新高考生物一轮复习精品讲义第12讲 减数分裂与受精作用（含解析）

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[高中生物一轮复习教学讲义 必修2]第12讲  减数分裂与受精作用考点一 减数分裂与受精作用1．减数分裂概述：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．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。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。4．精子与卵细胞形成过程的比较项目精子卵细胞部位动物睾丸、植物花药动物卵巢、植物胚珠减数第一次分裂1个精原细胞(2N)      ↓复制1个初级精母细胞(2N)      ↓2个次级精母细胞(N)(等大)减数第二次分裂2个次级精母细胞(N)      ↓4个精细胞(N)是否变形4个精细胞变形    ↓4个精子不需变形，3个极体退化细胞质的分裂分配情况两次分裂都均等只有减数第二次分裂中第一极体的分裂均等，其他分裂皆不均等
分裂结果相同点(1)染色体的行为和数目变化过程是一样的，表现在三个方面：①染色体都是在减数第一次分裂前的间期复制；②减数第一次分裂都是同源染色体联会、均分；③减数第二次分裂都是着丝点分裂，姐妹染色单体分开。(2)产生的子细胞数目都是4，且细胞中染色体数目减半。(3)性细胞染色体是由性原细胞的非同源染色体自由组合而来的，种类都为2n种(二倍体生物)，n为同源染色体对数。(4)精原细胞和卵原细胞的增殖方式都是有丝分裂注意说明：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。5．实验探究：现察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片(1)实验目的：通过观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片，识别减数分裂不同阶段的染色体的形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解(2)实验原理：处于繁殖期的雄蝗虫的精巢里，精母细胞正在进行减数分裂。因此可以通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，识别减数分裂不同阶段的染色体形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。(3)实验的方法步骤①装片制作(同有丝分裂装片制作过程)：解离→漂洗→染色→制片。②显微观察注意事项：(1)选择蝗虫作实验材料的理由：取材容易，蝗虫染色体数目较少，染色体较大，分裂各期容易观察。(2)该实验宜选用雄性个体生殖器官作为实验材料的原因：①雄性个体产生的精子数多于雌性个体产生的卵细胞数；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，才继续完成减数第二次分裂。6．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
7．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)   8．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。
1．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[答案]D．[解析]雄蝇的基因型为AaXBY，而变异细胞的基因型为AAXBXb，由于在减数第一次分裂过程中同源染色体分离会导致等位基因分离，而变异细胞中无等位基因A和a而含有两个A且无Y染色体，判断该细胞为次级精母细胞，A错误；处于减数第二次分裂时期的细胞中核DNA数与体细胞的核DNA数相同，B错误；形成该次级精母细胞的过程中，A和a随同源染色体在减数第一次分裂后期的分离而分离，C错误；次级精母细胞中应含有XBXB或YY基因，但该次级精母细胞含有XBXb，说明在形成该细胞过程中发生了基因突变，B突变成b，D正确。