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【备考2023】高中生物新教材一轮复习学案
第12讲　减数分裂与受精作用
[素养目标]
1．运用细胞减数分裂模型，阐明遗传信息在有性生殖的生物体中的传递规律。(生命观念、科学思维)
2．分析减数分裂和受精作用的关系，感悟生命自我更新的意义和生命的价值。(生命观念、科学思维、社会责任)
　减数分裂和受精作用
1．减数分裂及其有关概念
(1)减数分裂概念
①适用范围：进行有性生殖的生物。
②时间：原始生殖细胞形成成熟生殖细胞时。
③特点：染色体复制一次，细胞分裂两次。
④结果：子细胞中染色体数目是体细胞中的一半。
(2)同源染色体
2．减数分裂的过程(以哺乳动物精子形成过程为例)
时期 图像 主要特征
减数分裂前的间期 DNA复制，有关蛋白质的合成，每条染色体上含有2条染色单体
减数 分裂Ⅰ 前期 同源染色体发生联会，形成四分体，四分体中的非姐妹染色单体间可能发生部分交换
中期 成对同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧
后期 同源染色体分离，非同源染色体自由组合
末期 细胞质分裂形成2个子细胞，子细胞中染色体数目减半
减数 分裂Ⅱ 前期 染色体散乱分布在细胞中
中期 染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板上
后期 着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为染色体，染色体数目暂时加倍
末期 细胞质分裂，一个细胞分裂成为2个子细胞，子细胞中染色体数目是体细胞染色体数目的一半
[提醒]　(1)生殖器官中也存在有丝分裂
生殖器官中精原细胞或卵原细胞的形成过程为有丝分裂，故在生殖器官中不仅发生减数分裂过程，也发生有丝分裂过程，进行减数分裂装片观察时，两类分裂的细胞图像均可存在。
(2)并非只要有同源染色体，就可形成四分体
并非所有细胞分裂方式都存在四分体。联会形成四分体是减数分裂Ⅰ特有的现象，有丝分裂过程中虽有同源染色体但不进行联会，故不存在四分体。
3．精子和卵细胞形成过程的异同点(以哺乳动物为例)
项目 精子的形成 卵细胞的形成
不 同 点 场所 睾丸 卵巢
细胞质分裂 均等分裂 卵母细胞不均等分裂；第一极体均等分裂
是否变形 变形 不变形
结果 1个精原细胞→4个精细胞→4个精子 1个卵原细胞→1个卵细胞和3个极体
相同点 染色体的行为变化相同
4.受精作用
5．遗传稳定性与遗传多样性的原因分析
遗传稳定性 遗传多样性
配子形成 减数分裂形成的配子中的染色体数目减半；而且每个配子中的染色体是一整套非同源染色体的组合 在减数分裂过程中，联会时同源染色体的非姐妹染色单体间的互换，减数分裂Ⅰ时非同源染色体的自由组合，都导致了配子中染色体组合的多样性
受精作用 卵细胞和精子的结合，使受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，生物体的性状是由染色体上的遗传物质控制的，因此，染色体数目的恒定维持了遗传的稳定性 卵细胞和精子的随机结合，进一步增加了受精卵中染色体组合的多样性，因而增加了遗传的多样性
1．(必修2 P18“问题探讨”)果蝇常作为遗传学上的实验材料，是因为果蝇生长周期短，繁殖快，染色体少且容易观察。(√)
2．(必修2 P20黑体)同源染色体是指细胞内形状和大小相同，一条来自父方，一条来自母方的两条染色体。(×)
3．(必修2 P20黑体)减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅰ。(√)
4．(必修2 P23“概念检测”)玉米体细胞中有10对染色体，经过减数分裂后，卵细胞中染色体数目为5对。(×)
1．必修2 P20正文拓展：减数分裂Ⅰ染色体数目减半的原因是什么？
提示：同源染色体分离，并分别进入两个子细胞，使得每个次级精母细胞只得到初级精母细胞中染色体总数的一半。
2．必修2 P23“拓展应用2”拓展：经过减数分裂产生的精子内的染色体数目比正常精子多了一条，其原因可能是在什么时期出现了异常？
提示：减数分裂Ⅰ的后期或减数分裂Ⅱ的后期。
3．必修2 P25“探究·实践”拓展：配子中染色体组合多样性的原因：①非同源染色体的________；②联会时，同源染色体上非姐妹染色单体之间发生________。
提示：自由组合　交换
4．必修2 P28“拓展应用2”拓展：马和驴杂交产生的骡不能繁殖后代，请说明理由。
提示：骡的体细胞中含有63条染色体，其中32条来自马，31条来自驴。这63条染色体没有同源染色体，导致骡的原始生殖细胞不能进行正常的减数分裂，无法形成配子，因此骡不能繁殖后代。
1．减数分裂基本概念辨析[科学思维]
(1)同源染色体和非同源染色体的比较
同源染色体 非同源染色体
来源 一条来自父方，一条来自母方 可以都来自父方或母方，也可以由来自父方和母方的染色体组成
形状、大小 一般相同(性染色体除外) 一般不相同
主要特点 在减数分裂过程中发生配对 在减数分裂过程中不发生配对
