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2025届高考 一轮复习 人教版 细胞的减数分裂和受精作用 课件(多选版)
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这是一份2025届高考 一轮复习 人教版 细胞的减数分裂和受精作用 课件(多选版)，共60页。PPT课件主要包含了减数分裂的概念，受精作用，非姐妹，配子的，多样性，遗传物质的稳定性，分别进入两个子细胞，着丝粒分裂，DNA复制，一对同等内容，欢迎下载使用。
考点一 减数分裂与受精作用
【精梳·攻教材】一、减数分裂1.精子的形成过程:
3.减数分裂过程中相关概念:
【名师点睛】 关于同源染色体的两点提醒(1)同源染色体的形状、大小未必都相同,如X、Y染色体形状不同,但属于同源染色体。(2)形状、大小相同的两条染色体不一定是同源染色体,如着丝粒分裂后,姐妹染色单体形成的两条染色体尽管大小、形状相同,但不是同源染色体。
4.卵细胞的形成过程(以哺乳动物为例):
二、配子中染色体组合的多样性1.自由组合:2.互换:
【辨·清易错】 1.同源染色体在细胞分裂过程中一定能发生联会。( )分析:同源染色体在有丝分裂过程中不发生联会。2.减数分裂中发生均等分裂的细胞一定是次级精母细胞。( )分析:极体分裂时,细胞质均等分裂。3.减数分裂Ⅰ后期,着丝粒分裂导致染色体数目加倍。( )分析:减数分裂过程中的着丝粒分裂发生在减数分裂Ⅱ。4.在减数分裂过程中,染色体数目减半发生在减数分裂Ⅱ。( )分析:减数分裂过程中染色体数目减半的原因是同源染色体分离,发生在减数分裂Ⅰ。
5.减数分裂过程中先发生同源染色体分离,然后非同源染色体自由组合。( )分析:减数分裂过程中同源染色体分离和非同源染色体自由组合是同时发生的。6.精子和卵细胞的相互识别是通过细胞膜的直接接触完成的。( )7.减数分裂与受精作用使亲子代的体细胞中染色体数目维持稳定。( )
【写·练表达】 1.(必修2 P22图2-5延伸)卵细胞产生过程中,细胞质不均等分裂,其意义是________________________________________________________________。2.(必修2 P20旁栏)在减数分裂Ⅰ中染色体出现了同源染色体的联会和__________________________________________,这对生物的遗传意义是增加了________________,维持生物前后代细胞中染色体的恒定,从而保证了__________________。
卵细胞有较多的营养物质,以满足早期胚胎发育过程中物质的需要
染色单体的互换、同源染色体的分离
【精研·破疑难】【命题研究】【典例】(2024·石家庄模拟)图1表示基因型为AaBb的蜜蜂(2n=32)性原细胞进行细胞分裂的过程示意图,图中仅显示部分染色体,细胞②只显示部分细胞膜,已知雄蜂由卵细胞直接发育而来;图2表示细胞分裂过程中同源染色体对数的变化曲线。回答下列问题:
(1)根据图1信息可判断该蜜蜂为______(填“雌性”或“雄性”),判断的依据是___________________________________________________________________。 【解析】(1)已知雄蜂由卵细胞直接发育而来,不含同源染色体,而图示细胞含有同源染色体,因此该蜜蜂为雌性。
由卵细胞直接发育而来,不含同源染色体,而图示细胞含有同源染色体
(2)图1性原细胞形成的生殖细胞的基因型为_________________,细胞③的名称为______,细胞⑤中所有染色体上含有____个DNA。
AB、Ab、aB、ab
【解析】(2)图1性原细胞的基因型为AaBb,其形成的生殖细胞的基因型为AB、Ab、aB、ab,细胞③中不含同源染色体,着丝粒排列在赤道板上,处于减数分裂Ⅱ中期,细胞④细胞质均等分裂,说明细胞③的名称为(第一)极体。细胞⑤含同源染色体,着丝粒排列在赤道板上,表示有丝分裂中期,细胞⑤中所有染色体上含有2×32=64个DNA。
(3)图2中出现BC、GH数量变化的原因分别是___________ 、___________________________________,基因重组可发生在图2中的____段。
同源染色体分离
【解析】(3)AE表示有丝分裂,图2中出现BC数量变化的原因为着丝粒分裂,GH的原因为同源染色体分离分别进入两个子细胞。FI表示减数分裂,其中FG表示减数分裂Ⅰ,基因重组可发生在减数分裂Ⅰ过程中,即图2中的FG段。
(4)雄蜂体细胞增殖的过程位于图2中的____段,由卵细胞直接发育成雄蜂的根本原因是________________________________________________。 聚焦考查点:减数分裂过程及图像识别。【解析】(4)未受精的卵细胞发育成雄蜂的过程中,细胞分裂的方式为有丝分裂,位于图2中的AE段,卵细胞中含有本物种生长发育所需要的全套遗传信息是卵细胞能发育成雄蜂的根本原因。
卵细胞中含有本物种生长发育所需要的全套遗传信息
【破解策略】1.“物理模型法”确定减数分裂中的细胞类型:
2.“数学模型法”分析减数分裂过程中染色体、核DNA和染色单体的变化:
(1)甲为精原细胞;乙为初级精母细胞;丙、丁为次级精母细胞;戊为精细胞。(2)染色体数目变化及原因。①减数分裂Ⅰ末期,同源染色体分开分别进入两个子细胞,染色体数目减半。②减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,染色体数目加倍到体细胞水平。③减数分裂Ⅱ末期,细胞一分为二,染色体数目减半。(3)核DNA数目变化及原因。①减数分裂前的间期,DNA复制,核DNA数目加倍。②减数分裂Ⅰ末期,细胞一分为二,核DNA数目减半。③减数分裂Ⅱ末期,细胞一分为二,核DNA数目再减半。
(4)染色单体数目变化及原因。①减数分裂前的间期,DNA复制,染色单体形成。②减数分裂Ⅰ末期,细胞一分为二,染色单体数目减半。③减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,染色单体消失。
【精练·提能力】1.(多选)下图甲、乙、丙为某二倍体雄性生物细胞分裂的相关示意图。图甲为细胞分裂某时期的模式图,图乙为每条染色体上的DNA含量在细胞分裂及分裂前各时期的变化,图丙为细胞分裂及分裂前各时期染色体与核DNA分子的相对含量。下列叙述错误的是( )A.图甲细胞为第一极体或次级精母细胞,细胞中不可能发生等位基因的分离B.处于图乙BC段的细胞中可能含有0条或1条或2条Y染色体C.图甲所示细胞所处的时期可对应图乙的DE段和图丙的a时期D.图甲细胞分裂后形成的子细胞可对应图乙的DE段和图丙的d时期
【解析】选A、B、C。图甲细胞处于减数分裂Ⅱ后期,因为是某二倍体雄性生物细胞分裂的相关示意图,故不能为第一极体,且若产生该细胞的初级精母细胞的同源染色体的非姐妹染色单体间发生过互换,则该细胞内可能会发生等位基因的分离,A错误;图乙BC段每条染色体上的DNA数目为2,对应的分裂时期为有丝分裂前期和中期,减数分裂Ⅰ前期、中期、后期、末期,减数分裂Ⅱ前期和中期,都不存在2条Y染色体的情况,B错误;根据图丙可知,a可以代表有丝分裂后期,b可以代表有丝分裂前期、中期以及减数分裂Ⅰ各时期,c可代表减数分裂Ⅱ后期,d可代表生殖细胞,故图甲所示细胞所处时期可对应图乙的DE段和图丙的c时期,C错误;图甲细胞分裂后形成的子细胞为精子,对应图乙的DE段和图丙的d时期,D正确。
2.(2024·张家口模拟)如图为某动物的细胞分裂图像。下列叙述错误的是( )A.甲细胞中染色体数与核DNA数的比值为1∶2B.乙细胞处于减数分裂Ⅱ中期,没有同源染色体C.甲细胞可为体细胞,乙细胞可为次级卵母细胞D.丙细胞在该时期非同源染色体自由组合
