误;当纵坐标是染色体组数且cd段含有两个染色体组时,ab段应该有四个染色体组,该曲线只能表示有丝分裂,C项正确;当纵坐标是染色体数时,图示染色体数目减半,完成了一次分裂,又因为cd段核DNA数是染色体数的两倍,表示着丝粒没有分裂,则图示变化只能表示完成减数分裂Ⅰ,D项错误。
答案 C
4.(不定项)如图分别表示对几种生物体内正在进行分裂的细胞进行观察的结果。下列有关叙述错误的是( )
甲 乙 丙
A.若图甲为有丝分裂过程中的某阶段,则可在上一时期的细胞中观察到赤道板
B.若图乙表示有丝分裂过程中的某阶段,则染色体着丝粒分裂可发生在这一阶段
C.若图乙表示减数分裂过程中的某阶段,则同源染色体的分离不会发生在这一阶段
D.若图丙表示果蝇卵巢内的几种细胞,则b组细胞中一定会出现联会和四分体
解析 赤道板只是一个空间位置,不是真实存在的细胞结构,在细胞分裂过程中观察不到,A项错误;若图乙表示有丝分裂过程某阶段,则为有丝分裂前期和中期,而染色体着丝粒分裂发生在后期,B项错误;若图乙表示减数分裂过程某阶段,则为减数分裂Ⅰ过程,同源染色体的分离发生在减数分裂Ⅰ后期,在该过程中,C项错误;若图丙表示果蝇卵巢内的几种细胞,b组细胞中染色体数目和正常细胞一样,可能处于有丝分裂前期、中期和减数分裂Ⅰ,而只有在减数分裂Ⅰ前期会出现联会和形成四分体,D项错误。
答案 ABCD
考点三 观察蝗虫精母细胞的减数分裂装片、建立减数分裂中染色体变化的模型
1.实验原理。
减数分裂过程中,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。
提醒 宜选用雄性个体生殖器官的原因
①一般来说,雄性个体产生的雄配子数量远远多于雌性个体产生的雌配子的数量。
②雌性动物排卵排出的仅仅是初级卵母细胞或次级卵母细胞,排出的细胞先在输卵管中发育到减数分裂Ⅱ中期,只有在受精的过程中才能继续进行减数分裂Ⅱ,因此在卵巢中看不到完整的减数分裂。
③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。
3.建立减数分裂中染色体变化的模型。
角度 围绕观察细胞的减数分裂,考查实验探究能力
1.下列关于观察减数分裂实验的叙述中,错误的是( )
A.可用蝗虫精母细胞减数分裂装片观察减数分裂过程
B.用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的装片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,可能观察到同源染色体联会现象
D.用洋葱根尖制成装片,能观察到同源染色体联会现象
解析 蝗虫的精母细胞能进行减数分裂,可用来作为观察减数分裂的材料,A项正确;观察减数分裂时选择植物雄蕊比选择植物雌蕊易观察到减数分裂现象,B项正确;联会现象发生在减数分裂过程中,因此能观察到减数分裂现象的装片,可能观察到同源染色体联会现象,C项正确;洋葱根尖细胞进行的是有丝分裂,不能观察到同源染色体联会现象,D项错误。
答案 D
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→④
B.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
解析 根据染色体的行为可判断,①~⑤分别为减数分裂Ⅰ前的间期、减数分裂Ⅰ后期、减数分裂Ⅰ前期、减数分裂Ⅱ末期、减数分裂Ⅱ后期,其顺序是①→③→②→⑤→④,A项正确;图①为减数分裂Ⅰ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,发生在减数分裂Ⅰ后期,如图②,另一种是互换型,发生在减数分裂Ⅰ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。
答案 B
1.经典重组 判断正误
(1)每个精原细胞中的染色体数目都是体细胞中染色体数的一半。(2018·全国卷Ⅰ,2B)(×)
(2)复制后的每条染色体都由两条完全相同的姐妹染色单体构成。(全国卷Ⅰ)(√)
(3)在减数分裂Ⅰ中,在纺锤丝的牵引下,配对的两条同源染色体彼此分离,分别向细胞两极移动。(2019·全国卷Ⅱ,3B)(√)
(4)四分体中的姐妹染色单体之间经常发生缠绕,并交换相应的片段。(海南卷)(×)
(5)有性生殖的同一双亲后代必然呈现多样性,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。(海南卷,21B)(√)
2.(2022·全国乙卷)有丝分裂和减数分裂是哺乳动物细胞分裂的两种形式。某动物的基因型是Aa,若该动物的某细胞在四分体时期一条染色单体上的A和另一条染色单体上的a发生了互换,则通常情况下姐妹染色单体分离导致等位基因A和a进入不同细胞的时期是( )
A.有丝分裂的后期 B.有丝分裂的末期
C.减数第一次分裂 D.减数第二次分裂
