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减数分裂和受精作用
知识梳理·填准记牢
一、观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
1．实验原理
根据细胞中的染色体__________________的变化，识别减数分裂的各个时期。
形态、位置和数目
2．实验流程
初级精母
次级精母
不同时期
观察结果
3．观察现象
(1)在减数分裂Ⅰ中期，可以看到____________有序地排列在赤道板两侧
(2)在减数分裂Ⅱ过程中，________将会排列在赤道板上，次级精母细胞(减数分裂Ⅱ后期除外)中的染色体数目是正常体细胞染色体数目的________，且次级精母细胞中没有____________。
同源染色体
着丝粒
一半
同源染色体
二、配子中染色体组合的多样性
1．两个重要原因
2．意义：导致了不同配子____________的差异，加上受精过程中卵细胞和精子结合的随机性，使同一双亲的后代必然呈现____________。
非姐妹染色单体
自由组合
遗传物质
多样性
三、受精作用
受精卵
头部
尾部
细胞膜
细胞核
细胞核
染色体
染色体
染色体
适应
自然选择
染色体数目
遗传和变异
知识应用·强化落实
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)配子的多样性只与非同源染色体的自由组合有关。(　　)
(2)正常情况下，一个精原细胞产生的四个精子在染色体组成上两两相同。(　　)
(3)减数分裂的四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体间的片段交换会增加配子的种类数。(　　)
×
解析：配子的多样性还与同源染色体中的非姐妹染色单体之间的互换有关。
√
√
(4)建立减数分裂中染色体变化的模型实验中，大小相同、颜色不同的染色体代表同源染色体。(　　)
(5)受精时精子全部进入卵细胞内。(　　)
(6)受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方。(　　)
√
解析：受精时精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。
√
×
(7)受精作用的实质是精子的细胞核和卵细胞的细胞核互相融合。(　　)
(8)受精时，不同类型的雌雄配子随机结合就是自由组合，造成有性生殖后代的多样性。(　　)
(9)就有性生殖的生物来说，减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。(　　)
√
×
解析：自由组合发生在减数分裂形成配子的过程中，受精时不会发生自由组合。
√
学习主题一　观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
任务驱动
任务一　阅读教材P24，分析回答下列有关问题：
1．选材时，宜选用　　　　(填“雄性”或“雌性”)个体的生殖器官作为实验材料，这是因为雄性个体产生的雄配子数量远远　　　　。雌性个体产生的雌配子数量。
雄性
多于
2．观察蝗虫精母细胞(正常体细胞染色体数为2n)的减数分裂装片时，能看到几种不同染色体数目的细胞分裂图像？
3．用桃花雄蕊观察减数分裂的过程，能观察到细胞分裂的连续过程吗？
提示：因为蝗虫的精原细胞既进行有丝分裂，又进行减数分裂，所以可以观察到染色体数目为4n、2n、n等不同的细胞分裂图像。
提示：不能，在制作减数分裂临时装片的过程中，细胞已经被杀死，固定在某个分裂时期，所以不能观察到连续的细胞分裂过程。
任务二　用显微镜“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”思考回答下列问题：
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：减数分裂的不同时期染色体有不同的特征。根据染色体形态、位置、数目判断。
2．减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ相比，中期细胞中染色体的不同点是什么？末期呢？
提示：减数分裂Ⅰ中期，各对同源染色体分别排列在细胞中央的赤道板两侧，减数分裂Ⅱ中期，所有染色体的着丝粒排列在细胞的赤道板位置；减数分裂Ⅰ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．通过比较同一时刻不同细胞的染色体特点，可以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：逻辑前提是同一生物的不同细胞，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分裂的不同阶段。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。
师说解惑
1.选用雄性生殖器官的原因
(1)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的数量。
(2)雌性动物排卵排出的细胞并非成熟的卵细胞，而是卵母细胞(初级卵母细胞或次级卵母细胞)，它先在输卵管中发育到减数分裂Ⅱ中期，只有在受精的过程中才能继续进行减数分裂Ⅱ，因此在卵巢中看不到完整的减数分裂过程。
2．实验原理和实验现象区分
(1)蝗虫的精母细胞进行减数分裂可形成精细胞，再通过变形形成精子。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，因而可据此识别减数分裂的各个时期。
(2)实验现象：
减数分裂Ⅰ会出现同源染色体联会、四分体形成、同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧、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会出现成单的非同源染色体的着丝粒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。
过程评价单
1．关于观察减数分裂固定装片的实验，下列说法不正确的是(　　)
A．选择雄性动物的生殖器官，更易观察到减数分裂
B.含有染色单体的细胞也可能处于减数分裂Ⅱ
C．减数分裂Ⅰ后期和减数分裂Ⅱ后期染色体数目相同
D．在高倍镜下观察减数分裂Ⅰ中期装片，发现同源染色体排列在细胞板两侧
答案：D
解析：雄性生殖器官中精子的形成过程是连续的，能统计到各个时期的细胞且细胞数目多，而卵巢中卵细胞的形成过程是不连续的，不能统计各个时期的细胞且数量少。因此，选择雄性动物的生殖器官，更易观察到减数分裂，A正确。减数分裂Ⅱ前期和中期的细胞中每条染色体上均含有两个染色单体。因此，含有染色单体的细胞也可能处于减数分裂Ⅱ，B正确。减数分裂Ⅰ后期的细胞中每条染色体含有两个染色单体，而减数分裂Ⅱ后期的细胞中着丝粒分裂，染色单体分开成为两条子染色体。因此这两个时期的染色体数目相同，且都与体细胞中染色体数目相同，C正确。在高倍镜下观察减数分裂Ⅰ中期装片，发现同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧，细胞板是植物细胞分裂末期出现的结构，D错误。
2．图中①～⑤是用某种方法在显微镜下拍到的二倍体生物(2n＝24)某个细胞在减数分裂过程中不同时期的图像。下列相关叙述不正确的是(　　)
A．图中细胞分裂顺序为①→③→②→⑤→④
B．图①细胞内DNA和染色体数目均加倍
C.图②、③细胞中均具有同源染色体
D．图⑤细胞中染色体数目与图①②③相同
答案：B
解析：根据染色体的行为可判断，①～⑤依次为减数分裂Ⅰ前的间期、减数分裂Ⅰ后期、减数分裂Ⅰ前期、减数分裂Ⅱ末期、减数分裂Ⅱ后期。图中细胞分裂顺序是①→③→②→⑤→④，A正确。图①细胞中进行染色体的复制，但染色体数目保持不变，B错误。图②、③细胞均具有同源染色体，C正确。图⑤细胞中由于着丝粒分裂，细胞中染色体数目暂时加倍，故与图①、②、③细胞中的相同，D正确。
