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新教材2023年高中生物第2章基因和染色体的关系第1节减数分裂和受精作用学案新人教版必修2
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第1节 减数分裂和受精作用基础知识·双基夯实一、精子的形成过程1．场所：__睾丸__。2．细胞名称的变化eq \x(\a\al(精原,细胞))eq \o(——→,\s\up7(染色体),\s\do5(复制))eq \x(__初级精母细胞__)eq \x(__次级精母细胞__)eq \x(精细胞)eq \x(精子)3．染色体的变化(1)减数分裂Ⅰ(2)减数分裂Ⅱ二、卵细胞的形成过程1．形成场所：__卵巢__。2．细胞名称的变化3．结果：一个卵原细胞经过减数分裂只形成一个__卵细胞__，三个__极体__都退化消失。三、减数分裂的概念分析四、配子中染色体组合的多样性在减数分裂过程中，配子中染色体组合具有多样性的原因：1．同源染色体分离的同时，非同源染色体表现为__自由组合__。2．同源染色体联会时，四分体中的非姐妹染色单体可以发生__互换__。五、受精作用1．概念：卵细胞与精子相互__识别__、__融合__成为__受精卵__的过程。2．过程3．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)。六、减数分裂与受精作用的意义1．保证了每种生物前后代体细胞中__染色体数目__的恒定，维持了生物遗传的稳定性。2．使子代呈现多样性，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，体现了__有性生殖__的优越性。〔学霸记忆〕1．在减数分裂过程中，同源染色体两两配对的现象叫作联会。2．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．减数分裂的特点是染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次，导致染色体数目减半。4．减数分裂Ⅰ的主要特征：①同源染色体联会形成四分体；②四分体中的非姐妹染色单体之间发生互换；③同源染色体分离，非同源染色体自由组合。5．减数分裂Ⅱ的主要特征：每条染色体的着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，分别移向细胞的两极。6．导致配子中染色体组合多样性的原因：①同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合；②同源染色体上非姐妹染色单体间发生互换。7．受精卵中的核遗传物质一半来自父方，一半来自母方，但细胞质基因几乎全部来自母方。8．减数分裂和受精作用共同维持生物体细胞中染色体数目的恒定。〔活学巧练〕判断下列叙述的正误(1)一个初级精母细胞可形成4个精子。( √ )(2)精原细胞的增殖过程是通过减数分裂。( × )(3)精子的形成需经过变形阶段。( √ )(4)精子形成过程中细胞质都是均等分裂。( √ )(5)一个精原细胞和一个卵原细胞产生的精子和卵细胞数量之比为4∶1。( √ )(6)精子和卵细胞形成过程中染色体的行为变化不同。( × )(7)受精作用过程中会发生非等位基因的自由组合。( × )(8)减数分裂和受精作用对维持前后代细胞中染色体数目的相对稳定具有重要的意义。( √ )(9)受精作用过程有利于使同一双亲的后代呈现多样性，体现了有性生殖的优越性。( √ )〔思考〕1．形态、大小相同的染色体是否一定是同源染色体？减数分裂过程中，配对的两条染色体是否一定是同源染色体？一条来自父方，一条来自母方的染色体是否一定是同源染色体？(生命观念)提示：不一定，若一条来自父方，一条来自母方，形态、大小相同的染色体并在减数分裂中配对的是同源染色体，否则不是。减数分裂过程中配对的两条染色体一定是同源染色体。一条来自父方，一条来自母方的染色体不一定是同源染色体。2．有同源染色体的细胞是否都能进行减数分裂？是否都能联会形成四分体？(科学思维)提示：不一定，体细胞中存在同源染色体，体细胞进行有丝分裂。只有在减数分裂过程中同源染色体才能联会形成四分体。3．制作减数分裂I中期模型时，某同学认为必须将红色的染色体都放在赤道板的一侧，蓝色的染色体都放在赤道板的另一侧。这种做法科学吗？请说明原因。(科学思维)提示：不科学。减数分裂Ⅰ中期时，同源染色体排列在赤道板的两侧，但是一对同源染色体的两条染色体是随机分布在两侧的，相同颜色的染色体不一定全在同一侧。4．卵原细胞在形成卵细胞时，细胞质不均等分裂有什么意义？(科学思维)提示：细胞质不均等分裂使形成的卵细胞的体积较大，有利于在受精形成胚胎后，为胚胎早期发育提供营养。课内探究·名师点睛知识点减数分裂过程中的相关概念辨析要点归纳在减数分裂过程中，染色体发生了一系列变化，因而产生了几组相似的概念，下面结合图示对这几组相关概念加以辨析。(1)同源染色体与非同源染色体(2)姐妹染色单体与非姐妹染色单体染色单体的形成是DNA复制的结果，图中a与a′为姐妹染色单体，a与b、b′属于同源染色体上的非姐妹染色单体，a与c、c′、d、d′为非同源染色体上的非姐妹染色单体。(3)联会与四分体①联会：在减数分裂Ⅰ前期，同源染色体两两配对的现象。②四分体：同源染色体的特殊存在形式，在减数分裂过程中，联会后的每对同源染色体才可称为四分体，如A与B。③四分体、同源染色体与染色单体的数量关系：1个四分体＝1对同源染色体＝2条染色体＝4条染色单体(含4个DNA分子)。[易错提醒] 有关同源染色体认识的几个误区(1)大小、形态不同的染色体可以是同源染色体，如男性体细胞中的X染色体和Y染色体，X染色体较大，Y染色体较小。大小相同的染色体不一定是同源染色体，如着丝粒分裂后形成的两条染色体，因不是一条来自父方，一条来自母方，所以不叫同源染色体。只要联会的两条染色体，不管大小、形状是否相同，都叫同源染色体。(2)同源染色体既可以是复制之前不含染色单体的染色体，也可以是复制之后含染色单体的染色体。(3)有丝分裂过程中存在同源染色体，但不出现同源染色体的联会现象和四分体。典例剖析典例1 (2022·福建省福州市八县协作校高一下学期期中)下列细胞中一定不存在同源染色体的是( D )A．玉米根尖细胞 B．青蛙的受精卵C．果蝇的初级精母细胞 D．小鼠的次级精母细胞[解析] 玉米小麦根尖细胞为体细胞，含有同源染色体，A错误；受精卵是精子和卵细胞结合形成的，含有同源染色体，B错误；果蝇的初级精母细胞是精原细胞经过DNA复制后的细胞，其中含有同源染色体，C错误；次级精母细胞是经过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，分裂后产生的细胞，因此次级精母细胞不含同源染色体，与题意相符，D正确。故选D。变式训练1(2022·山东省菏泽市高一期中)在哺乳动物的某一器官中发现了如下细胞分裂图像，下列有关叙述正确的是( D )A．甲图处于减数第一次分裂中期，含有两个四分体B．在乙图所示的细胞中，含有1对同源染色体，4个染色单体C．丙图中①和②为同源染色体D．该器官细胞中所含的染色体的数目可能是2、4、8条[解析] 甲图处于有丝分裂中期，含有2个染色体组，A错误；乙图细胞处于减数第二次分裂中期，不含同源染色体，B错误；丙图细胞处于减数第一次分裂后期，正在发生同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合，所以图中①和②为非同源染色体，C错误；由C图细胞可知该动物是雄性个体，因此该器官是动物的睾丸，其中细胞所含的染色体的数目可能是2(乙)、4(甲、丙)、8条(丁)，D正确。