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高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》二 受精作用导学案
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这是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》二 受精作用导学案，共26页。
第2课时 受精作用
课程内容标准
核心素养对接
1．阐明用豌豆做遗传实验的优点，理解配子中染色体组合的多样性。
2．描述受精作用的过程。
3．说出减数分裂和受精作用对生物遗传的重要意义。
1．建构细胞减数分裂的模型，并运用模型理解配子中染色体组合的多样性。(生命观念)
2．由非同源染色体的组合和受精作用，理解有性生殖的变化与稳定。(科学思维)
3．通过观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片，熟练掌握相关实验技能。(科学探究)
[对应学生用书P42]
1．实验原理
根据细胞中的染色体形态、位置和数目的变化，识别减数分裂的各个时期。
2．实验流程
1．原因
时期
图示
染色体行为
减数分裂Ⅰ前期
四分体中非姐妹染色单体之间可能发生互换
减数分裂Ⅰ后期
同源染色体分离，非同源染色体自由组合
2.意义：导致不同配子遗传物质有差异，使同一双亲的后代呈现多样性。
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
图示
说明
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，阻止其他精子再进入
精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合，使彼此的染色体会合在一起
3.结果
(1)受精卵中的染色体数目恢复为体细胞中的数目。
(2)受精卵中的染色体一半来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)。
4．意义
(1)后代呈现多样性，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。
(2)对于维持每种生物(有性生殖的生物)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。
1．判正误(对的画“√”，错的画“×”)
(1)配子的多样性只与非同源染色体的自由组合有关。( × )
(2)正常情况下，1个精原细胞产生的4个精子在染色体组成上两两相同。( √ )
(3)受精时精子全部进入卵细胞内。( × )
(4)受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方。( √ )
(5)受精作用过程既涉及细胞膜的信息传递，又体现了细胞膜具有一定流动性。( √ )
(6)受精时，不同类型的雌雄配子随机结合就是自由组合，造成有性生殖后代的多样性。( × )
2．微思考
下图为受精作用扫描电镜照片，据图回答有关问题：
(1)结合细胞膜的成分，讨论精子与卵细胞相互识别的物质基础是什么？精子与卵细胞融合的过程与生物膜的哪种特性有关？
提示 细胞膜表面的糖蛋白 结构特点流动性
(2)一般来说，一个人的遗传物质来自母亲的要多于来自父亲的，其原因是什么？
提示 受精时，通常是精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面，因此，受精卵细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞，而细胞核中的遗传物质一半来自母亲一半来自父亲，所以一个人的遗传物质来自母亲的要多于来自父亲的。
[对应学生用书P43]
任务驱动一 配子中染色体组合的多样性
根据教材中模拟减数分裂中非同源染色体的自由组合实验，探讨下列问题：
(1)含有2对、3对同源染色体的精原细胞，分别可能产生多少种精子？产生每一种精子的比例是多少？
提示 含有2对同源染色体的精原细胞可能产生4种精子，每一种精子的比例是1/4；含有3对同源染色体的精原细胞可能产生8种精子，产生每一种精子的比例是1/8。
(2)含有n对同源染色体的精原细胞，可能产生多少种精子，产生每一种精子的比例是多少？
提示 可能产生2n种精子，产生每一种精子的比例为1/2n。
(3)考虑四分体的交叉互换，分析含两对同源染色体的1个精原细胞和卵原细胞，减数分裂最多产生几种精子和卵细胞？
提示 ①1个精原细胞减数分裂和变形后产生4个精子，在不发生交叉互换的情况下，4个精子两两相同，即有2种类型；若四分体时期发生交叉互换，则4个精子各不相同，即4种类型。
②无论是否发生交叉互换，1个卵原细胞经减数分裂后，只能产生1个卵细胞，即1种类型。
1．减数分裂与配子多样性
(1)以二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(不考虑互换)为例，如图所示。
由图可知：①E和F、G和H的染色体组成完全相同，分别来自同一次级精母细胞C、D；②E(F)与G(H)中的染色体“互补”，来自同一个初级精母细胞。
(2)二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(考虑交叉互换)，如图所示。
由图可知：①E和F，G和H的染色体组成大同小异，分别来自同一次级精母细胞C，D；②E(F)与G(H)中的染色体“互补”，来自同一初级精母细胞。
2．一般情况下减数分裂产生配子的种类
(1)只考虑非同源染色体自由组合，不考虑互换的情况。(Y与y；R与r分别表示两对同源染色体)
细胞或个体
YyRr能产生配子的种类
n对同源染色体产生的配子种类
一个精原细胞
2种(YR、yr或Yr、yR)
2种
一个雄性个体
4种(YR、yr、Yr、yR)
2n种
一个卵原细胞
1种(YR或yr或Yr或yR)
1种
一个雌性个体
4种(YR、yr、Yr、yR)
2n种
(2)若考虑互换，会增加配子的种类，如一个含n对同源染色体的生物产生的配子种类会大于2n种。
一个基因型为YyRr的精原细胞和一个同样基因型的卵原细胞，按自由组合定律遗传，各自经减数分裂产生的精细胞、卵细胞的数目和种类数分别是( )
A．2个、1个和2种、1种
B．4个、4个和2种、2种
C．4个、1个和2种、1种
D．2个、2个和2种、2种
C [1个精原细胞经减数分裂产生两两相同的4个精细胞，而1个卵原细胞只产生1个卵细胞(另有3个极体)。其种类数应分别为2种与1种，前者的基因型可表示为YR与yr或Yr与yR，后者的基因型可表示为YR或Yr或yR或yr。]
如图表示染色体组成为AaCcDd的生物产生的精细胞。试根据细胞内染色体的组合分析，在不考虑交叉互换的情况下，下列相关叙述不正确的是( )
A．上述精细胞至少来自4个精原细胞
B．⑤⑧可能来自同一个精原细胞
C．上述精细胞至少来自8个次级精母细胞
D．①⑦可能来自同一个精原细胞
D [由于体细胞中含有3对同源染色体，最多能产生8种配子，每种精原细胞在不发生交叉互换时，只能产生2种配子，所以上述细胞至少来自4个精原细胞，8个次级精母细胞；图中任何两个子细胞的染色体组合成AaCcDd都有可能来自同一个精原细胞，如⑤与⑧、③与⑦等。]
[举一反三] 根据染色体组成判断配子来源的方法
1．下列符号代表精子的染色体，A和a是一对同源染色体，依此类推，下列哪个选项中的四个精子来自同一个精原细胞( )
A．Abc Abc abC Abc
B．aBc AbC ABC ABC
C．Abc aBC Abc aBC
D．ABC Abc abc aBC
C [由于A和a是一对同源染色体，其余类推，所以在减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合。由于一个初级精母细胞能产生2种基因型不同的次级精母细胞，进而产生2种基因型不同的精细胞，所以只有Abc、aBC、Abc、aBC四个精子来自同一个精原细胞。]
2．图中甲表示某动物精原细胞中的一对同源染色体。在减数分裂过程中，该对同源染色体发生了互换，结果形成了①～④所示的四个精细胞。这四个精细胞中，来自同一个次级精母细胞的是( )
A．①与② B．②与③
C．①与③ D．②与④