举例 图中的1和2、3和4 图中的1和3、2和4或1和4、2和3
(2)姐妹染色单体和非姐妹染色单体
①姐妹染色单体：同一着丝粒连着的两条染色单体，如图中的a和a′、b和b′、c和c′、d和d′。
②非姐妹染色单体：不在一个着丝粒上的两条染色单体，包括以下两种类型：
Ⅰ.同源染色体上的非姐妹染色单体，如图中的a和b(b′)、a′和b(b′)、c和d(d′)、c′和d(d′)。
Ⅱ.非同源染色体上的非姐妹染色单体，如图中的a和c(c′)、a′和c(c′)、a和d(d′)、a′和d(d′)、b和c(c′)、b′和c(c′)、b和d(d′)、b′和d(d′)。
(3)联会、四分体与互换(如图)
①联会：指减数分裂Ⅰ过程中(前期)同源染色体两两配对的现象。
②四分体：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体。
③互换：减数分裂Ⅰ前期，同源染色体的非姐妹染色单体之间交换片段的现象。
[提醒]　关于同源染色体的4点提醒
(1)同源染色体的形状、大小一般都相同，但也有大小不同的，如男性体细胞中的X染色体和Y染色体是同源染色体，X染色体较大，Y染色体较小。
(2)形状、大小相同的两条染色体不一定是同源染色体，如着丝粒分裂后，姐妹染色单体形成的两条染色体尽管大小、形状相同，但不是同源染色体。
(3)同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换不一定导致基因重组，交换的片段所含基因也可能相同。
(4)同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换和非同源染色体的自由组合都可能导致基因重组。
2．减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ的比较[科学思维]
比较项目 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ
染色体是否复制 复制 不复制
着丝粒变化 不分裂 分裂
染色体数目变化 2n→n(减半) n→2n→n
核DNA数目变化 4n→2n 2n→n
染色体主要行为 ①同源染色体联会； ②四分体中非姐妹染色单体可发生互换； ③同源染色体分离，非同源染色体自由组合 着丝粒分裂，姐妹染色单体分离
同源染色体 有 无
3.精子和卵细胞分裂图像辨析及判断方法[科学思维]
(1)依据细胞质的分配方式判断精卵细胞形成过程图像(二倍体生物2n＝4)
(2)据分裂图像快速确认动物性别，若为同源染色体分离，则一定为减数分裂Ⅰ后期，此时若细胞质均等分裂，则动物性别一定为雄性；若细胞质不均等分裂，则动物性别一定为雌性。
注：若为减数分裂Ⅱ后期，细胞质均等分裂时，不能直接确认动物性别(此时需依据其他信息继续确认)。
[探究意图：以减数分裂过程为情境信息考查科学思维]
某研究性学习小组对羊产生配子时的细胞减数分裂过程进行了研究，并绘制了相关图示。请回答下列问题：
注：图中只显示一对同源染色体。
(1)图1过程表明，通过减数分裂，染色体数目会______。减数分裂Ⅰ后期染色体的行为特点是____________________________。
(2)图2显示的是一对同源染色体(常染色体)的不正常分离情况，产生异常配子的原因可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果图3表示精原细胞，该精原细胞经图4形成了一个基因型为AB的精细胞，则其形成的其他精细胞的基因型是________。
提示：(1)减半　同源染色体分离，非同源染色体自由组合　(2)减数分裂Ⅰ后期同源染色体没有分离，而是移向了细胞的同一极　(3)Ab、ab、aB
突破点1　围绕减数分裂与受精作用的过程，考查生命观念与科学思维能力
1．下列关于人体细胞减数分裂过程中染色体行为及数目的叙述，正确的是(　　)
A．同源染色体形成四分体时可发生基因重组
B．减数分裂Ⅰ后期，细胞中染色体数目增加一倍
C．减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ之间要进行染色体的复制
D．次级精母细胞中含有两个染色体组
解析：同源染色体形成四分体时，若其非姐妹染色单体之间发生互换，则属于基因重组，A正确；减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，分别移向细胞两极，但是细胞中染色体数目不变，B错误；减数分裂Ⅰ前的间期发生染色体的复制，而减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ之间染色体是不复制的，C错误；次级精母细胞中含有一个或两个染色体组(减数分裂Ⅱ后期)，D错误。
答案：A
2．下列有关玉米(2n＝20)减数分裂的叙述，正确的是(　　)
A．减数分裂Ⅰ前的间期由于DNA复制，染色体数目加倍
B．细胞分裂的过程中，一对同源染色体就是一个四分体
C．减数分裂Ⅱ过程中发生染色单体分离，使染色体数目减半
D．减数分裂形成的配子中有10种形态、功能不同的染色体