2．如图为一只果蝇两条染色体上部分基因分布示意图，下列叙述错误的是(　　)A．朱红眼基因cn、暗栗色眼基因cl为一对等位基因B．在有丝分裂中期，X染色体和常染色体的着丝点都排列在赤道板上C．在有丝分裂后期，基因cn、cl、v、w会出现在细胞的同一极D．在减数第二次分裂后期，基因cn、cl、v、w可出现在细胞的同一极[答案]A．[解析]等位基因是指位于一对同源染色体的相同位置上控制相对性状的基因，朱红眼基因、暗栗色眼基因位于同一条染色体上，A项错误；有丝分裂中期每条染色体的着丝点都排列在细胞中央的赤道板位置上，B项正确；有丝分裂后期，着丝点分裂，姐妹染色单体分开形成两条子染色体，分别移向细胞两极，故图中所示基因会出现在细胞的同一极，C项正确；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，图中常染色体与X染色体属于非同源染色体，可以组合到一起，所以在减数第二次分裂后期，图中所示基因也可出现在细胞的同一极，D项正确。3．一个基因组成为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[答案]D．[解析]若某细胞的基因组成为AAXBXB，说明等位基因A与a分离、XB与Xb分离，但是姐妹染色单体上的相同基因还没有分配到子细胞中去，则该细胞可处于减数第二次分裂中期，A正确；由于减数第一次分裂后期，同源染色体上的等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合，
因此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，B正确；初级卵母细胞减数第一次分裂过程中，细胞质是不均等分裂的，因此产生的两个子细胞相比较，细胞质DNA含量不同，C正确；若产生的卵细胞基因组成为AXB，则与该卵细胞同时产生的3个极体(AXB、aXb、aXb)有2种基因组成，D错误。4．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[答案]D．[解析]图1所示细胞中染色体的着丝点已经分裂，染色体正在移向细胞两极，且细胞内含有同源染色体，故图1所示细胞处于有丝分裂后期。图2所示细胞中染色体着丝点已经分裂，染色体正在移向细胞两极，且没有同源染色体，故图2 所示细胞处于减数第二次分裂后期，由于细胞质均等分裂，且生物体的性别未知，所以图2所示细胞为次级精母细胞或第一极体，A项错误。图3的BC时期表示每条染色体上含有2个DNA分子，即细胞内含有染色单体，而图1和图2所示细胞内均没有染色单体，B项错误。基因重组发生在进行减数第一次分裂的细胞中，图3中处于BC时期的细胞可以是进行减数第一次分裂的细胞。图4中b时期的细胞内染色体数为体细胞中的一半，且细胞中染色体数∶核DNA分子数=1∶2，故b时期应为减数第二次分裂的前期和中期；c时期的细胞内染色体数是体细胞中的一半，且细胞中染色体数∶核DNA分子数=1∶1，故c时期应为减数第二次分裂结束，进行b→c过程的细胞中不会发生基因重组，C项错误。图4中d时期表示细胞中染色体数∶核DNA分子数=2∶1，细胞分裂过程中不会出现这样的数量关系。图4中a时期细胞中染色体数=体细胞中的染色体数，而且细胞内不含染色单体，所以可表示处于减数第二次分裂后期的细胞(如图2所示细胞)，D项正确。5．二倍体动物某个精原细胞形成精细胞过程中，依次形成四个不同时期的细胞，其染色体组数和同源染色体对数如图所示： 
下列叙述正确的是(　　)A．甲形成乙过程中，DNA复制前需合成rRNA和蛋白质B．乙形成丙过程中，同源染色体分离，着丝粒不分裂C．丙细胞中，性染色体只有一条X染色体或Y染色体D．丙形成丁过程中，同源染色体分离导致染色体组数减半[答案]A．[解析]本题考查减数分裂的知识，意在考查考生的识图能力和理解能力。DNA复制前会合成所需的蛋白质，并且会发生核糖体的增生，核糖体由rRNA和蛋白质组成，故DNA复制前需合成rRNA和蛋白质，A正确。乙中染色体组数为2，同源染色体对数为2N，可表示减数第一次分裂前、中、后期，丙中染色体组数为2，同源染色体对数为0，说明丙处于减数第二次分裂后期，乙形成丙过程中，同源染色体分离，也会出现着丝粒的分裂，B错误。