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第3节　伴性遗传
课标要求
1．总结人类红绿色盲的遗传规律及伴性遗传的特点。
2．举例说出伴性遗传在实践中的应用。
3．明确鸡的性别决定方式和遗传特点。
核心素养
1．通过分析性染色体上的基因所控制的性状与性别相关联的现象，认同生命的结构与功能观。(生命观念)
2．根据伴性遗传的规律，可以对后代性状及比例作出预测或应用于生产实际。(社会责任、科学思维)
一、伴性遗传与人类红绿色盲
基础知识·双基夯实
1．伴性遗传
概念：位于_性染色体__上的基因控制的性状在遗传上总是和_性别__相关联，这种现象叫作伴性遗传。
2．人类红绿色盲
(1)色盲基因位于_X__染色体上，Y染色体上没有相应的_等位基因__。
(2)人的正常色觉和红绿色盲的基因型和表型
项目 女性 男性
基因型 XBXB XBXb XbXb XBY XbY
表型 正常 正常(携带者) _色盲__ 正常 _色盲__
(3)人类红绿色盲遗传的主要婚配方式
①方式一
由图解分析可知：儿子的色盲基因只能来自_母亲__。
②方式二
由图解分析可知：男性的色盲基因只能传给 女儿　，不能传给_儿子__。
③方式三
由图解分析可知：女儿色盲，_父亲__一定色盲。
④方式四
由图解分析可知：父亲正常，_女儿__一定正常；母亲色盲，_儿子__一定色盲。
(4)色盲的遗传特点：患者中_男__性远多于女性；男性患者的基因只能从_母亲__那里传来，以后只能传给_女儿__。
活学巧练
1.人类红绿色盲基因位于X染色体上，Y染色体上既没有红绿色盲基因，也没有它的等位基因。( √ )
2．女孩是红绿色盲基因携带者，则该红绿色盲基因是由父方遗传来的。( × )
3．XY型性别决定生物的X染色体都比Y染色体短。( × )
合作探究
下图为红绿色盲的某家系图谱，据图回答下列问题。
1．Ⅰ－1是否将自己的红绿色盲基因传给了Ⅱ－2？这说明红绿色盲基因位于X染色体上还是Y染色体上？为什么？
提示：否。X染色体上。因为Ⅰ－1传给Ⅱ－2的是Y染色体，若红绿色盲基因位于Y染色体上，则Ⅱ－2一定是红绿色盲患者。
2．Ⅰ－1是红绿色盲患者，他将自己的红绿色盲基因传给了Ⅱ代中的几号？为什么？
提示：Ⅱ－3和Ⅱ－5。Ⅰ－1是男性，只有X染色体含有红绿色盲基因，而男性的X染色体一定传给女儿。
3．红绿色盲调查结果显示，人群中男性红绿色盲患病率(7%)远远高于女性(0.49%)，试探讨出现这么大的差异的原因。
提示：女性体细胞内两条X染色体上同时有红绿色盲基因(XbXb)时，才会表现为红绿色盲；男性体细胞中只有一条X染色体，只要该X染色体上有红绿色盲基因，就表现为红绿色盲。所以，人群中色盲患者男性多于女性。
归纳提升
1.易错归纳
(1)在果蝇中，X、Y这两条性染色体相比较，X染色体比Y染色体短，但这不是一定的，如人体中，X染色体比Y染色体长。
(2)性染色体与性别决定有关，但并不是其上的基因都是决定性别的。如人类红绿色盲基因、血友病基因、果蝇的眼色基因位于X染色体上，但不决定性别。同理，哺乳动物的Y染色体上有许多个基因，而决定睾丸发生的基因(SRY基因)只是其中一个。
2．人类红绿色盲的特点及原因
(1)患者中男性远多于女性。
原因：男性只含一个致病基因(XbY)即患色盲，而女性只含一个致病基因(XBXb)并不患病而只是携带致病基因，她必须同时含有两个致病基因(XbXb)才会患色盲。
(2)男性患者的基因只能从母亲那里传来，以后只能传给女儿，即交叉、隔代遗传。
原因：男性的X染色体一定来源于母亲，以后也一定只传给他的女儿。
(3)母病子必病，女病父必病。
原因：如果母亲患病，则其基因型为XbXb，那么无论她的哪一条X染色体遗传给她的儿子，儿子的基因型都是XbY，一定患病。女儿患病其父亲一定患病的原因相同。
典例1 下列关于人类红绿色盲的叙述，正确的是( A )
A．红绿色盲患者中男性多于女性
B．红绿色盲男性患者的母亲一定患红绿色盲
C．如果外祖父患红绿色盲，则外孙也一定患红绿色盲
D．色觉表现正常的夫妇，子女色觉也一定表现正常
解析： 红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病，这种遗传病的遗传特点是男性患者多于女性患者，A正确；红绿色盲男性患者的色盲基因来自其母亲，母亲可能是红绿色盲患者或是红绿色盲基因携带者，B错误；如果外祖父患红绿色盲，该致病基因会传递给其女儿，其女儿可能患红绿色盲或不患红绿色盲但携带致病基因，其外孙可能患红绿色盲，C错误；色觉表现正常的夫妇，妻子有可能是致病基因携带者，可能导致儿子患病，子女色觉不一定表现正常，D错误。
变式训练 (2023·江西抚州高二月考)若不考虑变异，下列关于红绿色盲患者的叙述，错误的是( C )
A．某男性患者产生的次级精母细胞中可能不含色盲基因
B．某女性患者产生的次级卵母细胞中含有色盲基因
C．某男性患者的父母和外祖母都正常，则他的色盲基因来自其外祖父
D．某女性患者的父亲也是患者，其女儿可能正常
解析： 男性色盲患者的基因型为XbY，减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离，故男性患者产生的次级精母细胞中可能不含色盲基因，A正确；女性色盲患者的基因型为XbXb，产生的次级卵母细胞中含有色盲基因，B正确；男性色盲患者的基因型为XbY，其致病基因来自其母亲，故母亲基因型为XBXb，而母亲所携带的色盲基因既可能来自外祖父，也可能来自外祖母，C错误；女性色盲患者的基因型为XbXb，若其与正常男性XBY结婚，则生的女儿基因型为XBXb，表型正常，D正确。
二、抗维生素D佝偻病等其他伴性遗传病
基础知识·双基夯实
1．抗维生素D佝偻病
(1)致病基因：_X__染色体上的_显__性基因。
(2)抗维生素D佝偻病的基因型和表型
项目 女性 男性
基因型 XDXD XDXd XdXd XDY XdY
表型 患者 _患者__ 正常 患者 正常
(3)遗传特点
①女性患者_多于__男性患者。
②具有世代连续性。
③男性患者的_母亲和女儿__一定患病。
2．伴Y染色体遗传病
下面为人类外耳道多毛症患者的遗传系谱图，请据图归纳：
致病基因只位于_Y__染色体上，无显隐性之分，患者后代中_男性__全为患者，_女性__全为正常。简记为“男全_病__，女全_正__”。
活学巧练
1.伴X染色体显性遗传病的男女患病比例基本相当。( × )
2．X染色体上的显性基因的遗传不遵循分离定律。( × )
3．X染色体上的显性基因控制的遗传病，正常女性的儿子全正常。( √ )
合作探究
如图是抗维生素D佝偻病的某家族系谱图，根据图示思考并回答问题：
1．患者中女性和男性的比例是否相同？为什么？
提示：不同，患者中女性多于男性。因为女性有两条X染色体，得到抗维生素D佝偻病显性基因的机会比只有一条X染色体的男性大，只要有一个显性基因就患病，所以抗维生素D佝偻病患者女性多于男性。
2．在抗维生素D佝偻病家系中，男性患者与正常女性结婚所生后代中，女性都是患者，男性全都正常，分析其原因。
提示：男性患者和正常女性的基因型分别为XDY和XdXd，他们结婚所生子女中，男性均为XdY，女性均为XDXd，所以后代女性均患病，男性均正常。
3．与伴X隐性遗传相比，在世代连续性方面有何不同？
提示：伴X隐性遗传往往表现为隔代遗传，但伴X显性遗传往往代代有患者，具有连续遗传现象。
4．男患者的母亲及女儿以及正常女性的父亲及儿子表型如何？
提示：男患者的母亲和女儿一定是患者；正常女性的父亲和儿子一定正常。
5．如果控制某一疾病的基因只位于Y染色体上，其遗传有什么特点？
提示：患者一定是男性，患者后代只要是男性就一定患病。
归纳提升
1.伴X染色体显性遗传的特点及原因
(1)女性患者多于男性患者。
原因：女性有两条X染色体，得到抗维生素D佝偻病基因D的概率比只有一条X染色体的男性大，只要一条X染色体上有该病致病基因就患病。
(2)具有世代连续性。
原因：抗维生素D佝偻病是显性遗传病。
(3)男性患者的母亲和女儿一定患病。
原因：如果父亲患病，则其基因型为XDY，那么他的X染色体一定来源于他的母亲并传给他的女儿，母亲和女儿的基因型为XDX－，一定患病。
2．X、Y染色体同源区段上的基因的遗传
涉及性染色体同源区段上的基因时，可类比常染色体上基因的遗传方式来推导计算，但又不完全一样，如下所示：
可见位于性染色体同源区段上的基因所控制的性状的遗传仍与性别相关联。
典例2 下列关于抗维生素D佝偻病的叙述，错误的是( D )
A．在人群中，男性患者的数量少于女性患者的数量
B．不同的女性患者的基因型可能不同
C．男性患者的致病基因只来自其母亲
D．正常女性与正常男性结婚，生育一个患病孩子的概率是1/2
解析： 抗维生素D佝偻病为伴X染色体显性遗传病，伴X染色体显性遗传病的遗传特点为女性患者多于男性患者，A正确；设相关基因为D、d，则女性患者的基因型可能为XDXD、XDXd，所以患者基因型可能不同，B正确；由于抗维生素D佝偻病是一种伴X染色体显性遗传病，男性的X染色体来自其母亲，所以男性患者的致病基因只来自其母亲，C正确；正常女性基因型为XdXd，正常男性基因型为XdY，二者无致病基因，不能生育出患病的孩子，D错误。
变式训练 (2023·山东省实验中学高一检测)抗维生素D佝偻病是伴X显性遗传(D、d表示等位基因)。丈夫正常的孕妇(甲)为该病患者。现用放射探针对孕妇(甲)及其丈夫和他们的双胞胎孩子进行基因诊断(检测基因d的放射探针为d探针，检测基因D的放射探针为D探针)，诊断结果如图(空圈表示无放射性，深色圈放射性强度是浅色圈的2倍)。下列说法不正确的是( D )
A．个体1、3为性别不同的双胞胎孩子
B．抗维生素D佝偻病女性患者多于男性患者
C．孕妇和个体2的基因型分别是XDXd、XdY
D．个体1与正常异性婚配，所生女儿有一半患病
解析： 抗维生素D佝偻病是伴X染色体显性遗传病，其特点是女性患者多于男性患者，B正确；分析图形和题意可得，图中孕妇甲既有d探针的放射性也有D探针的放射性，且二者放射性相等，故该孕妇的基因型为XDXd，个体1只有D探针的放射性，说明只有一条X染色体，则该个体基因型为XDY，个体2只有d探针的放射性，说明只有一条X染色体，其基因型为XdY，个体3只有d探针的放射性，且其放射性表现是深色圈，即个体3的基因型为XdXd，故个体1、3为性别不同的双胞胎孩子，A正确；孕妇和个体2(丈夫)的基因型分别是XDXd、XdY，C正确；个体1基因型为XDY，与正常异性(XdXd)婚配，所生女儿基因型都为XDXd，全部患病，D错误。
三、伴性遗传理论在实践中的应用
基础知识·双基夯实
1．推算后代的_患病概率__，从而指导优生。
2．指导育种工作
(1)鸡的性别决定
性别 性染色体类型 性染色体组成
雌性 异型 ZW
雄性 同型 ZZ
(2)实例——根据雏鸡的羽毛特征来区分雌性和雄性
活学巧练
1.含W染色体的配子是雌配子，含Z染色体的配子是雄配子。( × )
2．性染色体组成为ZW型的生物，W染色体来自父本。( × )
3．所有具有性染色体的生物，雄性性染色体组成都为XY型，雌性性染色体组成都为XX型。( × )
