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第18课时 减数分裂和受精作用
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基础梳理
一、减数分裂
1、减数分裂是形成有性生殖细胞的分裂方式，在分裂过程中，DNA复制________次，细胞分裂______次。分裂产生的子细胞中DNA和染色体数是体细胞的_______。
2、雄性动物减数分裂开始于__________细胞，一个该细胞经过DNA复制，形成___________细胞，它经过第一次分裂产生两个___________细胞，再经过第二次分裂，共产生四个__________细胞，最后经过变形成精子。
3、雌性动物的减数分裂开始于__________细胞，一个该细胞经过DNA复制，形成____________细胞，它经过第一次分裂，形成一个___________细胞和一个_________，前者经过第二次分裂，形成一个_________细胞和一个__________，后者经过第二次分裂，形成两个_______。
4、减数分裂过程中最明显的一个特征是发生了同源染色体的联会，该过程发生在第_______次分裂中，同源染色体是指_____________________________，____________一般都相同的两个染色体。同源染色体联会后，一对同源染色体上就有了_______姐妺染色单体，因此，联会后的一对同源染色体就是一个_________。
5、比较精子和卵细胞的形成过程，明显的区别有两项，一是在卵细胞的形成过程中，_____________细胞和_____ __________细胞的分裂是不均等的，而在精子形成过程中没有这种现象，细胞的分裂都是均等的；二是一个精原细胞经过减数分裂，产生了_______个精子，而一个卵原细胞经过减数分裂，产生了_______个卵细胞。
6、比较减数分裂与有丝分裂，减数分裂中除了出现同源染色体的联会，还出现了_______________。
二、受精作用
1、受精作用是精子和卵细胞___________、________成为受精卵的过程。受精后，受精卵的细胞膜发生复杂的生理反应，阻止其它精子再进入。
2、和卵细胞相比，受精卵的代谢__________。
3、减数分裂和受精作用对于维持_____________________ ________的恒定，对于_________________，都是非常重要的。
考点突破
考点一、减数分裂的过程
1、以精子形成为例，总结减数分裂过程中的变化
时期 细胞名称 主要变化
间期 精原细胞 DNA分子复制，有关蛋白质合成细胞体积增大
第一次分裂 前 初级精母细胞 同源染色体联会，形成四分体；染色质变成染色体，可看到四分体
中 四分体排列细胞中央的赤道板上（同源染色体的着丝点排列在赤道板两侧）
后 同源染色体分离，移向细胞两极
末 细胞膜向内凹陷，细胞第一次分裂
第二次分裂 前 次级精母细胞 细胞内染色体减半，染色体散乱分布
中 染色体的着丝点排列在细胞中央的赤道板上
后 着丝点分裂，染色单体分离形成子染色体，移向细胞两极
末 细胞膜向内凹陷，细胞第二次分裂
2、减数分裂过程中，DNA分子、染色体、染色单体、四分体个数、同源染色体对数的变化（体细胞染色体2N、DNA分子数2C）（表中最后两列：P表示同源染色体对数，Q表示四分体个数）
时期 细胞名称 DNA分子数 染色体数 染色单体数 P Q
间期 精原细胞 2C—4C 2N 0—4N N 0
第一次分裂 前 初级精母细胞 4C 2N 4N N N
