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(共54张PPT)
第15讲　减数分裂和
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。
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.活动:观察减数分裂的装片或视频,运用模型模拟染色体的变化。
考情
分析 1.减数分裂的过程
2.观察减数分裂
考点一
减数分裂的过程
1.减数分裂的相关概念
(1)减数分裂的概念。
必备知识·梳理
落实概念·夯实基础
有性
一半
(2)同源染色体和非同源染色体。
①同源染色体(图中的a和b、c和d)。
一般相同
父方
母方
联会
②非同源染色体。
指形状、大小一般 ,且在减数分裂过程中不发生 的染色体。如图中的a和c(或d)、b和c(或d)。
不相同
联会
提醒　①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。
②二倍体生物有丝分裂过程中始终存在同源染色体,但不联会,也不形成四分体。
③细胞中的每套非同源染色体为一个染色体组。
(3)联会和四分体。
提醒　1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体,含4个核DNA分子(有8条脱氧核苷酸链)。
前
同源染色体
四
(4)互换。
①时期: (四分体时期)。
②范围:同源染色体中 之间互换片段。
③图示。
减数分裂Ⅰ前期
非姐妹染色单体
④结果及意义:导致基因重组,产生多种配子,若不互换只产生AB、ab两种配子,若互换则可产生AB、ab、Ab和aB四种配子,产生可遗传的变异。
2.减数分裂的过程(以哺乳动物为例)
(1)精子的形成过程。
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
(2)卵细胞的形成过程。
初级卵母细胞
次级卵母细胞
极体
卵细胞
(3)比较精子和卵细胞形成过程的异同。
不均等分裂
变形
4
1
提醒　卵细胞形成过程中,初级卵母细胞和次级卵母细胞不均等分裂,极体均等分裂。
3.减数分裂过程中相关物质变化
(1)染色体数目变化曲线。
(2)核DNA数目变化曲线。
(3)染色单体数目变化曲线。
【情境·思维·深析】
1.如图所示细胞为某动物个体发育相关的分裂细胞,据图回答下列问题。
(1)图中没有同源染色体的细胞是 。
(2)减数分裂Ⅰ前期有 个四分体,有丝分裂前期有 个四分体。
(3)有丝分裂后期有 对同源染色体,1和5 (填“是”或“不是”)同源染色体。
(4)受精卵中1号染色体上某位置有A基因,则3号染色体上相同位置有
。
精子和卵细胞
2
0
4
不是
A基因或其等位基因
2.如图1所示为某动物初级精母细胞中的两对同源染色体,其减数分裂过程中,同源染色体非姐妹染色单体之间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 。
①③、②④
考向1　围绕减数分裂相关概念,考查生命观念
1.(2025·河南新乡三模)同源染色体是种系内在进化上具有共同祖先、起源相同的染色体。下列相关叙述错误的是(　　)
A.同源染色体的相同位置一般具有相同的基因种类,各基因线性排列顺序相同
B.同源染色体一般具有相同的形状、大小、结构和功能,可在减数分裂时联会
C.随着性别分化,出现了X、Y染色体同源不同型、仅保留部分同源区段的现象
D.随着染色体复制,细胞核中可能产生新的等位基因,导致同源染色体的数量加倍
D
核心考向·突破
把握方向·训练到位
【解析】 随着染色体复制,细胞核中可能发生基因突变,产生新的等位基因,但同源染色体的数量不会加倍。
2.(2023·北京卷,5)武昌鱼(2n=48)与长江白鱼(2n=48)经人工杂交可得到具有生殖能力的子代。显微观察子代精巢中的细胞,一般不能观察到的是(　　)
A.含有24条染色体的细胞
B.染色体两两配对的细胞
C.染色体移到两极的细胞
D.含有48个四分体的细胞
D
【解析】 子代是具有生殖能力的,可以进行正常的减数分裂,减数分裂Ⅱ前期、中期以及精子中含有24条染色体;减数分裂Ⅰ前期同源染色体会两两配对;减数分裂Ⅰ后期同源染色体分开并移向两极,在减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体分开并移到两极,细胞有丝分裂后期也可观察到染色体移向细胞两极;在减数分裂Ⅰ前期,细胞中可观察到24个四分体。
考向2　结合减数分裂过程中的相关结构和物质数量变化,考查科学思维
3.(2025·湖北黄冈模拟)如图是某二倍体哺乳动物细胞减数分裂过程中染色体数和核DNA数的变化图,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表不同的时期。下列相关叙述错误的是(　　)
