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第2章　基因和染色体的关系
第1节　减数分裂和受精作用
第2课时　减数分裂相关图像分析和数量的变化
题型一　减数分裂各时期的特点
【典例1】下列关于减数分裂过程的叙述,错误的是(　　)
A.在减数分裂过程中,染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ
B.染色单体和DNA数目相等的时期,可能发生非同源染色体的自由组合
C.染色体和DNA数目相等的时期,每条染色体上没有姐妹染色单体
D.染色体组数加倍的时期,可发生着丝粒分裂,同源染色体分离
解析:在减数分裂过程中,减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离,而着丝粒不分裂,染色体分别进入两个子细胞中,导致染色体数目减半,A项正确;减数分裂Ⅰ后期时,发生非同源染色体的自由组合,此时细胞中染色单体和DNA数目相等,B项正确;染色体和DNA数目相等,即每条染色体上只有1个DNA分子,说明此时每条染色体上没有姐妹染色单体,C项正确;减数分裂Ⅱ后期时,由于着丝粒分裂,导致染色体组数加倍,此时细胞中没有同源染色体,D项错误。
答案:D
【方法规律】
减数分裂各时期的主要特点
时期 染色体行为变化
减数分裂前 的间期 发生了DNA复制和有关蛋白质的合成
前期 ①同源染色体配对 ②出现四分体 ③可能发生交叉互换现象
中期 ①同源染色体整齐地排列在赤道板两侧 ②每条染色体的着丝粒都附着在纺锤丝上
后期 ①同源染色体分开 ②非同源染色体自由组合
末期 ①形成2个子细胞 ②子细胞内染色体数目只有母细胞中的一半,且无同源染色体 ③每条染色体含2条姐妹染色单体
前期 ①时间短 ②每条染色体仍具有2条染色单体
中期 染色体的着丝粒与纺锤丝相连,整齐排列在细胞中央的赤道板上
后期 ①每条染色体的着丝粒一分为二 ②染色单体变为染色体,且在纺锤丝的牵引下移向两极
末期 ①染色体平均分配到两极 ②2个子细胞分裂成4个子细胞
迁移应用
1.下列关于减数分裂的叙述,正确的是 (　　)
①减数分裂包括两次连续的细胞分裂
②在次级精母细胞中存在同源染色体
③着丝粒在第一次分裂后期一分为二
④减数分裂的结果是染色体数目减半,DNA数目减半
⑤同源染色体分离,导致染色体数目减半
⑥联会后染色体复制,形成四分体
⑦染色体数目减半发生在第二次分裂的末期
A.①②③　 　B.④⑤⑥　 　C.①④⑤　 　D.①④⑦
解析:减数分裂包括两次连续的细胞分裂,①正确;减数分裂Ⅰ后期,同源染色体分离,因此在次级精母细胞中不存在同源染色体,②错误;着丝粒在减数分裂Ⅱ后期一分为二,③错误;减数分裂的结果是染色体数目减半、DNA数目减半,④正确;减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离,导致染色体数目减半,⑤正确;染色体复制发生在联会前,⑥错误;染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ,⑦错误。
答案:C
题型二　细胞分裂图像的判别
【典例2】下图甲、乙、丙分别表示某一高等动物3个正在进行分裂的细胞,下列说法正确的是 (　　)
甲 乙 丙
A.甲、乙、丙3个细胞内均含有同源染色体
B.甲产生的是次级精母细胞
C.乙产生的是精细胞
D.丙产生的是体细胞
解析:甲、乙两细胞内均含有同源染色体,丙细胞内不含同源染色体,A项错误;甲细胞呈现的特点是同源染色体分离,处于减数分裂Ⅰ后期,又因其细胞膜从细胞的中部向内凹陷,所以甲细胞是初级精母细胞,经分裂产生的是次级精母细胞,B项正确;乙细胞含有同源染色体,且染色体分别移向细胞两极,说明乙细胞处于有丝分裂后期,经分裂产生的是体细胞或原始的生殖细胞,精细胞是通过减数分裂产生的,C项错误;由题意及以上分析可知,该动物为雄性,丙细胞内没有同源染色体,且细胞内染色体分别移向细胞两极,则其处于减数分裂Ⅱ后期,为次级精母细胞,所以丙细胞经分裂产生的是精细胞,D项错误。
答案:B
【方法规律】
“三步法”判断有丝分裂和减数分裂图像
(1)判断方法:一数二看三判断。
(2)示例
①三个前期图的判断。
A B C
判断: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。
A B C
判断: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。
A B C
判断: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。
迁移应用
2.某动物细胞分裂示意图如图所示,该细胞处于(　　)
A.有丝分裂中期 B.有丝分裂后期
C.减数分裂Ⅰ后期 D.减数分裂Ⅱ前期
解析:由题图可知,细胞中同源染色体分离,有丝分裂过程中不会出现同源染色体的分离;因为减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离,所以减数分裂Ⅱ过程中不会出现同源染色体。
