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新教材高考生物一轮复习第4单元细胞的生命历程第2讲减数分裂和受精作用课件
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这是一份新教材高考生物一轮复习第4单元细胞的生命历程第2讲减数分裂和受精作用课件，共60页。PPT课件主要包含了课标要求，备考指导，内容索引，②相关解读等内容，欢迎下载使用。
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.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。
1.运用比较法理解减数分裂和有丝分裂的区别。2.结合模式图理解细胞分裂图像、细胞分裂过程中染色体、DNA的数量变化。
第一环节 必备知识落实
第二环节 关键能力形成
第三环节 核心素养提升
知识筛查1.减数分裂的概念
2.精子形成过程中各时期的主要特点
3.归纳比较精子和卵细胞形成过程的差异
4.减数分裂与有丝分裂的比较
知识落实1.假定某动物细胞染色体数目2n=4,据图判断,下列有关叙述正确的是( )A.⑤内有4个四分体,②内有2个四分体B.②③④⑤均含同源染色体C.②③④分别处于减数分裂Ⅰ前、中、后期D.⑥是次级精母细胞或第一极体
②处于减数分裂Ⅰ前期;③处于有丝分裂中期;④处于减数分裂Ⅰ后期,细胞质均等分裂,所以④是初级精母细胞;⑤处于有丝分裂后期;⑥处于减数分裂Ⅱ后期,只能是次级精母细胞。③~⑥都不含四分体。处于有丝分裂和减数分裂Ⅰ的细胞都含有同源染色体。
2.下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④B.①②③中均含有同源染色体C.③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
据题图分析,①中含有同源染色体,且着丝粒分裂,处于有丝分裂后期;②中同源染色体分离,处于减数分裂Ⅰ后期;③中含有同源染色体,且染色体的着丝粒都排列在赤道板上,处于有丝分裂中期;④中没有同源染色体,且着丝粒分裂,处于减数分裂Ⅱ后期。①③进行的是有丝分裂,②④进行的是减数分裂,A项正确。①②③中均含有同源染色体,而④处于减数分裂Ⅱ后期,没有同源染色体,B项正确。③进行的是有丝分裂,产生的子细胞是体细胞,C项错误。④处于减数分裂Ⅱ后期,若发生过基因突变或互换,则分离的2条染色体上可能存在等位基因,D项正确。
3.某同学在观察果蝇细胞中的染色体组成时,发现1个正在分裂的细胞中有8条染色体,呈现4种不同的形态。下列说法错误的是( )A.若该细胞正处于分裂前期,则可能正在发生基因重组B.若该细胞正处于分裂后期,则其子细胞的大小可能不同C.若该细胞此时存在染色单体,则该果蝇可能是雄性D.若该细胞此时没有染色单体,则该细胞可能取自卵巢
若该细胞处于分裂前期,可能是有丝分裂前期或减数分裂Ⅰ前期,其中减数分裂Ⅰ前期可能发生同源染色体非姐妹染色单体之间的互换,属于基因重组,A项正确。若该细胞处于分裂后期,则可能是有丝分裂后期,也可能是减数分裂Ⅰ后期或减数分裂Ⅱ后期;如果该细胞是初级卵母细胞或次级卵母细胞,则其子细胞的大小不同,B项正确。若该细胞此时存在染色单体,说明处于减数分裂Ⅰ或有丝分裂前期、中期,由于染色体呈现4种形态,而雄果蝇此时的染色体有5种形态,所以该果蝇不可能是雄性,C项错误。若该细胞此时没有染色单体,说明处于减数分裂Ⅱ后期、末期或有丝分裂后期、末期,则该细胞可能取自卵巢,D项正确。
知识筛查1.受精作用(1)概念:指卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。(2)过程细胞膜融合→精子的头部进入卵细胞(尾部留在外面)→卵细胞的细胞膜发生复杂的生理反应,以阻止其他精子进入→精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合→受精卵。(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)。(4)减数分裂和受精作用的意义: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,对于生物的遗传和变异,都是十分重要的。
2.配子中染色体组合多样性的原因(1)同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合。(2)同源染色体的非姐妹染色单体之间发生互换。
