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(共57张PPT)
第14讲　第一课时　减数分裂和受精作用过程
素养目标
考点一 减数分裂过程中的相关结构或物质数量变化
夯实基础 精研教材
1.减数分裂及其相关概念
(1)减数分裂的概念
有性生殖　
原始生殖细胞　
两次
一半
(2)同源染色体
(3)联会和四分体
一般相同
父方
母方　
联会
前
同源染色体两两配对
四
1
2
4
4
8
(4)互换
同源染色体的非姐妹
染色单体
2.减数分裂的过程(以二倍体动物精子的形成过程为例)
DNA
蛋白质
联会
四分体
非姐妹
同源
非同源
凹陷
散乱
着丝粒
着丝粒
凹陷
3.精子和卵细胞形成过程的比较(哺乳动物)
存在不均等分裂
变形　
4
1
3
4.减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ关键点比较
(1)
(2)
不分裂
分裂
次级精母细胞
卵细胞
和极体
教材深挖
1.(必修2 P23练习题变式)据图回答下列问题。
图1
图2
(1)图1中　　　　　　、　　　　　　各是一对同源染色体,1和3、1和4、　　　　　　　　　　　　是非同源染色体。
(2)图2表示　　　　现象,从时间上看,该过程发生于　　　　　　　　　　　　,从范围上看,发生在同源染色体的　　　　　　　　　　之间。
(3)由图2可知,等位基因可位于同源染色体和
　　　　　　　　　　上。
1和2　
3和4
2和3、2和4　
互换
减数分裂Ⅰ前期
非姐妹染色单体　
姐妹染色单体
2.骡是马(2N=64)和驴(2N=62)杂交产生的后代,其表现为高度不育。从减数分裂中染色体行为的角度分析,其原因是
　。
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,无同源染色体,导致减数分裂过程中联会紊乱,无法形成配子,因此表现为高度不育
易错排查
1.观察子代精巢中的细胞能观察到染色体两两配对的细胞和染色体移到两极的细胞。(2023·北京卷)(　　)
2.蜜蜂的雌蜂(蜂王和工蜂)为二倍体,由受精卵发育而来;雄蜂是单倍体,由未受精卵发育而来。由此判断雄蜂精子中染色体数目是其体细胞的一半。(2022·北京卷)(　　)
3.减数分裂Ⅰ后期移向细胞两极的两组染色体,非同源染色体之间是自由组合的。(　　)
4.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。(　　)
5.不良的环境条件会影响原始生殖细胞的减数分裂,从而影响生殖细胞的形成,如吸烟会影响男性精子的数量和质量。(　　)
√
×
√
×
√
思维探究 考教衔接
1.减数分裂与互换
(根据2023·福建卷情境设计)下图为某哺乳动物的一个初级精母细胞的染色体示意图,图中A/a、B/b表示染色体上的两对等位基因。
(1)该细胞减数分裂完成后会产生哪几种基因型的精细胞 比例如何
　 。
(2)等位基因的分离可发生在
　 　　　　。
该细胞减数分裂完成后产生AB、aB、Ab、ab四种基因型的精细胞,且比例均等
减数分裂Ⅰ后期和减数分裂Ⅱ后期
2.减数分裂中染色体、核DNA数量变化规律
(1)数量变化(体细胞染色体数为2n)
性原细胞→初级性母细胞→次级性母细胞→性细胞 减数分裂前的间期 减Ⅰ 减Ⅱ前、中 减Ⅱ后 减Ⅱ末
染色体数2n 　　 　　 　　 2n
核DNA数2n→4n 　　 　　 　　 2n
2n→n　
n
2n　
4n→2n
2n　
2n　
(2)典型图示分析
①甲为性原细胞;乙为　　　　 　　;丙、丁为
　　　　　　　;戊为性细胞。
②染色体加倍:只在
　　　　　　　　　　　　分开时加倍,即　　　　　　分裂时(减数分裂前的间期时染色体复制但染色体数目不加倍)。
初级性母细胞
次级性母细胞
姐妹染色单体
着丝粒
③核DNA加倍:只在减数分裂前的间期　　　　　后加倍。