合作探究
已知鸡的性别是由Z和W染色体决定的，芦花鸡羽毛和非芦花鸡羽毛是一对相对性状，由一对位于Z染色体上的基因B和b控制，思考并回答下列问题：
1．性别决定方式为ZW的生物，其雌性个体和雄性个体的性染色体组成有什么特点？
提示：雌性个体的性染色体组成是ZW(异型)，雄性个体的性染色体组成是ZZ(同型)。
2．请写出芦花雌鸡、非芦花雌鸡、芦花雄鸡、非芦花雄鸡的基因型分别是什么？
提示：ZBW、ZbW、ZBZB或ZBZb、ZbZb。
3．现有纯种雌、雄芦花鸡和非芦花鸡若干可供选择作杂交亲本，如果你想从F1中选择母鸡饲养以获得鸡蛋，请思考如何设计杂交方案？
提示：选择芦花雌鸡与非芦花雄鸡交配，即ZBW×ZbZb→ZBZb，ZbW，F1雌鸡全为非芦花，雄鸡全为芦花，就可以根据羽毛的特征将早期雏鸡的雌性和雄性分开。
4．现在有一只基因型未知的芦花雄鸡，如何确定它的基因型？
提示：让该芦花雄鸡与多只非芦花雌鸡杂交，若后代都为芦花鸡，则其基因型为ZBZB；若后代中有非芦花鸡，则其基因型为ZBZb。
归纳提升
1.常见的性别决定方式
性别决定方式 XY型 ZW型
体细胞染色体组成 雌性：常染色体＋XX 雌性：常染色体＋ZW
雄性：常染色体＋XY 雄性：常染色体＋ZZ
特点 后代性别与父方有关 后代性别与母方有关
生物类型举例 大多数雌雄异株的植物、大多数动物 鸟类、部分昆虫、部分两栖类和部分爬行类
(1)不是所有的生物都有性别之分，雌雄同体的动物或植物都没有性染色体，也没有性别之分。
(2)雌雄异株(体)的生物有性别之分，除了XY型和ZW型两种类型外，还有：
①染色体数目决定性别：在这类生物中，雌性由受精卵发育而来(如蜂王)，其体细胞染色体数为2n，雄性由未受精的卵细胞直接发育而来(如雄蜂)，其体细胞染色体数为n。
②X染色体数目决定性别：蝗虫、蟋蟀等生物的雌性个体具有两条X染色体，其性染色体组成为XX，而雄性只有一条X染色体，其性染色体组成为XO。
③温度影响性别：有些生物的性别与环境有关，如某些种类的蛙，其成蛙的性别与发育过程中环境温度有关。
2．伴性遗传和非伴性遗传中的“患病男孩”和“男孩患病”的概率计算
(1)常染色体遗传
如果控制某遗传病的基因位于常染色体上，在计算“患病男孩”与“男孩患病”的概率时应遵循以下规则：
①患病男孩的概率＝患病孩子的概率×1/2；
②男孩患病的概率＝患病孩子的概率。
(2)伴性遗传
如果控制某遗传病的基因位于性染色体上，在计算“患病男孩”与“男孩患病”的概率时应遵循伴性遗传的特点，即从双亲基因型推出后代的患病情况，然后再遵循以下规则：
①患病男孩的概率＝全部后代中患病男孩的概率；
②男孩患病的概率＝后代男孩中患病的概率。
典例3 结合下表分析，相关叙述正确的是( D )
比较生物 性别决定类型 相对性状及基因所在位置
果蝇 XY型：XX(♀)，XY() 红眼(W)、白眼(w)，X染色体上
鸡 ZW型：ZZ()、ZW(♀) 芦花(B)、非芦花(b)，Z染色体上
A.红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交，子代中雌果蝇均为红眼，雄果蝇均为白眼
B．白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，子代中雌果蝇均为白眼，雄果蝇均为红眼
C．芦花公鸡与非芦花母鸡交配，子代中公鸡均为非芦花，母鸡均为芦花
D．芦花母鸡与非芦花公鸡交配，子代中公鸡均为芦花，母鸡均为非芦花
解析： 红眼雌果蝇有两种基因型，即XWXW、XWXw，与白眼雄果蝇XwY杂交，无论红眼雌果蝇的基因型为XWXW或XWXw，子代中均不可能出现雌果蝇均为红眼，雄果蝇均为白眼，A项错误；白眼雌果蝇XwXw与红眼雄果蝇XWY杂交，子代中雌果蝇XWXw均为红眼，雄果蝇XwY均为白眼，B项错误；芦花公鸡有两种基因型，即ZBZB、ZBZb，与非芦花母鸡ZbW交配，无论芦花公鸡的基因型为ZBZB或ZBZb，子代中均不可能出现公鸡均为非芦花，母鸡均为芦花的情况，C项错误；芦花母鸡ZBW与非芦花公鸡ZbZb交配，子代中公鸡ZBZb均为芦花，母鸡ZbW均为非芦花，D项正确。
变式训练 (2023·河南郑州高二检测)鸡是ZW型性别决定，不含Z染色体的胚胎不能成活。公鸡的两条性染色体是同型的(ZZ)，母鸡的两条性染色体是异型的(ZW)。“牝鸡司晨”是指一只母鸡性反转成具有繁殖能力的公鸡。下列叙述正确的是( B )
A．Z、W染色体上的基因都与性别决定有关
B．Z、W染色体上基因控制的性状都属于伴性遗传
C．性反转个体的子代性别比为雌∶雄＝1∶1
D．母鸡性反转后性染色体组成是ZZ
解析： Z、W染色体上的基因控制的性状的遗传往往与性别相关联，但未必与性别决定有关，A错误；Z、W染色体为性染色体，其上的基因控制的性状都属于伴性遗传，B正确；一只母鸡性反转成具有繁殖能力的公鸡，即ZW(性反转公鸡)与正常的母鸡(ZW)杂交产生的后代中染色体组成为1 ZZ、2 ZW、1 WW (不存活)，则后代雌雄比例为2∶1，C错误；母鸡性反转后性染色体组成是ZW，D错误。
根据遗传图谱判断遗传病的遗传方式
(1)首先确定是否为伴Y染色体遗传
若系谱图中女性全正常，患者全为男性，则很可能为伴Y染色体遗传。如图：
(2)其次确定是显性遗传还是隐性遗传
①图1中，双亲正常，子代有患病个体，一定是隐性遗传病，即“无中生有为隐性”。
②图2中，双亲患病，子代有正常个体，一定是显性遗传病，即“有中生无为显性”。
③图3中，亲子代都有患者和正常个体，无法准确判断，可先假设，再推断。
(3)然后进行常染色体遗传与伴X染色体遗传的判定
①在隐性遗传的系谱图中，主要参照“女患者”。
a．如果所有女患者的父亲和儿子都患病，则为伴X染色体隐性遗传，如图4。
b．如果女患者的父亲和儿子中有正常的，则一定为常染色体隐性遗传，如图5。
②在显性遗传的系谱图中，主要参照“男患者”。
a．如果所有男患者的母亲和女儿都患病，则为伴X染色体显性遗传，如图6。
b．如果男患者的母亲和女儿有正常的，则一定为常染色体显性遗传，如图7。
(4)若系谱图中无上述特征，就不能作出确定的判断，只能从可能性大小方面推断，通常的原则是：
①
②遗传方式
典例4 (2023·福建南平高二期中)甲、乙、丙3个家庭成员健康状况如图，有关叙述正确的是( C )
A．色盲遗传的家庭可能是甲和丙
B．家庭丙中女儿一定是杂合子
C．肯定不是抗维生素D佝偻病遗传的家庭是甲和乙
D．家庭甲中这对夫妇再生一个患病孩子的概率为1/2
解析： 色盲为伴X隐性遗传，而丙为显性遗传，A错误；丙家庭为显性遗传，可能为常染色体显性遗传或伴X显性遗传，其女儿可能为纯合子或杂合子，B错误；抗维生素D佝偻病属于伴X显性遗传，而甲和乙家庭都不可能为伴X显性遗传，C正确；甲家庭可能为伴X隐性遗传或常染色体隐性遗传，若为常染色体隐性遗传，亲本均为杂合子，再生一个患病孩子的概率为1/4，若为伴X隐性遗传，则母本为杂合子，父本为显性纯合子，再生一个患病孩子的概率为1/4，D错误。
1．(2023·宁夏石嘴山一中月考)如图为某家族的遗传系谱图，患者为红绿色盲，其中7号的致病基因最可能来自( B )
A．1号 B．2号
C．3号 D．4号
解析： 设该病的相关基因为B和b，红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病，则7号的基因型为XbY，其X染色体只能来自母亲5号个体，说明5号是杂合子，基因型为XBXb，又因为1号和2号都不患红绿色盲，故2号为杂合子，即5号的致病基因来自2号个体，B正确。
2．某隐性遗传病表现为交叉遗传特点，一对夫妇中女性为该病患者，男性正常。不考虑变异，下列叙述错误的是( C )
A．父母双方均为该患病女性提供了致病基因
B．这对夫妇的子代中女儿均正常，儿子均患病
C．儿子与正常女性婚配，后代中不会出现患者
D．女儿与正常男性婚配，后代中患者均为男性
解析： 由于该病具有交叉遗传的特点，又为隐性遗传病，因此该病为伴X染色体隐性遗传病。假设控制该遗传病的一对等位基因为B、b，则该患病女性的基因型为XbXb，则父母双方均为该患病女性提供了致病基因Xb，A项正确；该对夫妇的基因型与子代基因型及比例为XbXb×XBY→1XBXb∶1XbY，所以这对夫妇的子代中女儿均正常，儿子均患病，B项正确；这对夫妇的儿子的基因型为XbY，假如与表型正常的女性婚配，其基因型为XBXb，则后代的情况为XBXb×XbY→1XBXb∶1XbXb∶1XBY∶1XbY，所以儿子与正常女性婚配，后代中会出现患者XbY和XbXb，C项错误；这对夫妇女儿的基因型为XBXb，与正常男性婚配：XBXb×XBY→1XBXB∶1XBXb∶1XBY∶1XbY，所以女儿与正常男性婚配，后代中患者均为男性，D项正确。
3．下图是患苯丙酮尿症的家族系谱图，下列相关叙述正确的是( B )
A．Ⅲ－8一定不携带致病基因
B．该病是常染色体隐性遗传病
C．若Ⅲ－8与Ⅲ－9婚配生了两个正常孩子，则第三个孩子的患病概率为1/9
D．若Ⅲ－10与Ⅲ－7婚配，生正常男孩的概率是1/2
解析： 根据“无中生有为隐性，隐性遗传看女病，父子正常为常隐”可知，该病为常染色体隐性遗传病；因Ⅲ－7是患者，其父母应均为杂合子，所以Ⅲ－8携带致病基因的概率为2/3；因Ⅱ－5是患者，Ⅲ－9表现正常，则Ⅲ－9为杂合子，所以Ⅲ－8和Ⅲ－9生的第三个孩子患病的概率为2/3×1/4＝1/6；由题图分析可知，Ⅲ－10应为杂合子，Ⅲ－7为患者，则Ⅲ－10与Ⅲ－7婚配，生正常男孩的概率为1/2×1/2＝1/4。
学霸记忆
1.XY型性别决定的生物，雌性的性染色体组成为XX，雄性为XY；ZW型性别决定的生物，雄性的性染色体组成为ZZ，雌性为ZW。
2．伴X染色体隐性遗传病的遗传特点：
(1)男性患者多于女性患者；
(2)女性患者的父亲和儿子一定是患者；
(3)男性患者的基因只能从母亲那里传来，以后只能传给女儿。
3．伴X染色体显性遗传病的遗传特点：
(1)女性患者多于男性患者，但部分女性患者病症较轻；
(2)男性患者的母亲和女儿一定是患者。第2课时　卵细胞的形成过程、减数分裂过程中染色体与核DNA等数目变化规律
课标要求
1．掌握卵细胞的形成过程。
2．掌握观察蝗虫精母细胞减数分裂装片的相关实验技能。
3．阐明减数分裂产生染色体数目减半的卵细胞。
核心素养
1．通过比较精子和卵细胞的形成过程，理解细胞生命活动的动态变化并建立辩证统一的观点。(生命观念)
2．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。(科学探究)
一、卵细胞的形成过程
基础知识·双基夯实
1．卵细胞的形成
(1)哺乳动物卵细胞的形成场所：_卵巢__，其内部有许多发育程度不同的_卵泡__，在卵泡中央的一个细胞将会发育为_卵细胞__。
(2)卵细胞形成的起点：_卵原细胞__。
2．卵细胞的形成过程
3．结果：一个卵原细胞经过减数分裂只形成一个_卵细胞__，三个_极体__最终都退化消失。
活学巧练
1.初级卵母细胞、次级卵母细胞和极体的分裂都是不均等的。( × )
2．一个精原细胞和一个卵原细胞经过减数分裂均形成四个配子。( × )
3.
