05 第5讲 有丝分裂与减数分裂-备战2022年高考生物二轮复习三板斧之三——生物计算

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《备战生物高考三板斧之三——生物计算》教学讲义第5讲  有丝分裂与减数分裂必会知识 考点梳理拓展延伸易错警示必会知识一 细胞增殖的周期性1．细胞增殖的周期性(1)概念：连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。(2)图解：G2期进行RNA和蛋白质的合成，特别是微管蛋白的合成。(3)细胞周期的不同表示方法方法名称表示方法说明扇形图A→B→C→A为一个细胞周期直线图a+b或c+d为一个细胞周期坐标图a+b+c+d+e为一个细胞周期直方图B组DNA含量在2N~4N之间，说明细胞正处于DNA复制期；C组细胞中DNA含量已经加倍说明细胞处于G2期或M期2．影响细胞周期长短的因素(1)内部因素：不同生物体内细胞的细胞周期长短不同；同一生物体内不同部位细胞的细胞周期长短不同。(2)外部因素：温度、pH、射线、生理和病理状况等通过影响酶的活性，从而影响细胞周期。(1)只有连续分裂的细胞才具有细胞周期，植物体内，根尖分生区、形成层、叶的边缘等处具有终生分裂能力的细胞；动物体内，皮肤的生发层、骨髓、骨膜、生殖腺等处具有分裂能力的细胞。高度分化的细胞不能继续分裂，不具有细胞周期，如神经细胞、成熟红细胞等。进行减数分裂的细胞也不具有细胞周期。(2)分裂后产生的子细胞有三种去路：继续分裂、暂不分裂和分化。①继续分裂：此类细胞始终处于细胞周期中，保持连续分裂状态，如动物的红骨髓细胞、皮肤生发层细胞，植物的形成层细胞、根尖分生区细胞、芽的顶端分生组织细胞等。②暂时停止分裂：这些细胞仍然具有分裂能力，在合适的条件下仍然可以回到细胞周期之中，继续进行细胞分裂。例如：肝脏细胞、黄骨髓造血细胞等③细胞分化：有些停止分裂的细胞会进行细胞分化。这类细胞完全脱离细胞周期，分化为组织、器官或其他细胞，如骨骼肌细胞、白细胞、植物韧皮部细胞等必会知识二 细胞的有丝分裂1．有丝分裂各分裂期的特点时期分裂图像特点植物细胞动物细胞间期①完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，形成染色单体②细胞适度生长③动物细胞中心体复制前期①染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体②植物：细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体(动物：中心体发出星射线，形成纺锤体)③核仁逐渐解体，核膜逐渐消失④染色体散乱分布于纺锤体中央中期①纺锤丝牵引染色体运动，使其着丝点排列在赤道板上②染色体形态稳定，数目清晰，便于观察后期①着丝点分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍②子染色体在纺锤丝的牵引下移向细胞两极末期①染色体变成染色质丝，纺锤丝消失②核膜、核仁出现，形成两个新的细胞核③植物：赤道板位置出现细胞板，逐渐扩展为细胞壁(动物：细胞膜向内凹陷，细胞质缢裂成两部分，一个细胞分裂成两个细胞)2．染色体(着丝点)、染色单体、DNA三者之间的关系核DNA、染色体、染色单体数目变化(以二倍体生物为例)时期项目分裂间期分裂期前期中期后期末期着丝点2n2n2n4n2n染色体2n2n2n4n2n染色单体0→4n4n4n00核DNA分子2n→4n4n4n4n2n必会知识三 减数分裂1．减数分裂概述(1)概念：进行有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目咸半的细胞分裂称为减数分裂。(2)范围：进行有性生殖的生物。(3)时期：原始生殖细胞生成成熟生殖细胞时。(4)场所：高等植物的花药和胚囊中，高等动物的精巢和卵巢中(5)特点：细胞连续分裂两次，而染色体只复制一次。