解析：减数分裂Ⅰ前的间期由于DNA复制，核DNA数目加倍，但染色体数目不变，A错误；只有发生联会的一对同源染色体才是一个四分体，B错误；减数分裂Ⅱ过程中发生染色单体分离，使染色体数目暂时加倍，C错误。
答案：D
突破点2　围绕遗传的多样性和稳定性，考查科学思维能力
3．图甲为一个精原细胞中两对等位基因和染色体的关系示意图，图乙为减数分裂产生的四种配子示意图(不考虑基因突变)。下列有关分析正确的是(　　)
A．若未发生互换，则该精原细胞只产生①②两个精子
B．若发生互换，则该精原细胞只产生③④两种精子
C．若发生互换，则该精原细胞产生①②③④四种精子
D．若发生互换，则该生物体产生的精子中，③④类型的个数等于①②类型的个数
解析：由图甲可知，基因A、a与B、b位于一对同源染色体上，若未发生互换，则该精原细胞只能产生4个、两种(①②)精子，A错误。若发生互换，则该精原细胞能产生①②③④四种精子，B错误、C正确。由于有的细胞不发生互换，因此该生物体产生的精子中，③④类型的个数少于①②类型的个数，D错误。
答案：C
4．如图1为动物细胞中两对同源染色体，其减数分裂过程中发生互换形成了如图2所示的四个精子，则来自同一个次级精母细胞的是(　　)
A．①② 　　　　　　　 B.①③
C．②③ D．③④
解析：由图示可知，①和②染色体组成正好“互补”，它们应该分别来自图1产生的两个不同的次级精母细胞；②和④、①与③“大部分”相同，应该来自同一次级精母细胞，不同的部分来自互换；①和④、②和③大部分“互补”，应来自两个不同的次级精母细胞。
答案：B
配子来源的判断方法
1．精子与卵细胞的识别、融合体现了细胞膜的哪类功能，其结构基础是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：精卵识别体现了细胞膜的信息交流功能，其融合则依赖于细胞膜的流动性
2．卵细胞产生过程中，细胞质不均等分裂，其意义是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：保证卵细胞有较多的营养物质，以满足早期胚胎发育过程中物质的需要
3．细胞分裂过程中DNA数量加倍与染色体数量加倍的原因分别是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：DNA数量加倍的原因是DNA复制，发生在细胞分裂间期；染色体数量加倍的原因是着丝粒一分为二，发生在有丝分裂的后期和减数分裂Ⅱ的后期
　减数分裂过程中染色体和核DNA的数目变化
1．减数分裂过程中的相关曲线与柱形图[科学思维]
(1)甲→戊所属细胞类型
(2)染色体数目变化及原因
(3)核DNA数目变化及原因
(4)染色单体数目变化及原因
2．减数分裂产生配子的种类[科学思维]
原始生殖细胞减数分裂产生配子情况(以AaBb为例，不考虑基因突变和互换)，如图。
具有n对同源染色体的个体产生配子情况(不考虑基因突变和互换)
项目 可能产生配子的种类 实际能产生配子的种类
1个精原细胞 2n种 2种
1个雄性个体 2n种 最多2n种
1个卵原细胞 2n种 1种
1个雌性个体 2n种 最多2n种
[探究意图：以减数分裂图像为情境考查模型建构]
某兴趣小组通过显微镜观察来研究马蛔虫减数分裂的过程，如图为绘制的减数分裂各时期的细胞分裂示意图(染色体不同颜色表示来自不同亲本)，请回答下列问题：
(1)马蛔虫的受精卵中染色体数目为4条，而精子与卵细胞的染色体数目为2条，图3、图4细胞的出现，可以推测图2细胞形成的原因是__________________________________。
(2)由图1形成图2的过程，核DNA分子数目的变化是________________，图3、图4细胞的出现，说明染色体发生的行为变化是________________________________________。
(3)将图1细胞中的一条染色体DNA分子用15N标记，正常情况下该细胞形成的精细胞中，含15N标记的细胞所占的比例是________；图1细胞的基因型是AaXBY，该细胞产生精子的基因型为A、AXBXB、aY、aY，可推断减数分裂过程发生的异常是______________________。
提示：(1)染色体复制一次，细胞分裂两次　(2)4到8到4到2　同源染色体联会形成四分体，同源染色体分离(非同源染色体自由组合)　(3)1/2　(减数分裂Ⅱ)含有B基因的两条X染色单体未正常分离
突破点1　减数分裂过程中的相关结构或物质数量变化
1．如图表示雄果蝇体内某细胞分裂过程中，细胞内每条染色体上DNA含量的变化(甲曲线)及与之对应的细胞中染色体数目变化(乙曲线)。下列说法错误的是(　　)
A．BC过程中，DNA含量的变化是由于染色体复制
B．D点所对应时刻之后，单个细胞中可能不含Y染色体
C．CD与DH对应的时间段，细胞中均含有两个染色体组
D．CD段有可能发生同源染色体上非等位基因之间的重组