知识点精子和卵细胞的形成要点归纳1．减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程的比较(假设体细胞内染色体数为2N)2．精子和卵细胞形成过程的区别3．减数分裂过程中染色体、染色单体数目与核DNA含量的变化曲线分析(1)间期DNA(染色体)复制，DNA含量加倍，形成染色单体，但是染色体数目不变。(2)减数分裂Ⅰ结束时，同源染色体分配到两个子细胞中，每个细胞内DNA和染色体、染色单体数目均减半。(3)减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍，染色单体消失，但是DNA含量不变。(4)减数分裂Ⅱ结束后，由姐妹染色单体分开后形成的两条子染色体分别分配到两个子细胞中，DNA和染色体数目再次减半。[易错提醒] 卵细胞形成过程的“两个误认为”(1)误认为连续两次分裂均为不均等分裂：忽视了极体的分裂是均等分裂。(2)误认为卵细胞形成也要经过变形：卵细胞的形成无变形过程，只有精子的形成才有变形过程。典例剖析典例2 (2022·山东省临沂市罗庄区高一下学期期末)下列有关某生物体各细胞分裂示意图的叙述，正确的是( D )A．图①处于减数第一次分裂的中期，细胞内有2对姐妹染色单体B．图②处于减数第二次分裂的后期，细胞内有2对姐妹染色单体C．图③处于减数第二次分裂的中期，该生物体细胞中染色体数目恒定为8条D．四幅图可排序为①③②④，可出现在该生物体精子的形成过程中[解析] 图①处于减数第一次分裂的中期，细胞内有2对同源染色体、4对姐妹染色单体，A错误；图②处于减数第二次分裂的后期，由于染色体的着丝粒分裂，细胞中没有姐妹染色单体，B错误；图③处于减数第二次分裂的中期，含有2条染色体，则该生物体细胞中染色体数目为4条或8条，C错误；根据四幅图所处细胞分裂的时期，可排序为①③②④，且图中细胞进行的是减数分裂，因此可能出现在精子的形成过程中，也可能出现在卵细胞的形成过程中，D正确。变式训练2(2022·江苏省宿迁市高一下学期期末)与卵细胞形成过程相比，精子形成过程特有的是( C )A．染色体数目减半 B．非同源染色体自由组合C．精细胞的变形 D．同源染色体两两配对[解析] 精子和卵细胞形成过程中都有染色体数目的减半，A错误；精子和卵细胞的形成过程中，减数第一次分裂后期都有非同源染色体的自由组合，B错误；精子形成过程需要变形，而卵细胞不需要，C正确；精子和卵细胞的形成过程中，减数第一次分裂前期都有同源染色体两两配对(联会)现象，D错误。故选C。知识点观察蝗虫精母细胞减数分裂装片要点归纳1．实验原理蝗虫的精母细胞进行减数分裂过程中的染色体形态、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．方法步骤3．观察细胞减数分裂实验材料的选择需要考虑两个方面(1)雄性个体产生的精子数量远远多于雌性个体产生的卵细胞的数量，因此在选择观察减数分裂的材料时要选择分裂旺盛的雄性个体生殖器官。(2)在动物卵巢内减数分裂没有进行彻底，所以要完整观察减数分裂各时期的图像，一般不选择雌性个体。典例剖析典例3如图是显微镜下拍到的二倍体百合(2n＝24)的减数分裂不同时期的图像。下列相关表述错误的是( C )A．该实验的目的是观察植物细胞的减数分裂图像，识别减数分裂的不同时期B．细胞内染色体的存在状态可作为判断减数分裂各时期的依据C．上述观察到的细胞图像按减数分裂的时期进行排序为①③④②⑤D．图②中细胞的特点是同源染色体分离，非同源染色体自由组合[解析] 该实验的目的是观察植物细胞的减数分裂图像，识别减数分裂的不同时期，细胞内染色体的存在状态可作为判断减数分裂各时期的依据，A、B正确；题图所示细胞图像按减数分裂的时期排序为①③②⑤④，C错误；题图②中细胞处于减数分裂Ⅰ后期，特点是同源染色体分离，非同源染色体自由组合，D正确。变式训练3(2022·北京市平谷区五中高一下学期期中)欲观察细胞减数分裂的过程，可选用的材料是( D )A．鸡的血液 B．蝗虫的精子C．马蛔虫受精卵 D．小鼠睾丸[解析] 鸡的血细胞是成熟的动物细胞，不进行细胞分裂，因此鸡血液中的细胞观察不到减数分裂，A错误；蝗虫的精子是减数分裂产生的成熟的生殖细胞，已经完成减数分裂过程，不再分裂，B错误；马蛔虫受精卵增殖方式为有丝分裂，属于观察有丝分裂的最佳材料，C错误；小鼠的睾丸是雄性生殖器官，该器官进行旺盛的减数分裂过程，并且产生的精子数量较多，适宜作为观察减数分裂的实验材料，D正确。故选D。指点迷津·拨云见日一、减数分裂与有丝分裂过程中细胞分裂图像的辨析[方法规律] 1．鉴别细胞分裂图像的方法(1)前期(2)中期(3)后期2．结合染色体的奇、偶数识别细胞分裂方式典例4 (2022·福建省福州市八县协作校高一下学期期中)如图为某个哺乳动物体内的一组细胞分裂示意图，据图分析正确的是( A )A．图②产生的子细胞一定为精细胞B．图示5个细胞均具有同源染色体C．图中属于体细胞有丝分裂过程的有①③⑤D．图③中有2对同源染色体、2个四分体[解析] 根据图④的均等分裂可知该生物的性别是雄性，图②细胞处于减数第二次分裂后期，且细胞质均等分裂，称为次级精母细胞，其分裂形成的子细胞一定为精细胞，A正确；图示5个细胞中除②(减数第二次分裂后期)外，均具有同源染色体，B错误；体细胞进行的是有丝分裂，图中属于有丝分裂过程的有③⑤，①处于减数第一次分裂前期，C错误；③细胞中含有同源染色体，且着丝粒都排列在赤道板上，处于有丝分裂中期，有丝分裂过程中无四分体，D错误。故选A。二、减数分裂与有丝分裂过程中相关数量变化曲线1．减数分裂和有丝分裂过程中染色体与核DNA数量变化(1)曲线模型(2)判断方法2．每条染色体中DNA含量的变化对图中曲线的解释注：MⅠ、MⅡ分别表示减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ(后同)。3．细胞分裂过程中染色体和核DNA数量变化曲线的变式——直方图直方图实质上是坐标曲线图的变形，反映染色体、核DNA或染色单体数量的变化。在直方图中，染色体和DNA的含量不可能是0，但染色单体会因着丝粒的分裂而消失，所以直方图中表示的某物质如出现0，则其一定表示染色单体。如图所示：典例5 (2022·吉林长春外国语学校高一下月考)下图表示哺乳动物(体细胞染色体数为2n)精子的形成过程中一个细胞内核DNA分子含量的变化。下列各项中对该图的解释正确的是( D )A．同源染色体的联会发生在d～e的初期B．e点染色体数目为n，f点染色体数目又出现短时间的加倍C．e点同源染色体分离，f点染色体的着丝粒分裂D．a～c是间期，c～f是分裂期，f～g是精细胞变形阶段[解析] 据题图可知，c～e为减数分裂Ⅰ时期，同源染色体的联会发生在c～d的初期，即减数分裂Ⅰ前期，A错误；e点为次级精母细胞，染色体数目为n，f点为减数分裂Ⅱ完成，染色体数目暂时加倍发生在f点之前，即减数分裂Ⅱ后期，B错误；e点为减数分裂Ⅰ结束，同源染色体分离发生在e点之前，即减数分裂Ⅰ后期，f点为减数分裂Ⅱ结束，着丝粒分裂发生在f点之前，即减数分裂Ⅱ后期，C错误；由题意可知，a～c为减数分裂I前的间期，c～f为减数分裂期，f～g为精细胞变形阶段，D正确。