B [在减数分裂Ⅰ同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换后，同一个着丝粒上连接着的两条染色单体，绝大部分相同，少数部分不相同，因此来自同一个次级精母细胞的有②与③、①与④。]
任务驱动二 受精作用
如图所示为生物体的有性生殖过程。
(1)受精卵中的染色体一半来自精子，一半来自卵细胞，是否意味着父、母双方各为后代提供一半的遗传物质？分析原因。
提示 不是。受精卵细胞核中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方，但细胞质中的遗传物质几乎完全来自卵细胞。
(2)受精作用的实质是什么？受精作用有什么意义？
提示 精子和卵细胞的细胞核的融合；减数分裂和受精作用对于维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，以及生物的遗传和变异具有重要的意义。
(3)受精卵在发育成个体过程中主要进行哪种细胞分裂方式？
提示 有丝分裂。
1．受精作用分析
(1)受精作用结果分析：经受精作用形成的受精卵中的染色体一半来自精子(父方)、一半来自卵细胞(母方)。使受精卵中的染色体数目恢复为体细胞染色体数，且出现同源染色体。
(2)同一双亲的子代遗传呈现多样性的原因
2．曲线分析
(1)细胞中DNA含量变化曲线
①ab段为减数分裂Ⅰ前的间期，bc段为减数分裂Ⅰ，cd段为减数分裂Ⅱ，即ad段为减数分裂。
②e点表示进行受精作用。
③eg段为受精卵的有丝分裂，其中ef段为有丝分裂间期，fg段为分裂期。
(2)细胞中染色体数变化曲线
①O～a表示减数分裂Ⅰ前的间期及减数分裂Ⅰ，a～c表示减数分裂Ⅱ。
②d点表示进行受精作用。
③d～f表示受精卵的有丝分裂。
下列有关高等动物减数分裂和受精作用的叙述，正确的是( )
A．每个卵细胞继承了初级卵母细胞核中1/2的遗传物质
B．整个精子进入卵细胞内，完成受精作用
C．减数分裂产生的配子是多种多样的，受精时雌雄配子的结合是随机的，因此，有性生殖产生的后代可有多种表型
D．通过受精作用，使得子代个体的细胞中的染色体数是亲代的两倍
C [每个卵细胞继承了初级卵母细胞核中1/4的遗传物质；精子只有头部的核进入卵细胞内，完成受精作用；减数分裂产生的配子是多种多样的，受精时雌雄配子的结合是随机的，因此，有性生殖产生的后代可有多种表型；通过受精作用，使得子代个体细胞中的染色体数与亲代的一样。]
下图是某种动物细胞分裂过程中染色体数目变化情况，下列相关叙述正确的是( )
A．图中显示了减数分裂、有丝分裂和受精作用过程
B．C～H、I～M段可分别表示为一个细胞周期
C．A～I段表示减数分裂
D．E～F段发生了同源染色体的分离
A [依据曲线所表示染色体数目变化可知，A～G段表示减数分裂，H～I段表示受精作用，I～M段表示有丝分裂，A正确，C错误；C～G为减数分裂Ⅱ过程，C～H不能表示为一个细胞周期，B错误；E～F段表示减数分裂Ⅱ后期，细胞中着丝粒分裂，姐妹染色单体分离形成染色体，染色体数目加倍，D错误。]
[举一反三] 受精卵中的染色体(核DNA)一半来自卵细胞，一半来自精子，但不能说遗传物质一半来自父方，一半来自母方。
如图表示细胞分裂和受精作用过程中核DNA含量的变化，有关分析正确的是( )
A．a、b、c分别进行减数分裂、受精作用、有丝分裂
B．CD与OP的染色体数相同
C．JK发生同源染色体联会与分开
D．OP的核DNA含量比MN增加1倍，原因是NO发生了受精作用
B [a阶段表示有丝分裂过程中核DNA含量变化规律，b阶段表示减数分裂过程中核DNA含量变化规律，c阶段表示受精作用和有丝分裂过程中核DNA含量变化规律，A错误；图中CD和OP都表示有丝分裂前期、中期和后期，所以CD与OP的染色体数相同，B正确；JK表示减数分裂Ⅱ的末期，而同源染色体联会与分开发生在减数分裂Ⅰ过程中，C错误；OP的核DNA含量比MN增加1倍，原因是NO发生了DNA的复制，D错误。]
任务驱动三 减数分裂与有丝分裂过程
如图为有丝分裂和减数分裂各个时期的细胞分裂图像(不是同一种生物的细胞分裂图像)，请据图思考下列问题：
(1)图中哪些属于前期、中期和后期的分裂图像？
提示 前期：C、F、G，中期：A、D、I，后期：B、E、H。
(2)哪些是有丝分裂的图像？哪些是减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ的图像？
提示 有丝分裂：A、B、C；减数分裂Ⅰ：E、F、I；减数分裂Ⅱ：D、G、H。
(3)请用字母表示出减数分裂的分裂过程(只表示分裂期)。
提示 F→I→E→G→D→H。
1．结合不同分裂时期特点判断细胞分裂方式及时期
(1)三个前期图的判断
①判断步骤
②判断结果：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判断结果：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判断结果：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
2.减数分裂和有丝分裂过程中的染色体与核DNA数量变化
如图为某哺乳动物某个器官中的4个细胞，下列有关叙述错误的是( )
A．此动物为雌性，该器官为卵巢
B．②处于有丝分裂后期，有8条染色体
C．该动物正常体细胞的染色体数目为4条
D．④是卵细胞或极体，因为不含同源染色体
D [图①细胞处于有丝分裂前期；②处于有丝分裂后期，有8条染色体；③处于减数分裂Ⅰ后期，由于细胞质不均分，因此为初级卵母细胞，故此动物为雌性，该器官为卵巢；④处于减数分裂Ⅱ中期，由于该动物为雌性，因此为次级卵母细胞或第一极体。]
如图是果蝇的一个精原细胞分裂过程中核DNA分子数的变化图，下列相关说法不正确的是( )
A．有丝分裂发生在AE中，减数分裂发生在FL中
B．CD段和GH段染色体数目都相等
C．GH段都存在染色单体
D．最后形成的精细胞中，染色体和核DNA分子数都是体细胞的一半
B [分析曲线变化可知，AE段核DNA分子数一次加倍一次减半，故有丝分裂发生在其中；FL段核DNA分子数一次加倍，连续两次减半，故减数分裂发生在其中，A正确。CD段包括有丝分裂前、中、后期，细胞内染色体数量为8条或16条，GH段为减数分裂Ⅰ，细胞内染色体数目为8条，存在染色单体，B错误，C正确。最后形成的精细胞中，染色体和核DNA分子数都是体细胞的一半，D正确。]
[举一反三] 减数分裂和有丝分裂中染色体和DNA数量变化曲线的判断方法
1．如图为三个处于分裂期细胞的示意图，下列叙述中正确的是( )
A．甲可能是丙的子细胞
B．乙、丙细胞不可能来自同一个体
C．甲、乙、丙三个细胞均含有4对同源染色体
D．甲、乙、丙三个细胞均含有同源染色体
A [甲细胞细胞质均等分裂，可能是次级精母细胞或(第一)极体，而丙细胞的细胞质均等分裂，属于初级精母细胞，A正确；精巢和卵巢中的细胞既可以进行减数分裂也可以进行有丝分裂，因此乙、丙两个细胞可能来自同一个体，B错误；甲细胞处于减数分裂Ⅱ的后期，无同源染色体，丙含2对同源染色体，C、D错误。]
2．若细胞分裂过程中一条染色体上DNA数量的变化情况如图所示。有关图示信息的叙述，不正确的是( )
A．A→B可表示染色体复制
B．B→C可表示有丝分裂前期和中期
C．C→D可表示染色体的着丝粒分裂
D．D→E可表示减数分裂Ⅱ全过程
D [图中A→B段表示每条染色体上的DNA数目由1变为2，这是由于间期DNA复制形成的，即进行染色体复制；B→C段表示DNA复制完成而染色单体未发生分离，既可表示有丝分裂前期和中期，也可以表示减数分裂Ⅰ过程和减数分裂Ⅱ前期、中期；C→D段表示每条染色体上的DNA数目由2变为1，这是由后期着丝粒分裂导致的；D→E表示每条染色体含有1个DNA分子，即染色单体已发生分离，可表示有丝分裂后期和末期，也可表示减数分裂Ⅱ后期和末期。]
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关键知识积累
1.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。
2.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。
3.受精作用的实质是细胞核的融合。
4.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稳定。
