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核心素养测评 第四单元 第16讲　细胞的减数分裂和受精作用
(20分钟　28分)
一、选择题:本题共6小题,每小题3分,共18分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(2025·天津高考)果蝇(2n=8)的精原细胞减数分裂过程中,染色体或DNA数量不可能发生的变化是(　　)
A.染色体:16→8 B.DNA:16→8
C.染色体:8→4 D.DNA:8→4
√
【解析】选A。果蝇体细胞染色体数为8条,精原细胞染色体数也为8条,在减数分裂过程中,染色体数目最多为8条,不可能出现16→8的变化,A错误;精原细胞DNA为8个,经过间期复制后DNA变为16个,减数分裂Ⅰ结束后DNA变为8个,即DNA数量可以发生16→8的变化,B正确;精原细胞染色体数为8条,减数分裂Ⅰ结束后,染色体数目减半为4条,即染色体数量可以发生8→4的变化,C正确;精原细胞DNA为8个,经过间期复制后DNA变为16个,减数分裂Ⅰ结束后DNA变为8个,减数分裂Ⅱ结束后DNA变为4个,即DNA数量可以发生8→4的变化,D正确。
2.(2024·江西高考)与减数分裂相关的某些基因发生突变,会引起水稻花粉母细胞分裂失败而导致雄性不育。依据下表中各基因突变后引起的效应,判断它们影响减数分裂的先后顺序是(　　)
基因 突变效应
M 影响联会配对
O 影响姐妹染色单体分离
P 影响着丝粒与纺锤丝结合
W 影响同源染色体分离
A.M-P-O-W B.M-P-W-O
C.P-M-O-W D.P-M-W-O
√
【解析】选B。本题主要考查减数分裂的过程。联会配对发生在减数分裂Ⅰ前期,姐妹染色单体分离发生在减数分裂Ⅱ后期,着丝粒与纺锤丝结合发生在减数分裂Ⅰ前期和减数分裂Ⅱ前期(核膜解体之后),同源染色体分离发生在减数分裂Ⅰ后期。即它们影响减数分裂的先后顺序是M-P-W-O。
3.某同学对某动物精巢切片进行显微观察,绘制了图1中三幅细胞分裂示意图(仅示部分染色体);图2中细胞类型是依据不同时期细胞中染色体数和核DNA分子数的数量关系而划分的。下列相关叙述错误的是(　　)
A.图1中细胞甲是次级精母细胞,可处于图2中类型d的细胞所处的时期
B.图1中的细胞乙和丙可处于图2中类型b的细胞所处的时期
C.图2中类型c的细胞中含2个染色体组和n对同源染色体
D.着丝粒分裂不仅能导致图2中b转变为a,还能使d转变为c
√
【解析】选C。图1中细胞甲处于减数第二次分裂中期,表示次级精母细胞,该细胞中没有同源染色体,可处于图2中类型d的细胞所处的时期,A正确;图1中的细胞乙和丙分别处于减数第一次分裂前期和有丝分裂中期,细胞中染色体与核DNA的比例为1∶2,可处于图2中类型b的细胞所处的时期,B正确;图2中类型c的细胞若表示减数第二次分裂后期的细胞,则其中含有2个染色体组,但不含同源染色体,C错误;着丝粒分裂不仅能导致图2中b转变为a,该过程发生在有丝分裂后期,还能使d转变为c,该过程发生在减数第二次分裂后期,D正确。
4.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。下列说法错误的是(　　)
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
√
【解析】选B。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正确;在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正确。
5.某哺乳动物的基因型为AaBb,图1表示其体内某一细胞分裂某时期的图像,图2表示该生物体内某细胞在分裂过程中,染色体数目与核DNA含量的比值变化曲线图。下列相关叙述错误的是(　　)
A.图1细胞中出现基因A与a是因为该细胞形成过程中发生了基因重组,该细胞可能为次级精母细胞
B.若图2表示减数分裂过程物质变化,则处于EF段的细胞一定不含有同源染色体
C.图2中,处于E点分裂时期的细胞中M值>1
D.若某细胞减数分裂时发生了一次图1所示异常,且该细胞分裂产生的一个子细胞的基因组成是Abb,则同时产生的其他三个子细胞基因组成为a、AB、aB
√
【解析】选C。图1细胞没有同源染色体,着丝粒分裂,处于减数分裂Ⅱ后期,细胞质均等分裂,可能是次级精母细胞,且A与a颜色不同,说明细胞在减数分裂Ⅰ过程中同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了片段互换,因此出现基因A与a重组,A正确;图2中的 EF段表示有丝分裂后期和末期或减数分裂Ⅱ后期和末期,若图2为减数分裂过程,则EF段的细胞,一定不含有同源染色体,B正确;图2中,E点所处的分裂时期是有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期,每条染色体上含有1个DNA分子,细胞中的染色体数目与核DNA含量比值=1,C
错误;图1细胞是由互换引起的,该细胞的基因型为Aabb,则形成的另一个细胞的基因型为AaBB,若图1细胞(Aabb)产生的一个子细胞的基因组成是 Abb,则另一个子细胞的基因组成为a,其他细胞正常分裂,则另一个细胞(AaBB)产生的2个子细胞的基因组成是 AB、aB,因此同时产生的另外三个子细胞的基因组成是a、AB、aB,D正确。
6.如图所示,一条染色体上有一对等位基因(D和d),当染色体的端粒断裂(②)后,姐妹染色单体会在断裂处发生融合(③)。端粒酶是细胞中负责延长端粒的一种酶,由RNA和蛋白质组成。融合的染色体在细胞分裂后期由于纺锤丝的牵引,在两个着丝粒之间的任何一处位置发生随机断裂。下列说法错误的是(　　)
A.以上变异可以发生在有丝分裂后期,也可以发生在减数第二次分裂后期
B.图⑤后子细胞的基因型可能为Dd
C.图⑤后子细胞核中的染色体数相同
D.端粒DNA序列在每次细胞分裂后会
缩短,端粒酶可以通过转录修复缩短的部位
√
【解析】选D。在有丝分裂后期、减数第二次分裂后期均有可能发生染色体的端粒断裂(②)后,姐妹染色单体会在断裂处发生融合的现象,因此该变异可以发生在有丝分裂后期,也可以发生在减数第二次分裂后期,A正确。据题意“融合的染色体在细胞分裂后期由于纺锤丝的牵引,在两个着丝粒之间的任何一处位置发生随机断裂”可知,若发生断裂的部位位于D基因的左侧或d基因的右侧,则图⑤中D和d基因最后可能分配到同一个子细胞中;若发生断裂的部位位于D和d基因之间,则图⑤中D和d基因最后可能分配到2个不同的
子细胞中,故图⑤后子细胞的基因型可能为Dd,B正确。据题意“融合的染色体在细胞分裂后期由于纺锤丝的牵引,在两个着丝粒之间的任何一处位置发生随机断裂”可知,发生断裂后,两条染色体被分配到两个子细胞中,细胞核中染色体数目相同,C正确。随着分裂次数的增加,端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截,端粒酶可以通过逆转录修复缩短的部位,D错误。
二、非选择题
7.(10分)甲、乙两图代表某二倍体生物某器官中细胞分裂示意图,丙图表示细胞分裂过程中染色体与核DNA的比值关系。
(1)据细胞分裂图,可判断该二倍体生物为________(填“雌性”或“雄性”),依据是________________________。基因重组发生于丙图____阶段。
(2)甲图可对应丙图的____段。与甲图相比,乙图所示细胞分裂产生的子细胞染色体组成________(填“相同”或“不相同”),这种分裂方式对生物体的意义是______________________________________________________。
雄性
甲图细胞质均等分裂
bc
bc
相同
