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新高考生物一轮复习学案：第12讲 减数分裂与受精作用（含解析）
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这是一份新高考生物一轮复习学案：第12讲 减数分裂与受精作用（含解析），共24页。
高中生物一轮复习学案
第12讲 减数分裂与受精作用
考点一 减数分裂和受精作用
1．减数分裂的概念
2．减数分裂及其相关概念
(1)同源染色体
(2)联会和四分体
①联会概念：减数第一次分裂前期同源染色体两两配对的现象。该时期DNA已完成复制，染色单体已形成。
②四分体概念：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫做四分体。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(有8条脱氧核苷酸链)。
(3)交换
①概念：减数第一次分裂前期，同源染色体的非姐妹染色单体之间互换片段的现象。
②意义：进一步丰富了配子的类型，增强了有性生殖生物的多样性。
3．减数分裂过程
(1)哺乳动物精子的形成过程
(2)精子和卵细胞形成过程的异同点(以哺乳动物为例)
比较项目
精子的形成
卵细胞的形成
场所
睾丸(曲细精管)
卵巢
时间
初情期
胎儿时期(性别分化以后)和初情期以后
细胞质
分裂
均等分裂
卵母细胞不均等分裂；第一极体均等分裂
是否变形
变形
不变形
结果
1个精原细胞→4个精细胞→变形成为4个精子(成熟配子)
1个卵原细胞→1个较大的卵细胞(成熟配子)和3个较小的极体(退化消失，不能受精)
相同点
染色体的变化行为相同
4.受精作用
[基础诊断]
1．减数分裂最初是由科学家用体细胞中只有两条染色体的马蛔虫作为材料进行研究的。(必修2 P16相关信息)(√)
2．在减数第一次分裂前的间期，染色体进行复制。(必修2 P18相关信息)(√)
3．减数分裂过程中染色体数目减半发生在减数第二次分裂。(必修2 P18正文)(×)
4．玉米体细胞中有10对染色体，经过减数分裂后，卵细胞中染色体数目为5对。(必修2 P22基础题)(×)
[深度拓展]
1．(必修2 P18“相关信息”拓展)细胞分裂过程中DNA数量加倍与染色体数量加倍的原因分别是什么？
提示：DNA数量加倍的原因是DNA复制，发生在细胞分裂间期；染色体数量加倍的原因是着丝点一分为二，发生在有丝分裂的后期和减数第二次分裂的后期。
2．(必修2 P25“想像空间”)子代继承了双亲各半数的染色体，双亲对子代的贡献是一样的吗？卵细胞产生过程中，细胞质不均等分裂，其意义是什么？
提示：不一样。母亲除了提供一半的核基因之外，还提供了几乎全部的细胞质基因，如线粒体内含有的DNA。
保证卵细胞有较多的营养物质，以满足早期胚胎发育过程中对营养物质的需要。
1．根据细胞质的分配方式判断减数分裂中的细胞类型
2．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)
性母细胞→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
(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染色体数目减半发生在减Ⅰ末期，是由同源染色体分开平均进入两个子细胞造成的，减数第二次分裂时染色体数变化为n→2n→n，没有减半。
③减Ⅱ后期染色体数、DNA数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的值变化规律及原因：
1∶11∶21∶1。
1．(2020·浙江选考)二倍体高等雄性动物某细胞的部分染色体组成示意图如图，图中①、②表示染色体，a、b、c、d表示染色单体。下列叙述错误的是( )
A．一个DNA分子复制后形成的两个DNA分子，可存在于a与b中，但不存在于c与d中
B．在减数第一次分裂中期，同源染色体①与②排列在细胞中央的赤道面上
C．在减数第二次分裂后期，2条X染色体会同时存在于一个次级精母细胞中
D．若a与c出现在该细胞产生的一个精子中，则b与d可出现在同时产生的另一精子中
D [一个DNA分子复制后形成的两个DNA分子位于两条姐妹染色单体中，因而可存在于a与b中，但不存在于c与d中，A正确；在减数第一次分裂中期，同源染色体①与②排列在细胞中央的赤道面上，B正确；在减数第二次分裂后期，着丝点分裂后，2条X染色体会同时存在于一个次级精母细胞中，C正确；若a与c出现在该细胞产生的一个精子中，则b与c可出现在同时产生的另一精子中，但b与d不可能出现在同时产生的另一精子中，D错误。]
2．(2021·惠州调研)在不考虑交叉互换、基因突变、染色体变异等前提下，下列关于减数分裂有关过程的先后顺序的说法错误的是( )
A．四分体中同源染色体分离伴随着着丝点分裂
B．姐妹染色单体的分离发生在同源染色体分离之后
C．等位基因的分离发生在细胞中的染色体减半前
D．同源染色体联会发生在细胞中的核DNA数目减半前
A [同源染色体的分离发生在减数第一次分裂的后期，在减数第二次分裂的后期，染色体着丝点断裂，姐妹染色单体分开，所以姐妹染色单体的分离发生在同源染色体分离之后，A错误、B正确；等位基因的分离发生在减数第一次分裂后期，细胞中的染色体减半发生在减数第一次分裂末期，所以等位基因的分离发生在细胞中的染色体减半前，C正确；同源染色体联会发生在减数第一次分裂前期，细胞中的核DNA数目减半发生在减数第一次分裂后期之后，D正确。]
围绕减数分裂过程及相关物质或结构变化，考查科学思维能力
3．(2021·北京高考)如图为二倍体水稻花粉母细胞减数分裂某一时期的显微图像，关于此细胞的叙述错误的是( )
A．含有12条染色体
B．处于减数第一次分裂
C．含有同源染色体
D．含有姐妹染色单体
A [图中共含有12个四分体，24条染色体，A错误；图中含有四分体，处于减数第一次分裂前期，B正确；四分体是由同源染色体两两配对形成的，C正确；图中共含有12个四分体，48条染色单体，D正确。]
4．如图表示细胞分裂相关过程中染色体、核DNA数的变化。下列有关a～c段(不含a、c点)的叙述，正确的是( )
A．细胞中始终存在染色单体
B．细胞中始终存在同源染色体
C．细胞中染色体和核DNA数之比由1∶2变为1∶1
D．此段中染色体行为是生物变异的根本来源
A [据图可知，图中虚线数目加倍一次，但连续减半两次，因此虚线表示减数分裂过程中核DNA数的变化，实线表示染色体数的变化。0～a段表示减数分裂前的间期，a～c段中b为减数分裂Ⅰ末期的终点，同源染色体彼此分离进入两个子细胞中，b～c段无同源染色体；c点为姐妹染色单体彼此分离形成子染色体的过程，a～c段(不含c点)细胞中始终存在染色单体；细胞中染色体和核DNA数之比一直为1∶2；基因突变一般发生在间期，a～c段中一般不会发生基因突变，可进行基因重组与染色体变异，而生物变异的根本来源为基因突变。]
引发相关物质数量变化的四大原因
5．(2022·石家庄模拟)下面是对高等动物通过减数分裂形成雌、雄配子以及受精作用的描述，其中正确的是( )
A．每个卵细胞继承了初级卵母细胞1/4的细胞质
B．同源染色体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
C．受精时，雌雄配子相互识别和相互融合的原理不同
D．受精前卵细胞代谢异常活跃，受精后细胞呼吸和物质合成进行得比较缓慢