解析：BC过程属于减数分裂前的间期，进行DNA复制，DNA含量加倍，A正确；由于减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离，因此D点所对应时刻之后，单个细胞中可能不含Y染色体，B正确；CD段处于G2期、减数分裂Ⅰ，FG段处于减数分裂Ⅱ后期和末期，它们对应的时间段，细胞中均含有两个染色体组，但DF和GH段细胞中只含一个染色体组，C错误；CD段细胞处于G2期、减数分裂Ⅰ时期，所以在四分体时期，有可能发生同源染色体上非等位基因之间的重组，D正确。
答案：C
2．某二倍体动物的精原细胞在形成精细胞的过程中，先后出现了甲、乙、丙、丁四种细胞，细胞中的核DNA和染色体相对含量如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．乙细胞可能为初级精母细胞，丁细胞为精细胞
B．甲→乙过程中发生了DNA复制，但没有发生着丝粒分裂
C．乙细胞中可能会出现同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换
D．丙→丁过程中着丝粒分裂、姐妹染色单体分离
解析：与丁细胞相比，乙细胞中染色体的相对含量为2，核DNA的相对含量为4，说明乙细胞内含有同源染色体，且每条染色体上含2个DNA分子，乙细胞可能为初级精母细胞，而丁细胞内染色体相对含量和核DNA相对含量均为1，该细胞是精细胞，A项正确；甲→乙过程中，核DNA相对含量加倍，说明细胞进行了DNA复制，每条染色体上含有2个DNA分子，甲→乙过程中没有发生着丝粒分裂，B项正确；乙细胞可能为初级精母细胞，初级精母细胞在四分体时期可发生同源染色体的非姐妹染色单体间的互换，C项正确；丙细胞内染色体和核DNA分子的相对含量均为2，每条染色体上只含有一个DNA分子，说明细胞已经完成着丝粒分裂，D项错误。
答案：D
突破点2　围绕细胞分裂过程中染色体行为和数量的变化考查结构功能观
3．蜜蜂群体中蜂王和工蜂为二倍体(2N＝32)，雄蜂为单倍体。如图为雄蜂产生精子过程中染色体行为变化示意图(染色体未全部呈现)，下列相关叙述错误的是(　　)
A．雄蜂的精原细胞和精细胞中核DNA含量相同
B．雄蜂有丝分裂和减数分裂过程中均未出现同源染色体的分离
C．雄蜂有丝分裂后期与减数分裂Ⅱ后期细胞中都含有32条染色体
D．雄蜂产生精子过程中非同源染色体的自由组合提高了精子中染色体组成的多样性
解析：雄蜂的精原细胞进行的是假减数分裂，据图分析可知，其产生的精细胞与精原细胞核DNA含量相同，A正确；雄蜂由卵细胞直接发育而来，体内没有同源染色体，因此雄蜂有丝分裂和减数分裂过程中均不会出现同源染色体的分离，B正确；雄蜂有丝分裂后期染色体数目加倍，染色体数为32条，由于减数分裂Ⅰ后期所有染色体移向同一极，因此雄蜂减数分裂Ⅱ后期细胞内染色体数目加倍，也含有32条染色体，C正确；雄蜂产生精子过程中并没有体现非同源染色体的自由组合，产生的精子中染色体组成没有体现多样性，D错误。
答案：D
4．(多选) (2022·山东烟台模拟)如图是某哺乳动物减数分裂过程中三个细胞部分染色体及其上的基因示意图，乙、丙均来自甲细胞，下列叙述不正确的是(　　)
A．甲细胞产生的突变基因肯定可通过卵细胞传递给子代
B．乙细胞和丙细胞均含有2个染色体组
C．丙细胞产生的卵细胞的基因组成是aB或AB
D．若该动物产生基因型为Aab的配子，则说明减数分裂Ⅰ时同源染色体未分离
解析：由于减数分裂Ⅰ后期，非同源染色体的自由组合，且一个初级卵母细胞只能分裂形成一个次级卵母细胞，所以甲细胞产生的突变基因不一定会通过卵细胞传递给子代，A错误；乙细胞含有2个染色体组，但丙细胞只含一个染色体组，B错误；丙细胞(卵细胞)的基因型为AaBB，所以其产生的卵细胞的基因组成是aB或AB，C正确；该动物产生基因型为Aab的配子的原因是减数分裂Ⅰ时同源染色体未分离或减数分裂Ⅱ时姐妹染色单体没有分离，D错误。
答案：ABD
　减数分裂和有丝分裂的比较
1．减数分裂与有丝分裂的过程及特点比较[科学思维]
　分裂方式 比较项目　　 减数分裂 有丝分裂
不 同 点 分裂的细胞 原始生殖细胞 体细胞或原始生殖细胞
细胞分裂次数 两次 一次
同源染色体的行为 (1)联会形成四分体，非姐妹染色单体互换； (2)同源染色体分离 存在同源染色体，但不联会、不分离、无染色体互换现象
非同源染色体的行为 自由组合 不出现自由组合
子细胞染色体数目 减半 不变
子细胞的名称和数目 4个精子或1个卵细胞和3个极体 2个体细胞
子细胞间的遗传物质 不一定相同 相同
意义 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 使生物的亲代细胞和子代细胞之间保持了遗传的稳定性
2.有丝分裂与减数分裂主要时期细胞图像比较(以雄性动物为例)[科学思维]
有丝分裂 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ
前 期 ① ② ③
①与②的主要区别是同源染色体的排列方式 ①与③、②与③的区别主要在于有无同源染色体
续表
有丝分裂 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ
中 期 ① ② ③
①与②的主要区别在于同源染色体的行为特点不同 ①与③、②与③的区别主要在于有无同源染色体