答案:C
题型三　减数分裂过程中染色体、DNA数量变化曲线
【典例3】下图表示一个二倍体动物细胞分裂过程中,细胞核内染色体数目及DNA数目的变化,下列叙述错误的是 (　　)
A.在图中两条曲线重叠的各段,每条染色体都不含染色单体
B.在BC段和HI段都能发生染色体的复制
C.在AG段细胞中含有同源染色体,HQ段细胞中不含同源染色体
D.在DE段和LM段,发生的原因都是着丝粒分裂,姐妹染色单体分离
解析:题图中两条曲线重叠的各段,核DNA数目与染色体数目相同,说明每条染色体都不含染色单体,A项正确;在BC段和HI段都能发生染色体的复制,DNA数目会加倍,B项正确;在AG段和HJ段,细胞中含有同源染色体,C项错误;在DE段和LM段,着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,染色体数目加倍,D项正确。
答案:C
【方法规律】
减数分裂过程中染色体、核内DNA数量变化(设体细胞内染色体数为2n)
1.染色体数目变化曲线。
(1)AB段表示减数分裂Ⅰ末期,同源染色体分离,分别进入两个次级性母细胞,导致子细胞内染色体数目减半。
(2)CD段表示减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,导致细胞内染色体数目暂时加倍。
(3)EF段表示分开后的姐妹染色单体成为染色体,分别进入不同的子细胞。
2.核DNA含量变化曲线。
(1)AB段表示在间期染色体复制导致细胞核内DNA含量暂时加倍。
(2)CD段表示减数分裂Ⅰ末期,同源染色体分离,分别进入两个子细胞,导致子细胞核内DNA含量减半。
(3)EF段表示减数分裂Ⅱ末期,分开后的姐妹染色单体成为染色体,分别进入两个子细胞,导致子细胞核内DNA含量减半。
3.一条染色体上的DNA含量变化曲线。
(1)AB段表示在间期,染色体复制使每条染色体上DNA含量暂时加倍(每条染色体包含两条染色单体)。
(2)BC段表示部分间期、减数分裂Ⅰ分裂期以及减数分裂Ⅱ前期、中期,即在减数分裂过程中存在姐妹染色单体的时期。
(3)CD段表示减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,每条染色体上的DNA含量减半。
注意:①减数分裂Ⅰ过程中同源染色体分离,平均进入两个子细胞中,故染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ末期;而减数分裂Ⅱ过程中染色体数为n→2n→n,在后期暂时加倍,末期减半。②减数分裂Ⅱ后期,染色体数、DNA数都与正常体细胞相同,但没有同源染色体。
迁移应用
3.细胞分裂过程中一条染色体上的DNA含量的变化情况如下图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.AB可表示DNA分子复制 B.DE可表示减数分裂Ⅱ全程
C.CD可表示染色体的着丝粒分裂 D.BC可表示有丝分裂前期和中期
解析:AB段表示一条染色体上的DNA分子通过复制加倍,A项正确;DE段表示一条染色体上含1个DNA分子,不能表示减数分裂Ⅱ全过程,因为在减数分裂Ⅱ前期和中期着丝粒没有分裂,细胞中一条染色体上含2个DNA分子,B项错误;CD段表示染色体的着丝粒分裂,导致染色单体分开,一条染色体从含2个DNA分子变为含1个DNA分子,C项正确;BC段表示一条染色体上含2个DNA分子,即染色体上含有染色单体,可表示有丝分裂前期和中期,D项正确。
答案:B
题型四　减数分裂形成配子来源的判定
【典例4】下图表示某种生物的精细胞,根据细胞内染色体的类型(黑色来自父方、白色来自母方),判断下列说法错误的是(　　)
A B C D E F
A.可能来自同一个次级精母细胞的2个精细胞是A和E以及C和D
B.这6个精细胞至少来自2个精原细胞、4个次级精母细胞
C.精细胞A的一条染色体在初级精母细胞时期发生了交叉互换
D.这6个精细胞中同时含有该生物父方和母方遗传物质的是A、B、C细胞
解析:次级精母细胞形成精细胞时会发生着丝粒的分裂,姐妹染色单体的颜色完全相同(未发生交叉互换)或少部分不同(发生交叉互换),可能来自同一个次级精母细胞的2个精细胞是A和E以及C和D,A项正确;A和E可能来自1个次级精母细胞,C和D可能来自1个次级精母细胞,B和F分别来自不同的次级精母细胞,A、E、F可能来自1个精原细胞,B、C、D可能来自1个精原细胞,故这6个精细胞至少来自2个精原细胞、4个次级精母细胞,B项正确;精细胞A中黑色的染色体上含有一小段白色片段,说明初级精母细胞时期发生了交叉互换,C项正确;这6个精细胞中同时含有该生物父方和母方遗传物质(即同时含有黑色和白色染色体)的是A、B、C、E、F,D项错误。
答案:D
【方法规律】
1个精原细胞经减数分裂产生4个精子,有2种类型(不考虑交叉互换),每种类型有 2个,这2种类型精子的染色体组合起来就是这个精原细胞的染色体,类似于数学上补集的关系,即可简记为两种精子染色体组成互为“补集”。