C [初级卵母细胞和次级卵母细胞的细胞质分裂都是不均等的，每个卵细胞从初级卵母细胞中继承的细胞质大于初级卵母细胞细胞质的1/4，A错误；同源染色体进入卵细胞的机会相等，因为在减数第一次分裂后期，同源染色体分离，随机进入次级卵母细胞和第一极体，B错误；与未受精的卵细胞相比，受精卵的细胞呼吸和物质合成进行得比较快，D错误。]
6．(2021·射洪市月考)下列选项中，属于有性生殖后代多样性原因的一组是( )
①交叉互换
②受精作用时雌雄配子的随机结合
③着丝点分裂，姐妹染色单体分开
④非同源染色体的自由组合
A．①②④ B．①③④
C．②③④ D．①②③
A [在减数第一次分裂前期，同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换以及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，是形成有性生殖后代多样性的原因，①④正确；受精作用时雌雄配子的随机结合也能增加后代多样性，②正确；姐妹染色单体上的基因是复制出来的，着丝点分裂，姐妹染色单体分开不能增加子代多样性，③错误。]
考点二 减数分裂和有丝分裂的比较
1．减数分裂与有丝分裂的过程及特点比较
2．有丝分裂与减数分裂主要时期细胞图像比较(以雄性动物为例)
有丝分裂
减数第一次分裂
减数第二次分裂
前
期
①
②
③
①与②的主要区别是同源染色体的排列方式；
①与③、②与③的区别主要在于有无同源染色体
中
期
①
②
③
①与②的主要区别在于同源染色体的行为特点不同；
①与③、②与③的区别主要在于有无同源染色体
后
期
①
②
③
①与③均为染色单体分离，细胞中染色单体数为0；
②中同源染色体分离，分开的染色体中含有2条染色单体；
①②都有同源染色体，③中无同源染色体
[基础诊断]
1．二倍体生物细胞正在进行着丝点分裂时，细胞中一定不存在同源染色体。(必修1 P112图6－2、必修2 P19图2－2)(×)
2．所有的细胞分裂都存在四分体。(必修2 P20正文)(×)
3．同源染色体配对通常发生在有丝分裂前期。(必修2 P20正文)(×)
4．人体细胞减数第一次分裂后期与减数第二次分裂后期细胞中都有2个染色体组。(必修2 P20正文)(√)
1．减数分裂和有丝分裂过程中的染色体与核DNA数量变化
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
MⅠ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
间期
前期和中期
后期
末期
3.同源染色体“对”数变化曲线
(1)曲线模型
(2)相关解读
①有丝分裂：后期时染色体数目加倍，同源染色体由n对加倍成为2n对，子细胞中同源染色体仍为n对。
②减数分裂：减数第一次分裂后期同源染色体分开，分别进入两个子细胞，次级性母细胞及生殖细胞或极体中都不含同源染色体。
4．染色体组数目变化的曲线分析
(1)曲线模型
(2)相关解读
①有丝分裂：后期因着丝点分裂，染色体组数目加倍(2→4)；末期结束因染色体平均分配到两个子细胞，染色体组数目恢复(4→2)。
②减数分裂：减数第一次分裂末期结束因同源染色体分别进入两个子细胞，染色体组数目减半(2→1)；减数第二次分裂后期因着丝点分裂，染色体组数目暂时加倍(1→2)；减数第二次分裂末期结束因染色体平均分配到两个子细胞，染色体组数目减半(2→1)。
1．(2020·海南高考)某哺乳动物的体细胞染色体数为2n。下列有关该动物精原细胞的叙述，正确的是( )
A．既能进行有丝分裂，又能进行减数分裂
B．分裂过程中的染色体数目不会为n
C．在有丝分裂后期会发生基因重组
D．经过染色体复制产生的初级精母细胞中没有同源染色体
A [动物的精原细胞能进行有丝分裂增加自身数量，又能进行减数分裂形成生殖细胞，A正确；该动物精原细胞在减数分裂过程中的染色体数目可以为n，B错误；在有丝分裂后期不会发生基因重组，C错误；该动物精原细胞经过染色体复制产生的初级精母细胞中含有同源染色体，D错误。]
2．(2022·山东青岛模拟)如图为某二倍体植物精子的形成过程，其中①～④表示细胞分裂，X、Y、Z表示相关细胞。有关叙述正确的是( )
A．过程③处在前期时细胞内虽有同源染色体但无联会配对现象
B．细胞Z与过程④产生的精子中所含的遗传信息不可能相同
C．过程①处在中期和过程④处在后期的细胞染色体数目不同
D．题图表明此植物形成精子时需减数分裂和有丝分裂共同参与
D [因为花粉粒是减数分裂形成的子细胞，没有同源染色体，所以过程③处在前期时细胞内无同源染色体，也无联会配对现象，A错误；细胞Z与细胞Y是经过有丝分裂得到的，正常情况下，二者所含的遗传信息相同，而精子是细胞Y经过有丝分裂得到的，因此应和细胞Z所含的遗传信息相同，B错误；过程①处在中期的染色体数目是2N，过程④处在后期的染色体数目也是2N，C错误。]
3．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．上图中含有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
A [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正确；甲细胞表示有丝分裂过程，B错误；乙细胞中不含有姐妹染色单体，核DNA∶染色体＝1∶1，C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错误。]
4．(2022·台江区模拟)如图为某二倍体动物细胞甲在有丝分裂和减数分裂过程中出现的三个细胞乙、丙、丁。有关叙述正确的是( )
A．乙细胞含有4个染色体组，丙细胞含有8个姐妹染色单体
B．图中乙细胞正在进行有丝分裂，不可能发生基因突变和基因重组
C．丙细胞正在发生染色体结构变异，将会产生4种不同类型的配子
D．只有丁细胞染色体行为会丰富配子的类型，增强生物的多样性
A [乙细胞着丝点分裂，故有4个染色体组，其子细胞含有2个染色体组；丙细胞染色体已经复制，故含有8个姐妹染色单体，A正确；图中乙细胞进行的是有丝分裂，可以发生基因突变或染色体变异，但不会发生基因重组，B错误；丙细胞发生交叉互换，属于基因重组，不属于染色体结构变异，C错误；基因重组、基因突变、染色体变异等都能丰富配子的类型，增强生物的多样性，D错误。]
“三步法”判断有丝分裂和减数分裂图像(以二倍体为例)
一数(染色体数目)
二看(有无同源染色体)
三判断(同源染色体行为)
5．(2022·四川成都模拟)果蝇体内的一个细胞在分裂过程中，一段时期内某种物质或结构的数量变化如图。下列叙述正确的是( )
A．若a代表2个染色体组，则该细胞正在进行减数分裂
B．若a代表4个核DNA分子，则该细胞正在进行有丝分裂
C．若a代表4条染色体，则该细胞在CD段不能形成四分体
D．若a代表8条染色单体，则该细胞在CD段可发生基因重组
D [若a代表2个染色体组，则CD段细胞中出现4个染色体组，说明该细胞进行有丝分裂，A错误；若a代表4个核DNA分子，说明该细胞进行减数分裂，B错误；若a代表4条染色体，则CD段细胞中有8条染色体，说明进行减数分裂Ⅰ或减数分裂Ⅱ，可能形成四分体，C错误；若a代表8条染色单体，则CD段细胞有16条染色单体，可能处于减数分裂Ⅰ，细胞可能发生基因重组，D正确。]
6．如图表示果蝇精原细胞在分裂过程中细胞内染色体数目、核DNA分子含量等指标的变化情况，其中图1中的乙曲线表示减数分裂过程中的染色体数目变化。下列有关分析正确的是( )
A．图2中HI段只有1个染色体组
B．图3可表示减数分裂
C．图1中EF段和图2中BC段变化的原因不同