丙细胞中染色体着丝粒分裂，会出现2条X染色体或Y染色体，C错误。丁可表示减数第二次分裂末期结束后形成的子细胞，丙形成丁过程中没有同源染色体分离现象，D错误。6．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、bY[答案]D．[解析]本题考查减数分裂和变异。由图可知，A基因所在的染色体片段易位到了X染色体上，没有体现基因突变，A错误；该细胞为减数第一次分裂中期图像，四分体出现在减数第一次分裂前期，同时DNA除主要分布在染色体上外，细胞质中也含有，细胞中DNA分子数大于12，B错误；该细胞处于减数第一次分裂中期，每条染色体的着丝粒仅连接从一极中心体发出的纺锤丝，C错误；据图可知，该细胞分裂可形成4种配子，基因型分别为aBX、aBXA、AbY、bY，D正确。7．下列关于某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．两者后期染色体数目和染色体行为不同，DNA分子数目相同B．两者前期染色体数目相同，染色体行为和DNA分子数目不同C．两者末期染色体数目和染色体行为相同，DNA分子数目不同D．两者中期染色体数目不同，染色体行为和DNA分子数目相同[答案]A．[解析]有丝分裂后期和减数第一次分裂后期染色体数目不同，染色体行为也不同。有丝分裂后期着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为染色体，而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，但是有丝分裂后期和减数第一次分裂后期DNA分子数目相同，A正确。有丝分裂前期和减数第一次分裂前期DNA分子数和染色体数目均相同，但染色体行为不同，有丝分裂前期染色体散乱地分布于细胞中，而减数第一次分裂前期同源染色体两两配对形成四分体，B错误。有丝分裂末期和减数第一次分裂末期染色体数目不同，DNA分子数目相同，
C错误。有丝分裂中期和减数第一次分裂中期的DNA分子数和染色体数目均相同，D错误。8．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、Y[答案]B．[解析]图中DNA复制导致DNA数目加倍而染色体数目不变，①为初级卵母细胞，其细胞中有4条染色体，A错误；由图可知，③的个体大且能产生卵细胞和极体，因此③表示次级卵母细胞，由于在减数第一次分裂前的间期DNA发生复制，结合卵细胞的基因组成可判断③中含有2个基因B，B正确；图示发生的变异属于染色体数目变异，C错误；图示过程会产生一个异常的卵细胞，D错误。9．如图为某基因型为AABbXDXD的雌性个体内一个处于分裂后期的细胞分裂图。下列相关叙述正确的是(　　)A．该细胞应为次级卵母细胞，内含中心体B．该细胞内出现B和b基因一定源于交叉互换C．该细胞产生的子细胞均不参与受精作用D．该细胞内有4条染色体、两对同源染色体[答案]C．[解析]该细胞来源于雌性个体，该细胞进行的是均等分裂，且细胞内没有同源染色体，因此该细胞应为第一极体，A、D错误；该细胞内出现B和b基因可能源于交叉互换，也可能源于基因突变，B错误；该细胞产生的子细胞为极体，而极体不参与受精作用，C正确。10．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，如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(　　)　　                          A             B          C           　D[答案]B．[解析]根据题干信息可知，卵原细胞在减数第一次分裂时不形成纺锤体，因此同源染色体不能移向两极，A不可能出现；由于减数第一次分裂时不形成纺锤体，所以形成的次级卵母细胞中的染色体数目与体细胞的相同，即次级卵母细胞在减数第二次分裂后期时含有8条染色体，B可能出现；减数第二次分裂形成的卵细胞中染色体数目为4，C不可能出现；染色体数目加倍的卵细胞与精子结合发育成三倍体草鱼胚胎，因此胚胎细胞有丝分裂中期应含有6条染色体，三个染色体组，D不可能出现。11．根据细胞中核DNA相对含量不同，可将细胞进行相应分组。下图甲、乙、丙三组是二倍体成年褐鼠睾丸中细胞数量的抽样统计结果。下列有关叙述正确的是(　　)