知识落实1.下列关于减数分裂和受精作用的叙述,正确的是( )A.受精卵中的遗传物质一半来自卵细胞,另一半来自精子B.减数分裂过程中,着丝粒分裂伴随着同源染色体的分离C.受精卵中的染色体数目和本物种体细胞中的染色体数目相同D.非同源染色体的自由组合是配子多样性的唯一原因
卵细胞、精子中的染色体数目是体细胞的一半。卵细胞与精子结合形成的受精卵中的遗传物质包括细胞核中的遗传物质和细胞质中的遗传物质,细胞核中的遗传物质一半来自精子(父方),另一半来自卵细胞(母方);细胞质中的遗传物质主要来自卵细胞(母方),A项错误,C项正确。减数分裂过程中同源染色体的分离发生在减数分裂Ⅰ后期,着丝粒分裂发生在减数分裂Ⅱ后期,B项错误。配子多样性的原因有基因重组、基因突变和染色体变异,D项错误。
2.下列关于高等动物通过减数分裂形成雌、雄配子以及受精作用的叙述,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
1个卵原细胞经过减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ产生1个卵细胞和3个极体,初级卵母细胞和次级卵母细胞的分裂过程中细胞质分裂是不均等的,因此每个卵细胞继承了初级卵母细胞大于1/4的细胞质,A项错误。精细胞变形后成为精子,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项正确。等位基因进入卵细胞的机会相等,C项错误。雌、雄配子彼此结合的机会相等,但雄配子的数量远远多于雌配子的数量,D项错误。
知识筛查1.实验原理减数分裂过程中,细胞中染色体的形态、位置和数目都在不断地发生变化,可据此识别减数分裂的各个时期。2.实验流程在低倍镜下找到并观察各时期的细胞→在高倍镜下仔细观察各时期细胞中染色体的特点→绘图。
知识落实1.在观察蝗虫精母细胞减数分裂装片时,区分初级精母细胞和次级精母细胞的主要依据是( )A.有无染色单体B.有无同源染色体C.染色体是否均分到子细胞中D.是否发生染色体分离
初级精母细胞含有染色单体,次级精母细胞是处于减数分裂Ⅱ的细胞,减数分裂Ⅱ的前期、中期也含有染色单体,A项不符合题意。减数分裂Ⅰ各时期的细胞均含有同源染色体,而减数分裂Ⅱ各时期的细胞均无同源染色体,B项符合题意。减数分裂Ⅰ后期发生同源染色体的分离,染色体均分到子细胞(次级精母细胞)中;减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体分离形成染色体,且染色体移向细胞的两极,均分到子细胞(精细胞)中,C、D两项不符合题意。
2.下列关于“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”实验的操作及表述,错误的是( )A.在低倍镜下观察固定装片,识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞B.因观察材料较少,精母细胞较小,显微镜视野应适当调亮C.换用高倍镜时,从侧面观察,防止物镜与装片碰擦D.用高倍镜观察染色体的结构时,用细准焦螺旋调节焦距
在低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂装片时,根据染色体的特点识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞,A项正确。观察减数分裂装片时要换用高倍镜进行观察,因此应将视野适当调亮,与观察材料多少无关,B项错误。高倍镜镜头较长,换用时应从侧面观察,防止物镜与装片碰擦,C项正确。用高倍镜观察染色体的结构时,需要用细准焦螺旋进行调焦,D项正确。
典型例题下图表示某种动物不同个体的某些细胞。下列相关说法错误的是( )A.甲、丙两细胞都发生了基因重组B.图中的细胞均处于细胞分裂后期C.在卵原细胞分裂过程中可能出现的是甲、乙、丁D.乙、丁两细胞的染色体数目都是体细胞的一半
甲、丙两细胞均处于减数分裂Ⅰ的后期,非同源染色体上的非等位基因可随着非同源染色体的自由组合而自由组合,乙、丁两细胞均处于减数分裂Ⅱ后期,A、B两项正确。甲表示初级卵母细胞,乙表示次级卵母细胞,丁可表示次级精母细胞或(第一)极体,C项正确。乙、丁两细胞均处于减数分裂Ⅱ后期,其染色体数目与体细胞的一样,D项错误。
整合构建1.比较减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ(以精子的形成过程为例)
2.“三看法”判断同源染色体(1)看有无染色体配对形成四分体的现象:配对形成四分体的染色体为同源染色体。(2)看细胞所处的时期(二倍体生物)①减数分裂Ⅱ过程中不存在同源染色体。②减数分裂Ⅱ后期,大小、形状完全相同的染色体不是同源染色体,而是姐妹染色单体分开后形成的相同染色体。