在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性
【解析】(1)根据甲图分析,此时同源染色体分离,处于减数第一次分裂后期,细胞质均等分裂,属于精子形成的过程,故该二倍体生物属于雄性生物。基因重组发生在减数第一次分裂,图丙的bc段可以表示DNA复制后,着丝粒分裂前,可表示处于减数第一次分裂。
(2)甲图存在染色单体,DNA复制已经完成,着丝粒没有分裂,处于丙图的bc段;乙图是有丝分裂后期,姐妹染色单体分开移到了细胞的两极,形成的子细胞染色体组成相同;因为形成的子细胞遗传信息相同,有丝分裂在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。
(3)胸苷(TdR)双阻断法可使细胞周期同步化,若G1、S、G2、M期依次为10 h、7 h、3 h、1 h,经第一次阻断,S期细胞立刻被抑制,其余细胞最终停留在G1/S交界处;洗去TdR可恢复正常的细胞周期,若要使所有细胞均停留在G1/S交界处,第二次阻断应该在第一次洗去TdR之后_______h进行。
(4)若将该生物的性原细胞的DNA分子全部用15N标记,并供给14N的原料。则该细胞进行一次减数分裂产生的4个子细胞中,只含有标记14N的子细胞所占的比例为________。
7~14
0
【解析】(3)根据题意分析,经第一次阻断,S期细胞立刻被抑制,则细胞至少停留在G1/S交界处,至多停留在S/G2交界处,前者通过7 h达到S/G2交界处,后者通过3+1+10=14 h到达下一个周期的G1/S交界处,因此若要使所有细胞均停留在G1/S交界处,第二次阻断应该在第一次洗去TdR之后7 h到14 h进行。
(4)减数分裂只复制一次,性原细胞的DNA分子全部用15N标记,并供给14N的原料,经过一次复制后,所有的DNA分子一条链含有15N,一条链含有14N,没有只含有14N的子细胞。核心素养测评 第四单元 第16讲　细胞的减数分裂和受精作用
(20分钟　28分)
一、选择题:本题共6小题,每小题3分,共18分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(2025·天津高考)果蝇(2n=8)的精原细胞减数分裂过程中,染色体或DNA数量不可能发生的变化是(　　)
A.染色体:16→8 B.DNA:16→8
C.染色体:8→4 D.DNA:8→4
【解析】选A。果蝇体细胞染色体数为8条,精原细胞染色体数也为8条,在减数分裂过程中,染色体数目最多为8条,不可能出现16→8的变化,A错误;精原细胞DNA为8个,经过间期复制后DNA变为16个,减数分裂Ⅰ结束后DNA变为8个,即DNA数量可以发生16→8的变化,B正确;精原细胞染色体数为8条,减数分裂Ⅰ结束后,染色体数目减半为4条,即染色体数量可以发生8→4的变化,C正确;精原细胞DNA为8个,经过间期复制后DNA变为16个,减数分裂Ⅰ结束后DNA变为8个,减数分裂Ⅱ结束后DNA变为4个,即DNA数量可以发生8→4的变化,D正确。
2.(2024·江西高考)与减数分裂相关的某些基因发生突变,会引起水稻花粉母细胞分裂失败而导致雄性不育。依据下表中各基因突变后引起的效应,判断它们影响减数分裂的先后顺序是(　　)
基因 突变效应
M 影响联会配对
O 影响姐妹染色单体分离
P 影响着丝粒与纺锤丝结合
W 影响同源染色体分离
A.M-P-O-W B.M-P-W-O
C.P-M-O-W D.P-M-W-O
【解析】选B。本题主要考查减数分裂的过程。联会配对发生在减数分裂Ⅰ前期,姐妹染色单体分离发生在减数分裂Ⅱ后期,着丝粒与纺锤丝结合发生在减数分裂Ⅰ前期和减数分裂Ⅱ前期(核膜解体之后),同源染色体分离发生在减数分裂Ⅰ后期。即它们影响减数分裂的先后顺序是M-P-W-O。
3.某同学对某动物精巢切片进行显微观察,绘制了图1中三幅细胞分裂示意图(仅示部分染色体);图2中细胞类型是依据不同时期细胞中染色体数和核DNA分子数的数量关系而划分的。下列相关叙述错误的是(　　)
A.图1中细胞甲是次级精母细胞,可处于图2中类型d的细胞所处的时期
B.图1中的细胞乙和丙可处于图2中类型b的细胞所处的时期
C.图2中类型c的细胞中含2个染色体组和n对同源染色体
D.着丝粒分裂不仅能导致图2中b转变为a,还能使d转变为c
【解析】选C。图1中细胞甲处于减数第二次分裂中期,表示次级精母细胞,该细胞中没有同源染色体,可处于图2中类型d的细胞所处的时期,A正确;图1中的细胞乙和丙分别处于减数第一次分裂前期和有丝分裂中期,细胞中染色体与核DNA的比例为1∶2,可处于图2中类型b的细胞所处的时期,B正确;图2中类型c的细胞若表示减数第二次分裂后期的细胞,则其中含有2个染色体组,但不含同源染色体,C错误;着丝粒分裂不仅能导致图2中b转变为a,该过程发生在有丝分裂后期,还能使d转变为c,该过程发生在减数第二次分裂后期,D正确。
4.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。下列说法错误的是(　　)
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
【解析】选B。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正确;在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正确。
5.某哺乳动物的基因型为AaBb,图1表示其体内某一细胞分裂某时期的图像,图2表示该生物体内某细胞在分裂过程中,染色体数目与核DNA含量的比值变化曲线图。下列相关叙述错误的是(　　)
A.图1细胞中出现基因A与a是因为该细胞形成过程中发生了基因重组,该细胞可能为次级精母细胞
B.若图2表示减数分裂过程物质变化,则处于EF段的细胞一定不含有同源染色体
C.图2中,处于E点分裂时期的细胞中M值>1
D.若某细胞减数分裂时发生了一次图1所示异常,且该细胞分裂产生的一个子细胞的基因组成是Abb,则同时产生的其他三个子细胞基因组成为a、AB、aB
【解析】选C。图1细胞没有同源染色体,着丝粒分裂,处于减数分裂Ⅱ后期,细胞质均等分裂,可能是次级精母细胞,且A与a颜色不同,说明细胞在减数分裂Ⅰ过程中同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了片段互换,因此出现基因A与a重组,A正确;图2中的 EF段表示有丝分裂后期和末期或减数分裂Ⅱ后期和末期,若图2为减数分裂过程,则EF段的细胞,一定不含有同源染色体,B正确;图2中,E点所处的分裂时期是有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期,每条染色体上含有1个DNA分子,细胞中的染色体数目与核DNA含量比值=1,C错误;图1细胞是由互换引起的,该细胞的基因型为Aabb,则形成的另一个细胞的基因型为AaBB,若图1细胞(Aabb)产生的一个子细胞的基因组成是 Abb,则另一个子细胞的基因组成为a,其他细胞正常分裂,则另一个细胞(AaBB)产生的2个子细胞的基因组成是 AB、aB,因此同时产生的另外三个子细胞的基因组成是a、AB、aB,D正确。
6.如图所示,一条染色体上有一对等位基因(D和d),当染色体的端粒断裂(②)后,姐妹染色单体会在断裂处发生融合(③)。端粒酶是细胞中负责延长端粒的一种酶,由RNA和蛋白质组成。融合的染色体在细胞分裂后期由于纺锤丝的牵引,在两个着丝粒之间的任何一处位置发生随机断裂。下列说法错误的是(　　)
A.以上变异可以发生在有丝分裂后期,也可以发生在减数第二次分裂后期
B.图⑤后子细胞的基因型可能为Dd
C.图⑤后子细胞核中的染色体数相同