迁移应用
4.某个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精原细胞的个数是(不考虑交叉互换) (　　)
A.2个　　 B.3个　　 C.4个　　 D.5个
解析: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项正确。
答案:C
第2课时　减数分裂相关图像分析和数量的变化
（一）基础巩固
1.下图为某二倍体生物体内的一组细胞分裂示意图,据图分析错误的是(　　)
① ② ③ ④ ⑤
A.图②产生的子细胞为精细胞
B.图中属于体细胞有丝分裂过程的有③⑤
C.图①中含有4个四分体
D.该生物的体细胞中含有4条染色体
解析:由题图可知,该动物是雄性,且图②细胞处于减数分裂Ⅱ后期,其产生的子细胞是精细胞,A项正确;图中处于有丝分裂过程的细胞有③⑤,处于减数分裂过程的细胞有①②④,B项正确;图①细胞含有4条染色体,2个四分体,C项错误;该生物的体细胞中含有4条染色体,D项正确。
答案:C
2.下图表示某种动物不同个体中某些细胞的分裂过程,下列有关叙述错误的是(　　)
甲 乙 丙 丁
A.4个细胞中均有同源染色体
B.与减数分裂Ⅱ中期相比,乙、丁细胞中染色体数目暂时加倍
C.甲、丙均可表示处于减数分裂Ⅰ后期的细胞
D.丁细胞可表示次级精母细胞或第一极体
解析:4个细胞中,甲与丙中均有同源染色体,乙与丁中没有同源染色体,A项错误。
答案:A
3.下图为果蝇体内的细胞(2n=8)在细胞分裂过程中每条染色体上的DNA分子数目的变化曲线,下列有关叙述错误的是(　　)
A.DNA复制发生在BC时期
B.同源染色体分离发生在DE时期
C.EF时期的细胞中染色体数可能达到16条
D.染色体交叉互换发生在CD时期
解析:BC时期形成的原因是DNA的复制,使得DNA分子数目加倍,A项正确;DE时期形成的原因是着丝粒的分裂,发生在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期,而同源染色体的分离发生在减数分裂Ⅰ后期,B项错误;有丝分裂后期着丝粒分裂,染色体数目加倍,此时染色体数为16条,C项正确;CD时期可表示有丝分裂前期、中期或减数分裂Ⅰ或减数分裂Ⅱ前期、中期,染色体交叉互换发生在减数分裂Ⅰ前期,D项正确。
答案:B
4.下图表示在不同时间内观察到的某高等动物体内4个细胞的染色体数目,下列相关叙述错误的是(　　)
A.Ⅰ、Ⅱ可能是Ⅳ分裂后的子细胞
B.Ⅱ、Ⅲ不一定是Ⅳ的子细胞
C.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ可能存在于同一器官中
D.Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的核DNA分子数之比可能是1∶2∶2
解析:由染色体数目可知,Ⅰ是减数分裂后形成的生殖细胞或减数分裂Ⅱ前、中期的细胞,Ⅳ是有丝分裂后期的细胞,Ⅱ、Ⅲ可能是体细胞,可能是有丝分裂后期前的细胞,也可能是减数分裂Ⅰ末期前或减数分裂Ⅱ后期的细胞,Ⅳ分裂后产生的子细胞是体细胞,A项错误、B项正确;在动物的生殖器官中,既可以进行有丝分裂,也可以进行减数分裂,所以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ可能存在于同一器官中,C项正确;若Ⅱ是减数分裂Ⅱ后期的细胞,Ⅲ是有丝分裂后期前的细胞,而Ⅳ是有丝分裂后期的细胞,则Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的核DNA分子数之比可能为1∶2∶2,D项正确。
答案:A
5.细胞分裂是生物体一项重要的生命活动,是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。请据图回答下列问题。
图1
图2 图3 图4
若某动物的一个细胞正在进行图2所示分裂,则其核DNA分子的数目与
图1的　　　　________段相对应,下一个时期的染色体行为变化与c区间中　　　　段的变化相同。
(2) 图3所示细胞处于　 , 在雄性动物体内此类细胞经过减数分裂形成的生殖细胞中,染色体组成可能有　　　　种类型。
(3) 若图4是某高等雌性动物细胞,则它的名称是　　　　　　　　　,该动物的体细胞中有　　　　条染色体。
(4) 基因分离定律的实质是通过图3中 　　 　　　(填序号)彼此分离体现的,该分离过程发生在图1的　　　　段。
解析:(1)图2细胞处于减数分裂Ⅱ中期,此时细胞中核DNA分子数目与图1的IJ段相对应;下一个时期为减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,此时期的染色体行为与有丝分裂后期相同,即与c区间中NO段的变化相同。(2) 该生物的体细胞中含有两对同源染色体,减数分裂Ⅰ过程中,同源染色体分离的同时,非同源染色体自由组合,所以该生物的原始生殖细胞经过减数分裂形成的生殖细胞中,染色体组成有2×2=4种类型。(3) 若图4是某高等雌性动物细胞减数分裂形成的子细胞,则名称为卵细胞或极体;减数分裂形成的子细胞的染色体数目是体细胞的一半,因此该动物的体细胞中有6条染色体。(4) 基因分离定律的实质是等位基因随着同源染色体的分开而分离,即通过图3中①与②、③与④彼此分离体现,该分离过程发生在减数分裂Ⅰ后期,即图1的GH段。