【解析】选C。甲细胞中染色体已经复制,染色体数与核DNA数的比值为1∶2 ,A正确。乙细胞没有同源染色体,着丝粒整齐排列在赤道板上,处于减数分裂Ⅱ中期,B正确。甲细胞为有丝分裂中期,可能为体细胞;丙细胞为减数分裂Ⅰ后期,根据丙细胞细胞质均等分裂可知,该动物为雄性动物,乙细胞不含同源染色体,为减数分裂Ⅱ中期图像,为次级精母细胞,C错误。丙细胞为减数分裂Ⅰ后期,丙细胞在该时期非同源染色体自由组合,D正确。
3.(2024·保定模拟)下列有关减数分裂和受精作用的叙述,正确的是( )A.玉米体细胞中有10对染色体,经减数分裂后,卵细胞中染色体数目为5对B.人体内次级精(卵)母细胞中不含同源染色体,只有1个染色体组C.某果蝇的性染色体组成为XXY,是其母本减数分裂Ⅰ或减数分裂Ⅱ异常所致D.受精时精卵的随机结合,会导致后代的多样性,有利于生物在自然选择中进化
【解析】选D。玉米体细胞中有10对染色体,经减数分裂后,卵细胞中染色体数为10条,且互为非同源染色体,因而不能表示5对,A错误;人体内次级精(卵)母细胞中不含同源染色体,但在减数分裂Ⅱ后期含2个染色体组,B错误;某果蝇的性染色体组成为XXY,可能是XX卵细胞和Y精子结合形成的,也可能是X卵细胞和XY精子结合形成的,XX卵细胞的形成可能是母本减数分裂Ⅰ或减数分裂Ⅱ异常所致,XY精子的形成可能是父本减数分裂Ⅰ异常所致,C错误;由减数分裂形成的配子,染色体组成具有多样性,导致不同配子遗传物质的差异,加上受精(作用)过程中的卵细胞和精子结合的随机性,同一双亲的后代必然呈现多样性,这种多样性有利于生物在自然选择中进化,体现了有性生殖的优越性,D正确。
4.图1表示某动物的精原细胞,图2表示该精原细胞产生的精细胞,B/b和D/d表示位于常染色体上的两对等位基因。下列有关说法错误的是( )A.图1中,同源染色体的分离发生在减数分裂Ⅰ后期B.该精原细胞产生的两个次级精母细胞都可能含有等位基因C.与该精细胞同时产生的另一个精细胞的基因型可能是bd或BDD.该精细胞与卵细胞识别﹑融合后,二者的染色体会合在一起
【解析】选D。图1中,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,A正确;若发生了互换,该精原细胞产生的两个次级精母细胞中都含有等位基因,B正确;若发生了基因突变或互换,与该精细胞同时产生的另一个精细胞的基因型可能是bd或BD,C正确;精细胞不具有受精能力,精细胞经过变形后发育形成精子,精子能与卵细胞完成受精作用,D错误。
【加固训练】如图是某二倍体哺乳动物产生的精细胞,下列有关说法错误的是( )
A.①与②不可能来自同一个次级精母细胞B.③与⑤可能来自同一个次级精母细胞C.④与⑥可能来自同一个次级精母细胞D.图中6个精细胞可至少由两个精原细胞形成
【解析】选A。②的染色体在四分体时期发生了互换,所以①与②的染色体原本是相同的,它们可能来自同一个次级精母细胞,A错误。⑤的染色体也是在四分体时期发生了互换,所以③与⑤可能来自同一个次级精母细胞,B正确。⑥中染色体在四分体时期发生了互换,④与⑥可能来自同一个次级精母细胞,C正确。根据图形分析,①与②、③与⑤中的染色体相同,且它们互为同源染色体,这四个精细胞可能来自同一个精原细胞;④与⑥可能来自同一个次级精母细胞,且一个精原细胞只能产生4个精细胞,所以这6个精细胞至少由两个精原细胞形成,D正确。
【方法规律】巧借染色体组成判断配子来源的方法(以精细胞为例)
考点二 减数分裂和有丝分裂的比较
【精研·破疑难】【命题研究】【典例】图1表示细胞分裂的不同时期染色体数与核DNA分子数比例的变化关系;图2表示某动物处于细胞分裂不同时期的图像。请据图回答下列问题:
(1)图1中BC段形成的原因是__________,DE段形成的原因是____________。
【解析】(1)图1中表示染色体数与核DNA分子数比例,可判断BC段进行DNA复制,此时细胞中的染色体由1个染色体含有1个DNA状态转变成含有2个DNA的状态;DE段着丝粒分裂,姐妹染色单体分离形成染色体,此时细胞中染色体数∶核DNA数=1∶1。
(2)图2中________细胞处于图1中的CD段。 【解析】(2)图2中的丙、丁细胞着丝粒没有分裂,即细胞中每条染色体含有2个核DNA分子,处于图1中的CD段。
(3)图2中具有同源染色体的是____________细胞,乙细胞中的①和④是__________________。
【解析】(3)图2的细胞中有2个染色体组的是乙、丙,有同源染色体的是甲、乙、丙。乙细胞中的①和④可表示一对同源染色体。
(4)图2中丙细胞含有___条染色单体,该细胞处于______________期。
【解析】(4)图2中的丙细胞的细胞质均等分裂,且表现为同源染色体彼此分离,非同源染色体自由组合,所以图2中丙细胞的名称为初级精母细胞,该细胞处于减数分裂Ⅰ后期,细胞含有8条染色单体。
(5)图2中丁细胞的名称为______________,如果丁细胞中的M为X染色体,则N一定是__________。若M的姐妹染色单体上出现等位基因,其原因是发生了_______________________________________________________。 聚焦考查点:减数分裂与有丝分裂图像辨析和染色体数与DNA数变化规律。
染色体的非姐妹染色单体间互换(基因重组)或基因突变
【解析】(5)图丙细胞表现为均等分裂,处于减数分裂Ⅰ后期,因而为初级精母细胞,其产生的子细胞为次级精母细胞,即图2中丁细胞的名称为次级精母细胞,如果丁细胞中的M为X染色体,由于其中不含同源染色体,因此,N一定是常染色体,若M的姐妹染色单体上出现等位基因,该现象出现的原因是同源染色体的非姐妹染色单体间发生互换,也可能是发生了基因突变。
【破解策略】1.“比较法”分析减数分裂和有丝分裂:
2.“物理模型法”分析减数分裂与有丝分裂:(1)三个前期图的判断:
(2)三个中期图的判断:
(3)五个后期图的判断:
【知识纵横】“数学模型法”分析减数分裂和有丝分裂相关物质的变化:(1)曲线模型:
(2)柱状图模型:①有丝分裂
(3)每条染色体DNA含量或染色体与核DNA数目比值的变化:
①图中表示DNA分子复制的过程为图甲中的A→B和图乙中的A'→B'。②图中B→C,B'→C'处于有丝分裂前期、中期或减数分裂Ⅰ全过程和减数分裂Ⅱ前期、中期,此时段每条染色体包含2个DNA分子。③图中C→D,C'→D'发生在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期,原因是着丝粒分裂。④图中D →E,D'→E'处于有丝分裂后期、末期或减数分裂Ⅱ后期、末期,此时段每条染色体包含1个DNA分子。
(4)同源染色体对数的变化。
①有丝分裂后期,着丝粒分裂导致同源染色体数目加倍,末期细胞质分裂,同源染色体数目恢复。②减数分裂Ⅰ末期,同源染色体分离,分别进入两个子细胞,细胞中不再存在同源染色体。
(5)染色体组数目的变化。
①有丝分裂后期因着丝粒分裂,染色体组数加倍,末期细胞质分裂,染色体组数恢复。②减数分裂Ⅰ后期,同源染色体分离,分别进入两个子细胞,染色体组数减半;减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,细胞中染色体组数暂时加倍,末期细胞质分裂,染色体组数恢复。
【精练·提能力】1.(多选)着丝粒是由DNA与蛋白质组成的复合物,是真核生物中连接两条染色单体的重要功能位点。下图甲、乙、丙表示细胞分裂过程中细胞中的一条染色体及其着丝粒的变化。下列相关叙述错误的是( )A.正常人体造血干细胞中含有的着丝粒数应为46个B.丙中染色体数目和DNA含量变化均由着丝粒分裂导致C.有丝分裂和减数分裂过程中均会出现甲、乙、丙图示的变化D.减数分裂过程中非同源染色体自由组合的时期不会发生图示变化