④染色体和核DNA减半:减数分裂Ⅰ末期均减半,减数分裂Ⅱ末期核DNA减半,而染色体数目与开始进行减数分裂Ⅱ时的细胞中的染色体数目相同。
⑤减数分裂Ⅱ后期染色体数、核DNA分子数都与正常体细胞相同,不同的是没有　　　　　　。
DNA复制
同源染色体
考法练透 素养提升
考法一　减数分裂相关概念辨析
1.(2024·广东模拟)下列关于同源染色体的叙述,正确的是(　　)
A.减数分裂Ⅰ时能联会形成四分体,且可以发生姐妹染色单体间的互换
B.在人的肌细胞中没有X和Y这对同源染色体
C.同源染色体相互分离时,细胞中染色体数/核DNA分子数的值不变
D.两条同源染色体上基因的种类和数目都相同
C
解析 同源染色体在减数分裂Ⅰ时能联会形成四分体,可以在同源染色体的非姐妹染色单体之间发生互换,A项错误;人的肌细胞中含有X和Y这对同源染色体,B项错误;同源染色体上的基因可能是等位基因,也可能是相同的基因,基因数目也不一定相同,如X、Y同源染色体上基因数目不同,D项错误。
考法二　减数分裂过程与精子和卵细胞的形成
2.(2024·江苏苏州模拟)有研究者采用荧光染色法制片,在显微镜下观察拟南芥(2n=10)花药减数分裂细胞中染色体形态、位置和数目,以下为镜检时拍摄的4幅图片。下列叙述不正确的是( 　　)
A.图甲、乙中细胞处于减数分裂Ⅰ时期
B.图甲细胞中同源染色体已彼此分离
C.图乙细胞中5个四分体排列在赤道板附近
D.图中细胞按照减数分裂时期排列的先后顺序为甲→乙→丙→丁
B
解析 据图可知,甲表示同源染色体正在联会,处于减数分裂Ⅰ前期;乙中四分体排列在赤道板附近,处于减数分裂Ⅰ中期;丙图中两个细胞的染色体均排列在赤道板附近,处于减数分裂Ⅱ中期;丁中染色体分成了四部分,且每部分含有5条染色体,说明着丝粒已分裂,即图甲、乙中细胞处于减数分裂Ⅰ时期,且图中细胞按照减数分裂时期排列的先后顺序为甲→乙→丙→丁。
3.(2024·广西模拟)下图表示某种动物不同个体的某些细胞分裂过程,下列相关说法不正确的是(　　)
A.甲、丙两细胞都发生了基因重组
B.图中的细胞均处于细胞分裂后期
C.可属于卵原细胞分裂过程的是甲、乙、丁
D.乙、丁的染色体数都是体细胞的一半
D
解析 题图中甲为初级卵母细胞,处于减数分裂Ⅰ后期,丙为初级精母细胞,处于减数分裂Ⅰ后期,都发生了非同源染色体的重组,乙和丁为减数分裂Ⅱ后期的细胞,A、B两项正确;乙是次级卵母细胞,处于减数分裂Ⅱ后期,丁是极体或次级精母细胞,处于减数分裂Ⅱ后期,C项正确;乙、丁的染色体数与体细胞的相同,D项错误。
考法三　减数分裂相关物质或结构的变化
4.(2024·江苏连云港模拟)如图1是某高等动物减数分裂过程中不同时期细胞中核DNA分子、染色单体与染色体的数量关系,图2为其减数分裂过程中物质相对含量的变化示意图。下列有关说法正确的是(　　)
图1
图2
A.图1中甲、乙、丙分别代表染色体、染色单体、核DNA分子
B.若图2纵坐标表示染色体数/核DNA分子数的值,则图1所示②时期处于图2中CD段
C.若图2纵坐标表示细胞中染色体含量的相对值,则图2的AB段一定会发生基因重组
D.若图2纵坐标表示细胞中核DNA分子含量的相对值,则处于CD段的细胞中有姐妹染色单体
答案 B　
解析 由题图分析可知,图1中乙在③中不存在,乙为染色单体,①中甲∶丙=2∶1,甲为核DNA分子,丙为染色体,A项错误;图1 ②中染色体数∶核DNA分子数∶染色单体数=1∶2∶2,且染色体数目是体细胞的一半,处于减数分裂Ⅱ前期和中期,若图2纵坐标表示染色体数核DNA分子数的值,则图1所示②时期处于图2中CD段,B项正确;若图2纵坐标表示细胞中染色体含量的相对值,当AB段代表减数分裂Ⅰ,则在前期或者后期可能发生基因重组,当AB段代表减数分裂Ⅱ末期,则不会发生基因重组,C项错误;若图2纵坐标表示细胞中核DNA分子含量的相对值,若CD段处于减数分裂Ⅱ,减数分裂Ⅱ前期和中期都存在染色单体,若CD段处于减数分裂Ⅱ后期,细胞中无姐妹染色单体,D项错误。
