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第四单24讲第24讲减数分裂与有性生殖细胞的形成



第 24 讲减数分裂与有性生殖细胞的形成
走进高考第一关: 走进高考第一关:教材关 合作梳理知识体系

减数分裂和受精作用
减数分裂
时间:有性生殖的生物在产生①___________时 变化:分裂过程中,②______复制一次,而③________连续分裂两次 结果:产生的生殖细胞的染色体数目比原始的生殖细胞减少④______

过程
精子的形成(⑤__________中) :

减数分裂和受精作用
受精作用 配子中染色体 组合的多样性 受精作用 特点
同源染色体分离,⑨_______染色体自由组合 同源染色体的_______单体间的交叉互换(四分体时期) 定义:精子和卵细胞合成__________的过程 进入卵细胞的只是精子的_________(细胞核) 一个精子和一个卵细胞结合形成一个_________
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结果:受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目。其中一半 来自父方(精子) ,一半来 自母方(卵细胞)

减数分裂与受精作用的意义
保证每种生物前后代体细胞中__________数目的恒定,即生物物种的稳定 减数分裂中同源染色体分离, 非同源染色体自由结合等, 使生物体产生多种配子, 受精后形成 多种类型的新个体,增加后代的变异性 后代个体具有双亲的遗传性,有更大变异性和生活力 自我校对: ①成熟生殖细胞②染色体③细胞④一半⑤睾丸⑥2 次级精母细胞⑦变形⑧1 次级卵母细 胞⑨非同源非姐妹染色受精卵头部受精卵染色体 解读高考第二关: 解读高考第二关:考点关 考点 1 几组概念的区别和联系 1. 染色体和染色单体 (1)染色体的条数等于着丝点数,有几个着丝点就有几条染色体。 (2)染色单体是染色体复制后,一个着丝点上连接着两条相同的单体,这两条单体被 称为姐妹染色单体,其整体是一条染色体。 (3)比较见下表:

染色体

染色单体

图形

①一个着丝点

②一条染色体

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说明

①无姐妹染色单体 ②含 1 个 DNA 分子

①两条姐妹染色单体 ②含 2 个 DNA 分子

2. 同源染色体与非同源染色体 (1)同源染色体 ①在减数分裂过程中进行配对的两条染色体。 ②形态、大小一般相同。 (2)非同源染色体:在减数分裂中不进行配对的染色体,它们一般形态、大小不同。 (3)比较见下表:

图形

说明

①1 和 2、3 和 4 分别属于一对同源染色体 ②1 和 3、2 和 4、1 和 4、2 和 3 分别属于非同源染色体

3. 同源染色体与四分体 (1)四分体是同源染色体的特殊存在形式,在减数分裂过程中,联会后的一对同源染 色体才可称作四分体(含有 4 条染色单体) 。 (2)在有丝分裂过程中存在同源染色体,复制后每一对同源染色体也包含 4 条染色单 体,但由于不发生联会,所以不存在四分体。 4. 概念之间的数量关系 一个四分体=1 对同源染色体=2 条染色体=4 条染色单体=4 个 DNA 分子
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特别提醒:①同源染色体来源不同,一条来自母方,一条来自父方。故着丝点断裂后形 成的两条子染色体尽管大小、形状相同,但来源不符合父方、母方,故不叫同源染色体。 ②同源染色体存在于减数分裂过程中, 也存在于有丝分裂过程中, 只不过在有丝分裂过 程中不发生联会。 ③X、Y 是一对特殊的同源染色体,尽管大小、形状不同,但减数分裂过程中出现联会 现象。 例析 1(2009江苏,15)对性腺组织细胞进行荧光标记,等位基因 A、a 都被标记为 黄色,等位基因 B、b 都被标记为绿色,在荧光显微镜下观察处于四分体时期的细胞。下列 有关推测合理的是() A. 若这 2 对基因在 1 对同源染色体上,则有 1 个四分体中出现 2 个黄色、2 个绿色荧 光点 B. 若这 2 对基因在 1 对同源染色体上,则有 1 个四分体中出现 4 个黄色、4 个绿色荧 光点 C. 若这 2 对基因在 2 对同源染色体上,则有 1 个四分体中出现 2 个黄色、2 个绿色荧 光点 D. 若这 2 对基因在 2 对同源染色体上,则有 1 个四分体中出现 4 个黄色、4 个绿色荧 光点 解析:若 2 对基因位于 1 对同源染色体上,如 ,则有 1 个四分体中出现 4 个黄色、4 个绿色荧光点,B 对,A 错;如果 2 对基因位于 2 对同源染色体上, 分体中出现 4 个绿色荧光点。 答案:B 互动探究 1 下图是减数分裂中的某一时期。请据图回答: 则有 1 个四分体中出现 4 个黄色荧光点,另一个四

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(1)图中有___________个染色体,__________________个染色单体。 (2)图中有___________对同源染色体,它们是__________。 (3)图中有__________对非同源染色体,形成配子时,非同源染色体有________种组 合类型。而一个这样的原始生殖细胞,最后实际只能产生种配子。 答案: (1)4 8

(2)2 A 和 B,C 和 D (3)4 4 2或1

考点 2 变化规律 1. 变化规律

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2. 数目变化的曲线模型

3. 精子和卵细胞的形成过程比较

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特别提醒: (1)减数分裂是有性生殖生物的遗传和变异的细胞学基础 特别提醒: ①减Ⅰ间期复制基因突变。 ②减Ⅰ前期同源染色体非姐妹染色单体交叉互换基因重组。