[对应学生用书P49]
1．(2021·安徽六安高一期末)人体内某一细胞正在进行减数分裂，其中有44条常染色体和2条X染色体，则此细胞最可能是( )
A．初级精母细胞或次级精母细胞
B．初级精母细胞或初级卵母细胞
C．次级精母细胞或初级卵母细胞
D．次级精母细胞或卵细胞
C [若该个体是女性，体细胞的染色体组成为44条常染色体和2条X染色体，则减数分裂过程中，含有44条常染色体和2条X染色体的细胞，可能是减数第一次分裂，则细胞为初级卵母细胞，可能是减数第二次分裂的后期，则细胞为次级卵母细胞或第一极体；若该个体是男性，体细胞的染色体组成为44条常染色体、1条X染色体和1条Y染色体，故减数分裂过程中，含有44条常染色体和2条X染色体的细胞，是减数第二次分裂的后期，细胞为次级精母细胞。综上所述，含有44条常染色体和2条X染色体的细胞，可能是初级卵母细胞、次级卵母细胞、第一极体、次级精母细胞，故C正确。]
2．在显微镜下观察动物组织切片，发现细胞内的染色体数目有的是体细胞的一半，有的是体细胞的2倍，该切片取自( )
A．人的小肠表皮 B．家兔胚胎
C．绵羊肝脏 D．牛精巢
D [人的小肠表皮、家兔胚胎及绵羊的肝脏，这些组织或器官的细胞所进行的细胞分裂方式都是有丝分裂，不可能出现细胞内的染色体数目是体细胞的一半的时期，而牛的精巢内，一部分精原细胞进行减数分裂，一部分精原细胞进行有丝分裂。]
3．(2021·河南月考)下列属于在有丝分裂和减数分裂过程中都能发生的是( )
A．同源染色体联会 B．着丝粒分裂、染色单体分开
C．同源染色体分离 D．染色体数目减半
B [着丝粒分裂、姐妹染色单体分开在减数第二次分裂后期和有丝分裂后期都会发生。]
4．某植物的正常细胞中含10条染色体、10个核DNA分子，且细胞中存在纺锤丝，则该细胞可能处于( )
A．有丝分裂中期 B．有丝分裂末期
C．减数分裂Ⅰ后期 D．减数分裂Ⅱ后期
D [由细胞中染色体数与核DNA分子数之比为1∶1可知，细胞中没有染色单体，又由细胞中存在纺锤丝可知，该细胞可能处于有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期。]
5．下图为某生物细胞处于不同分裂时期的示意图，下列叙述正确的是( )
A．甲、乙、丙中都有同源染色体
B．卵巢中不可能同时出现这三种细胞
C．能够出现自由组合的是乙图所示细胞
D．丙的子细胞是精细胞
C [甲图表示细胞有丝分裂中期的图像，乙图表示减数分裂Ⅰ中期的图像，丙图表示次级卵母细胞减数分裂Ⅱ后期的图像，没有同源染色体。这三个图像所表示的细胞可能同时出现在卵巢中。丙图细胞质不均等分裂，所以其子细胞是卵细胞和极体。乙图所示细胞可出现非同源染色体的自由组合。]
6．如图表示高等生物的生活史，请据图回答下列问题。
(1)生物的个体发育是从________开始的，主要进行________分裂。
(2)生物个体发育成熟后通过[ ]____________产生配子，它发生在哺乳动物的________________中。
(3)图中B过程是________________。
(4)通过A和B保持亲子代体细胞中染色体数目________。
解析 图示表示高等生物的生活史示意图，其中A表示减数分裂形成配子；B表示受精作用；C表示胚胎发育过程；D表示胚后发育。(1)有性生殖生物的个体发育是从受精卵开始的，经有丝分裂进行个体发育。(2)高等生物个体发育成熟后，在睾丸或卵巢中通过[A]减数分裂产生配子。(3)图中B过程是配子结合为受精卵的过程，称为受精作用。(4)通过A减数分裂和B受精作用保持亲子代体细胞中染色体数目恒定。
答案 (1)受精卵 有丝 (2)A 减数分裂 睾丸或卵巢
(3)受精作用 (4)恒定
课时作业(7) 受精作用
[对应学生用书P192]
1．下列关于精子和卵细胞结合成受精卵过程的叙述，正确的是( )
①受精卵中的遗传物质主要来自染色体
②受精卵中的细胞质主要来自卵细胞
③受精时精子全部进入卵细胞内
④受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方
A．①②④ B．②③④
C．①③④ D．①②③
A [在受精作用过程中，精子只是头部进入卵细胞，因此受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方，而细胞质主要来自卵细胞。]
2．下列选项中，属于形成配子多样性原因的一组是( )
①交叉互换 ②同源染色体联会
③着丝粒分裂，姐妹染色单体分开
④非同源染色体随机组合
A．①② B．③④
C．①④ D．②③
C [在减数分裂过程中，都发生②同源染色体联会和③着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，这不属于形成配子多样性的原因；而在减数分裂Ⅰ前期，同源染色体上的非姐妹染色单体①交叉互换以及在减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，④非同源染色体自由组合，是形成配子多样性的原因。]
3．(2020·山东临沂期中)某动物的体细胞含有4对同源染色体，一个精原细胞经减数分裂形成的配子的种类和数量分别是(不考虑交叉互换和基因突变)( )
A．1、1 B．1、2
C．2、4 D．16、4
C [一个含n对同源染色体的生物，最多能形成2n种配子。体细胞含有4对同源染色体的某种动物，由于四对同源染色体遵循基因的自由组合定律，所以在减数分裂过程中，能产生24＝16种精子。但一个精原细胞在减数分裂Ⅰ时，因为同源染色体分离，非同源染色体自由组合，所以一个初级精母细胞能产生2种基因型不同的次级精母细胞；减数分裂Ⅱ类似于有丝分裂，因此每个次级精母细胞产生2个基因型相同的精细胞。由此可见，一个精原细胞减数分裂形成4个精子，但只有2种基因型。]
4．(2021·山东青岛月考)关于某哺乳动物细胞(2n)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前，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
B [有丝分裂后期与减数分裂Ⅱ后期都发生着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，分别移向细胞两极，A正确；有丝分裂过程中不发生同源染色体联会，减数分裂Ⅰ前期发生同源染色体联会，B错误；一次有丝分裂与一次减数分裂前染色体都只复制一次，C正确；有丝分裂和减数分裂Ⅱ的染色体行为类似：前期染色体散乱分布，中期染色体排列在赤道板上，后期姐妹染色单体分离等，D正确。]
5．下列关于观察细胞减数分裂实验的叙述，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
D [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；桃花的雄蕊比雌蕊形成的生殖细胞多，故用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。]
6．基因型为AaBbCc(三对基因独立遗传)的某动物，若产生AbC、aBc、ABC、aBC四种类型的精细胞(不考虑变异)，至少需要精原细胞的数目是( )
A．2 B．3
C．4 D．5
B [一个精原细胞经减数分裂形成4个精子，但只有2种基因型，两两相同，两种之间是“互补”的，因此AbC、aBc可来自同一个精原细胞，ABC与aBC分别来自一个精原细胞。]
7．(2021·山东烟台期中)下列变化仅在减数分裂过程中出现，而有丝分裂过程中不出现的是( )
A．分裂间期DNA复制与有关蛋白质合成
B．姐妹染色单体分离分别进入两个子细胞
C．核膜的消失与重建
D．同源染色体分开分别进入两个子细胞
D [减数第一次分裂间期和有丝分裂间期均出现DNA复制和蛋白质合成，形成姐妹染色单体；减数第二次分裂后期和有丝分裂后期，姐妹染色单体分离进入两个子细胞；减数分裂和有丝分裂过程中都有核膜与核仁的消失与重建；同源染色体分开分别进入两个子细胞仅发生于减数分裂过程中。]
8．如图表示在动物不同生命活动过程中，细胞内染色体数的变化曲线，下列叙述正确的是( )
A．a过程没有姐妹染色单体
B．b过程细胞数目不变
C．c过程发生细胞识别和融合
D．d过程没有同源染色体