三、减数分裂配子来源的判定1．无互换时，配子来源的判断方法：(1)来自同一初级精母细胞的四个精子，染色体组成两两相同，与另两个完全互补。(2)来自同一次级精母细胞的两个精子，染色体组成完全相同。2．有互换时，配子来源的判断方法：(1)来自同一初级精母细胞的四个精子，染色体组成各不相同，但是除互换区域外，两两相同，与另两个完全互补。(2)来自同一次级精母细胞的两个精子，除互换区域外，其他完全相同。 典例6图1所示为含两对同源染色体的某动物的初级精母细胞，其减数分裂过程中，同源染色体发生互换形成了如图2所示的四个精细胞，则来自同一个次级精母细胞的是( B )A．①② B．①③C．②③ D．③④[解析] 减数分裂Ⅰ的特点是同源染色体分离；减数分裂Ⅱ的特点是次级精母细胞内由同一着丝粒相连的两条姐妹染色单体分离，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。四、配子中染色体组合的多样性1．含2对同源染色体(Yy、Rr)的细胞(个体)产生的配子的种类(不考虑交叉互换)2．含n对同源染色体的细胞(个体)产生的配子的种类(不考虑交叉互换)典例7 (2022·河南南阳一中高三上月考)某动物产生基因型为AB、Ab、aB、ab的4种精子(无染色体互换和基因突变)，这4种精子( B )A．可能来自同一个精原细胞B．可能来自三个精原细胞C．可能来自两个次级精母细胞D．可能来自三个次级精母细胞[解析] 在无染色体互换和基因突变的情况下，一个精原细胞减数分裂只能产生2种精子，A错误；题述4种精子可能来自三个精原细胞，B正确；一个次级精母细胞减数分裂只能形成1种精子，则两个次级精母细胞减数分裂最多能形成2种精子，C错误；一个次级精母细胞减数分裂只能形成1种精子，则三个次级精母细胞减数分裂最多能形成3种精子，D错误。教材问题·解疑答惑问题探讨☞P181．提示：配子染色体与体细胞染色体的差别在于：(1)配子染色体数是体细胞染色体数的一半。(2)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。2．提示：(1)提出的问题可以有“配子中染色体数目为何减半”“配子中的染色体大小、形态为何不同”“配子是如何形成的”等。(2)猜想：配子是通过一种不同于有丝分裂，能使染色体数目减半的分裂方式产生的。旁栏思考☞P19提示：会导致受精卵中的染色体数目加倍，不能保持遗传的稳定性。旁栏思考☞P20·提示：初级精母细胞两极的这两组染色体，非同源染色体之间是自由组合的。·提示：在减数分裂Ⅰ中出现了同源染色体联会、四分体形成、非姐妹染色单体间互换、同源染色体分离等行为。上述过程可使配子中染色体数目减半。这样再通过以后发生的两性配子结合成合子的受精作用，就能维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，从而保证遗传的稳定性。上述过程还可以使经过减数分裂产生的配子类型多样，从而增加了生物变异的概率，增强了生物适应环境的能力，有利于生物的进化。旁栏思考☞P21提示：精子头部含有细胞核，携带遗传物质，尾长，能够摆动，有利于受精作用的顺利进行。练习与应用☞P23一、概念检测1．(1)× 卵细胞中染色体数目为10条，无同源染色体，不成对。(2)√2．B 同源染色体联会是减数分裂特有的行为变化。3．C 图中含有3条染色体，无同源染色体，处于减数分裂Ⅱ，其名称可能是次级精母细胞、次级卵母细胞或极体。4．(1)提示：这个细胞正在进行减数分裂。因为该细胞中出现了四分体。(2)提示：该细胞中有4条染色体、8条染色单体。(3)提示：该细胞中有2对同源染色体。其中染色体A与C，A与D，B与C，B与D是非同源染色体。(4)提示：细胞中a与a′，b与b′，c与c′，d与d′是姐妹染色单体。(5)提示：该细胞分裂完成后，子细胞中有2条染色体。(6)提示：参见教材P19图2－2和P22图2－5画图。二、拓展应用1．根据染色体的行为变化和细胞的数目变化，可判断减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ。减数分裂Ⅰ过程出现联会，同源染色体分离，细胞由1个分裂为2个；减数分裂Ⅱ过程无联会出现，细胞由2个分裂为4个。2．提示：不一定。可能存在例外。若减数分裂过程中发生异常情况，比如减数分裂Ⅰ时联会的同源染色体，有一对或几对没有分别移向两极而是集中到一个次级精(卵)母细胞中，再经过减数分裂Ⅱ产生的精子或卵细胞中的染色体数目就会比正常的多一条或几条。再如减数分裂过程(无论分裂Ⅰ还是分裂Ⅱ)中，染色体已移向细胞两极，但因某种原因细胞未分裂成两个子细胞，这样就有可能出现精子或卵细胞中染色体数目加倍的现象。如果上述现象出现，则受精卵中染色体数目就会出现异常，由该受精卵发育成的个体细胞中染色体数目也不正常。由于染色体是遗传物质的载体，生物体的性状又是由遗传物质控制的，那么当该个体的遗传物质出现异常时，该个体的性状也会是异常的。例如，人类的“21三体综合征”遗传病患者就是由含有24条染色体(其中21号染色体是2条)的精子或卵细胞与正常的卵细胞或精子结合后发育成的。3．提示：精子的头部保留了细胞核，即保留了全部的染色体，抛弃了大部分细胞质和细胞器，但保留了全部线粒体，既能保证精子的灵活运动，又能保证精子运动所需的足够的能量。讨论☞P241．提示：根据同源染色体及染色体的数目和行为判断。减数分裂I会出现同源染色体联会、四分体形成、同源染色体在赤道板位置成对排列、同源染色体分离、移向细胞两极的染色体分别由两条染色单体组成等现象。减数分裂Ⅱ的中期，非同源染色体着丝粒排列在细胞赤道板位置，后期移向细胞两极的染色体不含染色单体。2．提示：减数分裂Ⅰ的中期，成对的同源染色体分别排列在细胞赤道板的两侧，末期在细胞两极的染色体由该细胞一整套非同源染色体组成，其数目是体细胞染色体数的一半，每条染色体均由两条染色单体构成。减数分裂Ⅱ的中期，所有染色体的着丝粒排列在细胞的赤道板的位置，末期细胞两极的染色体不含染色单体。3．提示：同一生物的细胞，所含遗传物质相同，增殖的过程相同，不同细胞可能处于细胞分裂的不同时期。因此，可以通过观察多个精原细胞的减数分裂，推测出一个精原细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。讨论☞P261．减数分裂过程中，同源染色体先进行复制，再联会形成四分体，之后再分离，在减数分裂Ⅱ后期由于着丝粒分裂，染色体数目暂时加倍后减半，随后分别进入子细胞中。减数分裂的结果是成熟生殖细胞中染色体数目比原始生殖细胞减少一半。通过受精作用配子结合，从而保证了生物前后代染色体数目的恒定。2．减数分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体的互换及非同源染色体的自由组合都会导致产生多种配子。3．略。练习与应用☞P28一、概念检测1．(1)√ (2)√2．B 15个初级卵母细胞能形成15个卵细胞，5个初级精母细胞最多形成20个精子，因此最多可形成15个受精卵。3．D 减数分裂产生染色体数目减半的配子，受精作用使受精卵获得了雌雄配子的全部染色体，染色体数目恢复到体细胞水平。二、拓展应用1．