考点二 观察减数分裂、配子多样性与受精作用
夯实基础 精研教材
1.观察蝗虫精母细胞的减数分裂装片
(1)实验原理
减数分裂过程中,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
初级精母
次级精母
观察
2.配子中染色体组合多样性的原因
(1)减数分裂Ⅰ后期　　　　　　　　　　的自由组合。
(2)减数分裂Ⅰ前期同源染色体的　　　　　　　　　　　的互换。
非同源染色体
非姐妹染色单体间
3.推断减数分裂产生配子的种类
(1)原始生殖细胞减数分裂产生配子的情况(以AaBb为例,没有基因突变和互换)如图:
(2)具有n对同源染色体的个体产生配子的情况(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 　　　
1个雄性个体 2n种 　　　
1个卵原细胞 2n种 　　　
1个雌性个体 2n种 　　　
2种
2n种
1种　
2n种
4.受精作用
卵细胞
精子
受精卵
细胞核
细胞核
染色体
染色体
精子(父方)　
卵细胞(母方)
前后代染色体数目的恒定
教材深挖
1.(必修2 P24探究·实践)本实验一般选用雄性动物的生殖器官的原因是
　。2.(必修2 P24探究·实践)若某生物体细胞的染色体数为2n,在精巢内只能观察到染色体数为n、2n的细胞吗
①雄性个体产生精子的数量远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,其只有和精子相遇后,在精子的刺激下,才能继续完成减数分裂Ⅱ
精巢内的精原细胞既可进行有丝分裂,又可进行减数分裂,因此可以观察到染色体数为n、2n、4n的细胞。
3.(必修2 P27思维训练)试从配子形成和受精作用两方面,分别对遗传的多样性和稳定性的原因进行概括。
(1)遗传的多样性的原因:配子形成的过程中,减数分裂Ⅰ前期
　　　　　　　　　 　　　及减数分裂Ⅰ后期
　　　　　　　　 ,都导致配子中染色体组合的多样性。受精作用中　　　　　 　　　　,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。
(2)遗传的稳定性的原因:减数分裂形成的配子中染色体数目　　　,而受精作用时精卵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,　　　　　　　　维持了生物遗传的稳定性。
同源染色体的非姐妹染色单体间会发生互换　
非同源染色体的自由组合　
精子和卵细胞的随机结合
减半　
染色体数目的恒定
易错排查
1.精子和卵细胞的相互识别是通过细胞的直接接触完成的。(　　)
2.精子和卵细胞形成过程中的区别是精子需要变形,卵细胞不需要变形,其余完全相同。(　　)
3.受精作用使子代的遗传物质一半来自父方,一半来自母方。(　　)
4.受精作用实现了基因重组,造成有性生殖后代的多样性。(　　)
5.双亲后代的多样性有利于生物在自然选择中进化,体现了有性生殖的优越性。(　　)
√
×
×
×
√
思维探究 考教衔接
1.(根据必修2 P25探究·实践设计)建构物理模型(以AB/ab为例),思考配子多样性形成的原因。
(1)1901年,Monlgomery观察到某物种有14条染色体,减数分裂中全部染色体都会出现两两配对现象。他推测配对应该发生在父本与母本染色体之间,而不是父(母)本染色体自身配对,理由是
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　。
配对的两条染色体就是现在所说的　　　　染色体。
如果父(母)本染色体自身配对,则必然存在不能配对的染色体;只有配对发生在父本和母本染色体之间,全部染色体才能两两配对
同源