(6)结果：成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞中的染色体数目减少一半。2．精子的形成过程(1)场所：动物的睾丸或精巢中、植物的花药中。(2)精细胞的变形：精子呈蝌蚪状，头部几乎只保留了精细胞的细胞核，精细胞的部分细胞质集中在精子的颈部和尾部，大部分细胞质及多数细胞器被丢弃，只有线粒体被全部保留下来，并集中在尾的基部。精子的尾很长，能够摆动，对受精作用一分有利。减数分裂过程中的几个重要的概念(1)同源染色体：在减数分裂过程中，配对的两条染色体，大小和形状一般都相同，一条来自父方一条来自母方，叫作同源染色体。①同源染色体的大小、形态一般都相同，但也有不同的。如男性的性染色体中X染色体比Y染色体大得多，因二者在减数第一次分裂过程中能联会，仍是同源染色体。②大小相同的染色体不一定是同源染色体，如着丝点断裂后形成的两条染色体，因不是一条来自父方，一条来自母方，所以不叫同源染色体；但只要联会的两条染色体不管大小、形状是否相同，都叫同源染色体；同源染色体既可以是复制之前不含染色单体也可以是复制之后含染色单体。(2)联会：在减数分裂过程中，同源染色体两两配对的现象叫作联会(3)四分体：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫作四分体。相关数量关系：四分体数:同源染色体对数:染色体数:染色单体数:DNA分子数=1:1:2:4:4(4)非姐妹染色单体的交叉互换①交叉互换过程如图所示②时期：减数第一次分裂前期(四分体时期)。③范围：同源染色体中非姐妹染色单体之间交换片段。④交换对象：等位基因(B－b)交换。⑤结果及意义：导致基因重组，产生多种配子，若不交换只产生AB、ab两种配子，若交换则可产生AB、ab(染色单体未交换)和Ab、aB(交换的结果)四种配子，产生可遗传变异。(5)同源染色体分离：在减数第一次分裂过程中，同源染色体联会和非姐妹染色单体进行部分片段的互换后，同源染色体彼此分开，分别移向细泡的两极，并进入两个子细胞中。同源染色体分离是“分离定律”的细胞学基础，是减数第一次分裂的主要变化。(7)非同源染色体的自由组合：在同源染色体随机分离时，非同源染色体之间自由组合。这是“自由组合定律”的细胞学基础。(7)着丝点分裂，染色单体分开：在减数第二次分裂后期，每个染色体的着丝点一分为二，姐妹染色单体分开，成为两个染色体。这是减数第二次分裂的主要变化。3．卵细胞的形成过程(1)卵细胞的形成场所：动物的卵巢、植物的胚囊中。(2)卵细胞的形成过程：  卵细胞的形成过程与精子的形成过程基本相同。首先是卵原细胞增大，染色体进行复制，成为初级卵母细胞。然后经过两次分裂，形成个卵细胞和三个极体，卵细胞和极体中都含有数目减半的染色体。极体体积小，含营养物质少，无生殖功能，不久后退化消失。一个卵原细胞经过减数分裂只形成一个卵细胞。在动物的性腺(睾丸、卵巢)中有许多精(卵)原细胞，其染色体数与体细胞的染色体数相同，它们既可以进行有丝分裂，也可以进行减数分裂。有丝分裂使细胞数目的增多；而生殖细胞的形成是依靠减数分裂完成的。所以在动物的性腺中即有有丝分裂，也有减数分裂。4．有丝分裂与减数分裂主要时期细胞图像的比较项目有丝分裂减数第一次分裂减数第二次分裂前期判断步骤：先看是否出现四分体，如果出现，为减数第一次分裂前期，如果不出现，再看是否有同源染色体，如果有，为有丝分裂前期，如果无，为减数第二次分裂前期中期判断步骤：先看着丝点是否排列在赤道板上，如果不是，为减数第一次分裂中期，如果是，再看是否有同源染色体，如果有，为有丝分裂中期，如果无，为减数第二次分裂中期后期判断步骤：先看是否有姐妹染色单体，如果有，为减数第一次分裂后期，如果没有，再看是否有同源染色体，如果有，为有丝分裂后期，如果无，为减数第二次分裂后期5．有丝分裂与减数分裂中DNA、染色体曲线的判断技巧(1)曲线模型(如图表示的是一个细胞内核DNA、染色体的数量变化)：补充染色单体的数量变化(2)判断方法“斜线”有无(3)每条染色体DNA含量或染色体∶DNA值曲线图6．减数分裂过程中染色体、核DNA分子和染色单体数量变化的柱形图分析(以二倍体生物的精子形成过程为例)  7．