提示：在减数分裂形成精子或卵细胞的过程中，如果由于某种原因减数分裂I时两条13号染色体没有分离而是进入了同一个次级精(卵)母细胞，再经过减数分裂Ⅱ，就会形成含有2条13号染色体的精子或卵细胞；如果减数分裂Ⅰ正常，减数分裂Ⅱ时13号染色体的着丝粒分裂，形成了2条13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13号染色体有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13号染色体)与上述异常的卵细胞或精子结合形成受精卵，则该受精卵含47条染色体，其中13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13号染色体。2．提示：63条；骡的原始生殖细胞内无同源染色体，不能联会，因此不能发生正常的减数分裂。巩固训练·课堂达标1．(2022·江苏省宿迁市高一下学期期末)下列关于减数分裂的相关叙述中正确的是( B )A．减数分裂过程中染色体复制两次B．减数分裂过程中细胞连续分裂两次C．姐妹染色单体的分离发生在减数第一次分裂D．同源染色体的分离发生在减数第二次分裂[解析] 减数分裂过程中染色体复制一次，A错误；减数分裂过程中细胞连续分裂两次，B正确；姐妹染色单体的分离发生在减数第二次分裂，C错误；同源染色体的分离发生在减数第一次分裂，D错误。故选B。2．(2022·山东省临沂市沂水县高一期中)下列关于减数分裂的有关说法，错误的是( D )A．减数分裂的结果是染色体减少一半B．真核生物生殖过程中才会发生减数分裂C．同源染色体的非姐妹染色单体可发生交叉互换D．只有减数分裂过程中才会出现同源染色体[解析] 减数分裂的结果是染色体减少一半，A正确；真核生物生殖过程中才会发生减数分裂，B正确；同源染色体的非姐妹染色单体可发生交叉互换，C正确；有丝分裂和减数分裂过程中都会出现同源染色体，但只有减数分裂过程中才会出现同源染色体的特殊行为，D错误。故选D。3．(2022·山东省烟台市高一下学期期中)下列叙述正确的是( C )A．受精卵中全部遗传物质的一半来自精子B．卵细胞形成过程中，所有细胞都进行不均等的胞质分裂C．受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方D．形成10个受精卵，至少需要10个精原细胞和10个卵原细胞[解析] 由于受精卵的细胞质几乎都来自卵细胞，因此受精卵中的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，A错误；卵细胞形成过程中，只有初级卵母细胞和次级卵母细胞进行不均等的细胞质分裂，而第一极体细胞质均等分裂，B错误；受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方，C正确；1个精原细胞减数分裂形成4个精子，1个卵原细胞减数分裂形成1个卵细胞。因此形成10个受精卵，至少需要3个精原细胞和10个卵原细胞，D错误。故选C。4．下列各图表示某雄性动物细胞分裂的一组图像，请据图回答：(1)该动物的体细胞中染色体数目是__4__条，该动物正常情况下可以形成__4__种类型的精子。(不考虑基因的互换及基因突变等情况)。(2)正在进行减数分裂的细胞是图__B、D、E__，含有染色单体的细胞是图__B、C、E__，没有同源染色体的细胞是图__D、E__。(3)图B所示的细胞有__2__个四分体，图C所示的细胞所处的分裂时期为__有丝分裂中期__，图D所示的细胞经细胞分裂后形成的是__精细胞__。(4)A细胞有__8__条染色体，有__8__个核DNA分子，A细胞经分裂形成的子细胞是__体细胞__。(5)此5个细胞发生的先后顺序可能是__C→A→B→E→D__。[解析] (1)据图分析可知，该动物体细胞中有2对4条染色体，减数分裂时出现2个四分体，产生精子类型为4种。(2)图中有同源染色体且无联会现象的A、C为有丝分裂。其余为减数分裂，有丝分裂后期和减数第二次分裂后期，着丝粒分裂，细胞中无染色单体。但减数第二次分裂细胞中无同源染色体。(3)该动物体细胞中有2对4条染色体，减数分裂时出现2个四分体，图B所示的细胞中有2个四分体，图C所示的细胞所处的分裂时期为有丝分裂中期，图D所示的细胞均等分裂，故经细胞分裂后形成的是精细胞。(4) A细胞有8个着丝粒，所以有8条染色体，故有8个核DNA，该动物为雄性动物，此时细胞处于有丝分裂后期，之后会发育成体细胞。(5)根据图示我们可以知道， A为有丝分裂后期，D为减数第二次分裂后期， E为减数第二次分裂中期，所以排列先后的顺序为C→A→B→E→D。 课标要求核心素养阐明减数分裂产生染色体数目减半的精细胞或卵细胞的过程。1．通过识图、绘图的方法分析减数分裂各时期的主要特点。(生命观念、科学思维)2．绘制曲线图分析减数分裂及受精作用过程中染色体、DNA的变化规律。(生命观念、科学思维)3．通过列表比较有丝分裂与减数分裂、精子与卵细胞形成的异同。(科学思维)时间图示相关变化间期↓前期↓中期↓后期染色体__复制__，有关蛋白质合成，细胞体积增大同源染色体联会形成__四分体__，同源染色体的__非姐妹染色单体__之间常发生互换__同源染色体__排列在赤道板__两侧____同源染色体__分离，非同源染色体自由组合，并移向细胞两极中期后期图示特点染色体的__着丝粒__排列在赤道板上__着丝粒__分裂，__姐妹染色单体__分开，并移向细胞两极同源染色体非同源染色体来源一条来自父方，一条来自母方可以相同，也可不同形状和大小一般相同一般不相同关系在减数分裂过程中两两配对在减数分裂过程中不进行配对实例A与B或C与DA与C、D；B与C、D项目减数分裂Ⅰ减数分裂Ⅱ染色体间期是否复制复制不复制分裂过程中细胞名称性原细胞→初级性母细胞→次级性母细胞(或极体)次级性母细胞(或极体)→精细胞或卵细胞(或极体)着丝粒变化不分裂分裂染色体数目变化2N→N(减半)N→2N→N核DNA数目变化2N→4N→2N2N→N(减半)染色体主要行为同源染色体联会；四分体的非姐妹染色单体互换；同源染色体分离，非同源染色体自由组合着丝粒分裂，染色单体分开染色单体无(0)→有(4N)→有(2N)有(2N)→无(0)同源染色体有(N对)无精子的形成过程卵细胞的形成过程不同点场所睾丸卵巢细胞质分裂均等分裂不均等分裂(极体均等分裂)是否变形是否子细胞数目1个精原细胞→4个精子1个卵原细胞→1个卵细胞＋3个极体(消失)相同点染色体复制一次，细胞连续分裂两次，子细胞内染色体和DNA数均减半时期有丝分裂减数分裂Ⅰ减数分裂Ⅱ前期有同源染色体，无联会，染色体散乱分布有同源染色体，且有联会和四分体无同源染色体，无联会，染色体散乱分布中期有同源染色体，染色体的着丝粒排列在赤道板上有同源染色体，四分体排列在赤道板两侧无同源染色体，染色体的着丝粒排列在赤道板上后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，有同源染色体同源染色体分开，每条染色体含2条姐妹染色单体着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，无同源染色体A→BB→CC→DD→E减数分裂对应时期MⅠ前的间期MⅠ全过程和MⅡ前期、MⅡ中期MⅡ后期MⅡ末期有丝分裂对应时期间期前期和中期后期末期有丝分裂减数分裂图注项目实际能产生配子的种类可能产生配子的种类一个精原细胞2种(YR和yr或Yr和yR)4种(YR、yr、Yr、yR)一个雄性个体4种(YR、yr、Yr、yR)4种(YR、yr、Yr、yR)一个卵原细胞1种(YR或yr或Yr或yR)4种(YR、yr、Yr、yR)一个雌性个体4种(YR、yr、Yr、yR)4种(YR、yr、Yr、yR)项目实际能产生配子的种类可能产生配子的种类1个精原细胞2种2n种1个雄性个体2n种2n种1个卵原细胞1种2n种1个雌性个体2n种2n种