(3)看染色体的大小、形状(二倍体生物)如果不是减数分裂Ⅱ,则:①有丝分裂后期,每一极中大小、形状相同的为同源染色体(上下对应的染色体不是同源染色体);②其他时期(除有丝分裂后期),大小、形状相同的染色体一般为同源染色体。
3.依据细胞质的分配方式判断细胞名称
4.减数分裂中染色体、核DNA分子的数目变化(1)数目变化(体细胞染色体数目为2n)
(2)曲线模型①染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ末期,是由同源染色体分离平均进入2个子细胞造成的,减数分裂Ⅱ时染色体数目的变化为n→2n→n,没有减半。②DNA数量在减数分裂Ⅰ末期和减数分裂Ⅱ末期分别减半。③减数分裂Ⅱ后期染色体行为、DNA行为都与正常体细胞相同,不同的是没有同源染色体。④染色体/DNA变化规律及原因
5.配子形成过程中的几种数量关系(1)1个精原细胞→1个初级精母细胞→2个次级精母细胞→4个精细胞→4个精子。(2)1个卵原细胞→1个初级卵母细胞→1个次级卵母细胞+1个极体→1个卵细胞+3个极体。
(3)不考虑互换的情况下产生配子的情况①具有n对同源染色体的个体产生配子的情况
②基因型为YyRr的个体产生配子的情况
训练突破1.下图是基因型为AaBb的某生物体内2个不同时期的细胞分裂模式图,其中染色体上标注的是相应位置上的基因。下列相关叙述正确的是( )A.图①中2个细胞的中央将出现赤道板B.图①中细胞2的基因型是AaBB C.图②所示细胞中有4个染色体组D.图②所示细胞中有4个四分体
图①所示细胞中都不含同源染色体,着丝粒已分裂,处于减数分裂Ⅱ后期;图②所示细胞含同源染色体,染色体排列在赤道板两侧,处于减数分裂Ⅰ中期。图①中2个细胞的中央将出现细胞板,而不是赤道板,A项错误。由于生物体的基因型为AaBb,图①中细胞1的基因型是Aabb,则细胞2的基因型是AaBB,B项正确。图②所示细胞中有2个染色体组和2个四分体,C、D两项错误。
2.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、染色单体和核DNA含量的关系,图2表示部分细胞分裂图像。
图1 图2
下列说法错误的是( )A.图1中Ⅲ对应的细胞中一定不存在同源染色体B.核DNA的复制发生在图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中甲细胞所处时期是观察染色体形态、数目的最佳时期
题图1中Ⅲ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。在细胞核中,DNA分子的复制发生在分裂间期,即题图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,而题图2甲细胞处于减数分裂Ⅰ后期,D项错误。
典型例题下图表示来自同一生物体内、处于不同分裂时期的细胞。下列叙述错误的是( )A.图①所示细胞分裂结束后可能进入图③所示的分裂过程B.图②与图③所示细胞中染色单体数相等C.由图④可知,该生物是雄性个体D.该生物的正常体细胞中含有4条染色体
图①所示细胞着丝粒分裂,且移向一极的4条染色体含有同源染色体,处于有丝分裂后期;图③所示细胞着丝粒排列在细胞中央,且含有同源染色体,处于有丝分裂中期。如果是连续进行有丝分裂的细胞,一次有丝分裂结束后,可进入下一次有丝分裂,A项正确。图②与图③所示细胞中染色单体数相等,均为8条,B项正确。图④所示细胞着丝粒分裂,且移向一极的2条染色体不含有同源染色体,处于减数分裂Ⅱ后期,且细胞质均等分配,可能是第一极体或次级精母细胞,据此不能确定该生物的性别,C项错误。图①所示细胞处于有丝分裂后期,它所形成的子细胞是体细胞,含有4条染色体,因此该生物的正常体细胞中含有4条染色体,D项正确。
整合构建1.二倍体生物细胞分裂时期的判断(1)三个前期图的判断①判断步骤
②结论:A为有丝分裂前期,B为减数分裂Ⅰ前期,C为减数分裂Ⅱ前期。
(2)三个中期图的判断①判断步骤
②结论:A为有丝分裂中期,B为减数分裂Ⅱ中期,C为减数分裂Ⅰ中期。
(3)三个后期图的判断①判断步骤
②结论:A为有丝分裂后期,B为减数分裂Ⅱ后期,C为减数分裂Ⅰ后期。
特别提醒“三看法”判断细胞分裂方式(以二倍体生物为例)
2.有丝分裂和减数分裂过程中核DNA、染色体、染色单体、染色体组等的变化规律辨析(1)染色体、核DNA变化模型
(2)每条染色体上DNA含量或染色体∶DNA的值①曲线模型