中 4C 2N 4N N N
后 4C 2N 4N N 0
末 4C—2C 2N—N 4N—2N N 0
第二次分裂 前 次级精母细胞 2C N 2N 0 0
中 2C N 2N 0 0
后 2C N—2N 2N—0 0 0
末 2C—1C 2N—N 0 0 0
例1、雄蛙的一个体细胞经有丝分裂形成两个子细胞（C1、C2），一个初级精母细胞经减数第一次分裂形成两个次级精母细胞（S1、S2）。比较C1与C2、S1与S2细胞核中DNA数目及其贮存的遗传信息，正确的是
A．DNA数目C1与C2相同，S1与S2不同
B.遗传信息C1与C2相同，S1与S2不同
C．DNA数目C1与C2不同，S1与S2相同
D. 遗传信息C1与C2不同，S1与S2相同
【解析】C1 、C2 是细胞有丝分裂形成的，而有丝分裂重要特征是亲代细胞的染色体经复制后平均分配到两个子细胞中，保持遗传物质的稳定性，所以C1 和C2的遗传信息相同；而S1和S2是减数第一次分裂形成的两个次级精母细胞，减数第一次分裂的重要特征是同源染色体平均分配到两个子细胞，染色体数目减半，有染色单体，无同源染色体，所以遗传信息不同，且XY两条性染色体上的基因不同。答案B正确。
【答案】B
变式1、若人的成熟神经细胞核中DNA含量为a，下列各项核DNA含量分别为2a、a、0.5a的是
A．初级精母细胞、次级精母细胞、精子
B．精原细胞减数分裂间期、精细胞、极体
C．精原细胞有丝分裂后期、口腔上皮细胞、成熟红细胞
D．正在发生调亡的细胞、癌细胞、卵细胞
【解析】A项中三种细胞核DNA含量依次为2、1、0.5；B项中三种细胞相应值为1~2、0.5、0.5；C项中相应值为2、1、0；D项中相应值为1、1（若考虑分裂，则数值变化为1～2）、0.5。
【答案】A
考点二、精子形成过程和卵细胞形成过程的比较
在精子形成过程和卵细胞形成过程中，遗传物质DNA和染色体的变化是相同的，都是在分裂间期DNA进行复制，在第一次分裂前期发生同源染色体的联会配对形成四分体，第一次分裂后期同源染色体分离，第二次分裂的变化也是相同的。
区别是：（1）分裂结果不同：一个精原细胞经过分裂，形成四个能进行生殖的精细胞，进一步可变形成四个精子，而一个卵原细胞经过减数分裂，只形成一个能进行生殖的卵细胞，另外三个是不能进行生殖的极体。
（2）初级精母细胞和次级精母细胞的分裂是均等的，而初级卵母细胞和次级卵母细胞的分裂是不均等的，初级卵母细胞分裂产生较大的次级卵母细胞和极体，次级卵母细胞分裂产生较大的卵细胞和较小的极体。
例2、果蝇的体细胞中含有四对同源染色体，它的一个初级精母细胞在进行减数分裂过程中形成的次级精母细胞种类和在减数分裂结束时形成的精子的种类分别是
A 1，2 B 1，4
C 2，2 D 2，4
【解析】本题要注意是“一个”初级精母细胞，一个初级精母细胞经减数分裂形成四个精子，这四个精子是两两相同的，因此，精子是两类。究其原因，是一个初级精母细胞的同源染色体分离，产生了两个不同的次级精母细胞，而一个次级精母细胞会产生两个相同的精子。
【答案】C
变式2、下列属于精子和卵细胞形成过程中共同点的叙述是
A 一个原始的生殖细胞产生两个次级精母细胞或次级卵母细胞
B 一个次级精母细胞分裂产生两个精细胞，一个次级卵母细胞分裂产生两个卵细胞
C 一个卵细胞和一个精细胞中的染色体数目和核DNA含量都是正常体细胞的一半
D 一个卵细胞和一个精细胞中含有的各种营养物质的含量是相同的
【解析】一个卵原细胞产生一个次级卵母细胞和一个极体，A项错误；一个次级卵母细胞产生一个卵细胞和一个极体，B项错；一个卵细胞中几乎含有卵原细胞全部的细胞质，而一个精子中仅含有很少的细胞质，D项错。