解析 有丝分裂过程中不会发生同源染色体联会形成四分体的过程,也不会发生互换,不会发生姐妹染色单体分离导致等位基因A和a进入不同细胞的现象,A、B两项错误;根据题意,某动物基因型是Aa,经过间期复制,初级性母细胞中有AAaa四个基因,该动物的某细胞在四分体时期发生互换,涉及A和a的交换,交换后两条同源染色体的姐妹染色单体上均分别具有A和a基因,减数第一次分裂时,同源染色体分开,两组Aa彼此分开进入次级性母细胞,至此减数第一次分裂完成,所以不会发生姐妹染色单体分离导致等位基因A和a分离的现象;而在减数第二次分裂时,姐妹染色单体分离,导致其上的等位基因A和a分开进入两个子细胞,C项错误,D项正确。
答案 D
3.(2022·浙江1月选考)在“减数分裂模型的制作研究”活动中,先制作4个蓝色(2个5 cm、2个8 cm)和4个红色(2个5 cm,2个8 cm)的橡皮泥条,再结合细铁丝等材料模拟减数分裂过程,下列叙述错误的是( )
A.将2个5 cm蓝色橡皮泥条扎在一起,模拟1个已经复制的染色体
B.将4个8 cm橡皮泥条按同颜色扎在一起再并排,模拟1对同源染色体的配对
C.模拟减数分裂Ⅰ后期时,细胞同极的橡皮泥条颜色要不同
D.模拟减数分裂Ⅱ后期时,细胞一极的橡皮泥条数要与另一极的相同
解析 一条染色体上的两条染色单体是经过复制而来,大小一样,故将2个5 cm蓝色橡皮泥条扎在一起,模拟1个已经复制的染色体,A项正确;同源染色体一般大小相同,一条来自母方,一条来自父方(用不同颜色表示),故将4个8 cm橡皮泥条按同颜色扎在一起再并排,模拟1对同源染色体的配对,B项正确;减数分裂Ⅰ后期时,同源染色体分离,非同源染色体自由组合,细胞同极的橡皮泥条颜色可能相同,可能不同,C项错误;减数分裂Ⅱ后期时,染色体着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,均分到细胞两极,故模拟减数分裂Ⅱ后期时,细胞一极的橡皮泥条数要与另一极的相同,D项正确。
答案 C
4.(2021·海南卷)雌性蝗虫体细胞有两条性染色体,为XX型,雄性蝗虫体细胞仅有一条性染色体,为XO型。关于基因型为AaXRO的蝗虫精原细胞进行减数分裂的过程,下列叙述错误的是( )
A.处于减数第一次分裂后期的细胞仅有一条性染色体
B.减数第一次分裂产生的细胞含有的性染色体数为1条或0条
C.处于减数第二次分裂后期的细胞有两种基因型
D.该蝗虫可产生4种精子,其基因型为AO、aO、AXR、aXR
解析 根据题意可知,雄性蝗虫体细胞内只有一条X染色体,减数第一次分裂后期同源染色体分离,此时雄性蝗虫细胞中仅有一条X染色体,A项正确;减数第一次分裂后期同源染色体分离,产生的细胞性染色体为X或O,即减数第一次分裂产生的细胞含有的性染色体数为1条或0条,B项正确;该蝗虫基因型为AaXRO,若不考虑变异,一个精原细胞经减数第一次分裂,再到减数第二次分裂后期有两种基因型,但该个体有多个精原细胞,因此处于减数第二次分裂的细胞有多个,共有四种基因型,C项错误;该蝗虫基因型为AaXRO,在减数分裂过程中同源染色体分离,非同源染色体自由组合,该个体产生的精子类型为AO、aO、AXR、aXR,D项正确。
答案 C
5.(经典高考题)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,图甲为其细胞分裂一个时期的示意图(仅示部分染色体)。图乙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:
甲 乙
(1)图甲中细胞分裂的方式和时期是 ,它属于图乙中类型 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)在图乙的5种细胞类型中,一定具有同源染色体的细胞类型有 。
(5)着丝粒分裂导致图乙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 。
解析 (1)图甲中移向细胞每一极的染色体中存在同源染色体,据此可判断该细胞处于有丝分裂后期,它属于图乙中类型a的细胞。(2)若某细胞属于类型c,取自精巢,没有同源染色体,说明经过了减数第一次分裂,应为次级精母细胞。(3)若类型b、d、e的细胞属于同一次减数分裂,则b处于减数第一次分裂,d处于减数第二次分裂,e为减数分裂产生的子细胞。(4)在图乙的5种细胞类型中,a处于有丝分裂后期,b处于有丝分裂的前期或中期,或减数第一次分裂,一定含有同源染色体。(5)有丝分裂后期和减数第二次分裂后期均发生着丝粒分裂。对应图乙中的b转变为a、d转变为c。(6)受精卵含两个染色体组,染色体数加倍后形成的是四倍体而不是三倍体,故三倍体出现率最低的是阻滞受精卵第一次卵裂。
答案 (1)有丝分裂后期 a (2)次级精母细胞 (3)b、d、e (4)a、b (5)b→a、d→c (6)阻滞受精卵第一次卵裂 受精卵含两个染色体组,染色体数加倍后形成的个体是四倍体而不是三倍体
(八) 细胞分裂与生物变异
1.减数分裂与基因突变。