【解析】选A、B。造血干细胞能发生分裂,人体造血干细胞中有23对46条染色体,正常情况下含有46个着丝粒,在有丝分裂后期着丝粒分裂,则会含有92个着丝粒,A错误;丙图中染色体数目增加是着丝粒分裂导致的,但没有发生DNA含量的变化,B错误;甲表示染色体散乱地分布于细胞中(有丝分裂前期或减数分裂Ⅱ前期),乙表示染色体位于细胞中央,丙表示着丝粒分裂(有丝分裂中期或减数分裂Ⅱ中期),染色体移向细胞两极(有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期),有丝分裂和减数分裂过程中均会出现图示变化,C正确;减数分裂过程中非同源染色体自由组合发生在减数分裂Ⅰ后期,而图示发生于有丝分裂或减数分裂Ⅱ过程中,D正确。
2.(2024·石家庄模拟)有丝分裂的核心事件是染色体分离,姐妹染色单体分离的两个条件之一是连接姐妹染色单体的粘连蛋白降解。当“粘连”一对姐妹染色单体的粘连蛋白被分离酶切割后,姐妹染色单体分开,成为两条染色体(如图所示)。研究发现,PATRONUS蛋白是分离酶抑制剂。下列相关叙述错误的是( )A.分离酶发挥作用的时期为有丝分裂后期和减数分裂Ⅰ后期B.PATRONUS蛋白突变体中,姐妹染色单体间的粘连蛋白可能提前降解C.染色体分离的另一个条件是染色单体分开后,在纺锤丝的牵引下分别移向细胞的两极D.姐妹染色单体在粘连蛋白“粘连”阶段,细胞中染色体数∶染色单体数∶核DNA数=1∶2∶2
【解析】选A。由题目信息可知,分离酶的作用是使姐妹染色单体分开,而姐妹染色单体分开发生的时期是有丝分裂后期和减数分裂Ⅱ后期,A错误;由“PATRONUS蛋白是分离酶抑制剂”可知,PATRONUS蛋白突变体的分离酶活性将无法受到抑制,因此PATRONUS蛋白突变体中,姐妹染色单体间的粘连蛋白可能提前降解,B正确;染色体分离除了连接姐妹染色单体的粘连蛋白降解,还需要染色单体分开后在纺锤丝的牵引下分别移向细胞两极,进而实现染色体分离,C正确;姐妹染色单体在粘连蛋白“粘连”阶段,即含有姐妹染色单体的阶段,细胞中染色体数∶染色单体数∶核DNA数=1∶2∶2,D正确。
3.(2024·济南模拟)图1是果蝇细胞分裂(部分染色体)局部图,果蝇的基因型为AaXBXb;图2是分裂过程中有关同源染色体对数变化的数学模型,请分析回答:
(1)图1甲细胞分裂后形成的子细胞是_________________________;乙细胞在图2中对应的区段是____。
次级卵母细胞和(第一)极体
【解析】(1)图1甲细胞中同源染色体彼此分离,且细胞质表现为不均等分裂,因此该细胞为初级卵母细胞,其分裂后形成的子细胞是次级卵母细胞和第一极体,乙细胞处于有丝分裂后期,此时细胞中同源染色体的对数由m变成了2m,即对应图2中的cd段。
(2)形成丙细胞的过程中所产生的卵细胞的基因型是_____。若果蝇体内的a基因用红色荧光标记,在显微镜下观察到某卵细胞内有2个荧光点,原因是___________________________________________________________________________________________________。
细胞在减数第二次分裂后期,a基因所在的染色体着丝粒断裂后,形成的两条染
【解析】(2)图1丙细胞中不含同源染色体,且表现为均等分裂,其基因型为AAXbXb,则与该细胞同时产生的次级卵母细胞的基因型为aaXBXB,随后次级卵母细胞经过减数分裂Ⅱ产生的卵细胞的基因型是aXB。若果蝇体内的a基因用红色荧光标记,在显微镜下观察到某卵细胞内有2个荧光点,说明其中含有两个a基因,产生原因是次级卵母细胞在减数分裂Ⅱ后期,a基因所在的染色体着丝粒断裂后,形成的两条染色体移向细胞的同一极。
①联会复合体______(填“增加”或“减少”)交叉现象,判断依据是____________________________________________________________________。
联会复合体的形成,然而交叉发生概率高于
②HEI10蛋白过量表达可增加配子的多样性,原因是______________________________________________________________________________________________________________________________。
HEI10蛋白过量表达导致
交叉发生的概率大于野生型,说明HEI10蛋白能够促进(同源染色体非姐妹)染
色单体间的互换,进而增加配子的多样性
【从教材走向高考】 4.(必修2 P28拓展应用T2延伸)骡是马和驴杂交产生的后代,马和驴体细胞中分别有 32 对和 31 对染色体。下图甲、乙、丙表示驴的某个细胞在不同分裂时期的部分染色体组成。
(1)甲细胞的名称是___________,乙细胞处于图 1 曲线中____段,乙细胞处于图 2 曲线中____段。
【解析】(1)据图可知,丙细胞处于减数分裂Ⅰ后期,细胞质不均等分裂,故驴的性别为雌性,甲细胞无同源染色体,是减数分裂完成后的子细胞,丙的下半极为次级卵母细胞(细胞中的染色体形态为“白长、黑短”),丙的上半极为第一极体(细胞中的染色体形态为“白短、黑长”),根据甲细胞中染色体的形态“白短、黑长”,可知其是第一极体分裂后的子细胞第二极体;乙为减数分裂Ⅱ中期,细胞中存在姐妹染色单体,故处于图1曲线中cd段;图2中的虚线代表减数分裂过程中染色体的含量变化,故乙细胞应处于图2曲线中de段。
(2)图 1 曲线中 de 段形成的原因是____________________________。
着丝粒分裂,姐妹染色单体分离
【解析】(2)图1曲线中de段表示每条染色体中的DNA含量由2变为1,即着丝粒断裂,姐妹染色单体分离,此时细胞应处于减数分裂Ⅱ后期,细胞的名称为次级卵母细胞或极体。
(3)考虑染色体的片段互换,等位基因的分离可能发生在图 2 曲线中________段(不考虑其他异常)。
【解析】(3)若考虑染色体的片段互换,等位基因的分离发生在减数分裂Ⅰ后期或减数分裂Ⅱ后期,即图2的cd段或fg段。
(4)骡的原始生殖细胞不能发生正常的减数分裂,不能繁殖后代。从减数分裂中染色体行为的角度解释其原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 【解析】(4)分析题意可知,骡是马和驴杂交产生的后代,马和驴体细胞中分别有32对和31对染色体,故骡的体细胞中的63条染色体,其中32条来自马,31条来自驴,没有同源染色体,导致减数分裂过程中无法进行同源染色体的联会行为,导致生殖细胞无法形成,因此骡不能繁殖后代。
骡的体细胞中的 63 条染色体,其中 32 条来
自马,31 条来自驴,没有同源染色体,导致减数分裂过程中无法进行同源染色体
的联会行为,导致生殖细胞无法形成,因此骡不能繁殖后代
【加固训练】1.如图为某动物体内的细胞分裂过程示意图,图中所示的两对同源染色体分别含有A、a和B、b两对等位基因。下列有关叙述错误的是( )A.细胞⑤⑥在进行有丝分裂B.细胞②的名称是初级精母细胞C.细胞②⑤中都含有同源染色体D.细胞①经图示减数分裂形成的4个子细胞的基因组成分别是AB、Ab、aB、ab
【解析】选D。细胞⑤中着丝粒整齐排列在赤道板上,且含有同源染色体,处于有丝分裂中期,⑥中细胞处于有丝分裂末期,A正确;细胞②同源染色体分离,处于减数分裂Ⅰ后期,且此时细胞质均等分裂,是雄性动物,故②的名称是初级精母细胞,B正确;②处于减数分裂Ⅰ后期,⑤处于有丝分裂中期,两个细胞中都含有同源染色体,C正确;图示减数分裂过程中,含有A和B的染色体移动到了细胞的同一极,因此细胞①经图示减数分裂形成的4个子细胞的基因组成分别是AB、AB、ab、ab,D错误。
【方法规律】判断细胞分裂的常见类型和时期的方法(1)首先观察染色体数量,如果为奇数,则为减数分裂Ⅱ。若为偶数,观察是否有同源染色体,若无同源染色体,则为减数分裂Ⅱ。(2)散乱排列为前期,排列在赤道板上为中期,姐妹染色单体分离则为后期。(3)若有同源染色体,则看同源染色体行为变化。若出现联会现象则为减数分裂Ⅰ前期,同源染色体排列在赤道板两侧则为减数分裂Ⅰ中期,同源染色体分离则为减数分裂Ⅰ后期,否则为有丝分裂。