C [a、b过程中染色体数目减半，代表减数分裂，a过程属于减数分裂Ⅰ，发生同源染色体的分离，含有姐妹染色单体，A错误；b过程是减数分裂Ⅱ，细胞数目加倍，B错误；c过程中染色体数目加倍，表示精卵细胞的融合，C正确；d过程表示受精卵进行有丝分裂，精卵结合后就会含有同源染色体，D错误。]
9．果蝇的受精卵有8条染色体，其中4条来自母本，4条来自父本。当受精卵发育成成虫，成虫又开始产生配子时，下面关于其中一个配子中染色体情况的说法正确的是( )
A．4条来自父本或4条来自母本
B．2条来自父本，2条来自母本
C．1条来自一个亲本，另3条来自另一个亲本
D．以上情况都有可能
D [受精卵发育成的成虫，其性母细胞中含有的染色体既有来自父本的也有来自母本的，在进行减数分裂时，非同源染色体自由组合，因此A、B、C三种情况都有可能。]
10．图甲表示某高等动物在进行细胞分裂时的图像，图乙为该种生物的细胞内染色体及核DNA相对含量变化的曲线图。根据此曲线和图示回答下列问题：
甲
乙
(1)图甲中A处于____________期，细胞中有__________条染色体；B处于______________期，此细胞的名称是____________；C细胞分裂后得到的子细胞是_______________________。
(2)图甲中B细胞对应图乙中的区间是________。
(3)图乙中表示细胞内含有染色单体的区间是________和i～k，表示细胞不含同源染色体的区间是________。
(4)若该生物体细胞中染色体数为20条，则一个细胞在f～g时期染色体数目为________条。
解析 (1)图甲中A含有同源染色体，但未发生联会，着丝粒已分裂，故应处于有丝分裂后期，此时细胞中含有8条染色体；B含有同源染色体，正在发生同源染色体的分离，故应处于减数分裂Ⅰ后期，由于细胞质不均等分配，则该细胞为初级卵母细胞；C无同源染色体，着丝粒分裂，故应处于减数分裂Ⅱ后期，其细胞质不均等分配，则该细胞为次级卵母细胞，其子细胞为卵细胞和(第二)极体。(2)图甲中B细胞为初级卵母细胞，处于减数分裂Ⅰ后期，对应图乙中的c～d段。(3)图乙中0～g段为减数分裂，减数分裂过程中着丝粒分裂发生在减数分裂Ⅱ后期，结合曲线可知a～f段含有染色单体；不含同源染色体，对应曲线中的e～h段。(4)曲线f～g段对应减数分裂Ⅱ后期，着丝粒已分裂，染色体数目加倍，此时与体细胞染色体数目相同，为20条。
答案 (1)有丝分裂后 8 减数分裂Ⅰ后 初级卵母细胞 卵细胞和(第二)极体 (2)c～d (3)a～f e～h (4)20
11．下图中编号a～g的图像是显微镜下某植物(2n＝24)减数分裂不同时期的细胞图像。
(1)取该植物解离后的花药，用镊子捏碎后置于载玻片上，滴加____________染色，加上盖玻片，压片后做成临时装片。在光学显微镜下，观察细胞中染色体的形态、数目和分布，以此作为判断该细胞所处分裂时期的依据。
(2)若将上述全部细胞图像按减数分裂的顺序进行排序，则最合理的顺序为：a→____________________→f(填图中英文字母)。
(3)上述细胞分裂图像中，具有同源染色体的细胞有________(填图中英文字母)。在图d的细胞中，同源染色体________，位于同源染色体上的等位基因会随着________________的交叉而发生交换。
(4)图g中的细胞所处的细胞分裂时期是______期，该细胞中有________条姐妹染色单体。
解析 (1)在细胞分裂过程，需要加入碱性染料(如龙胆紫或醋酸洋红)将染色体染色，通过观察染色体的形态和数目确定细胞所处的时期。(2)根据图中染色体数量、分布特征，可初步确定图a为减数分裂Ⅰ前的间期；图b为减数分裂Ⅰ的中期；图c为减数分裂Ⅰ末期；图d为减数分裂Ⅰ前期；图e为减数分裂Ⅱ后期；图f为减数分裂Ⅱ末期；图g所处的时期为减数分裂Ⅰ后期；所以图中分裂图的先后顺序为a→d→b→g→c→e→f。(3)根据题(2)分析可知，图a、b、d、g的细胞中含有同源染色体，在图d的细胞中，同源染色体正在联会；位于同源染色体上的等位基因会随着非姐妹染色单体的交叉而发生交换，导致基因重组。(4)图g细胞处于减数分裂Ⅰ后期，该细胞中有48条姐妹染色单体，因为每条染色体上含2条染色单体。
答案 (1)碱性染料 (2)d→b→g→c→e (3)a、b、d、g 联会 非姐妹染色单体 (4)减数分裂Ⅰ后 48
12．下图表示细胞分裂和受精作用过程中，核DNA含量和染色体数目的变化，据图分析正确的是( )
A．具有染色单体的时期只有CD、GH、MN段
B．着丝粒分裂只发生在DE、NO段
C．GH段和OP段，细胞中含有的染色体数是相等的
D．MN段相对于AB段发生了核DNA含量的加倍
D [具有染色单体的时期为CD、GH、IJ、MN段；着丝粒分裂发生于有丝分裂后期和减数分裂Ⅱ后期，发生在CD、IJ、NO过程中；GH段为减数分裂Ⅰ，为正常体细胞染色体数，OP段为有丝分裂后期，为正常体细胞染色体数的二倍；MN段包括间期、前期和中期，间期发生了DNA的复制，复制后DNA数是AB段的2倍。]
13．基因型为AaBb(两对等位基因独立遗传)的精原细胞，经过减数分裂产生了一个基因型为ABb的精子，则发生这种结果的原因以及和该精子同时产生的另外三个精子的基因型分别是( )
A．减数分裂Ⅰ一对同源染色体未分离 AB、A、a
B．减数分裂Ⅰ一对同源染色体未分离 ABb、a、a
C．减数分裂Ⅱ一对姐妹染色单体未分离 A、ABb、a
D．减数分裂Ⅱ一对姐妹染色单体未分离 ABb、a、a
B [一个基因型为AaBb的精原细胞，产生了一个ABb的精子，说明在减数分裂Ⅰ后期，含有基因B和b的同源染色体未分离移向了同一极，形成基因型为AABBbb和aa的两个次级精母细胞；基因型为AABBbb的次级精母细胞正常分裂，形成基因型均为ABb的两个精子，而基因型为aa的次级精母细胞正常分裂，形成基因型均为a的两个精子。因此，另外三个精子的基因型分别是ABb、a、a。]
14．(多选)某二倍体动物(2n＝8)从初级精母细胞到精细胞的过程中，不同时期细胞中染色体组数依次发生的变化：2组(甲)→1组(乙)→2组(丙)→1组(丁)。下列叙述，不正确的是( )
A．甲时期有的细胞刚开始染色体复制
B．甲、乙时期的细胞中均含有姐妹染色单体
C．丙→丁过程中可发生非同源染色体自由组合
D．丁时期的细胞有4种不同的染色体组合类型
ACD [甲时期细胞可以是处于减数分裂Ⅰ(前、中、后)的初级精母细胞，并且题干中提出“从初级精母细胞到精细胞”，而染色体复制只发生在减数分裂Ⅰ前的间期；甲时期细胞表示处于减数分裂Ⅰ(前、中、后)的初级精母细胞，乙时期细胞可以表示处于减数分裂Ⅱ(前、中)的次级精母细胞，两个时期的细胞均含有姐妹染色单体；丙→丁过程中处于减数分裂Ⅱ，而非同源染色体自由组合发生在减数分裂Ⅰ后期；一个精原细胞经过减数分裂只能产生2种精细胞，即丁时期的细胞有2种不同的染色体组合类型。]
15．下面图1和图2分别表示某一生物体内细胞有丝分裂图像与图解，其中字母表示时间点，O→F时间段表示一个完整的细胞周期。请据图回答问题：
(1)图1所示的细胞变化发生在图2中的________时期(填字母)。
(2)O→B时段为细胞有丝分裂的________期，此时细胞内发生的活动主要是___________和__________________，其中后者的发生与核糖体有直接关系。
(3)在观察植物细胞有丝分裂实验中，需要用到的碱性染料是____________________，持续观察图1所示的细胞，________(填“能”或“不能”)观察到下一个时期。
(4)图2中B→C时段细胞核DNA、染色体与染色单体比例为________，这种比例将持续到图中的________点才可能开始变化。
(5)观察染色体的形态、数目的最佳时期位于图2中的具体时段是______，请在图3的虚线方框内画出该时期植物细胞(正常体细胞染色体数目为4条)有丝分裂模式图。
解析 (1)图1细胞中有同源染色体，且着丝粒分裂，属于有丝分裂后期，对应图2中的DE段。(2)图2O→B时段表示细胞有丝分裂的间期，细胞内主要是进行DNA的复制和相关蛋白质的合成，其中蛋白质的合成场所是核糖体。(3)染色体可以被碱性染料(醋酸洋红液或甲紫溶液)染成深色；在有丝分裂实验中的解离步骤细胞已经被杀死了，所以是观察不到图1所示的细胞的下一个时期的。(4)图2中B→C段表示有丝分裂前期，细胞核DNA、染色体与染色单体比例为2∶1∶2，这种比例将随着D点着丝粒分裂，染色单体的消失而发生变化。(5)观察染色体的形态、数目的最佳时期是有丝分裂中期，即图2中CD段，此时细胞中所有染色体的着丝粒排列在赤道板上(见答案)。