在减数分裂前的间期,DNA分子复制过程中,若复制出现差错,则会引起基因突变,可导致姐妹染色单体上含有等位基因,这种突变能通过配子传递给下一代,如图所示。
2.减数分裂与基因重组。
(1)非同源染色体上的非等位基因自由组合导致基因重组(自由组合定律)。在减数分裂Ⅰ后期,可因同源染色体分离,非同源染色体自由组合而出现基因重组,如图中A与B或A与b组合。
(2)同源染色体上的非姐妹染色单体互换导致基因重组。在减数分裂Ⅰ的四分体时期,可因同源染色体的非姐妹染色单体间互换而导致基因重组,如原本A与B组合、a与b组合,经重组可导致A与b组合、a与B组合。
3.减数分裂与染色体变异。
在减数分裂过程中,由于一些原因也会出现染色体结构变异和数目变异的配子,可通过配子将这些变异传递给下一代,现分析如下:
如果减数分裂Ⅰ异常,则所形成的配子全部不正常;如果减数分裂Ⅱ中的一个次级精母细胞分裂异常,则所形成的配子有的正常,有的不正常,如图所示:
4.XXY与XYY异常个体成因分析。
(1)
(2)XYY成因:父方减数分裂Ⅱ异常,即减数分裂Ⅱ后期Y染色体着丝粒分裂后两条Y染色体进入同一精细胞。
1.一对表型正常的夫妇生了一个患红绿色盲且性染色体组成为XXY的孩子,下列示意图最能表明其原因的是( )
解析 红绿色盲为伴X染色体隐性遗传病,设用B、b表示相关基因。表型正常夫妇的基因型分别为XBXb、XBY;患病孩子的基因型为XbXbY,是由XbXb型卵细胞与Y型精子结合发育形成的,XbXb卵细胞产生的原因是在减数分裂Ⅱ后期次级卵母细胞着丝粒分裂后产生的两条Xb没有分开,一同进入了卵细胞。
答案 D
2.基因型为AaXBY的某精原细胞通过减数分裂产生了AaY、Y、aXB三种类型的精细胞,下列叙述正确的是( )
A.产生上述精细胞的过程中发生了基因突变和染色体变异
B.减数分裂Ⅰ后期A、a所在的同源染色体未分离
C.基因型为AaY和aXB的精细胞来自同一个次级精母细胞
D.该精原细胞减数分裂四分体时期一定发生了互换
解析 该精细胞形成过程中发生了A基因突变成a基因和染色体数目变异的情况,A项正确;该精原细胞减数分裂Ⅰ正常,而减数分裂Ⅱ异常,若减数分裂Ⅰ后期Aa所在的同源染色体未分离,则精细胞染色体组成均异常,B项错误;AaY和Y来自同一个次级精母细胞,C项错误;通过分析可知,AaY、Y、aXB三种类型的精细胞中aXB基因型的精细胞有两个,说明该精原细胞发生了基因突变,而互换会出现4种精细胞,D项错误。
答案 A
3.某二倍体动物(2n=6,性染色体形态与人相似)
雄性个体的基因型为AaBb,其体内某细胞处于细胞分裂某时期的示意图如图。下列叙述正确的是( )
A.形成该细胞过程中发生了基因突变和染色体变异
B.该细胞含有3个四分体,6条染色体,3个染色体组
C.用3H标记全部DNA,再在无3H的培养基上分裂一次可产生不含3H的子细胞
D.该细胞分裂形成的配子的基因型为aBX、aBXA、AbY、bY
解析 据图分析可知,图中含有3对同源染色体,其中一条染色体含有A基因的片段移接到了非同源染色体上,属于染色体结构变异,不属于基因突变,A项错误;此时细胞处于减数分裂Ⅰ后期,无四分体,B项错误;用3H标记全部DNA,再在无3H的培养基上分裂一次产生的子细胞中均含3H,C项错误;据图分析可知,该细胞分裂形成的配子的基因型为aBX、aBXA、AbY、bY,D项正确。
答案 D
4.(不定项)(2023·山东模拟预测)图甲表示细胞中部分染色体的行为变化或状态,图乙、丙为二倍体生物进行分裂的细胞图示,下列相关叙述错误的是( )
A.图甲和图乙所示细胞中均含有染色单体
B.图乙、丙、丁都发生了可遗传变异,但变异类型各不相同
C.若图乙为初级精母细胞,则最终产生的精细胞中的染色体数目均不正常
D.图丙分裂完成产生的细胞可表示精细胞或极体,此时细胞中染色体数目与体细胞相同
解析 图甲处于减数第一次分裂中期,图乙是减数第一次分裂后期,都含有染色单体, A项正确;图乙表示一对同源染色体移动到了同一极,会发生个别染色体数目增加或减少的变异,图丙表示有丝分裂后期,移向两极的染色体含有不同的基因,说明发生了基因突变,图丁发生了非同源染色体间的易位,因此图乙、丙、丁都发生了可遗传变异,但变异类型各不相同,B项正确;若图乙表示初级精母细胞,则最终产生的精细胞中,两个精细胞染色体多一条,而另两个精细胞染色体少一条,即最终产生的精细胞中的染色体数目均不正常,C项正确;图丙分裂完成产生的细胞中含有同源染色体,不能表示精细胞或极体,D项错误。
答案 D
第2讲 减数分裂和受精作用
课标解读
核心素养
1.阐明减数分裂过程
2.举例说明动物配子的形成过程
3.举例说明受精过程
4.活动: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
生命观念
通过比较减数分裂的过程及精卵细胞形成过程,理解细胞生命活动的动态变化并建立辩证统一的观点
科学思维
通过总结配子多样性的原因和分析细胞分裂中染色体、DNA数量变化及分裂图像辨析,培养利用逻辑思维分析问题的能力
科学探究