第1节 减数分裂和受精作用基础知识·双基夯实一、精子的形成过程1．场所：__睾丸__。2．细胞名称的变化eq \x(\a\al(精原,细胞))eq \o(——→,\s\up7(染色体),\s\do5(复制))eq \x(__初级精母细胞__)eq \x(__次级精母细胞__)eq \x(精细胞)eq \x(精子)3．染色体的变化(1)减数分裂Ⅰ(2)减数分裂Ⅱ二、卵细胞的形成过程1．形成场所：__卵巢__。2．细胞名称的变化3．结果：一个卵原细胞经过减数分裂只形成一个__卵细胞__，三个__极体__都退化消失。三、减数分裂的概念分析四、配子中染色体组合的多样性在减数分裂过程中，配子中染色体组合具有多样性的原因：1．同源染色体分离的同时，非同源染色体表现为__自由组合__。2．同源染色体联会时，四分体中的非姐妹染色单体可以发生__互换__。五、受精作用1．概念：卵细胞与精子相互__识别__、__融合__成为__受精卵__的过程。2．过程3．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)。六、减数分裂与受精作用的意义1．保证了每种生物前后代体细胞中__染色体数目__的恒定，维持了生物遗传的稳定性。2．使子代呈现多样性，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，体现了__有性生殖__的优越性。〔学霸记忆〕1．在减数分裂过程中，同源染色体两两配对的现象叫作联会。2．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．减数分裂的特点是染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次，导致染色体数目减半。4．减数分裂Ⅰ的主要特征：①同源染色体联会形成四分体；②四分体中的非姐妹染色单体之间发生互换；③同源染色体分离，非同源染色体自由组合。5．减数分裂Ⅱ的主要特征：每条染色体的着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，分别移向细胞的两极。6．导致配子中染色体组合多样性的原因：①同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合；②同源染色体上非姐妹染色单体间发生互换。7．受精卵中的核遗传物质一半来自父方，一半来自母方，但细胞质基因几乎全部来自母方。8．减数分裂和受精作用共同维持生物体细胞中染色体数目的恒定。〔活学巧练〕判断下列叙述的正误(1)一个初级精母细胞可形成4个精子。( √ )(2)精原细胞的增殖过程是通过减数分裂。( × )(3)精子的形成需经过变形阶段。( √ )(4)精子形成过程中细胞质都是均等分裂。( √ )(5)一个精原细胞和一个卵原细胞产生的精子和卵细胞数量之比为4∶1。( √ )(6)精子和卵细胞形成过程中染色体的行为变化不同。( × )(7)受精作用过程中会发生非等位基因的自由组合。( × )(8)减数分裂和受精作用对维持前后代细胞中染色体数目的相对稳定具有重要的意义。( √ )(9)受精作用过程有利于使同一双亲的后代呈现多样性，体现了有性生殖的优越性。( √ )〔思考〕1．形态、大小相同的染色体是否一定是同源染色体？减数分裂过程中，配对的两条染色体是否一定是同源染色体？一条来自父方，一条来自母方的染色体是否一定是同源染色体？(生命观念)提示：不一定，若一条来自父方，一条来自母方，形态、大小相同的染色体并在减数分裂中配对的是同源染色体，否则不是。减数分裂过程中配对的两条染色体一定是同源染色体。一条来自父方，一条来自母方的染色体不一定是同源染色体。2．有同源染色体的细胞是否都能进行减数分裂？是否都能联会形成四分体？(科学思维)提示：不一定，体细胞中存在同源染色体，体细胞进行有丝分裂。只有在减数分裂过程中同源染色体才能联会形成四分体。3．制作减数分裂I中期模型时，某同学认为必须将红色的染色体都放在赤道板的一侧，蓝色的染色体都放在赤道板的另一侧。这种做法科学吗？请说明原因。(科学思维)提示：不科学。减数分裂Ⅰ中期时，同源染色体排列在赤道板的两侧，但是一对同源染色体的两条染色体是随机分布在两侧的，相同颜色的染色体不一定全在同一侧。4．卵原细胞在形成卵细胞时，细胞质不均等分裂有什么意义？(科学思维)提示：细胞质不均等分裂使形成的卵细胞的体积较大，有利于在受精形成胚胎后，为胚胎早期发育提供营养。课内探究·名师点睛知识点减数分裂过程中的相关概念辨析要点归纳在减数分裂过程中，染色体发生了一系列变化，因而产生了几组相似的概念，下面结合图示对这几组相关概念加以辨析。(1)同源染色体与非同源染色体(2)姐妹染色单体与非姐妹染色单体染色单体的形成是DNA复制的结果，图中a与a′为姐妹染色单体，a与b、b′属于同源染色体上的非姐妹染色单体，a与c、c′、d、d′为非同源染色体上的非姐妹染色单体。(3)联会与四分体①联会：在减数分裂Ⅰ前期，同源染色体两两配对的现象。②四分体：同源染色体的特殊存在形式，在减数分裂过程中，联会后的每对同源染色体才可称为四分体，如A与B。③四分体、同源染色体与染色单体的数量关系：1个四分体＝1对同源染色体＝2条染色体＝4条染色单体(含4个DNA分子)。[易错提醒] 有关同源染色体认识的几个误区(1)大小、形态不同的染色体可以是同源染色体，如男性体细胞中的X染色体和Y染色体，X染色体较大，Y染色体较小。大小相同的染色体不一定是同源染色体，如着丝粒分裂后形成的两条染色体，因不是一条来自父方，一条来自母方，所以不叫同源染色体。只要联会的两条染色体，不管大小、形状是否相同，都叫同源染色体。(2)同源染色体既可以是复制之前不含染色单体的染色体，也可以是复制之后含染色单体的染色体。(3)有丝分裂过程中存在同源染色体，但不出现同源染色体的联会现象和四分体。典例剖析典例1 (2022·福建省福州市八县协作校高一下学期期中)下列细胞中一定不存在同源染色体的是( D )A．玉米根尖细胞 B．青蛙的受精卵C．果蝇的初级精母细胞 D．小鼠的次级精母细胞[解析] 玉米小麦根尖细胞为体细胞，含有同源染色体，A错误；受精卵是精子和卵细胞结合形成的，含有同源染色体，B错误；果蝇的初级精母细胞是精原细胞经过DNA复制后的细胞，其中含有同源染色体，C错误；次级精母细胞是经过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，分裂后产生的细胞，因此次级精母细胞不含同源染色体，与题意相符，D正确。故选D。变式训练1(2022·山东省菏泽市高一期中)在哺乳动物的某一器官中发现了如下细胞分裂图像，下列有关叙述正确的是( D )A．甲图处于减数第一次分裂中期，含有两个四分体B．在乙图所示的细胞中，含有1对同源染色体，4个染色单体C．丙图中①和②为同源染色体D．该器官细胞中所含的染色体的数目可能是2、4、8条[解析] 甲图处于有丝分裂中期，含有2个染色体组，A错误；乙图细胞处于减数第二次分裂中期，不含同源染色体，B错误；丙图细胞处于减数第一次分裂后期，正在发生同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合，所以图中①和②为非同源染色体，C错误；由C图细胞可知该动物是雄性个体，因此该器官是动物的睾丸，其中细胞所含的染色体的数目可能是2(乙)、4(甲、丙)、8条(丁)，D正确。