答案 (1)DE (2)间 DNA的复制 相关蛋白质的合成 (3)醋酸洋红液(或甲紫溶液) 不能 (4)2∶1∶2 D (5)CD 如图：
第2课时 受精作用
课程内容标准
核心素养对接
1．阐明用豌豆做遗传实验的优点，理解配子中染色体组合的多样性。
2．描述受精作用的过程。
3．说出减数分裂和受精作用对生物遗传的重要意义。
1．建构细胞减数分裂的模型，并运用模型理解配子中染色体组合的多样性。(生命观念)
2．由非同源染色体的组合和受精作用，理解有性生殖的变化与稳定。(科学思维)
3．通过观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片，熟练掌握相关实验技能。(科学探究)
[对应学生用书P42]
1．实验原理
根据细胞中的染色体形态、位置和数目的变化，识别减数分裂的各个时期。
2．实验流程
1．原因
时期
图示
染色体行为
减数分裂Ⅰ前期
四分体中非姐妹染色单体之间可能发生互换
减数分裂Ⅰ后期
同源染色体分离，非同源染色体自由组合
2.意义：导致不同配子遗传物质有差异，使同一双亲的后代呈现多样性。
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
图示
说明
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，阻止其他精子再进入
精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合，使彼此的染色体会合在一起
3.结果
(1)受精卵中的染色体数目恢复为体细胞中的数目。
(2)受精卵中的染色体一半来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)。
4．意义
(1)后代呈现多样性，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。
(2)对于维持每种生物(有性生殖的生物)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。
1．判正误(对的画“√”，错的画“×”)
(1)配子的多样性只与非同源染色体的自由组合有关。( × )
(2)正常情况下，1个精原细胞产生的4个精子在染色体组成上两两相同。( √ )
(3)受精时精子全部进入卵细胞内。( × )
(4)受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方。( √ )
(5)受精作用过程既涉及细胞膜的信息传递，又体现了细胞膜具有一定流动性。( √ )
(6)受精时，不同类型的雌雄配子随机结合就是自由组合，造成有性生殖后代的多样性。( × )
2．微思考
下图为受精作用扫描电镜照片，据图回答有关问题：
(1)结合细胞膜的成分，讨论精子与卵细胞相互识别的物质基础是什么？精子与卵细胞融合的过程与生物膜的哪种特性有关？
提示 细胞膜表面的糖蛋白 结构特点流动性
(2)一般来说，一个人的遗传物质来自母亲的要多于来自父亲的，其原因是什么？
提示 受精时，通常是精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面，因此，受精卵细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞，而细胞核中的遗传物质一半来自母亲一半来自父亲，所以一个人的遗传物质来自母亲的要多于来自父亲的。
[对应学生用书P43]
任务驱动一 配子中染色体组合的多样性
根据教材中模拟减数分裂中非同源染色体的自由组合实验，探讨下列问题：
(1)含有2对、3对同源染色体的精原细胞，分别可能产生多少种精子？产生每一种精子的比例是多少？
提示 含有2对同源染色体的精原细胞可能产生4种精子，每一种精子的比例是1/4；含有3对同源染色体的精原细胞可能产生8种精子，产生每一种精子的比例是1/8。
(2)含有n对同源染色体的精原细胞，可能产生多少种精子，产生每一种精子的比例是多少？
提示 可能产生2n种精子，产生每一种精子的比例为1/2n。
(3)考虑四分体的交叉互换，分析含两对同源染色体的1个精原细胞和卵原细胞，减数分裂最多产生几种精子和卵细胞？
提示 ①1个精原细胞减数分裂和变形后产生4个精子，在不发生交叉互换的情况下，4个精子两两相同，即有2种类型；若四分体时期发生交叉互换，则4个精子各不相同，即4种类型。
②无论是否发生交叉互换，1个卵原细胞经减数分裂后，只能产生1个卵细胞，即1种类型。
1．减数分裂与配子多样性
(1)以二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(不考虑互换)为例，如图所示。
由图可知：①E和F、G和H的染色体组成完全相同，分别来自同一次级精母细胞C、D；②E(F)与G(H)中的染色体“互补”，来自同一个初级精母细胞。
(2)二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(考虑交叉互换)，如图所示。
由图可知：①E和F，G和H的染色体组成大同小异，分别来自同一次级精母细胞C，D；②E(F)与G(H)中的染色体“互补”，来自同一初级精母细胞。
2．一般情况下减数分裂产生配子的种类
(1)只考虑非同源染色体自由组合，不考虑互换的情况。(Y与y；R与r分别表示两对同源染色体)
细胞或个体
YyRr能产生配子的种类
n对同源染色体产生的配子种类
一个精原细胞
2种(YR、yr或Yr、yR)
2种
一个雄性个体
4种(YR、yr、Yr、yR)
2n种
一个卵原细胞
1种(YR或yr或Yr或yR)
1种
一个雌性个体
4种(YR、yr、Yr、yR)
2n种
(2)若考虑互换，会增加配子的种类，如一个含n对同源染色体的生物产生的配子种类会大于2n种。
一个基因型为YyRr的精原细胞和一个同样基因型的卵原细胞，按自由组合定律遗传，各自经减数分裂产生的精细胞、卵细胞的数目和种类数分别是( )
A．2个、1个和2种、1种
B．4个、4个和2种、2种
C．4个、1个和2种、1种
D．2个、2个和2种、2种
C [1个精原细胞经减数分裂产生两两相同的4个精细胞，而1个卵原细胞只产生1个卵细胞(另有3个极体)。其种类数应分别为2种与1种，前者的基因型可表示为YR与yr或Yr与yR，后者的基因型可表示为YR或Yr或yR或yr。]
如图表示染色体组成为AaCcDd的生物产生的精细胞。试根据细胞内染色体的组合分析，在不考虑交叉互换的情况下，下列相关叙述不正确的是( )
A．上述精细胞至少来自4个精原细胞
B．⑤⑧可能来自同一个精原细胞
C．上述精细胞至少来自8个次级精母细胞
D．①⑦可能来自同一个精原细胞
D [由于体细胞中含有3对同源染色体，最多能产生8种配子，每种精原细胞在不发生交叉互换时，只能产生2种配子，所以上述细胞至少来自4个精原细胞，8个次级精母细胞；图中任何两个子细胞的染色体组合成AaCcDd都有可能来自同一个精原细胞，如⑤与⑧、③与⑦等。]
[举一反三] 根据染色体组成判断配子来源的方法
1．下列符号代表精子的染色体，A和a是一对同源染色体，依此类推，下列哪个选项中的四个精子来自同一个精原细胞( )
A．Abc Abc abC Abc
B．aBc AbC ABC ABC
C．Abc aBC Abc aBC
D．ABC Abc abc aBC
C [由于A和a是一对同源染色体，其余类推，所以在减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合。由于一个初级精母细胞能产生2种基因型不同的次级精母细胞，进而产生2种基因型不同的精细胞，所以只有Abc、aBC、Abc、aBC四个精子来自同一个精原细胞。]
2．图中甲表示某动物精原细胞中的一对同源染色体。在减数分裂过程中，该对同源染色体发生了互换，结果形成了①～④所示的四个精细胞。这四个精细胞中，来自同一个次级精母细胞的是( )
A．①与② B．②与③
C．①与③ D．②与④
B [在减数分裂Ⅰ同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换后，同一个着丝粒上连接着的两条染色单体，绝大部分相同，少数部分不相同，因此来自同一个次级精母细胞的有②与③、①与④。]