D．基因重组可发生在图1中的CE段和图3中的jk段
C [图2中实线表示有丝分裂过程，虚线表示减数分裂过程，HI段细胞处于MⅡ时期，MⅡ后期含有2个染色体组，A错误；图3只能表示有丝分裂过程中一个细胞中染色体组数的变化，B错误；图1中EF段是MⅠ结束形成两个子细胞，核DNA含量减半，图2中BC段是有丝分裂后期着丝点分裂，染色体数目加倍，C正确；基因重组通常可发生在MⅠ的前期和后期，有丝分裂过程中不能发生基因重组，D错误。]
考点三 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
1．实验原理
蝗虫的精原细胞进行减数分裂形成精细胞，再形成精子。此过程要经过两次连续的细胞分裂。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，因而能够据此识别减数分裂的各个时期。
2．实验流程
(1)临时装片制作流程(同有丝分裂装片制作过程)：解离→漂洗→染色→制片。
(2)显微镜观察固定装片
[问题探究]
1．为什么宜选用雄性个体生殖器官如植物的花药、动物的精巢作为观察减数分裂实验的材料？
提示：①雄性个体产生精子的数量多于雌性个体产生卵细胞的数量。②在动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底，排卵时排出的仅仅是次级卵母细胞，只有和精子相遇后，在精子的刺激下，才能继续完成减数第二次分裂。
2．观察到的细胞染色体数目一定是减半的吗
提示：不一定，精巢内精原细胞既进行有丝分裂，又进行减数分裂，因此可以观察到染色体数为N、2N、4N的不同细胞分裂图像。
1．(2021·铁岭联考)下列关于观察减数分裂实验的叙述，错误的是( )
A．可用蝗虫精母细胞减数分裂固定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
D [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正确；观察减数分裂时选择植物雄蕊较雌蕊易观察到减数分裂现象，B正确；联会现象发生在减数分裂过程中，因此观察减数分裂的装片，可能观察到同源染色体联会现象，C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错误。]
2．(2021·天津南开区一模)如图为“观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片”实验的相关照片，图中MⅠ代表减数第一次分裂，MⅡ代表减数第二次分裂。下列叙述正确的是( )
A．该实验过程中要进行解离、漂洗、染色、制片等操作
B．该实验可直接用高倍镜进行观察
C．可在显微镜视野下观察到乙图变化的连续过程
D．可在图乙的MⅠ①中找到图甲的结构
D [该实验是观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片，所以不需要进行解离、漂洗、染色、制片等操作，A错误；该实验先在低倍镜下观察找到目标，再换高倍镜观察，B错误；制作装片后细胞已经死亡，因此不能观察到乙图变化的连续过程，C错误；减数第一次分裂前期有可能发生同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换现象，故可在图乙的MⅠ①中找到图甲的结构，D正确。]
1．(2017·新课标Ⅱ)已知某种细胞有4条染色体，且两对等位基因分别位于两对同源染色体上。某同学用示意图表示这种细胞在正常减数分裂过程中可能产生的细胞。其中表示错误的是( )
D [A图可表示减数第二次分裂前期，该分裂过程中，含有基因G和基因H(或基因g和基因h)的非同源染色体组合到一起，A正确；B图可表示减数第二次分裂前期，该分裂过程中，含有基因g和基因H(或基因G和基因h)的非同源染色体组合到一起，B正确；C图可表示减数第二次分裂末期，该分裂过程中，含有基因g和基因H(或基因G和基因h)的非同源染色体组合到一起，C正确；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，因此正常情况下，减数分裂形成的配子中不应该含有同源染色体和等位基因，D错误。]
2．(2020·天津高考)一个基因型为DdTt的精原细胞产生了四个精细胞，其基因与染色体的位置关系如图。导致该结果最可能的原因是( )
A．基因突变
B．同源染色体非姐妹染色单体交叉互换
C．染色体变异
D．非同源染色体自由组合
B [减数第一次分裂时，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；减数第二次分裂类似于有丝分裂，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，不发生突变或交叉互换的情况下，一个精原细胞减数分裂形成4个精子，但只有2种基因型。图中精原细胞共产生四种精子，说明在减数第一次分裂前期，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生过交叉互换，B正确。]
析个性
第1题考查了借助基因在染色体上的位置关系，考查了减数分裂产生配子的种类；第2题考查了减数分裂中交叉互换产生配子的种类
找共性
两个题目都借助基因在染色体上，考查减数分裂产生配子的情况。解答此类问题要明确减数分裂过程和减数分裂产生配子的种类和配子来源的判断
1．减数分裂产生配子的种类
原始生殖细胞减数分裂产生配子情况(以AaBb为例，没有基因突变和交叉互换)如图：
具有n对同源染色体的个体产生配子情况(不考虑基因突变和交叉互换)
项目
可能产生
配子的种类
实际能产
生配子的种类
1个精原细胞
2n种
2种
1个雄性个体
2n种
最多2n种
1个卵原细胞
2n种
1种
1个雌性个体
2n种
最多2n种
2.配子来源的判断方法
1．某种生物三对等位基因分别位于三对同源染色体上，如图表示该生物的精细胞，试根据细胞内基因的类型，判断这些精细胞至少来自几个精原细胞(不考虑交叉互换)( )
A．2个 B．3个
C．4个 D．5个
C [来自一个精原细胞的精细胞基因组成相同或互补，根据这一点可以判断①④可来自一个精原细胞，②⑥可来自一个精原细胞，③来自一个精原细胞，⑤来自一个精原细胞，这些精细胞至少来自4个精原细胞，C正确。]
2．如图1所示为动物初级精母细胞中的两对同源染色体，其减数分裂过程中，同源染色体发生交叉互换形成了如图2所示的四个精子，则来自同一个次级精母细胞的是( )
A．①② B．①③ C．②③ D．③④
B [减数第一次分裂的特点：同源染色体分离；减数第二次分裂的特点：次级精母细胞内由同一着丝点相连的两条姐妹染色单体分开，成为两条子染色体并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正确。]
3．(2022·南开区模拟)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图。下列叙述错误的是( )
A．该细胞中四分体交叉互换发生在初级精母细胞中
B．由于非姐妹染色单体发生交换，该细胞能产生四种精子
C．B(b)与D(d)发生基因重组，A(a)与D(d)未发生基因重组
D．该雄性生物产生的精子中，AbD、ABD、abd、aBd四种精子比例为1∶1∶1∶1