减数分裂与生物变异(1)减数分裂与基因突变在减数第一次分裂前的间期，DNA分子复制过程中，如复制出现差错，则会引起基因突变，此时可导致姐妹染色单体上含有等位基因，这种突变能通过配子传递给下一代，如图所示。(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)。在减数第一次分裂后期，可因同源染色体分离，非同源染色体自由组合而出现基因重组如A与B或A与b组合。②同源染色体非姐妹染色单体交叉互换导致基因重组。在减数第一次分裂四分体时期，可因同源染色体的非姐妹染色单体间交叉互换而导致基因重组，如A原本与B组合，a与b组合，经重组可导致A与b组合，a与B组合。(3)减数分裂与染色体变异在减数分裂过程中，由于一些原因也会出现染色体结构变异和数目变异的配子，可通过配子将这些变异传递给下一代，现分析如下：如果减数第一次分裂异常，则所形成的配子全部不正常；如果减数第二次分裂一个次级精母细胞分裂异常，则所形成的配子有的正常，有的不正常。如图所示：(4)XXY与XYY异常个体成因分析①XXY成因②XYY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。必备技能 典例精讲模型秒杀巧思妙解  必备技能一 细胞增殖的周期性[例1]如图表示细胞周期，下列叙述不正确的是(　　)A．按箭头所示方向，a→a段或b→b段表示一个细胞周期B．染色体的平均分配发生于a→b段C．细胞中DNA含量的加倍发生在b→a段D．将癌细胞的细胞周期阻断在b→a段可以治疗癌症[例2]如图A表示在一个细胞周期(G1、S、G2组成了分裂间期，M为分裂期)中细胞核DNA含量的变化曲线；图B表示一个细胞周期中各个时期细胞数目的变化(用特殊的方法在一个培养基中测得的)。请据图回答下列问题：(1)图B中DNA含量为2c～4c之间的细胞正处于____________阶段。(2)用DNA合成抑制剂处理，图B中DNA含量为____________的细胞数目会增加。用秋水仙素处理，图B中DNA含量为____________的细胞数目会增加。(3)细胞周期中，完成各时期所需时间的计算公式是t＝T×(T为一个细胞周期所需的时间，N为取样的总细胞数，n为各期的细胞数)，根据图示与公式，S期的细胞数目是______个。必备技能二 细胞的有丝分裂[例3]下列关于动物细胞有丝分裂过程的叙述，错误的是(　　)A．分裂间期，完成了DNA分子的复制，细胞有适度的生长B．分裂前期，染色质螺旋化形成染色体，此时，每条染色体上有2条姐妹染色单体C．分裂后期，着丝点分裂，但细胞内的DNA数目不变D．分裂末期，在赤道板的位置出现细胞板，细胞板逐渐形成新的细胞壁[例4]下图是某动物细胞有丝分裂模式图，有关叙述不正确的是(　　)A．上述细胞有丝分裂的顺序是甲、丁、乙、丙B．显微镜下观察到最多的细胞处于甲时期C．开始出现染色体的时期是丁；染色体开始转变成染色质形态的时期是丙D．若某药物可抑制纺锤体形成，则它极可能是作用于丙图[例5]下图中甲、乙分别表示某种生物细胞有丝分裂过程中某一时期的模式图，丙表示有丝分裂过程不同时期每条染色体上DNA分子数目的变化，丁表示有丝分裂中不同时期染色体和核DNA数量的关系。下列有关叙述不正确的是(　　) A．图甲所示细胞中共有4条染色体，8个DNA分子；图乙所示细胞中共有0条姐妹染色单体B．处于图丙中B→C段的是图甲所示细胞；完成图丙中C→D段变化的细胞分裂时期是后期C．有丝分裂过程中不会出现图丁中d所示的情况D．图丁中a可对应图丙中的B→C段；图丁中c可对应图丙中A→B段[例6]如图1和图2表示有丝分裂不同时期染色体和核DNA的数量关系，下列有关叙述不正确是(　　)A．观察染色体形态和数目的最佳时期处于图1的C→D段B．图1中D→E段的细胞染色体数目加倍，但核DNA含量不变C．图2中a对应图1中的A→B段，c对应图1中的E→F段D．有丝分裂过程不会出现图2中d所示的情况必备技能三 减数分裂[例7]如图为高等动物的细胞分裂示意图，下列叙述正确的是(　　)A．