知识点精子和卵细胞的形成要点归纳1．减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程的比较(假设体细胞内染色体数为2N)2．精子和卵细胞形成过程的区别3．减数分裂过程中染色体、染色单体数目与核DNA含量的变化曲线分析(1)间期DNA(染色体)复制，DNA含量加倍，形成染色单体，但是染色体数目不变。(2)减数分裂Ⅰ结束时，同源染色体分配到两个子细胞中，每个细胞内DNA和染色体、染色单体数目均减半。(3)减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍，染色单体消失，但是DNA含量不变。(4)减数分裂Ⅱ结束后，由姐妹染色单体分开后形成的两条子染色体分别分配到两个子细胞中，DNA和染色体数目再次减半。[易错提醒] 卵细胞形成过程的“两个误认为”(1)误认为连续两次分裂均为不均等分裂：忽视了极体的分裂是均等分裂。(2)误认为卵细胞形成也要经过变形：卵细胞的形成无变形过程，只有精子的形成才有变形过程。典例剖析典例2 (2022·山东省临沂市罗庄区高一下学期期末)下列有关某生物体各细胞分裂示意图的叙述，正确的是( D )A．图①处于减数第一次分裂的中期，细胞内有2对姐妹染色单体B．图②处于减数第二次分裂的后期，细胞内有2对姐妹染色单体C．图③处于减数第二次分裂的中期，该生物体细胞中染色体数目恒定为8条D．四幅图可排序为①③②④，可出现在该生物体精子的形成过程中[解析] 图①处于减数第一次分裂的中期，细胞内有2对同源染色体、4对姐妹染色单体，A错误；图②处于减数第二次分裂的后期，由于染色体的着丝粒分裂，细胞中没有姐妹染色单体，B错误；图③处于减数第二次分裂的中期，含有2条染色体，则该生物体细胞中染色体数目为4条或8条，C错误；根据四幅图所处细胞分裂的时期，可排序为①③②④，且图中细胞进行的是减数分裂，因此可能出现在精子的形成过程中，也可能出现在卵细胞的形成过程中，D正确。变式训练2(2022·江苏省宿迁市高一下学期期末)与卵细胞形成过程相比，精子形成过程特有的是( C )A．染色体数目减半 B．非同源染色体自由组合C．精细胞的变形 D．同源染色体两两配对[解析] 精子和卵细胞形成过程中都有染色体数目的减半，A错误；精子和卵细胞的形成过程中，减数第一次分裂后期都有非同源染色体的自由组合，B错误；精子形成过程需要变形，而卵细胞不需要，C正确；精子和卵细胞的形成过程中，减数第一次分裂前期都有同源染色体两两配对(联会)现象，D错误。故选C。知识点观察蝗虫精母细胞减数分裂装片要点归纳1．实验原理蝗虫的精母细胞进行减数分裂过程中的染色体形态、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．方法步骤3．观察细胞减数分裂实验材料的选择需要考虑两个方面(1)雄性个体产生的精子数量远远多于雌性个体产生的卵细胞的数量，因此在选择观察减数分裂的材料时要选择分裂旺盛的雄性个体生殖器官。(2)在动物卵巢内减数分裂没有进行彻底，所以要完整观察减数分裂各时期的图像，一般不选择雌性个体。典例剖析典例3如图是显微镜下拍到的二倍体百合(2n＝24)的减数分裂不同时期的图像。下列相关表述错误的是( C )A．该实验的目的是观察植物细胞的减数分裂图像，识别减数分裂的不同时期B．细胞内染色体的存在状态可作为判断减数分裂各时期的依据C．上述观察到的细胞图像按减数分裂的时期进行排序为①③④②⑤D．图②中细胞的特点是同源染色体分离，非同源染色体自由组合[解析] 该实验的目的是观察植物细胞的减数分裂图像，识别减数分裂的不同时期，细胞内染色体的存在状态可作为判断减数分裂各时期的依据，A、B正确；题图所示细胞图像按减数分裂的时期排序为①③②⑤④，C错误；题图②中细胞处于减数分裂Ⅰ后期，特点是同源染色体分离，非同源染色体自由组合，D正确。变式训练3(2022·北京市平谷区五中高一下学期期中)欲观察细胞减数分裂的过程，可选用的材料是( D )A．鸡的血液 B．蝗虫的精子C．马蛔虫受精卵 D．小鼠睾丸[解析] 鸡的血细胞是成熟的动物细胞，不进行细胞分裂，因此鸡血液中的细胞观察不到减数分裂，A错误；蝗虫的精子是减数分裂产生的成熟的生殖细胞，已经完成减数分裂过程，不再分裂，B错误；马蛔虫受精卵增殖方式为有丝分裂，属于观察有丝分裂的最佳材料，C错误；小鼠的睾丸是雄性生殖器官，该器官进行旺盛的减数分裂过程，并且产生的精子数量较多，适宜作为观察减数分裂的实验材料，D正确。故选D。指点迷津·拨云见日一、减数分裂与有丝分裂过程中细胞分裂图像的辨析[方法规律] 1．鉴别细胞分裂图像的方法(1)前期(2)中期(3)后期2．结合染色体的奇、偶数识别细胞分裂方式典例4 (2022·福建省福州市八县协作校高一下学期期中)如图为某个哺乳动物体内的一组细胞分裂示意图，据图分析正确的是( A )A．图②产生的子细胞一定为精细胞B．图示5个细胞均具有同源染色体C．图中属于体细胞有丝分裂过程的有①③⑤D．图③中有2对同源染色体、2个四分体[解析] 根据图④的均等分裂可知该生物的性别是雄性，图②细胞处于减数第二次分裂后期，且细胞质均等分裂，称为次级精母细胞，其分裂形成的子细胞一定为精细胞，A正确；图示5个细胞中除②(减数第二次分裂后期)外，均具有同源染色体，B错误；体细胞进行的是有丝分裂，图中属于有丝分裂过程的有③⑤，①处于减数第一次分裂前期，C错误；③细胞中含有同源染色体，且着丝粒都排列在赤道板上，处于有丝分裂中期，有丝分裂过程中无四分体，D错误。故选A。二、减数分裂与有丝分裂过程中相关数量变化曲线1．减数分裂和有丝分裂过程中染色体与核DNA数量变化(1)曲线模型(2)判断方法2．每条染色体中DNA含量的变化对图中曲线的解释注：MⅠ、MⅡ分别表示减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ(后同)。3．细胞分裂过程中染色体和核DNA数量变化曲线的变式——直方图直方图实质上是坐标曲线图的变形，反映染色体、核DNA或染色单体数量的变化。在直方图中，染色体和DNA的含量不可能是0，但染色单体会因着丝粒的分裂而消失，所以直方图中表示的某物质如出现0，则其一定表示染色单体。如图所示：典例5 (2022·吉林长春外国语学校高一下月考)下图表示哺乳动物(体细胞染色体数为2n)精子的形成过程中一个细胞内核DNA分子含量的变化。下列各项中对该图的解释正确的是( D )A．同源染色体的联会发生在d～e的初期B．e点染色体数目为n，f点染色体数目又出现短时间的加倍C．e点同源染色体分离，f点染色体的着丝粒分裂D．a～c是间期，c～f是分裂期，f～g是精细胞变形阶段[解析] 据题图可知，c～e为减数分裂Ⅰ时期，同源染色体的联会发生在c～d的初期，即减数分裂Ⅰ前期，A错误；e点为次级精母细胞，染色体数目为n，f点为减数分裂Ⅱ完成，染色体数目暂时加倍发生在f点之前，即减数分裂Ⅱ后期，B错误；e点为减数分裂Ⅰ结束，同源染色体分离发生在e点之前，即减数分裂Ⅰ后期，f点为减数分裂Ⅱ结束，着丝粒分裂发生在f点之前，即减数分裂Ⅱ后期，C错误；由题意可知，a～c为减数分裂I前的间期，c～f为减数分裂期，f～g为精细胞变形阶段，D正确。三、减数分裂配子来源的判定1．无互换时，配子来源的判断方法：(1)来自同一初级精母细胞的四个精子，染色体组成两两相同，与另两个完全互补。(2)来自同一次级精母细胞的两个精子，染色体组成完全相同。2．