D.端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短,端粒酶可以通过转录修复缩短的部位
【解析】选D。在有丝分裂后期、减数第二次分裂后期均有可能发生染色体的端粒断裂(②)后,姐妹染色单体会在断裂处发生融合的现象,因此该变异可以发生在有丝分裂后期,也可以发生在减数第二次分裂后期,A正确。据题意“融合的染色体在细胞分裂后期由于纺锤丝的牵引,在两个着丝粒之间的任何一处位置发生随机断裂”可知,若发生断裂的部位位于D基因的左侧或d基因的右侧,则图⑤中D和d基因最后可能分配到同一个子细胞中;若发生断裂的部位位于D和d基因之间,则图⑤中D和d基因最后可能分配到2个不同的子细胞中,故图⑤后子细胞的基因型可能为Dd,B正确。据题意“融合的染色体在细胞分裂后期由于纺锤丝的牵引,在两个着丝粒之间的任何一处位置发生随机断裂”可知,发生断裂后,两条染色体被分配到两个子细胞中,细胞核中染色体数目相同,C正确。随着分裂次数的增加,端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截,端粒酶可以通过逆转录修复缩短的部位,D错误。
二、非选择题
7.(10分)甲、乙两图代表某二倍体生物某器官中细胞分裂示意图,丙图表示细胞分裂过程中染色体与核DNA的比值关系。
(1)据细胞分裂图,可判断该二倍体生物为________(填“雌性”或“雄性”),依据是________________________。基因重组发生于丙图____阶段。
(2)甲图可对应丙图的____段。与甲图相比,乙图所示细胞分裂产生的子细胞染色体组成________(填“相同”或“不相同”),这种分裂方式对生物体的意义是____
__________________________________。
(3)胸苷(TdR)双阻断法可使细胞周期同步化,若G1、S、G2、M期依次为10 h、7 h、3 h、1 h,经第一次阻断,S期细胞立刻被抑制,其余细胞最终停留在G1/S交界处;洗去TdR可恢复正常的细胞周期,若要使所有细胞均停留在G1/S交界处,第二次阻断应该在第一次洗去TdR之后____h进行。
(4)若将该生物的性原细胞的DNA分子全部用15N标记,并供给14N的原料。则该细胞进行一次减数分裂产生的4个子细胞中,只含有标记14N的子细胞所占的比例为______________________。
【解析】(1)根据甲图分析,此时同源染色体分离,处于减数第一次分裂后期,细胞质均等分裂,属于精子形成的过程,故该二倍体生物属于雄性生物。基因重组发生在减数第一次分裂,图丙的bc段可以表示DNA复制后,着丝粒分裂前,可表示处于减数第一次分裂。
(2)甲图存在染色单体,DNA复制已经完成,着丝粒没有分裂,处于丙图的bc段;乙图是有丝分裂后期,姐妹染色单体分开移到了细胞的两极,形成的子细胞染色体组成相同;因为形成的子细胞遗传信息相同,有丝分裂在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。
(3)根据题意分析,经第一次阻断,S期细胞立刻被抑制,则细胞至少停留在G1/S交界处,至多停留在S/G2交界处,前者通过7 h达到S/G2交界处,后者通过3+1+10=14 h到达下一个周期的G1/S交界处,因此若要使所有细胞均停留在G1/S交界处,第二次阻断应该在第一次洗去TdR之后7 h到14 h进行。
(4)减数分裂只复制一次,性原细胞的DNA分子全部用15N标记,并供给14N的原料,经过一次复制后,所有的DNA分子一条链含有15N,一条链含有14N,没有只含有14N的子细胞。
答案:(1)雄性　甲图细胞质均等分裂　bc
(2)bc　相同　在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性
(3)7~14
(4)0
- 7 -第16讲　细胞的减数分裂和受精作用
课程标准解读与能力要求 知识网络概览
1.阐明减数分裂产生染色体数量减半的精细胞或卵细胞。 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。 3.运用模型与建模的方法分析减数分裂过程及染色体、核DNA数量变化。 4.运用比较法分析有丝分裂和减数分裂的异同。
考点一　减数分裂与受精作用
【要点梳理·夯基固本】
一、减数分裂
1.精子的形成过程:
2.减数分裂的概念:
3.减数分裂过程中相关概念:
名师点睛　关于同源染色体的两点提醒
(1)同源染色体的形状、大小未必都相同,如X、Y染色体形状不同,但属于同源染色体。
(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。
4.卵细胞的形成过程(以哺乳动物为例):
二、配子中染色体组合的多样性
1.自由组合:
2.互换:
三、受精作用
易错辨析
1.同源染色体在细胞分裂过程中一定能发生联会。(×)
分析:同源染色体在有丝分裂过程中不发生联会。
2.减数分裂中发生均等分裂的细胞一定是次级精母细胞。(×)
分析:极体分裂时,细胞质均等分裂。
3.减数分裂Ⅰ后期,着丝粒分裂导致染色体数目加倍。(×)
分析:减数分裂过程中的着丝粒分裂发生在减数分裂Ⅱ。
4.在减数分裂过程中,染色体数目减半发生在减数分裂Ⅱ。(×)
分析:减数分裂过程中染色体数目减半的原因是同源染色体分离,发生在减数分裂Ⅰ。
5.减数分裂过程中先发生同源染色体分离,然后非同源染色体自由组合。(×)
分析:减数分裂过程中同源染色体分离和非同源染色体自由组合是同时发生的。
6.精子和卵细胞的相互识别是通过细胞膜的直接接触完成的。(√)
7.减数分裂与受精作用使亲子代的体细胞中染色体数目维持稳定。(√)
长句表达
1.(必修2 P22图2-5延伸)卵细胞产生过程中,细胞质不均等分裂,其意义是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。
2.(必修2 P20旁栏)在减数分裂Ⅰ中染色体出现了同源染色体的联会和非姐妹染色单体的互换、同源染色体的分离,这对生物的遗传意义是增加了配子的多样性,维持生物前后代细胞中染色体的恒定,从而保证了遗传物质的稳定性。
【命题探究·释疑解惑】
【典例】图甲为卵巢中的一些细胞图像,图乙表示细胞内染色体数和核DNA分子数在不同分裂时期的统计数据。回答下列问题。
(1)图甲中含有2个染色体组的细胞图像是____,图乙与之对应的时期是____。
(2)图甲中属于有丝分裂的细胞图像是____,图乙中________(填“有”或“没有”)与之相对应的时期。
(3)图乙最可能表示______分裂过程中染色体数和核DNA分子数的相对含量变化。如果该种细胞分裂按照A、B、C、D的时间顺序依次进行,图乙中处于A时期的细胞名称应为____________。
(4)图甲中与图乙C时期对应的图像是____(填序号),该图所表示的细胞名称为____________________;图甲中与图乙D时期对应的图像是______(填序号),该图所表示的细胞名称为________________。
聚焦考查点:减数分裂图像辨析和染色体数与核DNA分子数变化规律。
【解析】(1)图甲中②细胞含有2个染色体组,该细胞中染色体数∶核DNA分子数=1∶2,且染色体数与体细胞相同,对应图乙中的B。
(2)分析可知,图甲中①属于有丝分裂图像,①细胞中染色体数目是体细胞的2倍,在图乙中没有与之相对应的时期。
(3)图乙D中染色体数只有体细胞的一半,可见图乙最可能表示减数分裂过程中染色体数和核DNA分子数的相对含量变化。由于细胞分裂按照A、B、C、D的时间顺序依次进行,结合图甲可知,图乙中处于A时期的细胞中染色体数和核DNA分子数都为4,而B时期的细胞中核DNA分子数为8,所以处于A时期的细胞名称应为卵原细胞。