【答案】C
考点三、减数分裂和有丝分裂的比较
减数分裂和有丝分裂的共同点是，在细胞分裂间期都进行DNA的复制，在分裂期都有染色体和染色质形态的转变，都有着丝点的分裂和姐妺染色单体的分离，对于动物细胞来说，细胞分裂过程中都是由中心体发出星射线形成纺锤体，细胞分裂的方式也相同，都是细胞膜向内凹陷，将细胞缢裂为两部分。
区别是：减数分裂中发生了同源染色体的配对及分离，而在有丝分裂中是没有发生的。
特别注意：有丝分裂中虽然没有发生同源染色体的配对，但对于二倍体生物来说，进行有丝分裂的细胞仍然存在同源染色体，只不过是没有配对而已。
例3、仅在减数分裂过程中出现，而有丝分裂过程中不出现的选项是
A．分裂间期DNA复制与相关蛋白质合成
B．姐妹染色单体分离分别进入两个子细胞
C．联会后非姐妹染色单体发生部分DNA交换
D．发生基因突变和染色体变异
【解析】DNA复制和相关蛋白质合成是有丝分裂和减数分裂过程中都发生的，都发生在间期，姐妹染色单体分离也都发生，有丝分裂和后期和减数分裂第二次分裂的后期发生分离，并在末期进入两个子细胞中，这两种变异在有丝分裂和减数分裂都可能发生，并且对染色体变异来说，都有结构变异和数目变异，不同的是，有丝分裂过程中不会发生基因重组，而减数分裂过程会发生基因重组。如选项C提到的同源染色体的非姐妹染色单体上的部分DNA互换。
【答案】A
变式3、某雄性动物的基因型为AaBb，其中的一个精原细胞先经过有丝分裂，再进行减数分裂，形成的精子的基因型不可能的情况是
A 两个AB，两个Ab，两个aB，两个ab
B 4个AB，4个ab
C 4个Ab，4个ab
D 4个aB，2个Ab，1个AAb，1个b
考点四、受精作用
受精作用不仅仅是精子和卵细胞的遗传物质组合到一个细胞中去，同时，细胞还要发生很多变化。
1、细胞识别：同种生物的精子和卵细胞可以互相识别，而后融合成受精卵，不同种生物的精子和卵细胞很难融合，但并非不能，如自然界中有很多种间杂交生物，虽然它们是不育的，但受精作用还是能发生的。
细胞识别还发生在受精作用后，受精卵形成后，细胞表面发生了一系列变化，其中包括糖蛋白的改变，这样，精子和受精卵便不能进行融合，避免了异常生物的出现。
2、细胞代谢：卵细胞未受精前，代谢缓慢，受精形成受精卵后，代谢明显增强，这样有利于细胞分裂、分化形成新个体。
例4、下列对受精作用的叙述，正确的是
A 精子和卵细胞的细胞膜融为一体，原理是细胞膜具有一定的流动性
B 受精卵中所含的物质各有一半来自精子，另一半来自卵细胞，如蛋白质、核酸、糖类、脂质等
C 受精作用过程中，精子和卵细胞的识别，与卵细胞膜有关，而与精子细胞膜无关
D 受精卵中所有的基因都是成对存在的
【解析】两个细胞的膜的融合，原理是膜的流动性。从物质来看，核遗传物质是卵细胞和精子各提供一半，但细胞质中的各种物质，如蛋白质、糖类、脂质等，绝大多数来自卵细胞，包括细胞质中线粒体的遗传物质也是这样，几乎都来自细胞质。细胞识别是由两个细胞互相识的，与两个细胞都有关系。选项D，需要考虑受精卵的染色体，如果是同型的XX（或ZZ），则基因是成对的，若是异型的，如XY（或ZW），则基因不一定成对。
【答案】C
变式4、对同一生物的受精卵和体细胞的叙述，正确的是
A 含有的遗传物质完全相同
B 含有的染色体数目不论在任何时期都不变
C 受精卵中所有的基因都表达，而体细胞由于分化，并非所有的基因都表达
D 细胞中基因表达的方式完全相同，都要经转录和翻译两个过程
考点五、减数分裂和受精作用的有关曲线
例5、某二倍体生物的某细胞内含有10条染色体、10个DNA分子，且细胞膜开始缢缩，则该细胞
A 处于有丝分裂的中期 B 正在发生基因自由组合