3．[2024·江苏扬州高一期中]如图是玉米(2n＝20，即染色体数为20)的花粉母细胞减数分裂过程中几个特定时期的显微照片，①～⑤代表不同的细胞。下列叙述正确的是(　　)
A．细胞③和细胞⑤中染色体
数目和核DNA数目相同
B．细胞②为次级精母细胞
C．细胞④和⑤中染色体数目和核DNA数目相同，都为细胞①的一半
D．若细胞①中有一对同源染色体未分离，则形成的四个花粉粒中一半异常学习
答案：B
解析：细胞③为减数分裂Ⅱ中期，染色体数为10，DNA数为20；细胞⑤处于减数分裂Ⅱ后期，染色体数目和DNA数目相同，均为20，细胞③和细胞⑤中染色体数目不同，A错误。细胞②为减数分裂Ⅱ中期，为次级精母细胞，B正确。细胞④和细胞⑤处于减数分裂Ⅱ后期，其染色体数目与细胞①中相同，都为2n，C错误。如果①细胞的分裂过程中，有一对同源染色体没有分离，移向了同一极，那么形成的4个花粉粒染色体数为11、11、9、9，4个花粉粒中染色体数目都异常，D错误。
主题二　配子中染色体组合的多样性
任务驱动
任务一　根据教材P25～26模拟减数分裂中非同源染色体的自由组合实验，探讨下列问题：
1．含有2对、3对同源染色体的精原细胞，分别可能产生多少种精子？产生每一种精子的比例是多少？
提示：含有2对同源染色体的精原细胞可能产生4种精子，每一种精子的比例是1/4；含有3对同源染色体的精原细胞可能产生8种精子，产生每一种精子的比例是1/8。
2．含有n对同源染色体的精原细胞，可能产生多少种精子，产生每一种精子的比例是多少？
3．考虑染色体互换，分析含两对同源染色体的1个精原细胞和卵原细胞，减数分裂最多能产生几种精子和卵细胞？
提示：可能产生2n种精子，产生每一种精子的比例为1/2n。
提示：①四分体时期发生互换，则4个精子各不相同，即4种类型。②无论是否发生互换，1个卵原细胞经减数分裂后，只能产生1个卵细胞，即1种类型。
任务二　如图中A、a和B、b表示原始生殖细胞中的两对同源染色体：
1．情况1最终产生的精子有几种类型？情况2最终产生的精子有几种类型？若将精原细胞换为卵原细胞，则两种情况下最终产生的卵细胞有几种类型？
提示：情况1最终产生的精子有2种类型为AB、ab。情况2最终产生的精子有2种类型为Ab、aB。一个卵原细胞经减数分裂只能产生一个卵细胞，故两种情况下最终产生的卵细胞均各有一种。
2．据此推断，含有n对同源染色体的生物体可产生的配子类型有多少种？
3．含有n对同源染色体的生物体可产生的配子类型有时候要比上述结论多，可能的原因是什么？
提示：2n种。
提示：可能发生了同源染色体的非姐妹染色单体间的互换。
师说解惑
1.产生配子多样性的原因
(1)减数分裂Ⅰ前期同源染色体的非姐妹染色单体间发生互换。
(2)减数分裂Ⅰ后期非同源染色体之间发生自由组合。
2．含n对同源染色体的精(卵)原细胞形成的配子种类(不考虑同源染色体的非姐妹染色单体互换)
注：(1)分析正常情况下产生配子种类时应特别注意是“一个个体”还是“一个精(卵)原细胞”。
(2)若考虑互换，会增加配子的种类，如一个含n对同源染色体的生物产生的配子种类会大于2n种。
项目 可能产生配子的种类 实际产生配子的种类
1个精原细胞 2n种 2种
1个雄性个体 2n种 2n种
1个卵原细胞 2n种 1种
1个雌性个体 2n种 2n种
3．根据染色体组成判断配子来源的方法
(1)以二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(不考虑互换)为例，如图所示：
由图可知，①E和F、G和H的染色体组成完全相同，分别来自同一次级精母细胞C、D；②E(F)与G(H)中的染色体“互补”，来自同一个初级精母细胞。
(2)二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(考虑互换)，如图所示：
由图可知，①E和F，G和H的染色体组成大同小异，分别来自同一次级精母细胞C、D；②E(F)与G(H)中的染色体“互补”，来自同一初级精母细胞。
(3)总结：
过程评价单
1．[2024·安徽马鞍山当涂一中高一月考]从配子形成和受精作用的角度分析，下列关于遗传具有多样性和稳定性的原因的叙述，错误的是(　　)
A.减数分裂过程中，非同源染色体的自由组合是形成配子多样性的重要原因之一
B.减数分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体间互换是形成配子多样性的原因之一
C.受精时，雌雄配子间的随机结合是形成配子多样性的重要原因
D.减数分裂和受精作用维持了生物前后代体细胞中染色体数目的恒定
答案：C
解析：在减数分裂Ⅰ过程中，同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换和非同源染色体的自由组合是形成配子多样性的两个主要原因，A、B正确；受精时，雌雄配子间的随机结合导致合子多种多样，从而导致了生物的多样性，C错误；减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性，D正确。
2．图甲所示为含两对同源染色体的某动物的初级精母细胞，其减数分裂过程中，同源染色体发生互换形成了如图乙所示的四个精细胞，则来自同一个次级精母细胞的是(　　)
A.①②　　B．①③ C．②③　　D．③④
答案：B
解析：减数分裂Ⅰ的特点是同源染色体分离；减数分裂Ⅱ的特点是次级精母细胞内由同一着丝粒相连的两条姐妹染色单体分离，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，根据图乙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．如图表示染色体组成为AaCcDd的生物产生的精细胞。试根据细胞内染色体的组合分析，在不考虑互换的情况下，下列相关叙述，不正确的是(　　)
A.上述精细胞至少来自4个精原细胞
B.⑤⑧可能来自同一个精原细胞
C.上述精细胞至少来自8个次级精母细胞
D.①⑦可能来自同一个精原细胞
答案：D
解析：在不考虑互换的情况下，每个精原细胞可产生两个不同的次级精母细胞，每个次级精母细胞又可产生2个基因组成相同的精细胞，因此图中①④可能来自同一个精原细胞，②⑥可能来自同一个精原细胞，③⑦可能来自同一个精原细胞，⑤⑧可能来自同一个精原细胞，因此上述精细胞至少来自4个精原细胞，故A、B正确；1个次级精母细胞能产生2个相同的精细胞，图中8个精细胞的基因型各不相同，至少来自8个次级精母细胞，故C正确；①⑦不可能来自同一个精原细胞，D错误。
学习主题三　受精作用
任务驱动
任务一　如图所示为生物体的有性生殖过程，请分析并回答问题：
1．结合细胞膜的成分可知，精子与卵细胞相互识别的物质基础是细胞膜表面的　　　　。精子与卵细胞相互融合体现了膜的　　　　。
2．受精卵中的染色体一半来自精子，一半来自卵细胞，是否意味着父、母双方各为后代提供一半的遗传物质？分析原因。
糖蛋白
流动性
提示：不是。受精卵细胞核中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方，但细胞质中的遗传物质几乎全部来自母方。
3．为什么只有一个精子和卵细胞结合？在结合时是否整个精子都进入卵细胞？
提示：在受精时，一个精子进入卵细胞中后，卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，从而阻止其他精子进入。在结合时精子只是头部进入，而尾部留在外面。
任务二　如图是细胞减数分裂与受精作用过程中的核DNA含量变化曲线，请分析回答下列问题：
1．图中AB段表示　　　　过程，CD段表示　　　　，DE段表示　　　　　　　　。过程。
减数分裂
受精作用
受精卵的有丝分裂
2．受精作用的实质是什么？
提示：精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合，使彼此染色体汇合在一起。
任务三　如图是细胞减数分裂与受精作用过程中的染色体数量变化曲线，请分析回答下列问题：
1．O～a表示减数分裂前的间期及　　　　　　，a～c表示　　　　　。
2．d点表示进行　　　　。
3．d～f表示受精卵的　　　　分裂。
减数分裂Ⅰ
减数分裂Ⅱ
受精作用
有丝
师说解惑
1.受精作用的细胞学基础
(1)细胞膜的信息交流功能——使同种生物的两性生殖细胞能够相互识别。