2.图A为某动物部分组织切片的显微图像,图B中的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。下列说法正确的是( )A.在图A中观察到的是雌性动物卵巢组织切片,③细胞的名称是次级卵母细胞B.在图B的5种细胞类型中,一定具有同源染色体的细胞类型是a、b、cC.正常情况下,等位基因的分离发生在②细胞的分裂过程中D.其中标号为①～⑤的细胞分别对应图B中的细胞类型b、c、d、a、e
【解析】选D。根据图A中②细胞的不均等分裂可知,该图中观察到的是雌性动物卵巢组织切片,③细胞处于减数分裂Ⅱ前期,称为次级卵母细胞或第一极体,A错误;有丝分裂细胞和减数分裂Ⅰ时期的细胞都有同源染色体,减数分裂Ⅱ过程中的细胞不具有同源染色体,即在图B的5种细胞类型中,一定具有同源染色体的细胞类型有a有丝分裂后期细胞和b处于减数分裂Ⅰ或者处于有丝分裂前期、中期细胞,B错误;正常情况下,等位基因的分离发生在①细胞减数分裂Ⅰ过程中,C错误;图A中①细胞处于减数分裂Ⅰ中期对应图B的b细胞,②细胞处于减数分裂Ⅱ后期对应图B的c细胞,③细胞处于减数分裂Ⅱ前期对应图B的d细胞,④细胞处于有丝分裂后期对应图B的a细胞,⑤细胞处于减数分裂Ⅱ末期对应图B中的e细胞,D正确。
【感悟高考】1.(2023·北京等级考)武昌鱼(2n=48)与长江白鱼(2n=48)经人工杂交可得到具有生殖能力的子代。显微观察子代精巢中的细胞,一般不能观察到的是( )A.含有24条染色体的细胞B.染色体两两配对的细胞C.染色体移到两极的细胞D.含有48个四分体的细胞
【解析】选D。本题主要考查减数分裂中染色体数目和行为变化规律。杂交后代中含有48条染色体,其精原细胞通过减数分裂形成精子,则精子中含有24条染色体,A不符合题意;在减数分裂Ⅰ前期发生染色体两两配对,即联会,B不符合题意;在减数分裂Ⅰ末期同源染色体分别移到细胞两极,在减数分裂Ⅱ末期姐妹染色单体分开形成的子染色体分别移到细胞两极,另外,精原细胞也可以进行有丝分裂,在末期姐妹染色单体分开形成的子染色体分别移到细胞两极,C不符合题意;在减数分裂Ⅰ前期,能观察到含有24个四分体的细胞,D符合题意。
2.(2022·湖北选择考)为了分析某21三体综合征患儿的病因,对该患儿及其父母的21号染色体上的A基因(A1～A4)进行PCR扩增,经凝胶电泳后,结果如图所示。关于该患儿致病的原因叙述错误的是( )A.考虑同源染色体互换,可能是卵原细胞减数第一次分裂21号染色体分离异常B.考虑同源染色体互换,可能是卵原细胞减数第二次分裂21号染色体分离异常C.不考虑同源染色体互换,可能是卵原细胞减数第一次分裂21号染色体分离异常D.不考虑同源染色体互换,可能是卵原细胞减数第二次分裂21号染色体分离异常
【解析】选D。由题图分析可知,父亲的两条21号染色体上分别携带A1、A4基因,母亲的两条21号染色体上分别携带A2、A3基因,患儿的三条21号染色体上分别携带A2、A3、A4基因。患儿含有来自母亲的A2、A3基因,如果发生互换,可能是卵原细胞减数第一次分裂21号染色体分离异常,两条21号染色体同时进入次级卵母细胞;也可能是减数第二次分裂异常,使分别携带A2、A3的两条染色体进入同一个卵细胞,A、B正确。不考虑同源染色体互换,可能是卵原细胞减数第一次分裂21号染色体分离异常,两条21号染色体同时进入次级卵母细胞,C正确。不考虑同源染色体互换,患儿含有三个不同的等位基因,不可能是卵原细胞减数第二次分裂21号染色体分离异常,D错误。
3.(2021·湖北选择考)植物的有性生殖过程中,一个卵细胞与一个精子成功融合后通常不再与其他精子融合。我国科学家最新研究发现,当卵细胞与精子融合后,植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2。这两种酶能降解一种吸引花粉管的信号分子,避免受精卵再度与精子融合。下列叙述错误的是( )A.多精入卵会产生更多的种子B.防止多精入卵能保持后代染色体数目稳定C.未受精的情况下,卵细胞不分泌ECS1和ECS2D.ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合
【解析】选A。多精入卵会导致子代有来自卵细胞和多个精细胞的染色体,破坏亲子代之间遗传信息的稳定性,因此一个卵细胞与一个精子成功融合后通常不再与其他精子融合。防止多精入卵可以保证子代遗传信息来自一个精子和一个卵细胞,能保持后代染色体数目稳定,A错误,B正确。结合题意“当卵细胞与精子融合后,植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2”可知,未受精的情况下,卵细胞不分泌ECS1和ECS2,C正确。据题意可知,ECS1和ECS2能降解一种吸引花粉管的信号分子,避免受精卵再度与精子融合,推测该过程是ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合,D正确。
4.(2023·浙江6月选考)某动物(2n=4)的基因型为AaXBY,其精巢中两个细胞的染色体组成和基因分布如图所示,其中一个细胞处于有丝分裂某时期。下列叙述错误的是( )A.甲细胞处于有丝分裂中期、乙细胞处于减数第二次分裂后期B.甲细胞中每个染色体组的DNA分子数与乙细胞的相同C.若甲细胞正常完成分裂,则能形成两种基因型的子细胞D.形成乙细胞过程中发生了基因重组和染色体变异
【解析】选B。本题考查有丝分裂和减数分裂过程中特定时期的细胞模式图。甲细胞含有同源染色体,且着丝粒整齐地排列在细胞中央平面上,为有丝分裂中期,乙细胞不含有同源染色体,着丝粒分裂,为减数第二次分裂的后期,A正确;甲细胞含有2个染色体组,每个染色体组含有4个DNA分子,乙细胞含有2个染色体组,每个染色体组含有2个DNA分子,B错误;甲细胞分裂后产生AAXBY或AaXBY两种基因型的子细胞,C正确;形成乙细胞的过程中发生了A基因所在的常染色体和Y染色体的组合,发生了基因重组,同时a基因所在的染色体片段转移到了Y染色体上,发生了染色体结构的变异,D正确。
【解题指南】(1)根据细胞中染色体的形态、数目和行为特点分析,图甲细胞具有两对同源染色体且着丝粒排列在中央平面,判断细胞处于有丝分裂中期;图乙细胞不存在同源染色体且染色单体分开后向两极移动,判断细胞处于减数第二次分裂后期。(2)根据基因型为AaXBY以及相关基因在染色体上的分布,判断图甲细胞发生了基因突变,图乙细胞发生了易位。
【预测高考】锁定新情境:雄蜂的“减数分裂” 蜜蜂群体中有雄蜂(由卵细胞直接发育形成)、雌蜂(由受精卵发育形成,分蜂王和工蜂,其中蜂王具有生育能力,工蜂高度不育)。下图为雄蜂精原细胞“减数分裂”的大致过程。回答下列有关问题:
基于核心素养的新考向:1.(结构与功能观)雄蜂的初级精母细胞____(填“有”或“无”)联会现象,与精原细胞相比,形成的精细胞染色体数目______(填“加倍”“不变”或“减半”)。 【解析】1.雄蜂的精原细胞中只含有一个染色体组,无同源染色体,因此在减数分裂Ⅰ的前期是没有同源染色体联会的发生。据图可知,精原细胞中染色体数目是16条,精细胞中染色体数目也是16条,因此与精原细胞相比,形成的精细胞染色体数目不变。
2.(批判性思维)1个精原细胞产生的配子种类数为____种,原因是__________________________________________________;1只雄蜂生的配子种类数为___种(不考虑突变),原因是__________________________________。 【解析】2.分析可知,雄蜂1个精原细胞经“减数分裂”后形成1个精细胞,因此对雄蜂来说,它们的1个精原细胞产生的配子数目是1个,种类数只能是1种。在没有突变的情况下,雄蜂的精原细胞经过“减数分裂”形成精细胞的过程中无基因重组,因此1只雄蜂产生的配子种类数为1种。