(4)图甲中与图乙C时期对应的图像是③,处于减数分裂Ⅱ过程中,该图所示的细胞名称为次级卵母细胞或极体。图甲中与图乙D时期对应的图像是④,该图所表示的细胞名称为卵细胞或极体。
答案:(1)②　B　(2)①　没有　(3)减数　卵原细胞　(4)③　次级卵母细胞或极体　④　卵细胞或极体
破解策略
1.“物理模型法”确定减数分裂中的细胞类型:
2.“数学模型法”分析减数分裂过程中染色体、核DNA和染色单体的变化(以精子为例):
(1)甲为精原细胞;乙为初级精母细胞;丙、丁为次级精母细胞;戊为精细胞。
(2)染色体数目变化及原因。
①减数分裂Ⅰ末期,同源染色体分开分别进入两个子细胞,染色体数目减半。
②减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,染色体数目加倍到体细胞水平。
③减数分裂Ⅱ末期,细胞一分为二,染色体数目减半。
(3)核DNA数目变化及原因。
①减数分裂前的间期,DNA复制,核DNA数目加倍。
②减数分裂Ⅰ末期,细胞一分为二,核DNA数目减半。
③减数分裂Ⅱ末期,细胞一分为二,核DNA数目再减半。
(4)染色单体数目变化及原因。
①减数分裂前的间期,DNA复制,染色单体形成。
②减数分裂Ⅰ末期,细胞一分为二,染色单体数目减半。
③减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,染色单体消失。
【扣点专练·通法悟道】
1.如图为某昆虫(2N=8)体内一个减数分裂细胞的局部示意图(图中只显示其中2条染色体),细胞另一极的结构未绘出,已知该昆虫的基因型为GgXEY(只考虑染色体互换),下列叙述正确的是(　　)
A.图示完整细胞内应有8条染色单体
B.图示细胞处于减数分裂Ⅱ后期
C.图示细胞经过分裂能得到4种配子
D.图示细胞为初级卵母细胞,进行不均等分裂
【解析】选C。该昆虫2n=8,图示细胞处于减数分裂Ⅰ后期,完整细胞内应有8条染色体,应有16条染色单体,A错误;图示细胞染色体中的着丝粒还未分裂,应该正在进行同源染色体的分离,处于减数分裂Ⅰ后期,B错误;图示细胞发生的是基因突变则经过分裂能得到3种配子,发生的是互换则经过分裂能得到4种配子,只考虑染色体互换图示细胞经过分裂能得到4种配子,C正确;根据该动物的基因型GgXEY可知,该动物的性别为雄性,则该细胞为初级精母细胞,D错误。
2.(2026·汕头联考)2025年2月,我国科学家的研究成果“体外重构减数分裂DNA双链断裂形成”揭示了减数分裂过程中,DNA双链断裂(DSB)触发同源重组的特殊调控机制。下列对高等动物减数分裂以及受精作用的叙述,正确的是(　　)
A.精子形成过程中不同时期的细胞Y染色体的数量可以是1或2条
B.DNA双链断裂(DSB)触发同源染色体之间片段的交换,增加了后代的遗传多样性
C.受精作用体现了细胞膜的流动性,受精卵中的DNA一半来自父方,一半来自母方
D.1个精原细胞经减数分裂形成4种精细胞,而1个卵原细胞经减数分裂只能形成1种卵细胞
【解析】选B。精子形成过程中,精原细胞(含1条X染色体和1条Y染色体)经过染色体复制形成初级精母细胞(含1条X染色体和1条Y染色体);减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离,次级精母细胞可能含1条X染色体或1条Y染色体;减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂,含有Y染色体的次级精母细胞此时含有2条Y染色体,所以精子形成过程中不同时期的细胞Y染色体的数量可以是0、1或2条,A错误。DNA双链断裂(DSB)会触发同源染色体之间片段的交换,即发生基因重组,基因重组能产生多种配子组合,增加了后代的遗传多样性,B正确。受精作用体现了细胞膜的流动性;受精卵中的核DNA一半来自父方,一半来自母方,但细胞质中的DNA几乎全部来自母方,所以受精卵中的DNA不是一半来自父方,一半来自母方,C错误。不考虑互换等情况时,1个精原细胞经减数分裂形成4个精子,但只有2种类型;在考虑姐妹染色单体互换等情况下,1个精原细胞经减数分裂形成4种精子;1个卵原细胞经减数分裂只能形成1个卵细胞,也就只有1种卵细胞,D错误。
考点二　减数分裂和有丝分裂的比较
【命题探究·释疑解惑】
【典例】图1表示细胞分裂的不同时期染色体数与核DNA分子数比例的变化关系;图2表示某动物处于细胞分裂不同时期的图像。请据图回答下列问题。
(1)图1中BC段形成的原因是____________,DE段形成的原因是____________________。
(2)图2中__________细胞处于图1中的CD段。
(3)图2中具有同源染色体的是____________细胞,乙细胞中的①和④是__________________。
(4)图2中丙细胞含有____条染色单体,该细胞处于______________________期。
(5)图2中丁细胞的名称为________________,如果丁细胞中的M为X染色体,则N一定是____________。若M的姐妹染色单体上出现等位基因,其原因是发生了________________________________________________________________。
聚焦考查点:减数分裂与有丝分裂图像辨析和染色体数与DNA数变化规律。
【解析】(1)图1中表示染色体数与核DNA分子数比例,可判断BC段进行DNA复制,此时细胞中的染色体由1个染色体含有1个DNA状态转变成含有2个DNA的状态;DE段着丝粒分裂,姐妹染色单体分离形成染色体,此时细胞中染色体数∶核DNA数=1∶1。
(2)图2中的丙、丁细胞着丝粒没有分裂,即细胞中每条染色体含有2个核DNA分子,处于图1中的CD段。
(3)图2的细胞中有2个染色体组的是乙、丙,有同源染色体的是甲、乙、丙。乙细胞中的①和④可表示一对同源染色体。
(4)图2中的丙细胞的细胞质均等分裂,且表现为同源染色体彼此分离,非同源染色体自由组合,所以图2中丙细胞的名称为初级精母细胞,该细胞处于减数分裂Ⅰ后期,细胞含有8条染色单体。
(5)图丙细胞表现为均等分裂,处于减数分裂Ⅰ后期,因而为初级精母细胞,其产生的子细胞为次级精母细胞,即图2中丁细胞的名称为次级精母细胞,如果丁细胞中的M为X染色体,由于其中不含同源染色体,因此,N一定是常染色体,若M的姐妹染色单体上出现等位基因,该现象出现的原因是同源染色体的非姐妹染色单体间发生互换,也可能是发生了基因突变。
答案:(1)DNA复制　着丝粒分裂　
(2)丙、丁　
(3)甲、乙、丙　一对同源染色体
(4)8　减数分裂Ⅰ后
(5)次级精母细胞　常染色体　同源染色体的非姐妹染色单体间互换(基因重组)或基因突变
破解策略
1.“比较法”分析减数分裂和有丝分裂:
比较项目 减数分裂 有丝分裂
分裂的细胞 原始生殖细胞 体细胞或原 始生殖细胞
染色体复制时期 减数分裂前的间期 分裂间期
细胞分裂次数 2次 1次
联会、四分体 发生在减数 分裂Ⅰ前期 不出现
染色体互换 (基因重组) 发生在同源染色体的 非姐妹染色单体之间 不发生
同源染色体 分离 发生在减数 分裂Ⅰ后期 不发生
着丝粒分裂 发生在减数分裂Ⅱ后期 发生在后期
子细胞间的 遗传物质 不一定相同 一般相同
可遗传变异 基因突变、基因 重组、染色体变异 基因突变、 染色体变异
2.“物理模型法”分析减数分裂与有丝分裂:
(1)三个前期图的判断。
(2)三个中期图的判断。
(3)五个后期图的判断。
【扣点专练·通法悟道】
1.如图是某雄性动物精巢中细胞进行分裂时,相关物质数量变化的部分曲线图。下列分析错误的是(　　)
A.该图可以用来表示减数分裂部分过程中染色单体的数量变化
B.若该图表示果蝇体内细胞减数分裂时染色体的数量变化,则n值为4
C.若该图为有丝分裂核DNA数量变化,则ab段染色体数与核DNA数的比值为1/2
D.若n值为1,则该图表示有丝分裂或减数分裂时一条染色体上DNA数量的变化