(2)细胞膜的流动性——使两性生殖细胞融合为一个受精卵。
(3)受精卵中的染色体一半来自精子，一半来自卵细胞，但不能说受精卵的遗传物质(或DNA)一半来自精子，一半来自卵细胞。因为在受精作用进行时，只有精子的头部进入卵细胞，且卵细胞体积大，细胞质含量多，因此受精卵细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。
2．受精作用：精子和卵细胞的随机结合
(1)对减数分裂结果的分析：经减数分裂形成的生殖细胞(精子或卵细胞)的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。配子中的染色体数目只有体细胞的一半，并且没有同源染色体。
(2)对受精作用结果的分析：经受精作用形成的受精卵中的染色体一半来自精子(父方)、一半来自卵细胞(母方)。使受精卵中的染色体数目恢复为体细胞染色体数，且出现同源染色体。
(3)同一双亲的子代遗传呈现多样性的原因：
　过程评价单
1．如图为高等动物受精作用示意图，下列叙述不正确的是(　　)
A．受精时，精子识别卵细胞后，精核入卵体现了细胞膜的流动性
B．受精卵中的DNA，来自父母双方的各占一半
C．受精卵中染色体数目与本物种体细胞中染色体数目相同
D．受精卵中的染色体，来自父母双方的各占一半
答案：B
解析：受精时，精子识别卵细胞后，精核入卵体现了细胞膜的流动性，A正确；受精卵中细胞核遗传物质来自父母双方的各占一半，而细胞质遗传物质几乎都来自母方，B错误；经过减数分裂，精子和卵细胞中染色体数目减半，受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，因此受精卵中染色体数与本物种体细胞中染色体数相同，C正确；受精卵中的染色体有一半来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)，D正确。
2．下列有关果蝇减数分裂和受精作用的叙述，正确的是(　　)
A.体细胞中有4对染色体，配子中有2对染色体
B．卵细胞获得了初级卵母细胞中1/4的遗传物质
C．精子和卵细胞的受精过程与膜的流动性有关
D．受精作用时精子全部进入卵细胞完成核融合
答案：C
解析：体细胞中有4对染色体，在减数分裂过程中同源染色体分离导致配子中染色体数目减半，因此配子中有4条染色体，不含同源染色体，A错误；由于减数分裂使得配子中染色体数目减半，因此卵细胞获得了初级卵母细胞中一半的染色体，或者一半的核遗传物质，除此之外细胞质中也有遗传物质，而卵细胞形成过程中存在细胞质的不均等分裂，因此卵细胞中含有大部分初级卵母细胞的细胞质，B错误；精子和卵细胞的受精过程中，二者要相互融合为受精卵，该过程与膜的流动性有关，C正确；受精作用时精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面，D错误。
3．如图是生物的有性生殖过程，下列叙述正确的是(　　)
A．非同源染色体的自由组合发生在过程Ⅰ中
B．过程Ⅱ形成的受精卵中的细胞质主要来自精子
C．同源染色体的分离发生在过程Ⅰ和Ⅱ中
D．仅有过程Ⅰ即可维持亲子间染色体数目的恒定
答案：A
解析：分析题图可知，非同源染色体的自由组合发生在减数分裂Ⅰ的后期，A正确；受精卵中的细胞质主要来自卵细胞，B错误；同源染色体的分离仅发生在过程Ⅰ中，C错误；过程Ⅰ和Ⅱ共同维持亲子间染色体数目的恒定，D错误。
网络建构
主干落实
1.导致配子中染色体组合多样性的原因。
(1)同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合。
(2)同源染色体上非姐妹染色单体间可发生互换。
2．受精卵中的核遗传物质一半来自父方，一半来自母方，但细胞质基因几乎全部来自母方。
3．受精作用的实质是精子和卵细胞细胞核的融合。
4．减数分裂和受精作用共同维持生物体细胞中染色体数目的恒定。
1．如图为某种植物细胞减数分裂过程中几个特定时期的显微照片，下列叙述正确的是(　　)
A．图甲中，细胞的同源染色体之间可以发生互换
B．图乙中，移向细胞同一极的染色体组成相同
C．图丙中，染色体的复制正在进行，着丝粒尚未分裂
D．图丁中，细胞的同源染色体分离，染色体数目减半
答案：A
解析：根据图甲染色体的特点可知，图甲中细胞处于减数分裂Ⅰ前期，同源染色体的非姐妹染色单体之间可以发生互换，A正确；图乙中细胞处于减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，故移向细胞同一极的染色体组成不相同，B错误；图丙中细胞处于减数分裂Ⅰ末期，并无染色体的复制，C错误；图丁中细胞处于减数分裂Ⅱ后期，此时着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，导致细胞中染色体数目暂时加倍，而此时细胞中已没有同源染色体，D错误。
2．A和A′、B和B′分别代表细胞中的两对同源染色体，不考虑互换，下列来自同一个精原细胞的一组精子是(　　)
A．AB、A′B、AB′、A′B′ B．AB、A′B′、AB、A′B′
C．A′B′、A′B、A′B、A′B′ D．A′B、A′B、AB、A′B′
答案：B
解析：由于减数分裂Ⅰ过程中同源染色体分离，非同源染色体自由组合，一个精原细胞应产生两个“互补”类型的次级精母细胞，而减数分裂Ⅱ过程中染色单体分开，因此最终产生的4个精细胞(精子)只有两种类型，且互补。
3．在漫长的生物进化历程中，有性生殖的出现大大丰富了生物的多样性，加快了进化速度。下列行为与有性生殖后代的多样性无关的是(　　)
A．四分体时期姐妹染色单体片段间的互换
B．减数分裂Ⅰ后期非同源染色体间的自由组合
C．受精作用时雌雄配子间的随机结合
D．四分体时期非姐妹染色单体片段间的互换
答案：A
解析：四分体时期非姐妹染色单体片段间的互换会导致后代具有多样性，A符合题意，D不符合题意。
4．如图是某种动物细胞分裂过程中染色体数目变化情况，下列相关叙述正确的是(　　)
A．图中显示了减数分裂、有丝分裂和受精作用过程
B．C～H、I～M段可分别表示为一个细胞周期
C．A～I段表示减数分裂
D．E～F段发生了同源染色体的分离
答案：A
解析：依据曲线所示染色体数目的变化可知，A～G段表示减数分裂，H～I段表示受精作用，I～M段表示有丝分裂，A正确，C错误；C～G为减数分裂Ⅱ过程，C～H不能表示一个细胞周期，B错误；E～F段表示减数分裂Ⅱ后期，细胞中着丝粒分裂，姐妹染色单体分离形成染色体，染色体数目加倍，同源染色体分离发生在减数分裂Ⅰ后期，D错误。
5．如图中编号A～F的图像是显微镜下观察到的某植物(2n＝24)减数分裂不同时期的细胞图像，请据图回答下列问题：
(1)取该植物解离后的花药，捣碎后置于载玻片上，滴加_____________________________染色1～2 min，压片后制成临时装片。在光学显微镜下，观察细胞中________的形态、数目和分布，以此作为判断该细胞所处分裂时期的依据。
(2)上述细胞分裂图像中，图A所示细胞中同源染色体发生联会，形成________，此时期____________________________________间发生互换。图E所示细胞的特点是________________________________。
碱性染料(如甲紫溶液或醋酸洋红液)
染色体
四分体
同源染色体的非姐妹染色单体
同源染色体分离，非同源染色体自由组合
(3)请将上述观察到的细胞图像按减数分裂的时期进行排序：A→______________→F(填图中字母)。
(4)图B的每个细胞中含姐妹染色单体________条。
C→E→D→B
0
探究·实践
1．提示：在减数分裂Ⅰ中，先后会出现同源染色体联会、四分体形成、非姐妹染色单体间的互换、同源染色体分离并移向细胞的两极等行为变化；减数分裂Ⅰ结束时，细胞中的染色体数目减半。在减数分裂Ⅱ中，每条染色体的着丝粒分裂，两条姐妹染色单体随之分开，形成两条染色体并分别移向细胞的两极，最终进入两个子细胞中。减数分裂产生了多种多样的配子，配子中的染色体数目减半。这为之后通过受精作用使同一双亲的后代呈现多样性，并为每种生物前后代染色体数目的恒定提供了保证。总的来讲，减数分裂和受精作用共同保证了生物遗传的稳定性和多样性。