(1)A细胞的名称为初级精母细胞。( √ )
(2)B细胞的名称为初级卵母细胞。( √ )
(3)C细胞的名称为次级卵母细胞。( √ )
(4)D细胞的名称为次级精母细胞。( × )
合作探究
分析教材P22图2－5，思考并回答以下问题：
1．该过程进行的场所是_雌性动物的卵巢内__。
2．卵细胞形成时，细胞质发生了_2__次不均等分裂，分别是_初级卵母细胞在减数分裂Ⅰ末期__、_次级卵母细胞在减数分裂Ⅱ末期__。
3．细胞质分裂方式与精子的形成过程相同的细胞是_极体__。
4．分析在形成卵细胞时，初级卵母细胞和次级卵母细胞都进行不均等分裂有什么意义？
提示：通过不均等分裂，可以使卵细胞保留更多的营养物质。
5．卵细胞形成过程中，为什么细胞质不均等分裂？而精子形成过程中，细胞需要经过变形？
提示：细胞质不均等分裂形成的卵细胞较大，保证了受精后能有充足的营养物质，满足早期胚胎发育的需要，而精子变形产生了尾等结构，有利于精子的运动。
归纳提升
精卵形成过程的区别
项目 精子形成过程 卵细胞形成过程
部位 睾丸 卵巢
原始生殖细胞 精原细胞 卵原细胞
细胞质的分裂方式 均等分裂 极体均等分裂，初级卵母细胞、次级卵母细胞不均等分裂
分裂结果 一个精原细胞→四个精细胞(生殖细胞) 一个卵原细胞→一个卵细胞(生殖细胞)＋三个极体(退化消失)
是否变形 变形 不需变形
典例1 (2023·山东济宁一中月考)如图为高等动物的细胞分裂示意图。正确的是( D )
A．图甲一定为次级精母细胞
B．图丙中的M、m为一对同源染色体
C．图丙为次级卵母细胞或极体
D．图乙一定为初级卵母细胞
解析： 甲图中没有同源染色体，且着丝粒已经分裂，姐妹染色单体分离，表明图甲细胞处于减数分裂Ⅱ后期，由于细胞质均等分裂，因此甲细胞可能是次级精母细胞也可能是极体，A错误；图丙细胞中的M、m是由姐妹染色单体分开形成的，不是同源染色体，图丙细胞处于减数分裂Ⅱ后期，且细胞质不均等分裂，所以为次级卵母细胞，B、C错误；图乙细胞处于减数分裂Ⅰ后期，且细胞质不均等分裂，一定为初级卵母细胞，D正确。
变式训练 如图表示某种生物正在进行分裂的细胞，下列说法正确的是( D )
A．该细胞是次级精母细胞，处于减数分裂Ⅱ后期
B．该细胞含有2对同源染色体，8个核DNA分子，4条染色体
C．该细胞正在进行同源染色体的分离，非同源染色体的自由组合
D．该细胞将来形成两个子细胞，其中仅一个具有生殖能力
解析： 图中所示细胞细胞质不均等分裂，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，为次级卵母细胞，处于减数分裂Ⅱ后期，A项错误；细胞中没有同源染色体，有4个核DNA分子，4条染色体，B、C项错误；该细胞分裂形成一个卵细胞和一个极体，其中只有卵细胞具有生殖能力，D项正确。
二、减数分裂中染色体、核DNA等数目的变化规律
基础知识·双基夯实
减数分裂过程中染色体数、染色单体数和核DNA含量的变化(假设某生物正常体细胞中染色体数目为2n，核DNA数为2c)。
细胞分裂图像 相关时期 染色体数 核DNA数 染色单体数
减数分裂前的间期 _2n__ 2c→4c 0→4n
减数分裂Ⅰ _前期__ _2n__ 4c 4n
_中期__ _2n__ 4c 4n
_后期__ _2n__ _4c__ 4n
末期 2n→n 4c→2c 4n→2n
减数分裂Ⅱ 前期 _n__ _2c__ 2n
中期 _n__ 2c 2n
_后期__ _2n__ _2c__ 0
末期 2n→n 2c→c 0
活学巧练
1.减数分裂过程中，着丝粒的分裂导致DNA数目加倍。( × )
2．染色体数目减半是由于减数分裂Ⅰ同源染色体分离，进入两个子细胞导致的。( √ )
3．某动物体细胞中有8条染色体，那么减数分裂Ⅱ的中期有4条染色体和8个DNA。( √ )
合作探究
根据精子和卵细胞的形成过程中染色体、核DNA分子数目变化规律，请在下列坐标系中构建相应的坐标曲线图。
(1)图中，染色体∶核DNA＝1∶1的时期是_减数分裂前的间期DNA复制__之前和_减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂__之后。
(2)图中，染色体∶核DNA＝1∶2的时期是_减数分裂前的间期DNA复制__之后到_减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂__之前。
归纳提升
1.精子和卵细胞形成过程中染色体、染色单体和核DNA分子数目的变化规律(设某生物体正常体细胞染色体数目为2n，核DNA数目为2c)
间期 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ
同源染色体 有 有 无
着丝粒 — 不分裂 分裂
染色体数目变化 2n ，减半 ，不减半
染色单体数目变化 ，减半 ，消失
核DNA数目变化 ，减半 ，减半
2.减数分裂过程中染色体、染色单体数目与核DNA分子数的变化曲线分析
(1)间期DNA(染色体)的复制，DNA分子数加倍，形成染色单体，但是染色体数目不变。
(2)减数分裂Ⅰ结束时，同源染色体分配到两个子细胞中，每个细胞内DNA和染色体、染色单体数目均减半。
(3)减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍，染色单体消失，但是DNA分子数不变。
(4)减数分裂Ⅱ结束时，由姐妹染色单体分开后形成两条子染色体分别分配到两个子细胞中，核DNA和染色体数目再次减半。
3．成熟生殖细胞的形成过程中每条染色体上DNA数目变化规律
(1)bc段变化的原因是DNA复制，染色单体形成。
(2)cd段可包含G2期，减数分裂Ⅰ前、中、后、末期和减数分裂Ⅱ前、中期。
(3)de段变化的原因是减数分裂Ⅱ后期着丝粒一分为二，染色单体消失，每条染色体上只含有1个DNA分子。
4．请结合减数分裂相关过程中染色体、染色单体和核DNA含量的柱形图(以精子形成过程为例)，判断各时期细胞名称。
典例2 下图表示一个细胞进行分裂的过程中，染色体数目以及染色体上DNA分子数目的变化情况(设一个正常体细胞中的染色体数目为2n)。下列叙述中不正确的是( C )
A．实线和虚线分别表示DNA分子数和染色体数的变化
B．两条曲线重叠的各段，每条染色体都含有一个DNA分子
C．在MN段，每个细胞内含有的核DNA数目与体细胞的不同
D．在IJ段，可发生同源染色体的互换，同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合
解析： AG段表示细胞进行有丝分裂过程，GQ段表示减数分裂过程。由于细胞分裂前的间期DNA复制加倍，图中实线表示细胞核内DNA数量的变化，虚线表示染色体数量的变化，A项正确；两条曲线重叠的各段，染色体数目与核DNA分子数相等，即每条染色体都含有一个DNA分子，B项正确；在MN段，着丝粒分裂，经减数分裂Ⅰ染色体数目减半后又暂时加倍，此时每个细胞内含有的核DNA数目与体细胞的相同，C项错误；IJ段是减数分裂Ⅰ时期，在四分体时期可发生同源染色体上非姐妹染色单体的互换，在后期会发生同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合，D项正确。
变式训练 如图表示雄果蝇进行某种细胞分裂时，处于四个不同阶段的细胞(Ⅰ～Ⅳ)中相关物质(①～③)的数量。下列表述与图中信息相符的是( A )
A．Ⅱ所处阶段可发生非同源染色体的自由组合
B．Ⅲ可代表初级精母细胞
C．②代表染色体
D．Ⅰ～Ⅳ中③的数量比是2∶4∶4∶1
解析： Ⅱ可代表初级精母细胞，所处阶段可发生非同源染色体的自由组合，A正确；Ⅲ可代表次级精母细胞，B错误；①代表染色体，②代表染色单体，③代表核DNA分子，C错误；由图可知，Ⅰ～Ⅳ中③的数量比是2∶4∶2∶1，D错误。
三、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
基础知识·双基夯实
1．实验原理：蝗虫的精母细胞要经过两次细胞分裂形成精子。在此过程中，细胞中的_染色体__形态、位置和数目不断发生变化，可据此识别减数分裂的各时期。
2．实验流程
(1)装片制作：解离→_漂洗__→_染色__→_制片__。
(2)显微观察
活学巧练
1.判断各时期细胞的依据是减数分裂过程中各个时期染色体变化的特点。( √ )
2．在显微镜一个视野中能看到减数分裂各个时期的图像。( × )
合作探究
阅读教材P24探究·实践——观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，回答下列问题：
1．实验中为什么选蝗虫精母细胞作为观察材料？
提示：蝗虫精母细胞染色体数目较少，染色体较大，易于观察。
2．观察减数分裂实验时不适宜选择雌性个体，为什么？
提示：因为雌性个体产生的雌配子数量远远少于雄性个体产生的雄配子数量，而且在动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底，排卵时排出的一般是次级卵母细胞。
3．若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？能观察到不同时期的细胞吗？
提示：不能，在制作减数分裂装片的过程中，细胞已经被杀死，被固定在某个分裂时期，所以不能观察到连续的分裂过程。但不同细胞被固定在不同时期，因此可观察到各时期的染色体形态。
归纳提升
1.要点提醒
(1)观察蝗虫精母细胞减数分裂装片时，能看到染色体数目为n、2n、4n等不同的细胞分裂图像，这是因为蝗虫精巢中的精原细胞(染色体数为2n)既能进行有丝分裂，又能进行减数分裂。
(2)制作装片时，细胞已经死亡，不能观察到减数分裂的连续过程。可通过比较同一时刻不同细胞的染色体的特点，来推测一个精母细胞在不同分裂时期染色体的连续变化。
2．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。
典例3 下列关于观察细胞减数分裂实验的叙述中，错误的是( D )
A．可用蝗虫精母细胞、蚕豆花粉母细胞的装片观察细胞的减数分裂
B．用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的装片，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，有可能观察到同源染色体的联会现象
D．用洋葱根尖制成的装片，能观察到同源染色体的联会现象