有互换时，配子来源的判断方法：(1)来自同一初级精母细胞的四个精子，染色体组成各不相同，但是除互换区域外，两两相同，与另两个完全互补。(2)来自同一次级精母细胞的两个精子，除互换区域外，其他完全相同。 典例6图1所示为含两对同源染色体的某动物的初级精母细胞，其减数分裂过程中，同源染色体发生互换形成了如图2所示的四个精细胞，则来自同一个次级精母细胞的是( B )A．①② B．①③C．②③ D．③④[解析] 减数分裂Ⅰ的特点是同源染色体分离；减数分裂Ⅱ的特点是次级精母细胞内由同一着丝粒相连的两条姐妹染色单体分离，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。四、配子中染色体组合的多样性1．含2对同源染色体(Yy、Rr)的细胞(个体)产生的配子的种类(不考虑交叉互换)2．含n对同源染色体的细胞(个体)产生的配子的种类(不考虑交叉互换)典例7 (2022·河南南阳一中高三上月考)某动物产生基因型为AB、Ab、aB、ab的4种精子(无染色体互换和基因突变)，这4种精子( B )A．可能来自同一个精原细胞B．可能来自三个精原细胞C．可能来自两个次级精母细胞D．可能来自三个次级精母细胞[解析] 在无染色体互换和基因突变的情况下，一个精原细胞减数分裂只能产生2种精子，A错误；题述4种精子可能来自三个精原细胞，B正确；一个次级精母细胞减数分裂只能形成1种精子，则两个次级精母细胞减数分裂最多能形成2种精子，C错误；一个次级精母细胞减数分裂只能形成1种精子，则三个次级精母细胞减数分裂最多能形成3种精子，D错误。教材问题·解疑答惑问题探讨☞P181．提示：配子染色体与体细胞染色体的差别在于：(1)配子染色体数是体细胞染色体数的一半。(2)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。2．提示：(1)提出的问题可以有“配子中染色体数目为何减半”“配子中的染色体大小、形态为何不同”“配子是如何形成的”等。(2)猜想：配子是通过一种不同于有丝分裂，能使染色体数目减半的分裂方式产生的。旁栏思考☞P19提示：会导致受精卵中的染色体数目加倍，不能保持遗传的稳定性。旁栏思考☞P20·提示：初级精母细胞两极的这两组染色体，非同源染色体之间是自由组合的。·提示：在减数分裂Ⅰ中出现了同源染色体联会、四分体形成、非姐妹染色单体间互换、同源染色体分离等行为。上述过程可使配子中染色体数目减半。这样再通过以后发生的两性配子结合成合子的受精作用，就能维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，从而保证遗传的稳定性。上述过程还可以使经过减数分裂产生的配子类型多样，从而增加了生物变异的概率，增强了生物适应环境的能力，有利于生物的进化。旁栏思考☞P21提示：精子头部含有细胞核，携带遗传物质，尾长，能够摆动，有利于受精作用的顺利进行。练习与应用☞P23一、概念检测1．(1)× 卵细胞中染色体数目为10条，无同源染色体，不成对。(2)√2．B 同源染色体联会是减数分裂特有的行为变化。3．C 图中含有3条染色体，无同源染色体，处于减数分裂Ⅱ，其名称可能是次级精母细胞、次级卵母细胞或极体。4．(1)提示：这个细胞正在进行减数分裂。因为该细胞中出现了四分体。(2)提示：该细胞中有4条染色体、8条染色单体。(3)提示：该细胞中有2对同源染色体。其中染色体A与C，A与D，B与C，B与D是非同源染色体。(4)提示：细胞中a与a′，b与b′，c与c′，d与d′是姐妹染色单体。(5)提示：该细胞分裂完成后，子细胞中有2条染色体。(6)提示：参见教材P19图2－2和P22图2－5画图。二、拓展应用1．根据染色体的行为变化和细胞的数目变化，可判断减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ。减数分裂Ⅰ过程出现联会，同源染色体分离，细胞由1个分裂为2个；减数分裂Ⅱ过程无联会出现，细胞由2个分裂为4个。2．提示：不一定。可能存在例外。若减数分裂过程中发生异常情况，比如减数分裂Ⅰ时联会的同源染色体，有一对或几对没有分别移向两极而是集中到一个次级精(卵)母细胞中，再经过减数分裂Ⅱ产生的精子或卵细胞中的染色体数目就会比正常的多一条或几条。再如减数分裂过程(无论分裂Ⅰ还是分裂Ⅱ)中，染色体已移向细胞两极，但因某种原因细胞未分裂成两个子细胞，这样就有可能出现精子或卵细胞中染色体数目加倍的现象。如果上述现象出现，则受精卵中染色体数目就会出现异常，由该受精卵发育成的个体细胞中染色体数目也不正常。由于染色体是遗传物质的载体，生物体的性状又是由遗传物质控制的，那么当该个体的遗传物质出现异常时，该个体的性状也会是异常的。例如，人类的“21三体综合征”遗传病患者就是由含有24条染色体(其中21号染色体是2条)的精子或卵细胞与正常的卵细胞或精子结合后发育成的。3．提示：精子的头部保留了细胞核，即保留了全部的染色体，抛弃了大部分细胞质和细胞器，但保留了全部线粒体，既能保证精子的灵活运动，又能保证精子运动所需的足够的能量。讨论☞P241．提示：根据同源染色体及染色体的数目和行为判断。减数分裂I会出现同源染色体联会、四分体形成、同源染色体在赤道板位置成对排列、同源染色体分离、移向细胞两极的染色体分别由两条染色单体组成等现象。减数分裂Ⅱ的中期，非同源染色体着丝粒排列在细胞赤道板位置，后期移向细胞两极的染色体不含染色单体。2．提示：减数分裂Ⅰ的中期，成对的同源染色体分别排列在细胞赤道板的两侧，末期在细胞两极的染色体由该细胞一整套非同源染色体组成，其数目是体细胞染色体数的一半，每条染色体均由两条染色单体构成。减数分裂Ⅱ的中期，所有染色体的着丝粒排列在细胞的赤道板的位置，末期细胞两极的染色体不含染色单体。3．提示：同一生物的细胞，所含遗传物质相同，增殖的过程相同，不同细胞可能处于细胞分裂的不同时期。因此，可以通过观察多个精原细胞的减数分裂，推测出一个精原细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。讨论☞P261．减数分裂过程中，同源染色体先进行复制，再联会形成四分体，之后再分离，在减数分裂Ⅱ后期由于着丝粒分裂，染色体数目暂时加倍后减半，随后分别进入子细胞中。减数分裂的结果是成熟生殖细胞中染色体数目比原始生殖细胞减少一半。通过受精作用配子结合，从而保证了生物前后代染色体数目的恒定。2．减数分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体的互换及非同源染色体的自由组合都会导致产生多种配子。3．略。练习与应用☞P28一、概念检测1．(1)√ (2)√2．B 15个初级卵母细胞能形成15个卵细胞，5个初级精母细胞最多形成20个精子，因此最多可形成15个受精卵。3．D 减数分裂产生染色体数目减半的配子，受精作用使受精卵获得了雌雄配子的全部染色体，染色体数目恢复到体细胞水平。二、拓展应用1．提示：在减数分裂形成精子或卵细胞的过程中，如果由于某种原因减数分裂I时两条13号染色体没有分离而是进入了同一个次级精(卵)母细胞，再经过减数分裂Ⅱ，就会形成含有2条13号染色体的精子或卵细胞；如果减数分裂Ⅰ正常，减数分裂Ⅱ时13号染色体的着丝粒分裂，形成了2条13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13号染色体有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13号染色体)与上述异常的卵细胞或精子结合形成受精卵，则该受精卵含47条染色体，其中13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13号染色体。