【解析】选C。减数分裂Ⅰ结束后染色单体数目减半,因此该图可表示减数分裂部分过程中染色单体的数量变化,A正确;果蝇体内细胞减数分裂时染色体的数量变化为8-4-8-4,则n=4,B正确;若该图为有丝分裂核DNA数量变化,则ab段可代表有丝分裂的前期、中期、后期,染色体数与核DNA数的比值为1/2或1,C错误;有丝分裂或减数分裂时一条染色体上DNA数量可随着着丝粒断裂由2变为1,则n=1时,该图可表示有丝分裂或减数分裂时一条染色体上DNA数量变化,D正确。
从教材走向高考
2.(必修2 P28“拓展应用”T2延伸)骡是马和驴杂交产生的后代,马和驴体细胞中分别有 32 对和 31 对染色体。下图甲、乙、丙表示驴的某个细胞在不同分裂时期的部分染色体组成。
(1)甲细胞的名称是________,乙细胞处于图 1 曲线中____段,乙细胞处于图 2 曲线中____段。
(2)图 1 曲线中 de 段形成的原因是__________________________。
(3)考虑染色体的片段互换,等位基因的分离可能发生在图 2 曲线中__________段(不考虑其他异常)。
(4)骡的原始生殖细胞不能发生正常的减数分裂,不能繁殖后代。从减数分裂中染色体行为的角度解释其原因是________________________________。
【解析】(1)据图可知,丙细胞处于减数分裂Ⅰ后期,细胞质不均等分裂,故驴的性别为雌性,甲细胞无同源染色体,是减数分裂完成后的子细胞,丙的下半极为次级卵母细胞(细胞中的染色体形态为“白长、黑短”),丙的上半极为第一极体(细胞中的染色体形态为“白短、黑长”),根据甲细胞中染色体的形态“白短、黑长”,可知其是第一极体分裂后的子细胞第二极体;乙为减数分裂Ⅱ中期,细胞中存在姐妹染色单体,故处于图1曲线中cd段;图2中的虚线代表减数分裂过程中染色体的含量变化,故乙细胞应处于图2曲线中de段。
(2)图1曲线中de段表示每条染色体中的DNA含量由2变为1,即着丝粒断裂,姐妹染色单体分离,此时细胞应处于减数分裂Ⅱ后期,细胞的名称为次级卵母细胞或极体。
(3)若考虑染色体的片段互换,等位基因的分离发生在减数分裂Ⅰ后期或减数分裂Ⅱ后期,即图2的cd段或fg段。
(4)分析题意可知,骡是马和驴杂交产生的后代,马和驴体细胞中分别有32对和31对染色体,故骡的体细胞中的63条染色体,其中32条来自马,31条来自驴,没有同源染色体,导致减数分裂过程中无法进行同源染色体的联会行为,导致生殖细胞无法形成,因此骡不能繁殖后代。
答案:(1)(第二)极体　cd　de　(2)着丝粒分裂,姐妹染色单体分离　(3)cd 或 fg　(4)骡的体细胞中的 63 条染色体,其中 32 条来自马,31 条来自驴,没有同源染色体,导致减数分裂过程中无法进行同源染色体的联会行为,导致生殖细胞无法形成,因此骡不能繁殖后代
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1.(2024·广东高考)克氏综合征是一种性染色体异常疾病。某克氏综合征患儿及其父母的性染色体组成见图。Xg1和Xg2为X染色体上的等位基因。导致该患儿染色体异常最可能的原因是(　　)
A.精母细胞减数分裂Ⅰ性染色体不分离
B.精母细胞减数分裂Ⅱ性染色体不分离
C.卵母细胞减数分裂Ⅰ性染色体不分离
D.卵母细胞减数分裂Ⅱ性染色体不分离
【解析】选A。本题考查减数分裂过程的异常。根据题图可知,父亲的基因型是XXg1Y,母亲的基因型是XXg2XXg2,患儿的基因型是XXg1XXg2Y,故父亲产生的异常精子的基因型是XXg1Y,原因是精母细胞中同源染色体在减数分裂Ⅰ后期没有分离,A选项正确。
2.(2025·安徽高考)某动物初级精母细胞中,一部分细胞的一对同源染色体的两条非姐妹染色单体间发生了片段互换,产生了4种精细胞,如图所示。若该动物产生的精细胞中,精细胞2、3所占的比例均为4%,则减数分裂过程中初级精母细胞发生交换的比例是(　　)
A.2% B.4% C.8% D.16%
【解析】选D。从图示可以看出,一个初级精母细胞含有4条染色单体。对于单个细胞来说,当其中两条非姐妹染色单体发生一次交换后,这4条染色单体最终会分离进入4个精细胞中。对于任何一个发生了互换的初级精母细胞而言,它产生的后代精细胞中,重组型的比例是2/4=50%。不发生交换的细胞,其后代中重组型配子的比例是0%。题中给出的精细胞2占4%,精细胞3占4%是在所有产生的精细胞(包括由发生交换的细胞产生的和由未发生交换的细胞产生的)中的总比例。因此,重组型配子(精细胞2+精细胞3)在总配子中所占的总比例为4%+4%=8%。设发生互换的初级精母细胞的比例为X,可以建立等式:(发生交换的细胞比例)×(这些细胞产生重组配子的比例)=(总的重组配子比例),即:50%X=8%,解得X=16%。所以在减数分裂过程中,初级精母细胞发生交换的比例是16%,D正确。
3.(2022·山东高考)减数分裂Ⅰ时,若同源染色体异常联会,则异常联会的同源染色体可进入1个或2个子细胞;减数分裂Ⅱ时,若有同源染色体则同源染色体分离而姐妹染色单体不分离,若无同源染色体则姐妹染色单体分离。异常联会不影响配子的存活、受精和其他染色体的行为。基因型为Aa的多个精原细胞在减数分裂Ⅰ时,仅A、a所在的同源染色体异常联会且非姐妹染色单体发生交换。上述精原细胞形成的精子与基因型为Aa的卵原细胞正常减数分裂形成的卵细胞结合形成受精卵。已知A、a位于常染色体上,不考虑其他突变,上述精子和受精卵的基因组成种类最多分别为(　　)
A.6;9　　B.6;12　　C.4;7　　D.5;9
【解析】选A。本题主要考查减数分裂形成配子的种类。基因型为Aa的多个精原细胞在减数分裂Ⅰ时,仅A、a所在的同源染色体异常联会,且非姐妹染色单体发生交换。(1)若A、a所在的染色体片段发生交换,则A、a位于姐妹染色单体上:①异常联会的同源染色体进入1个子细胞,则子细胞基因组成为AAaa或不含A、a,经减数分裂Ⅱ,同源染色体分离而姐妹染色单体不分离,可形成基因型为Aa和不含A、a的精子;②异常联会的同源染色体进入2个子细胞,则子细胞基因组成为Aa,经减数分裂Ⅱ,可形成基因型为A或a的精子。(2)若A、a所在的染色体片段未发生交换:①异常联会的同源染色体进入1个子细胞,则子细胞基因组成为AAaa或不含A、a,经减数分裂Ⅱ,同源染色体分离而姐妹染色单体不分离,可形成基因型为AA、aa和不含A、a的精子;②异常联会的同源染色体进入2个子细胞,则子细胞基因组成为AA或aa,经减数分裂Ⅱ,可形成基因型为A或a的精子。综上所述,精子的基因组成包括AA、aa、Aa、A、a和不含A或a,共6种,与基因组成为A或a的卵细胞结合,受精卵的基因组成包括AAA、AAa、Aaa、aaa、AA、Aa、aa、A、a,共9种。
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锁定新情境:
雄蜂的 “减数分裂”
　　蜜蜂群体中有雄蜂(由卵细胞直接发育形成)、雌蜂(由受精卵发育形成,分蜂王和工蜂,其中蜂王具有生育能力,工蜂高度不育)。下图为雄蜂精原细胞“减数分裂”的大致过程。回答下列有关问题。
基于核心素养的新考向:
1.(结构与功能观)雄蜂的初级精母细胞____(填“有”或“无”)联会现象,与精原细胞相比,形成的精细胞染色体数目________(填“加倍”“不变”或“减半”)。
2.(批判性思维)1个精原细胞产生的配子种类数为____种,原因是___________ ______________________;1只雄蜂产生的配子种类数为____种(不考虑突变),原因是__________________________________________。