解析： 蝗虫精母细胞、蚕豆花粉母细胞都可以进行减数分裂，均可作为观察减数分裂的材料，A正确；花药中花粉数量远多于雌蕊中的卵细胞数量，所以雄蕊更易观察到减数分裂现象，B正确；联会发生在减数分裂Ⅰ的前期，所以能观察减数分裂现象的装片，有可能观察到同源染色体的联会现象，C正确；洋葱根尖细胞进行有丝分裂，不能进行减数分裂，不能观察到同源染色体的联会现象，D错误。
变式训练 (2023·江苏启东高一质检)芍药一般为二倍体(2n＝10)，是我国的传统花卉，科研人员对新品种芍药花粉母细胞的减数分裂进行了研究。一个花粉母细胞通过减数分裂可以形成四个花粉粒细胞，显微镜下观察的结果如图，相关叙述不正确的是( D )
　　
　　　　　　　 ①　　　 ②　　　 ③
　
　　　　　　　　 ④　 　　⑤
A．图②表示姐妹染色单体分离
B．图③细胞中有5个四分体
C．图⑤细胞的名称为初级精母细胞
D．减数分裂过程的顺序为③⑤①②④
解析： 分析图示可知，①处于减数分裂Ⅰ后期，②处于减数分裂Ⅱ后期，③处于减数分裂Ⅰ中期，芍药体细胞含有5对同源染色体，故图③细胞中有5个四分体，④处于减数分裂Ⅱ末期，⑤处于减数分裂Ⅰ前期，为初级精母细胞，故减数分裂过程的顺序为⑤③①②④，D错误。
有丝分裂与减数分裂图像辨析
1．三个前期图的判断
(1)判断步骤
(2)结果：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
(1)判断步骤
(2)结果：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
(1)判断步骤
(2)结果：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。
4．结合细胞质的分裂情况作出判断
典例4 如图为某哺乳动物某个器官中的4个细胞，下列有关叙述错误的是( D )
A．此动物为雌性，该器官为卵巢
B．②处于有丝分裂后期，有8条染色体
C．该动物正常体细胞的染色体数目为4条
D．④是卵细胞或极体，因为不含同源染色体
解析： ③处于减数分裂Ⅰ后期，由于细胞质不均等分裂，因此为初级卵母细胞，故此动物为雌性，该器官为卵巢，A正确；②中有同源染色体，着丝粒已分裂，处于有丝分裂后期，有8条染色体，B正确；由以上分析可知，该动物正常体细胞有4条染色体，C正确；④处于减数分裂Ⅱ中期，由于该动物为雌性，因此④为次级卵母细胞或极体，D错误。
1．(2023·海南高二检测)如图所示，横轴表示分裂时期，纵轴表示一个细胞中核DNA含量或染色体数目变化情况，据图分析，表示有丝分裂中核DNA含量变化、染色体数目变化和减数分裂过程中核DNA含量变化、染色体数目变化的曲线依次是( B )
A．④②①③ B．①④②③
C．④①②③ D．①②③④
解析： 在有丝分裂前的间期，核DNA复制完成后含量加倍，在有丝分裂末期结束时，核DNA含量减半，核DNA恢复原来数目，则①表示有丝分裂过程中核DNA含量变化；在有丝分裂前的间期，染色体发生复制，但数目不变，后期着丝粒分裂导致染色体数目加倍，末期结束时形成两个子细胞，染色体恢复原状，则④表示有丝分裂过程中染色体数目变化；减数分裂前的间期，核DNA复制后含量加倍，减数分裂Ⅰ结束，一个细胞分裂成两个细胞，核DNA含量恢复原状，减数分裂Ⅱ过程没有进行核DNA的复制，在减数分裂Ⅱ末期结束时，核DNA减半，则②表示减数分裂过程中核DNA含量变化；减数分裂前的间期，染色体复制，但数目不变，减数分裂Ⅰ结束，染色体数目减半，减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂导致染色体数目加倍，在末期结束时形成两个子细胞，染色体数目减半，则③表示减数分裂过程中染色体数目变化。故选B。
2．下列关于精子和卵细胞形成的叙述，错误的是( D )
A．精原细胞和卵原细胞经减数分裂产生的子细胞数目相等
B．卵细胞形成过程发生了2次细胞质不均等分裂
C．精细胞需要经过变形形成精子
D．卵细胞含有的四分体数目是卵原细胞的一半
解析： 卵细胞和卵原细胞均不含有四分体，D错误。
3．某二倍体生物是雌雄异体。下列示意图表示该种生物某一个体体内细胞分裂可能产生的细胞(示部分染色体)，据图分析错误的是( C )
A．该个体是雄性个体，②产生的子细胞为精细胞
B．该个体的性腺可作为观察减数分裂的实验材料
C．图中含有四分体的细胞只有①③
D．图中含有同源染色体的细胞有①③④⑤
解析： 根据题意和图示分析可知：①细胞中同源染色体联会形成四分体，处于减数第一次分裂前期；②细胞中无同源染色体，且着丝粒分裂，处于减数第二次分裂后期；③细胞中含有同源染色体，且着丝粒都排列在赤道板上，处于有丝分裂中期；④细胞中含有同源染色体，且同源染色体正在分离，处于减数第一次分裂后期；⑤细胞中含有同源染色体，且着丝粒分裂，处于有丝分裂后期。由分析可知，④细胞处于减数第一次分裂后期，且细胞质均等分裂，为雄性个体，②产生的子细胞为精细胞，A正确；动物的精巢是观察动物细胞减数分裂的最佳材料，由前面的分析可知，该个体为雄性动物，所以该个体的性腺可作为观察减数分裂的实验材料，B正确；由图可知，图中含有四分体的细胞只有①，③中不含四分体，C错误；由分析可知，处于有丝分裂的细胞以及减数第一次分裂的细胞都含有同源染色体，因此图中①③④⑤都含同源染色体，D正确。
学霸记忆
1.减数分裂的范围和场所：进行有性生殖的生物，在原始生殖细胞形成成熟生殖细胞的过程中。在人和其他哺乳动物中，雄性发生在睾丸内，雌性发生在卵巢内。
2．减数分裂的特点：在减数分裂前，每个精原细胞的染色体只复制一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次，导致染色体数目减半。
3．卵细胞与精子形成过程的最大区别在于初级卵母细胞和次级卵母细胞的分裂是不均等的。第2节　基因在染色体上
课标要求
概述性染色体上的基因传递和性别相关联。
核心素养
1．理解萨顿是如何提出基因位于染色体上的。(科学思维)
2．掌握摩尔根运用假说—演绎法证明基因在染色体上的过程。(科学探究)
3．说出孟德尔遗传规律的实质。(生命观念)
4．认同科学研究需要大胆质疑和勤奋实践的精神。(社会责任)
一、萨顿的假说
基础知识·双基夯实
1．内容：基因(遗传因子)是由_染色体__携带着从亲代传递给下一代的，即_基因在染色体上__。
2．依据：基因和染色体的行为存在着明显的_平行关系__。
3．基因和染色体行为比较
项目 基因 染色体
生殖过程中 在杂交过程中保持_完整性和独立性__ 在配子形成和受精过程中，有相对稳定的_形态结构__
存在 体细胞 成对 成对
配子 单个 单条
体细胞中来源 成对的基因一个来自父方，一个来自母方 同源染色体一条来自_父方__，一条来自_母方__
形成配子时 非等位基因　自由组合 _非同源染色体__自由组合
活学巧练
1.萨顿利用假说—演绎法，推测基因位于染色体上，且基因都位于染色体上。( × )
2．体细胞中基因成对存在，配子中只含1个基因。( × )
3．蝗虫体细胞中的24条染色体，12条来自父方，12条来自母方。( √ )
合作探究
基因和染色体的平行关系
1．根据萨顿的假说，请在图中染色体上标注基因符号，解释孟德尔一对相对性状的杂交实验(图中染色体上白色横线代表基因的位置)。
提示：如图所示
2．基因和染色体的行为存在平行关系。从理论上支持基因在染色体上的假说，但事实是否如此呢？为什么？
提示：不一定；这样推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否还需要实验的验证。
典例1 下列相关叙述错误的是( C )
A．萨顿提出了基因位于染色体上的假说
B．萨顿发现了基因与染色体行为的平行关系
C．萨顿证明了果蝇的白眼基因位于性染色体上
D．萨顿假说的提出并没有科学的实验依据作为支撑
解析： 萨顿提出了“基因在染色体上”的假说，该假说的提出在当时并没有科学的实验依据作为支撑，C错误。
变式训练 下列不属于萨顿假说中对基因与染色体关系的描述的是( A )
A．基因在染色体上呈线性排列
B．体细胞中基因成对存在，染色体也是成对存在的
C．基因在杂交过程中保持完整性和独立性，染色体在形成配子和受精过程中，具有相对稳定的形态结构
D．体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方，同源染色体也是如此
解析： 基因在染色体上呈线性排列，是由摩尔根提出的。
二、基因位于染色体上的实验证据
基础知识·双基夯实
1．实验者：美国生物学家_摩尔根__。
2．实验科学方法：_假说—演绎法__。
3．实验材料：果蝇。
4．实验过程
(1)实验现象及分析
现象 分析
P　　　红眼(♀)×白眼()　　　 ↓F1　　　　　　红眼(♀、)　　　　 　 ↓雌雄交配F2　红眼(♀、)∶白眼()＝3∶1 a.红眼为显性性状b．果蝇眼色的遗传符合_基因分离__定律c．F2中白眼果蝇只有_雄性__
(2)实验假说
a．内容：控制白眼的基因(用w表示)在X染色体上，而Y染色体上不含有它的_等位基因__。
b．遗传图解
(3)实验验证：通过_测交__等方法进行验证。
(4)实验结论：控制白眼性状的基因只位于_X染色体__上，即基因在染色体上。
5．基因与染色体的关系
(1)数量关系：一条染色体上有_许多__个基因。
(2)位置关系：基因在染色体上呈_线性排列__。
活学巧练
1.摩尔根的果蝇杂交实验运用了假说—演绎法。( √ )
2．果蝇杂交实验中，眼色遗传与性别有关。( √ )
3．性染色体只存在于生殖细胞中，常染色体只出现在体细胞中。( × )
合作探究
根据教材P30图2－8与教材P31图2－9，分析并回答：
1．果蝇作为遗传学实验材料有哪些优点？
提示：①相对性状多且易于区分；②培养周期短；③成本低；④易饲养；⑤染色体数目少，便于观察等。
2．所有的同源染色体形态、大小都相同吗？为什么？
提示：不是。常染色体中同源染色体的大小和形态相同，但性染色体的形态和大小有的不同。
3．按照摩尔根的结论，写出有关果蝇眼色的所有基因型及对应的表型。
提示：雌果蝇：XWXW(红眼)、XWXw(红眼)、XwXw(白眼)；雄果蝇：XWY(红眼)、XwY(白眼)。
4．摩尔根通过杂交实验发现了什么问题？他又作出怎样的假设来解释这个问题？
提示：F2中白眼果蝇均为雄性，与性别相关联。控制白眼的基因只位于X染色体上，在Y染色体上没有它的等位基因。
5．摩尔根等人通过测交等方法验证他们提出的假设。以下实验图解是他们完成的测交实验之一：
P　　　　　　 　红眼(F1雌)　×　白眼(雄)
↓
测交子代　 红眼(雌)　红眼(雄)　白眼(雌)　白眼(雄)
　　　　　 　1/4　　　1/4　　　 1/4　　　 1/4