C 将形成配子 D 正在进行DNA复制
【解析】细胞膜开始缢缩，应是细胞分裂的后期，再加上染色体数目和DNA分子数目相同，可排除是减数第一次分裂后期，后期染色体数目加倍，则加倍前的中期染色体数是5条，奇数，应是减数分裂第二次分裂。B发生在减数分裂第一次分裂，而D项发生在细胞分裂的间期。
变式5、对下面图1和图2分析错误的是
A 图1只能描述有丝分裂，不能描述减数分裂
B 图1和图2中，DNA含量或数目增加的原因是相同的
C 图1和图2中，DNA含量或数目减半的原因是相同的
D 若图1表示减数分裂，只能表示第一次分裂过程中的DNA含量变化
【解析】图1只能表示有丝分裂，因为减数分裂过程中DNA要随细胞分裂减半两次；两图中DNA数目减半的原因不同，图1是由于细胞分裂，图2是由于着丝点分裂；图2表示减数分裂时，表示的全过程，每个染色体上的DNA分子数为2的时期包括第一次分裂全过程和第二次分裂的前、中期，因为这些阶段都含有染色单体。
【答案】C
课时作业
1．真核生物进行有性生殖时，通过减数分裂和随机受精使后代（ ）
A．增加发生基因突变的概率
B．继承双亲全部的遗传性状
C．从双亲各获得一半的DNA
D．产生不同于双亲的基因组合
【答案】D
2.)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在次级卵母细胞中存在同源染色体
③着丝点在第一次分裂后期一分为二
④减数分裂的结果，染色体数减半，DNA数不变
⑤同源染色体的分离，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．①②③B．④⑤⑥C．①⑤D．⑥⑦
【解析】次级卵母细胞中不再存在同源染色体，因为减数第一次分裂的后期，同源染色体分开，而着丝点是在第二次分裂后期一分为二的，不是在第一次分裂后期；减数分裂过程中，生殖细胞中的染色体数和DNA分子数都减少了一半，染色体的复制是联会之前完成的，染色体数目的减半发生在减数第一次分裂的末期。所以只有①和⑤是正确的，其余叙述都是错误的。
【答案】C
4．下列有关细胞减数分裂过程中染色体、DNA数目的叙述，错误的是（ ）
A．次级精母细胞中的DNA分子正好和正常体细胞的DNA分子数目相等
B．减数第二次分裂后期，细胞中染色体数目只有正常体细胞数目的一半
C．初级精母细胞中染色单体的数目正好和细胞中DNA分子数目相等
D．任何一种哺乳动物的细胞中染色体数目和着丝点数目都相同
【解析】减数第二次分裂后期，每条染色体上的着丝点一分为二，两条姐妹染色单体形成两条子染色体，结果是细胞中染色体数目与正常体细胞数目相等。
【答案】B
4.下图表示细胞分裂和受精作用过程中核DNA含量和染色体数目的变化，据图分析可得出( )
①a阶段为有丝分裂、b阶段为减数分裂
②M点所示过程与细胞膜的流动性有关
③GH段和OP段，细胞中含有的染色体数是相等的
④MN段发生了核DNA含量的加倍
A．①②④B．①②③C．①③①产生的[H]和①④
【解析】图中a段是有丝分裂过程，b段是减数分裂过程，LM段是受精作用过程，c段是有丝分裂过程。在受精过程中，精子与卵细胞的结合与细胞膜的流动性有关。MN段是有丝分裂的间期、前期、中期，发生了核DNA含量加倍。OP段是有丝分裂的后期，由于着丝点分裂，染色体数目加倍，是GH段染色体数目的2倍。解本题时，应注意两个指标(核DNA含量、染色体数目)是不对称的。
【答案】A
5．图中横坐标1、2、3、4表示某种哺乳动物(2n)在有性生殖过程中某些时期的细胞。图中a、b、c表示各种结构或物质在不同时期的连续数量变化，可以与图中1、2、3、4相对应的细胞是（ ）