通过观察动物细胞减数分裂过程,培养观察现象并分析实验结果的能力
考点一 减数分裂与受精作用
1.减数分裂的概念。
提醒 减数分裂不具有细胞周期。
2.减数分裂的过程——精细胞的形成过程。
提醒 减数分裂Ⅱ后期内染色体加倍但无同源染色体。
3.比较精子和卵细胞形成过程的异同。
4.受精作用。
正误判断
(1)减数分裂Ⅰ中,着丝粒分裂导致染色体数目加倍。(×)
(2)减数分裂Ⅰ前期的同源染色体中的非姐妹染色单体之间可发生互换。(√)
(3)减数分裂Ⅱ过程中,细胞中不具有姐妹染色单体。(×)
(4)减数分裂中细胞质发生均等分裂的细胞有可能是极体。(√)
(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。(√)
(6)精子和卵细胞形成过程中不同的是精子需变形,卵细胞不需要变形,其余完全相同。(×)
(7)受精作用使子代的遗传物质一半来自父方、一半来自母方。(×)
(8)受精作用实现了基因重组,造成有性生殖后代的多样性。(×)
教材微点
1.(必修2 P22“图2-6”)1个精原细胞减数分裂过程中同源染色体非姐妹染色单体间发生互换,会产生4种精子。
2.(必修2 P23“拓展应用T2”)经过减数分裂形成的精子内的染色体数目比正常精子多了一条,其原因可能是在减数分裂Ⅰ的后期或减数分裂Ⅱ的后期时期出现了异常。
长句突破
(事实概述)[2019·全国卷Ⅱ,T30(2)]与初级精母细胞相比,精细胞的染色体数目减半,原因是在减数分裂过程中染色体复制一次,而细胞连续分裂两次。
1.减数分裂重要概念辨析。
(1)同源染色体和非同源染色体。
①同源染色体。
②非同源染色体:指形态、大小各不相同,且在减数分裂中不配对的染色体。
(2)联会与四分体。
①联会:是指减数第一次分裂过程中(前期)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。
③一个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子(含8条脱氧核苷酸链)。
(3)互换。
2.减Ⅰ与减Ⅱ关键点比较。
3.根据细胞质的分裂方式判断减数分裂中的细胞类型。
提醒 若减数第一次分裂后期细胞质出现均等分裂,则一定为初级精母细胞;若减数第二次分裂后期细胞质出现均等分裂,可能是次级精母细胞,也可能是第一极体。
4.归纳减数分裂中染色体、DNA数量变化规律。
(1)数量变化(体细胞染色体数为2n)。
性原细胞→初级性母细胞→次级性母细胞→性细胞
间期
减Ⅰ
减Ⅱ前、中
减Ⅱ后
减Ⅱ末
染色体数2n
2n→n
n
2n
2n→n
核DNA数
2n→4n
4n→2n
2n
2n
2n→n
注:减Ⅰ表示减数分裂Ⅰ;减Ⅱ表示减数分裂Ⅱ。
(2)典型图示分析。
①甲为性原细胞;乙为初级性母细胞;丙、丁为次级性母细胞;戊为性细胞。
②染色体数目变化及原因。
③核DNA数目变化及原因。
④染色单体数目变化及原因。
① 染色体/核DNA数的比值的变化规律及原因:1∶11∶21∶1。
角度一 围绕精子与卵细胞的形成过程,考查科学思维能力
1.(2021·天津卷)如图为某二倍体昆虫精巢中一个异常精原细胞的部分染色体组成示意图。若该细胞可以正常分裂,下列哪种情况不可能出现( )
解析 若该细胞进行正常的有丝分裂,则后期会出现如图A所示的情况,A项不符合题意;B图为异常精原细胞进行减数分裂Ⅱ后期时可能出现的情况,B项不符合题意;C图为异常精原细胞进行减数分裂Ⅱ后期时可能出现的情况,C项不符合题意;正常分裂时,形态较小的那对同源染色体应该在减数分裂Ⅰ后期分离,D图所示的减数分裂Ⅱ后期不应该出现较小的那对同源染色体,D项符合题意。
答案 D
2.(2021·福建卷)有同学用下列示意图表示某两栖类动物(基因型为AaBb)卵巢正常的细胞分裂可能产生的细胞,其中正确的是( )
解析 图A细胞着丝粒分裂,细胞中无同源染色体,且细胞质不均等分裂,可表示次级卵母细胞的减数第二次分裂后期,A项正确;图B细胞中含有同源染色体,细胞质不均等分裂,应处于减数第一次分裂后期,此时应发生同源染色体分离,与图示a和B、A和b分离不符,B项错误;图C细胞处于减数第一次分裂后期,卵细胞形成过程在减数第一次分裂后期应不均等分裂,与题图不符,C项错误;图D细胞着丝粒分裂,且细胞中含有同源染色体,细胞质不均等分裂,在卵巢正常的细胞分裂不可能产生,D项错误。
答案 A
3.图甲是某生物的一个初级精母细胞,图乙是该生物的五个精细胞。根据图中的染色体类型和数目,判断该五个精细胞至少来自多少个初级精母细胞( )
甲 乙
A.1 B.2
C.3 D.4
解析 由题图可知,①和②可能是来自同一个发生互换的初级精母细胞,由同一个初级精母细胞经减数分裂形成的,且由精细胞染色体相同或互补可知,①②⑤可能来自同一个初级精母细胞,③④可能来自同一个初级精母细胞,B项正确。
答案 B
巧断配子的来源
角度二 围绕减数分裂相关物质或结构的变化,考查科学思维能力