(3)染色单体的变化①模型图②解读a.有丝分裂:分裂间期,因染色体复制,染色单体形成(0→4n);有丝分裂后期,因着丝粒分裂,染色单体消失(4n→0)。
(4)同源染色体对数变化①模型图②解读a.有丝分裂:后期染色体数目加倍,同源染色体由n对(2n条)加倍成为2n对(4n条),子细胞中同源染色体仍为n对。b.减数分裂:减Ⅰ末期同源染色体分离,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①模型图②解读a.有丝分裂:后期着丝粒分裂,染色体组数目加倍(2→4);末期染色体平均分配到子细胞中,染色体组数目恢复(4→2)。b.减数分裂:减数分裂Ⅰ末期同源染色体分离,分别进入两个子细胞,染色体组数目减半(2→1);减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂,染色体数目暂时加倍,染色体组数目由1变为2。
特别提醒“三看法”区分细胞分裂方式
训练突破右图为人体细胞正常分裂时有关物质和结构数量变化的相关曲线。下列分析错误的是( )A.若曲线表示减数分裂Ⅰ过程中核DNA分子数目变化的部分过程,则n等于23B.若曲线表示有丝分裂过程中染色体数目变化的部分过程,则n等于46C.若曲线表示减数分裂过程中每条染色体上DNA分子数目变化的部分过程,则n等于1D.若曲线表示有丝分裂过程中染色体组数目变化的部分过程,则n等于2
人体细胞减数分裂Ⅰ中核DNA分子数目为92个,故n等于46,A项错误。人体细胞有丝分裂后期染色体数目为92条,故n等于46,B项正确。人体细胞减数分裂过程中,DNA分子复制后每条染色体上含2个DNA分子,故n等于1,C项正确。人体细胞有丝分裂后期染色体组数为4,故n等于2,D项正确。
高考真题剖析【例题】 (2019天津卷)作物M的F1基因杂合,具有优良性状。F1自交形成自交胚的过程见途径1(以两对同源染色体为例)。改造F1相关基因,获得具有与F1优良性状一致的N植株,该植株在形成配子时,有丝分裂替代减数分裂,其卵细胞不能受精,直接发育成克隆胚,过程见途径2。据图回答下列问题。
(1)与途径1相比,途径2中N植株形成配子时由于有丝分裂替代减数分裂,不会发生由 和 导致的基因重组,也不会发生染色体数目 。 (2)基因杂合是保持F1优良性状的必要条件。以n对独立遗传的等位基因为例,理论上,自交胚与F1基因型一致的概率是 ,克隆胚与N植株基因型一致的概率是 。 (3)通过途径 获得的后代可保持F1的优良性状。
核心素养考查点剖析:题目以获得具有优良性状的个体的两条途径为载体,重点考查对减数分裂过程的理解及通过图示获取信息的能力,较好地考查了“科学思维”这一学科素养。答案:(1)同源染色体的非姐妹染色单体互换 非同源染色体自由组合 减半(2)1/2n 100%(3)2
解析:(1)途径1是通过减数分裂形成配子,而途径2是通过有丝分裂产生配子,有丝分裂过程中不发生基因重组,且子细胞中染色体数目不减半,故与途径1相比,途径2中N植株形成配子时不会发生同源染色体的非姐妹染色单体的互换和非同源染色体的自由组合,也不会发生染色体数目减半。(2)由题意可知,要保持F1优良性状需要基因杂合,具有一对杂合基因的个体自交获得杂合子的概率是1/2,若该植株有n对独立遗传的等位基因,根据自由组合定律,杂合子自交子代中每对基因均杂合的概率为1/2n,故自交胚与F1基因型(基因杂合)一致的概率为1/2n。而克隆胚的形成相当于无性繁殖过程,子代和N植株遗传信息一致,故克隆胚与N植株基因型一致的概率是100%。(3)途径1产生自交胚的过程存在基因重组,F1产生的配子具有多样性,经受精作用后的子代具有多样性,不可保持F1的优良性状;而途径2产生克隆胚的过程不存在基因重组,子代和亲本的遗传信息一致,可以保持F1的优良性状。
典题训练1.(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
减数分裂过程中同源染色体联会形成四分体,有丝分裂过程中不发生同源染色体联会,A、B两项错误。在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,着丝粒不分裂,姐妹染色单体不分离, C项错误。在减数第二次分裂后期,着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,互换后姐妹染色单体上的等位基因随之移向细胞两极,导致A和a进入不同的细胞,D项正确。
2.果蝇的生物钟基因位于X染色体上,有节律(XB)对无节律(Xb)为显性;体色基因位于常染色体上,灰身(A)对黑身(a)为显性。在基因型为AaXBY的雄果蝇减数分裂过程中,若出现一个AAXBXb类型的变异细胞,则下列有关分析正确的是( )A.该细胞是初级精母细胞B.该细胞的核DNA分子数是体细胞的一半C.在形成该细胞的过程中,A和a随姐妹染色单体分开发生了分离D.在形成该细胞的过程中,有节律基因发生了突变