D [该细胞中四分体交叉互换发生在减数第一次分裂前期，即初级精母细胞中，A正确；若不发生交叉互换，该细胞将产生AbD和aBd两种精子，但由于基因b所在的片段发生过交叉互换，因此该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子，B正确；由于交叉互换，B(b)与D(d)发生基因重组，A(a)与D(d)未发生基因重组，C正确；该雄性生物产生的精子中，AbD、ABD、abd、aBd四种精子比例不是1∶1∶1∶1，而是两多两少，D错误。]
一、网络构建
二、要语必记
1．精子、卵细胞的形成和受精
(1)精子形成过程中，细胞质都是均等分裂的；卵细胞形成过程中，初级(次级)卵母细胞的细胞质不均等分裂，极体的细胞质均等分裂。
(2)受精卵核内的遗传物质一半来自父方，一半来自母方，其细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。
2．减数分裂
(1)减数第一次分裂过程中，同源染色体分离，导致染色体数目减半。
(2)减数第一次分裂过程中染色体的主要行为有：同源染色体联会形成四分体，同源染色体分离。
(3)减数第二次分裂过程中染色体的主要行为有：着丝点分裂，染色体数目暂时加倍。
(4)减数分裂是生物遗传的基础，基因的分离定律和自由组合定律的实质是减数分裂时位于同源染色体上的等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
3．减数分裂与有丝分裂：减数第二次分裂与有丝分裂相似，不同的是减数第二次分裂中不存在同源染色体。
微专题突破4 减数分裂与生物遗传、变异的关系
1．归纳减数分裂与生物变异的关系
(1)减数分裂与基因突变
(2)减数分裂与基因重组
①非同源染色体上非等位基因自由组合导致基因重组(自由组合定律)。
②同源染色体非姐妹染色单体交叉互换导致基因重组。
(3)减数分裂与染色体变异
2．推理XXY与XYY异常个体成因
(1)XXY成因
(2)XYY成因：父方减Ⅱ异常，即减Ⅱ后期Y染色体着丝点分裂后两条Y染色体共同进入同一精细胞。
1．(2021·河北高考)图中①、②和③为三个精原细胞，①和②发生了染色体变异，③为正常细胞。②减数分裂时三条同源染色体中任意两条正常分离，另一条随机移向一极。不考虑其他变异，下列叙述错误的是( )
A．①减数第一次分裂前期两对同源染色体联会
B．②经减数分裂形成的配子有一半正常
C．③减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合，最终产生4种基因型配子
D．①和②的变异类型理论上均可以在减数分裂过程中通过光学显微镜观察到
C [①减数第一次分裂前期两对同源染色体联会，A正确；②中多了一条含a的染色体，经减数分裂形成的配子有一半正常，一半异常，B正确；减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合，③只是一个细胞，正常减数分裂，最终产生2种基因型配子，C错误；①和②都属于染色体变异，在光学显微镜下能观察到，D正确。]
2．(2021·黄石调研)甲图为某哺乳动物体细胞中部分染色体及其上的基因示意图，乙、丙、丁图为该动物处于不同分裂时期的染色体示意图。下列叙述正确的是( )
A．甲、乙、丙图示细胞中都含同源染色体，有8条染色单体出现
B．在乙、丙、丁图示细胞中，仅乙为有丝分裂且含4个染色体组
C．甲、丙图示细胞含有2个染色体组，丁图细胞为次级精母细胞
D．甲图所示两姐妹染色单体携带的基因不同，原因可能是发生过基因突变或交叉互换
B [甲、乙、丙图示细胞中都含同源染色体，但乙中无染色单体，A错误；乙、丙、丁图示细胞中，乙为有丝分裂后期，含4个染色体组，丙为减数第一次分裂后期，含2个染色体组，丁为减数第二次分裂中期，含1个染色体组，B正确；由丙图细胞质不均等分裂可判断该生物为雌性，丁图为第一极体或次级卵母细胞，C错误；甲图所示两姐妹染色单体携带的基因不同，说明该细胞发生过基因突变，D错误。]
3．(2021·莆田一中期中)小鼠(2N＝40)胚胎期某细胞发生下图所示异常分裂(未绘出的染色体均正常)，其中A为抑癌基因，a为A的突变基因。下列说法正确的是( )
A．该分裂过程中形成20个四分体
B．分裂产生Aa或aa子细胞的概率均为1/2
C．子细胞aa在适宜条件下可能无限增殖
D．染色体异常分离与纺锤体无关
C [该细胞分裂方式为有丝分裂，不会形成四分体，A错误；分裂产生Aa子细胞的概率是2/3，产生aa子细胞的概率是1/3，B错误；子细胞aa不含A基因，而A基因为抑癌基因，因此子细胞aa在适宜条件下可能无限增殖，C正确；染色体异常分离与纺锤丝的牵引有关，D错误。]
4．(2021·广东六校联考)一对表现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( )
D [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。表现型正常夫妇的基因型分别为XBXb、XBY；患病孩子的基因型为XbXbY，其是由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第二次分裂后期次级卵母细胞着丝点分裂后产生的两条Xb没有分开，一同进入卵细胞。]
5．(2021·浙江选考)现建立“动物精原细胞(2n＝4)有丝分裂和减数分裂过程”模型。1个精原细胞(假定DNA中的P元素都为32P，其他分子不含32P)在不含32P的培养液中正常培养，分裂为2个子细胞，其中1个子细胞发育为细胞①。细胞①和②的染色体组成如图所示，H(h)、R(r)是其中的两对基因，细胞②和③处于相同的分裂时期。下列叙述正确的是( )
A．细胞①形成过程中没有发生基因重组
B．细胞②中最多有两条染色体含有32P
C．细胞②和细胞③中含有32P的染色体数相等
D．细胞④～⑦中含32P的核DNA分子数可能分别是2、1、1、1
D [图中细胞①处于减数第一次分裂前期，减数第一次分裂前期可能会出现交叉互换而导致发生基因重组，A错误；根据DNA分子半保留复制，1个精原细胞(DNA中的P元素都为32P)在不含32P的培养液中正常培养，经过一次有丝分裂产生的子细胞中每条染色体中的DNA分子一条链含有32P，另一条链不含32P。该子细胞经过减数第一次分裂前的间期复制，形成的细胞①中每条染色体，只有一条单体的DNA分子一条链含有32P(共4条染色单体含有32P)，细胞①形成细胞②会发生同源染色体分离，正常情况下，细胞②有两条染色体含有32P(分布在非同源染色体上)，但根据图可知，H所在的染色体发生过交叉互换，很有可能H和h所在染色体都含有32P，因此细胞②中最多有3条染色体含有32P，B错误；细胞③的基因型为Hhrr(h为互换的片段)，如果细胞②中没互换的h所在的染色体单体含有32P且互换的H中含有32P，因此细胞②含有3条染色体含有32P，而细胞③中H所在染色体没有32P，h所在染色体含有32P，因此细胞③中含有2条染色体含有32P；如果细胞②中互换的h含有32P和互换的H不含有32P，因此细胞②含有2条染色体含有 32P，而细胞③中H所在染色体含32P，h所在染色体含有32P，因此细胞③含有3条染色体含有32P，如果互换的H和h都不含有32P，则细胞②和细胞③中含有32P的染色体数相等，都为2条。综上分析可知，细胞②和细胞③中含有32P的染色体数可能不相等，C错误；如果细胞②H中含有32P，R所在染色体含有32P，且细胞②中h所在染色体含有32P，则r在染色体不含有32P，因此形成的细胞④含有32P的核DNA分子数为2个，形成的细胞⑤含有32P的核DNA分子数为1个，由于细胞③的基因型为Hhrr(h为互换的片段)，h所在的染色体与其中一个r所在染色体含有32P(H和另一个r所在染色体不含32P)，如果含有32P的2条染色体不在同一极，则形成的细胞⑥和⑦都含32P的核DNA分子数为1个，D正确。]