另外,减数分裂中也可能发生染色体结构和数目的改变染色体变异。
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(2)减数分裂产生的配子种类 ①假设一个精(卵)原细胞中有 n 对同源染色体,则形成配子(精子或卵细胞)的可能 性(不含交换)为 2n 种;完全含父方(或母方)染色体的配子占的比例是 1/2n;非同源染 色体自由组合的方式有 2(n-1)种可能性。 ②不论精(卵)原细胞内含有多少对染色体,减数分裂Ⅰ形成的次级精(卵)母细胞的 实际数目都是 2 个(1 个) ,实际种类均为 2 种(1 种) ;减数分裂Ⅱ形成的精子(卵细胞) 实际数目都是 4 个(1 个) ,实际种类均为 2 种(1 种) 。 例析 2 在减数分裂中每对同源染色体配对形成四分体, 四分体中的非姐妹染色单体之间 经常发生交换。实验表明,交换也可以发生在某些生物体的有丝分裂中,这种现象称为有丝 分裂交换。下图是某高等动物一个表皮细胞发生有丝分裂交换的示意图,其中 D 和 d,E 和 e,F 和 f 表示某对同源染色体上的三对等位基因。

(1)请问该细胞在发生有丝分裂交换后,产生几种基因型的子代表皮细胞?并分别写 出基因型。 (2)如果不考虑该生物在产生配子时发生的交换,那么该生物产生的配子有几种基因 型?并写出基因型。 (3)如果上图是该生物的精原细胞在产生精细胞时发生减数分裂交换后的结果,请问 由它产生的配子类型有几种?并写出基因型。 (4)如果细胞在减数分裂和有丝分裂中都发生交换,你认为哪一种分裂方式对于遗传 多样性的贡献更大?为什么?

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解析:本题考查细胞分裂中的变异以及理解能力、读图获取信息的能力,用比较、分析 与综合等方法对遗传学现象进行推理、做出合理解释和正确判断的能力。染色体间,甚至姐 妹染色单体之间均可以发生遗传物质的重新组合, 遗传物质的交换过程并不只发生于减数分 裂中。 有丝分裂的重组机理似乎是按照减数分裂的重组机理进行的, 即在同样的染色体段落 处于足够接近时, 二者之间发生物质的交换。 对于位于一对同源染色体上的两对等位基因来 说, 有丝分裂交换与减数分裂的交叉互换过程不同而且有很大的差异, 同是一个细胞分裂形 成子细胞, 有丝分裂交换可能形成 2 种或 1 种基因型的子细胞, 减数分裂交叉互换则能形成 4 种基因型的配子。解答本题时要充分利用题目所给的示意图,并注意一个细胞与多个细胞 产生配子类型的区别。 答案: (1)2 种或 1 种(有 2 种可能,一种可能出现 2 种基因型,一种可能出现 1 种基 因型) 。DdEeFF 和 DdEeff 或 DdEeFf。 (不考虑字母顺序) 若答案为:有 2 种可能,每种可能出现 2 种基因型,基因型写为 DEF/deF 和 DEf/def 或 DEF/def 和 DEf/deF,才给分。 提供这种答案是考虑到考生可能运用了基因在染色体上的位 置效应知识回答该问题。 (2)2 种。DEF 和 def。 (3)4 种。DEF、DEf、deF、def。 (4)减数分裂的贡献更大。因为减数分裂所产生的重组配子能遗传到下一代,而有丝分 裂产生的细胞只是对个体的局部有影响。 点评:理解减数分裂应注意的几点: 1. 减数分裂发生场所:仅发生在进行有性生殖的生物性成熟个体的生殖器官中,如卵 巢、睾丸、花药、胚囊。 2.染色体复制时间: 在减Ⅰ间期, 即性原细胞发育成初级性母细胞的过程中, 复制完成, 性原细胞就成为初级性母细胞。 3. 减数第一次分裂的特征 (1)着丝点未分裂,同源染色体分离,染色体数目减半。 (2)同源染色体分离的同时非同源染色体自由组合。这是两大遗传定律的细胞学基础。
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4. 减数第二次分裂的特征:着丝点分裂,此过程与有丝分裂相似,但不同的是减Ⅱ不 存在同源染色体。 互动探究 2-1 下列有关精子和卵细胞形成的说法正确的是() A. 二者形成过程中都出现联会、四分体、同源染色体分离、非同源染色体自由组合现 象 B. 二者形成过程中都有染色体的复制和均分,二者所含遗传物质均是正常体细胞的一 半 C. 精子和卵细胞形成过程中不同的地方是精子需变形,卵细胞不需要变形,其余完全 相同 D. 形成 100 个受精卵,至少需要 100 个精原细胞和 100 个卵原细胞 解析:A 项中,精子和卵细胞都是经减数分裂产生的,减Ⅰ有同源染色体联会、四分体 形成、同源染色体分离,非同源染色体自由组合。 B 项中,精子和卵细胞的细胞核中的遗传物质均是正常体细胞的一半,而卵细胞在形成 过程中细胞质不均等分裂,细胞质中的遗传物质多于正常体细胞细胞质中遗传物质的一半, 精子则几乎不含细胞质。 C 项中,精子与卵细胞形成中除精子需要变形形成外还有细胞质的分裂分配情况不同、 分裂结果不同等。 D 项中,1 个精原细胞产生 4 个精子,只需 25 个精原细胞就能产生 100 个精子。 答案:A 点评:1. 基因的分离定律、自由组合定律、伴性遗传都发生在有性生殖的减数分裂过 程中,与减数分裂中染色体的行为变化密切相关。 ①染色体的行为与遗传规律的关系 同源染色体分离→等位基因分离……分离定律 ↘ ↓ 性染色体分离……性别决定、伴性遗传 非同源染色体自由组合→非等位基因自由组合……自由组合定律
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②两大遗传规律发挥作用的顺序 分离定律→自由组合定律 (减Ⅰ后期) (减Ⅰ后期) 2. 细胞质遗传(线粒体 DNA、叶绿体 DNA 遗传) ①减数分裂时,存在于细胞质内的遗传物质,随线粒体、叶绿体不均等地、随机地分配 到两个子细胞中……杂交后代不出现一定的分离比。 ②减数分裂形成卵细胞时细胞质是不均等分配的, 而精子形成时经变形只含有少量的细 胞质,使受精卵中细胞质(含质基因)主要来自卵细胞母系遗传。 互动探究 2-2 一个初级精母细胞在减数第一次分裂时,有一对同源染色体不发生分离, 所形成的次级精母细胞减数第二次分裂时正常;另一个初级精母细胞减数第一次分裂时正 常,减数第二次分裂时,在两个次级精母细胞中,有一个次级精母细胞的 l 条染色体的姐妹 染色单体没有分开。以上两个初级精母细胞可产生染色体数目不正常的配子(以下简称不正 常配子)。上述两个初级精母细胞减数分裂的最终结果应当是() A. 两者产生的配子全部都不正常 B. 前者产生一半不正常的配子,后者产生的配子都不正常 C. 两者都只产生一半不正常的配子 D. 前者产生的配子都不正常,后者产生一半不正常的配子 解析: 本题一方面考查减数分裂过程中有关染色体的行为变化, 另一方面又考查了学生 的推理和判断的能力。只有真正明确减数分裂的具体过程,才能正确解答此类习题。 答案:D 考点 3 有丝分裂和减数分裂的比较 1.分裂过程的比较