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.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。
1.运用比较法理解减数分裂和有丝分裂的区别。2.结合模式图理解细胞分裂图像、细胞分裂过程中染色体、DNA的数量变化。
第一环节 必备知识落实
第二环节 关键能力形成
第三环节 核心素养提升
知识筛查1.减数分裂的概念
2.精子形成过程中各时期的主要特点
3.归纳比较精子和卵细胞形成过程的差异
4.减数分裂与有丝分裂的比较
知识落实1.假定某动物细胞染色体数目2n=4,据图判断,下列有关叙述正确的是( )A.⑤内有4个四分体,②内有2个四分体B.②③④⑤均含同源染色体C.②③④分别处于减数分裂Ⅰ前、中、后期D.⑥是次级精母细胞或第一极体
②处于减数分裂Ⅰ前期;③处于有丝分裂中期;④处于减数分裂Ⅰ后期,细胞质均等分裂,所以④是初级精母细胞;⑤处于有丝分裂后期;⑥处于减数分裂Ⅱ后期,只能是次级精母细胞。③~⑥都不含四分体。处于有丝分裂和减数分裂Ⅰ的细胞都含有同源染色体。
2.下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④B.①②③中均含有同源染色体C.③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
据题图分析,①中含有同源染色体,且着丝粒分裂,处于有丝分裂后期;②中同源染色体分离,处于减数分裂Ⅰ后期;③中含有同源染色体,且染色体的着丝粒都排列在赤道板上,处于有丝分裂中期;④中没有同源染色体,且着丝粒分裂,处于减数分裂Ⅱ后期。①③进行的是有丝分裂,②④进行的是减数分裂,A项正确。①②③中均含有同源染色体,而④处于减数分裂Ⅱ后期,没有同源染色体,B项正确。③进行的是有丝分裂,产生的子细胞是体细胞,C项错误。④处于减数分裂Ⅱ后期,若发生过基因突变或互换,则分离的2条染色体上可能存在等位基因,D项正确。
3.某同学在观察果蝇细胞中的染色体组成时,发现1个正在分裂的细胞中有8条染色体,呈现4种不同的形态。下列说法错误的是( )A.若该细胞正处于分裂前期,则可能正在发生基因重组B.若该细胞正处于分裂后期,则其子细胞的大小可能不同C.若该细胞此时存在染色单体,则该果蝇可能是雄性D.若该细胞此时没有染色单体,则该细胞可能取自卵巢
若该细胞处于分裂前期,可能是有丝分裂前期或减数分裂Ⅰ前期,其中减数分裂Ⅰ前期可能发生同源染色体非姐妹染色单体之间的互换,属于基因重组,A项正确。若该细胞处于分裂后期,则可能是有丝分裂后期,也可能是减数分裂Ⅰ后期或减数分裂Ⅱ后期;如果该细胞是初级卵母细胞或次级卵母细胞,则其子细胞的大小不同,B项正确。若该细胞此时存在染色单体,说明处于减数分裂Ⅰ或有丝分裂前期、中期,由于染色体呈现4种形态,而雄果蝇此时的染色体有5种形态,所以该果蝇不可能是雄性,C项错误。若该细胞此时没有染色单体,说明处于减数分裂Ⅱ后期、末期或有丝分裂后期、末期,则该细胞可能取自卵巢,D项正确。
知识筛查1.受精作用(1)概念:指卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。(2)过程细胞膜融合→精子的头部进入卵细胞(尾部留在外面)→卵细胞的细胞膜发生复杂的生理反应,以阻止其他精子进入→精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合→受精卵。(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)。(4)减数分裂和受精作用的意义: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,对于生物的遗传和变异,都是十分重要的。
2.配子中染色体组合多样性的原因(1)同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合。(2)同源染色体的非姐妹染色单体之间发生互换。
知识落实1.下列关于减数分裂和受精作用的叙述,正确的是( )A.受精卵中的遗传物质一半来自卵细胞,另一半来自精子B.减数分裂过程中,着丝粒分裂伴随着同源染色体的分离C.受精卵中的染色体数目和本物种体细胞中的染色体数目相同D.非同源染色体的自由组合是配子多样性的唯一原因