A．甲组细胞的染色体复制后都能形成四分体B．乙组细胞仅部分正处于减数第一次分裂前的间期C．丙组细胞都会发生非等位基因的自由组合D．睾丸中细胞的核DNA相对含量只有图中三种可能[答案]B．[解析]根据题干信息可知，卵原细胞在减数第一次分裂时不形成纺锤体，因此同源染色体不能移向两极，A不可能出现；由于减数第一次分裂时不形成纺锤体，所以形成的次级卵母细胞中的染色体数目与体细胞的相同，即次级卵母细胞在减数第二次分裂后期时含有8条染色体，B可能出现；减数第二次分裂形成的卵细胞中染色体数目为4，C不可能出现；染色体数目加倍的卵细胞与精子结合发育成三倍体草鱼胚胎，因此胚胎细胞有丝分裂中期应含有6条染色体，三个染色体组，D不可能出现。12．克莱恩费尔特综合征患者的性染色体组成为XXY。某家庭父亲是红绿色盲患者，母亲是红绿色盲携带者，二者性染色体组成均正常，生了一个色觉正常的克莱恩费尔特综合征患者。下列有关该患者产生的原因，分析错误的是(　　)A．母亲可能减数第一次分裂时同源染色体没有正常分离B．母亲可能减数第二次分裂时姐妹染色单体没有正常分离C．父亲可能减数第一次分裂时同源染色体没有正常分离D．父亲可能减数第二次分裂时姐妹染色单体没有正常分离[答案]D．[解析]本题考查减数分裂与人类遗传病等知识，要求考生理解减数分裂的过程及应用相关知识分析染色体异常遗传病发生的原因，考查的生物学科核心素养为科学思维。假设红绿色盲相关基因用B、b表示，则题中父亲的基因型是XbY，母亲的基因型是XBXb，二者生了一个色觉正常的克莱恩费尔特综合征患者，该患者的基因型为XBXbY或XBXBY，该患者可能是由基因型为XB的卵细胞和基因型为XbY的精子融合成的受精卵发育而来的，也可能是由基因型为XBXb的卵细胞和染色体组成为Y的精子融合成的受精卵发育而来的，还有可能是由基因型为XBXB的卵细胞和染色体组成为Y的精子融合成的受精卵发育而来的。基因型为XbY的精子的产生原因可能是父本在减数第一次分裂时同源染色体没有正常分离；基因型为XBXb的卵细胞的产生原因可能是母本在减数第一次分裂时同源染色体没有正常分离；基因型为XBXB的卵细胞的产生原因可能是母亲在减数第二次分裂时姐妹染色单体没有正常分离，故选D。13．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[答案]D．[解析]从减数分裂的过程分析，出现题干中所述现象的原因可能是卵原细胞在减数第一次分裂或减数第二次分裂异常并产生了异常的卵细胞(基因型为XbXb或O)，故子代中红眼雄果蝇的基因型是XBO，A正确；子代白眼雌果蝇的基因型是XbXb
Y，所以其体细胞处于有丝分裂后期时，含4条X染色体，B正确；母本两条X染色体未分离可能发生在初级卵母细胞中，也可能发生在次级卵母细胞中，C正确；如果母本两条X染色体未分离发生在次级卵母细胞中，则与异常卵细胞同时产生的3个极体中只有1个极体的染色体数目不正常，D错误。14．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。[答案](1)E2F2　C1D1　(2)卵细胞和极体　4　(3)4　0　基因突变　(4)5[解析](1)图5所示细胞处于减数第二次分裂后期，对应图2中的E2F2段；图2中D2E2段细胞中染色体的行为变化是着丝点分裂，与图1中的C1D1段变化相同。(2)图5所示细胞处于减数第二次分裂后期，且细胞质不均等分裂，为次级卵母细胞，其分裂形成的子细胞为卵细胞和极体；孟德尔自由组合定律产生的细胞学基础是同源染色体分离，非同源染色体自由组合，都发生在减数第一次分裂后期，对应图4所示细胞。(3)图3所示细胞中含有4对同源染色体，但不含四分体，因为四分体出现在减数分裂过程中，而图3所示细胞进行的是有丝分裂；染色体①和⑤在前一时期是(一条染色体上的)姐妹染色单体。染色体①上有基因A，染色体⑤上相同位点的基因本应是A，变为a的原因是基因突变。(4)若图1中纵坐标表示细胞的核DNA数，则D1E1段细胞中核DNA含量与体细胞相同，这也与图5所示细胞中核DNA含量相同。