后 期 ① ② ③
①与③均为染色单体分离，细胞中染色单体数为0 ②中同源染色体分离，分开的染色体中含有2条染色单体 ①②都有同源染色体，③中无同源染色体
3.减数分裂和有丝分裂的模型分析(以染色体数为2n的生物为例)[科学思维]
(1)染色体和核DNA数目变化
判断：“三看法”区分细胞分裂方式
(2)每条染色体上的DNA含量的曲线分析
判断：
①A→B：有丝分裂或减数分裂Ⅰ前的间期DNA复制，染色单体形成，每条染色体上由有1个DNA分子变为有2个DNA分子。
②B→C：含有染色单体的时期，可表示间期的G2期，有丝分裂前、中期，减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ前、中期。
③C→D→E：有丝分裂后、末期或减数分裂Ⅱ后、末期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开。
(3)同源染色体“对”数变化曲线分析
判断：
①有丝分裂：后期时染色体数目加倍，同源染色体由n对(2n条)加倍成为2n对(4n条)，子细胞中同源染色体为n对。
②减数分裂：由于减数分裂Ⅰ后期同源染色体分开，分别进入两个子细胞，次级性母细胞及生殖细胞或极体中不含同源染色体。
(4)“染色体组”数目变化曲线分析
判断：
①有丝分裂：后期由于着丝粒分裂，染色体组加倍(2→4)；
末期由于染色体平均分配到子细胞→染色体组恢复(4→2)。
②减数分裂：减数分裂Ⅰ末期由于同源染色体分别进入两个子细胞→染色体组减半(2→1)；减数分裂Ⅱ后期由于着丝粒分裂，染色体数目暂时加倍，染色体组数目由1变为2。
(5)减数分裂和有丝分裂相关柱形图的比较
判断：
①柱形图中表示的某结构如出现0，则其一定表示染色单体。
②DNA∶染色体＝1∶1或2∶1。
[探究意图：以DNA变化曲线为情境信息考查构建模型]
如图表示细胞分裂过程中每条染色体DNA变化和细胞核中DNA数量的变化。
(1)ab与a′b′都是完成________过程。
(2)有丝分裂的后期在图甲中的________阶段，在图乙中的________阶段中。
(3)在有丝分裂中期染色体∶核DNA＝________。如果细胞的基因型为AaBbCc，有丝分裂后期，着丝粒分开后移向每一极的基因为________。
提示：(1)DNA复制　(2)c～d　b′～c′　(3)1∶2
AaBbCc
突破点1　围绕减数分裂和有丝分裂的过程比较，考查科学思维能力
1．(2022·山东师大附中模拟)下列有关有丝分裂和减数分裂的说法，正确的是(　　)
A．DNA复制和染色体复制分别使DNA和染色体的数目加倍
B．染色体数目变异只能发生在减数分裂过程中
C．在纺锤丝的牵引下着丝粒发生分裂
D．同源染色体联会只发生在减数分裂过程中
解析：DNA复制导致DNA数目加倍，着丝粒分裂导致染色体数目加倍，染色体复制后染色体数目不变，A错误；染色体变异可以发生在减数分裂过程中，也可以发生在有丝分裂过程中，B错误；纺锤丝的作用是牵引染色体上的着丝粒运动，与着丝粒分裂无关，C错误；同源染色体的联会发生在减数分裂Ⅰ前期，D正确。
答案：D
2．如图为某二倍体植物精子的形成过程，其中①～④表示细胞分裂，X、Y、Z表示相关细胞。有关叙述正确的是(　　)
A．过程③处在前期时细胞内虽有同源染色体但无联会配对现象
B．细胞Z与过程④产生的精子中所含的遗传信息不可能相同
C．过程①处在中期和过程④处在后期的细胞染色体数目不同
D．题图表明此植物形成精子时需减数分裂和有丝分裂共同参与
解析：因为花粉粒是减数分裂形成的子细胞，没有同源染色体，所以过程③处在前期时细胞内无同源染色体，也无联会配对现象，故A错误。细胞Z与细胞Y是经过有丝分裂得到的，正常情况下，二者所含的遗传信息相同，而精子是细胞Y经过有丝分裂得到的，因此应和细胞Z所含的遗传信息相同，故B错误。过程①处在中期的染色体数目是2N，过程④处在后期的染色体数目也是2N，故C错误。
答案：D
突破点2　结合减数分裂与有丝分裂细胞图像分析，考查科学思维能力
3．如图为某动物体内细胞分裂的一组图像，有关叙述正确的是(　　)
A．图中①②③细胞中染色体数与核DNA数之比为1∶2
B．细胞①②③⑤产生的子细胞中均有同源染色体
C．图中可表示有丝分裂的细胞及分裂的顺序是③→②→①
D．仅根据细胞④不能判断该动物的性别但能判断核DNA数
解析：细胞①处于有丝分裂后期，着丝粒已经分裂，染色体数与核DNA数之比为1∶1，A错误；细胞②处于减数分裂Ⅰ后期，同源染色体发生分离，其产生的子细胞中不含同源染色体，B错误；细胞③含有同源染色体，且每条染色体的着丝粒整齐排列在赤道板位置上，处于有丝分裂中期，细胞⑤无染色体，处于间期，细胞①处于有丝分裂后期，则图中可表示有丝分裂的细胞及分裂的顺序是⑤→③→①，C错误；细胞④处于减数分裂Ⅱ后期，可以是第一极体或次级精母细胞，因此仅根据细胞④无法判断性别，但可判断核DNA数为4，D正确。
答案：D
4．(2022·湖北武汉联考)如图甲、乙、丙是某个高等动物体内的细胞分裂模式图，图丁为某一时刻部分染色体行为的示意图。下列说法正确的是(　　)