细胞通过“减数分裂”只能产生1个配子
雄蜂的“减数分裂”过程中无基因重组
考点一 减数分裂与受精作用
【精梳·攻教材】一、减数分裂1.精子的形成过程:
3.减数分裂过程中相关概念:
【名师点睛】 关于同源染色体的两点提醒(1)同源染色体的形状、大小未必都相同,如X、Y染色体形状不同,但属于同源染色体。(2)形状、大小相同的两条染色体不一定是同源染色体,如着丝粒分裂后,姐妹染色单体形成的两条染色体尽管大小、形状相同,但不是同源染色体。
4.卵细胞的形成过程(以哺乳动物为例):
二、配子中染色体组合的多样性1.自由组合:2.互换:
【辨·清易错】 1.同源染色体在细胞分裂过程中一定能发生联会。( )分析:同源染色体在有丝分裂过程中不发生联会。2.减数分裂中发生均等分裂的细胞一定是次级精母细胞。( )分析:极体分裂时,细胞质均等分裂。3.减数分裂Ⅰ后期,着丝粒分裂导致染色体数目加倍。( )分析:减数分裂过程中的着丝粒分裂发生在减数分裂Ⅱ。4.在减数分裂过程中,染色体数目减半发生在减数分裂Ⅱ。( )分析:减数分裂过程中染色体数目减半的原因是同源染色体分离,发生在减数分裂Ⅰ。
5.减数分裂过程中先发生同源染色体分离,然后非同源染色体自由组合。( )分析:减数分裂过程中同源染色体分离和非同源染色体自由组合是同时发生的。6.精子和卵细胞的相互识别是通过细胞膜的直接接触完成的。( )7.减数分裂与受精作用使亲子代的体细胞中染色体数目维持稳定。( )
【写·练表达】 1.(必修2 P22图2-5延伸)卵细胞产生过程中,细胞质不均等分裂,其意义是________________________________________________________________。2.(必修2 P20旁栏)在减数分裂Ⅰ中染色体出现了同源染色体的联会和__________________________________________,这对生物的遗传意义是增加了________________,维持生物前后代细胞中染色体的恒定,从而保证了__________________。
卵细胞有较多的营养物质,以满足早期胚胎发育过程中物质的需要
染色单体的互换、同源染色体的分离
【精研·破疑难】【命题研究】【典例】(2024·石家庄模拟)图1表示基因型为AaBb的蜜蜂(2n=32)性原细胞进行细胞分裂的过程示意图,图中仅显示部分染色体,细胞②只显示部分细胞膜,已知雄蜂由卵细胞直接发育而来;图2表示细胞分裂过程中同源染色体对数的变化曲线。回答下列问题:
(1)根据图1信息可判断该蜜蜂为______(填“雌性”或“雄性”),判断的依据是___________________________________________________________________。 【解析】(1)已知雄蜂由卵细胞直接发育而来,不含同源染色体,而图示细胞含有同源染色体,因此该蜜蜂为雌性。
由卵细胞直接发育而来,不含同源染色体,而图示细胞含有同源染色体
(2)图1性原细胞形成的生殖细胞的基因型为_________________,细胞③的名称为______,细胞⑤中所有染色体上含有____个DNA。
AB、Ab、aB、ab
【解析】(2)图1性原细胞的基因型为AaBb,其形成的生殖细胞的基因型为AB、Ab、aB、ab,细胞③中不含同源染色体,着丝粒排列在赤道板上,处于减数分裂Ⅱ中期,细胞④细胞质均等分裂,说明细胞③的名称为(第一)极体。细胞⑤含同源染色体,着丝粒排列在赤道板上,表示有丝分裂中期,细胞⑤中所有染色体上含有2×32=64个DNA。
(3)图2中出现BC、GH数量变化的原因分别是___________ 、___________________________________,基因重组可发生在图2中的____段。
同源染色体分离
【解析】(3)AE表示有丝分裂,图2中出现BC数量变化的原因为着丝粒分裂,GH的原因为同源染色体分离分别进入两个子细胞。FI表示减数分裂,其中FG表示减数分裂Ⅰ,基因重组可发生在减数分裂Ⅰ过程中,即图2中的FG段。
(4)雄蜂体细胞增殖的过程位于图2中的____段,由卵细胞直接发育成雄蜂的根本原因是________________________________________________。 聚焦考查点:减数分裂过程及图像识别。【解析】(4)未受精的卵细胞发育成雄蜂的过程中,细胞分裂的方式为有丝分裂,位于图2中的AE段,卵细胞中含有本物种生长发育所需要的全套遗传信息是卵细胞能发育成雄蜂的根本原因。
卵细胞中含有本物种生长发育所需要的全套遗传信息
【破解策略】1.“物理模型法”确定减数分裂中的细胞类型:
2.“数学模型法”分析减数分裂过程中染色体、核DNA和染色单体的变化:
(1)甲为精原细胞;乙为初级精母细胞;丙、丁为次级精母细胞;戊为精细胞。(2)染色体数目变化及原因。①减数分裂Ⅰ末期,同源染色体分开分别进入两个子细胞,染色体数目减半。②减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,染色体数目加倍到体细胞水平。③减数分裂Ⅱ末期,细胞一分为二,染色体数目减半。(3)核DNA数目变化及原因。①减数分裂前的间期,DNA复制,核DNA数目加倍。②减数分裂Ⅰ末期,细胞一分为二,核DNA数目减半。③减数分裂Ⅱ末期,细胞一分为二,核DNA数目再减半。
(4)染色单体数目变化及原因。①减数分裂前的间期,DNA复制,染色单体形成。②减数分裂Ⅰ末期,细胞一分为二,染色单体数目减半。③减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,染色单体消失。
【精练·提能力】1.(多选)下图甲、乙、丙为某二倍体雄性生物细胞分裂的相关示意图。图甲为细胞分裂某时期的模式图,图乙为每条染色体上的DNA含量在细胞分裂及分裂前各时期的变化,图丙为细胞分裂及分裂前各时期染色体与核DNA分子的相对含量。下列叙述错误的是( )A.图甲细胞为第一极体或次级精母细胞,细胞中不可能发生等位基因的分离B.处于图乙BC段的细胞中可能含有0条或1条或2条Y染色体C.图甲所示细胞所处的时期可对应图乙的DE段和图丙的a时期D.图甲细胞分裂后形成的子细胞可对应图乙的DE段和图丙的d时期
【解析】选A、B、C。图甲细胞处于减数分裂Ⅱ后期,因为是某二倍体雄性生物细胞分裂的相关示意图,故不能为第一极体,且若产生该细胞的初级精母细胞的同源染色体的非姐妹染色单体间发生过互换,则该细胞内可能会发生等位基因的分离,A错误;图乙BC段每条染色体上的DNA数目为2,对应的分裂时期为有丝分裂前期和中期,减数分裂Ⅰ前期、中期、后期、末期,减数分裂Ⅱ前期和中期,都不存在2条Y染色体的情况,B错误;根据图丙可知,a可以代表有丝分裂后期,b可以代表有丝分裂前期、中期以及减数分裂Ⅰ各时期,c可代表减数分裂Ⅱ后期,d可代表生殖细胞,故图甲所示细胞所处时期可对应图乙的DE段和图丙的c时期,C错误;图甲细胞分裂后形成的子细胞为精子,对应图乙的DE段和图丙的d时期,D正确。
2.(2024·张家口模拟)如图为某动物的细胞分裂图像。下列叙述错误的是( )A.甲细胞中染色体数与核DNA数的比值为1∶2B.乙细胞处于减数分裂Ⅱ中期,没有同源染色体C.甲细胞可为体细胞,乙细胞可为次级卵母细胞D.丙细胞在该时期非同源染色体自由组合
【解析】选C。甲细胞中染色体已经复制,染色体数与核DNA数的比值为1∶2 ,A正确。乙细胞没有同源染色体,着丝粒整齐排列在赤道板上,处于减数分裂Ⅱ中期,B正确。甲细胞为有丝分裂中期,可能为体细胞;丙细胞为减数分裂Ⅰ后期,根据丙细胞细胞质均等分裂可知,该动物为雄性动物,乙细胞不含同源染色体,为减数分裂Ⅱ中期图像,为次级精母细胞,C错误。丙细胞为减数分裂Ⅰ后期,丙细胞在该时期非同源染色体自由组合,D正确。