答案:(1)IJ　NO　(2)四分体时期(或减数分裂Ⅰ前期)　4　(3)卵细胞或极体　6　(4)①与②、③与④　GH
（二）拓展提高
6.(2023·广州一模)雄性黑腹果蝇(2n=8)某正常细胞的部分染色体组成如下图所示,图中①②表示染色体,a、b、c、d表示染色单体。下列叙述正确的是(　　)
A.该细胞为精原细胞,处于有丝分裂前期
B.①与②的分离、a与b的分离均发生在减数分裂Ⅰ后期
C.该细胞中染色体数与核DNA分子数均为精细胞的2倍
D.图中未画出的一对染色体的形态和大小不同
解析:该细胞为初级精母细胞,处于减数分裂Ⅰ前期,A项错误;①和②为同源染色体,在减数分裂Ⅰ后期分离,a和b为姐妹染色单体,在减数分裂Ⅱ后期分离,B项错误;该细胞中染色体数是精细胞中染色体数的2倍,该细胞中核DNA分子数是精细胞的4倍,C项错误;果蝇有3对常染色体和1对性染色体,图中未画出的1对染色体为性染色体,大小和形态不同,D项正确。
答案:D
7.下图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交叉互换,结果形成了①~④所示的4个精细胞。这 4个精细胞中,来自同一个次级精母细胞的是(　　)
甲 ① ② ③ ④
A.①与②　　　　 B.①与③ C.②与③ D.②与④
解析:由甲图可知,这对同源染色体一条为黑色,一条为白色,经过染色体复制和交叉互换后,白色染色体中的一条染色单体上含有部分黑色片段,黑色染色体中的一条染色单体上含有部分白色片段。则精细胞①与④或②与③来自同一个次级精母细胞。
答案:C
8.图甲中曲线表示某生物的体细胞分裂过程及精子形成过程中每个细胞内某物质数量的变化;A、B、C、D、E分别为分裂过程中的细胞示意图。图乙是该生物细胞在分裂过程中每条染色体上的DNA分子数目变化曲线。请据图回答下列问题。
A B C D E
甲
乙
(1)图甲曲线中①~③段可表示细胞进行　　　　分裂过程中　　　　的数量变化。
(2)图甲细胞A~E中与曲线②⑤相对应的细胞分别是　　 　　。
(3)图甲细胞A~E中,含有2个染色体组的是　　　　,D细胞中有　　　　个四分体。
(4)等位基因分离、非等位基因自由组合发生在图乙曲线的　 　段。
解析:(1)根据分析可知,图甲曲线表示的是染色体的数量变化,①~③段染色体数量由2n→4n→2n,可表示细胞进行有丝分裂时的染色体数量变化。(2)图甲中②表示有丝分裂后期,对应E细胞;图甲中的⑤表示减数分裂Ⅱ后期,对应B细胞。(3)细胞A处于四分体时期,含2个染色体组;细胞B处于减数分裂Ⅱ后期,含2个染色体组;细胞C含1个染色体组;细胞D处于有丝分裂中期,含2个染色体组;细胞E处于有丝分裂后期,含4个染色体组,故含有2个染色体组的细胞是A、B、D。D细胞处于有丝分裂中期,不含四分体。(4)等位基因分离、非等位基因自由组合发生在减数分裂Ⅰ后期,此时细胞中含有姐妹染色单体,即每条染色体上含有2个DNA分子,对应图乙曲线的BC段。
答案:(1)有丝　染色体　(2)E、B　(3)A、B、D　0　(4)BC
探究实践课:观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
一、实验目的
通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片,识别减数分裂不同时期染色体的形态、位置和数目,加深对减数分裂过程的理解。
二、实验原理
根据细胞中染色体形态、位置和数目的变化,识别减数分裂的各个时期。
三、材料用具
蝗虫精母细胞减数分裂装片，显微镜。
四、方法步骤
实验思考
1.本实验思考。
(1)当你的目光聚焦在显微镜视野中的一个细胞时,你怎样判断它处于减数分裂的哪个时期
提示:减数分裂Ⅰ会出现同源染色体联会、四分体形成、同源染色体排列在赤道板两侧、同源染色体分离、移向细胞两极的染色体分别由两条染色单体组成等现象。
减数分裂Ⅱ的中期,非同源染色体排列在细胞赤道板位置,移向细胞两极的染色体不含染色单体。
(2)减数分裂 Ⅰ 的中期,两条同源染色体分别排列在细胞赤道板的两侧。末期在细胞两极的染色体由该细胞一整套非同源染色体组成,其数目是体细胞染色体数目的一半,每条染色体均由两条染色单体构成。减数分裂Ⅱ的中期,所有染色体的着丝粒排列在细胞赤道板的位置。末期细胞两极的染色体不含染色单体。
(3)通过比较同一时刻同种生物不同细胞的染色体特点,来推测一个精母细胞在不同分裂时期的染色体变化。这一做法能够成立的逻辑前提是什么