A．乙细胞表示次级精母细胞，乙细胞内存在X和Y两条性染色体
B．若A基因在图甲1号染色体上，不发生基因突变的情况下，a基因在5号染色体上
C．若丁发生在丙细胞形成的过程中，最终产生的子细胞基因组成有4种
D．若丁图表示发生在减数分裂Ⅰ的四分体时期，则①和②都发生了染色体变异
解析：丙细胞含有同源染色体且同源染色体正在发生分离，处于减数分裂Ⅰ后期，由于此时细胞质不均等分裂，说明该生物为雌性动物，乙细胞不含同源染色体，且着丝粒分裂，处于减数分裂Ⅱ后期，由于细胞质发生均等分裂，说明乙细胞是第一极体，不含Y染色体，A项错误；图甲细胞含有同源染色体，且着丝粒分裂，处于有丝分裂后期，甲细胞中1号和5号染色体是姐妹染色单体分离后形成的，在不发生基因突变的情况下，应该含有相同的基因，B项错误；若不发生互换，一个原始生殖细胞减数分裂能形成2种基因型的子细胞，若发生互换，一个原始生殖细胞可形成4种基因型的子细胞，C项正确；若丁图表示发生在减数分裂Ⅰ的四分体时期，则①和②都发生了基因重组，D项错误。
答案：C
“三步法”判断有丝分裂和减数分裂图像(以二倍体为例)
(1)判断技巧：一数二看三判断。
(2)判断过程
一数(染色体数目)
二看(有无同源染色体)
三判断(同源染色体行为)
突破点3　分析减数分裂和有丝分裂的坐标图形，考查科学思维能力
5．如图表示雄果蝇细胞分裂过程中DNA含量的变化，下列叙述中正确的是(　　)
A．若图1表示减数分裂，则图1的cd段表示同源染色体分开
B．若图1表示减数分裂，则图1的bc段一个细胞中可能含有0条或1条Y染色体
C．若两图均表示有丝分裂，则两图的de段一个细胞内只含有2个染色体组
D．若图1表示减数分裂、图2表示有丝分裂，则两图的cd段都发生着丝粒分裂
解析：若图1表示减数分裂，则图1的cd段表示姐妹染色单体分开，A项错误；若图1表示减数分裂，则图1的bc段中同源染色体分开之前细胞中含有1条Y染色体，分开之后细胞中可能含有0条或1条Y染色体，B项正确；若图1表示有丝分裂，则图1的de段可表示后期和末期，后期一个细胞内含有4个染色体组，C项错误；若图2表示有丝分裂，则cd段表示有丝分裂末期，着丝粒在后期分裂，D项错误。
答案：B
6．(多选)如图表示果蝇精原细胞在分裂过程中细胞内染色体数目、核DNA分子含量等指标的变化情况，其中图1中的乙曲线表示减数分裂过程中的染色体数目变化。下列有关分析正确的是(　　)
A．图2中HI段只有1个染色体组
B．图3可表示有丝分裂
C．图1中EF段和图2中BC段变化的原因不同
D．基因重组可发生在图1中的CE段和图3中的jk段
解析：图2中HI段细胞处于减数分裂Ⅱ时期，减数分裂Ⅱ后期和末期的细胞含有2个染色体组，A错误；图3只能表示有丝分裂过程中一个细胞中染色体组数的变化，B正确；图1中EF段是减数分裂Ⅰ结束形成两个子细胞，核DNA数减半，图2中BC段是有丝分裂后期着丝粒分裂，染色体数目加倍，C正确；基因重组通常发生在减数分裂Ⅰ的前期和后期，有丝分裂过程中不能发生基因重组，D错误。
答案：BC
　实验：观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
　　　　　　　　　建立减数分裂中染色体变化的模型
一、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
1．实验原理
蝗虫的精母细胞进行减数分裂形成精细胞，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．实验步骤
3．实验现象
在减数分裂Ⅰ中期，可以看到同源染色体有序地排列在赤道板两侧(不是着丝粒在赤道板上，这是与有丝分裂相区别的地方)；在减数分裂Ⅱ过程中，着丝粒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一半，且次级精母细胞中没有同源染色体。
二、建立减数分裂中染色体变化的模型
1．模拟减数分裂中染色体数目和主要行为的变化
(1)长度相同、颜色不同的两条染色体配对代表减数分裂Ⅰ前期同源染色体的联会。
(2)长度相同、颜色不同的两条染色体的分开代表减数分裂Ⅰ后期同源染色体的分离。
(3)减数分裂结束时，每个细胞中染色体的数目是开始时的一半，染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ。
2．模拟减数分裂过程中非同源染色体的自由组合
(1)要模拟减数分裂过程中非同源染色体的自由组合，细胞中至少要有2对同源染色体。
(2)假设细胞中有2对同源染色体，减数分裂Ⅰ时非同源染色体有2种组合方式；每个原始生殖细胞按照其中的一种组合方式分裂，能产生2种染色体组成类型不同的配子；2个这样的原始生殖细胞按照不同的组合方式进行分裂，理论上可以产生4种染色体组成类型不同的配子。
3．模拟减数分裂中四分体时期非姐妹染色单体间的互换
(1)假设细胞中有2对同源染色体，仅有两条非姐妹染色单体在四分体时期发生了1次交换，1个这样的原始生殖细胞理论上可以产生4种染色体组成类型不同的配子。
(2)减数分裂Ⅰ四分体时期非姐妹染色单体间的互换和后期非同源染色体的自由组合，导致配子染色体组合的多样性。