2．提示：非同源染色体自由组合，同源染色体的非姐妹染色单体之间互换。
3．开放性问题，答案合理即可。
思维训练
提示：
遗传的稳定性 遗传的多样性
配子形成 配子中染色体来自亲代，且配子中的染色体是一套完整的非同源染色体 发生基因重组
受精作用 使生物前后代染色体数目恒定 卵细胞与精子随机结合
练习与应用
一、概念检测
1．(1)√　提示：正常情况下，精子和卵细胞内染色体数目均为体细胞内染色体数目的一半。
(2)√　提示：同一个生物体产生的卵细胞，由于在减数分裂过程中同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合是随机的，因此不同时期产生的卵细胞中的染色体组合具有多样性。
2．B　提示：正常情况下，15个初级卵母细胞形成15个卵细胞，5个初级精母细胞形成20个精子，精子与卵细胞结合，最多形成15个受精卵。
3．D
二、拓展应用
1．提示：在形成精子或卵细胞的减数分裂过程中，如果由于某种原因减数分裂Ⅰ时两条13号染色体没有分离而是进入了同一个次级精(卵)母细胞，再经过减数分裂Ⅱ，就会形成含有2条13号染色体的精子或卵细胞；如果减数分裂Ⅰ正常，减数分裂Ⅱ时13号染色体的着丝粒分裂，形成了2条13号染色体，但这2条13号染色体没有分别移向细胞两极，而是进入了同一个精子或卵细胞。这样异常的精子或卵细胞就含有24条染色体，其中13号染色体是2条。
若一个正常的精子或卵细胞(含23条非同源染色体，其中只含有1条13号染色体)与上述异常的卵细胞或精子结合成受精卵，则该受精卵含47条染色体，其中13号染色体为3条。当该受精卵发育成个体时，这个个体的体细胞中的染色体数目就是47条，含有3条13号染色体。
2．提示：63条。骡的体细胞(原始生殖细胞)中含有63条染色体，其中32条来自马，31条来自驴，骡的原始生殖细胞中不存在同源染色体，在进行减数分裂时染色体不能联会，故不能形成正常的配子。
1．在显微镜下观察动物组织切片，发现细胞内的染色体数目有的是体细胞的一半，有的是体细胞的2倍，该切片取自(　　)
A．人的小肠表皮 B．家兔胚胎
C．绵羊肝脏 D．牛精巢
答案：D
解析：人的小肠、家兔胚胎及绵羊的肝脏，这些组织或器官的细胞所进行的细胞分裂方式都是有丝分裂，不可能出现细胞内的染色体数目是体细胞的一半的时期，而牛的精巢内，一部分精原细胞进行减数分裂，一部分精原细胞进行有丝分裂。
2．[2024·四川宜宾高一月考]下列有关“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”的实验的叙述，错误的是(　　)
A．选取蝗虫作实验材料，是因为蝗虫染色体数目相对较少，染色体较大，易于观察
B．实验过程中，我们可以观察到蝗虫的精母细胞进行减数分裂不同时期的动态过程
C．用显微镜观察到蝗虫减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ中期染色体数目及排列在赤道板的方式均不同
D．观察到某些细胞有染色体联会现象，这些细胞是雄性蝗虫的初级精母细胞
答案：B
解析：制作装片时，细胞已死亡，不能观察到减数分裂的动态过程，B错误；蝗虫减数分裂Ⅱ中期染色体数较减数分裂Ⅰ中期减半，且排列方式不太相同，减数分裂Ⅰ中期，同源染色体两两相互配对整齐地排布在赤道板两侧，而减数分裂Ⅱ中期，每一条染色体的着丝粒整齐地排布在赤道板上，C正确；染色体联会现象发生在减数分裂Ⅰ，此时的细胞应为初级精母细胞，D正确。
3．[2024·湖南常宁一中高一月考]如图为水稻(2n＝24)减数分裂过程中不同时期的细胞图像，下列有关叙述正确的是(　　)
A．选取不同发育程度的幼嫩花药制片，利于观察到不同时期的图像
B．图①②细胞中含有同源染色体，都具有12个四分体
C．图③所示细胞发生姐妹染色单体分离
D．图④的每个细胞中染色体和核DNA数目均为图①细胞的一半
答案：A
解析：图①细胞表示减数分裂Ⅰ中期，图②细胞表示减数分裂Ⅰ后期，图①②细胞中含有同源染色体，但图②细胞没有四分体存在，B错误；图③细胞处于减数分裂Ⅱ中期，它的下一个时期发生姐妹染色单体分离，C错误；图④细胞表示减数分裂Ⅱ后期，每个细胞中染色体数目和图①细胞相同，核DNA数目为图①细胞的一半，D错误。
4．如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互换，结果形成了图乙中①～④所示的四个精细胞。这四个精细胞中，来自同一个次级精母细胞的是(　　)
A．①与②　 B．①与③
C．②与④　 D．②与③
答案：D
解析：该精原细胞中的一对同源染色体在减数分裂前的间期完成复制后，每条染色体含有两条姐妹染色单体，该精原细胞成为初级精母细胞；在减数分裂Ⅰ前期，初级精母细胞中的该对同源染色体的非姐妹染色单体之间发生互换后，白色的染色体中的一条染色单体由大部分白色和小部分黑色组成，黑色的染色体中的一条染色单体由大部分黑色和小部分白色组成；在减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，分别移向细胞两极，导致所形成的两个次级精母细胞各含有该对同源染色体中的一条染色体；
在减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为两条子染色体，分别移向细胞两极，进而形成四个精细胞。可见，在这四个精细胞中，①与④来自同一个次级精母细胞，②与③来自同一个次级精母细胞，D符合题意。
5．果蝇的受精卵有8条染色体，其中4条来自母本，4条来自父本。当受精卵发育成成虫，成虫又开始产生配子时，下面关于其中一个配子中染色体情况的说法，正确的是(　　)
A．4条来自父本或4条来自母本
B．2条来自父本，2条来自母本
C．1条来自一个亲本，另3条来自另一个亲本
D．以上情况都有可能
答案：D
解析：受精卵发育成的成虫，其性母细胞中含有的染色体既有来自父本的，也有来自母本的，但是在进行减数分裂时，非同源染色体自由组合，因此A、B、C三种情况都有可能。
6．一个有三对同源染色体AaBbCc(A和a、B和b、C和c表示同源染色体，下同)的卵原细胞实际能产生几种类型的卵细胞？一个有三对同源染色体AaBbCc的精原细胞实际能产生几种类型的精子？一个体细胞中具有三对同源染色体(AaBbCc)的生物体实际能产生几种类型的精子？(不考虑基因突变和互换)(　　)
A．1、2、8 B．1、2、3
C．3、3、3 D．2、2、8
答案：A
解析：1个卵原细胞经减数分裂只能产生1个卵细胞；1个精原细胞能产生4个精子，如果不考虑基因突变和互换，这4个精子两两相同，有2种类型；1个体细胞中具有3对同源染色体的生物体，由于非同源染色体自由组合，能产生23种类型的精子，即8种。
7．如图表示在不同生命活动过程中，细胞内染色体的变化曲线，下列叙述正确的是(　　)
A．a过程可以发生互换
B．b过程没有染色单体
C．c过程为着丝粒分裂导致
D．d过程没有同源染色体
答案：A
解析：图中a表示减数分裂Ⅰ过程，在同源染色体联会后，非姐妹染色单体之间可以发生互换，A正确；b表示减数分裂Ⅱ，在着丝粒没有分裂前，仍有染色单体，B错误；c过程发生受精作用，精子与卵细胞结合，使染色体数目加倍，C错误；d表示有丝分裂过程，该过程中始终存在同源染色体，D错误。
8．下列有关减数分裂和受精作用的叙述，正确的是(　　)
A．含有10对染色体的卵原细胞经减数分裂产生的卵细胞中有5条染色体
B．减数分裂和受精作用使亲子代的体细胞中染色体数目保持恒定
C．减数分裂过程中，着丝粒分裂伴随着同源染色体的分离
D．男性体内的一个精原细胞经减数分裂产生的精子的染色体组成有223种
答案：B
解析：含有10对染色体的卵原细胞经减数分裂产生的卵细胞中有10条染色体，A错误；减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性，B正确；减数分裂过程中，着丝粒分裂伴随着姐妹染色单体的分开，发生于减数分裂Ⅱ后期，同源染色体的分离发生于减数分裂Ⅰ后期，C错误；一个精原细胞经减数分裂产生4个精子，其染色体组成一般有2种，D错误。
9．(12分)如图表示高等生物的生活史示意图，据图回答下列问题。
(1)过程A表示________，它发生在哺乳动物的______________________中。