高中生物一轮复习学案
第12讲 减数分裂与受精作用
考点一 减数分裂和受精作用
1．减数分裂的概念
2．减数分裂及其相关概念
(1)同源染色体
(2)联会和四分体
①联会概念：减数第一次分裂前期同源染色体两两配对的现象。该时期DNA已完成复制，染色单体已形成。
②四分体概念：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫做四分体。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(有8条脱氧核苷酸链)。
(3)交换
①概念：减数第一次分裂前期，同源染色体的非姐妹染色单体之间互换片段的现象。
②意义：进一步丰富了配子的类型，增强了有性生殖生物的多样性。
3．减数分裂过程
(1)哺乳动物精子的形成过程
(2)精子和卵细胞形成过程的异同点(以哺乳动物为例)
比较项目
精子的形成
卵细胞的形成
场所
睾丸(曲细精管)
卵巢
时间
初情期
胎儿时期(性别分化以后)和初情期以后
细胞质
分裂
均等分裂
卵母细胞不均等分裂；第一极体均等分裂
是否变形
变形
不变形
结果
1个精原细胞→4个精细胞→变形成为4个精子(成熟配子)
1个卵原细胞→1个较大的卵细胞(成熟配子)和3个较小的极体(退化消失，不能受精)
相同点
染色体的变化行为相同
4.受精作用
[基础诊断]
1．减数分裂最初是由科学家用体细胞中只有两条染色体的马蛔虫作为材料进行研究的。(必修2 P16相关信息)(√)
2．在减数第一次分裂前的间期，染色体进行复制。(必修2 P18相关信息)(√)
3．减数分裂过程中染色体数目减半发生在减数第二次分裂。(必修2 P18正文)(×)
4．玉米体细胞中有10对染色体，经过减数分裂后，卵细胞中染色体数目为5对。(必修2 P22基础题)(×)
[深度拓展]
1．(必修2 P18“相关信息”拓展)细胞分裂过程中DNA数量加倍与染色体数量加倍的原因分别是什么？
提示：DNA数量加倍的原因是DNA复制，发生在细胞分裂间期；染色体数量加倍的原因是着丝点一分为二，发生在有丝分裂的后期和减数第二次分裂的后期。
2．(必修2 P25“想像空间”)子代继承了双亲各半数的染色体，双亲对子代的贡献是一样的吗？卵细胞产生过程中，细胞质不均等分裂，其意义是什么？
提示：不一样。母亲除了提供一半的核基因之外，还提供了几乎全部的细胞质基因，如线粒体内含有的DNA。
保证卵细胞有较多的营养物质，以满足早期胚胎发育过程中对营养物质的需要。
1．根据细胞质的分配方式判断减数分裂中的细胞类型
2．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)
性母细胞→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
(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染色体数目减半发生在减Ⅰ末期，是由同源染色体分开平均进入两个子细胞造成的，减数第二次分裂时染色体数变化为n→2n→n，没有减半。
③减Ⅱ后期染色体数、DNA数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的值变化规律及原因：
1∶11∶21∶1。
1．(2020·浙江选考)二倍体高等雄性动物某细胞的部分染色体组成示意图如图，图中①、②表示染色体，a、b、c、d表示染色单体。下列叙述错误的是( )
A．一个DNA分子复制后形成的两个DNA分子，可存在于a与b中，但不存在于c与d中
B．在减数第一次分裂中期，同源染色体①与②排列在细胞中央的赤道面上
C．在减数第二次分裂后期，2条X染色体会同时存在于一个次级精母细胞中
D．若a与c出现在该细胞产生的一个精子中，则b与d可出现在同时产生的另一精子中
D [一个DNA分子复制后形成的两个DNA分子位于两条姐妹染色单体中，因而可存在于a与b中，但不存在于c与d中，A正确；在减数第一次分裂中期，同源染色体①与②排列在细胞中央的赤道面上，B正确；在减数第二次分裂后期，着丝点分裂后，2条X染色体会同时存在于一个次级精母细胞中，C正确；若a与c出现在该细胞产生的一个精子中，则b与c可出现在同时产生的另一精子中，但b与d不可能出现在同时产生的另一精子中，D错误。]
2．(2021·惠州调研)在不考虑交叉互换、基因突变、染色体变异等前提下，下列关于减数分裂有关过程的先后顺序的说法错误的是( )
A．四分体中同源染色体分离伴随着着丝点分裂
B．姐妹染色单体的分离发生在同源染色体分离之后
C．等位基因的分离发生在细胞中的染色体减半前
D．同源染色体联会发生在细胞中的核DNA数目减半前
A [同源染色体的分离发生在减数第一次分裂的后期，在减数第二次分裂的后期，染色体着丝点断裂，姐妹染色单体分开，所以姐妹染色单体的分离发生在同源染色体分离之后，A错误、B正确；等位基因的分离发生在减数第一次分裂后期，细胞中的染色体减半发生在减数第一次分裂末期，所以等位基因的分离发生在细胞中的染色体减半前，C正确；同源染色体联会发生在减数第一次分裂前期，细胞中的核DNA数目减半发生在减数第一次分裂后期之后，D正确。]
围绕减数分裂过程及相关物质或结构变化，考查科学思维能力
3．(2021·北京高考)如图为二倍体水稻花粉母细胞减数分裂某一时期的显微图像，关于此细胞的叙述错误的是( )
A．含有12条染色体
B．处于减数第一次分裂
C．含有同源染色体
D．含有姐妹染色单体
A [图中共含有12个四分体，24条染色体，A错误；图中含有四分体，处于减数第一次分裂前期，B正确；四分体是由同源染色体两两配对形成的，C正确；图中共含有12个四分体，48条染色单体，D正确。]
4．如图表示细胞分裂相关过程中染色体、核DNA数的变化。下列有关a～c段(不含a、c点)的叙述，正确的是( )
A．细胞中始终存在染色单体
B．细胞中始终存在同源染色体
C．细胞中染色体和核DNA数之比由1∶2变为1∶1
D．此段中染色体行为是生物变异的根本来源
A [据图可知，图中虚线数目加倍一次，但连续减半两次，因此虚线表示减数分裂过程中核DNA数的变化，实线表示染色体数的变化。0～a段表示减数分裂前的间期，a～c段中b为减数分裂Ⅰ末期的终点，同源染色体彼此分离进入两个子细胞中，b～c段无同源染色体；c点为姐妹染色单体彼此分离形成子染色体的过程，a～c段(不含c点)细胞中始终存在染色单体；细胞中染色体和核DNA数之比一直为1∶2；基因突变一般发生在间期，a～c段中一般不会发生基因突变，可进行基因重组与染色体变异，而生物变异的根本来源为基因突变。]
引发相关物质数量变化的四大原因
5．(2022·石家庄模拟)下面是对高等动物通过减数分裂形成雌、雄配子以及受精作用的描述，其中正确的是( )
A．每个卵细胞继承了初级卵母细胞1/4的细胞质
B．同源染色体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
C．受精时，雌雄配子相互识别和相互融合的原理不同
D．受精前卵细胞代谢异常活跃，受精后细胞呼吸和物质合成进行得比较缓慢
C [初级卵母细胞和次级卵母细胞的细胞质分裂都是不均等的，每个卵细胞从初级卵母细胞中继承的细胞质大于初级卵母细胞细胞质的1/4，A错误；同源染色体进入卵细胞的机会相等，因为在减数第一次分裂后期，同源染色体分离，随机进入次级卵母细胞和第一极体，B错误；与未受精的卵细胞相比，受精卵的细胞呼吸和物质合成进行得比较快，D错误。]