任务驱动二 受精作用
如图所示为生物体的有性生殖过程。
(1)受精卵中的染色体一半来自精子，一半来自卵细胞，是否意味着父、母双方各为后代提供一半的遗传物质？分析原因。
提示 不是。受精卵细胞核中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方，但细胞质中的遗传物质几乎完全来自卵细胞。
(2)受精作用的实质是什么？受精作用有什么意义？
提示 精子和卵细胞的细胞核的融合；减数分裂和受精作用对于维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，以及生物的遗传和变异具有重要的意义。
(3)受精卵在发育成个体过程中主要进行哪种细胞分裂方式？
提示 有丝分裂。
1．受精作用分析
(1)受精作用结果分析：经受精作用形成的受精卵中的染色体一半来自精子(父方)、一半来自卵细胞(母方)。使受精卵中的染色体数目恢复为体细胞染色体数，且出现同源染色体。
(2)同一双亲的子代遗传呈现多样性的原因
2．曲线分析
(1)细胞中DNA含量变化曲线
①ab段为减数分裂Ⅰ前的间期，bc段为减数分裂Ⅰ，cd段为减数分裂Ⅱ，即ad段为减数分裂。
②e点表示进行受精作用。
③eg段为受精卵的有丝分裂，其中ef段为有丝分裂间期，fg段为分裂期。
(2)细胞中染色体数变化曲线
①O～a表示减数分裂Ⅰ前的间期及减数分裂Ⅰ，a～c表示减数分裂Ⅱ。
②d点表示进行受精作用。
③d～f表示受精卵的有丝分裂。
下列有关高等动物减数分裂和受精作用的叙述，正确的是( )
A．每个卵细胞继承了初级卵母细胞核中1/2的遗传物质
B．整个精子进入卵细胞内，完成受精作用
C．减数分裂产生的配子是多种多样的，受精时雌雄配子的结合是随机的，因此，有性生殖产生的后代可有多种表型
D．通过受精作用，使得子代个体的细胞中的染色体数是亲代的两倍
C [每个卵细胞继承了初级卵母细胞核中1/4的遗传物质；精子只有头部的核进入卵细胞内，完成受精作用；减数分裂产生的配子是多种多样的，受精时雌雄配子的结合是随机的，因此，有性生殖产生的后代可有多种表型；通过受精作用，使得子代个体细胞中的染色体数与亲代的一样。]
下图是某种动物细胞分裂过程中染色体数目变化情况，下列相关叙述正确的是( )
A．图中显示了减数分裂、有丝分裂和受精作用过程
B．C～H、I～M段可分别表示为一个细胞周期
C．A～I段表示减数分裂
D．E～F段发生了同源染色体的分离
A [依据曲线所表示染色体数目变化可知，A～G段表示减数分裂，H～I段表示受精作用，I～M段表示有丝分裂，A正确，C错误；C～G为减数分裂Ⅱ过程，C～H不能表示为一个细胞周期，B错误；E～F段表示减数分裂Ⅱ后期，细胞中着丝粒分裂，姐妹染色单体分离形成染色体，染色体数目加倍，D错误。]
[举一反三] 受精卵中的染色体(核DNA)一半来自卵细胞，一半来自精子，但不能说遗传物质一半来自父方，一半来自母方。
如图表示细胞分裂和受精作用过程中核DNA含量的变化，有关分析正确的是( )
A．a、b、c分别进行减数分裂、受精作用、有丝分裂
B．CD与OP的染色体数相同
C．JK发生同源染色体联会与分开
D．OP的核DNA含量比MN增加1倍，原因是NO发生了受精作用
B [a阶段表示有丝分裂过程中核DNA含量变化规律，b阶段表示减数分裂过程中核DNA含量变化规律，c阶段表示受精作用和有丝分裂过程中核DNA含量变化规律，A错误；图中CD和OP都表示有丝分裂前期、中期和后期，所以CD与OP的染色体数相同，B正确；JK表示减数分裂Ⅱ的末期，而同源染色体联会与分开发生在减数分裂Ⅰ过程中，C错误；OP的核DNA含量比MN增加1倍，原因是NO发生了DNA的复制，D错误。]
任务驱动三 减数分裂与有丝分裂过程
如图为有丝分裂和减数分裂各个时期的细胞分裂图像(不是同一种生物的细胞分裂图像)，请据图思考下列问题：
(1)图中哪些属于前期、中期和后期的分裂图像？
提示 前期：C、F、G，中期：A、D、I，后期：B、E、H。
(2)哪些是有丝分裂的图像？哪些是减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ的图像？
提示 有丝分裂：A、B、C；减数分裂Ⅰ：E、F、I；减数分裂Ⅱ：D、G、H。
(3)请用字母表示出减数分裂的分裂过程(只表示分裂期)。
提示 F→I→E→G→D→H。
1．结合不同分裂时期特点判断细胞分裂方式及时期
(1)三个前期图的判断
①判断步骤
②判断结果：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判断结果：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判断结果：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
2.减数分裂和有丝分裂过程中的染色体与核DNA数量变化
如图为某哺乳动物某个器官中的4个细胞，下列有关叙述错误的是( )
A．此动物为雌性，该器官为卵巢
B．②处于有丝分裂后期，有8条染色体
C．该动物正常体细胞的染色体数目为4条
D．④是卵细胞或极体，因为不含同源染色体
D [图①细胞处于有丝分裂前期；②处于有丝分裂后期，有8条染色体；③处于减数分裂Ⅰ后期，由于细胞质不均分，因此为初级卵母细胞，故此动物为雌性，该器官为卵巢；④处于减数分裂Ⅱ中期，由于该动物为雌性，因此为次级卵母细胞或第一极体。]
如图是果蝇的一个精原细胞分裂过程中核DNA分子数的变化图，下列相关说法不正确的是( )
A．有丝分裂发生在AE中，减数分裂发生在FL中
B．CD段和GH段染色体数目都相等
C．GH段都存在染色单体
D．最后形成的精细胞中，染色体和核DNA分子数都是体细胞的一半
B [分析曲线变化可知，AE段核DNA分子数一次加倍一次减半，故有丝分裂发生在其中；FL段核DNA分子数一次加倍，连续两次减半，故减数分裂发生在其中，A正确。CD段包括有丝分裂前、中、后期，细胞内染色体数量为8条或16条，GH段为减数分裂Ⅰ，细胞内染色体数目为8条，存在染色单体，B错误，C正确。最后形成的精细胞中，染色体和核DNA分子数都是体细胞的一半，D正确。]
[举一反三] 减数分裂和有丝分裂中染色体和DNA数量变化曲线的判断方法
1．如图为三个处于分裂期细胞的示意图，下列叙述中正确的是( )
A．甲可能是丙的子细胞
B．乙、丙细胞不可能来自同一个体
C．甲、乙、丙三个细胞均含有4对同源染色体
D．甲、乙、丙三个细胞均含有同源染色体
A [甲细胞细胞质均等分裂，可能是次级精母细胞或(第一)极体，而丙细胞的细胞质均等分裂，属于初级精母细胞，A正确；精巢和卵巢中的细胞既可以进行减数分裂也可以进行有丝分裂，因此乙、丙两个细胞可能来自同一个体，B错误；甲细胞处于减数分裂Ⅱ的后期，无同源染色体，丙含2对同源染色体，C、D错误。]
2．若细胞分裂过程中一条染色体上DNA数量的变化情况如图所示。有关图示信息的叙述，不正确的是( )
A．A→B可表示染色体复制
B．B→C可表示有丝分裂前期和中期
C．C→D可表示染色体的着丝粒分裂
D．D→E可表示减数分裂Ⅱ全过程
D [图中A→B段表示每条染色体上的DNA数目由1变为2，这是由于间期DNA复制形成的，即进行染色体复制；B→C段表示DNA复制完成而染色单体未发生分离，既可表示有丝分裂前期和中期，也可以表示减数分裂Ⅰ过程和减数分裂Ⅱ前期、中期；C→D段表示每条染色体上的DNA数目由2变为1，这是由后期着丝粒分裂导致的；D→E表示每条染色体含有1个DNA分子，即染色单体已发生分离，可表示有丝分裂后期和末期，也可表示减数分裂Ⅱ后期和末期。]
知识网络构建
关键知识积累
1.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。
2.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。
3.受精作用的实质是细胞核的融合。
4.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稳定。
[对应学生用书P49]
1．(2021·安徽六安高一期末)人体内某一细胞正在进行减数分裂，其中有44条常染色体和2条X染色体，则此细胞最可能是( )
A．初级精母细胞或次级精母细胞
B．初级精母细胞或初级卵母细胞
C．次级精母细胞或初级卵母细胞
D．次级精母细胞或卵细胞