上述测交实验现象并不能充分验证其假设，需在上述测交实验的基础上再补充设计一个实验方案。请写出该实验方案中亲本的表型并预期子代的表型。
提示：亲本从上述测交子代和野生群体中选取
P　　　　　白眼(雌)×野生红眼(雄)
　　　　　　　 　↓
F1　　雄果蝇全为白眼　雌果蝇全为红眼
　　　 　1/2　　　　　　1/2
归纳提升
摩尔根等人对实验现象可能的解释曾经提出三种假设
假设1——控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因，可以合理解释摩尔根果蝇杂交实验中的白眼性状遗传现象。
假设2——控制白眼的基因在X染色体和Y染色体上，即Y染色体上含有它的等位基因，可以合理解释摩尔根果蝇杂交实验中的白眼性状遗传现象，如图1所示。
假设3——控制白眼的基因在Y染色体上，而X染色体上不含有它的等位基因。该假设不能解释摩尔根果蝇杂交实验中的白眼性状遗传现象，如图2所示。
上述假设1和假设2均可以合理解释果蝇杂交实验中白眼性状与性别相关联的遗传现象。比较假设1和假设2，最大差异表现在Y染色体上是否存在控制眼色的等位基因，要进一步确定假设的正确与否，可以通过果蝇杂交实验的反交实验进行验证，假设1和假设2的反交实验图解如图3所示。
假设1反交实验F1中红眼雌果蝇∶白眼雄果蝇＝1∶1，假设2反交实验中F1均为红眼果蝇，即假设1反交实验的结果与摩尔根等人进行的实验的结果一致，证明假设1正确。
特别提醒：1.并非所有的基因都位于染色体上。在真核生物中，细胞核基因位于染色体上，但细胞质基因位于线粒体和叶绿体的DNA上；在原核生物中，细胞内无染色体，其内的基因位于拟核区的DNA上或者质粒DNA上。
2．与性染色体有关的两个“并非”
(1)并非所有的生物都有性染色体。
①由性染色体决定性别的生物才有性染色体。
②雌雄同株的植物无性染色体。
(2)并非所有生物的X染色体都比Y染色体短，如人的X染色体比Y染色体长。
典例2 摩尔根在研究果蝇眼色遗传时运用了假说—演绎法，下列属于该研究实验验证的是( D )
A．控制白眼的基因位于X染色体上，Y染色体上不含等位基因
B．亲本红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交，F1雌雄果蝇都表现为红眼
C．F1雌雄红眼果蝇随机交配，F2的表型及比例为红眼∶白眼＝3∶1
D．红眼雄果蝇与白眼雌果蝇交配，子代表型及比例为红眼∶白眼＝1∶1
解析： 控制白眼的基因位于X染色体上，Y染色体上不含相关基因，这属于假说—演绎法中的假设，A不符合题意；亲本红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交，F1雌雄果蝇都表现为红眼，属于假说—演绎法的观察并提出问题，B不符合题意；亲本红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交，F1雌雄红眼果蝇随机交配，F2的表型及比例为红眼∶白眼＝3∶1，属于假说—演绎法的观察并提出问题，C不符合题意；红眼雄果蝇与白眼雌果蝇交配，子代表型及比例为红眼∶白眼＝1∶1，可验证眼色基因位于X染色体上的假设，属于假说—演绎法的测交实验验证，D符合题意。
变式训练 果蝇的大翅和小翅是一对相对性状，由一对等位基因A、a控制。现用大翅雌果蝇和小翅雄果蝇进行交配，再让F1雌雄个体相互交配，实验结果如下：
子代 雌果蝇 雄果蝇
F1 大翅620 大翅617
F2 大翅2 159 大翅1 011小翅982
下列分析不正确的是( D )
A．果蝇的大翅对小翅为显性
B．果蝇的大翅、小翅遗传遵循基因分离定律
C．根据实验结果可证明控制大翅、小翅的基因位于X染色体上
D．F2中雌果蝇基因型相同，雄果蝇有两种基因型
解析： 大翅雌果蝇和小翅雄果蝇进行交配，F1全是大翅果蝇，所以大翅对小翅为显性，A正确；根据题中信息，F2中大翅雌果蝇2 159只，大翅雄果蝇1 011只，小翅雄果蝇982只可知，大翅∶小翅≈3∶1，符合基因分离定律，B正确；又因为小翅果蝇只出现在雄性中，可推知控制大翅、小翅的基因位于X染色体上，C正确；F2中雌果蝇有两种基因型，分别为XAXA和XAXa，D错误。
三、孟德尔遗传规律的现代解释
基础知识·双基夯实
1．基因的分离定律的实质
(1)在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的_等位基因__，具有一定的独立性；
(2)在减数分裂形成配子的过程中，_等位基因__会随同源染色体的分开而分离，分别进入_两个配子__中，独立地随配子遗传给后代。
2．基因的自由组合定律的实质
(1)位于_非同源染色体__上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；
(2)在减数分裂过程中，同源染色体上的_等位基因__彼此分离的同时，非同源染色体上的_非等位基因__自由组合。
活学巧练
1.一对同源染色体上的两个A基因属于等位基因。( × )
2．基因的分离定律的实质是等位基因随非同源染色体的分开而分离。( × )
3．非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合说明核基因和染色体行为存在平行关系。( √ )
合作探究
请阅读教材P32“孟德尔遗传规律的现代解释”内容，思考并回答问题：
1．孟德尔遗传规律中的遗传因子与染色体上的基因对应关系是怎样的？
提示：①分离定律中的一对遗传因子指一对同源染色体上的一对等位基因。
②自由组合定律中的不同对的遗传因子指位于非同源染色体上的非等位基因。
2．如图表示某精原细胞，细胞中2对等位基因A、a和B、b位于2对同源染色体上。请回答有关问题。
(1)如果只分析A、a这1对等位基因的遗传，1个精原细胞经过减数分裂Ⅰ能形成几种次级精母细胞？经过减数分裂Ⅱ能形成几种精细胞？尝试结合基因和染色体的关系分析说明。
(2)如果将A、a和B、b这2对等位基因的遗传综合考虑，1个精原细胞经过减数分裂Ⅰ能形成几种次级精母细胞？经过减数分裂Ⅱ能形成几种精细胞？尝试结合基因和染色体的关系分析说明。
提示：(1)由于A、a这1对等位基因位于1对同源染色体上，在减数分裂Ⅰ过程中，1对同源染色体分离，分别进入2个次级精母细胞，因此能形成2种次级精母细胞(分别为AA、aa)。在减数分裂Ⅱ过程中，1对姐妹染色单体分开，分别进入2个精细胞，因此形成2种精细胞(分别为A、a)。
(2)2对等位基因A、a和B、b位于2对同源染色体上，在减数分裂Ⅰ过程中，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，能形成AABB、aabb(或AAbb、aaBB)2种类型的次级精母细胞。经过减数分裂Ⅱ，形成4个精细胞，2种类型(分别为AB、ab或Ab、aB)。
归纳提升
关于基因自由组合定律的几点说明
(1)同源染色体上等位基因的分离与非同源染色体上的非等位基因间的自由组合同时进行，都发生在减数分裂Ⅰ后期。
(2)同源染色体上每对等位基因的遗传均遵循基因的分离定律。
(3)减数分裂时自由组合的是非同源染色体上的非等位基因(即两对等位基因必须位于两对同源染色体上)，而不是所有的非等位基因，因为同源染色体上的非等位基因的遗传不遵循自由组合定律。
(4)真核生物的细胞核基因位于染色体上，细胞质基因位于叶绿体和线粒体的DNA上；真核生物细胞质中的基因与原核生物中的基因在遗传过程中均不遵循孟德尔的两个遗传规律。
典例3 下列关于孟德尔遗传规律的现代解释的叙述，错误的是( C )
A．非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的
B．同源染色体上的等位基因具有一定的独立性
C．同源染色体上的等位基因分离，非等位基因自由组合
D．基因分离定律与自由组合定律的细胞学基础相同，且都发生在减数分裂过程中
解析： 基因自由组合定律的实质：在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合，C错误。
变式训练 已知果蝇的长翅和截翅由一对等位基因控制。多只长翅果蝇进行单对交配(每个瓶中有1只雌果蝇和1只雄果蝇)，子代果蝇中长翅∶截翅＝3∶1。据此无法判断的是( C )
A．长翅是显性性状还是隐性性状
B．亲代雌蝇是杂合子还是纯合子
C．该等位基因位于常染色体还是X染色体上
D．该等位基因在雌蝇体细胞中是否成对存在
解析： 已知果蝇的长翅与截翅由一对等位基因控制，多只长翅果蝇进行单对交配，子代果蝇中长翅∶截翅＝3∶1，说明子代中新出现的性状截翅是隐性性状，长翅是显性性状，A不符合题意；假设长翅受A基因控制，截翅受a基因控制，若该对等位基因位于常染色体上，则亲代雌雄果蝇的基因型均为Aa时，子代果蝇可以出现长翅∶截翅＝3∶1的现象；若该对等位基因位于X染色体上，则亲代雌果蝇的基因型为XAXa，雄果蝇的基因型为XAY时，子代果蝇也可以出现长翅∶截翅＝3∶1的现象，所以该对等位基因位于常染色体上还是位于X染色体上是无法判断的，C符合题意；不论该对等位基因位于常染色体上还是位于X染色体或X、Y染色体的同源区段上，亲代雌果蝇都是杂合子，且该等位基因在雌果蝇体细胞中都成对存在，B、D不符合题意。
1．X、Y染色体结构分析
(1)控制人类红绿色盲和抗维生素D佝偻病的基因只位于B区段，在Y染色体上无相应的等位基因。
(2)控制人类外耳道多毛症的基因只位于D区段，在X染色体上无相应的等位基因。
(3)也可能有控制某相对性状的等位基因(H、h)位于A、C区段：
①可能出现下列基因型：XHYH、XHYh、XhYH、XhYh、XHXH、XHXh、XhXh。
②假设控制该相对性状的基因位于X和Y染色体的同源区段，那么这对相对性状在后代男女个体中的表型也与性别有关。
2．判定基因位于常染色体或X染色体上的方法
方法一　正反交法(使用条件：未知显隐性关系时)
①实验设计：隐性的雌性×显性的雄性，显性的雌性×隐性的雄性。
②结果预测及结论：
A．若两组杂交结果相同，则该基因位于常染色体上。
B．若两组杂交结果不同，且子代性状的表现与性别有关，则该基因位于X染色体上。
方法二　典型组合法(使用条件：已知显隐性关系时)
①实验设计：隐性的雌性×显性的雄性。
②结果预测及结论：
A．若子代中的雄性个体全为隐性性状，雌性个体全为显性性状，则基因位于X染色体上。
B．若子代中的雌雄个体中既有显性性状又有隐性性状且各占1/2，或子代全为显性性状，则基因位于常染色体上。
方法三　统计法
①统计子代群体中同种表型的性别比例。若同种表型的性别比例均为1∶1，说明与性别无关，是常染色体遗传；如不是1∶1，且表型与性别相关联，则为性染色体遗传。