提示:同一生物的细胞,所含遗传物质相同;增殖的过程相同;不同细胞可能处于细胞周期的不同阶段。因此,可以通过观察多个精母细胞的减数分裂,推测出一个精母细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。
2.延伸思考。
一般来说,雄性个体产生的雄配子数量远远多于雌性个体产生的雌配子数量,因此在选择观察减数分裂的材料时,要选择分裂旺盛的雄性个体生殖器官——被子植物的花药或动物的睾丸(精巢)。另外,在动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底,只有和精子相遇后,在精子的刺激下,才继续完成减数分裂Ⅱ,所以要完整观察减数分裂各时期的图像,特别是减数分裂Ⅱ时期的图像,一般不选择雌性个体。
归纳提升
1.实验中要特别注意不同时期细胞的特点
减数分裂Ⅰ中期:成对的同源染色体排列在赤道板两侧。
减数分裂Ⅰ后期:同源染色体分离,分别移向细胞两极。
减数分裂Ⅱ中期:非同源染色体的着丝粒排列在赤道板上。
减数分裂Ⅱ后期:着丝粒分裂,染色单体成为染色体并向细胞两极移动。
2.显微镜的使用
先用低倍镜观察,后用高倍镜观察,在低倍镜下找到各时期图像,高倍镜下观察细胞中染色体的形态、位置和数目。
实战演练
1.下列关于“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”实验的说法,错误的是 (　　)
A.仔细观察染色体的形态、位置和数目时需用高倍镜
B.跟踪观察一个精母细胞可看到减数分裂的连续变化
C.实验材料通常选择分裂旺盛的精巢
D.视野中能观察到联会的细胞处于减数分裂Ⅰ时期
解析:仔细观察染色体的形态、位置和数目时需用高倍镜,A项正确;在解离的过程中,细胞已经被杀死,不能跟踪观察一个精母细胞以看到减数分裂的连续变化,B项错误;实验材料通常选择分裂旺盛的精巢,C项正确;联会发生于减数分裂Ⅰ的前期,D项正确。
答案:B
2.为了观察减数分裂各时期的特点,下列实验材料选择恰当的是 (　　)
①蚕豆的雄蕊　②桃花的雌蕊　③蝗虫的精巢　④小鼠的卵巢
A.①③　　　　 B.①② C.③④ D.②④
解析:蚕蚕豆的雄蕊是雄性生殖器官,能通过减数分裂形成精子,而且数量多,适宜作为观察减数分裂的材料,①正确;桃花的雌蕊中,1个大孢子母细胞经1次减数分裂形成4个大孢子,3个退化,剩下的1个大孢子经3次有丝分裂形成8核胚囊,分裂细胞数目太少,不易观察到各个时期,因此不宜作为实验材料,②错误;蝗虫的精巢是雄性生殖器官,该器官进行旺盛的减数分裂过程,而且产生的精子数量较多,适宜作为观察材料,③正确;小鼠的卵原细胞进行的减数分裂Ⅰ是在排卵前后完成的,减数分裂Ⅱ是在精子的刺激下,在输卵管中完成的,且数量较少,因此不宜作为实验材料,④错误。
答案:A
3.下列关于“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”实验的描述,正确的是 (　　)
A.观察减数分裂一般选择昆虫雄性个体的精巢作为实验材料
B.该装片中不能观察到同源染色体未分离的细胞
C.在该装片的制作过程中需要用甲基绿对染色体进行染色
D.在高倍镜下找到减数分裂Ⅰ的细胞,可观察其染色体的动态变化
解析:一般来说,雄性个体产生的精子数量远远多于雌性个体产生的卵细胞数量,而且雌性个体细胞的减数分裂Ⅱ是在精子的刺激下、在输卵管中完成的,因此观察减数分裂一般选择雄性个体的生殖器官作为实验材料,A项正确;该装片中可能会观察到同源染色体未分离的细胞,如处于减数分裂Ⅰ中期的细胞,B项错误;甲基绿是对DNA进行染色的染料,该实验应该用甲紫溶液或醋酸洋红溶液染色,C项错误;该实验中,细胞在解离的过程中已经被杀死,所以不可能观察到染色体的动态变化,D项错误。
答案:A
4.下列关于观察减数分裂实验的叙述,错误的是 (　　)
A.用洋葱根尖制成装片,能观察同源染色体联会现象
B.相较于用桃花雌蕊制成的装片,在用桃花雄蕊制成的装片中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,可能观察到同源染色体联会现象
D.可用蝗虫精母细胞、蚕豆花粉母细胞的固定装片观察减数分裂
解析:用洋葱根尖制成的装片,不能用来观察同源染色体联会现象,因为洋葱根尖分生区细胞进行有丝分裂,而同源染色体联会现象发生在减数分裂过程中,A项错误;由于花药中精母细胞数量远远多于雌蕊中的卵母细胞数量,所以用雄蕊观察减数分裂现象更好,B项正确;同源染色体联会发生在减数分裂Ⅰ前期,所以能观察到减数分裂现象的装片中,可观察到同源染色体联会现象,C项正确;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,D项正确。
答案:A
5.下列关于“观察洋葱根尖细胞的有丝分裂装片”和“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”的叙述,错误的是(　　)
A.均可使用卡诺氏液染色后观察细胞内染色体的数目变化
B.都先用低倍镜找到分裂期细胞后,再换高倍镜仔细观察
C.都可通过观察染色体的位置、数目判断细胞的分裂时期