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2.染色体、DNA 数量变化的比较(染色体数为 2N)

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特别提醒: ①次级性母细胞在分裂的前期、 中期和后期染色体数不同, DNA 数相同。 但 ②减数第二次分裂后期,细胞中染色体数和 DNA 数相等,且和正常体细胞中染色体数 相等。 ③减数分裂中染色体数最大为 2N,而有丝分裂中染色体数最大可为 4N。 例析 3 某种昆虫长翅(A)对残翅(a)为显性,直翅(B)对弯翅 (b)为显性,有刺刚毛(D)对无刺刚毛(d)为显性,控制这 3 对性 状的基因均位于常染色体上。现有这种昆虫一个体细胞基因型如图所 示。 请回答下列问题: (1)长翅与残翅、直翅与弯翅两对相对性状的遗传是否遵循基因自由组合定律,并说明 理由。__________________________________________________________________。 (2)该昆虫一个初级精母细胞所产生的精细胞的基因型为 ____________________________________________________。

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(3)该昆虫细胞有丝分裂后期,移向细胞同一极的基因有 _________________________________________________________-。 (4)该昆虫细胞分裂中复制形成的两个 D 基因发生分离的时期有 _______________________________________________________。 (5)为验证基因自由组合定律,可用来与该昆虫进行交配的异性个体的基因型分别是 _____________________________________________________。 解析:该题综合考查有丝分裂、减数分裂和遗传规律的相关知识。控制长翅与残翅、直 翅与弯翅这两对相对性状的基因位于同一对同源染色体上, 所以这两对相对性状的遗传不符 合基因的自由组合定律。从题图中得知,A 和 b 连锁、a 和 b 连锁,D 和 d 在另一对同源染 色体上,该昆虫的一个初级精母细胞产生的四个精细胞,两两相同,其基因型为 AbD、abd 或 Abd、abD。该细胞在有丝分裂的间期染色体复制(基因也复制),在后期两套基因随着姐 妹染色单体的分开移向细胞两极,即每一极都有 A、a、b、b、D、d。该昆虫可进行有丝分 裂和减数分裂,在这两种分裂的间期 D 基因复制,而两个 D 基因的分离是随着姐妹染色单 体的分开而分离,即有丝分裂后期和减数第二次分裂后期。要验证基因的自由组合定律,实 质是验证 A、a 与 D、d 的自由组合,要排除 B 和 b 基因的影响,即让交配后代中 B 和 b 控 制的性状只有一种。所以是让该个体与 aabbdd 或 aaBBdd 进行交配(即测交:AaDd×aadd), 也可与 AabbDd 或 AaBBDd 进行交配。 答案:(1)不遵循,控制这两对相对性状的基因位于一对同源染色体上(2)AbD、abd 或 Abd、abD(3)A、a、b、b、D、d(4)有丝分裂后期和减数第二次分裂后期(5)aabbdd、 aaBBdd、AabbDd、AaBBDd 互动探究 3-1 仅在减数分裂过程中出现,而有丝分裂过程不出现的选项是(多选)() A. 分裂间期 DNA 复制与相关蛋白质合成 B. 姐妹染色单体分离分别进入两个子细胞 C. 联会后非姐妹染色单体发生部分 DNA 交换 D. 同源染色体分开分别进入两个子细胞

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解析: 此题考查有丝分裂和减数分裂的过程及两者的异同。 有丝分裂与减数分裂在分裂 间期都要进行 DNA 的复制和相关蛋白质的合成;减数第二次分裂过程中,其染色体的行为 和有丝分裂基本一致, 都有着丝点在赤道板上排列整齐及姐妹染色单体分离分别进入两个子 细胞的现象等; 二者的主要不同点在于减数第一次分裂时同源染色体的联会、 分离及染色体 的交叉互换等。 答案:CD 互动探究 3-2 表示人体某一细胞的分裂过程中,细胞核内染色体数(阴影)和 DNA 分 子数(无阴影)在 A、B、C、D 四个不同时期的统计数据。则同源染色体分离发生的时期 是()