3.(2024·保定模拟)下列有关减数分裂和受精作用的叙述,正确的是( )A.玉米体细胞中有10对染色体,经减数分裂后,卵细胞中染色体数目为5对B.人体内次级精(卵)母细胞中不含同源染色体,只有1个染色体组C.某果蝇的性染色体组成为XXY,是其母本减数分裂Ⅰ或减数分裂Ⅱ异常所致D.受精时精卵的随机结合,会导致后代的多样性,有利于生物在自然选择中进化
【解析】选D。玉米体细胞中有10对染色体,经减数分裂后,卵细胞中染色体数为10条,且互为非同源染色体,因而不能表示5对,A错误;人体内次级精(卵)母细胞中不含同源染色体,但在减数分裂Ⅱ后期含2个染色体组,B错误;某果蝇的性染色体组成为XXY,可能是XX卵细胞和Y精子结合形成的,也可能是X卵细胞和XY精子结合形成的,XX卵细胞的形成可能是母本减数分裂Ⅰ或减数分裂Ⅱ异常所致,XY精子的形成可能是父本减数分裂Ⅰ异常所致,C错误;由减数分裂形成的配子,染色体组成具有多样性,导致不同配子遗传物质的差异,加上受精(作用)过程中的卵细胞和精子结合的随机性,同一双亲的后代必然呈现多样性,这种多样性有利于生物在自然选择中进化,体现了有性生殖的优越性,D正确。
4.图1表示某动物的精原细胞,图2表示该精原细胞产生的精细胞,B/b和D/d表示位于常染色体上的两对等位基因。下列有关说法错误的是( )A.图1中,同源染色体的分离发生在减数分裂Ⅰ后期B.该精原细胞产生的两个次级精母细胞都可能含有等位基因C.与该精细胞同时产生的另一个精细胞的基因型可能是bd或BDD.该精细胞与卵细胞识别﹑融合后,二者的染色体会合在一起
【解析】选D。图1中,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,A正确;若发生了互换,该精原细胞产生的两个次级精母细胞中都含有等位基因,B正确;若发生了基因突变或互换,与该精细胞同时产生的另一个精细胞的基因型可能是bd或BD,C正确;精细胞不具有受精能力,精细胞经过变形后发育形成精子,精子能与卵细胞完成受精作用,D错误。
【加固训练】如图是某二倍体哺乳动物产生的精细胞,下列有关说法错误的是( )
A.①与②不可能来自同一个次级精母细胞B.③与⑤可能来自同一个次级精母细胞C.④与⑥可能来自同一个次级精母细胞D.图中6个精细胞可至少由两个精原细胞形成
【解析】选A。②的染色体在四分体时期发生了互换,所以①与②的染色体原本是相同的,它们可能来自同一个次级精母细胞,A错误。⑤的染色体也是在四分体时期发生了互换,所以③与⑤可能来自同一个次级精母细胞,B正确。⑥中染色体在四分体时期发生了互换,④与⑥可能来自同一个次级精母细胞,C正确。根据图形分析,①与②、③与⑤中的染色体相同,且它们互为同源染色体,这四个精细胞可能来自同一个精原细胞;④与⑥可能来自同一个次级精母细胞,且一个精原细胞只能产生4个精细胞,所以这6个精细胞至少由两个精原细胞形成,D正确。
【方法规律】巧借染色体组成判断配子来源的方法(以精细胞为例)
考点二 减数分裂和有丝分裂的比较
【精研·破疑难】【命题研究】【典例】图1表示细胞分裂的不同时期染色体数与核DNA分子数比例的变化关系;图2表示某动物处于细胞分裂不同时期的图像。请据图回答下列问题:
(1)图1中BC段形成的原因是__________,DE段形成的原因是____________。
【解析】(1)图1中表示染色体数与核DNA分子数比例,可判断BC段进行DNA复制,此时细胞中的染色体由1个染色体含有1个DNA状态转变成含有2个DNA的状态;DE段着丝粒分裂,姐妹染色单体分离形成染色体,此时细胞中染色体数∶核DNA数=1∶1。
(2)图2中________细胞处于图1中的CD段。 【解析】(2)图2中的丙、丁细胞着丝粒没有分裂,即细胞中每条染色体含有2个核DNA分子,处于图1中的CD段。
(3)图2中具有同源染色体的是____________细胞,乙细胞中的①和④是__________________。
【解析】(3)图2的细胞中有2个染色体组的是乙、丙,有同源染色体的是甲、乙、丙。乙细胞中的①和④可表示一对同源染色体。
(4)图2中丙细胞含有___条染色单体,该细胞处于______________期。
【解析】(4)图2中的丙细胞的细胞质均等分裂,且表现为同源染色体彼此分离,非同源染色体自由组合,所以图2中丙细胞的名称为初级精母细胞,该细胞处于减数分裂Ⅰ后期,细胞含有8条染色单体。
(5)图2中丁细胞的名称为______________,如果丁细胞中的M为X染色体,则N一定是__________。若M的姐妹染色单体上出现等位基因,其原因是发生了_______________________________________________________。 聚焦考查点:减数分裂与有丝分裂图像辨析和染色体数与DNA数变化规律。
染色体的非姐妹染色单体间互换(基因重组)或基因突变
【解析】(5)图丙细胞表现为均等分裂,处于减数分裂Ⅰ后期,因而为初级精母细胞,其产生的子细胞为次级精母细胞,即图2中丁细胞的名称为次级精母细胞,如果丁细胞中的M为X染色体,由于其中不含同源染色体,因此,N一定是常染色体,若M的姐妹染色单体上出现等位基因,该现象出现的原因是同源染色体的非姐妹染色单体间发生互换,也可能是发生了基因突变。
【破解策略】1.“比较法”分析减数分裂和有丝分裂:
2.“物理模型法”分析减数分裂与有丝分裂:(1)三个前期图的判断:
(2)三个中期图的判断:
(3)五个后期图的判断:
【知识纵横】“数学模型法”分析减数分裂和有丝分裂相关物质的变化:(1)曲线模型:
(2)柱状图模型:①有丝分裂
(3)每条染色体DNA含量或染色体与核DNA数目比值的变化:
①图中表示DNA分子复制的过程为图甲中的A→B和图乙中的A'→B'。②图中B→C,B'→C'处于有丝分裂前期、中期或减数分裂Ⅰ全过程和减数分裂Ⅱ前期、中期,此时段每条染色体包含2个DNA分子。③图中C→D,C'→D'发生在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期,原因是着丝粒分裂。④图中D →E,D'→E'处于有丝分裂后期、末期或减数分裂Ⅱ后期、末期,此时段每条染色体包含1个DNA分子。
(4)同源染色体对数的变化。
①有丝分裂后期,着丝粒分裂导致同源染色体数目加倍,末期细胞质分裂,同源染色体数目恢复。②减数分裂Ⅰ末期,同源染色体分离,分别进入两个子细胞,细胞中不再存在同源染色体。
(5)染色体组数目的变化。
①有丝分裂后期因着丝粒分裂,染色体组数加倍,末期细胞质分裂,染色体组数恢复。②减数分裂Ⅰ后期,同源染色体分离,分别进入两个子细胞,染色体组数减半;减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,细胞中染色体组数暂时加倍,末期细胞质分裂,染色体组数恢复。
【精练·提能力】1.(多选)着丝粒是由DNA与蛋白质组成的复合物,是真核生物中连接两条染色单体的重要功能位点。下图甲、乙、丙表示细胞分裂过程中细胞中的一条染色体及其着丝粒的变化。下列相关叙述错误的是( )A.正常人体造血干细胞中含有的着丝粒数应为46个B.丙中染色体数目和DNA含量变化均由着丝粒分裂导致C.有丝分裂和减数分裂过程中均会出现甲、乙、丙图示的变化D.减数分裂过程中非同源染色体自由组合的时期不会发生图示变化
【解析】选A、B。造血干细胞能发生分裂,人体造血干细胞中有23对46条染色体,正常情况下含有46个着丝粒,在有丝分裂后期着丝粒分裂,则会含有92个着丝粒,A错误;丙图中染色体数目增加是着丝粒分裂导致的,但没有发生DNA含量的变化,B错误;甲表示染色体散乱地分布于细胞中(有丝分裂前期或减数分裂Ⅱ前期),乙表示染色体位于细胞中央,丙表示着丝粒分裂(有丝分裂中期或减数分裂Ⅱ中期),染色体移向细胞两极(有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期),有丝分裂和减数分裂过程中均会出现图示变化,C正确;减数分裂过程中非同源染色体自由组合发生在减数分裂Ⅰ后期,而图示发生于有丝分裂或减数分裂Ⅱ过程中,D正确。