1．实验材料的选取
选用雄性个体生殖器官如植物的花药，动物的精巢作为观察减数分裂实验材料的原因：
(1)雄性个体产生精子的数量多于雌性个体产生卵细胞的数量。
(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，才能继续完成减数分裂Ⅱ。
2．确定中期细胞的类型：睾丸内初级精母细胞进行减数分裂产生精子，精原细胞进行有丝分裂增加细胞数目。因此处于分裂中期的细胞应该包括：减数分裂Ⅰ中期、减数分裂Ⅱ中期、有丝分裂中期，产生的子细胞分别是次级精母细胞、精细胞、精原细胞。
突破点1　
1．某同学在观察蝗虫精巢时，发现一个细胞含有成对的同源染色体，但没有四分体，着丝粒排列于赤道板位置，且每条染色体都有染色单体。下列相关分析正确的是(　　)
A．这是处于减数分裂Ⅱ中期的细胞
B．下一时期将发生同源染色体彼此分离
C．卵巢中的卵原细胞进行同样方式的细胞分裂可形成一个卵细胞和一个极体
D．所形成的两个子细胞中染色体数目相同
解析：该细胞含有成对的同源染色体，但没有四分体，着丝粒排列于赤道板位置，且每条染色体都有染色单体，说明该细胞处于有丝分裂中期，A项错误。下一时期(即有丝分裂后期)将发生着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，B项错误。卵巢中的卵原细胞进行有丝分裂形成的子细胞为卵原细胞，C项错误。有丝分裂后期着丝粒分裂后，染色体平均分配到两极，故所形成的两个子细胞中染色体数目相同，D项正确。
答案：D
2．下列关于减数分裂模型的制作研究过程，叙述正确的是(　　)
A．若制作3对同源染色体，则需要用3种颜色的橡皮泥
B．最后画的圆圈必须是大小相同或相似的4个，代表形成了新的细胞
C．若用2对同源染色体，可以模拟形成4种或更多种子细胞
D．用铁丝把颜色和长短相同的两条橡皮泥扎起来代表配对完成的一对同源染色体
解析：模拟含3对同源染色体的减数分裂过程需要2种不同颜色的橡皮泥，A错误；实验最后画4个圆圈，可以是大小相同或相似的4个，也可以是1个较大3个大小相同或相似的较小圆圈，与其中的染色体一起，代表减数分裂最终形成的4个新细胞，B错误；用铁丝把颜色不同但长短相同的两条橡皮泥扎起来代表配对完成的一对同源染色体，D错误。
答案：C
突破点2　
3．某科研小组对蝗虫精巢切片进行显微观察，测定不同细胞中的染色体数目和核DNA数目，结果如图。下列分析正确的是(　　)
A．细胞c和细胞g都可能发生了染色单体分离
B．细胞d、e、f中都可能发生同源染色体联会
C．细胞g和细胞b中都含有同源染色体
D．细胞a可能是精细胞或卵细胞
解析：据题图分析可知，细胞c可能处于减数分裂Ⅱ的后期，细胞g处于有丝分裂后期，两个时期都发生了染色单体分离，A正确。同源染色体的联会发生在减数分裂Ⅰ的前期，细胞d、e处在间期DNA复制的时期，B错误。细胞b处在减数分裂Ⅱ的前期或中期，细胞中没有同源染色体，C错误。本题用的是蝗虫的精巢，因此细胞a不可能是卵细胞，D错误。
答案：A
[构建知识网络]
[强化生命观念]
1．减数分裂中染色体数目减半的时期和原因是减数分裂Ⅰ时同源染色体分离。减数分裂中染色单体消失的时期和原因是减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂。
2．减数分裂Ⅰ后期的特点是同源染色体分离，非同源染色体自由组合，减数分裂Ⅱ过程中无同源染色体。
3．互换发生的时期和部位是减Ⅰ前期，同源染色体的非姐妹染色单体之间。
4．精原细胞的增殖方式为有丝分裂，精原细胞的染色体数目与体细胞相同。
5．受精作用：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
6．精子的头部进入卵细胞后不久，精子的细胞核就与卵细胞的细胞核相融合，使彼此的染色体会合在一起。这样，受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，保证了物种染色体数目的稳定，其中有一半的染色体来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)。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。
7．在有性生殖过程中，减数分裂形成的配子，其染色体组合具有多样性，导致了不同配子遗传物质的差异，加上受精过程中卵细胞和精子结合的随机性，同一双亲的后代必然呈现多样性。
真题再现　感悟考情
1．(2021·河北卷)图中①②和③为三个精原细胞，①和②发生了染色体变异，③为正常细胞。②减数分裂时三条同源染色体中任意两条正常分离，另一条随机移向一极。不考虑其他变异，下列叙述错误的是(　　)
A．①减数分裂Ⅰ前期两对同源染色体联会
B．②经减数分裂形成的配子有一半正常
C．③减数分裂Ⅰ后期非同源染色体自由组合，最终产生4种基因型配子
D．①和②的变异类型理论上均可以在减数分裂过程中通过光学显微镜观察到