解析:由题图可知,该细胞进行的是减数分裂。以男性为例,A 为减数第一次分裂间期 的精原细胞,B 是减数第一次分裂前、中、后期的初级精母细胞,C 是减数第二次分裂前、 中期的次级精母细胞, 是减数第二次分裂结束产生的精细胞。 D 同源染色体的分离发生在减 数第一次分裂的后期,故 B 正确。 答案:B 考点 4 二倍体生物细胞图像的鉴别 1. 精子与卵细胞形成的过程中有关细胞的鉴别

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2. 减数分裂和有丝分裂细胞图像的鉴别 (1)四种前期图: 图形:

(2)三种中期图: 图形:

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(3)三种后期图(连同卵细胞形成五种图) :

特别提醒: (1) 有丝分裂与减数分裂最本质的差别在于是否有同源染色体的行为或数目 变化,有变化即为减数分裂,无变化则为有丝分裂。 (2)有丝分裂过程始终存在着同源染色体,而减Ⅱ则无同源染色体。 例析 4 下图为处于不同分裂时期的某生物的细胞示意图,下列叙述正确的是() A. 甲、乙、丙中都有同源染色体 B. 卵巢中不可能同时出现这三种细胞 C. 能够出现基因重组的是乙 D. 丙的子细胞是精细胞 解析:甲图为有丝分裂中期图,具有同源染色体,不出现基因重组;乙图为减数第一次 分裂,有同源染色体,可出现基因重组;丙图细胞质不均等分裂,是次级卵细胞,无同源染 色体,子细胞为卵细胞和极体;由丙可推知, “某生物为雌性生物” ,卵巢中可能出现这三种 细胞。 答案:C 点评:细胞分裂图像辨析: (1)依据染色体的行为判断分裂时期:①有同源染色体行为 变化的是减数第一次分裂;联会、四分体(前期) ,同源染色体排列在赤道板两侧(中期) , 同源染色体分离、非同源染色体排列在赤道板两侧(中期) ,同源染色体分离、非同源染色
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体自由组合(后期) ;②无同源染色体行为变化的是有丝分裂或减数第二次分裂:染色体散 乱排列(前期) 、着丝点排列在赤道板位置上(中期) 、染色单体分开(后期) 、呈现染色质 状态(间期或末期)(2)依据同源染色体的有无判断分裂类型(主要针对有丝分裂和减数 。 第二次分裂) :①有同源染色体是有丝分裂或减数第一次分裂;②无同源染色体是减数第二 次分裂。 互动探究 4-1 下列各图分别表示某种动物的细胞分裂图像, 最可能导致等位基因彼此分 离的是()

解析: 本题综合考查细胞的有丝分裂和减数分裂图像的识别。 为减数第一次分裂后期, A B 为减数第一次分裂的四分体时期,C 为减数第二次分裂的后期,D 为减数第二次分裂的中 期。等位基因彼此分离是因为减数第一次分裂的后期同源染色体分离。 答案:A 互动探究 4-2a、b、c、d 分别是一些生物细胞某个分裂时期的示意图(如图) ,下列有 关描述正确的是()

A. a 图表示植物细胞有丝分裂中期 B. b 图表示人红细胞分裂的某个阶段 C. c 图细胞分裂后将产生 1 个次级卵母细胞和 1 个极体
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D. d 图细胞中含有 8 条染色单体 解析:考查了对细胞分裂图像的识别能力。图 a 中染色体平均移向了两极,细胞中央出 现了细胞板,此时应是植物细胞有丝分裂的末期;图 b 表示的是无丝分裂,人的成熟红细胞 没有细胞核,不能进行分裂,图示应为蛙的红细胞进行的无丝分裂;图 c 中移向两极的染色 体中无姐妹染色单体,应为减数第二次分裂的后期,产生的子细胞是极体和卵细胞(细胞质 不均等分配) ;图 d 中每条染色体含有 2 条染色单体,共含 8 条染色单体。 答案:D 考点 5 受精作用 1. 实质:精子核与卵细胞核融合的过程。 2. 细胞学基础 (1)细胞膜和核膜的识别功能——同种生物的两性生殖细胞才能融合。 (2)生物膜的流动性——使两性生殖细胞融合为一个受精卵。 3. 减数分裂和受精作用的意义 (1)同一双亲的后代呈现多样性,有利于生物在自然选择中进化,体现了有性生殖的 优越性。 原因:a. 减数分裂形成的配子,染色体组成具有多样性。b. 受精过程中卵细胞和精子 的结合具有随机性。 (2)对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定、生物的遗传和变异都具有 重要的意义。 染色体数目的变化关系可表示如下(假设生物体细胞的染色体数为 2N) :