4.(不定项)如图表示雄果蝇体内某细胞分裂过程中,细胞内每条染色体上DNA含量的变化(甲曲线)及与之对应的细胞中染色体数目变化(乙曲线)。下列说法错误的是( )
A.BC过程中,DNA含量的变化是由于染色体复制
B.D点所对应时刻之后,单个细胞中可能不含Y染色体
C.CD与DH对应的时间段,细胞中均含有两个染色体组
D.CD段都不会发生同源染色体上非等位基因之间的重组
解析 BC过程属于减数分裂前的间期,进行DNA复制,DNA含量加倍,A项正确;由于减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离,因此D点所对应时刻之后,单个细胞中可能不含Y染色体,B项正确;CD段处于G2期、减数分裂Ⅰ,FG段处于减数分裂Ⅱ后期和末期,它们对应的时间段,细胞中均含有两个染色体组,但DF和GH段细胞中只含一个染色体组,C项错误;CD段细胞处于G2期、减数分裂Ⅰ时期,所以在四分体时期,有可能发生同源染色体上非等位基因之间的重组,D项错误。
答案 CD
5.马蛔虫的精子和卵细胞中都只有2条染色体,图1表示马蛔虫体内细胞正常分裂过程中不同时期细胞内染色体、染色单体和DNA含量的关系,图2表示部分细胞分裂图像。下列说法错误的是( )
图1 图2
A.图1中Ⅲ时期所对应的细胞中一定不存在同源染色体
B.DNA分子的复制主要发生在图1的Ⅰ→Ⅱ过程中
C.若乙细胞来自甲细胞,则乙细胞一定是次级卵母细胞
D.图2中甲细胞是观察染色体形态、数目的最佳时期
解析 图1中Ⅲ时期对应的细胞处于减数分裂Ⅱ前期或中期,不存在同源染色体,A项正确;DNA分子的复制主要发生在间期,即图1的Ⅰ→Ⅱ过程中,B项正确;若乙细胞来自甲细胞,则根据染色体颜色可知,乙细胞一定是次级卵母细胞,C项正确;观察染色体形态和数目的最佳时期是中期,而图2中甲细胞处于后期,D项错误。
答案 D
引发相关物质数量变化的四大原因
考点二 减数分裂与有丝分裂的比较
1.减数分裂与有丝分裂的过程及特点比较。
2.有丝分裂、减数分裂的图像辨析。
(1)根据染色体的行为判断细胞分裂方式及时期。
(2)结合染色体的奇、偶数识别细胞分裂时期。
1.减数分裂和有丝分裂过程中的染色体与核DNA数量变化。
(1)模型。
(2)判断。
2.每条染色体中DNA含量的变化。
时期
A→B
B→C
C→D
D→E
减数分裂
对应时期
减数分
裂Ⅰ前
的间期
G2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
有丝分
裂间期
前期和中期
后期
末期
3.“同源染色体对数”和“染色体组数”数目变化曲线。
甲 乙
(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。
4.利用柱形图分析减数分裂(以精子的形成过程为例)。
角度一 结合减数分裂与有丝分裂过程,考查科学思维能力
1.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分裂Ⅱ后期都发生染色单体分离
B.有丝分裂中期和减数分裂Ⅰ中期都发生同源染色体联会
C.细胞进行一次有丝分裂与一次减数分裂,染色体的复制次数相同
D.有丝分裂中期和减数分裂Ⅱ中期染色体都排列在赤道板上
解析 染色单体分离发生在有丝分裂后期和减数分裂Ⅱ后期,A项正确;同源染色体联会发生在减数分裂Ⅰ的前期,B项错误;一次有丝分裂与一次减数分裂,染色体都只复制一次,C项正确;有丝分裂中期和减数分裂Ⅱ中期染色体的着丝粒都整齐排列在赤道板上,D项正确。
答案 B
2.如图为某二倍体动物体内不同时期的细胞分裂图,下列叙述正确的是( )
A.图中含有2个染色体组的细胞是乙和丁
B.甲细胞可以表示该动物初级精母细胞的分裂过程
C.乙、丙细胞中不含有同源染色体,核DNA∶染色体=2∶1
D.丁细胞产生的子细胞的基因组成是AB、Ab、aB、ab
解析 据题图分析,该动物体细胞中含有两对同源染色体,4条染色体,图中甲含有4个染色体组,丙含有1个染色体组,乙和丁含有2个染色体组,A项正确;甲细胞表示有丝分裂过程,B项错误;乙细胞中不含有姐妹染色单体,核DNA∶染色体=1∶1,C项错误;丁细胞进行有丝分裂,产生的子细胞的基因组成是AaBb,D项错误。
答案 A
角度二 结合减数分裂与有丝分裂相关物质或结构的变化,考查推理能力
3.如图表示二倍体生物细胞中,某物质或结构在有丝分裂或减数分裂特定阶段的数量变化。下列叙述正确的是( )
A.若纵坐标是同源染色体的对数,则该曲线可表示有丝分裂或减数分裂
B.若纵坐标是每条染色体中的DNA含量,则ab段不含有同源染色体
C.若纵坐标是染色体组数且cd段含有两个染色体组,则该曲线只能表示有丝分裂
D.若纵坐标是染色体数且cd段核DNA数是染色体数的两倍,则该曲线可表示有丝分裂