解析：根据同源染色体及等位基因的概念判断，①中含有两对同源染色体，且a和R所在的染色体发生染色体结构变异中的易位，故在减数分裂Ⅰ前期会出现两对同源染色体联会的现象，A正确；②细胞中，a基因所在的染色体多了一条，减数分裂时三条同源染色体中任意两条正常分离，另一条随机移向一极，形成一个染色体数目正常的次级精母细胞和多了一条染色体的异常次级精母细胞，两细胞继续进行减数分裂Ⅱ，异常次级精母细胞产生两个异常的配子，正常次级精母细胞产生两个正常的配子，B正确；一个基因型为AaRr的精原细胞只能产生AR和ar或Ar和aR两种基因型的配子，C错误；染色体结构变异与数目变异在光学显微镜下可见，D正确。
答案：C
2.(2020·浙江卷)若某二倍体高等动物(2n＝4)的基因型为DdEe，其1个精原细胞(DNA被32P全部标记)在培养液中培养一段时间，分裂过程中形成的其中1个细胞如图所示，图中细胞有2条染色体DNA含有32P。下列叙述错误的是(　　)
A．形成图中细胞的过程中发生了基因突变
B．该精原细胞至多形成4种基因型的4个精细胞
C．图中细胞为处于减数分裂Ⅱ后期的次级精母细胞
D．该精原细胞形成图中细胞的过程中至少经历了两次胞质分裂
解析：该细胞中由姐妹染色单体分开形成的两条染色体上，其中一条含有基因d、e，另一条含有基因D、e，说明形成图中细胞的过程中发生了基因突变，基因d(D)突变成了基因D(d)，注意基因D(d)并非四分体时期非姐妹染色单体互换形成的，若是互换形成的，基因D(d)所在的部位应为深色，A项正确。图中细胞的细胞膜从中部向内凹陷，且发生了着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，所以该细胞为处于减数分裂Ⅱ后期的次级精母细胞，C项正确。由题干信息可知，1个精原细胞的DNA被32P全部标记，在培养液中培养一段时间后，形成的图中细胞有2条染色体被32P标记。若精原细胞直接进行减数分裂，DNA复制时进行半保留复制，则图中的细胞应该有4条染色体被32P标记。由此推测，精原细胞在进行减数分裂前进行了一次有丝分裂，所以该精原细胞形成图中细胞的过程中至少经历了两次胞质分裂，D项正确。在考虑基因突变和互换的情况下，基因型为DdEe的该精原细胞至多形成基因型为DE、De、dE、de的4种精细胞；又因为该精原细胞至少经过了一次有丝分裂和减数分裂，因此该精原细胞至少可形成8个精细胞，B项错误。
答案：B
3.(2020·浙江1月选考)二倍体高等雄性动物某细胞的部分染色体组成示意图如图，图中①②表示染色体，a、b、c、d表示染色单体。下列叙述错误的是(　　)
A．一个DNA分子复制后形成的两个DNA分子，可存在于a与b中，但不存在于c与d中
B．在减数分裂Ⅰ中期，同源染色体①与②排列在细胞中央的赤道面上
C．在减数分裂Ⅱ后期，2条X染色体会同时存在于一个次级精母细胞中
D．若a与c出现在该细胞产生的一个精子中，则b与d可出现在同时产生的另一精子中
解析：DNA的复制方式是半保留复制，复制后的两个DNA分子存在于姐妹染色单体中，题图中a与b互为姐妹染色单体，c与d互为非姐妹染色单体，A正确；减数分裂Ⅰ中期，各对同源染色体排列在细胞中央的赤道面上，B正确；减数分裂Ⅰ后，X与Y染色体在不同的次级精母细胞中，减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂，一个次级精母细胞中含有2条X染色体或2条Y染色体，C正确；假设与c连接在同一个着丝粒上的染色单体为e，若a与c出现在该细胞产生的一个精子中，则b与e可出现在同时产生的另一精子中，D错误。
答案：D
4．(2019·天津卷)作物M的F1基因杂合，具有优良性状。F1自交形成自交胚的过程见途径1(以两对同源染色体为例)。改造F1相关基因，获得具有与F1优良性状一致的N植株，该植株在形成配子时，有丝分裂替代减数分裂，其卵细胞不能受精，直接发育成克隆胚，过程见途径2。据图回答：
(1)与途径1相比，途径2中N植株形成配子时由于有丝分裂替代减数分裂，不会发生由________________________________和__________________________导致的基因重组，也不会发生染色体数目________。
(2)基因杂合是保持F1优良性状的必要条件。以n对独立遗传的等位基因为例，理论上，自交胚与F1基因型一致的概率是________，克隆胚与N植株基因型一致的概率是________。
(3)通过途径________获得的后代可保持F1的优良性状。
解析：(1)减数分裂Ⅰ前期可发生同源染色体非姐妹染色单体互换导致的基因重组，减数分裂Ⅰ后期可发生非同源染色体自由组合导致的基因重组。减数分裂的结果是染色体数目减半。(2)F1有n对独立遗传的等位基因，其自交胚与F1基因型一致的概率是1/2n；途径2中的卵细胞来自N植株(有丝分裂)，所以克隆胚与N植株基因型一致的概率是100%。(3)克隆技术可保持F1的优良性状(基因杂合)，途径2为克隆过程。
答案：(1)同源染色体非姐妹染色单体互换　非同源染色体自由组合　减半　(2)1/2n　100%　(3)2

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