卵细胞、精子中的染色体数目是体细胞的一半。卵细胞与精子结合形成的受精卵中的遗传物质包括细胞核中的遗传物质和细胞质中的遗传物质,细胞核中的遗传物质一半来自精子(父方),另一半来自卵细胞(母方);细胞质中的遗传物质主要来自卵细胞(母方),A项错误,C项正确。减数分裂过程中同源染色体的分离发生在减数分裂Ⅰ后期,着丝粒分裂发生在减数分裂Ⅱ后期,B项错误。配子多样性的原因有基因重组、基因突变和染色体变异,D项错误。
2.下列关于高等动物通过减数分裂形成雌、雄配子以及受精作用的叙述,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
1个卵原细胞经过减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ产生1个卵细胞和3个极体,初级卵母细胞和次级卵母细胞的分裂过程中细胞质分裂是不均等的,因此每个卵细胞继承了初级卵母细胞大于1/4的细胞质,A项错误。精细胞变形后成为精子,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项正确。等位基因进入卵细胞的机会相等,C项错误。雌、雄配子彼此结合的机会相等,但雄配子的数量远远多于雌配子的数量,D项错误。
知识筛查1.实验原理减数分裂过程中,细胞中染色体的形态、位置和数目都在不断地发生变化,可据此识别减数分裂的各个时期。2.实验流程在低倍镜下找到并观察各时期的细胞→在高倍镜下仔细观察各时期细胞中染色体的特点→绘图。
知识落实1.在观察蝗虫精母细胞减数分裂装片时,区分初级精母细胞和次级精母细胞的主要依据是( )A.有无染色单体B.有无同源染色体C.染色体是否均分到子细胞中D.是否发生染色体分离
初级精母细胞含有染色单体,次级精母细胞是处于减数分裂Ⅱ的细胞,减数分裂Ⅱ的前期、中期也含有染色单体,A项不符合题意。减数分裂Ⅰ各时期的细胞均含有同源染色体,而减数分裂Ⅱ各时期的细胞均无同源染色体,B项符合题意。减数分裂Ⅰ后期发生同源染色体的分离,染色体均分到子细胞(次级精母细胞)中;减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体分离形成染色体,且染色体移向细胞的两极,均分到子细胞(精细胞)中,C、D两项不符合题意。
2.下列关于“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”实验的操作及表述,错误的是( )A.在低倍镜下观察固定装片,识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞B.因观察材料较少,精母细胞较小,显微镜视野应适当调亮C.换用高倍镜时,从侧面观察,防止物镜与装片碰擦D.用高倍镜观察染色体的结构时,用细准焦螺旋调节焦距
在低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂装片时,根据染色体的特点识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞,A项正确。观察减数分裂装片时要换用高倍镜进行观察,因此应将视野适当调亮,与观察材料多少无关,B项错误。高倍镜镜头较长,换用时应从侧面观察,防止物镜与装片碰擦,C项正确。用高倍镜观察染色体的结构时,需要用细准焦螺旋进行调焦,D项正确。
典型例题下图表示某种动物不同个体的某些细胞。下列相关说法错误的是( )A.甲、丙两细胞都发生了基因重组B.图中的细胞均处于细胞分裂后期C.在卵原细胞分裂过程中可能出现的是甲、乙、丁D.乙、丁两细胞的染色体数目都是体细胞的一半
甲、丙两细胞均处于减数分裂Ⅰ的后期,非同源染色体上的非等位基因可随着非同源染色体的自由组合而自由组合,乙、丁两细胞均处于减数分裂Ⅱ后期,A、B两项正确。甲表示初级卵母细胞,乙表示次级卵母细胞,丁可表示次级精母细胞或(第一)极体,C项正确。乙、丁两细胞均处于减数分裂Ⅱ后期,其染色体数目与体细胞的一样,D项错误。
整合构建1.比较减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ(以精子的形成过程为例)
2.“三看法”判断同源染色体(1)看有无染色体配对形成四分体的现象:配对形成四分体的染色体为同源染色体。(2)看细胞所处的时期(二倍体生物)①减数分裂Ⅱ过程中不存在同源染色体。②减数分裂Ⅱ后期,大小、形状完全相同的染色体不是同源染色体,而是姐妹染色单体分开后形成的相同染色体。
(3)看染色体的大小、形状(二倍体生物)如果不是减数分裂Ⅱ,则:①有丝分裂后期,每一极中大小、形状相同的为同源染色体(上下对应的染色体不是同源染色体);②其他时期(除有丝分裂后期),大小、形状相同的染色体一般为同源染色体。