解析 图中曲线数量变化是减半。当纵坐标是同源染色体的对数时,若是减数分裂,同源染色体发生分离,同源染色体对数变化是n对→0对,若是有丝分裂,同源染色体对数变化是n对→2n对→n对,图示符合有丝分裂的特定阶段的变化,不符合减数分裂的特定阶段变化,A项错误;当纵坐标是每条染色体的DNA含量时,图示表示着丝粒分裂,每条染色体DNA含量由2变为1,可以发生在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期,则ab段可表示有丝分裂前期和中期以及减数分裂Ⅰ全过程和减数分裂Ⅱ前期和中期,其中有丝分裂前期和中期、减数第一次分裂过程中都存在同源染色体,B项错误;当纵坐标是染色体组数且cd段含有两个染色体组时,ab段应该有四个染色体组,该曲线只能表示有丝分裂,C项正确;当纵坐标是染色体数时,图示染色体数目减半,完成了一次分裂,又因为cd段核DNA数是染色体数的两倍,表示着丝粒没有分裂,则图示变化只能表示完成减数分裂Ⅰ,D项错误。
答案 C
4.(不定项)如图分别表示对几种生物体内正在进行分裂的细胞进行观察的结果。下列有关叙述错误的是( )
甲 乙 丙
A.若图甲为有丝分裂过程中的某阶段,则可在上一时期的细胞中观察到赤道板
B.若图乙表示有丝分裂过程中的某阶段,则染色体着丝粒分裂可发生在这一阶段
C.若图乙表示减数分裂过程中的某阶段,则同源染色体的分离不会发生在这一阶段
D.若图丙表示果蝇卵巢内的几种细胞,则b组细胞中一定会出现联会和四分体
解析 赤道板只是一个空间位置,不是真实存在的细胞结构,在细胞分裂过程中观察不到,A项错误;若图乙表示有丝分裂过程某阶段,则为有丝分裂前期和中期,而染色体着丝粒分裂发生在后期,B项错误;若图乙表示减数分裂过程某阶段,则为减数分裂Ⅰ过程,同源染色体的分离发生在减数分裂Ⅰ后期,在该过程中,C项错误;若图丙表示果蝇卵巢内的几种细胞,b组细胞中染色体数目和正常细胞一样,可能处于有丝分裂前期、中期和减数分裂Ⅰ,而只有在减数分裂Ⅰ前期会出现联会和形成四分体,D项错误。
答案 ABCD
考点三 观察蝗虫精母细胞的减数分裂装片、建立减数分裂中染色体变化的模型
1.实验原理。
减数分裂过程中,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。
提醒 宜选用雄性个体生殖器官的原因
①一般来说,雄性个体产生的雄配子数量远远多于雌性个体产生的雌配子的数量。
②雌性动物排卵排出的仅仅是初级卵母细胞或次级卵母细胞,排出的细胞先在输卵管中发育到减数分裂Ⅱ中期,只有在受精的过程中才能继续进行减数分裂Ⅱ,因此在卵巢中看不到完整的减数分裂。
③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。
3.建立减数分裂中染色体变化的模型。
角度 围绕观察细胞的减数分裂,考查实验探究能力
1.下列关于观察减数分裂实验的叙述中,错误的是( )
A.可用蝗虫精母细胞减数分裂装片观察减数分裂过程
B.用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的装片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,可能观察到同源染色体联会现象
D.用洋葱根尖制成装片,能观察到同源染色体联会现象
解析 蝗虫的精母细胞能进行减数分裂,可用来作为观察减数分裂的材料,A项正确;观察减数分裂时选择植物雄蕊比选择植物雌蕊易观察到减数分裂现象,B项正确;联会现象发生在减数分裂过程中,因此能观察到减数分裂现象的装片,可能观察到同源染色体联会现象,C项正确;洋葱根尖细胞进行的是有丝分裂,不能观察到同源染色体联会现象,D项错误。
答案 D
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→④
B.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
解析 根据染色体的行为可判断,①~⑤分别为减数分裂Ⅰ前的间期、减数分裂Ⅰ后期、减数分裂Ⅰ前期、减数分裂Ⅱ末期、减数分裂Ⅱ后期,其顺序是①→③→②→⑤→④,A项正确;图①为减数分裂Ⅰ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,发生在减数分裂Ⅰ后期,如图②,另一种是互换型,发生在减数分裂Ⅰ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。
答案 B
1.经典重组 判断正误
(1)每个精原细胞中的染色体数目都是体细胞中染色体数的一半。(2018·全国卷Ⅰ,2B)(×)
(2)复制后的每条染色体都由两条完全相同的姐妹染色单体构成。(全国卷Ⅰ)(√)
(3)在减数分裂Ⅰ中,在纺锤丝的牵引下,配对的两条同源染色体彼此分离,分别向细胞两极移动。(2019·全国卷Ⅱ,3B)(√)
(4)四分体中的姐妹染色单体之间经常发生缠绕,并交换相应的片段。(海南卷)(×)
(5)有性生殖的同一双亲后代必然呈现多样性,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。(海南卷,21B)(√)