(2)过程B表示________，其实质是___________________________________。
(3)如果该图表示被子植物的生活史，那么个体发育的起点是从________开始的，其主要进行________分裂。
(4)假设成体Ⅰ的染色体数目为20条，那么图中Ⅲ和Ⅳ的染色体数目依次为____________。
减数分裂
睾丸或卵巢
受精作用
精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合
受精卵
有丝
10条、20条
解析：过程A表示减数分裂，它发生在哺乳动物的睾丸或卵巢中；过程B表示受精作用，其实质是精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合；个体发育的起点是从受精卵开始的，其主要进行有丝分裂；成体体细胞的染色体数目为20条，则精子或卵细胞的染色体数为10条，受精卵的染色体条数为20条。
10．如图为马的生活史，下列有关此图的叙述，正确的是(　　)
A．有丝分裂发生在Ⅰ→Ⅱ，Ⅲ→Ⅳ
B．染色体自由组合发生在Ⅳ→Ⅰ
C．减数分裂发生在Ⅱ→Ⅲ，Ⅳ→Ⅰ
D．Ⅳ为新个体发育的起点
答案：D
解析：分析图示可知，Ⅰ→Ⅱ雌雄个体产生卵原细胞和精原细胞是通过有丝分裂实现的；Ⅱ→Ⅲ精原细胞和卵原细胞通过减数分裂产生精子和卵细胞；Ⅳ→Ⅰ通过有丝分裂由受精卵发育成新个体；Ⅲ→Ⅳ是受精作用。根据以上分析可知，有丝分裂发生在Ⅰ→Ⅱ和Ⅳ→Ⅰ，A错误。染色体自由组合发生在减数分裂Ⅰ后期，即Ⅱ→Ⅲ，B错误。Ⅱ→Ⅲ发生的是减数分裂，Ⅳ→Ⅰ发生的是有丝分裂，C错误。Ⅳ受精卵为新个体发育的起点，D正确。
11．基因型为AaBb的某个卵原细胞形成卵细胞的过程中，依次形成三种不同时期的细胞，其着丝粒数目和姐妹染色单体数目如图所示(不考虑突变)。
下列叙述正确的是(　　)
A．甲细胞染色体复制未完成
B．甲和丙细胞中X染色体数目相同
C．乙细胞可能含有甲细胞一半的细胞质
D．丙细胞可产生基因型为AB和ab的配子
答案：B
解析：图甲中含有姐妹染色单体，说明染色体复制已完成，A错误；甲和丙细胞中X染色体数目都为2，B正确；甲为初级卵母细胞，乙为次级卵母细胞或(第一)极体，由于减数分裂Ⅰ时细胞质不均等分配，次级卵母细胞含有的细胞质大于甲细胞细胞质的一半，C错误；一个丙细胞只能产生一个卵细胞和一个极体，即丙细胞只能产生一种配子，D错误。
12．如图是有关细胞分裂与遗传定律关系的概念图，其中对概念之间的关系表述正确的是(　　)
A．②⑥⑨和③⑦⑩
B．①③④和②⑤⑦
C．④⑤⑧和③⑦⑩
D．③⑦⑧和⑤⑥⑨
答案：A
解析：有丝分裂后期，姐妹染色单体分离，但是等位基因不分离，因此①⑤⑨错误；减数分裂Ⅰ后期，同源染色体上的等位基因随着同源染色体的分离而分离，非同源染色体上的非等位基因，随着非同源染色体的组合而自由组合，因此②⑥⑨和③⑦⑩正确；受精作用过程中，雌雄配子随机结合，但不会发生非等位基因的自由组合，因此④⑧⑩错误。
13．如图表示细胞分裂和受精作用过程中核DNA的含量和染色体数目的变化，据图分析错误的是(　　)
A．a阶段为有丝分裂，b阶段为减数分裂
B．L→M点所示过程与细胞膜的流动性有关
C．GH段和OP段，细胞中含有的染色体数是相等的
D．MN段核DNA与染色体的比值发生了改变
答案：C
解析：根据分析可知，a阶段表示有丝分裂过程中核DNA含量变化，b阶段表示减数分裂过程中核DNA含量变化，A正确；L→M所示为受精过程，该过程依赖于细胞膜的流动性，B正确；GH段表示减数分裂Ⅰ，此阶段细胞中所含染色体数目与体细胞相同，OP段表示有丝分裂后期，此时细胞中所含染色体数目是体细胞的2倍，C错误；MN段表示有丝分裂，该过程中由于DNA复制，核DNA含量发生了加倍，核DNA与染色体的比值发生了改变，D正确。
14．(15分)[2024·山东淄博高一期中]如图甲表示某雌性动物2n＝8体内细胞在不同分裂时期的染色体数、核DNA分子数和染色单体数，图乙为该动物某细胞分裂的示意图，图丙表示细胞分裂过程中某阶段物质含量或结构数量的变化曲线，请据图回答下列问题。
(1)图甲中①、②、③表示染色单体的是________，各个细胞类型中一定存在同源染色体的是________，若类型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的细胞属于同一次减数分裂，四种类型出现的先后顺序是____________________，其中非同源染色体的自由组合发生于________。
②
Ⅱ
Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅰ→Ⅳ
Ⅱ
(2)图乙中细胞分裂的方式和时期是______________________，其中有________个四分体，它对应图甲中类型________的细胞。
(3)若丙图纵坐标表示每条染色体的DNA含量，则图乙细胞处于图丙曲线的________段(用字母表示)，其中cd段变化的原因是___________________________。
减数分裂Ⅱ中期
0
Ⅲ
bc
着丝粒分裂，姐妹染色单体分开
解析：(1)染色单体在着丝粒分裂后数目为0，故代表染色单体的是②；Ⅰ可代表体细胞或减数分裂Ⅱ后期，Ⅱ可代表有丝分裂前期、中期或减数分裂Ⅰ，Ⅲ代表减数分裂Ⅱ前期和中期，Ⅳ代表减数分裂Ⅱ末期，一定存在同源染色体的是Ⅱ；若类型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的细胞属于同一次减数分裂，四种类型出现的先后顺序是Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅰ→Ⅳ。非同源染色体自由组合发生在减数分裂Ⅰ的后期，发生在Ⅱ。(2)图乙没有同源染色体有染色单体，代表减数分裂Ⅱ中期；此时细胞中没有四分体；对应图甲的Ⅲ。(3)若丙图纵坐标表示每条染色体的DNA含量，图乙细胞含有染色单体，处于图丙的bc段；cd段每条染色单体上的DNA数由2变成1，说明此时发生了着丝粒分裂，姐妹染色单体分开。
15．(15分)如图中编号a～g的图像是显微镜下某植物(2n＝24)减数分裂不同时期的细胞图像。
(1)取该植物解离后的花药，用镊子捏碎后置于载玻片上，滴加________染色，加上盖玻片，压片后做成临时装片。在光学显微镜下，观察细胞中染色体的形态、数目和分布，以此作为判断该细胞所处分裂时期的依据。
(2)若将上述全部细胞图像按减数分裂的顺序进行排序，则最合理的顺序为：a→______________________→f(填图中英文字母)。
碱性染料
d→b→g→c→e
(3)上述细胞分裂图像中，具有同源染色体的细胞有______________________(填图中英文字母)。在图d的细胞中，同源染色体________，位于同源染色体上的等位基因会随着______________________之间经常发生缠绕而发生交换。
(4)图g中的细胞所处的细胞分裂时期是________________期，该细胞中有________条染色单体。
a、b、d、g
联会
非姐妹染色单体
减数分裂Ⅰ后
48
解析：(1)观察细胞分裂过程，需要加入碱性染料(如甲紫或醋酸洋红)将染色体染色，通过观察染色体的形态和数目确定细胞所处的时期。(2)根据图中染色体数量、分布特征，可初步确定图a为减数分裂前的间期；图b为减数分裂Ⅰ的中期；图c为减数分裂Ⅰ末期；图d为减数分裂Ⅰ前期；图e为减数分裂Ⅱ后期；图f为减数分裂Ⅱ末期；图g所处的时期为减数分裂Ⅰ后期；所以各图按减数分裂的各个时期发生的先后顺序为a→d→b→g→c→e→f。
(3)根据题(2)分析可知，图a、b、d、g的细胞中含有同源染色体，在图d的细胞中，同源染色体正在联会；位于同源染色体上的等位基因会随着非姐妹染色单体之间经常发生缠绕而发生交换。(4)图g细胞处于减数分裂Ⅰ后期，该细胞中有48条染色单体，因为每条染色体上含2条染色单体。第1节　第2课时　减数分裂和受精作用
【学习目标】　1.建立减数分裂中染色体变化的模型，并运用模型理解配子中染色体组合的多样性。
2．由非同源染色体的组合和受精作用，理解有性生殖的变化与稳定。