3.依据细胞质的分配方式判断细胞名称
4.减数分裂中染色体、核DNA分子的数目变化(1)数目变化(体细胞染色体数目为2n)
(2)曲线模型①染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ末期,是由同源染色体分离平均进入2个子细胞造成的,减数分裂Ⅱ时染色体数目的变化为n→2n→n,没有减半。②DNA数量在减数分裂Ⅰ末期和减数分裂Ⅱ末期分别减半。③减数分裂Ⅱ后期染色体行为、DNA行为都与正常体细胞相同,不同的是没有同源染色体。④染色体/DNA变化规律及原因
5.配子形成过程中的几种数量关系(1)1个精原细胞→1个初级精母细胞→2个次级精母细胞→4个精细胞→4个精子。(2)1个卵原细胞→1个初级卵母细胞→1个次级卵母细胞+1个极体→1个卵细胞+3个极体。
(3)不考虑互换的情况下产生配子的情况①具有n对同源染色体的个体产生配子的情况
②基因型为YyRr的个体产生配子的情况
训练突破1.下图是基因型为AaBb的某生物体内2个不同时期的细胞分裂模式图,其中染色体上标注的是相应位置上的基因。下列相关叙述正确的是( )A.图①中2个细胞的中央将出现赤道板B.图①中细胞2的基因型是AaBB C.图②所示细胞中有4个染色体组D.图②所示细胞中有4个四分体
图①所示细胞中都不含同源染色体,着丝粒已分裂,处于减数分裂Ⅱ后期;图②所示细胞含同源染色体,染色体排列在赤道板两侧,处于减数分裂Ⅰ中期。图①中2个细胞的中央将出现细胞板,而不是赤道板,A项错误。由于生物体的基因型为AaBb,图①中细胞1的基因型是Aabb,则细胞2的基因型是AaBB,B项正确。图②所示细胞中有2个染色体组和2个四分体,C、D两项错误。
2.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、染色单体和核DNA含量的关系,图2表示部分细胞分裂图像。
图1 图2
下列说法错误的是( )A.图1中Ⅲ对应的细胞中一定不存在同源染色体B.核DNA的复制发生在图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中甲细胞所处时期是观察染色体形态、数目的最佳时期
题图1中Ⅲ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。在细胞核中,DNA分子的复制发生在分裂间期,即题图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,而题图2甲细胞处于减数分裂Ⅰ后期,D项错误。
典型例题下图表示来自同一生物体内、处于不同分裂时期的细胞。下列叙述错误的是( )A.图①所示细胞分裂结束后可能进入图③所示的分裂过程B.图②与图③所示细胞中染色单体数相等C.由图④可知,该生物是雄性个体D.该生物的正常体细胞中含有4条染色体
图①所示细胞着丝粒分裂,且移向一极的4条染色体含有同源染色体,处于有丝分裂后期;图③所示细胞着丝粒排列在细胞中央,且含有同源染色体,处于有丝分裂中期。如果是连续进行有丝分裂的细胞,一次有丝分裂结束后,可进入下一次有丝分裂,A项正确。图②与图③所示细胞中染色单体数相等,均为8条,B项正确。图④所示细胞着丝粒分裂,且移向一极的2条染色体不含有同源染色体,处于减数分裂Ⅱ后期,且细胞质均等分配,可能是第一极体或次级精母细胞,据此不能确定该生物的性别,C项错误。图①所示细胞处于有丝分裂后期,它所形成的子细胞是体细胞,含有4条染色体,因此该生物的正常体细胞中含有4条染色体,D项正确。
整合构建1.二倍体生物细胞分裂时期的判断(1)三个前期图的判断①判断步骤
②结论:A为有丝分裂前期,B为减数分裂Ⅰ前期,C为减数分裂Ⅱ前期。
(2)三个中期图的判断①判断步骤
②结论:A为有丝分裂中期,B为减数分裂Ⅱ中期,C为减数分裂Ⅰ中期。
(3)三个后期图的判断①判断步骤
②结论:A为有丝分裂后期,B为减数分裂Ⅱ后期,C为减数分裂Ⅰ后期。
特别提醒“三看法”判断细胞分裂方式(以二倍体生物为例)
2.有丝分裂和减数分裂过程中核DNA、染色体、染色单体、染色体组等的变化规律辨析(1)染色体、核DNA变化模型
(2)每条染色体上DNA含量或染色体∶DNA的值①曲线模型
(3)染色单体的变化①模型图②解读a.有丝分裂:分裂间期,因染色体复制,染色单体形成(0→4n);有丝分裂后期,因着丝粒分裂,染色单体消失(4n→0)。