2.(2022·全国乙卷)有丝分裂和减数分裂是哺乳动物细胞分裂的两种形式。某动物的基因型是Aa,若该动物的某细胞在四分体时期一条染色单体上的A和另一条染色单体上的a发生了互换,则通常情况下姐妹染色单体分离导致等位基因A和a进入不同细胞的时期是( )
A.有丝分裂的后期 B.有丝分裂的末期
C.减数第一次分裂 D.减数第二次分裂
解析 有丝分裂过程中不会发生同源染色体联会形成四分体的过程,也不会发生互换,不会发生姐妹染色单体分离导致等位基因A和a进入不同细胞的现象,A、B两项错误;根据题意,某动物基因型是Aa,经过间期复制,初级性母细胞中有AAaa四个基因,该动物的某细胞在四分体时期发生互换,涉及A和a的交换,交换后两条同源染色体的姐妹染色单体上均分别具有A和a基因,减数第一次分裂时,同源染色体分开,两组Aa彼此分开进入次级性母细胞,至此减数第一次分裂完成,所以不会发生姐妹染色单体分离导致等位基因A和a分离的现象;而在减数第二次分裂时,姐妹染色单体分离,导致其上的等位基因A和a分开进入两个子细胞,C项错误,D项正确。
答案 D
3.(2022·浙江1月选考)在“减数分裂模型的制作研究”活动中,先制作4个蓝色(2个5 cm、2个8 cm)和4个红色(2个5 cm,2个8 cm)的橡皮泥条,再结合细铁丝等材料模拟减数分裂过程,下列叙述错误的是( )
A.将2个5 cm蓝色橡皮泥条扎在一起,模拟1个已经复制的染色体
B.将4个8 cm橡皮泥条按同颜色扎在一起再并排,模拟1对同源染色体的配对
C.模拟减数分裂Ⅰ后期时,细胞同极的橡皮泥条颜色要不同
D.模拟减数分裂Ⅱ后期时,细胞一极的橡皮泥条数要与另一极的相同
解析 一条染色体上的两条染色单体是经过复制而来,大小一样,故将2个5 cm蓝色橡皮泥条扎在一起,模拟1个已经复制的染色体,A项正确;同源染色体一般大小相同,一条来自母方,一条来自父方(用不同颜色表示),故将4个8 cm橡皮泥条按同颜色扎在一起再并排,模拟1对同源染色体的配对,B项正确;减数分裂Ⅰ后期时,同源染色体分离,非同源染色体自由组合,细胞同极的橡皮泥条颜色可能相同,可能不同,C项错误;减数分裂Ⅱ后期时,染色体着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,均分到细胞两极,故模拟减数分裂Ⅱ后期时,细胞一极的橡皮泥条数要与另一极的相同,D项正确。
答案 C
4.(2021·海南卷)雌性蝗虫体细胞有两条性染色体,为XX型,雄性蝗虫体细胞仅有一条性染色体,为XO型。关于基因型为AaXRO的蝗虫精原细胞进行减数分裂的过程,下列叙述错误的是( )
A.处于减数第一次分裂后期的细胞仅有一条性染色体
B.减数第一次分裂产生的细胞含有的性染色体数为1条或0条
C.处于减数第二次分裂后期的细胞有两种基因型
D.该蝗虫可产生4种精子,其基因型为AO、aO、AXR、aXR
解析 根据题意可知,雄性蝗虫体细胞内只有一条X染色体,减数第一次分裂后期同源染色体分离,此时雄性蝗虫细胞中仅有一条X染色体,A项正确;减数第一次分裂后期同源染色体分离,产生的细胞性染色体为X或O,即减数第一次分裂产生的细胞含有的性染色体数为1条或0条,B项正确;该蝗虫基因型为AaXRO,若不考虑变异,一个精原细胞经减数第一次分裂,再到减数第二次分裂后期有两种基因型,但该个体有多个精原细胞,因此处于减数第二次分裂的细胞有多个,共有四种基因型,C项错误;该蝗虫基因型为AaXRO,在减数分裂过程中同源染色体分离,非同源染色体自由组合,该个体产生的精子类型为AO、aO、AXR、aXR,D项正确。
答案 C
5.(经典高考题)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,图甲为其细胞分裂一个时期的示意图(仅示部分染色体)。图乙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:
甲 乙
(1)图甲中细胞分裂的方式和时期是 ,它属于图乙中类型 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)在图乙的5种细胞类型中,一定具有同源染色体的细胞类型有 。
(5)着丝粒分裂导致图乙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 。
解析 (1)图甲中移向细胞每一极的染色体中存在同源染色体,据此可判断该细胞处于有丝分裂后期,它属于图乙中类型a的细胞。(2)若某细胞属于类型c,取自精巢,没有同源染色体,说明经过了减数第一次分裂,应为次级精母细胞。(3)若类型b、d、e的细胞属于同一次减数分裂,则b处于减数第一次分裂,d处于减数第二次分裂,e为减数分裂产生的子细胞。(4)在图乙的5种细胞类型中,a处于有丝分裂后期,b处于有丝分裂的前期或中期,或减数第一次分裂,一定含有同源染色体。(5)有丝分裂后期和减数第二次分裂后期均发生着丝粒分裂。对应图乙中的b转变为a、d转变为c。(6)受精卵含两个染色体组,染色体数加倍后形成的是四倍体而不是三倍体,故三倍体出现率最低的是阻滞受精卵第一次卵裂。