2.(2024·石家庄模拟)有丝分裂的核心事件是染色体分离,姐妹染色单体分离的两个条件之一是连接姐妹染色单体的粘连蛋白降解。当“粘连”一对姐妹染色单体的粘连蛋白被分离酶切割后,姐妹染色单体分开,成为两条染色体(如图所示)。研究发现,PATRONUS蛋白是分离酶抑制剂。下列相关叙述错误的是( )A.分离酶发挥作用的时期为有丝分裂后期和减数分裂Ⅰ后期B.PATRONUS蛋白突变体中,姐妹染色单体间的粘连蛋白可能提前降解C.染色体分离的另一个条件是染色单体分开后,在纺锤丝的牵引下分别移向细胞的两极D.姐妹染色单体在粘连蛋白“粘连”阶段,细胞中染色体数∶染色单体数∶核DNA数=1∶2∶2
【解析】选A。由题目信息可知,分离酶的作用是使姐妹染色单体分开,而姐妹染色单体分开发生的时期是有丝分裂后期和减数分裂Ⅱ后期,A错误;由“PATRONUS蛋白是分离酶抑制剂”可知,PATRONUS蛋白突变体的分离酶活性将无法受到抑制,因此PATRONUS蛋白突变体中,姐妹染色单体间的粘连蛋白可能提前降解,B正确;染色体分离除了连接姐妹染色单体的粘连蛋白降解,还需要染色单体分开后在纺锤丝的牵引下分别移向细胞两极,进而实现染色体分离,C正确;姐妹染色单体在粘连蛋白“粘连”阶段,即含有姐妹染色单体的阶段,细胞中染色体数∶染色单体数∶核DNA数=1∶2∶2,D正确。
3.(2024·济南模拟)图1是果蝇细胞分裂(部分染色体)局部图,果蝇的基因型为AaXBXb;图2是分裂过程中有关同源染色体对数变化的数学模型,请分析回答:
(1)图1甲细胞分裂后形成的子细胞是_________________________;乙细胞在图2中对应的区段是____。
次级卵母细胞和(第一)极体
【解析】(1)图1甲细胞中同源染色体彼此分离,且细胞质表现为不均等分裂,因此该细胞为初级卵母细胞,其分裂后形成的子细胞是次级卵母细胞和第一极体,乙细胞处于有丝分裂后期,此时细胞中同源染色体的对数由m变成了2m,即对应图2中的cd段。
(2)形成丙细胞的过程中所产生的卵细胞的基因型是_____。若果蝇体内的a基因用红色荧光标记,在显微镜下观察到某卵细胞内有2个荧光点,原因是___________________________________________________________________________________________________。
细胞在减数第二次分裂后期,a基因所在的染色体着丝粒断裂后,形成的两条染
【解析】(2)图1丙细胞中不含同源染色体,且表现为均等分裂,其基因型为AAXbXb,则与该细胞同时产生的次级卵母细胞的基因型为aaXBXB,随后次级卵母细胞经过减数分裂Ⅱ产生的卵细胞的基因型是aXB。若果蝇体内的a基因用红色荧光标记,在显微镜下观察到某卵细胞内有2个荧光点,说明其中含有两个a基因,产生原因是次级卵母细胞在减数分裂Ⅱ后期,a基因所在的染色体着丝粒断裂后,形成的两条染色体移向细胞的同一极。
①联会复合体______(填“增加”或“减少”)交叉现象,判断依据是____________________________________________________________________。
联会复合体的形成,然而交叉发生概率高于
②HEI10蛋白过量表达可增加配子的多样性,原因是______________________________________________________________________________________________________________________________。
HEI10蛋白过量表达导致
交叉发生的概率大于野生型,说明HEI10蛋白能够促进(同源染色体非姐妹)染
色单体间的互换,进而增加配子的多样性
【从教材走向高考】 4.(必修2 P28拓展应用T2延伸)骡是马和驴杂交产生的后代,马和驴体细胞中分别有 32 对和 31 对染色体。下图甲、乙、丙表示驴的某个细胞在不同分裂时期的部分染色体组成。
(1)甲细胞的名称是___________,乙细胞处于图 1 曲线中____段,乙细胞处于图 2 曲线中____段。
【解析】(1)据图可知,丙细胞处于减数分裂Ⅰ后期,细胞质不均等分裂,故驴的性别为雌性,甲细胞无同源染色体,是减数分裂完成后的子细胞,丙的下半极为次级卵母细胞(细胞中的染色体形态为“白长、黑短”),丙的上半极为第一极体(细胞中的染色体形态为“白短、黑长”),根据甲细胞中染色体的形态“白短、黑长”,可知其是第一极体分裂后的子细胞第二极体;乙为减数分裂Ⅱ中期,细胞中存在姐妹染色单体,故处于图1曲线中cd段;图2中的虚线代表减数分裂过程中染色体的含量变化,故乙细胞应处于图2曲线中de段。
(2)图 1 曲线中 de 段形成的原因是____________________________。
着丝粒分裂,姐妹染色单体分离
【解析】(2)图1曲线中de段表示每条染色体中的DNA含量由2变为1,即着丝粒断裂,姐妹染色单体分离,此时细胞应处于减数分裂Ⅱ后期,细胞的名称为次级卵母细胞或极体。
(3)考虑染色体的片段互换,等位基因的分离可能发生在图 2 曲线中________段(不考虑其他异常)。
【解析】(3)若考虑染色体的片段互换,等位基因的分离发生在减数分裂Ⅰ后期或减数分裂Ⅱ后期,即图2的cd段或fg段。
(4)骡的原始生殖细胞不能发生正常的减数分裂,不能繁殖后代。从减数分裂中染色体行为的角度解释其原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 【解析】(4)分析题意可知,骡是马和驴杂交产生的后代,马和驴体细胞中分别有32对和31对染色体,故骡的体细胞中的63条染色体,其中32条来自马,31条来自驴,没有同源染色体,导致减数分裂过程中无法进行同源染色体的联会行为,导致生殖细胞无法形成,因此骡不能繁殖后代。
骡的体细胞中的 63 条染色体,其中 32 条来
自马,31 条来自驴,没有同源染色体,导致减数分裂过程中无法进行同源染色体
的联会行为,导致生殖细胞无法形成,因此骡不能繁殖后代
【加固训练】1.如图为某动物体内的细胞分裂过程示意图,图中所示的两对同源染色体分别含有A、a和B、b两对等位基因。下列有关叙述错误的是( )A.细胞⑤⑥在进行有丝分裂B.细胞②的名称是初级精母细胞C.细胞②⑤中都含有同源染色体D.细胞①经图示减数分裂形成的4个子细胞的基因组成分别是AB、Ab、aB、ab
【解析】选D。细胞⑤中着丝粒整齐排列在赤道板上,且含有同源染色体,处于有丝分裂中期,⑥中细胞处于有丝分裂末期,A正确;细胞②同源染色体分离,处于减数分裂Ⅰ后期,且此时细胞质均等分裂,是雄性动物,故②的名称是初级精母细胞,B正确;②处于减数分裂Ⅰ后期,⑤处于有丝分裂中期,两个细胞中都含有同源染色体,C正确;图示减数分裂过程中,含有A和B的染色体移动到了细胞的同一极,因此细胞①经图示减数分裂形成的4个子细胞的基因组成分别是AB、AB、ab、ab,D错误。
【方法规律】判断细胞分裂的常见类型和时期的方法(1)首先观察染色体数量,如果为奇数,则为减数分裂Ⅱ。若为偶数,观察是否有同源染色体,若无同源染色体,则为减数分裂Ⅱ。(2)散乱排列为前期,排列在赤道板上为中期,姐妹染色单体分离则为后期。(3)若有同源染色体,则看同源染色体行为变化。若出现联会现象则为减数分裂Ⅰ前期,同源染色体排列在赤道板两侧则为减数分裂Ⅰ中期,同源染色体分离则为减数分裂Ⅰ后期,否则为有丝分裂。