D.着丝粒分裂后,分布在细胞两极的染色体组成一般相同
解析:卡诺氏液适用于一般植物组织和细胞的固定,常用于根尖、花药压片及子房石蜡切片等,所以把根尖放在卡诺氏液中浸泡,以固定细胞的形态,A项错误;利用显微镜观察时,都先用低倍镜找到分裂期细胞后,再换高倍镜仔细观察,B项正确;在有丝分裂和减数分裂过程中,染色体的行为呈现周期性的变化,因此可以通过观察染色体的存在状态判断细胞所处时期,C项正确;着丝粒分裂后,分布在细胞两极的染色体组成一般相同,D项正确。
答案:A
6.某雌性动物体细胞染色体数目为2n=12,对其某组织的切片用显微镜进行观察发现,有的细胞内染色体数目是24,有的细胞内染色体数目是12,有的细胞内染色体数目是6。那么该组织切片取自(　　)
A.睾丸 B.骨髓 C.脑 D.卵巢
解析:根据题意可知,对其某组织的切片用显微镜进行观察发现,有的细胞内染色体数目是24,有的细胞内染色体数目是12,有的细胞内染色体数目是6,说明该器官的细胞有的进行有丝分裂,有的进行减数分裂,故该组织切片一定来自动物的生殖器官,因为该动物为雌性,所以该组织切片取自卵巢。
答案:D
7.下图为精子形成过程中几个时期的细胞模式图。下列有关叙述错误的是 (　　)
甲 乙 丙 丁
A.精子形成过程的顺序为甲→丙→乙→丁
B.图甲细胞中不含同源染色体
C.图乙细胞中染色体数与核DNA分子数之比为1∶2
D.图丙细胞中有2个四分体
解析:分析题图可知,图甲细胞为精原细胞,图乙细胞为次级精母细胞,图丙细胞为初级精母细胞,图丁为精细胞,故精子形成过程的顺序为甲→丙→乙→丁,A项正确;图甲细胞中含有2对同源染色体,B项错误;图乙细胞中,每条染色体含有2条染色单体,此时染色体数与核DNA分子数之比为1∶2,C项正确;四分体是由同源染色体两两配对形成的,因此图丙细胞中含有2个四分体,D项正确。
答案:B
8.蝗虫(雄性2n=23,XO;雌性2n=24,XX)染色体数目较少而大,且多为端部着丝粒,易于观察,故常利用雄蝗虫的精巢压片法制作细胞分裂的观察标本。图甲~丙是从多个显微图像中选出的3个处于不同分裂中期的图像。请分析回答下列问题。
甲 乙 丙
(1)将采集的蝗虫精巢适当处理后移入固定液中固定,一段时间后取出,用解剖针挑破曲细精管,使细胞溢出,然后经　　 　　→制片后,观察分析染色体的　 。
(2)图乙中X染色体并未像常染色体一样正常排列在赤道板上,推测出现这种现象最可能的原因是 　。
(3)图甲所示是处于　　 　　(填细胞分裂方式)中期细胞的染色体。与图丙处于同一时期的细胞中,染色体可能有　 　　　种形态。
(4)为了解一天中蝗虫减数分裂是否存在分裂最旺盛的时段,研究小组应 在　　　　　　　　捕获同种蝗虫并采集精巢,规范制作临时装片,对每个装片选取多个视野进行观察,比较不同装片中　　　　　　　　　　。
解析:据题意可知,图甲~丙是从多个显微图像中选出的3个处于不同分裂中期的图像,可判断图甲为有丝分裂中期,图乙为减数分裂 Ⅰ 中期,图丙为减数分裂 Ⅱ 中期。(1)观察根尖分生组织细胞的有丝分裂,装片的制作流程为解离→漂洗→染色→制片。由此类推,观察曲细精管中的精原细胞中的染色体也需要染色;染色体的形态、位置和数目是区分不同分裂时期的标志。(2)图乙所示为减数分裂Ⅰ中期,在减数分裂Ⅰ前期同源染色体联会,由于雄蝗虫细胞内无Y染色体,所以出现这种现象最可能的原因是雄蝗虫细胞内X染色体无同源染色体联会,导致来自两极的纺锤丝对染色体的拉力不平衡。(3)图甲有同源染色体,且染色体整齐地排列在赤道板上,故是有丝分裂中期。图丙是减数分裂Ⅱ中期,同源染色体在减数分裂Ⅰ后期分离,最终进入不同的配子中。所以与图丙处于同一时期的细胞中,染色体可能有11或12种形态。(4)为了解一天中蝗虫减数分裂是否存在分裂最旺盛的时段,研究小组应在一天的不同时间段捕获同种蝗虫并采集精巢规范制作临时装片,对每个装片选取多个视野进行观察,比较不同装片中处于分裂期细胞的平均数(比例)。
答案:(1)染色　形态、位置和数目
(2)雄蝗虫细胞内X染色体无同源染色体联会,导致来自两极的纺锤丝对染色体的拉力不平衡
(3)有丝分裂　11或12
(4)一天的不同时间段　处于分裂期细胞的平均数(比例)第2章　基因和染色体的关系
第1节　减数分裂和受精作用
第1课时　减数分裂
（一）基础巩固　
1.下列关于减数分裂的说法,错误的是(　　)
A.减数分裂包括两次连续的细胞分裂
B.同源染色体的分离导致染色体数目减半
C.染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ的末期
D.联会后染色体复制,形成四分体
解析:减数分裂时染色体复制一次而细胞分裂两次,A项正确;由于减数分裂Ⅰ时同源染色体分离,末期分开的同源染色体移向细胞的两极,形成2个子细胞,导致染色体数目减半,B、C两项正确;染色体复制发生在间期,而联会发生在减数分裂Ⅰ的前期,D项错误。
答案:D
2.下列有关同源染色体配对的叙述,错误的是(　　)
A.配对发生于减数分裂Ⅰ过程中
B.配对后的染色体将进行复制