答案 (1)有丝分裂后期 a (2)次级精母细胞 (3)b、d、e (4)a、b (5)b→a、d→c (6)阻滞受精卵第一次卵裂 受精卵含两个染色体组,染色体数加倍后形成的个体是四倍体而不是三倍体
(八) 细胞分裂与生物变异
1.减数分裂与基因突变。
在减数分裂前的间期,DNA分子复制过程中,若复制出现差错,则会引起基因突变,可导致姐妹染色单体上含有等位基因,这种突变能通过配子传递给下一代,如图所示。
2.减数分裂与基因重组。
(1)非同源染色体上的非等位基因自由组合导致基因重组(自由组合定律)。在减数分裂Ⅰ后期,可因同源染色体分离,非同源染色体自由组合而出现基因重组,如图中A与B或A与b组合。
(2)同源染色体上的非姐妹染色单体互换导致基因重组。在减数分裂Ⅰ的四分体时期,可因同源染色体的非姐妹染色单体间互换而导致基因重组,如原本A与B组合、a与b组合,经重组可导致A与b组合、a与B组合。
3.减数分裂与染色体变异。
在减数分裂过程中,由于一些原因也会出现染色体结构变异和数目变异的配子,可通过配子将这些变异传递给下一代,现分析如下:
如果减数分裂Ⅰ异常,则所形成的配子全部不正常;如果减数分裂Ⅱ中的一个次级精母细胞分裂异常,则所形成的配子有的正常,有的不正常,如图所示:
4.XXY与XYY异常个体成因分析。
(1)
(2)XYY成因:父方减数分裂Ⅱ异常,即减数分裂Ⅱ后期Y染色体着丝粒分裂后两条Y染色体进入同一精细胞。
1.一对表型正常的夫妇生了一个患红绿色盲且性染色体组成为XXY的孩子,下列示意图最能表明其原因的是( )
解析 红绿色盲为伴X染色体隐性遗传病,设用B、b表示相关基因。表型正常夫妇的基因型分别为XBXb、XBY;患病孩子的基因型为XbXbY,是由XbXb型卵细胞与Y型精子结合发育形成的,XbXb卵细胞产生的原因是在减数分裂Ⅱ后期次级卵母细胞着丝粒分裂后产生的两条Xb没有分开,一同进入了卵细胞。
答案 D
2.基因型为AaXBY的某精原细胞通过减数分裂产生了AaY、Y、aXB三种类型的精细胞,下列叙述正确的是( )
A.产生上述精细胞的过程中发生了基因突变和染色体变异
B.减数分裂Ⅰ后期A、a所在的同源染色体未分离
C.基因型为AaY和aXB的精细胞来自同一个次级精母细胞
D.该精原细胞减数分裂四分体时期一定发生了互换
解析 该精细胞形成过程中发生了A基因突变成a基因和染色体数目变异的情况,A项正确;该精原细胞减数分裂Ⅰ正常,而减数分裂Ⅱ异常,若减数分裂Ⅰ后期Aa所在的同源染色体未分离,则精细胞染色体组成均异常,B项错误;AaY和Y来自同一个次级精母细胞,C项错误;通过分析可知,AaY、Y、aXB三种类型的精细胞中aXB基因型的精细胞有两个,说明该精原细胞发生了基因突变,而互换会出现4种精细胞,D项错误。
答案 A
3.某二倍体动物(2n=6,性染色体形态与人相似)
雄性个体的基因型为AaBb,其体内某细胞处于细胞分裂某时期的示意图如图。下列叙述正确的是( )
A.形成该细胞过程中发生了基因突变和染色体变异
B.该细胞含有3个四分体,6条染色体,3个染色体组
C.用3H标记全部DNA,再在无3H的培养基上分裂一次可产生不含3H的子细胞
D.该细胞分裂形成的配子的基因型为aBX、aBXA、AbY、bY
解析 据图分析可知,图中含有3对同源染色体,其中一条染色体含有A基因的片段移接到了非同源染色体上,属于染色体结构变异,不属于基因突变,A项错误;此时细胞处于减数分裂Ⅰ后期,无四分体,B项错误;用3H标记全部DNA,再在无3H的培养基上分裂一次产生的子细胞中均含3H,C项错误;据图分析可知,该细胞分裂形成的配子的基因型为aBX、aBXA、AbY、bY,D项正确。
答案 D
4.(不定项)(2023·山东模拟预测)图甲表示细胞中部分染色体的行为变化或状态,图乙、丙为二倍体生物进行分裂的细胞图示,下列相关叙述错误的是( )
A.图甲和图乙所示细胞中均含有染色单体
B.图乙、丙、丁都发生了可遗传变异,但变异类型各不相同
C.若图乙为初级精母细胞,则最终产生的精细胞中的染色体数目均不正常
D.图丙分裂完成产生的细胞可表示精细胞或极体,此时细胞中染色体数目与体细胞相同
解析 图甲处于减数第一次分裂中期,图乙是减数第一次分裂后期,都含有染色单体, A项正确;图乙表示一对同源染色体移动到了同一极,会发生个别染色体数目增加或减少的变异,图丙表示有丝分裂后期,移向两极的染色体含有不同的基因,说明发生了基因突变,图丁发生了非同源染色体间的易位,因此图乙、丙、丁都发生了可遗传变异,但变异类型各不相同,B项正确;若图乙表示初级精母细胞,则最终产生的精细胞中,两个精细胞染色体多一条,而另两个精细胞染色体少一条,即最终产生的精细胞中的染色体数目均不正常,C项正确;图丙分裂完成产生的细胞中含有同源染色体,不能表示精细胞或极体,D项错误。
答案 D
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