2.图A为某动物部分组织切片的显微图像,图B中的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。下列说法正确的是( )A.在图A中观察到的是雌性动物卵巢组织切片,③细胞的名称是次级卵母细胞B.在图B的5种细胞类型中,一定具有同源染色体的细胞类型是a、b、cC.正常情况下,等位基因的分离发生在②细胞的分裂过程中D.其中标号为①～⑤的细胞分别对应图B中的细胞类型b、c、d、a、e
【解析】选D。根据图A中②细胞的不均等分裂可知,该图中观察到的是雌性动物卵巢组织切片,③细胞处于减数分裂Ⅱ前期,称为次级卵母细胞或第一极体,A错误;有丝分裂细胞和减数分裂Ⅰ时期的细胞都有同源染色体,减数分裂Ⅱ过程中的细胞不具有同源染色体,即在图B的5种细胞类型中,一定具有同源染色体的细胞类型有a有丝分裂后期细胞和b处于减数分裂Ⅰ或者处于有丝分裂前期、中期细胞,B错误;正常情况下,等位基因的分离发生在①细胞减数分裂Ⅰ过程中,C错误;图A中①细胞处于减数分裂Ⅰ中期对应图B的b细胞,②细胞处于减数分裂Ⅱ后期对应图B的c细胞,③细胞处于减数分裂Ⅱ前期对应图B的d细胞,④细胞处于有丝分裂后期对应图B的a细胞,⑤细胞处于减数分裂Ⅱ末期对应图B中的e细胞,D正确。
【感悟高考】1.(2023·北京等级考)武昌鱼(2n=48)与长江白鱼(2n=48)经人工杂交可得到具有生殖能力的子代。显微观察子代精巢中的细胞,一般不能观察到的是( )A.含有24条染色体的细胞B.染色体两两配对的细胞C.染色体移到两极的细胞D.含有48个四分体的细胞
【解析】选D。本题主要考查减数分裂中染色体数目和行为变化规律。杂交后代中含有48条染色体,其精原细胞通过减数分裂形成精子,则精子中含有24条染色体,A不符合题意;在减数分裂Ⅰ前期发生染色体两两配对,即联会,B不符合题意;在减数分裂Ⅰ末期同源染色体分别移到细胞两极,在减数分裂Ⅱ末期姐妹染色单体分开形成的子染色体分别移到细胞两极,另外,精原细胞也可以进行有丝分裂,在末期姐妹染色单体分开形成的子染色体分别移到细胞两极,C不符合题意;在减数分裂Ⅰ前期,能观察到含有24个四分体的细胞,D符合题意。
2.(2022·湖北选择考)为了分析某21三体综合征患儿的病因,对该患儿及其父母的21号染色体上的A基因(A1～A4)进行PCR扩增,经凝胶电泳后,结果如图所示。关于该患儿致病的原因叙述错误的是( )A.考虑同源染色体互换,可能是卵原细胞减数第一次分裂21号染色体分离异常B.考虑同源染色体互换,可能是卵原细胞减数第二次分裂21号染色体分离异常C.不考虑同源染色体互换,可能是卵原细胞减数第一次分裂21号染色体分离异常D.不考虑同源染色体互换,可能是卵原细胞减数第二次分裂21号染色体分离异常
【解析】选D。由题图分析可知,父亲的两条21号染色体上分别携带A1、A4基因,母亲的两条21号染色体上分别携带A2、A3基因,患儿的三条21号染色体上分别携带A2、A3、A4基因。患儿含有来自母亲的A2、A3基因,如果发生互换,可能是卵原细胞减数第一次分裂21号染色体分离异常,两条21号染色体同时进入次级卵母细胞;也可能是减数第二次分裂异常,使分别携带A2、A3的两条染色体进入同一个卵细胞,A、B正确。不考虑同源染色体互换,可能是卵原细胞减数第一次分裂21号染色体分离异常,两条21号染色体同时进入次级卵母细胞,C正确。不考虑同源染色体互换,患儿含有三个不同的等位基因,不可能是卵原细胞减数第二次分裂21号染色体分离异常,D错误。
3.(2021·湖北选择考)植物的有性生殖过程中,一个卵细胞与一个精子成功融合后通常不再与其他精子融合。我国科学家最新研究发现,当卵细胞与精子融合后,植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2。这两种酶能降解一种吸引花粉管的信号分子,避免受精卵再度与精子融合。下列叙述错误的是( )A.多精入卵会产生更多的种子B.防止多精入卵能保持后代染色体数目稳定C.未受精的情况下,卵细胞不分泌ECS1和ECS2D.ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合
【解析】选A。多精入卵会导致子代有来自卵细胞和多个精细胞的染色体,破坏亲子代之间遗传信息的稳定性,因此一个卵细胞与一个精子成功融合后通常不再与其他精子融合。防止多精入卵可以保证子代遗传信息来自一个精子和一个卵细胞,能保持后代染色体数目稳定,A错误,B正确。结合题意“当卵细胞与精子融合后,植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2”可知,未受精的情况下,卵细胞不分泌ECS1和ECS2,C正确。据题意可知,ECS1和ECS2能降解一种吸引花粉管的信号分子,避免受精卵再度与精子融合,推测该过程是ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合,D正确。
4.(2023·浙江6月选考)某动物(2n=4)的基因型为AaXBY,其精巢中两个细胞的染色体组成和基因分布如图所示,其中一个细胞处于有丝分裂某时期。下列叙述错误的是( )A.甲细胞处于有丝分裂中期、乙细胞处于减数第二次分裂后期B.甲细胞中每个染色体组的DNA分子数与乙细胞的相同C.若甲细胞正常完成分裂,则能形成两种基因型的子细胞D.形成乙细胞过程中发生了基因重组和染色体变异
【解析】选B。本题考查有丝分裂和减数分裂过程中特定时期的细胞模式图。甲细胞含有同源染色体,且着丝粒整齐地排列在细胞中央平面上,为有丝分裂中期,乙细胞不含有同源染色体,着丝粒分裂,为减数第二次分裂的后期,A正确;甲细胞含有2个染色体组,每个染色体组含有4个DNA分子,乙细胞含有2个染色体组,每个染色体组含有2个DNA分子,B错误;甲细胞分裂后产生AAXBY或AaXBY两种基因型的子细胞,C正确;形成乙细胞的过程中发生了A基因所在的常染色体和Y染色体的组合,发生了基因重组,同时a基因所在的染色体片段转移到了Y染色体上,发生了染色体结构的变异,D正确。
【解题指南】(1)根据细胞中染色体的形态、数目和行为特点分析,图甲细胞具有两对同源染色体且着丝粒排列在中央平面,判断细胞处于有丝分裂中期;图乙细胞不存在同源染色体且染色单体分开后向两极移动,判断细胞处于减数第二次分裂后期。(2)根据基因型为AaXBY以及相关基因在染色体上的分布,判断图甲细胞发生了基因突变,图乙细胞发生了易位。
【预测高考】锁定新情境:雄蜂的“减数分裂” 蜜蜂群体中有雄蜂(由卵细胞直接发育形成)、雌蜂(由受精卵发育形成,分蜂王和工蜂,其中蜂王具有生育能力,工蜂高度不育)。下图为雄蜂精原细胞“减数分裂”的大致过程。回答下列有关问题:
基于核心素养的新考向:1.(结构与功能观)雄蜂的初级精母细胞____(填“有”或“无”)联会现象,与精原细胞相比,形成的精细胞染色体数目______(填“加倍”“不变”或“减半”)。 【解析】1.雄蜂的精原细胞中只含有一个染色体组,无同源染色体,因此在减数分裂Ⅰ的前期是没有同源染色体联会的发生。据图可知,精原细胞中染色体数目是16条,精细胞中染色体数目也是16条,因此与精原细胞相比,形成的精细胞染色体数目不变。
2.(批判性思维)1个精原细胞产生的配子种类数为____种,原因是__________________________________________________;1只雄蜂生的配子种类数为___种(不考虑突变),原因是__________________________________。 【解析】2.分析可知,雄蜂1个精原细胞经“减数分裂”后形成1个精细胞,因此对雄蜂来说,它们的1个精原细胞产生的配子数目是1个,种类数只能是1种。在没有突变的情况下,雄蜂的精原细胞经过“减数分裂”形成精细胞的过程中无基因重组,因此1只雄蜂产生的配子种类数为1种。
细胞通过“减数分裂”只能产生1个配子
雄蜂的“减数分裂”过程中无基因重组
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