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特别提醒: (1)受精卵是新个体的第 1 个细胞,是个体发育的起点。 (2)精子、卵细胞是亲子代之间联系的桥梁,通过它们将亲代的 DNA 传递给子代。 (3)受精卵中的染色体数与正常体细胞相等,且一半来自父方,一半来自母方。但细 胞质则几乎都来自卵细胞, 即细胞质中的遗传物质几乎都来自母方, 而且在卵细胞形成时的 分配是随机的,不均等的。它们决定了细胞质遗传的两大特点:母系遗传;杂交后代不出现 一定的分离比。 (4)受精作用中,精子与卵细胞随机结合是遗传基本规律的重要条件之一。 (5)基因重组发生于减数分裂中,而不是在受精作用中发生的。 例析 5 下面对高等动物通过减数分裂形成的雌、 雄配子以及受精作用的描述, 其中正确 的是() A. 每个卵细胞继承了初级卵母细胞 1/4 的细胞质 B. 受精作用的实质为同类精子与卵细胞相互识别后精子细胞核和卵细胞核相互融合 C. 受精卵中的线粒体有部分来自精子的尾部 D. 雌、雄配子彼此结合的机会相等,因为它们的数量相等 解析: 在卵细胞的形成过程中, 初级卵母细胞中的大部分细胞质最后分配到了卵细胞中; 受精卵中的线粒体等细胞器几乎全部来自卵细胞;雌、雄配子结合的机会相等,但是它们的 数量并不相等,一般精子的数量大大地超过卵细胞的数量。 答案:B 互动探究 5 特纳氏综合征是由于性染色体变异(患者缺少了一条 X 染色体)引起的性

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染色体疾病,其发生原因主要是() A.受精卵细胞分裂不正常 B.受精过程中精子与卵的结合不正常 C.生殖细胞进行减数分裂时染色体分离不正常 D.染色体复制不正常 解析:该类型个体的生成,说明 A、B、D 均正常,否则不会有该患病个体的产生,所以 其原因只能归结为减数分裂时产生了异常的配子并正常受精所致。 答案:C

笑对高考第三关: 笑对高考第三关:技巧关
实验设计中实验结果的归纳与提炼 实验结果是实验所得到的直观现象,如测得的有关数据,实验对象呈现的特殊颜色、气 味、形态、生理等方面变化,因此实验结果应是对实验现象的直接陈述。而实验结论是在实 验结果的基础上,根据已有知识的合理迁移,通过推理和判断,得出的关于生命现象最本质 的认识。 典例高中生物课本中叙述: 在细胞周期中, 染色体的两条姐妹染色单体之间可发生部分 交换。某生物兴趣小组为了在显微镜下观察这一现象,便进行了研究。同学们在互联网上收 集的资料如下。 资料一将细胞置于含有某种 BrdU 的培养基中培养,细胞能不断增殖。当 DNA 复制时, BrdU 可替代胸腺嘧啶脱氧核苷酸掺入到 DNA 子链中。 资料二由于 BrdU 掺入的情况不同, 经特殊染色后, 着色的深浅也不同: 在染色单体中, 若 DNA 只有一条链掺有 Brdu, 则染色后着色深; DNA 的两条单链都掺有 BrdU,则使 DNA 若 双螺旋程度降低,染色后着色浅。 资料三将处于不同细胞周期的中期细胞进行常规制片, 经特殊染色后在显微镜下可观察 到每条染色体的姐妹染色单体的着色情况。 根据资料生物兴趣小组进行了如下实验操作:
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(1)此实验的实验原理:一是根据 DNA 半保留复制原则;二是使用______的方法。 (2)实验步骤: ①___________________________________________________________; ②___________________________________________________________; ③___________________________________________________________。 (3)实验结果分析:若要观察姐妹染色单体是否发生交换,应选择第二个细胞周期的 中期细胞进行观察,请描述可能观察到的现象:___________________________。 思维导析: (1)染色体是细胞水平的物质,可用光学显微镜观察染色体的形态。 (2)本实验的实验目的是为了观察姐妹染色单体之间发生部分交换。根据 DNA 半保 留复制的实验原理,结合上述资料,本实验是在染色体上进行相互对照,所以设计实验步骤 时,实验的准备阶段是配制含 BrdU 的细胞培养基,实验的进行阶段是将细胞在此培养基中 培养,并取中期的细胞制片,因为中期的染色体形态最固定、数目最清晰。实验的最后阶段 是进行显微镜观察,结果分析。 (3)因为细胞在复制过程中要用到培养基中的 BrdU,使子代 DNA 中着色深浅发生变 化,经过半保留复制,在第二个细胞周期的中期细胞的姐妹染色单体中,由于姐妹染色单体 发生了交叉互换, 结果在着色较深的染色单体上有较浅的部分, 在着色较浅的染色单体上有 较深的部分。 答案: (1)显微镜观察 (2) ①配制含 BrdU 的细胞培养基②将某细胞置于 BrdU 的培养基上,在适宜条件下培 养③分别取不同细胞周期的中期细胞制成装片,并特殊染色,以便显微镜观察 (3) 在染色体的姐妹染色单体中, 一条染色单体染色较深的区域中有染色较浅的部分, 而在另一条染色单体的染色较浅的区域中有染色较深的部分 应 用 拓 展 细胞进行分裂时,核膜于前期解体,到末期又重新形成。对于新形成的核膜的来源有两 种不同的意见: 一种认为亲代细胞核膜解体后的碎片参加子代细胞核膜的重建; 另一种认为

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是由内质网膜重新形成的。 请你以变形虫为实验模型, 运用核移植技术和同位素标记示踪实 验予以验证。实验设计思路: (1)步骤: ①将变形虫放入含 3H 标记的胆碱介质中进行培养,使标记前体掺入到膜脂的磷脂酰胆 碱中,这样变形虫的细胞膜和核膜均被标记。 ② …… (2)预测结果及其结论: 解析:解题突破点是充分利用题目中的信息,如同位素标记、细胞工程技术,结合细胞 生物膜系统的概念、教材中的同位素示踪实验、克隆羊“多利”的培育过程等,并受变形虫 核移植实验的启迪进行迁移应用。 答案: (1)②取出被标记变形虫的核,把标记核移植到未标记的去核的变形虫中并培养 一段时间。 ③检测该接受移植核的变形虫经有丝分裂所产生的两个子细胞中细胞核的核膜是否带 有放射性。 (只要叙述清楚,其他合理步骤亦可) (2)①两个子细胞中,细胞核的核膜均带有放射性标记,表明亲代核膜参加了子代核 膜的重建。 ②两个子细胞中,细胞核的核膜均无放射性,表明亲代核膜没有参加子代核膜的重建。 高考真题备选 1. (2009广东)下图为蝗虫精母细胞减数分裂某一时期的显微照片,该时期(多选) ()