2．提示：63条；骡的原始生殖细胞内无同源染色体，不能联会，因此不能发生正常的减数分裂。巩固训练·课堂达标1．(2022·江苏省宿迁市高一下学期期末)下列关于减数分裂的相关叙述中正确的是( B )A．减数分裂过程中染色体复制两次B．减数分裂过程中细胞连续分裂两次C．姐妹染色单体的分离发生在减数第一次分裂D．同源染色体的分离发生在减数第二次分裂[解析] 减数分裂过程中染色体复制一次，A错误；减数分裂过程中细胞连续分裂两次，B正确；姐妹染色单体的分离发生在减数第二次分裂，C错误；同源染色体的分离发生在减数第一次分裂，D错误。故选B。2．(2022·山东省临沂市沂水县高一期中)下列关于减数分裂的有关说法，错误的是( D )A．减数分裂的结果是染色体减少一半B．真核生物生殖过程中才会发生减数分裂C．同源染色体的非姐妹染色单体可发生交叉互换D．只有减数分裂过程中才会出现同源染色体[解析] 减数分裂的结果是染色体减少一半，A正确；真核生物生殖过程中才会发生减数分裂，B正确；同源染色体的非姐妹染色单体可发生交叉互换，C正确；有丝分裂和减数分裂过程中都会出现同源染色体，但只有减数分裂过程中才会出现同源染色体的特殊行为，D错误。故选D。3．(2022·山东省烟台市高一下学期期中)下列叙述正确的是( C )A．受精卵中全部遗传物质的一半来自精子B．卵细胞形成过程中，所有细胞都进行不均等的胞质分裂C．受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方D．形成10个受精卵，至少需要10个精原细胞和10个卵原细胞[解析] 由于受精卵的细胞质几乎都来自卵细胞，因此受精卵中的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，A错误；卵细胞形成过程中，只有初级卵母细胞和次级卵母细胞进行不均等的细胞质分裂，而第一极体细胞质均等分裂，B错误；受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方，C正确；1个精原细胞减数分裂形成4个精子，1个卵原细胞减数分裂形成1个卵细胞。因此形成10个受精卵，至少需要3个精原细胞和10个卵原细胞，D错误。故选C。4．下列各图表示某雄性动物细胞分裂的一组图像，请据图回答：(1)该动物的体细胞中染色体数目是__4__条，该动物正常情况下可以形成__4__种类型的精子。(不考虑基因的互换及基因突变等情况)。(2)正在进行减数分裂的细胞是图__B、D、E__，含有染色单体的细胞是图__B、C、E__，没有同源染色体的细胞是图__D、E__。(3)图B所示的细胞有__2__个四分体，图C所示的细胞所处的分裂时期为__有丝分裂中期__，图D所示的细胞经细胞分裂后形成的是__精细胞__。(4)A细胞有__8__条染色体，有__8__个核DNA分子，A细胞经分裂形成的子细胞是__体细胞__。(5)此5个细胞发生的先后顺序可能是__C→A→B→E→D__。[解析] (1)据图分析可知，该动物体细胞中有2对4条染色体，减数分裂时出现2个四分体，产生精子类型为4种。(2)图中有同源染色体且无联会现象的A、C为有丝分裂。其余为减数分裂，有丝分裂后期和减数第二次分裂后期，着丝粒分裂，细胞中无染色单体。但减数第二次分裂细胞中无同源染色体。(3)该动物体细胞中有2对4条染色体，减数分裂时出现2个四分体，图B所示的细胞中有2个四分体，图C所示的细胞所处的分裂时期为有丝分裂中期，图D所示的细胞均等分裂，故经细胞分裂后形成的是精细胞。(4) A细胞有8个着丝粒，所以有8条染色体，故有8个核DNA，该动物为雄性动物，此时细胞处于有丝分裂后期，之后会发育成体细胞。(5)根据图示我们可以知道， A为有丝分裂后期，D为减数第二次分裂后期， E为减数第二次分裂中期，所以排列先后的顺序为C→A→B→E→D。 课标要求核心素养阐明减数分裂产生染色体数目减半的精细胞或卵细胞的过程。1．通过识图、绘图的方法分析减数分裂各时期的主要特点。(生命观念、科学思维)2．绘制曲线图分析减数分裂及受精作用过程中染色体、DNA的变化规律。(生命观念、科学思维)3．通过列表比较有丝分裂与减数分裂、精子与卵细胞形成的异同。(科学思维)时间图示相关变化间期↓前期↓中期↓后期染色体__复制__，有关蛋白质合成，细胞体积增大同源染色体联会形成__四分体__，同源染色体的__非姐妹染色单体__之间常发生互换__同源染色体__排列在赤道板__两侧____同源染色体__分离，非同源染色体自由组合，并移向细胞两极中期后期图示特点染色体的__着丝粒__排列在赤道板上__着丝粒__分裂，__姐妹染色单体__分开，并移向细胞两极同源染色体非同源染色体来源一条来自父方，一条来自母方可以相同，也可不同形状和大小一般相同一般不相同关系在减数分裂过程中两两配对在减数分裂过程中不进行配对实例A与B或C与DA与C、D；B与C、D项目减数分裂Ⅰ减数分裂Ⅱ染色体间期是否复制复制不复制分裂过程中细胞名称性原细胞→初级性母细胞→次级性母细胞(或极体)次级性母细胞(或极体)→精细胞或卵细胞(或极体)着丝粒变化不分裂分裂染色体数目变化2N→N(减半)N→2N→N核DNA数目变化2N→4N→2N2N→N(减半)染色体主要行为同源染色体联会；四分体的非姐妹染色单体互换；同源染色体分离，非同源染色体自由组合着丝粒分裂，染色单体分开染色单体无(0)→有(4N)→有(2N)有(2N)→无(0)同源染色体有(N对)无精子的形成过程卵细胞的形成过程不同点场所睾丸卵巢细胞质分裂均等分裂不均等分裂(极体均等分裂)是否变形是否子细胞数目1个精原细胞→4个精子1个卵原细胞→1个卵细胞＋3个极体(消失)相同点染色体复制一次，细胞连续分裂两次，子细胞内染色体和DNA数均减半时期有丝分裂减数分裂Ⅰ减数分裂Ⅱ前期有同源染色体，无联会，染色体散乱分布有同源染色体，且有联会和四分体无同源染色体，无联会，染色体散乱分布中期有同源染色体，染色体的着丝粒排列在赤道板上有同源染色体，四分体排列在赤道板两侧无同源染色体，染色体的着丝粒排列在赤道板上后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，有同源染色体同源染色体分开，每条染色体含2条姐妹染色单体着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，无同源染色体A→BB→CC→DD→E减数分裂对应时期MⅠ前的间期MⅠ全过程和MⅡ前期、MⅡ中期MⅡ后期MⅡ末期有丝分裂对应时期间期前期和中期后期末期有丝分裂减数分裂图注项目实际能产生配子的种类可能产生配子的种类一个精原细胞2种(YR和yr或Yr和yR)4种(YR、yr、Yr、yR)一个雄性个体4种(YR、yr、Yr、yR)4种(YR、yr、Yr、yR)一个卵原细胞1种(YR或yr或Yr或yR)4种(YR、yr、Yr、yR)一个雌性个体4种(YR、yr、Yr、yR)4种(YR、yr、Yr、yR)项目实际能产生配子的种类可能产生配子的种类1个精原细胞2种2n种1个雄性个体2n种2n种1个卵原细胞1种2n种1个雌性个体2n种2n种
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