3．通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，熟练掌握相关实验技能。
夯基提能·分层突破
学习主题一　观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
任务驱动
任务一　阅读教材P24，分析回答下列有关问题：
1．选材时，宜选用　　　　(填“雄性”或“雌性”)个体的生殖器官作为实验材料，这是因为雄性个体产生的雄配子数量远远　　　　雌性个体产生的雌配子数量。
2．观察蝗虫精母细胞(正常体细胞染色体数为2n)的减数分裂装片时，能看到几种不同染色体数目的细胞分裂图像？
3．用桃花雄蕊观察减数分裂的过程，能观察到细胞分裂的连续过程吗？
任务二　用显微镜“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”思考回答下列问题：
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？
2．减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ相比，中期细胞中染色体的不同点是什么？末期呢？
3．通过比较同一时刻不同细胞的染色体特点，可以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？
师说解惑
1.选用雄性生殖器官的原因
(1)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的数量。
(2)雌性动物排卵排出的细胞并非成熟的卵细胞，而是卵母细胞(初级卵母细胞或次级卵母细胞)，它先在输卵管中发育到减数分裂Ⅱ中期，只有在受精的过程中才能继续进行减数分裂Ⅱ，因此在卵巢中看不到完整的减数分裂过程。
2．实验原理和实验现象区分
(1)蝗虫的精母细胞进行减数分裂可形成精细胞，再通过变形形成精子。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，因而可据此识别减数分裂的各个时期。
(2)实验现象：
减数分裂Ⅰ会出现同源染色体联会、四分体形成、同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧、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会出现成单的非同源染色体的着丝粒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。
过程评价单
1．关于观察减数分裂固定装片的实验，下列说法不正确的是(　　)
A．选择雄性动物的生殖器官，更易观察到减数分裂
B.含有染色单体的细胞也可能处于减数分裂Ⅱ
C．减数分裂Ⅰ后期和减数分裂Ⅱ后期染色体数目相同
D．在高倍镜下观察减数分裂Ⅰ中期装片，发现同源染色体排列在细胞板两侧
2．图中①～⑤是用某种方法在显微镜下拍到的二倍体生物(2n＝24)某个细胞在减数分裂过程中不同时期的图像。下列相关叙述不正确的是(　　)
A．图中细胞分裂顺序为①→③→②→⑤→④
B．图①细胞内DNA和染色体数目均加倍
C.图②、③细胞中均具有同源染色体
D．图⑤细胞中染色体数目与图①②③相同
3．[2024·江苏扬州高一期中]如图是玉米(2n＝20，即染色体数为20)的花粉母细胞减数分裂过程中几个特定时期的显微照片，①～⑤代表不同的细胞。下列叙述正确的是(　　)
A．细胞③和细胞⑤中染色体数目和核DNA数目相同
B．细胞②为次级精母细胞
C．细胞④和⑤中染色体数目和核DNA数目相同，都为细胞①的一半
D．若细胞①中有一对同源染色体未分离，则形成的四个花粉粒中一半异常学习
主题二　配子中染色体组合的多样性
任务驱动
任务一　根据教材P25～26模拟减数分裂中非同源染色体的自由组合实验，探讨下列问题：
1．含有2对、3对同源染色体的精原细胞，分别可能产生多少种精子？产生每一种精子的比例是多少？
2．含有n对同源染色体的精原细胞，可能产生多少种精子，产生每一种精子的比例是多少？
3．考虑染色体互换，分析含两对同源染色体的1个精原细胞和卵原细胞，减数分裂最多能产生几种精子和卵细胞？
任务二　如图中A、a和B、b表示原始生殖细胞中的两对同源染色体：
1．情况1最终产生的精子有几种类型？情况2最终产生的精子有几种类型？若将精原细胞换为卵原细胞，则两种情况下最终产生的卵细胞有几种类型？
2．据此推断，含有n对同源染色体的生物体可产生的配子类型有多少种？
3．含有n对同源染色体的生物体可产生的配子类型有时候要比上述结论多，可能的原因是什么？
师说解惑
1.产生配子多样性的原因
(1)减数分裂Ⅰ前期同源染色体的非姐妹染色单体间发生互换。
(2)减数分裂Ⅰ后期非同源染色体之间发生自由组合。
2．含n对同源染色体的精(卵)原细胞形成的配子种类(不考虑同源染色体的非姐妹染色单体互换)
项目 可能产生配子的种类 实际产生配子的种类
1个精原细胞 2n种 2种
1个雄性个体 2n种 2n种
1个卵原细胞 2n种 1种
1个雌性个体 2n种 2n种
注：(1)分析正常情况下产生配子种类时应特别注意是“一个个体”还是“一个精(卵)原细胞”。
(2)若考虑互换，会增加配子的种类，如一个含n对同源染色体的生物产生的配子种类会大于2n种。
3．根据染色体组成判断配子来源的方法
(1)以二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(不考虑互换)为例，如图所示：
由图可知，①E和F、G和H的染色体组成完全相同，分别来自同一次级精母细胞C、D；②E(F)与G(H)中的染色体“互补”，来自同一个初级精母细胞。
(2)二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(考虑互换)，如图所示：
由图可知，①E和F，G和H的染色体组成大同小异，分别来自同一次级精母细胞C、D；②E(F)与G(H)中的染色体“互补”，来自同一初级精母细胞。
(3)总结：
过程评价单
1．[2024·安徽马鞍山当涂一中高一月考]从配子形成和受精作用的角度分析，下列关于遗传具有多样性和稳定性的原因的叙述，错误的是(　　)
A.减数分裂过程中，非同源染色体的自由组合是形成配子多样性的重要原因之一
B.减数分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体间互换是形成配子多样性的原因之一
C.受精时，雌雄配子间的随机结合是形成配子多样性的重要原因
D.减数分裂和受精作用维持了生物前后代体细胞中染色体数目的恒定
2．图甲所示为含两对同源染色体的某动物的初级精母细胞，其减数分裂过程中，同源染色体发生互换形成了如图乙所示的四个精细胞，则来自同一个次级精母细胞的是(　　)
A.①②　　B．①③ C．②③　　D．③④
3．如图表示染色体组成为AaCcDd的生物产生的精细胞。试根据细胞内染色体的组合分析，在不考虑互换的情况下，下列相关叙述，不正确的是(　　)
A.上述精细胞至少来自4个精原细胞
B.⑤⑧可能来自同一个精原细胞
C.上述精细胞至少来自8个次级精母细胞
D.①⑦可能来自同一个精原细胞
学习主题三　受精作用
任务驱动
任务一　如图所示为生物体的有性生殖过程，请分析并回答问题：
1．结合细胞膜的成分可知，精子与卵细胞相互识别的物质基础是细胞膜表面的　　　　。精子与卵细胞相互融合体现了膜的　　　　。
2．受精卵中的染色体一半来自精子，一半来自卵细胞，是否意味着父、母双方各为后代提供一半的遗传物质？分析原因。
3．为什么只有一个精子和卵细胞结合？在结合时是否整个精子都进入卵细胞？
任务二　如图是细胞减数分裂与受精作用过程中的核DNA含量变化曲线，请分析回答下列问题：
1．图中AB段表示　　　　过程，CD段表示　　　　，DE段表示　　　　　　　　过程。
2．受精作用的实质是什么？
任务三　如图是细胞减数分裂与受精作用过程中的染色体数量变化曲线，请分析回答下列问题：
1．O～a表示减数分裂前的间期及　　　　　　，a～c表示　　　　　。
2．d点表示进行　　　　。
3．d～f表示受精卵的　　　　分裂。
师说解惑
1.受精作用的细胞学基础
(1)细胞膜的信息交流功能——使同种生物的两性生殖细胞能够相互识别。