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A. 是减数第一次分裂的前期 B. 是减数第一次分裂的中期 C. 非姐妹染色单体发生了互换 D. 结束后,同源染色体发生联会 解析:由图可判断此图处于减Ⅰ前期,此期发生了联会、四分体的交叉互换。 答案:AC 2. (2009北京理综,3)真核生物进行有性生殖时,通过减数分裂和随机受精使后代 () A. 增加发生基因突变的概率 B. 继承双亲全部的遗传性状 C. 从双亲各获得一半的 DNA D. 产生不同于双亲的基因组合 解析:真核生物进行有性生殖时,通过减数分裂和随机受精增加发生基因重组的概率, 产生不同于双亲的基因组合,所以 A 错,D 正确。受精卵细胞核中的遗传物质一半来自父 方一半来自母方;受精卵细胞质中的遗传物质主要来自母方,所以 B、C 都不正确。 答案:D 3. (2008广东理基,48)对下图减数分裂过程其阶段的描述,正确的是()

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A. 同源染色体移向两极 B. 非姐妹染色单体交换结束 C. 减数第二次分裂的中期 D. 姐妹染色单体排列在赤道板上 解析:根据染色体的形态、结构和行为特征判断,该细胞是处于减数第一次分裂中期的 细胞。其特点是,同源染色体排列在赤道板的中央,四分体的非姐妹染色单体已发生了交叉 互换。因此 B 项正确。 答案:B 4. (2008广东,9)以下为某植物细胞形成过程中某些时期的示意图,正确的描述是 ()

A. ①纺缍丝牵引着姐妹染色单体分开 B. ②纺锤丝牵引着同源染色体向细胞两极移动 C. ③同源染色体排列在赤道板上 D. ④减数第一次分裂染色体排列在赤道板上 解析:本题考查减数分裂的过程及各时期的主要变化特点,考查了识图及图文转换能力。
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图①为减数第一次分裂后期,同源染色体分开并移向两极;图②为减数第二次分裂后期,细 胞中无同源染色体,且着丝点分裂,姐妹染色单体分开成为子染色体,由纺锤丝牵引并分别 移向细胞的两极。图③为减数第一次分裂中期,同源染色体排列在赤道板上。图④为减数第 二次分裂中期,细胞内无同源染色体且着丝点排列在赤道板上。 答案:C 课后活页作业 1. 下列现象中可在减数分裂过程中发生,而在有丝分裂过程中不会发生的是() A. 纺锤体的形成 B. 染色体的复制 C. 同源染色体联会 D. 着丝点分裂 解析: 减数第一次分裂前期发生同源染色体联会形成四分体, 在后期发生同源染色体的 分离,而有丝分裂过程中没有这些现象发生。 答案:C 2. 同源染色体与姐妹染色单体的共同点是() A. 它们中的一条都是以另一条为模板复制而来的 B. 它们的形状、大小、结构一般都是相同的 C. 它们所含的基因都是相同的 D. 一对同源染色体与一对姐妹染色单体所包含的 DNA 分子数都是相同的 解析:同源染色体是指一条来自父方、一条来自母方,并且形态和大小一般都相同的具 有等位基因或相同基因的两条染色体; 而姐妹染色单体是由一条染色体经复制得到的, 仍由 一个着丝点连接的一条染色体的两部分。 同源染色体相同的位置上可能是等位基因, 也可能 是相同的基因, 而姐妹染色单体间一般都是相同的基因, 一对同源染色体可能含有两个 DNA 分子,也可能含有四个 DNA 分子。

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答案:B 3. 某动物体细胞中有三对染色体,用光学显微镜观察动物的囊胚期细胞,可以看到细 胞正在进行有丝分裂。 已知下图中有两个细胞处于该动物囊胚期的同一分裂时期, 因为观察 的角度不同,图像有差异。你认为他们是()

A. ①④ B. ③④ C. ①② D. ②③ 解析:因为是囊胚时期,所以只进行有丝分裂,①和④代表的都是有丝分裂的中期,② 和③都为减数分裂的某时期。 答案:A 4. 下列关于同源染色体的叙述,正确的是() A. 减数分裂中配对的染色体 B. 在人的肌细胞中没有 X 和 Y 这对同源染色体 C. 在人的精原细胞中没有 X 和 Y 这对同源染色体 D. 一条来自父方,一条来自母方的染色体 解析:必须同时具备三个条件才能确定是同源染色体;第一是来源;必须是一条来自父 方,一条来自母方;第二是形态大小, 除性染色体外, 形态大小一定相同; 第三是功能方面, 相同位置上携带的是相同基因或等位基因。对于多数生物的体细胞来说一定含有同源染色 体,精原细胞属于特殊的体细胞,联会的两条染色体一定是同源染色体,同源染色体只有在

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减数分裂过程中才有联会现象。 答案:A 5. 如图为某种动物细胞分裂不同时期的示意图,可能属于卵细胞形成过程的是()