6．(2021·射洪市月考)下列选项中，属于有性生殖后代多样性原因的一组是( )
①交叉互换
②受精作用时雌雄配子的随机结合
③着丝点分裂，姐妹染色单体分开
④非同源染色体的自由组合
A．①②④ B．①③④
C．②③④ D．①②③
A [在减数第一次分裂前期，同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换以及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，是形成有性生殖后代多样性的原因，①④正确；受精作用时雌雄配子的随机结合也能增加后代多样性，②正确；姐妹染色单体上的基因是复制出来的，着丝点分裂，姐妹染色单体分开不能增加子代多样性，③错误。]
考点二 减数分裂和有丝分裂的比较
1．减数分裂与有丝分裂的过程及特点比较
2．有丝分裂与减数分裂主要时期细胞图像比较(以雄性动物为例)
有丝分裂
减数第一次分裂
减数第二次分裂
前
期
①
②
③
①与②的主要区别是同源染色体的排列方式；
①与③、②与③的区别主要在于有无同源染色体
中
期
①
②
③
①与②的主要区别在于同源染色体的行为特点不同；
①与③、②与③的区别主要在于有无同源染色体
后
期
①
②
③
①与③均为染色单体分离，细胞中染色单体数为0；
②中同源染色体分离，分开的染色体中含有2条染色单体；
①②都有同源染色体，③中无同源染色体
[基础诊断]
1．二倍体生物细胞正在进行着丝点分裂时，细胞中一定不存在同源染色体。(必修1 P112图6－2、必修2 P19图2－2)(×)
2．所有的细胞分裂都存在四分体。(必修2 P20正文)(×)
3．同源染色体配对通常发生在有丝分裂前期。(必修2 P20正文)(×)
4．人体细胞减数第一次分裂后期与减数第二次分裂后期细胞中都有2个染色体组。(必修2 P20正文)(√)
1．减数分裂和有丝分裂过程中的染色体与核DNA数量变化
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
MⅠ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
间期
前期和中期
后期
末期
3.同源染色体“对”数变化曲线
(1)曲线模型
(2)相关解读
①有丝分裂：后期时染色体数目加倍，同源染色体由n对加倍成为2n对，子细胞中同源染色体仍为n对。
②减数分裂：减数第一次分裂后期同源染色体分开，分别进入两个子细胞，次级性母细胞及生殖细胞或极体中都不含同源染色体。
4．染色体组数目变化的曲线分析
(1)曲线模型
(2)相关解读
①有丝分裂：后期因着丝点分裂，染色体组数目加倍(2→4)；末期结束因染色体平均分配到两个子细胞，染色体组数目恢复(4→2)。
②减数分裂：减数第一次分裂末期结束因同源染色体分别进入两个子细胞，染色体组数目减半(2→1)；减数第二次分裂后期因着丝点分裂，染色体组数目暂时加倍(1→2)；减数第二次分裂末期结束因染色体平均分配到两个子细胞，染色体组数目减半(2→1)。
1．(2020·海南高考)某哺乳动物的体细胞染色体数为2n。下列有关该动物精原细胞的叙述，正确的是( )
A．既能进行有丝分裂，又能进行减数分裂
B．分裂过程中的染色体数目不会为n
C．在有丝分裂后期会发生基因重组
D．经过染色体复制产生的初级精母细胞中没有同源染色体
A [动物的精原细胞能进行有丝分裂增加自身数量，又能进行减数分裂形成生殖细胞，A正确；该动物精原细胞在减数分裂过程中的染色体数目可以为n，B错误；在有丝分裂后期不会发生基因重组，C错误；该动物精原细胞经过染色体复制产生的初级精母细胞中含有同源染色体，D错误。]
2．(2022·山东青岛模拟)如图为某二倍体植物精子的形成过程，其中①～④表示细胞分裂，X、Y、Z表示相关细胞。有关叙述正确的是( )
A．过程③处在前期时细胞内虽有同源染色体但无联会配对现象
B．细胞Z与过程④产生的精子中所含的遗传信息不可能相同
C．过程①处在中期和过程④处在后期的细胞染色体数目不同
D．题图表明此植物形成精子时需减数分裂和有丝分裂共同参与
D [因为花粉粒是减数分裂形成的子细胞，没有同源染色体，所以过程③处在前期时细胞内无同源染色体，也无联会配对现象，A错误；细胞Z与细胞Y是经过有丝分裂得到的，正常情况下，二者所含的遗传信息相同，而精子是细胞Y经过有丝分裂得到的，因此应和细胞Z所含的遗传信息相同，B错误；过程①处在中期的染色体数目是2N，过程④处在后期的染色体数目也是2N，C错误。]
3．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．上图中含有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
A [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正确；甲细胞表示有丝分裂过程，B错误；乙细胞中不含有姐妹染色单体，核DNA∶染色体＝1∶1，C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错误。]
4．(2022·台江区模拟)如图为某二倍体动物细胞甲在有丝分裂和减数分裂过程中出现的三个细胞乙、丙、丁。有关叙述正确的是( )
A．乙细胞含有4个染色体组，丙细胞含有8个姐妹染色单体
B．图中乙细胞正在进行有丝分裂，不可能发生基因突变和基因重组
C．丙细胞正在发生染色体结构变异，将会产生4种不同类型的配子
D．只有丁细胞染色体行为会丰富配子的类型，增强生物的多样性
A [乙细胞着丝点分裂，故有4个染色体组，其子细胞含有2个染色体组；丙细胞染色体已经复制，故含有8个姐妹染色单体，A正确；图中乙细胞进行的是有丝分裂，可以发生基因突变或染色体变异，但不会发生基因重组，B错误；丙细胞发生交叉互换，属于基因重组，不属于染色体结构变异，C错误；基因重组、基因突变、染色体变异等都能丰富配子的类型，增强生物的多样性，D错误。]
“三步法”判断有丝分裂和减数分裂图像(以二倍体为例)
一数(染色体数目)
二看(有无同源染色体)
三判断(同源染色体行为)
5．(2022·四川成都模拟)果蝇体内的一个细胞在分裂过程中，一段时期内某种物质或结构的数量变化如图。下列叙述正确的是( )
A．若a代表2个染色体组，则该细胞正在进行减数分裂
B．若a代表4个核DNA分子，则该细胞正在进行有丝分裂
C．若a代表4条染色体，则该细胞在CD段不能形成四分体
D．若a代表8条染色单体，则该细胞在CD段可发生基因重组
D [若a代表2个染色体组，则CD段细胞中出现4个染色体组，说明该细胞进行有丝分裂，A错误；若a代表4个核DNA分子，说明该细胞进行减数分裂，B错误；若a代表4条染色体，则CD段细胞中有8条染色体，说明进行减数分裂Ⅰ或减数分裂Ⅱ，可能形成四分体，C错误；若a代表8条染色单体，则CD段细胞有16条染色单体，可能处于减数分裂Ⅰ，细胞可能发生基因重组，D正确。]
6．如图表示果蝇精原细胞在分裂过程中细胞内染色体数目、核DNA分子含量等指标的变化情况，其中图1中的乙曲线表示减数分裂过程中的染色体数目变化。下列有关分析正确的是( )
A．图2中HI段只有1个染色体组
B．图3可表示减数分裂
C．图1中EF段和图2中BC段变化的原因不同
D．基因重组可发生在图1中的CE段和图3中的jk段