(2)蝗虫的性别决定为XO型,所以雄蝗虫的性染色体仅有一条X染色体(即下图中的①)。1913年,Carother发现笨蝗细胞有一对大小不等的同源染色体(即下图中的②和③),她统计了300多个减数分裂Ⅰ后期的细胞,发现有下图所示的两种类型,且比例接近1∶1,这说明
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　。
减数分裂过程中同源染色体分离后随机移向某一极,非同源染色体之间自由组合
2.根据下图的染色体上标出的相应基因思考下列问题。
(1)如果是A与a所在的染色体片段发生互换,
产生的配子基因型是　　　　　　　　　。
(2)该互换的意义是　 　　　　　　　　　　　　　　　　　。
AB、ab、Ab、Ab
增加配子和后代多样性,为生物进化提供原材料
(3)减数分裂时产生的交换型(重组型)配子占所有配子的比值称为交换值。若在果蝇减数分裂时,每10个初级精母细胞中有2个发生了基因交换(B、b交换),推测交换值、次级精母细胞、初级精母细胞发生交换的频率分别是多少 交换率的范围是什么
10%、20%、20%,当非等位基因为不完全连锁遗传时,交换值总是大于0,小于50%
考法练透 素养提升
考法一　观察和模拟细胞的减数分裂
1.(2025·八省联考云南卷)为了确定某品种虾的染色体数目,研究者以肝胰腺和精巢组织为材料,制备多个染色体装片,统计染色体数目如图。下列叙述错误的是(　　)
A.制备装片时需用碱性染料将染色体染成深色
B.在精巢组织装片中可观察到减数分裂的过程
C.染色体装片制备效果会影响染色体数目统计结果
D.图中结果相互验证得出该虾的染色体数为200条
答案 B　
解析 制备装片时需用碱性染料将染色体染成深色,便于统计染色体数量,A项正确;精巢组织装片中的细胞已经被杀死,不能观察到减数分裂的过程,B项错误;染色体装片制备效果会影响染色体数目统计结果,如染色不均匀等,图中结果也能验证该结论,C项正确;图中结果相互验证得出该虾的染色体数为200条,即体细胞中染色体数为200条,精子中的染色体数为100条,其余数据为制片过程导致统计结果受影响,D项正确。
考法二　受精作用与配子的多样性原因
2.MPF是一种促成熟因子,在细胞分裂过程中发挥重要作用。MPF含量升高,可促进核膜破裂,使染色质浓缩成染色体;当MPF被降解时,染色体则解螺旋。如图表示非洲爪蟾卵母细胞体外成熟的分裂机制,DE段为减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ之间短暂的间期。下列叙述正确的是(　　)
A.CD段发生等位基因分离,EF段发生非等位基因自由组合
B.同一双亲的后代具有多样性的原因与CD段、FG段都有关
C.MPF在减数分裂和有丝分裂中发挥作用均具有周期性
D.MPF可促进姐妹染色单体形成
答案 B　
解析 CD段为减数分裂Ⅰ,等位基因随着同源染色体的分开而分离,发生在减数分裂Ⅰ后期,EF段处于减数分裂Ⅱ时期,非等位基因自由组合发生在减数分裂Ⅰ后期,A项错误;同一双亲的后代遗传具有多样性不仅与减数分裂过程中发生的基因重组有关,也与卵细胞和精子的随机结合有关,CD段为减数分裂Ⅰ,FG段为受精作用,B项正确;减数分裂不具有细胞周期,C项错误;MPF含量升高,可促进核膜破裂,使染色质浓缩成染色体,但不能促进姐妹染色单体形成,D项错误。
3.(2021·湖北卷)植物的有性生殖过程中,一个卵细胞与一个精子成功融合后通常不再与其他精子融合。我国科学家最新研究发现,当卵细胞与精子融合后,植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2。这两种酶能降解一种吸引花粉管的信号分子,避免受精卵再度与精子融合。下列叙述错误的是(　　)
A.多精入卵会产生更多的种子
B.防止多精入卵能保持后代染色体数目稳定
C.未受精情况下,卵细胞不分泌ECS1和ECS2
D.ECS1和ECS2通过影响花粉管导致受精卵和精子不能再融合