A. ①②④ B. ②③④ C. ③④ D. ④ 解析:①图染色单体分开,向两极移动,每极有同源染色体,表示有丝分裂后期。②图 同源染色体分开,每条染色体中仍含有两条染色单体,表示减数第一次分裂后期;又因为② 图中细胞质均等分裂,因此表示精子的形成过程。③图只有两条染色体,是①图细胞染色体 数目的一半,因此③图表示次级精母细胞或次级卵母细胞或第一极体;④图染色单体分开, 每极中无同源染色体,而且细胞质不均等分裂,因此,④图表示卵细胞形成过程中的减数第 二次分裂后期。 答案:C 6. 下列有关受精作用的叙述中,错误的一项是() A. 受精卵中的全部遗传物质,来自父母双方的各占一半 B. 受精时精子和卵细胞双方的细胞核相互融合 C. 受精卵中的染色体数与本物种体细胞中染色体数相同 D. 受精卵中的染色体来自父、母双方的各占一半

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解析:两性生殖细胞成熟以后,精子与卵细胞相遇,精子与卵细胞结合成受精卵的过程 叫做受精作用。在受精卵中,染色体数目又恢复到体细胞的数目,其中一半的染色体来自精 子,另一半来自卵细胞,受精卵中全部遗传物质来自精子和卵细胞,但不是各占一半。因为 精细胞在变形为精子过程中大部分细胞质都丢弃了, 细胞质里也有遗传物质, 因此受精卵中 的遗传物质大部分来自卵细胞。 答案:A 7. 针对一成年男性体内细胞分裂的叙述,不确切的是() A. 一个精子核中含有染色体 23 条、DNA 分子 23 个、无同源染色体 B. 减数第一次分裂前期有四分体 23 个、染色体形态 24 种、着丝点 46 个 C. 有丝分裂中期含有 92 条染色单体、23 对同源染色体、23 个四分体 D. 减数第二次分裂后期无同源染色体,染色体数目与体细胞相同 解析:成年男性体细胞内有 46 条染色体,细胞核中有 46 个 DNA 分子,精子是减数分 裂产生的,染色体、DNA 均减半,故一个精子核中含有染色体 23 条,DNA 分子 23 个,同 源染色体已分离,即无同源染色体;减数第一次分裂前期,同源染色体联会形成四分体,23 对同源染色体形成的四分体是 23 个,包括 22 对常染色体和 1 对 XY 性染色体, 每对常染色 体形态相似,X 与 Y 差别较大,故共有 24 种染色体形态,46 条染色体共 46 个着丝点;有 丝分裂中期,同源染色体不联会,不形成四分体,故 C 项错误;减Ⅱ后期的细胞中无同源 染色体,每条染色体上的着丝点分裂,染色体数目暂时加倍,等于正常体细胞染色体数目。 答案:C 8. 1DNA→2DNA,这两个携带完全相同遗传信息的 DNA 彼此分离发生在() A. 细胞分裂间期 B. 减数第一次分裂后期和有丝分裂后期 C. 减数第一次分裂后期 D. 减数第二次分裂后期和有丝分裂后期 解析:两个携带完全相同遗传信息的 DNA 伴随着着丝点的分裂而彼此分开,着丝点的
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分裂发生于减数第二次分裂后期和有丝分裂后期。 答案:D 9. 下列关于减数分裂和有丝分裂共同点的描述,正确的是() A. 染色体复制一次,着丝点分裂一次 B. 染色体和 DNA 均等分配 C. 细胞质和细胞核物质均等分配 D. 同一生物的不同细胞分别进行一次有丝分裂和减数分裂形成的子细胞中,染色体和 DNA 数目均与分裂前的细胞相同 解析:对于减数分裂和有丝分裂过程,从中找出共同点和区别:①减数分裂和有丝分裂 过程中,染色体和 DNA 都复制一次,着丝点分裂一次;②有丝分裂过程中通过染色体复制 和着丝点分裂,染色体和 DNA 都加倍,加倍的染色体和 DNA 又平分到 2 个子细胞中;而 在减数分裂过程中, 细胞核 DNA 是均分的, 细胞质中的 DNA(线粒体、 叶绿体中所含的 DNA) 在精子形成过程中基本上均分,在卵细胞形成中不均分,更多地分配给卵细胞,而极体中很 少。 答案:A 10. (2010石家庄质检一)某二倍体动物细胞内含 10 条染色体、10 个 DNA 分子, 且细胞膜开始缢缩,则该细胞() A. 处于有丝分裂中期 B. 正在发生基因自由组合 C. 将形成配子 D. 正在发生 DNA 复制 解析: 二倍体动物细胞有丝分裂各时期都含偶数目染色体。 该题中细胞膜变化可推断出 该细胞正处于后期,但该细胞中期只有 5 条染色体,说明此分裂过程是减数第二次分裂。 答案:C

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11. 某动物精原细胞在进行减数分裂过程中形成了 4 个四分体, 则减数第二次分裂后期 的次级精母细胞中染色体、染色单体和 DNA 分子数依次为() A. 4、8、4 C. 8、16、16 B. 2、4、8 D. 8、0、8

解析: 精原细胞在进行减数分裂过程中形成了 4 个四分体, 则说明该生物体细胞中含有 8 条染色体,经减数第一次分裂同源染色体分开,染色体数目减半变为 4,而减数第二次分 裂后期着丝点分裂,姐妹染色单体分开,因此染色单体为 0,染色体数目暂时加倍为 8,此 时 DNA 分子数目与染色体数目相同。 答案:D 12. 如图,A、B、C、D 分别表示某种哺乳动物细胞(2n)进行减数分裂的不同时期,其 中 a 表示细胞数目。请判断 b、c、d 依次代表()