A.Ⅰ可代表减数分裂Ⅱ的后期
B.Ⅰ、Ⅳ时期每条染色体含1个DNA
C.Ⅲ、Ⅳ时期细胞内的染色体组数相同
D.Ⅱ、Ⅲ均可能出现细胞质不均等分配的现象
D
【解析】 由数量关系可知,Ⅰ时期核DNA数和染色体数均为2n,可代表减数分裂Ⅱ的后期;Ⅰ、Ⅳ时期,核DNA数∶染色体数=1∶1,说明无染色单体,每条染色体上DNA的含量为1;Ⅲ时期可代表减数分裂Ⅱ的前期、中期,染色体组数为1,Ⅳ时期可代表形成的生殖细胞,细胞内染色体组数也为1;若该动物为雌性,Ⅱ可代表减数分裂Ⅰ,Ⅰ可代表减数分裂Ⅱ后期,Ⅰ和Ⅱ均可能出现细胞质不均等分配的现象,Ⅲ可代表减数分裂Ⅱ的前期、中期,不会出现细胞质不均等分配的现象。
4.(2025·湖南长沙模拟)下图表示精子或卵细胞形成过程中的细胞分裂图像,下列说法错误的是(　　)
A.甲同学认为图1一定是初级精母细胞
B.乙同学认为图4一定是次级精母细胞
C.丙同学认为图2一定是初级卵母细胞
D.丁同学认为图3一定是次级卵母细胞
B
【解析】 图1细胞质均等分裂,且有同源染色体,为初级精母细胞;图4细胞质均等分裂,且无同源染色体,为次级精母细胞或者第一极体;图2细胞质不均等分裂,且有同源染色体,为初级卵母细胞;图3细胞质不均等分裂,且无同源染色体,为次级卵母细胞。
归纳总结
根据细胞质的分裂方式判断
减数分裂中的细胞类型
考点二
配子多样性与受精作用
1.配子中染色体组合多样性的原因
(1)减数分裂Ⅰ前期同源染色体的 间的互换。
(2)减数分裂Ⅰ后期 的自由组合。
必备知识·梳理
落实概念·夯实基础
非姐妹染色单体
非同源染色体
2.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 最多
1个卵原细胞 2n种
1个雌性个体 2n种 最多
2种
2n种
1种
2n种
(3)四分体中的非姐妹染色单体之间的互换(变异类型: )。
基因重组
3.受精作用
(1)概念:卵细胞和精子相互识别、融合成为 的过程。
(2)实质:精子的细胞核与卵细胞的 相融合,使彼此的染色体会合在一起。
(3)结果:受精卵中的 数目又恢复到体细胞中的数目。
提醒　由于细胞质DNA主要来自卵细胞,受精卵中来自母方的遗传物质更多一些。
受精卵
细胞核
染色体
4.减数分裂与受精作用的意义
(1)保证了每种生物前后代 ,维持了生物遗传的稳定性。
(2)子代呈现多样性,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。
5.观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
(1)目的要求。
通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片,识别减数分裂不同时期染色体的形态、位置和数目,加深对减数分裂过程的理解。
(2)材料用具。
蝗虫精母细胞减数分裂装片, 。
染色体数目的恒定
显微镜
(3)方法步骤。
考向3　结合配子多样性的形成,考查科学思维
5.(2025·广东珠海一模)某同学对二倍体生物的遗传稳定性和多样性原因进行综合概括(见表),其中表述有误的是(　　)
核心考向·突破
把握方向·训练到位
A
过程 遗传稳定性 遗传多样性
配子
形成 ①减数分裂使配子中染色体数目减半,且每个配子含一整套同源染色体 ③减数分裂Ⅰ前期同源染色体的非姐妹染色单体间的互换,减数分裂Ⅰ后期非同源染色体的自由组合
受精
作用 ②受精卵中的染色体数目恢复成体细胞中的数目 ④精子和卵细胞的结合具有随机性
A.① B.② C.③ D.④
【解析】 减数分裂使配子中染色体数目减半,二倍体生物配子中不含同源染色体。
考向4　围绕减数分裂的相关实验,考查科学探究
6.(2025·江苏盐城期中)下列关于观察减数分裂实验的叙述,错误的是(　　)
A.用洋葱根尖制成装片,能观察到同源染色体联会现象
B.用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的装片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,可能观察到同源染色体联会现象
D.可用蝗虫精母细胞减数分裂固定装片观察减数分裂过程
A
【解析】 联会现象只发生于减数分裂过程中,洋葱根尖细胞进行有丝分裂,不能观察到同源染色体联会现象。
7.(2025·福建福州模拟)研究者观察杂交鹅掌楸(2n=38)花粉母细胞的减数分裂。以下为镜检时拍摄的4幅图片,下列叙述正确的是(　　)
A.甲、丙的细胞处于减数分裂Ⅰ
B.甲、乙的细胞中不存在同源染色体
C.丁的细胞正在发生同源染色体分离
D.分裂过程的排序为甲→乙→丙→丁
D