A．初级精母细胞、次级精母细胞、精细胞、精子
B．精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精细胞
C．卵原细胞、次级卵母细胞、第一极体、第二极体
D．卵原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞、第一极体
【解析】初级精(卵)母细胞、次级精(卵)母细胞(或第一极体)中染色体∶DNA∶染色单体＝1∶2∶2，但初级精(卵)母细胞中的染色体是次级精(卵)母细胞中的两倍，精(卵)原细胞中无染色单体，染色体和DNA数目相同，精细胞或精子中无染色单体，但染色体数是精原细胞的一半。
【答案】B
6、a和b属于同一种物体内的两个细胞，通过对其核内DNA分子含量的测定，发现a细胞中DNA含量是b细胞的两倍，最可能的解释是（ ）
A．a是正常体细胞，b是处于减数第一次分裂结束时的细胞
B．a是处于有丝分裂后期的细胞，b是处于有丝分裂前期的细胞
C．a是处于有丝分裂前期的细胞，b是处于减数第一次分裂后期的细胞
D．a处于有丝分裂中心体相互分离时，b处于次级性母细胞中染色体移向两极时
【解析】两个细胞的DNA含量相差一倍，可能是DNA复制的结果，复制后是复制前的二倍，也可能是减数分裂的结果，减数分裂形成的生殖细胞，DNA是体细胞的一半。A、B、C三项中，前后两种细胞的DNA含量相等，只有D项符合。
【答案】D
7.仅在减数分裂过程中出现，而有丝分裂过程中不出现的选项是（ ）
A．分裂间期DNA复制与相关蛋白质合成
B．分裂过程中存在染色质与染色体周期性变化
C．姐妹染色单体分离分别进入两个子细胞
D．同源染色体分开分别进入两个子细胞
【解析】A、B、C三项是有丝分裂和减数分裂共同的特征，D两项仅发生在减数分裂过程中。
【答案】D
8、某人的一个细胞中有两个X染色体，若不考虑变异的发生，下列说法正确的是
A这一定是一个女性的体细胞，细胞染色体总数为46个
B这可能是一个女性的次级卵母细胞，细胞染色体总数为46个
C这可能是一个男性的初级精母细胞，染色体总数为46个
D这可能是一个男性的次级精母细胞，染色体总数为24个
【解析】两个X染色体，可能是女性的体细胞，也可能是初级卵母细胞，也可能是次级卵母细胞或次级精母细胞，但存在两个X时，染色体总数一定为46个。
【答案】B
9．番茄的染色体数为24，一个番茄细胞发生了减数分裂，所形成的细胞中3个退化了，最后一个细胞随即又发生了三次有丝分裂，你会找到多少个细胞核，这些细胞核各含有多少条染色体（ ）
A．4个细胞核，各有12条染色体B．4个细胞核，各有24条染色体
C．8个细胞核，各有12条染色体D．8个细胞核，各有24条染色体
【解析】减数分裂后，染色体数目减半，应是12条；减数分裂结果保留了一个生殖细胞，该细胞三次有丝分裂形成的子细胞数目为8个。
【答案】C
10．对性腺组织细胞进行荧光标记，等位基因A、a都被标记为黄色，等位基因B、b都被标记为绿色，在荧光显微镜下观察处于四分体时期的细胞。下列有关推测合理的是(B)
A．若这2对基因在1对同源染色体上，则有1个四分体中出现2个黄色、2个绿色荧光点
B．若这2对基因在1对同源染色体上，则有1个四分体中出现4个黄色、4个绿色荧光点
C．若这2对基因在2对同源染色体上，则有1个四分体中出现2个黄色、2个绿色荧光点
D．若这2对基因在2对同源染色体上，则有1个四分体中出现4个黄色、4个绿色荧光点
解析四分体是减数第一次分裂前期同源染色体联会的结果。题干中的2对等位基因若在1对同源染色体上，则1个四分体中会出现4个黄色和4个绿色荧光点；若这2对基因在2对同源染色体上，则四分体中只有A、a或者只有B、b，且不能同时