(2)细胞膜的流动性——使两性生殖细胞融合为一个受精卵。
(3)受精卵中的染色体一半来自精子，一半来自卵细胞，但不能说受精卵的遗传物质(或DNA)一半来自精子，一半来自卵细胞。因为在受精作用进行时，只有精子的头部进入卵细胞，且卵细胞体积大，细胞质含量多，因此受精卵细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。
2．受精作用：精子和卵细胞的随机结合
(1)对减数分裂结果的分析：经减数分裂形成的生殖细胞(精子或卵细胞)的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。配子中的染色体数目只有体细胞的一半，并且没有同源染色体。
(2)对受精作用结果的分析：经受精作用形成的受精卵中的染色体一半来自精子(父方)、一半来自卵细胞(母方)。使受精卵中的染色体数目恢复为体细胞染色体数，且出现同源染色体。
(3)同一双亲的子代遗传呈现多样性的原因：
　过程评价单
1．如图为高等动物受精作用示意图，下列叙述不正确的是(　　)
A．受精时，精子识别卵细胞后，精核入卵体现了细胞膜的流动性
B．受精卵中的DNA，来自父母双方的各占一半
C．受精卵中染色体数目与本物种体细胞中染色体数目相同
D．受精卵中的染色体，来自父母双方的各占一半
2．下列有关果蝇减数分裂和受精作用的叙述，正确的是(　　)
A.体细胞中有4对染色体，配子中有2对染色体
B．卵细胞获得了初级卵母细胞中1/4的遗传物质
C．精子和卵细胞的受精过程与膜的流动性有关
D．受精作用时精子全部进入卵细胞完成核融合
3．如图是生物的有性生殖过程，下列叙述正确的是(　　)
A．非同源染色体的自由组合发生在过程Ⅰ中
B．过程Ⅱ形成的受精卵中的细胞质主要来自精子
C．同源染色体的分离发生在过程Ⅰ和Ⅱ中
D．仅有过程Ⅰ即可维持亲子间染色体数目的恒定
强化落实·学业达标
网络建构
主干落实
1.导致配子中染色体组合多样性的原因。
(1)同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合。
(2)同源染色体上非姐妹染色单体间可发生互换。
2．受精卵中的核遗传物质一半来自父方，一半来自母方，但细胞质基因几乎全部来自母方。
3．受精作用的实质是精子和卵细胞细胞核的融合。
4．减数分裂和受精作用共同维持生物体细胞中染色体数目的恒定。
高效课堂·实践运用
1．如图为某种植物细胞减数分裂过程中几个特定时期的显微照片，下列叙述正确的是(　　)
A．图甲中，细胞的同源染色体之间可以发生互换
B．图乙中，移向细胞同一极的染色体组成相同
C．图丙中，染色体的复制正在进行，着丝粒尚未分裂
D．图丁中，细胞的同源染色体分离，染色体数目减半
2．A和A′、B和B′分别代表细胞中的两对同源染色体，不考虑互换，下列来自同一个精原细胞的一组精子是(　　)
A．AB、A′B、AB′、A′B′ B．AB、A′B′、AB、A′B′
C．A′B′、A′B、A′B、A′B′ D．A′B、A′B、AB、A′B′
3．在漫长的生物进化历程中，有性生殖的出现大大丰富了生物的多样性，加快了进化速度。下列行为与有性生殖后代的多样性无关的是(　　)
A．四分体时期姐妹染色单体片段间的互换
B．减数分裂Ⅰ后期非同源染色体间的自由组合
C．受精作用时雌雄配子间的随机结合
D．四分体时期非姐妹染色单体片段间的互换
4．如图是某种动物细胞分裂过程中染色体数目变化情况，下列相关叙述正确的是(　　)
A．图中显示了减数分裂、有丝分裂和受精作用过程
B．C～H、I～M段可分别表示为一个细胞周期
C．A～I段表示减数分裂
D．E～F段发生了同源染色体的分离
5．如图中编号A～F的图像是显微镜下观察到的某植物(2n＝24)减数分裂不同时期的细胞图像，请据图回答下列问题：
(1)取该植物解离后的花药，捣碎后置于载玻片上，滴加____________染色1～2 min，压片后制成临时装片。在光学显微镜下，观察细胞中________的形态、数目和分布，以此作为判断该细胞所处分裂时期的依据。
(2)上述细胞分裂图像中，图A所示细胞中同源染色体发生联会，形成________，此时期____________________________________间发生互换。图E所示细胞的特点是____________________________________。
(3)请将上述观察到的细胞图像按减数分裂的时期进行排序：A→______________→F(填图中字母)。
(4)图B的每个细胞中含姐妹染色单体________条。
疑难解答·全程培优
探究·实践
1．提示：在减数分裂Ⅰ中，先后会出现同源染色体联会、四分体形成、非姐妹染色单体间的互换、同源染色体分离并移向细胞的两极等行为变化；减数分裂Ⅰ结束时，细胞中的染色体数目减半。在减数分裂Ⅱ中，每条染色体的着丝粒分裂，两条姐妹染色单体随之分开，形成两条染色体并分别移向细胞的两极，最终进入两个子细胞中。减数分裂产生了多种多样的配子，配子中的染色体数目减半。这为之后通过受精作用使同一双亲的后代呈现多样性，并为每种生物前后代染色体数目的恒定提供了保证。总的来讲，减数分裂和受精作用共同保证了生物遗传的稳定性和多样性。
2．提示：非同源染色体自由组合，同源染色体的非姐妹染色单体之间互换。
3．开放性问题，答案合理即可。
思维训练
提示：
遗传的稳定性 遗传的多样性
配子形成 配子中染色体来自亲代，且配子中的染色体是一套完整的非同源染色体 发生基因重组
受精作用 使生物前后代染色体数目恒定 卵细胞与精子随机结合
练习与应用
一、概念检测
1．(1)√　提示：正常情况下，精子和卵细胞内染色体数目均为体细胞内染色体数目的一半。
(2)√　提示：同一个生物体产生的卵细胞，由于在减数分裂过程中同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合是随机的，因此不同时期产生的卵细胞中的染色体组合具有多样性。
2．B　提示：正常情况下，15个初级卵母细胞形成15个卵细胞，5个初级精母细胞形成20个精子，精子与卵细胞结合，最多形成15个受精卵。
3．D
二、拓展应用
1．提示：在形成精子或卵细胞的减数分裂过程中，如果由于某种原因减数分裂Ⅰ时两条13号染色体没有分离而是进入了同一个次级精(卵)母细胞，再经过减数分裂Ⅱ，就会形成含有2条13号染色体的精子或卵细胞；如果减数分裂Ⅰ正常，减数分裂Ⅱ时13号染色体的着丝粒分裂，形成了2条13号染色体，但这2条13号染色体没有分别移向细胞两极，而是进入了同一个精子或卵细胞。这样异常的精子或卵细胞就含有24条染色体，其中13号染色体是2条。若一个正常的精子或卵细胞(含23条非同源染色体，其中只含有1条13号染色体)与上述异常的卵细胞或精子结合成受精卵，则该受精卵含47条染色体，其中13号染色体为3条。当该受精卵发育成个体时，这个个体的体细胞中的染色体数目就是47条，含有3条13号染色体。
2．提示：63条。骡的体细胞(原始生殖细胞)中含有63条染色体，其中32条来自马，31条来自驴，骡的原始生殖细胞中不存在同源染色体，在进行减数分裂时染色体不能联会，故不能形成正常的配子。
第2课时　减数分裂和受精作用
夯基提能·分层突破
学习主题一
【任务驱动】
任务一
1．雄性　多于
2．提示：因为蝗虫的精原细胞既进行有丝分裂，又进行减数分裂，所以可以观察到染色体数目为4n、2n、n等不同的细胞分裂图像。
3．提示：不能，在制作减数分裂临时装片的过程中，细胞已经被杀死，固定在某个分裂时期，所以不能观察到连续的细胞分裂过程。
任务二
1．提示：减数分裂的不同时期染色体有不同的特征。根据染色体形态、位置、数目判断。
2．提示：减数分裂Ⅰ中期，各对同源染色体分别排列在细胞中央的赤道板两侧，减数分裂Ⅱ中期，所有染色体的着丝粒排列在细胞的赤道板位置；减数分裂Ⅰ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末期细胞两极的染色体不含染色单体。
3．提示：逻辑前提是同一生物的不同细胞，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分裂的不同阶段。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。