图甲一定为次级精母细胞B．图乙一定为初级精母细胞C．图丙为次级卵母细胞或极体D．图丙中的M、m为一对同源染色体[例8]如图1表示细胞分裂的不同时期染色体数与核DNA分子数目比例的变化关系，图2表示某动物处于细胞分裂不同时期的图像。相关分析正确的是(　　)  A．图2中具有同源染色体的只有甲、丙细胞B．处于图1中CD段的细胞是图2中的甲、丙、丁C．图1中BC段形成的原因与DE段形成的原因相同D．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，则N一定是常染色体[例9]下图分别表示对几种生物体内正在进行分裂的细胞进行观察的结果。下列有关叙述正确的是(　　)A．若图甲为有丝分裂过程中的某阶段，则可在上一时期的细胞中观察到赤道板B．若图乙表示有丝分裂过程中的某阶段，则染色体着丝点分裂可发生在这一阶段C．若图乙表示减数分裂过程中的某阶段，则同源染色体的分离可发生在这一阶段D．若图丙表示果蝇卵巢内的几种细胞，则b组细胞中不会出现联会和四分体[例10]下图中甲是某生物的一个精细胞，根据染色体的类型和数目，判断图乙中与其来自同一个精原细胞的有(　　)A．①②       B．①④        C．①③        D．②④[例11]减数分裂与生物变异具有密切的联系。下列相关叙述中正确的是(　　)A．减数分裂过程中基因突变、基因重组和染色体变异均可能发生B．如果不考虑基因突变，一个基因型为Bb的男子产生基因型为bb的精子的原因可能是有关细胞在减数第一次分裂或减数第二次分裂后期两条染色体没有分开C．基因重组只能发生于同源染色体之间D．发生生物变异后，细胞核中的基因不再遵循遗传规律[例12]基因型为AaXBY的小鼠仅因为减数分裂过程中染色体未正常分离，而产生一个不含性染色体的AA型配子。等位基因A、a位于2号染色体。下列关于染色体未分离时期的分析，正确的是(　　)①2号染色体一定在减数第二次分裂时未分离②2号染色体可能在减数第一次分裂时未分离③性染色体可能在减数第二次分裂时未分离④性染色体一定在减数第一次分裂时未分离A．①③        B．①④        C．②③        D．②④必刷好题 基础演练能力提升巅峰突破1．下列关于高等动物细胞增殖的叙述，错误的是 (　　)A．有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期，都进行1次染色质DNA的复制B．细胞周期的G2期已经形成了1对中心体，在有丝分裂前期形成纺锤体C．染色体数为2n=24的性原细胞进行减数分裂，中期Ⅱ染色体数和染色体DNA分子数分别为12和24D．若在G2期某染色质的1个DNA分子发生片段缺失，则该细胞有丝分裂产生的2个子细胞均含有该异常DNA2．如图为某二倍体生物体内的一组细胞分裂示意图，据图分析正确的是(　　)A．图②产生的子细胞一定为精细胞B．图中属于体细胞有丝分裂过程的有①③⑤C．图示5个细胞均具有同源染色体D．该生物的体细胞中均含有2个染色体组3．低温诱导可使二倍体草鱼卵原细胞在减数第一次分裂时不形成纺锤体，从而产生染色体数目加倍的卵细胞，此卵细胞与精子结合发育成三倍体草鱼胚胎。上述过程中产生下列四种细胞，下图所示四种细胞的染色体行为(以二倍体草鱼体细胞含两对同源染色体为例)可出现的是(　　)4．关于同一个体中细胞有丝分裂和减数第一次分裂的叙述，正确的是(　　)A．两者前期染色体数目相同，染色体行为和DNA分子数目不同B．两者中期染色体数目不同，染色体行为和DNA分子数目相同C．两者后期染色体数目和染色体行为不同，DNA分子数目相同D．两者末期染色体数目和染色体行为相同，DNA分子数目不同 5．一个基因组成为AaXBXb的卵原细胞进行减数分裂(不考虑突变和基因重组)。下列有关叙述错误的是 (　　)A．若某细胞的基因组成为AAXBXB，则该细胞可能处于减数第二次分裂中期B．减数第一次分裂产生的两个子细胞中，核DNA中遗传信息不同C．减数第一次分裂产生的两个子细胞中，细胞质DNA含量不同D．若产生的卵细胞的基因组成为AXB，则与该卵细胞同时产生的3个极体有3种基因组成6．