11、下列示意图分别表示某动物(2n＝4)体内细胞正常分裂过程中不同时期细胞内染色体、染色单体和DNA含量的关系及细胞分裂图像，请分析回答：
(1)图1中a～c柱表示染色单体的是________，图1中所对应的细胞中存在同源染色体的是________。
(2)图1中Ⅱ的数量关系对应于图2中________，由Ⅱ变为Ⅲ，相当于图2中____________过程。
(3)图2乙细胞产生的子细胞名称为________。
(4)请绘出该细胞在减数分裂过程中，每条染色体DNA分子含量变化曲线。
【答案】（1）bⅠ、Ⅱ(2)乙乙到丙(3)次级卵母细胞和极体(4)如下图
12．下图1是同一种生物体内，有关细胞分裂的一组图像，图2是该生物一个细胞中的DNA含量随细胞分裂而变化的曲线图，据图回答：
(1)图1中含同源染色体的细胞有_______________，其中①细胞继续分裂可形成的细胞是______________。
(2)可表示减数分裂某时期的细胞图是_________________。
(3)基因突变和基因重组分别发生在__________________所示的细胞中。
(4)图2中不含有染色单体的区间是___________________。②与图2对应的区间是_______________。
解析根据图中染色体形态判断：图1中的①为有丝分裂后期，分裂得到的子细胞为体细胞，②为减数第一次分裂中期或后期，③为有丝分裂中期，④为减数第二次分裂的后期，⑤为分裂间期，只有减数第二次分裂的细胞不含有同源染色体。基因突变发生在细胞分裂的间期，基因重组发生在减数第一次分裂的后期。图2表示的是减数分裂过程中DNA含量的变化，在减数分裂的间期(AB)和减数第二次分裂的后期和末期(FG为后期，GH为末期)，不含有染色单体。
答案(1)①②③⑤ 体细胞
(2)②④⑤
(3)⑤和②
(4)AB
13.下图显示在人类产生配子时的细胞减数分裂结果。
（1）根据图1写出细胞减数分裂的特征：______________；_______________；_______________________。
（2）有些时候，人类在产生配子时，细胞减数分裂过程会出现不正常的情况。如图2显示涉及一对同源染色体（常染色体）的不正常分裂情况：
①A配子和B配子的不同点有：______________________________________________。
②异常配子A、B产生的原因可能是：___________________________________________。
③如果A卵子成功和一个正常精子受精并发育成一个个体，将会得某种遗传病，请举一例，如：________________________。
④这种分裂异常现象也可能发生在性染色体上，一个B卵子与一个正常精子可形成不同的合子，如下图所示：
如果XO合子可发育成一个个体，而YO的合子却不能，根据图示解释可能的原因：。
【解析】减数分裂过程中出现异常可能是第一次分裂中同源染色体未分离，也可能是第二次分裂中两个子染色体未分离。
【答案】（1）1个亲代细胞可产生4个子细胞；每个子细胞内染色体数目减半；同源染色体分开，并分配到不同的子细胞。（任选两项，其他合理答案酌情给分）
（2）①A配子中含有一对该同源染色体，B配子中则不含该对同源染色体的任一条
②减数第一次分裂后期，同源染色体没有分开，进入同一个细胞中
③21三体综合征
④X染色体比Y染色体大，可能会有个体发育所必需的基因

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