②若已知是隐性遗传，可统计表现为该表型的雌雄个体比例，若雄性明显多于雌性，则可能是位于X染色体上的隐性遗传；若已知是显性，可统计表现为该表型的雌雄个体比例，若雌性明显多于雄性，则可能是位于X染色体上的显性遗传。
3．探究基因只位于X染色体上，还是位于X、Y染色体同源区段的实验设计方案
方案1：选择“纯合显性雄×纯合隐性雌”，观察分析F1的性状。
预期结果与结论：a.若后代雄性均为隐性个体，雌性均为显性个体，则基因只位于X染色体上；b.若后代雌雄均为显性个体，则基因位于X、Y染色体同源区段上。
方案2：用“纯合显性雄×杂合显性雌”。
预期结果与结论：a.若子代雄性既有显性性状又有隐性性状，雌性均为显性性状，则基因只位于X染色体上；b.若子代雌、雄均为显性性状，则基因位于X、Y染色体同源区段上。
4．判断基因位于常染色体上还是位于X、Y染色体同源区段
方案1：用“纯合显性雄×纯合隐性雌”，得F1，F1雌雄相互交配，观察分析F2的性状。
预期结果与结论：a.若F2雌、雄均有显性性状和隐性性状，且分离比均为3∶1，则基因位于常染色体上；b.若F2雄性均为显性性状、雌性中显性性状与隐性性状均有，则基因位于X、Y染色体的同源区段上。
方案2：用“纯合隐性雌×杂合显性雄(Aa或XAYa或XaYA)”，观察分析F1的性状。此方案只进行一次杂交即可确认。
预期结果与结论：a.若子代中雌(或雄)性个体全表现显性性状，雄(或雌)性个体全表现隐性性状，则基因位于X、Y染色体的同源区段上；b.若子代雌雄个体中既有显性性状又有隐性性状，则基因位于常染色体上。
典例4 果蝇的眼色由一对等位基因(A、a)控制，在纯种暗红眼(♀)和纯种朱红眼()的正交实验中，F1只有暗红眼；在纯种暗红眼()和纯种朱红眼(♀)的反交实验中，F1雌性全为暗红眼，雄性全为朱红眼。则下列说法错误的是( D )
A．这对基因位于X染色体上，显性性状为暗红眼
B．通过正交、反交实验可以确定控制果蝇眼色的基因是在性染色体上还是在常染色体上
C．正、反交的子代中，雌性果蝇的基因型都是XAXa
D．反交实验中，F1雌雄个体交配，子代雄性果蝇中暗红眼和朱红眼的比例为3∶1
解析： 根据正交实验的结果可知，暗红眼为显性性状，结合反交实验的结果(雌性全为暗红眼，雄性全为朱红眼)可知，这对基因位于X染色体上，A项正确；通过正、反交实验的结果可确定控制果蝇眼色的基因是在性染色体上还是在常染色体上，若正、反交实验的结果相同，说明该基因最可能位于常染色体上，若正、反交实验的结果不同，说明该基因最可能位于性染色体上，B项正确；根据前面的分析可知，正交：纯种暗红眼(XAXA)×纯种朱红眼(XaY)→F1暗红眼(XAXa)、暗红眼(XAY)，反交：纯种暗红眼(XAY)×纯种朱红眼(XaXa)→F1暗红眼(XAXa)、朱红眼(XaY)，C项正确；让反交实验的F1雌雄个体交配，即暗红眼(XAXa)×朱红眼(XaY)，子代雄性果蝇的表型及比例是暗红眼(XAY)∶朱红眼(XaY)＝1∶1，D项错误。
典例5 决定果蝇眼色的基因位于X染色体上，显性性状为红眼。下列各组亲本杂交后的子代中，通过眼色可以直接判断果蝇性别的是( C )
A．白♀×白
B．杂合红♀×红
C．白♀×红
D．杂合红♀×白
解析： 假设用A、a表示相关基因。A项中亲本的基因型为XaXa和XaY，后代雌、雄个体均表现为白眼；B项中亲本的基因型为XAXa和XAY，后代雌性个体均表现为红眼，雄性个体中一半表现为白眼、一半表现为红眼；C项中亲本的基因型为XaXa和XAY，后代雌性个体均表现为红眼，雄性个体均表现为白眼；D项中亲本的基因型为XAXa和XaY，后代雌、雄个体中均有一半表现为白眼、一半表现为红眼。故只有C项的亲本杂交的子代中，通过眼色可直接判断果蝇的性别。
1．基因的自由组合定律的实质是( D )
A．有丝分裂过程中相同基因随姐妹染色单体分开而分离
B．减数分裂过程中等位基因随同源染色体的分开而分离
C．在等位基因分离的同时，所有的非等位基因自由组合
D．在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
解析： 基因自由组合定律的实质是位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
2．下图能正确表示基因分离定律实质的是( C )
解析： 基因分离定律的实质是杂合子在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，分别进入到不同的配子中，独立地随配子遗传给后代。
3．下列有关基因和染色体的叙述正确的是( B )
A．基因都存在于细胞核中
B．基因在染色体上呈线性排列
C．一条染色体上有一个基因
D．染色体就是由基因组成的
解析： 基因主要存在于细胞核中，但细胞质中也有少量的基因存在；基因在染色体上呈线性排列，这也说明一条染色体上有许多个基因；染色体主要由DNA和蛋白质组成。
学霸记忆
1.萨顿提出“基因(遗传因子)是由染色体携带着从亲代传递给下一代的”的假说。
2．基因与染色体的关系：基因和染色体行为存在着明显的平行关系；基因在染色体上呈线性排列，一条染色体上有许多个基因。
3．摩尔根的果蝇杂交实验利用了假说—演绎法，首次通过实验证明了基因在染色体上。
4．基因分离定律的实质：等位基因随同源染色体的分开而分离。
5．基因自由组合定律的实质是同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。第1节　减数分裂和受精作用
第1课时　精子的形成过程
课标要求
1．阐述同源染色体、四分体、联会等概念。
2．通过精子的形成过程，了解减数分裂过程及其特点。
3．阐明减数分裂产生染色体数量减半的精细胞。
核心素养
1．掌握同源染色体、联会、四分体、染色单体等概念。(生命观念)
2．通过分析染色体的行为和数目变化过程理解细胞生命活动的动态变化。(生命观念)
3．比较减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ的异同。(科学思维)
一、减数分裂的相关概念
基础知识·双基夯实
1．同源染色体与非同源染色体
(1)同源染色体：减数分裂过程中_配对__的两条染色体，形状和大小一般都_相同__，一条来自_父方__，一条来自_母方__。
(2)非同源染色体：形状、大小_一般不相同__，且在减数分裂过程中不进行_配对__的染色体。
2．联会和四分体
(1)联会：在减数分裂过程中，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，叫作四分体。
活学巧练
1.减数分裂是一种特殊方式的有丝分裂，同样具有周期性。( × )
2．对于雄性哺乳动物来说，同源染色体只存在于精原细胞中，而不存在于其他体细胞中。( × )
3．细胞内的同源染色体都会形成四分体。( × )
4．精原细胞自身增殖的方式是减数分裂。( × )
合作探究
观察细胞中染色体模式图，结合教材回答下列问题：
图1
图2
1．同源染色体和非同源染色体
(1)同源染色体：减数分裂中配对的两条染色体，其形态、大小一般都_相同__，一条来自_父方__，一条来自_母方__。如图1中的_1和2,3和4__为一对同源染色体。
(2)非同源染色体：形态、大小各不相同，且在_减数__分裂过程中不配对的染色体。如图1中的_1和3或1和4或2和3或2和4__是非同源染色体。
2．联会和四分体
(1)联会：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__，叫作四分体。图1中含有_两__个四分体，其中_1和2__形成一个四分体，_3和4__形成一个四分体。四分体的个数等于减数分裂中配对的_同源染色体__对数。
3．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1中的_a和a′、b和b′、c和c′、d和d′__。
(2)非姐妹染色单体：不同着丝粒连接着的两条染色单体。如图1中的a和b(b′)、a′和b(b′)等。
(3)若发生互换，则可发生在哪些染色单体之间？
提示：a和b(b′)、a′和b(b′)、c和d(d′)、c′和d(d′)。
4．相关数量关系
1个四分体＝_1__对同源染色体＝_2__条染色体＝_4__条染色单体＝_4__个核DNA分子＝8条脱氧核苷酸链。
归纳提升
1.染色体、染色单体、核DNA、同源染色体和四分体数目的判断方法
(1)确定染色体数
①若以有丝分裂或减数分裂图示形式出现，可根据“着丝粒数＝染色体数”来确定。
②若已知体细胞染色体数，判断其他各时期染色体数。有丝分裂只有后期和末期染色体暂时加倍，其他各时期与体细胞染色体数一致。若是减数分裂，则减数分裂Ⅰ时与体细胞染色体数一致，减数分裂Ⅰ之后染色体数为体细胞的一半(减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂，导致减数分裂Ⅱ后、末期染色体数暂时加倍)。
(2)确定染色单体数
①染色单体出现在染色体复制后，着丝粒分裂前这段时期，染色单体数＝染色体数×2。
②在DNA复制前和着丝粒分裂后的时期，染色单体数为0。
(3)确定核DNA数
①有染色单体时，核DNA数＝染色单体数＝染色体数×2。
②无染色单体时，核DNA数＝染色体数。
(4)确定同源染色体数
①有丝分裂全过程都有同源染色体。
②减数分裂Ⅰ末期以后，受精作用以前无同源染色体。
③同源染色体的对数等于染色体数的一半。
(5)确定四分体数
只有减数分裂Ⅰ前期同源染色体联会时才有四分体，四分体数＝同源染色体对数。
2．思考：(1)减数分裂过程中，配对的两条染色体一定是同源染色体吗？形态、大小相同的染色体一定是同源染色体吗？一条来自父方，一条来自母方的染色体一定是同源染色体吗？
提示：减数分裂过程中，配对的两条染色体是同源染色体。形态、大小一般相同；一条来自父方，一条来自母方，是同源染色体的两个必要条件，只符合其中一个，则不一定是同源染色体。
(2)有同源染色体的细胞是否都能进行减数分裂？同源染色体是否都能配对形成四分体？
提示：不一定。体细胞中也含有同源染色体，但体细胞不进行减数分裂。生殖细胞中同源染色体只有在减数分裂过程中才能联会形成四分体。
典例1 (2023·扬州高二检测)下列有关四分体的叙述，正确的是( A )
A．每个四分体包含一对同源染色体的4条染色单体
B．经过复制的同源染色体都能形成四分体
C．四分体时期可能发生姐妹染色单体间的互换
D．四分体出现在减数分裂Ⅰ的每个时期