C.只有同源染色体能配对
D.配对后形成的每个四分体含有4个DNA分子
解析:配对发生于减数分裂Ⅰ前期,A项正确;染色体复制后,在减数分裂Ⅰ前期才会发生配对,B项错误;只有同源染色体能配对,非同源染色体不能配对,C项正确;配对后形成的每个四分体含有4条染色单体、4个DNA分子,D项正确。
答案:B
3.人的体细胞中共有46条染色体,在减数分裂Ⅰ后期,初级精母细胞内同源染色体、四分体和姐妹染色单体的数目依次为(　　)
A.23对、23个、92条 B.46对、23个、46条
C.23对、0个、0条 D.23对、0个、92条
解析:依题意可知,人的精原细胞中共有46条染色体、23对同源染色体。在减数分裂前的间期,精原细胞内的染色体进行复制,成为初级精母细胞。复制后的每条染色体含有2条姐妹染色单体,但细胞中的染色体数目与同源染色体对数均不变。在减数分裂Ⅰ后期,同源染色体分离,但每条染色体仍含有2条姐妹染色单体,所以此时期的初级精母细胞内有23对同源染色体,没有四分体,姐妹染色单体的数目为92条。
答案:D
4.下图为动物生殖细胞形成过程中某些时期的示意图,属于减数分裂Ⅰ的是 (　　)
① ② ③ ④
A.① B.② C.③ D.④
解析:分析题图可知,①同源染色体分离,为减数分裂Ⅰ的后期;②③④均无同源染色体,属于减数分裂Ⅱ。
答案:A
5.正常进行分裂的细胞,同源染色体、染色单体、染色体、DNA分子之比为0∶0∶1∶1,则该细胞所处的时期是(　　)
A.有丝分裂中期 B.减数分裂Ⅰ末期
C.有丝分裂后期 D.减数分裂Ⅱ后期
解析:有丝分裂过程中,细胞中都含有同源染色体,A、C两项不符合题意;减数分裂Ⅰ末期,同源染色体、染色单体、染色体、DNA分子之比为0∶2∶1∶2,B项不符合题意;减数分裂Ⅱ后期,同源染色体、染色单体、染色体、DNA分子之比为0∶0∶1∶1,D项符合题意。
答案:D
6.某生物有4对染色体,如果 1个初级精母细胞在产生精细胞的过程中,其中1个次级精母细胞在减数分裂后期有1对姐妹染色单体移向同一极,则这个初级精母细胞产生正常精细胞和异常精细胞的比例为(　　)
A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.0∶4
解析:若其中一个次级精母细胞在减数分裂后期有一对姐妹染色单体移向同一极,则产生了两个异常的精细胞,而另一个次级精母细胞正常分裂形成两个正常的精细胞,因此一个初级精母细胞可产生正常精细胞和异常精细胞的比例为1∶1。
答案:A
7.图甲是某高等动物体内细胞分裂的示意图,图乙中的曲线表示该动物细胞中每条染色体DNA含量的变化。分析回答下列问题。
A B C
甲 乙
(1)该动物体的性别为　　　 　性,其体细胞内有　　 　　条染色体。图甲中表示细胞有丝分裂的是　　 　 　(填字母);含有同源染色体的是　　　　(填字母)。
(2)在图乙中,AB段形成的原因是　　　　　　　　。在A、B、C中,与图乙中BC段相对应的细胞是　　　　(填字母)。
(3)图甲中A细胞的名称为　　　　　　;C细胞分裂形成的子细胞的名称为　　　　。
解析:(1)由图甲可知,该动物为雌性,体细胞内有4条染色体。图甲中表示有丝分裂的是B,处于有丝分裂的中期;图甲中A、B均含有同源染色体。(2)在图乙中,AB段属于间期的一部分,形成的原因是DNA的复制;图乙中BC段可包括有丝分裂前期和中期,也可以包括减数分裂Ⅰ过程和减数分裂Ⅱ前期、中期,则可对应图甲中的A、B。(3)图甲中A细胞为初级卵母细胞;C细胞细胞质均等分裂,则该细胞为第一极体,分裂形成的子细胞的名称为第二极体。
答案:(1)雌　4　B　A和B　(2)DNA的复制　A和B (3)初级卵母细胞　第二极体
(二)拓展提高
8.(2024·广东广州期末)图a、b、c所示均为真核细胞及其所含染色体的情况。下列有关叙述,正确的是(　　)
a b c
A.图所示细胞可能发生过基因重组
B.若图b所示为某二倍体生物的卵细胞,则由其发育成的个体是三倍体
C.若图c所示为某动物的体细胞,则该个体可能发生了染色体的变异
D.图a、b、c所示细胞内依次有2、1、3个染色体组
解析:图a为有丝分裂后期,有丝分裂过程不会发生基因重组,基因重组发生在减数分裂Ⅰ,A项错误;生殖细胞发育成的个体都是单倍体,B项错误;图c细胞其中一对同源染色体多了一条,属于染色体数目变异,C项正确;图a为有丝分裂后期,有4个染色体组,图b有1个染色体组,图c有2个染色体组,D项错误。
答案:C
9.已知等位基因A、a位于2号染色体上,某基因型为Aa的雄性小鼠因为减数分裂过程中染色体未正常分离,而产生了1个基因型为AA的精子(不考虑同源染色体非姐妹染色单体间的互换和其他变异)。下列有关分析,正确的是 (　　)
A.2号染色体一定在减数分裂Ⅰ时未分离
B.与基因型为AA的精子为同一个次级精母细胞产生的精子的基因型为a
C.含A基因的2号染色体的姐妹染色单体一定在减数分裂Ⅱ时未分离
D.与基因型为AA的精子同时产生的另外3个精子的基因型为A、a、a