C [图2中实线表示有丝分裂过程，虚线表示减数分裂过程，HI段细胞处于MⅡ时期，MⅡ后期含有2个染色体组，A错误；图3只能表示有丝分裂过程中一个细胞中染色体组数的变化，B错误；图1中EF段是MⅠ结束形成两个子细胞，核DNA含量减半，图2中BC段是有丝分裂后期着丝点分裂，染色体数目加倍，C正确；基因重组通常可发生在MⅠ的前期和后期，有丝分裂过程中不能发生基因重组，D错误。]
考点三 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
1．实验原理
蝗虫的精原细胞进行减数分裂形成精细胞，再形成精子。此过程要经过两次连续的细胞分裂。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，因而能够据此识别减数分裂的各个时期。
2．实验流程
(1)临时装片制作流程(同有丝分裂装片制作过程)：解离→漂洗→染色→制片。
(2)显微镜观察固定装片
[问题探究]
1．为什么宜选用雄性个体生殖器官如植物的花药、动物的精巢作为观察减数分裂实验的材料？
提示：①雄性个体产生精子的数量多于雌性个体产生卵细胞的数量。②在动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底，排卵时排出的仅仅是次级卵母细胞，只有和精子相遇后，在精子的刺激下，才能继续完成减数第二次分裂。
2．观察到的细胞染色体数目一定是减半的吗
提示：不一定，精巢内精原细胞既进行有丝分裂，又进行减数分裂，因此可以观察到染色体数为N、2N、4N的不同细胞分裂图像。
1．(2021·铁岭联考)下列关于观察减数分裂实验的叙述，错误的是( )
A．可用蝗虫精母细胞减数分裂固定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
D [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正确；观察减数分裂时选择植物雄蕊较雌蕊易观察到减数分裂现象，B正确；联会现象发生在减数分裂过程中，因此观察减数分裂的装片，可能观察到同源染色体联会现象，C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错误。]
2．(2021·天津南开区一模)如图为“观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片”实验的相关照片，图中MⅠ代表减数第一次分裂，MⅡ代表减数第二次分裂。下列叙述正确的是( )
A．该实验过程中要进行解离、漂洗、染色、制片等操作
B．该实验可直接用高倍镜进行观察
C．可在显微镜视野下观察到乙图变化的连续过程
D．可在图乙的MⅠ①中找到图甲的结构
D [该实验是观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片，所以不需要进行解离、漂洗、染色、制片等操作，A错误；该实验先在低倍镜下观察找到目标，再换高倍镜观察，B错误；制作装片后细胞已经死亡，因此不能观察到乙图变化的连续过程，C错误；减数第一次分裂前期有可能发生同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换现象，故可在图乙的MⅠ①中找到图甲的结构，D正确。]
1．(2017·新课标Ⅱ)已知某种细胞有4条染色体，且两对等位基因分别位于两对同源染色体上。某同学用示意图表示这种细胞在正常减数分裂过程中可能产生的细胞。其中表示错误的是( )
D [A图可表示减数第二次分裂前期，该分裂过程中，含有基因G和基因H(或基因g和基因h)的非同源染色体组合到一起，A正确；B图可表示减数第二次分裂前期，该分裂过程中，含有基因g和基因H(或基因G和基因h)的非同源染色体组合到一起，B正确；C图可表示减数第二次分裂末期，该分裂过程中，含有基因g和基因H(或基因G和基因h)的非同源染色体组合到一起，C正确；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，因此正常情况下，减数分裂形成的配子中不应该含有同源染色体和等位基因，D错误。]
2．(2020·天津高考)一个基因型为DdTt的精原细胞产生了四个精细胞，其基因与染色体的位置关系如图。导致该结果最可能的原因是( )
A．基因突变
B．同源染色体非姐妹染色单体交叉互换
C．染色体变异
D．非同源染色体自由组合
B [减数第一次分裂时，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；减数第二次分裂类似于有丝分裂，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，不发生突变或交叉互换的情况下，一个精原细胞减数分裂形成4个精子，但只有2种基因型。图中精原细胞共产生四种精子，说明在减数第一次分裂前期，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生过交叉互换，B正确。]
析个性
第1题考查了借助基因在染色体上的位置关系，考查了减数分裂产生配子的种类；第2题考查了减数分裂中交叉互换产生配子的种类
找共性
两个题目都借助基因在染色体上，考查减数分裂产生配子的情况。解答此类问题要明确减数分裂过程和减数分裂产生配子的种类和配子来源的判断
1．减数分裂产生配子的种类
原始生殖细胞减数分裂产生配子情况(以AaBb为例，没有基因突变和交叉互换)如图：
具有n对同源染色体的个体产生配子情况(不考虑基因突变和交叉互换)
项目
可能产生
配子的种类
实际能产
生配子的种类
1个精原细胞
2n种
2种
1个雄性个体
2n种
最多2n种
1个卵原细胞
2n种
1种
1个雌性个体
2n种
最多2n种
2.配子来源的判断方法
1．某种生物三对等位基因分别位于三对同源染色体上，如图表示该生物的精细胞，试根据细胞内基因的类型，判断这些精细胞至少来自几个精原细胞(不考虑交叉互换)( )
A．2个 B．3个
C．4个 D．5个
C [来自一个精原细胞的精细胞基因组成相同或互补，根据这一点可以判断①④可来自一个精原细胞，②⑥可来自一个精原细胞，③来自一个精原细胞，⑤来自一个精原细胞，这些精细胞至少来自4个精原细胞，C正确。]
2．如图1所示为动物初级精母细胞中的两对同源染色体，其减数分裂过程中，同源染色体发生交叉互换形成了如图2所示的四个精子，则来自同一个次级精母细胞的是( )
A．①② B．①③ C．②③ D．③④
B [减数第一次分裂的特点：同源染色体分离；减数第二次分裂的特点：次级精母细胞内由同一着丝点相连的两条姐妹染色单体分开，成为两条子染色体并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正确。]
3．(2022·南开区模拟)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图。下列叙述错误的是( )
A．该细胞中四分体交叉互换发生在初级精母细胞中
B．由于非姐妹染色单体发生交换，该细胞能产生四种精子
C．B(b)与D(d)发生基因重组，A(a)与D(d)未发生基因重组
D．该雄性生物产生的精子中，AbD、ABD、abd、aBd四种精子比例为1∶1∶1∶1
D [该细胞中四分体交叉互换发生在减数第一次分裂前期，即初级精母细胞中，A正确；若不发生交叉互换，该细胞将产生AbD和aBd两种精子，但由于基因b所在的片段发生过交叉互换，因此该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子，B正确；由于交叉互换，B(b)与D(d)发生基因重组，A(a)与D(d)未发生基因重组，C正确；该雄性生物产生的精子中，AbD、ABD、abd、aBd四种精子比例不是1∶1∶1∶1，而是两多两少，D错误。]