C [若该个体是女性，体细胞的染色体组成为44条常染色体和2条X染色体，则减数分裂过程中，含有44条常染色体和2条X染色体的细胞，可能是减数第一次分裂，则细胞为初级卵母细胞，可能是减数第二次分裂的后期，则细胞为次级卵母细胞或第一极体；若该个体是男性，体细胞的染色体组成为44条常染色体、1条X染色体和1条Y染色体，故减数分裂过程中，含有44条常染色体和2条X染色体的细胞，是减数第二次分裂的后期，细胞为次级精母细胞。综上所述，含有44条常染色体和2条X染色体的细胞，可能是初级卵母细胞、次级卵母细胞、第一极体、次级精母细胞，故C正确。]
2．在显微镜下观察动物组织切片，发现细胞内的染色体数目有的是体细胞的一半，有的是体细胞的2倍，该切片取自( )
A．人的小肠表皮 B．家兔胚胎
C．绵羊肝脏 D．牛精巢
D [人的小肠表皮、家兔胚胎及绵羊的肝脏，这些组织或器官的细胞所进行的细胞分裂方式都是有丝分裂，不可能出现细胞内的染色体数目是体细胞的一半的时期，而牛的精巢内，一部分精原细胞进行减数分裂，一部分精原细胞进行有丝分裂。]
3．(2021·河南月考)下列属于在有丝分裂和减数分裂过程中都能发生的是( )
A．同源染色体联会 B．着丝粒分裂、染色单体分开
C．同源染色体分离 D．染色体数目减半
B [着丝粒分裂、姐妹染色单体分开在减数第二次分裂后期和有丝分裂后期都会发生。]
4．某植物的正常细胞中含10条染色体、10个核DNA分子，且细胞中存在纺锤丝，则该细胞可能处于( )
A．有丝分裂中期 B．有丝分裂末期
C．减数分裂Ⅰ后期 D．减数分裂Ⅱ后期
D [由细胞中染色体数与核DNA分子数之比为1∶1可知，细胞中没有染色单体，又由细胞中存在纺锤丝可知，该细胞可能处于有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期。]
5．下图为某生物细胞处于不同分裂时期的示意图，下列叙述正确的是( )
A．甲、乙、丙中都有同源染色体
B．卵巢中不可能同时出现这三种细胞
C．能够出现自由组合的是乙图所示细胞
D．丙的子细胞是精细胞
C [甲图表示细胞有丝分裂中期的图像，乙图表示减数分裂Ⅰ中期的图像，丙图表示次级卵母细胞减数分裂Ⅱ后期的图像，没有同源染色体。这三个图像所表示的细胞可能同时出现在卵巢中。丙图细胞质不均等分裂，所以其子细胞是卵细胞和极体。乙图所示细胞可出现非同源染色体的自由组合。]
6．如图表示高等生物的生活史，请据图回答下列问题。
(1)生物的个体发育是从________开始的，主要进行________分裂。
(2)生物个体发育成熟后通过[ ]____________产生配子，它发生在哺乳动物的________________中。
(3)图中B过程是________________。
(4)通过A和B保持亲子代体细胞中染色体数目________。
解析 图示表示高等生物的生活史示意图，其中A表示减数分裂形成配子；B表示受精作用；C表示胚胎发育过程；D表示胚后发育。(1)有性生殖生物的个体发育是从受精卵开始的，经有丝分裂进行个体发育。(2)高等生物个体发育成熟后，在睾丸或卵巢中通过[A]减数分裂产生配子。(3)图中B过程是配子结合为受精卵的过程，称为受精作用。(4)通过A减数分裂和B受精作用保持亲子代体细胞中染色体数目恒定。
答案 (1)受精卵 有丝 (2)A 减数分裂 睾丸或卵巢
(3)受精作用 (4)恒定
课时作业(7) 受精作用
[对应学生用书P192]
1．下列关于精子和卵细胞结合成受精卵过程的叙述，正确的是( )
①受精卵中的遗传物质主要来自染色体
②受精卵中的细胞质主要来自卵细胞
③受精时精子全部进入卵细胞内
④受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方
A．①②④ B．②③④
C．①③④ D．①②③
A [在受精作用过程中，精子只是头部进入卵细胞，因此受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方，而细胞质主要来自卵细胞。]
2．下列选项中，属于形成配子多样性原因的一组是( )
①交叉互换 ②同源染色体联会
③着丝粒分裂，姐妹染色单体分开
④非同源染色体随机组合
A．①② B．③④
C．①④ D．②③
C [在减数分裂过程中，都发生②同源染色体联会和③着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，这不属于形成配子多样性的原因；而在减数分裂Ⅰ前期，同源染色体上的非姐妹染色单体①交叉互换以及在减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，④非同源染色体自由组合，是形成配子多样性的原因。]
3．(2020·山东临沂期中)某动物的体细胞含有4对同源染色体，一个精原细胞经减数分裂形成的配子的种类和数量分别是(不考虑交叉互换和基因突变)( )
A．1、1 B．1、2
C．2、4 D．16、4
C [一个含n对同源染色体的生物，最多能形成2n种配子。体细胞含有4对同源染色体的某种动物，由于四对同源染色体遵循基因的自由组合定律，所以在减数分裂过程中，能产生24＝16种精子。但一个精原细胞在减数分裂Ⅰ时，因为同源染色体分离，非同源染色体自由组合，所以一个初级精母细胞能产生2种基因型不同的次级精母细胞；减数分裂Ⅱ类似于有丝分裂，因此每个次级精母细胞产生2个基因型相同的精细胞。由此可见，一个精原细胞减数分裂形成4个精子，但只有2种基因型。]
4．(2021·山东青岛月考)关于某哺乳动物细胞(2n)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前，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
B [有丝分裂后期与减数分裂Ⅱ后期都发生着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，分别移向细胞两极，A正确；有丝分裂过程中不发生同源染色体联会，减数分裂Ⅰ前期发生同源染色体联会，B错误；一次有丝分裂与一次减数分裂前染色体都只复制一次，C正确；有丝分裂和减数分裂Ⅱ的染色体行为类似：前期染色体散乱分布，中期染色体排列在赤道板上，后期姐妹染色单体分离等，D正确。]
5．下列关于观察细胞减数分裂实验的叙述，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
D [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；桃花的雄蕊比雌蕊形成的生殖细胞多，故用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。]
6．基因型为AaBbCc(三对基因独立遗传)的某动物，若产生AbC、aBc、ABC、aBC四种类型的精细胞(不考虑变异)，至少需要精原细胞的数目是( )
A．2 B．3
C．4 D．5
B [一个精原细胞经减数分裂形成4个精子，但只有2种基因型，两两相同，两种之间是“互补”的，因此AbC、aBc可来自同一个精原细胞，ABC与aBC分别来自一个精原细胞。]
7．(2021·山东烟台期中)下列变化仅在减数分裂过程中出现，而有丝分裂过程中不出现的是( )
A．分裂间期DNA复制与有关蛋白质合成
B．姐妹染色单体分离分别进入两个子细胞
C．核膜的消失与重建
D．同源染色体分开分别进入两个子细胞
D [减数第一次分裂间期和有丝分裂间期均出现DNA复制和蛋白质合成，形成姐妹染色单体；减数第二次分裂后期和有丝分裂后期，姐妹染色单体分离进入两个子细胞；减数分裂和有丝分裂过程中都有核膜与核仁的消失与重建；同源染色体分开分别进入两个子细胞仅发生于减数分裂过程中。]
8．如图表示在动物不同生命活动过程中，细胞内染色体数的变化曲线，下列叙述正确的是( )
A．a过程没有姐妹染色单体
B．b过程细胞数目不变
C．c过程发生细胞识别和融合
D．d过程没有同源染色体
C [a、b过程中染色体数目减半，代表减数分裂，a过程属于减数分裂Ⅰ，发生同源染色体的分离，含有姐妹染色单体，A错误；b过程是减数分裂Ⅱ，细胞数目加倍，B错误；c过程中染色体数目加倍，表示精卵细胞的融合，C正确；d过程表示受精卵进行有丝分裂，精卵结合后就会含有同源染色体，D错误。]
9．果蝇的受精卵有8条染色体，其中4条来自母本，4条来自父本。当受精卵发育成成虫，成虫又开始产生配子时，下面关于其中一个配子中染色体情况的说法正确的是( )