解析:基因型为Aa的雄性小鼠产生了1个AA型配子,说明在减数分裂Ⅱ时姐妹染色单体未分离;与基因型为AA的精子同时产生的另外3个精子的基因型为a、a、0(0表示不含相关基因);与基因型为AA的精子为同一个次级精母细胞产生的精子的基因型为0(0表示不含相关基因)。
答案:C
10.下图为与某一动物体(2n=4)有关的图形及模式图,其中图甲表示该动物体内细胞正常分裂过程中不同时期细胞内染色体数目、染色单体数目和核DNA数目的关系,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示连续分裂的阶段;图乙表示细胞分裂时核DNA数目变化的坐标曲线图;图丙表示细胞分裂时染色体的行为图。据图回答下列问题。
(1)图甲的a、b、c中表示核DNA数目的是　　　　。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中含有同源染色体的是　　　　。
(2)图乙中,EF段细胞名称为　　　　　　　　　,该段细胞中染色体数目、染色单体数目和核DNA数目之比为　　　　　。基因的分离定律和自由组合定律都发生在　　　　段。
(3)图丙中,不含同源染色体的是　 ; 含有姐妹染色单体的是　　　　。细胞③产生子细胞的名称为　　　　　和　 　　　。
(4)图丙细胞①所处时期的下一个时期染色体的行为特点为 　。
解析:图甲中b会消失,为染色单体,由于染色体与DNA含量之比为1∶1或1∶2,因此图甲中a为染色体,c为核DNA。由图丙可知,图乙表示雌性动物的减数分裂。EF段表示减数分裂Ⅰ完成,此时细胞名称为次级卵母细胞或第一极体,该段细胞中没有同源染色体,可表示减数分裂Ⅱ的前、中、后期,此时细胞中染色体数目、染色单体数目和核DNA数目之比为1∶2∶2或1∶0∶1。基因的分离定律和自由组合定律的细胞学基础是减数分裂Ⅰ后期,处于图乙中的CD段。图丙中细胞①处于减数分裂Ⅰ中期,含有同源染色体,而细胞②③都处于减数分裂Ⅱ过程中,不含同源染色体;姐妹染色单体是减数分裂前的间期染色体复制后出现的,着丝粒分裂后消失的,因此不含姐妹染色单体的是细胞③,含有姐妹染色单体的是细胞①②。细胞③不均等分裂,为次级卵母细胞,其分裂后产生子细胞的名称为卵细胞和第二极体。图丙细胞①含有同源染色体,且成对的同源染色体排列在细胞中央,处于减数分裂Ⅰ中期,下一个时期为减数分裂Ⅰ后期,其染色体的行为特点为同源染色体分离,非同源染色体自由组合。
答案:(1)c　Ⅰ、Ⅱ　(2)次级卵母细胞或极体　 1∶2∶2或 1∶0∶1　CD　(3)②③　 ①②　极体　卵细胞 (4)同源染色体分离,非同源染色体自由组合(共26张PPT)
第2章　基因和染色体的关系
范围 进行 的生物
时期 原始生殖细胞→ 的过程中
特点 染色体只复制 次,而细胞分裂 次
结果 成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞中的__________
场所 有性生殖器官中
有性生殖
成熟生殖细胞
1
2
减少一半
相同
父方
母方
联会
2条
同源染色体
四分体
非姐妹染色单体
赤道板两侧
非同源染色体
染色体着丝粒
着丝粒
姐妹染色单体
卵细胞
极体
极体
初级卵母细胞
极体
合作探究
(3)染色体数目减半发生在___________过程中,即___过程;姐妹染色单体的消失发生在___________的后期,即___过程。
减数分裂Ⅰ
甲
减数分裂Ⅱ
乙
点拨提升
典例研析
合作探究
比较项目 精子形成过程 卵细胞形成过程
场所 睾丸 卵巢
细胞质分裂方式 均等分裂 不均等分裂
是否变形 是 否
结果 1个精原细胞
↓
4个精子 1个卵原细胞
↓
1个卵细胞、3个极体
典例研析
课堂建构
2门世2有
3厚
时期
图像
染色体行为
细胞名称
减数分裂
DNA复制、有关蛋白、同有丝
前的间期
质合成、每条染色体)分裂前
精原细胞
含2条姐妹染色单体的间期
前期：同源染色体联会，
XX
形成四分体。其中的非姐
妹染色单体常发生缠绕，
并交换相应片段
中期：同源染色体排列在
初级精
减数分裂I
细胞中央的赤道板两侧
母细胞
后期：同源染色体分离，
非同源染色体自由组合，
分别移向细胞两极
末期：细胞一分
为二，形成2个
子细胞
前期：染色体散乱
地分布在细胞中
次级精
母细胞
中期：染色体着丝粒
减数分裂Ⅱ
排列在赤道板上
后期：着丝粒分裂，
姐妹染色单体分开，
分别移向细胞两极
染色体行为同有丝分裂分裂期
末期：细胞一
分为二，形成
精细胞
2个子细胞
1个卵原细胞
染色体
减数分裂
复制
前的间期
1个初级卵母细胞
分裂
减数分裂I
1个极体
1个次级卵母细胞
分裂
分裂
减数分裂Ⅱ
2个极体
1个极体1个卵细胞
A
甲
B
C
乙
乙
D
E
F
G
有同源
染色体
—初级卵母细胞
不均等
无同源
细胞质分配方式
染色体
一次级卵母细胞
有同源
染色体
初级精母细胞
均等
无同源
次级精母细胞
染色体
或者极体

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