3.(比较与分类)与蜂王正常的减数分裂过程相比,雄蜂的_______________ _______(填“减数第一次分裂”或“减数第二次分裂”)过程与之不同,从染色体的行为变化角度看,其特殊性表现为________________________。
【解析】1.雄蜂的精原细胞中只含有一个染色体组,无同源染色体,因此在减数第一次分裂的前期没有同源染色体联会的发生。据图可知,精原细胞中染色体数目是16条,精细胞中染色体数目也是16条,因此与精原细胞相比,形成的精细胞染色体数目不变。
2.分析可知,雄蜂1个精原细胞经“减数分裂”后形成1个精细胞,因此对雄蜂来说,它们的1个精原细胞产生的配子数目是1个,种类数只能是1种。在没有突变的情况下,雄蜂的精原细胞经过“减数分裂”形成精细胞的过程中无基因重组,因此1只雄蜂产生的配子种类数为1种。
3.据图可知,雄蜂的减数第二次分裂与蜂王的减数第二次分裂都是细胞质不均等分裂,着丝粒分裂,姐妹染色单体分开等,两者是相同的,但与蜂王的减数第一次分裂相比,雄蜂的减数第一次分裂虽然也是细胞质不均等分裂,但16条(所有)染色体同时移到细胞的一极,而蜂王的减数第一次分裂时32条(所有)染色体平均移到细胞的两极,即蜂王的减数第一次分裂与雄蜂的减数第一次分裂过程是不相同的。
答案:1.无　不变　
2.1　雄蜂的1个精原细胞通过“减数分裂”只能产生1个配子　1　雄蜂的“减数分裂”过程中无基因重组
3.减数第一次分裂　雄蜂的精原细胞在进行减数第一次分裂时,16条染色体同时移到细胞的一极
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第16讲　细胞的减数分裂和受精作用
考点一　减数分裂与受精作用
考点二　减数分裂和有丝分裂的比较
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1.阐明减数分裂产生染色体数量减半的精细胞或卵细胞。 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。 3.运用模型与建模的方法分析减数分裂过程及染色体、核DNA数量变化。 4.运用比较法分析有丝分裂和减数分裂的异同。
考点一　减数分裂与受精作用
【要点梳理·夯基固本】
一、减数分裂
1.精子的形成过程:
2.减数分裂的概念:
3.减数分裂过程中相关概念:
名师点睛　关于同源染色体的两点提醒
(1)同源染色体的形状、大小未必都相同,如X、Y染色体形状不同,但属于同源染色体。
(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。
4.卵细胞的形成过程(以哺乳动物为例):
二、配子中染色体组合的多样性
1.自由组合:
2.互换:
三、受精作用
易错辨析
1.同源染色体在细胞分裂过程中一定能发生联会。( )
分析:同源染色体在有丝分裂过程中不发生联会。
2.减数分裂中发生均等分裂的细胞一定是次级精母细胞。( )
分析:极体分裂时,细胞质均等分裂。
3.减数分裂Ⅰ后期,着丝粒分裂导致染色体数目加倍。( )
分析:减数分裂过程中的着丝粒分裂发生在减数分裂Ⅱ。
×
×
×
4.在减数分裂过程中,染色体数目减半发生在减数分裂Ⅱ。( )
分析:减数分裂过程中染色体数目减半的原因是同源染色体分离,发生在
减数分裂Ⅰ。
5.减数分裂过程中先发生同源染色体分离,然后非同源染色体自由组合。
( )
分析:减数分裂过程中同源染色体分离和非同源染色体自由组合是同时发
生的。
6.精子和卵细胞的相互识别是通过细胞膜的直接接触完成的。( )
7.减数分裂与受精作用使亲子代的体细胞中染色体数目维持稳定。( )
×
×
√
√
长句表达
1.(必修2 P22图2-5延伸)卵细胞产生过程中,细胞质不均等分裂,其意义是
______________________________________________________________。
2.(必修2 P20旁栏)在减数分裂Ⅰ中染色体出现了同源染色体的联会和
________________________________________,这对生物的遗传意义是增加
了______________,维持生物前后代细胞中染色体的恒定,从而保证了______
______________。
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
非姐妹染色单体的互换、同源染色体的分离
配子的多样性
遗传
物质的稳定性
【命题探究·释疑解惑】
【典例】图甲为卵巢中的一些细胞图像,图乙表示细胞内染色体数和核DNA分子数在不同分裂时期的统计数据。回答下列问题。
(1)图甲中含有2个染色体组的细胞图像是____,图乙与之对应的时期是____。
(2)图甲中属于有丝分裂的细胞图像是____,图乙中________(填“有”或“没有”)与之相对应的时期。
②
B
①
没有
【解析】(1)图甲中②细胞含有2个染色体组,该细胞中染色体数∶核DNA分子数=1∶2,且染色体数与体细胞相同,对应图乙中的B。
(2)分析可知,图甲中①属于有丝分裂图像,①细胞中染色体数目是体细胞的2倍,在图乙中没有与之相对应的时期。
(3)图乙最可能表示______分裂过程中染色体数和核DNA分子数的相对含量变化。如果该种细胞分裂按照A、B、C、D的时间顺序依次进行,图乙中处于A时期的细胞名称应为____________。
(4)图甲中与图乙C时期对应的图像是____(填序号),该图所表示的细胞名称为____________________;图甲中与图乙D时期对应的图像是______(填序号),该图所表示的细胞名称为________________。
聚焦考查点:减数分裂图像辨析和染色体数与核DNA分子数变化规律。
减数　　　
卵原细胞
③
次级卵母细胞或极体
④
卵细胞或极体
【解析】 (3)图乙D中染色体数只有体细胞的一半,可见图乙最可能表示减数分裂过程中染色体数和核DNA分子数的相对含量变化。由于细胞分裂按照A、B、C、D的时间顺序依次进行,结合图甲可知,图乙中处于A时期的细胞中染色体数和核DNA分子数都为4,而B时期的细胞中核DNA分子数为8,所以处于A时期的细胞名称应为卵原细胞。
(4)图甲中与图乙C时期对应的图像是③,处于减数分裂Ⅱ过程中,该图所示的细胞名称为次级卵母细胞或极体。图甲中与图乙D时期对应的图像是④,该图所表示的细胞名称为卵细胞或极体。
破解策略
1.“物理模型法”确定减数分裂中的细胞类型:
2.“数学模型法”分析减数分裂过程中染色体、核DNA和染色单体的变化(以精子为例):
(1)甲为精原细胞;乙为初级精母细胞;丙、丁为次级精母细胞;戊为精细胞。
(2)染色体数目变化及原因。
①减数分裂Ⅰ末期,同源染色体分开分别进入两个子细胞,染色体数目减半。
②减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,染色体数目加倍到体细胞水平。
③减数分裂Ⅱ末期,细胞一分为二,染色体数目减半。
(3)核DNA数目变化及原因。
①减数分裂前的间期,DNA复制,核DNA数目加倍。
②减数分裂Ⅰ末期,细胞一分为二,核DNA数目减半。
③减数分裂Ⅱ末期,细胞一分为二,核DNA数目再减半。
(4)染色单体数目变化及原因。
①减数分裂前的间期,DNA复制,染色单体形成。
②减数分裂Ⅰ末期,细胞一分为二,染色单体数目减半。
③减数分裂Ⅱ后期,着丝粒分裂,染色单体消失。
【扣点专练·通法悟道】
1.如图为某昆虫(2N=8)体内一个减数分裂细胞的局部示意图(图中只显示其中2条染色体),细胞另一极的结构未绘出,已知该昆虫的基因型为GgXEY(只考虑染色体互换),下列叙述正确的是(　　)
A.图示完整细胞内应有8条染色单体
B.图示细胞处于减数分裂Ⅱ后期
C.图示细胞经过分裂能得到4种配子
D.图示细胞为初级卵母细胞,进行不均等分裂
√