【解析】 图甲细胞中染色体正在联会,处于减数分裂Ⅰ前期,图乙细胞处于减数分裂Ⅰ中期,甲、乙细胞均含有同源染色体,丙细胞处于减数分裂Ⅱ中期;丁细胞处于减数分裂Ⅱ后期,细胞中无同源染色体,正在发生着丝粒分裂。
演练真题·感悟高考
1.(2025·云南卷,5)某二倍体动物(2n=4)的基因型为GgFf,等位基因G/g和F/f分别位于两对同源染色体上,在不考虑基因突变的情况下,下列细胞分裂示意图中不可能出现的是(　　)
B
A　 　 B C　 　D
【解析】 该细胞中含有同源染色体,且正在进行同源染色体分离,可判断该细胞处于减数分裂Ⅰ后期,存在姐妹染色单体,其上的基因应相同,但由于该动物的基因型为GgFf,在减数分裂Ⅰ前期,同源染色体上的非姐妹染色单体可发生互换,可能出现选项A的情况;选项B中细胞的基因型为GGGGffff,可能是g基因突变为G基因,F基因突变为f基因,但题干中表明不考虑基因突变,因此不可能出现选项B的情况;该细胞中每条染色体含有两条姐妹染色单体,且同源染色体正在分离,由于非同源染色体自由组合,所以移向细胞同一极的染色体为一组非同源染色体,即G与g、F与f分离,G与F或f组合,可能出现选项C、D的情况。
2.(2025·安徽卷,11)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%
D
【解析】 从图示可以看出,一个初级精母细胞的一对同源染色体的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到4个精细胞中,其中重组型配子的比例是2/4=50%。不发生交换的初级精母细胞,其后代中重组型配子的比例是0。题中给出的“精细胞2、3所占的比例均为4%”是在所有产生的精细胞(包括由发生交换的初级精母细胞产生的和由未发生交换的初级精母细胞产生的)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(总的重组配子比例)为4%+4%=8%。设发生交换的初级精母细胞的比例为X。于是可以建立等式:发生交换的初级精母细胞比例×这些细胞产生重组型配子的比例=总的重组配子比例,即:X×50%=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%。
3.(2025·福建卷,14)某动物(AaBbDd)的孤雌生殖方式是:来自次级卵母细胞的极体,随机与来自同一卵原细胞的其他极体融合形成二倍体细胞,而后发育成新个体。该动物一个次级卵母细胞形成的卵细胞染色体如图所示。来自该次级卵母细胞的极体,以此生殖方式形成的二倍体细胞是(　　)
C
A　 　 B C　 　D
【解析】 根据题图卵细胞的染色体形态和基因组成为Abd,可推知该动物细胞中A与B基因位于同一条染色体上,a与b基因位于另一条染色体上,减数分裂产生题图卵细胞过程中,含A基因和a基因的非姐妹染色单体发生了片段互换;题中的次级卵母细胞产生的第二极体染色体的基因组成为abd,来自同一卵原细胞产生的另外2个第二极体的基因组成分别为ABD和aBD,根据该动物的孤雌生殖方式,由abd极体与其他极体融合形成的二倍体细胞可能为AaBbDd或aaBbDd。由上述分析可知,A、B、D项不可能通过题述情况产生。
4.(2024·江西卷,6)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
B
【解析】 联会配对发生在减数第一次分裂前期,姐妹染色单体分离发生在减数第二次分裂后期,同源染色体分离发生在减数第一次分裂后期;联会时核膜尚未完全消失,妨碍着丝粒与纺锤丝相遇,所以联会时不可能已存在着丝粒与纺锤丝的结合,即它们影响减数分裂的先后顺序是M—P—W—O。
5.(2023·天津卷,8)图甲是百合(2n=24)一个花粉母细胞减数分裂形成的四个子细胞,乙和丙分别是四个子细胞形成过程中不同分裂期的中期图像。下列叙述正确的是(　　)
A.乙和丙均是从与赤道板垂直方向观察到的细胞分裂图像
B.乙中单个细胞的染色体组数是丙中单个细胞的两倍
C.乙中单个细胞的同源染色体对数是丙中单个细胞的两倍
D.基因的分离和自由组合发生于丙所示时期的下一个时期
B
【解析】 乙、丙分别是四个子细胞形成过程中不同分裂期的中期图像,则乙为减数分裂Ⅰ中期图像,丙为减数分裂Ⅱ中期图像。丙中的染色体“一”字排列在细胞中央赤道板上,所以是从与赤道板平行方向(平视)观察到的细胞分裂图像,而乙中染色体不呈“一”字排列,且可以观察到几乎所有染色体,所以乙是从与赤道板垂直方向观察到的细胞分裂图像;图中所给百合是二倍体(2n=24),因此乙中单个细胞的染色体组数是2,丙中为1;乙中单个细胞的同源染色体对数为12,丙中无同源染色体;基因的分离和自由组合发生于减数分裂Ⅰ后期,而丙所示时期的下一个时期为减数分裂Ⅱ后期。

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