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的雄蝇减数分裂过程中，若出现一个AAXBXb类型的变异细胞，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数是体细胞的一半C．形成该细胞过程中，A和a随姐妹染色单体分开发生了分离D．形成该细胞过程中，有节律基因发生了突变7．图1和图2表示某二倍体生物的细胞分裂图像；图3表示该生物细胞分裂过程中，不同时期每条染色体上DNA分子数的变化；图4表示该生物细胞分裂过程中染色体和核DNA的数量关系。下列有关叙述正确的是(　　)                           图1　    图2       图3           图4A．图1和图2所示细胞的分裂方式不同，图2所示细胞为次级精母细胞B．图1和图2所示细胞均处于图3的BC时期C．能发生基因重组的细胞有图3中处于BC时期的细胞、图4中进行b→c过程的细胞D．细胞分裂过程中不会出现图4中d时期的数量变化，图2所示细胞所处的分裂时期对应图4中的a时期8．某二倍体高等动物(2n=6)雄性个体的基因型为AaBb，其体内某细胞处于细胞分裂某时期的示意图如图所示。下列叙述正确的是(　　)A．形成该细胞过程中发生了基因突变和染色体畸变B．该细胞含有3个四分体，6条染色体，12个DNA分子C．该细胞每条染色体的着丝粒都连有两极中心体发出的纺锤丝D．该细胞分裂形成的配子的基因型为aBX、aBXA、AbY、bY9．下列关于二倍体生物细胞分裂的叙述，正确的是(　　)A．某细胞有丝分裂后期有36个着丝粒，该细胞在减数第二次分裂后期也有36个着丝粒B．某细胞减数第二次分裂中期有8条染色体，此细胞在减数分裂过程中可产生4个四分体C．能进行分裂的细胞都具有细胞周期D．一个基因型为AaXbY的精原细胞，在减数分裂过程中，由于染色体分配紊乱，产生了一个基因型为AaXb的精子，则另外三个精子的基因型分别是AaXb、Y、Y10．蜜蜂种群由蜂王、工蜂和雄蜂组成，雄蜂是由未受精的卵细胞发育而来的，蜂王和工蜂由受精卵发育而来。雄蜂通过A型减数分裂产生正常的精子(含一个染色体组)，蜂王通过B型减数分裂产生正常的卵细胞(含一个染色体组)。下列叙述正确的是(　　)A．蜜蜂性别既与染色体组数有关，也与性染色体有关B．雄蜂的A型减数分裂过程中会出现同源染色体分离现象C．蜂王为二倍体生物，而雄蜂为单倍体生物，它们之间不存在生殖隔离D．蜜蜂受精卵细胞中的遗传物质有1/2来自母方，1/2来自父方11．遗传学家将白眼雌果蝇(XbXb)和红眼雄果蝇(XBY)杂交，所产生的两千多只子代中有一只白眼雌果蝇和一只红眼雄果蝇。进一步研究表明，出现这种现象的原因是母本产生配子时两条X染色体未分离，已知含3条X染色体和无X染色体的果蝇胚胎致死(已知性染色体组成为XO的果蝇为雄性，性染色体组成为XXY的果蝇为雌性)。下列分析错误的是(　　) A．子代红眼雄果蝇的精原细胞中不存在Y染色体B．子代白眼雌果蝇的体细胞中最多含4条X染色体C．母本两条X染色体未分离可能发生在初级卵母细胞中D．与异常卵细胞同时产生的3个极体的染色体数目都不正常12．下列是有关生物的细胞分裂图示，请据图分析回答下列问题。                 图1                   图2                   图3            图4         图5(1)图5所示细胞所处分裂时期对应图2中的　　　　段，D2E2段细胞中染色体的行为变化与图1中的　　　　段变化相同。(2)图5所示细胞产生的子细胞的名称为　　　　　　，图　　　　(填“3”“4”或“5”)所示细胞是孟德尔自由组合定律产生的细胞学基础。(3)图3所示细胞中有　　　　对同源染色体，有　　　　个四分体，若染色体①上有基因A，则染色体⑤上相同位点有基因a的原因是　　　　　　　　　　　　。(4)若图1中纵坐标表示核DNA数，则图　　　　(填“3”“4”或“5”)所示细胞的核DNA含量对应图1中的D1E1段。