【解析】选C。该昆虫2n=8,图示细胞处于减数分裂Ⅰ后期,完整细胞内应有8条染色体,应有16条染色单体,A错误;图示细胞染色体中的着丝粒还未分裂,应该正在进行同源染色体的分离,处于减数分裂Ⅰ后期,B错误;图示细胞发生的是基因突变则经过分裂能得到3种配子,发生的是互换则经过分裂能得到4种配子,只考虑染色体互换图示细胞经过分裂能得到4种配子,C正确;根据该动物的基因型GgXEY可知,该动物的性别为雄性,则该细胞为初级精母细胞,D错误。
2.(2026·汕头联考)2025年2月,我国科学家的研究成果“体外重构减数分裂DNA双链断裂形成”揭示了减数分裂过程中,DNA双链断裂(DSB)触发同源重组的特殊调控机制。下列对高等动物减数分裂以及受精作用的叙述,正确的是(　　)
A.精子形成过程中不同时期的细胞Y染色体的数量可以是1或2条
B.DNA双链断裂(DSB)触发同源染色体之间片段的交换,增加了后代的遗传多样性
C.受精作用体现了细胞膜的流动性,受精卵中的DNA一半来自父方,一半来自母方
D.1个精原细胞经减数分裂形成4种精细胞,而1个卵原细胞经减数分裂只能形成1种卵细胞
√
【解析】选B。精子形成过程中,精原细胞(含1条X染色体和1条Y染色体)经过染色体复制形成初级精母细胞(含1条X染色体和1条Y染色体);减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离,次级精母细胞可能含1条X染色体或1条Y染色体;减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂,含有Y染色体的次级精母细胞此时含有2条Y染色体,所以精子形成过程中不同时期的细胞Y染色体的数量可以是0、1或2条,A错误。DNA双链断裂(DSB)会触发同源染色体之间片段的交换,即发生基因重组,基因重组能产生多种配子组合,增加了后代的遗传多样性,B正确。受精作用体现了细胞膜的流动性;受精卵中的核DNA一半来自父方,一半来
自母方,但细胞质中的DNA几乎全部来自母方,所以受精卵中的DNA不是一半来自父方,一半来自母方,C错误。不考虑互换等情况时,1个精原细胞经减数分裂形成4个精子,但只有2种类型;在考虑姐妹染色单体互换等情况下,1个精原细胞经减数分裂形成4种精子;1个卵原细胞经减数分裂只能形成1个卵细胞,也就只有1种卵细胞,D错误。
考点二　减数分裂和有丝分裂的比较
【命题探究·释疑解惑】
【典例】图1表示细胞分裂的不同时期染色体数与核DNA分子数比例的变化关系;图2表示某动物处于细胞分裂不同时期的图像。请据图回答下列问题。
(1)图1中BC段形成的原因是____________,DE段形成的原因是____________________。
(2)图2中__________细胞处于图1中的CD段。
(3)图2中具有同源染色体的是____________细胞,乙细胞中的①和④是__________________。
DNA复制　
着丝粒分裂　
丙、丁
甲、乙、丙
一对同源染色体
【解析】(1)图1中表示染色体数与核DNA分子数比例,可判断BC段进行DNA复制,此时细胞中的染色体由1个染色体含有1个DNA状态转变成含有2个DNA的状态;DE段着丝粒分裂,姐妹染色单体分离形成染色体,此时细胞中染色体数∶核DNA数=1∶1。
(2)图2中的丙、丁细胞着丝粒没有分裂,即细胞中每条染色体含有2个核DNA分子,处于图1中的CD段。
(3)图2的细胞中有2个染色体组的是乙、丙,有同源染色体的是甲、乙、丙。乙细胞中的①和④可表示一对同源染色体。
(4)图2中丙细胞含有____条染色单体,该细胞处于_______________期。
(5)图2中丁细胞的名称为________________,如果丁细胞中的M为X染色体,则N一定是____________。若M的姐妹染色单体上出现等位基因,其原因是发生了_______________________________________________________。
聚焦考查点:减数分裂与有丝分裂图像辨析和染色体数与DNA数变化规律。
8　
减数分裂Ⅰ后
常染色体
同源染色体的非姐妹染色单体间互换(基因重组)或基因突变
【解析】(4)图2中的丙细胞的细胞质均等分裂,且表现为同源染色体彼此分离,非同源染色体自由组合,所以图2中丙细胞的名称为初级精母细胞,该细胞处于减数分裂Ⅰ后期,细胞含有8条染色单体。
(5)图丙细胞表现为均等分裂,处于减数分裂Ⅰ后期,因而为初级精母细胞,其产生的子细胞为次级精母细胞,即图2中丁细胞的名称为次级精母细胞,如果丁细胞中的M为X染色体,由于其中不含同源染色体,因此,N一定是常染色体,若M的姐妹染色单体上出现等位基因,该现象出现的原因是同源染色体的非姐妹染色单体间发生互换,也可能是发生了基因突变。
破解策略
1.“比较法”分析减数分裂和有丝分裂:
比较项目 减数分裂 有丝分裂
分裂的细胞 原始生殖细胞 体细胞或原始生殖细胞
染色体复制时期 减数分裂前的间期 分裂间期
细胞分裂次数 2次 1次
联会、四分体 发生在减数 分裂Ⅰ前期 不出现
染色体互换 (基因重组) 发生在同源染色体的 非姐妹染色单体之间 不发生
比较项目 减数分裂 有丝分裂
同源染色体分离 发生在减数 分裂Ⅰ后期 不发生
着丝粒分裂 发生在减数分裂Ⅱ后期 发生在后期
子细胞间的 遗传物质 不一定相同 一般相同
可遗传变异 基因突变、基因 重组、染色体变异 基因突变、
染色体变异
2.“物理模型法”分析减数分裂与有丝分裂:
(1)三个前期图的判断。
(2)三个中期图的判断。
(3)五个后期图的判断。
【扣点专练·通法悟道】
1.如图是某雄性动物精巢中细胞进行分裂时,相关物质数量变化的部分曲线图。下列分析错误的是(　　)
A.该图可以用来表示减数分裂部分过程中
染色单体的数量变化
B.若该图表示果蝇体内细胞减数分裂时染色体的数量变化,则n值为4
C.若该图为有丝分裂核DNA数量变化,则ab段染色体数与核DNA数的比值为1/2
D.若n值为1,则该图表示有丝分裂或减数分裂时一条染色体上DNA数量的变化
√
【解析】选C。减数分裂Ⅰ结束后染色单体数目减半,因此该图可表示减数分裂部分过程中染色单体的数量变化,A正确;果蝇体内细胞减数分裂时染色体的数量变化为8-4-8-4,则n=4,B正确;若该图为有丝分裂核DNA数量变化,则ab段可代表有丝分裂的前期、中期、后期,染色体数与核DNA数的比值为1/2或1,C错误;有丝分裂或减数分裂时一条染色体上DNA数量可随着着丝粒断裂由2变为1,则n=1时,该图可表示有丝分裂或减数分裂时一条染色体上DNA数量变化,D正确。
从教材走向高考
2.(必修2 P28“拓展应用”T2延伸)骡是马和驴杂交产生的后代,马和驴体细胞中分别有 32 对和 31 对染色体。下图甲、乙、丙表示驴的某个细胞在不同分裂时期的部分染色体组成。
(1)甲细胞的名称是____________,乙细胞处于图 1 曲线中______段,乙细胞
处于图 2 曲线中____段。
(2)图 1 曲线中 de 段形成的原因是_______________________________。
(第二)极体　
cd
de
着丝粒分裂,姐妹染色单体分离
【解析】(1)据图可知,丙细胞处于减数分裂Ⅰ后期,细胞质不均等分裂,故驴的性别为雌性,甲细胞无同源染色体,是减数分裂完成后的子细胞,丙的下半极为次级卵母细胞(细胞中的染色体形态为“白长、黑短”),丙的上半极为第一极体(细胞中的染色体形态为“白短、黑长”),根据甲细胞中染色体的形态“白短、黑长”,可知其是第一极体分裂后的子细胞第二极体;乙为减数分裂Ⅱ中期,细胞中存在姐妹染色单体,故处于图1曲线中cd段;图2中的虚线代表减数分裂过程中染色体的含量变化,故乙细胞应处于图2曲线中de段。
(2)图1曲线中de段表示每条染色体中的DNA含量由2变为1,即着丝粒断裂,姐妹染色单体分离,此时细胞应处于减数分裂Ⅱ后期,细胞的名称为次级卵母细胞或极体。