一、网络构建
二、要语必记
1．精子、卵细胞的形成和受精
(1)精子形成过程中，细胞质都是均等分裂的；卵细胞形成过程中，初级(次级)卵母细胞的细胞质不均等分裂，极体的细胞质均等分裂。
(2)受精卵核内的遗传物质一半来自父方，一半来自母方，其细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。
2．减数分裂
(1)减数第一次分裂过程中，同源染色体分离，导致染色体数目减半。
(2)减数第一次分裂过程中染色体的主要行为有：同源染色体联会形成四分体，同源染色体分离。
(3)减数第二次分裂过程中染色体的主要行为有：着丝点分裂，染色体数目暂时加倍。
(4)减数分裂是生物遗传的基础，基因的分离定律和自由组合定律的实质是减数分裂时位于同源染色体上的等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
3．减数分裂与有丝分裂：减数第二次分裂与有丝分裂相似，不同的是减数第二次分裂中不存在同源染色体。
微专题突破4 减数分裂与生物遗传、变异的关系
1．归纳减数分裂与生物变异的关系
(1)减数分裂与基因突变
(2)减数分裂与基因重组
①非同源染色体上非等位基因自由组合导致基因重组(自由组合定律)。
②同源染色体非姐妹染色单体交叉互换导致基因重组。
(3)减数分裂与染色体变异
2．推理XXY与XYY异常个体成因
(1)XXY成因
(2)XYY成因：父方减Ⅱ异常，即减Ⅱ后期Y染色体着丝点分裂后两条Y染色体共同进入同一精细胞。
1．(2021·河北高考)图中①、②和③为三个精原细胞，①和②发生了染色体变异，③为正常细胞。②减数分裂时三条同源染色体中任意两条正常分离，另一条随机移向一极。不考虑其他变异，下列叙述错误的是( )
A．①减数第一次分裂前期两对同源染色体联会
B．②经减数分裂形成的配子有一半正常
C．③减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合，最终产生4种基因型配子
D．①和②的变异类型理论上均可以在减数分裂过程中通过光学显微镜观察到
C [①减数第一次分裂前期两对同源染色体联会，A正确；②中多了一条含a的染色体，经减数分裂形成的配子有一半正常，一半异常，B正确；减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合，③只是一个细胞，正常减数分裂，最终产生2种基因型配子，C错误；①和②都属于染色体变异，在光学显微镜下能观察到，D正确。]
2．(2021·黄石调研)甲图为某哺乳动物体细胞中部分染色体及其上的基因示意图，乙、丙、丁图为该动物处于不同分裂时期的染色体示意图。下列叙述正确的是( )
A．甲、乙、丙图示细胞中都含同源染色体，有8条染色单体出现
B．在乙、丙、丁图示细胞中，仅乙为有丝分裂且含4个染色体组
C．甲、丙图示细胞含有2个染色体组，丁图细胞为次级精母细胞
D．甲图所示两姐妹染色单体携带的基因不同，原因可能是发生过基因突变或交叉互换
B [甲、乙、丙图示细胞中都含同源染色体，但乙中无染色单体，A错误；乙、丙、丁图示细胞中，乙为有丝分裂后期，含4个染色体组，丙为减数第一次分裂后期，含2个染色体组，丁为减数第二次分裂中期，含1个染色体组，B正确；由丙图细胞质不均等分裂可判断该生物为雌性，丁图为第一极体或次级卵母细胞，C错误；甲图所示两姐妹染色单体携带的基因不同，说明该细胞发生过基因突变，D错误。]
3．(2021·莆田一中期中)小鼠(2N＝40)胚胎期某细胞发生下图所示异常分裂(未绘出的染色体均正常)，其中A为抑癌基因，a为A的突变基因。下列说法正确的是( )
A．该分裂过程中形成20个四分体
B．分裂产生Aa或aa子细胞的概率均为1/2
C．子细胞aa在适宜条件下可能无限增殖
D．染色体异常分离与纺锤体无关
C [该细胞分裂方式为有丝分裂，不会形成四分体，A错误；分裂产生Aa子细胞的概率是2/3，产生aa子细胞的概率是1/3，B错误；子细胞aa不含A基因，而A基因为抑癌基因，因此子细胞aa在适宜条件下可能无限增殖，C正确；染色体异常分离与纺锤丝的牵引有关，D错误。]
4．(2021·广东六校联考)一对表现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( )
D [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。表现型正常夫妇的基因型分别为XBXb、XBY；患病孩子的基因型为XbXbY，其是由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第二次分裂后期次级卵母细胞着丝点分裂后产生的两条Xb没有分开，一同进入卵细胞。]
5．(2021·浙江选考)现建立“动物精原细胞(2n＝4)有丝分裂和减数分裂过程”模型。1个精原细胞(假定DNA中的P元素都为32P，其他分子不含32P)在不含32P的培养液中正常培养，分裂为2个子细胞，其中1个子细胞发育为细胞①。细胞①和②的染色体组成如图所示，H(h)、R(r)是其中的两对基因，细胞②和③处于相同的分裂时期。下列叙述正确的是( )
A．细胞①形成过程中没有发生基因重组
B．细胞②中最多有两条染色体含有32P
C．细胞②和细胞③中含有32P的染色体数相等
D．细胞④～⑦中含32P的核DNA分子数可能分别是2、1、1、1
D [图中细胞①处于减数第一次分裂前期，减数第一次分裂前期可能会出现交叉互换而导致发生基因重组，A错误；根据DNA分子半保留复制，1个精原细胞(DNA中的P元素都为32P)在不含32P的培养液中正常培养，经过一次有丝分裂产生的子细胞中每条染色体中的DNA分子一条链含有32P，另一条链不含32P。该子细胞经过减数第一次分裂前的间期复制，形成的细胞①中每条染色体，只有一条单体的DNA分子一条链含有32P(共4条染色单体含有32P)，细胞①形成细胞②会发生同源染色体分离，正常情况下，细胞②有两条染色体含有32P(分布在非同源染色体上)，但根据图可知，H所在的染色体发生过交叉互换，很有可能H和h所在染色体都含有32P，因此细胞②中最多有3条染色体含有32P，B错误；细胞③的基因型为Hhrr(h为互换的片段)，如果细胞②中没互换的h所在的染色体单体含有32P且互换的H中含有32P，因此细胞②含有3条染色体含有32P，而细胞③中H所在染色体没有32P，h所在染色体含有32P，因此细胞③中含有2条染色体含有32P；如果细胞②中互换的h含有32P和互换的H不含有32P，因此细胞②含有2条染色体含有 32P，而细胞③中H所在染色体含32P，h所在染色体含有32P，因此细胞③含有3条染色体含有32P，如果互换的H和h都不含有32P，则细胞②和细胞③中含有32P的染色体数相等，都为2条。综上分析可知，细胞②和细胞③中含有32P的染色体数可能不相等，C错误；如果细胞②H中含有32P，R所在染色体含有32P，且细胞②中h所在染色体含有32P，则r在染色体不含有32P，因此形成的细胞④含有32P的核DNA分子数为2个，形成的细胞⑤含有32P的核DNA分子数为1个，由于细胞③的基因型为Hhrr(h为互换的片段)，h所在的染色体与其中一个r所在染色体含有32P(H和另一个r所在染色体不含32P)，如果含有32P的2条染色体不在同一极，则形成的细胞⑥和⑦都含32P的核DNA分子数为1个，D正确。]
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