A．4条来自父本或4条来自母本
B．2条来自父本，2条来自母本
C．1条来自一个亲本，另3条来自另一个亲本
D．以上情况都有可能
D [受精卵发育成的成虫，其性母细胞中含有的染色体既有来自父本的也有来自母本的，在进行减数分裂时，非同源染色体自由组合，因此A、B、C三种情况都有可能。]
10．图甲表示某高等动物在进行细胞分裂时的图像，图乙为该种生物的细胞内染色体及核DNA相对含量变化的曲线图。根据此曲线和图示回答下列问题：
甲
乙
(1)图甲中A处于____________期，细胞中有__________条染色体；B处于______________期，此细胞的名称是____________；C细胞分裂后得到的子细胞是_______________________。
(2)图甲中B细胞对应图乙中的区间是________。
(3)图乙中表示细胞内含有染色单体的区间是________和i～k，表示细胞不含同源染色体的区间是________。
(4)若该生物体细胞中染色体数为20条，则一个细胞在f～g时期染色体数目为________条。
解析 (1)图甲中A含有同源染色体，但未发生联会，着丝粒已分裂，故应处于有丝分裂后期，此时细胞中含有8条染色体；B含有同源染色体，正在发生同源染色体的分离，故应处于减数分裂Ⅰ后期，由于细胞质不均等分配，则该细胞为初级卵母细胞；C无同源染色体，着丝粒分裂，故应处于减数分裂Ⅱ后期，其细胞质不均等分配，则该细胞为次级卵母细胞，其子细胞为卵细胞和(第二)极体。(2)图甲中B细胞为初级卵母细胞，处于减数分裂Ⅰ后期，对应图乙中的c～d段。(3)图乙中0～g段为减数分裂，减数分裂过程中着丝粒分裂发生在减数分裂Ⅱ后期，结合曲线可知a～f段含有染色单体；不含同源染色体，对应曲线中的e～h段。(4)曲线f～g段对应减数分裂Ⅱ后期，着丝粒已分裂，染色体数目加倍，此时与体细胞染色体数目相同，为20条。
答案 (1)有丝分裂后 8 减数分裂Ⅰ后 初级卵母细胞 卵细胞和(第二)极体 (2)c～d (3)a～f e～h (4)20
11．下图中编号a～g的图像是显微镜下某植物(2n＝24)减数分裂不同时期的细胞图像。
(1)取该植物解离后的花药，用镊子捏碎后置于载玻片上，滴加____________染色，加上盖玻片，压片后做成临时装片。在光学显微镜下，观察细胞中染色体的形态、数目和分布，以此作为判断该细胞所处分裂时期的依据。
(2)若将上述全部细胞图像按减数分裂的顺序进行排序，则最合理的顺序为：a→____________________→f(填图中英文字母)。
(3)上述细胞分裂图像中，具有同源染色体的细胞有________(填图中英文字母)。在图d的细胞中，同源染色体________，位于同源染色体上的等位基因会随着________________的交叉而发生交换。
(4)图g中的细胞所处的细胞分裂时期是______期，该细胞中有________条姐妹染色单体。
解析 (1)在细胞分裂过程，需要加入碱性染料(如龙胆紫或醋酸洋红)将染色体染色，通过观察染色体的形态和数目确定细胞所处的时期。(2)根据图中染色体数量、分布特征，可初步确定图a为减数分裂Ⅰ前的间期；图b为减数分裂Ⅰ的中期；图c为减数分裂Ⅰ末期；图d为减数分裂Ⅰ前期；图e为减数分裂Ⅱ后期；图f为减数分裂Ⅱ末期；图g所处的时期为减数分裂Ⅰ后期；所以图中分裂图的先后顺序为a→d→b→g→c→e→f。(3)根据题(2)分析可知，图a、b、d、g的细胞中含有同源染色体，在图d的细胞中，同源染色体正在联会；位于同源染色体上的等位基因会随着非姐妹染色单体的交叉而发生交换，导致基因重组。(4)图g细胞处于减数分裂Ⅰ后期，该细胞中有48条姐妹染色单体，因为每条染色体上含2条染色单体。
答案 (1)碱性染料 (2)d→b→g→c→e (3)a、b、d、g 联会 非姐妹染色单体 (4)减数分裂Ⅰ后 48
12．下图表示细胞分裂和受精作用过程中，核DNA含量和染色体数目的变化，据图分析正确的是( )
A．具有染色单体的时期只有CD、GH、MN段
B．着丝粒分裂只发生在DE、NO段
C．GH段和OP段，细胞中含有的染色体数是相等的
D．MN段相对于AB段发生了核DNA含量的加倍
D [具有染色单体的时期为CD、GH、IJ、MN段；着丝粒分裂发生于有丝分裂后期和减数分裂Ⅱ后期，发生在CD、IJ、NO过程中；GH段为减数分裂Ⅰ，为正常体细胞染色体数，OP段为有丝分裂后期，为正常体细胞染色体数的二倍；MN段包括间期、前期和中期，间期发生了DNA的复制，复制后DNA数是AB段的2倍。]
13．基因型为AaBb(两对等位基因独立遗传)的精原细胞，经过减数分裂产生了一个基因型为ABb的精子，则发生这种结果的原因以及和该精子同时产生的另外三个精子的基因型分别是( )
A．减数分裂Ⅰ一对同源染色体未分离 AB、A、a
B．减数分裂Ⅰ一对同源染色体未分离 ABb、a、a
C．减数分裂Ⅱ一对姐妹染色单体未分离 A、ABb、a
D．减数分裂Ⅱ一对姐妹染色单体未分离 ABb、a、a
B [一个基因型为AaBb的精原细胞，产生了一个ABb的精子，说明在减数分裂Ⅰ后期，含有基因B和b的同源染色体未分离移向了同一极，形成基因型为AABBbb和aa的两个次级精母细胞；基因型为AABBbb的次级精母细胞正常分裂，形成基因型均为ABb的两个精子，而基因型为aa的次级精母细胞正常分裂，形成基因型均为a的两个精子。因此，另外三个精子的基因型分别是ABb、a、a。]
14．(多选)某二倍体动物(2n＝8)从初级精母细胞到精细胞的过程中，不同时期细胞中染色体组数依次发生的变化：2组(甲)→1组(乙)→2组(丙)→1组(丁)。下列叙述，不正确的是( )
A．甲时期有的细胞刚开始染色体复制
B．甲、乙时期的细胞中均含有姐妹染色单体
C．丙→丁过程中可发生非同源染色体自由组合
D．丁时期的细胞有4种不同的染色体组合类型
ACD [甲时期细胞可以是处于减数分裂Ⅰ(前、中、后)的初级精母细胞，并且题干中提出“从初级精母细胞到精细胞”，而染色体复制只发生在减数分裂Ⅰ前的间期；甲时期细胞表示处于减数分裂Ⅰ(前、中、后)的初级精母细胞，乙时期细胞可以表示处于减数分裂Ⅱ(前、中)的次级精母细胞，两个时期的细胞均含有姐妹染色单体；丙→丁过程中处于减数分裂Ⅱ，而非同源染色体自由组合发生在减数分裂Ⅰ后期；一个精原细胞经过减数分裂只能产生2种精细胞，即丁时期的细胞有2种不同的染色体组合类型。]
15．下面图1和图2分别表示某一生物体内细胞有丝分裂图像与图解，其中字母表示时间点，O→F时间段表示一个完整的细胞周期。请据图回答问题：
(1)图1所示的细胞变化发生在图2中的________时期(填字母)。
(2)O→B时段为细胞有丝分裂的________期，此时细胞内发生的活动主要是___________和__________________，其中后者的发生与核糖体有直接关系。
(3)在观察植物细胞有丝分裂实验中，需要用到的碱性染料是____________________，持续观察图1所示的细胞，________(填“能”或“不能”)观察到下一个时期。
(4)图2中B→C时段细胞核DNA、染色体与染色单体比例为________，这种比例将持续到图中的________点才可能开始变化。
(5)观察染色体的形态、数目的最佳时期位于图2中的具体时段是______，请在图3的虚线方框内画出该时期植物细胞(正常体细胞染色体数目为4条)有丝分裂模式图。
解析 (1)图1细胞中有同源染色体，且着丝粒分裂，属于有丝分裂后期，对应图2中的DE段。(2)图2O→B时段表示细胞有丝分裂的间期，细胞内主要是进行DNA的复制和相关蛋白质的合成，其中蛋白质的合成场所是核糖体。(3)染色体可以被碱性染料(醋酸洋红液或甲紫溶液)染成深色；在有丝分裂实验中的解离步骤细胞已经被杀死了，所以是观察不到图1所示的细胞的下一个时期的。(4)图2中B→C段表示有丝分裂前期，细胞核DNA、染色体与染色单体比例为2∶1∶2，这种比例将随着D点着丝粒分裂，染色单体的消失而发生变化。(5)观察染色体的形态、数目的最佳时期是有丝分裂中期，即图2中CD段，此时细胞中所有染色体的着丝粒排列在赤道板上(见答案)。
答案 (1)DE (2)间 DNA的复制 相关蛋白质的合成 (3)醋酸洋红液(或甲紫溶液) 不能 (4)2∶1∶2 D (5)CD 如图：
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