(4)同源染色体对数变化①模型图②解读a.有丝分裂:后期染色体数目加倍,同源染色体由n对(2n条)加倍成为2n对(4n条),子细胞中同源染色体仍为n对。b.减数分裂:减Ⅰ末期同源染色体分离,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①模型图②解读a.有丝分裂:后期着丝粒分裂,染色体组数目加倍(2→4);末期染色体平均分配到子细胞中,染色体组数目恢复(4→2)。b.减数分裂:减数分裂Ⅰ末期同源染色体分离,分别进入两个子细胞,染色体组数目减半(2→1);减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂,染色体数目暂时加倍,染色体组数目由1变为2。
特别提醒“三看法”区分细胞分裂方式
训练突破右图为人体细胞正常分裂时有关物质和结构数量变化的相关曲线。下列分析错误的是( )A.若曲线表示减数分裂Ⅰ过程中核DNA分子数目变化的部分过程,则n等于23B.若曲线表示有丝分裂过程中染色体数目变化的部分过程,则n等于46C.若曲线表示减数分裂过程中每条染色体上DNA分子数目变化的部分过程,则n等于1D.若曲线表示有丝分裂过程中染色体组数目变化的部分过程,则n等于2
人体细胞减数分裂Ⅰ中核DNA分子数目为92个,故n等于46,A项错误。人体细胞有丝分裂后期染色体数目为92条,故n等于46,B项正确。人体细胞减数分裂过程中,DNA分子复制后每条染色体上含2个DNA分子,故n等于1,C项正确。人体细胞有丝分裂后期染色体组数为4,故n等于2,D项正确。
高考真题剖析【例题】 (2019天津卷)作物M的F1基因杂合,具有优良性状。F1自交形成自交胚的过程见途径1(以两对同源染色体为例)。改造F1相关基因,获得具有与F1优良性状一致的N植株,该植株在形成配子时,有丝分裂替代减数分裂,其卵细胞不能受精,直接发育成克隆胚,过程见途径2。据图回答下列问题。
(1)与途径1相比,途径2中N植株形成配子时由于有丝分裂替代减数分裂,不会发生由 和 导致的基因重组,也不会发生染色体数目 。 (2)基因杂合是保持F1优良性状的必要条件。以n对独立遗传的等位基因为例,理论上,自交胚与F1基因型一致的概率是 ,克隆胚与N植株基因型一致的概率是 。 (3)通过途径 获得的后代可保持F1的优良性状。
核心素养考查点剖析:题目以获得具有优良性状的个体的两条途径为载体,重点考查对减数分裂过程的理解及通过图示获取信息的能力,较好地考查了“科学思维”这一学科素养。答案:(1)同源染色体的非姐妹染色单体互换 非同源染色体自由组合 减半(2)1/2n 100%(3)2
解析:(1)途径1是通过减数分裂形成配子,而途径2是通过有丝分裂产生配子,有丝分裂过程中不发生基因重组,且子细胞中染色体数目不减半,故与途径1相比,途径2中N植株形成配子时不会发生同源染色体的非姐妹染色单体的互换和非同源染色体的自由组合,也不会发生染色体数目减半。(2)由题意可知,要保持F1优良性状需要基因杂合,具有一对杂合基因的个体自交获得杂合子的概率是1/2,若该植株有n对独立遗传的等位基因,根据自由组合定律,杂合子自交子代中每对基因均杂合的概率为1/2n,故自交胚与F1基因型(基因杂合)一致的概率为1/2n。而克隆胚的形成相当于无性繁殖过程,子代和N植株遗传信息一致,故克隆胚与N植株基因型一致的概率是100%。(3)途径1产生自交胚的过程存在基因重组,F1产生的配子具有多样性,经受精作用后的子代具有多样性,不可保持F1的优良性状;而途径2产生克隆胚的过程不存在基因重组,子代和亲本的遗传信息一致,可以保持F1的优良性状。
典题训练1.(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
减数分裂过程中同源染色体联会形成四分体,有丝分裂过程中不发生同源染色体联会,A、B两项错误。在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,着丝粒不分裂,姐妹染色单体不分离, C项错误。在减数第二次分裂后期,着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,互换后姐妹染色单体上的等位基因随之移向细胞两极,导致A和a进入不同的细胞,D项正确。
2.果蝇的生物钟基因位于X染色体上,有节律(XB)对无节律(Xb)为显性;体色基因位于常染色体上,灰身(A)对黑身(a)为显性。在基因型为AaXBY的雄果蝇减数分裂过程中,若出现一个AAXBXb类型的变异细胞,则下列有关分析正确的是( )A.该细胞是初级精母细胞B.该细胞的核DNA分子数是体细胞的一半C.在形成该细胞的过程中,A和a随姐妹染色单体分开发生了分离D.在形成该细胞的过程中,有节律基因发生了突变
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