(3)考虑染色体的片段互换,等位基因的分离可能发生在图 2 曲线中
__________段(不考虑其他异常)。
(4)骡的原始生殖细胞不能发生正常的减数分裂,不能繁殖后代。从减数分
裂中染色体行为的角度解释其原因是_____________________________
_____________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________。
cd 或 fg　
骡的体细胞中的 63 条染色体,其中 32 条来自马,31 条来自驴,没有同源染色体,导致减数分裂过程中无法进行同源染色体的联会行为,导致生殖细胞无法形成,因此骡不能繁殖后代
【解析】 (3)若考虑染色体的片段互换,等位基因的分离发生在减数分裂Ⅰ后期或减数分裂Ⅱ后期,即图2的cd段或fg段。
(4)分析题意可知,骡是马和驴杂交产生的后代,马和驴体细胞中分别有32对和31对染色体,故骡的体细胞中的63条染色体,其中32条来自马,31条来自驴,没有同源染色体,导致减数分裂过程中无法进行同源染色体的联会行为,导致生殖细胞无法形成,因此骡不能繁殖后代。
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1.(2024·广东高考)克氏综合征是一种性染色体异常疾病。某克氏综合征患儿及其父母的性染色体组成见图。Xg1和Xg2为X染色体上的等位基因。导致该患儿染色体异常最可能的原因是(　　)
A.精母细胞减数分裂Ⅰ性染色体不分离
B.精母细胞减数分裂Ⅱ性染色体不分离
C.卵母细胞减数分裂Ⅰ性染色体不分离
D.卵母细胞减数分裂Ⅱ性染色体不分离
√
【解析】选A。本题考查减数分裂过程的异常。根据题图可知,父亲的基因型是XXg1Y,母亲的基因型是XXg2XXg2,患儿的基因型是XXg1XXg2Y,故父亲产生的异常精子的基因型是XXg1Y,原因是精母细胞中同源染色体在减数分裂Ⅰ后期没有分离,A选项正确。
2.(2025·安徽高考)某动物初级精母细胞中,一部分细胞的一对同源染色体的两条非姐妹染色单体间发生了片段互换,产生了4种精细胞,如图所示。若该动物产生的精细胞中,精细胞2、3所占的比例均为4%,则减数分裂过程中初级精母细胞发生交换的比例是(　　)
A.2% B.4% C.8% D.16%
√
【解析】选D。从图示可以看出,一个初级精母细胞含有4条染色单体。对于单个细胞来说,当其中两条非姐妹染色单体发生一次交换后,这4条染色单体最终会分离进入4个精细胞中。对于任何一个发生了互换的初级精母细胞而言,它产生的后代精细胞中,重组型的比例是2/4=50%。不发生交换的细胞,其后代中重组型配子的比例是0%。题中给出的精细胞2占4%,精细胞3占4%是在所有产生的精细胞(包括由发生交换的细胞产生的和由未发生交换的细胞产生的)中的总比例。因此,重组型配子(精细胞2+精细胞3)在总配子中所占的总比例为4%+4%=8%。设发生互换的初级精母细胞的比例为X,可以建立等式:(发生交换的细胞比例)×(这些细胞产生重组配子的比例)=(总的重组配子比例),即:50%X=8%,解得X=16%。所以在减数分裂过程中,初级精母细胞发生交换的比例是16%,D正确。
3.(2022·山东高考)减数分裂Ⅰ时,若同源染色体异常联会,则异常联会的同源染色体可进入1个或2个子细胞;减数分裂Ⅱ时,若有同源染色体则同源染色体分离而姐妹染色单体不分离,若无同源染色体则姐妹染色单体分离。异常联会不影响配子的存活、受精和其他染色体的行为。基因型为Aa的多个精原细胞在减数分裂Ⅰ时,仅A、a所在的同源染色体异常联会且非姐妹染色单体发生交换。上述精原细胞形成的精子与基因型为Aa的卵原细胞正常减数分裂形成的卵细胞结合形成受精卵。已知A、a位于常染色体上,不考虑其他突变,上述精子和受精卵的基因组成种类最多分别为(　　)
A.6;9　　B.6;12　　C.4;7　　D.5;9
√
【解析】选A。本题主要考查减数分裂形成配子的种类。基因型为Aa的多个精原细胞在减数分裂Ⅰ时,仅A、a所在的同源染色体异常联会,且非姐妹染色单体发生交换。(1)若A、a所在的染色体片段发生交换,则A、a位于姐妹染色单体上:①异常联会的同源染色体进入1个子细胞,则子细胞基因组成为AAaa或不含A、a,经减数分裂Ⅱ,同源染色体分离而姐妹染色单体不分离,可形成基因型为Aa和不含A、a的精子;②异常联会的同源染色体进入2个子细胞,则子细胞基因组成为Aa,经减数分裂Ⅱ,可形成基因型为A或a的精子。(2)若A、a所在的染色体片段未发生交换:①异常联会的同源染色体进入1个
子细胞,则子细胞基因组成为AAaa或不含A、a,经减数分裂Ⅱ,同源染色体分离而姐妹染色单体不分离,可形成基因型为AA、aa和不含A、a的精子;②异常联会的同源染色体进入2个子细胞,则子细胞基因组成为AA或aa,经减数分裂Ⅱ,可形成基因型为A或a的精子。综上所述,精子的基因组成包括AA、aa、Aa、A、a和不含A或a,共6种,与基因组成为A或a的卵细胞结合,受精卵的基因组成包括AAA、AAa、Aaa、aaa、AA、Aa、aa、A、a,共9种。
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锁定新情境:
雄蜂的 “减数分裂”
　　蜜蜂群体中有雄蜂(由卵细胞直接发育形成)、雌蜂(由受精卵发育形成,分蜂王和工蜂,其中蜂王具有生育能力,工蜂高度不育)。下图为雄蜂精原细胞“减数分裂”的大致过程。回答下列有关问题。
基于核心素养的新考向:
1.(结构与功能观)雄蜂的初级精母细胞____(填“有”或“无”)联会现象,与精原细胞相比,形成的精细胞染色体数目________(填“加倍”“不变”或“减半”)。
2.(批判性思维)1个精原细胞产生的配子种类数为____种,原因是_____________________________________________________;1只雄蜂产生的配子种类数为____种(不考虑突变),原因是________________________
__________________。
无　　
不变
1
雄蜂的1个精原细胞通过“减数分裂”只能产生1个配子
1
雄蜂的“减数分裂”过程中
无基因重组
【解析】1.雄蜂的精原细胞中只含有一个染色体组,无同源染色体,因此在减数第一次分裂的前期没有同源染色体联会的发生。据图可知,精原细胞中染色体数目是16条,精细胞中染色体数目也是16条,因此与精原细胞相比,形成的精细胞染色体数目不变。
2.分析可知,雄蜂1个精原细胞经“减数分裂”后形成1个精细胞,因此对雄蜂来说,它们的1个精原细胞产生的配子数目是1个,种类数只能是1种。在没有突变的情况下,雄蜂的精原细胞经过“减数分裂”形成精细胞的过程中无基因重组,因此1只雄蜂产生的配子种类数为1种。
3.(比较与分类)与蜂王正常的减数分裂过程相比,雄蜂的_______________ (填“减数第一次分裂”或“减数第二次分裂”)过程与之不同,从染色体的行为变化角度看,其特殊性表现为_____________________________________
__________________________________________。
　 雄蜂的精原细胞在进行减数第一次分裂时,16条染色体同时移到细胞的一极
减数第一次分裂
【解析】3.据图可知,雄蜂的减数第二次分裂与蜂王的减数第二次分裂都是细胞质不均等分裂,着丝粒分裂,姐妹染色单体分开等,两者是相同的,但与蜂王的减数第一次分裂相比,雄蜂的减数第一次分裂虽然也是细胞质不均等分裂,但16条(所有)染色体同时移到细胞的一极,而蜂王的减数第一次分裂时32条(所有)染色体平均移到细胞的两极,即蜂王的减数第一次分裂与雄蜂的减数第一次分裂过程是不相同的。

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