答案 A　
解析 多精入卵会导致子代有来自卵细胞和多个精细胞的染色体,破坏亲子代之间遗传信息的稳定性,因此一个卵细胞与一个精子成功融合后通常不再与其他精子融合,防止多精入卵可以保证子代遗传信息来自一个精子和一个卵细胞,能保持后代染色体数目稳定,A项错误,B项正确;结合题意“当卵细胞与精子融合后,植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2”可知,未受精的情况下,卵细胞不分泌ECS1和ECS2,C项正确;据题意可知,ECS1和ECS2能降解一种吸引花粉管的信号分子,避免受精卵再度与精子融合,推测该过程是ECS1和ECS2通过影响花粉管导致受精卵和精子不能再融合,D项正确。
4.人类遗传病分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病,其中有很多类型的患儿都是父母在产生生殖细胞的过程中细胞异常所致。如图为某个体产生的四个精细胞,有关这些细胞的形成,下列分析正确的是(　　)
A.①配子出现的原因是同源染色体中的非姐妹染色单体间发生互换
B.①②③④四个精细胞可能由同一个精原细胞产生
C.④配子出现的原因是非同源染色体片段缺失所致
D.A、a与B、b为非等位基因,在产生配子过程中遵循自由组合定律
B
解析 ①配子中b基因所在片段与d基因所在片段结合,说明发生了非同源染色体间的易位,而不是同源染色体中非姐妹染色单体间的互换,A项错误;从图中基因及染色体的关系来看,A、b基因在同一条染色体上,a、B基因在另一条同源染色体上,而D、d基因位于另一对同源染色体上,①②③④的染色体之间存在互补关系,可能来自同一个精原细胞(如图),B项正确;④配子中,A基因所在片段与B基因所在片段结合,说明发生了同源染色体中非姐妹染色单体的互换,而不是非同源染色体的片段缺失,C项错误;A、a与B、b为非等位基因,但位于同一对同源染色体上,在产生配子过程中不遵循自由组合定律,D项错误。
聚焦表达 回扣落实
1.(识图类)请写出下列各细胞的名称。
A为　　　　　　　,B为　　　　　　　　,
C为　　　　　　,D为　　 　　　　　　。
初级精母细胞
初级卵母细胞
次级卵母细胞
次级精母细胞或极体
2.(原因分析类)减数分裂Ⅰ染色体数目减半的原因是 　　　　 　　　　。
3.(原因推理类)胚胎发育早期分裂活动旺盛,却不从外界摄取营养物质。请据此分析卵细胞形成过程中,细胞不均等分裂的意义是 　　　　　 　　　。
4.(原因分析类)减数分裂过程中,姐妹染色单体上出现等位基因的原因有 　　　　　　 　　。
5.(基础识记类)受精卵中的染色体一半来自精子,一半来自卵细胞。双亲对子代遗传物质的贡献是一样的吗 为什么
　　　　　　　　。
同源染色体分离,并分别进入两个子细胞
形成的卵细胞较大,便于储存更多的营养物质
一是基因突变,二是同源染色体中的非姐妹染色单体间的互换
不一样。母亲除提供一半的核基因外,还提供了几乎全部的细胞质基因,如线粒体内含有的基因
6.(情境分析类)蜂王和工蜂由受精卵发育而成(2n=32),工蜂不育,负责采集花粉、喂养幼虫等工作,蜂王通过减数分裂专职产卵。未受精的卵发育成雄蜂,雄蜂通过假减数分裂产生精子,即减数分裂Ⅰ过程中,1个初级精母细胞分裂成1个含有细胞核的次级精母细胞和1个体积较小不含细胞核的细胞(退化凋亡);减数分裂Ⅱ过程中,1个次级精母细胞着丝粒分裂产生1个体积较大的精细胞(变形成精子)和1个体积较小的细胞(退化凋亡)。请从染色体行为和细胞质分裂方式分析,雄蜂的初级精母细胞和蜂王初级卵母细胞减数分裂Ⅰ过程中还有哪些异同点
　　　　　　　 　 　。
不同点:雄蜂的初级精母细胞没有同源染色体的分离,而蜂王的初级卵母细胞有同源染色体的分离。相同点:细胞质均为不均等分裂

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