解析： 四分体由一对同源染色体联会形成，含有4条染色单体，A正确；四分体只在减数分裂过程中存在，有丝分裂过程含有同源染色体，其复制后不联会，不形成四分体，B错误；四分体中的非姐妹染色单体之间可发生互换，C错误；四分体出现在减数分裂Ⅰ的前期，D错误。
变式训练 下列关于同源染色体和四分体“一定”的叙述，正确的是( C )
A．同源染色体在细胞分裂过程中一定能够配对
B．含有四条姐妹染色单体的一定是四分体
C．一个四分体一定是一对同源染色体
D．一对同源染色体一定是一个四分体
解析： 互为同源染色体的两条染色体只在减数分裂Ⅰ前期发生配对，在有丝分裂过程中不发生配对，A错误；复制后的两条非同源染色体也含有四条姐妹染色单体，但不是四分体，B错误；四分体是由同源染色体联会形成的，一个四分体一定是一对同源染色体，C正确；同源染色体联会后才形成四分体，在有丝分裂过程中同源染色体不会发生联会，此时一对同源染色体不是一个四分体，D错误。
二、精子的形成过程
基础知识·双基夯实
精子的形成过程
1．场所：人和其他哺乳动物的精子是在_睾丸__中形成的。
2．精细胞形成过程
时期 图像 染色体行为 细胞名称
减数分裂前的间期 DNA复制，相关_蛋白质__合成，细胞体积增大 精原细胞
减数分裂Ⅰ 前期 同源染色体发生联会形成_四分体__，其上的_非姐妹染色单体__之间可以发生互换 初级精母细胞
中期 各对_同源染色体__排列在细胞中央的赤道板两侧
后期 配对的两条_同源染色体__彼此分离，分别移向细胞的两极， 非同源染色体　自由组合
末期 细胞质分裂，形成2个子细胞。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 次级精母细胞
中期 染色体的_着丝粒__排列在赤道板上
后期 每条染色体的_着丝粒__分裂，姐妹染色单体分开，移向细胞的两极
末期 细胞质分裂，一个细胞分裂成为2个子细胞 精细胞
3.精细胞变形形成精子
减数分裂后，精细胞要经过复杂的变形才能成为精子。
精子呈蝌蚪状，分头部和尾部，头部含有 细胞核　，尾长，能够摆动。
易错提醒：同源染色体的形态大小一般相同，但有些同源染色体形态大小不同，如人类的X染色体和Y染色体。
活学巧练
1.精原细胞是特殊的体细胞，既能通过有丝分裂增殖，又能通过减数分裂产生精子。( √ )
2．玉米体细胞中有10对同源染色体，经减数分裂后，花粉中有5对同源染色体。( × )
3．减数分裂Ⅱ后期，大小、形状相同的两条染色体可以被称为同源染色体。( × )
4．精原细胞形成精子的过程中，染色体复制一次，细胞连续分裂两次，故精子的染色体数比精原细胞的减少一半。( √ )
合作探究
1.比较减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ
观察精子形成过程示意图，回答下列问题：
(1)写出图中各种细胞的名称：a._精原细胞__，b._初级精母细胞__，c._次级精母细胞__，d._精细胞__，e._精子__。
(2)染色体数目减半发生在图中_b__过程中，染色单体消失发生在图中_c__过程中。
(3)不考虑同源染色体的非姐妹染色单体间的互换，细胞e有_2__种，如果考虑同源染色体的非姐妹染色单体间的互换，细胞e有_4__种。
2．染色体数目减半发生在哪个时期？减半的原因是什么？
提示：染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ的末期；原因是同源染色体分离，并分别进入到两个子细胞中。
归纳提升
减数分裂过程中两个分裂阶段的比较(假设体细胞染色体数和核DNA分子数均为2n)
比较项目 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ
分裂前的间期DNA的复制与否 复制 不复制
同源染色体 有 无
着丝粒变化 不分裂 分裂
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以发生互换；③同源染色体分离，非同源染色体自由组合 着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为两条染色体，分别移向细胞两极
染色体数目 2n→n n→2n→n
核DNA数目 4n→2n 2n→n
染色单体数 4n→2n 2n→0
典例2 如图为精细胞形成过程中几个时期的细胞模式图，下列叙述中正确的是( A )
A．精子形成过程的顺序排列为a→c→b→d
B．d图为次级精母细胞
C．b图中染色体与核DNA分子数之比为1∶1
D．染色体的复制发生在c图
解析： 精子形成过程的顺序为a→c→b→d，A正确；d图为精细胞，B错误；b图中每条染色体上都含有2条染色单体，此时染色体与DNA分子数之比为1∶2，C错误；染色体的复制发生在减数分裂前的间期，而c图处于减数分裂Ⅰ前期，D错误。
变式训练 在减数分裂前及分裂过程中，下列有关染色体变化的叙述，正确的是( B )
A．着丝粒在减数分裂Ⅰ后期分裂，染色体数目加倍
B．在减数分裂前，染色体只复制一次
C．在减数分裂Ⅱ过程中，同源染色体分离
D．细胞中同源染色体分离导致染色体数目加倍
解析： 着丝粒分裂发生在减数分裂Ⅱ后期，A项错误；在减数分裂前的间期，染色体复制一次，细胞在减数分裂过程中连续分裂两次，B项正确；同源染色体分离发生在减数分裂Ⅰ后期，C项错误；细胞中同源染色体分离并分别进入两个子细胞，使得细胞中染色体数目减半，导致染色体数目加倍的是减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂，D项错误。
如下图所示，如果四分体中的非姐妹染色单体没有互换，同源染色体就是A1和B1的状态，发生了互换就是A2和B2的状态，正常情况下次级精母细胞只含有同源染色体中的一条，所以是否发生互换将导致精细胞中染色体的组成不相同，进而产生多样性的精子。
典例3 (2023·贵州安顺一中检测)如图表示减数分裂非姐妹染色单体的互换过程，则下列叙述正确的是( A )
A．发生互换的前提是同源染色体配对
B．a和a′属于同源染色体，a和b属于非同源染色体
C．互换发生在同源染色体上的姐妹染色单体之间
D．该过程也会发生在有丝分裂过程中
解析： 减数分裂Ⅰ前期，同源染色体联会形成四分体，此时同源染色体上的非姐妹染色单体之间可能发生互换，A正确；a和a′属于姐妹染色单体，a和b属于同源染色体上的非姐妹染色单体，B错误；互换发生在同源染色体上的非姐妹染色单体之间，C错误；有丝分裂过程中没有染色体联会，所以不会发生该互换过程，D错误。
1．在观察蝗虫精母细胞减数分裂装片时，区分初级精母细胞和次级精母细胞的主要依据是( C )
A．染色体的组成成分
B．染色体是否存在染色单体
C．有无同源染色体
D．细胞是否均等分裂
解析： 初级精母细胞在减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，次级精母细胞中不含同源染色体，故选C。
2．下列关于减数分裂过程中染色体的描述，正确的是( B )
A．第一次分裂，着丝粒分裂，同源染色体不配对
B．第一次分裂，着丝粒不分裂，同源染色体配对
C．第二次分裂，着丝粒分裂，同源染色体配对
D．第二次分裂，着丝粒不分裂，同源染色体不配对
解析： 减数分裂Ⅰ过程中，着丝粒不分裂，同源染色体配对(联会)，减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，减数分裂Ⅱ过程中，细胞中无同源染色体，且减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂，B正确。
3．下列是减数分裂过程中的几个步骤，正确的顺序是( C )
①形成四分体
②同源染色体分离
③非姐妹染色单体的互换
④细胞质分裂
⑤联会
⑥染色体复制
⑦染色单体分离
A．②①③④⑤⑥⑦④
B．④⑥③②⑤⑦①④
C．⑥⑤①③②④⑦④
D．⑥⑤③④⑦②①③
解析： 减数分裂过程包括减数分裂前的间期、减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ。题干中在时间顺序上依次是：染色体复制、联会、形成四分体、非姐妹染色单体的互换、同源染色体分离、细胞质分裂、染色单体分离和细胞质分裂，C正确。
学霸记忆
1.同源染色体：指减数分裂过程中配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一条来自父方，一条来自母方。联会后的每对同源染色体被称为一个四分体，含有四条染色单体。
2．减数分裂Ⅰ的主要特征
(1)同源染色体联会形成四分体；
(2)四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕，并互换相应的片段；
(3)同源染色体分离，分别移向细胞两极。
3．减数分裂Ⅱ的主要特征：每条染色体的着丝粒分裂，姐妹染色单体随之分开，成为两条染色体，在纺锤丝的牵引下，这两条染色体分别向细胞两极移动。第3课时　配子中染色体组合的多样性以及受精作用
课标要求
1．阐明减数分裂产生染色体数量减半的精细胞或卵细胞，它们通过受精作用形成与亲代染色体数目相同的受精卵。
2．说明进行有性生殖的生物体，其遗传信息通过配子传递给子代。
核心素养
1．建构细胞减数分裂的模型，并运用模型理解配子中染色体组合的多样性。(科学思维)
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。(科学思维)
一、配子中染色体组合的多样性
基础知识·双基夯实
1．原始生殖细胞中的染色体组成
父亲体内所有的精原细胞，其染色体组成并无差别；母亲体内的卵原细胞也是如此，但是同样的精(卵)原细胞_会__(填“会”或“不会”)产生染色体组成不同的配子。
2．配子中染色体组合的多样性
(1)原因
时期 图示 染色体行为
减数分裂Ⅰ前期 四分体中_非姐妹染色单体__之间，可能发生片段互换
减数分裂Ⅰ后期 同源染色体分离，非同源染色体_自由组合__
(2)意义
导致不同配子_染色体组成__有差异，使同一双亲的后代呈现_多样性__。
活学巧练
1.减数分裂模型属于物理模型。( √ )
2．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。( √ )
3．配子的多样性只与非同源染色体的自由组合有关。( × )
合作探究
分析教材P25探究·实践“建立减数分裂中染色体变化的模型”并观察下图，在不考虑染色体片段互换的情况下，分析下列问题：
1．若图甲所示为一个精原细胞，能形成多少种精子？若图甲所示为一个卵原细胞，能形成多少种卵细胞？
提示：2种精子：A和a；1种卵细胞：A或a。