【过程评价单】
1．解析：雄性生殖器官中精子的形成过程是连续的，能统计到各个时期的细胞且细胞数目多，而卵巢中卵细胞的形成过程是不连续的，不能统计各个时期的细胞且数量少。因此，选择雄性动物的生殖器官，更易观察到减数分裂，A正确。减数分裂Ⅱ前期和中期的细胞中每条染色体上均含有两个染色单体。因此，含有染色单体的细胞也可能处于减数分裂Ⅱ，B正确。减数分裂Ⅰ后期的细胞中每条染色体含有两个染色单体，而减数分裂Ⅱ后期的细胞中着丝粒分裂，染色单体分开成为两条子染色体。因此这两个时期的染色体数目相同，且都与体细胞中染色体数目相同，C正确。在高倍镜下观察减数分裂Ⅰ中期装片，发现同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧，细胞板是植物细胞分裂末期出现的结构，D错误。
答案：D
2．解析：根据染色体的行为可判断，①～⑤依次为减数分裂Ⅰ前的间期、减数分裂Ⅰ后期、减数分裂Ⅰ前期、减数分裂Ⅱ末期、减数分裂Ⅱ后期。图中细胞分裂顺序是①→③→②→⑤→④，A正确。图①细胞中进行染色体的复制，但染色体数目保持不变，B错误。图②、③细胞均具有同源染色体，C正确。图⑤细胞中由于着丝粒分裂，细胞中染色体数目暂时加倍，故与图①、②、③细胞中的相同，D正确。
答案：B
3．解析：细胞③为减数分裂Ⅱ中期，染色体数为10，DNA数为20；细胞⑤处于减数分裂Ⅱ后期，染色体数目和DNA数目相同，均为20，细胞③和细胞⑤中染色体数目不同，A错误。细胞②为减数分裂Ⅱ中期，为次级精母细胞，B正确。细胞④和细胞⑤处于减数分裂Ⅱ后期，其染色体数目与细胞①中相同，都为2n，C错误。如果①细胞的分裂过程中，有一对同源染色体没有分离，移向了同一极，那么形成的4个花粉粒染色体数为11、11、9、9，4个花粉粒中染色体数目都异常，D错误。
答案：B
学习主题二
【任务驱动】
任务一
1．提示：含有2对同源染色体的精原细胞可能产生4种精子，每一种精子的比例是1/4；含有3对同源染色体的精原细胞可能产生8种精子，产生每一种精子的比例是1/8。
2．提示：可能产生2n种精子，产生每一种精子的比例为1/2n。
3．提示：①四分体时期发生互换，则4个精子各不相同，即4种类型。②无论是否发生互换，1个卵原细胞经减数分裂后，只能产生1个卵细胞，即1种类型。
任务二
1．提示：情况1最终产生的精子有2种类型为AB、ab。情况2最终产生的精子有2种类型为Ab、aB。一个卵原细胞经减数分裂只能产生一个卵细胞，故两种情况下最终产生的卵细胞均各有一种。
2．提示：2n种。
3．提示：可能发生了同源染色体的非姐妹染色单体间的互换。
【过程评价单】
1．解析：在减数分裂Ⅰ过程中，同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换和非同源染色体的自由组合是形成配子多样性的两个主要原因，A、B正确；受精时，雌雄配子间的随机结合导致合子多种多样，从而导致了生物的多样性，C错误；减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性，D正确。
答案：C
2．解析：减数分裂Ⅰ的特点是同源染色体分离；减数分裂Ⅱ的特点是次级精母细胞内由同一着丝粒相连的两条姐妹染色单体分离，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，根据图乙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。
答案：B
3．解析：在不考虑互换的情况下，每个精原细胞可产生两个不同的次级精母细胞，每个次级精母细胞又可产生2个基因组成相同的精细胞，因此图中①④可能来自同一个精原细胞，②⑥可能来自同一个精原细胞，③⑦可能来自同一个精原细胞，⑤⑧可能来自同一个精原细胞，因此上述精细胞至少来自4个精原细胞，故A、B正确；1个次级精母细胞能产生2个相同的精细胞，图中8个精细胞的基因型各不相同，至少来自8个次级精母细胞，故C正确；①⑦不可能来自同一个精原细胞，D错误。
答案：D
学习主题三
【任务驱动】
任务一
1．糖蛋白　流动性
2．提示：不是。受精卵细胞核中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方，但细胞质中的遗传物质几乎全部来自母方。
3．提示：在受精时，一个精子进入卵细胞中后，卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，从而阻止其他精子进入。在结合时精子只是头部进入，而尾部留在外面。
任务二
1．减数分裂　受精作用　受精卵的有丝分裂
2．提示：精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合，使彼此染色体汇合在一起。
任务三
1．减数分裂Ⅰ　减数分裂Ⅱ
2．受精作用
3．有丝
【过程评价单】
1．解析：受精时，精子识别卵细胞后，精核入卵体现了细胞膜的流动性，A正确；受精卵中细胞核遗传物质来自父母双方的各占一半，而细胞质遗传物质几乎都来自母方，B错误；经过减数分裂，精子和卵细胞中染色体数目减半，受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，因此受精卵中染色体数与本物种体细胞中染色体数相同，C正确；受精卵中的染色体有一半来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)，D正确。
答案：B
2．解析：体细胞中有4对染色体，在减数分裂过程中同源染色体分离导致配子中染色体数目减半，因此配子中有4条染色体，不含同源染色体，A错误；由于减数分裂使得配子中染色体数目减半，因此卵细胞获得了初级卵母细胞中一半的染色体，或者一半的核遗传物质，除此之外细胞质中也有遗传物质，而卵细胞形成过程中存在细胞质的不均等分裂，因此卵细胞中含有大部分初级卵母细胞的细胞质，B错误；精子和卵细胞的受精过程中，二者要相互融合为受精卵，该过程与膜的流动性有关，C正确；受精作用时精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面，D错误。
答案：C
3．解析：分析题图可知，非同源染色体的自由组合发生在减数分裂Ⅰ的后期，A正确；受精卵中的细胞质主要来自卵细胞，B错误；同源染色体的分离仅发生在过程Ⅰ中，C错误；过程Ⅰ和Ⅱ共同维持亲子间染色体数目的恒定，D错误。
答案：A
高效课堂·实践运用
1．解析：根据图甲染色体的特点可知，图甲中细胞处于减数分裂Ⅰ前期，同源染色体的非姐妹染色单体之间可以发生互换，A正确；图乙中细胞处于减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，故移向细胞同一极的染色体组成不相同，B错误；图丙中细胞处于减数分裂Ⅰ末期，并无染色体的复制，C错误；图丁中细胞处于减数分裂Ⅱ后期，此时着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，导致细胞中染色体数目暂时加倍，而此时细胞中已没有同源染色体，D错误。
答案：A
2．解析：由于减数分裂Ⅰ过程中同源染色体分离，非同源染色体自由组合，一个精原细胞应产生两个“互补”类型的次级精母细胞，而减数分裂Ⅱ过程中染色单体分开，因此最终产生的4个精细胞(精子)只有两种类型，且互补。
答案：B
3．解析：四分体时期非姐妹染色单体片段间的互换会导致后代具有多样性，A符合题意，D不符合题意。
答案：A
4．解析：依据曲线所示染色体数目的变化可知，A～G段表示减数分裂，H～I段表示受精作用，I～M段表示有丝分裂，A正确，C错误；C～G为减数分裂Ⅱ过程，C～H不能表示一个细胞周期，B错误；E～F段表示减数分裂Ⅱ后期，细胞中着丝粒分裂，姐妹染色单体分离形成染色体，染色体数目加倍，同源染色体分离发生在减数分裂Ⅰ后期，D错误。
答案：A
5．答案：(1)碱性染料(如甲紫溶液或醋酸洋红液)　染色体　(2)四分体　同源染色体的非姐妹染色单体　同源染色体分离，非同源染色体自由组合　(3)C→E→D→B　(4)0
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