2．若图乙所示为一个精原细胞，能形成多少种精子？若所示精原细胞数量足够多，则能产生多少种精子？
提示：2种精子：AB和ab或Ab和aB；若所示精原细胞数量足够多，则能产生4种精子：AB、ab、Ab、aB。
3．若图乙所示为一个卵原细胞，能形成多少种卵细胞？若图乙所示卵原细胞数量足够多，则能产生多少种卵细胞？
提示：1个卵原细胞可以形成1种卵细胞：AB或ab或Ab或aB。该种卵原细胞数量足够多时可产生4种卵细胞：AB、ab、Ab和aB。
4．若考虑互换，体细胞基因型为图乙的个体最多产生几种精子和几种卵细胞？基因型为图甲的一个卵原细胞产生几种卵细胞？
提示：4种精子：AB、Ab、aB和ab；4种卵细胞：AB、Ab、aB和ab。1种卵细胞，A或a。
5．1961年首次报道性染色体组成为XYY的男性，患者的临床表现为举止异常，性格多变，容易冲动，部分患者的生殖器官发育不全。分析这种病是父母哪一方在减数分裂的哪个时期出现异常的？若部分患者具有正常的繁殖能力，则从性染色体组成的角度分析，能产生几种类型的精子？正常精子占多少？
提示：①因为性染色体组成为XYY，所以是正常的卵细胞和含YY的精子受精形成的，所以是父方在减数分裂Ⅱ后期两条Y染色体未分离造成的。②该患者能产生X、XY、Y、YY 4种精子，比例为X∶XY∶Y∶YY＝1∶2∶2∶1，正常精子占1/2。
归纳提升
1.产生配子多样性的原因
(1)减数分裂Ⅰ前期同源染色体内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 配子个数 配子种类
一个精原细胞 4个 2种
一个雄性个体 － 2n种
一个卵原细胞 1个 1种
一个雌性个体 － 2n种
注意：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“一个性原细胞”。
3．配子来源的分析方法
典例1 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，在不考虑染色体片段互换的情况下，下列相关叙述不正确的是( D )
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
解析： 在不考虑染色体片段互换的情况下，每个精原细胞产生两个不同的次级精母细胞，每个次级精母细胞产生2个染色体组成相同的精细胞，图中①④、②⑥、③⑦、⑤⑧可能分别来自同一个精原细胞，因此题述精细胞至少来自4个精原细胞，A、B正确，D错误；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，C正确。
变式训练 某种生物三对同源染色体为AaBbDd，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几个精原细胞(不考虑同源染色体的非姐妹染色单体间的互换)( C )
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染色体组成相同或互补，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正确。
二、受精作用
基础知识·双基夯实
1．概念：卵细胞和精子相互_识别__、_融合__成为受精卵的过程。
2．过程
图示 说明
精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面
卵细胞的_细胞膜__发生复杂的生理反应，阻止其他精子进入
精子的_细胞核__与卵细胞的_细胞核__融合，使彼此的染色体会合在一起
3.结果
(1)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。
(2)受精卵中的染色体一半来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)。
4．意义
(1)同一双亲的后代呈现多样性，这种多样性有利于生物适应多变的自然环境，有利于生物在_自然选择__中进化，体现了有性生殖的优越性。
(2)对于维持每种生物(有性生殖的生物)前后代体细胞中_染色体数目__的恒定以及生物的_遗传和变异__都具有重要意义。
活学巧练
1.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。( √ )
2．受精卵中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方。( × )
3．一个卵细胞一般只能与一个精子结合，形成受精卵。( √ )
合作探究
下图为受精作用的过程示意图，思考并完成有关问题：
1．图中甲细胞形成的场所在_输卵管__。
2．精细胞变形成精子有什么意义？
提示：精细胞变形为蝌蚪状的精子，细胞核集中在头部，细长的尾部获得运动能力，有利于受精。
3．从细胞膜的功能和特点角度考虑，受精作用的细胞学原理是什么？
提示：①细胞膜糖蛋白的识别功能，保证了只有同种生物的两性生殖细胞才能融合。②细胞膜的流动性，使两性生殖细胞融合为一个受精卵。
4．受精时，当一个精子进入卵细胞后，其他精子还能继续进入该卵细胞吗？为什么？
提示：不能。当一个精子进入卵细胞后，卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子的进入。
5．精子进入卵细胞后，受精作用就完成了吗？
提示： 不是。精子的细胞核和卵细胞的细胞核融合才完成受精作用。
归纳提升
1.受精作用和减数分裂的关系
减数分裂的结果是产生了多种多样的配子，受精的过程中精子和卵细胞的结合是随机的，这两种机制既保证了每种生物(有性生殖的生物)前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性，又产生了多种多样的子代，有利于生物适应多变的自然环境，有利于生物在自然选择中进化。
2．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．受精卵中遗传物质的来源
(1)细胞核中的遗传物质一半来自精子，一半来自卵细胞。
(2)细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。
典例2 如图是生物的有性生殖过程。下列叙述正确的是( A )
A．非同源染色体的自由组合发生在过程Ⅰ中
B．由过程Ⅱ可知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
解析： 分析题图可知，过程Ⅰ指减数分裂，过程Ⅱ指受精作用。非同源染色体的自由组合发生在减数分裂Ⅰ后期，A项正确；受精卵中的细胞质主要来自卵细胞，B项错误；同源染色体的分离仅发生在过程Ⅰ中，C项错误；过程Ⅰ和Ⅱ共同维持亲子间染色体数目的恒定，D项错误。
变式训练 下列与减数分裂及受精作用的有关表述，错误的是( D )
A．双亲的后代呈现多样性，对生物的遗传和变异具有重大意义
B．同一生物体在不同时刻产生的精子或卵细胞，染色体组成一般是不同的
C．经过减数分裂及受精作用之后，后代与亲本的DNA数量不一定一致
D．经过减数分裂及受精作用之后，后代与亲本的基因数量保持一致
解析： 双亲的后代呈现多样性，对生物的遗传和变异具有重大意义，A项正确；由于减数分裂形成配子的过程中发生了非同源染色体的自由组合，因此同一生物体在不同时刻产生的精子或卵细胞，染色体组成一般是不同的，B项正确；经过减数分裂的细胞质中的DNA是随机分配的，不同配子细胞质中的DNA可能不同，所以在受精作用之后，后代与亲本的DNA数量不一定一致，基因数量也不一定一致，C项正确，D项错误。
减数分裂中的异常分析
(1)减数分裂Ⅰ异常(同源染色体未分离)
(2)减数分裂Ⅱ异常(姐妹染色单体未分离)
提醒：(1)若同源染色体未分离，形成的4个精细胞均异常。
(2)若姐妹染色单体未分离，则形成的正常精细胞∶异常精细胞＝1∶1。
典例3 人类有一种常见的遗传病21三体综合征，病人细胞中有3条21号染色体(正常人2条)。下列对于可能的原因分析错误的是( D )
A．父方减数分裂Ⅰ两条同源染色体未分离
B．母方减数分裂Ⅰ两条同源染色体未分离
C．父方减数分裂Ⅱ两条姐妹染色单体形成的子染色体移向同一极
D．父方、母方产生的配子都减数分裂出现异常
解析： 21三体综合征是指患者21号染色体比正常人多一条，父方、母方都有可能提供了异常的配子，而且是只有一方提供了异常的配子。配子中多一条染色体，可能是减数分裂Ⅰ异常，也可能是减数分裂Ⅱ异常，但是不可能父方、母方提供的配子均异常，D错误。
1．下列关于精子和卵细胞结合成受精卵过程的叙述，正确的是( A )
①受精卵中的遗传物质主要来自染色体
②受精卵中的细胞质主要来自卵细胞
③受精时精子全部进入卵细胞内
④受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方
A．①②④ B．②③④
C．①③④ D．①②③
解析： 在受精作用过程中，精子只是头部进入卵细胞。受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方，而细胞质主要来自卵细胞，A正确。
2．如图是部分同学在“建立减数分裂中染色体变化的模型”实验中制作的细胞分裂的模型，其中错误的是( C )
解析： 减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，A正确；减数分裂Ⅰ中期，同源染色体成对地排列在赤道板两侧，B正确、C错误；减数分裂Ⅱ后期，细胞中不含同源染色体，且着丝粒分裂，两条姐妹染色单体分开，成为两条染色体并在纺锤丝的牵引下移向细胞两极，D正确。
3．下列有关观察减数分裂实验的叙述，错误的是( D )
A．一般选用雄性个体的生殖器官作为实验材料
B．可用蚕豆花粉母细胞减数分裂装片进行观察
C．在能观察到减数分裂的装片中，可能观察到同源染色体联会现象
D．用洋葱根尖制成装片，既能观察有丝分裂也能观察减数分裂
解析： 洋葱根尖细胞只能发生有丝分裂，有丝分裂过程中没有同源染色体联会现象发生，D错误。
学霸记忆
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交换相应片段。
2．受精作用的实质是精、卵细胞核的融合。受精卵中的核遗传物质一半来自父方，一半来自母方，但细胞质中的遗传物质几乎全部来自母方。
3．减数分裂和受精作用保证了生物体细胞中染色体数目的稳定。

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