A. DNA 分子数、染色体数、染色单体数 B. DNA 分子数、染色单体数、染色体数 C. 染色体数、DNA 分子数、染色单体数 D. 染色单体数、染色体数、DNA 分子数 解析: 由坐标中直方图可看出: 由 A 时期不存在到 B 时期为 4, d 再减半直至最后消失, 可判断 d 为染色单体数;b 由 A 时期到 B 时期加倍,经 C、D 两时期连续减半,由此推断 b 是 DNA 分子数。 答案:A

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13. 假设某动物的一个初级卵母细胞在产生卵细胞的过程中, 形成的一个次级卵母细胞 在分裂后期, 由一条染色体上的两条姐妹染色单体形成的染色体移向了同一极, 则该初级卵 母细胞产生正常卵细胞的几率是() A. 0 C. 1/3 B. 1/2 D. 1/4

解析:1 个初级卵母细胞只能形成 1 个次级卵母细胞,若该次级卵母细胞分裂异常,将 不能产生正常的卵细胞。 答案:A 14. 一变异雄果蝇的体细胞染色体组成如图所示。 如果不再发生染色体丢失, 则对其精 原细胞分裂所作的推断,正确的是()

A. 减数分裂产生的子细胞中 25%染色体数是正常的 B. 减数分裂产生的子细胞中 50%染色体数是正常的 C. 有丝分裂产生的子细胞中 50%染色体数是正常的 D. 有丝分裂产生的子细胞中 100%染色体数是正常的 解析:考查染色体变异及减数分裂与生殖细胞的形成。由图可知,该果蝇体细胞和精原 细胞中染色体数目比正常果蝇体细胞多一条。 故其体细胞有丝分裂形成的子细胞中, 染色体 数目不变,也比正常果蝇体细胞多一条。其精原细胞减数第一次分裂的后期,同源染色体分 离,但由于其相应的同源染色体有 3 条,故形成了两个次级精母细胞,一个正常,经减数第 二次分裂形成 2 个染色体数多一条的异常精细胞。 答案:B 15. 从某动物个体的睾丸中取出的两个精细胞的染色体组成如图所示, 图中染色体的黑 色和白色分别代表染色体的来源来自父方和母方。 如果不考虑染色体互换, 关于这两个精细
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胞的来源的猜测,错误的是()

A. 可能来自一个精原细胞 B. 可能来自一个初级精母细胞 C. 可能来自两个初级精母细胞 D. 可能来自一个次级精母细胞 解析:依图可知,该生物原始生殖细胞有 3 对同源染色体,图中两个精子中 3 条染色体 分别为同源染色体,故不可能来自同一个次级精母细胞。 答案:D 16. 下图中 A 是某二倍体高等雌性动物体细胞染色体示意图, B~F 是 A 的各分裂期图。 请分析回答:

(1)以上 A~F 细胞有可能同时在该动物的__________(器官)中观察到。其中,具 有同源染色体的细胞是__________。具有四分体的细胞是_______________。 (2)B 细胞位于_________期,含有____________对同源染色体;E 细胞的名称是 ________,此细胞含有___________个染色体组。 (3) 理论上这种动物可产生_____________种卵细胞。 细胞经减数分裂形成卵细胞的 A 过程依次是(用字母排序表示)____________________-。 (4)A 在形成图中卵细胞的同时,还伴随形成三个极体,请在下图中画出它们的染色 体组成。

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答案: (1)卵巢 (2)有丝分裂后

A、B、D(缺一不可) D 4 次级卵母细胞或极体(缺一不可) 1

(3)4 A—D—E—F—C(缺一、错一、颠倒都不对) (4)

17. 下列是有关细胞分裂的问题。图 1 表示细胞分裂的不同时期与每条染色体 DNA 含 量变化的关系;图 2 表示处于细胞分裂不同时期的细胞图像。请据图回答:

(1)图 1 是 AB 段形成的原因是________-,该过程发生于细胞分裂间期细胞的 _________期。图 1 中 CD 段形成的原因是____________________。 (2)图 2 中_________细胞处于图 1 中的 BC 段,图 2 中___________-细胞处于图 1 中 的 DE 段。 (3)就图 2 中乙分析可知,该细胞含有_________条染色单体,染色体数与 DNA 分子 数之比为_________-,该细胞处于_________分裂的__________期,其产生的子细胞名称为 _______。 解析:从图 1 的纵坐标的含义可以知道,曲线变化是每条染色体的 DNA 含量变化,不 是细胞中总的 DNA 含量变化。在细胞分裂间期的 S 期,完成 DNA 复制,一直到着丝点分

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裂之前,每条染色体都包含 2 个 DNA 分子,此段时间内染色体 DNA=1 2;在着丝点 分裂后,染色体 DNA=1 1。就甲、乙、丙三图分析,乙和丙每条染色体包含 2 个 DNA 分子,属于图 1 中 BC 段;甲图着丝点断裂,每条染色体包含 1 个 DNA 分子,属图 1 中 DE 段。乙图因同源染色体分开,可判定为减数第一次分裂后期,细胞质不均等分裂可确定为初 级卵母细胞,其产生的子细胞为次级卵母细胞和第一极体。 答案: (1)DNA 复制(或染色体复制) (3)8 1:2 减数第一次 后 S 着丝点分裂 (2)乙、丙 甲

次级卵母细胞和第一极体

18. 下列示意图分别表示某动物(2n=4)体内细胞正常分裂过程中不同时期细胞内染色 体、染色单体和 DNA 含量的关系及细胞分裂图像,请分析回答:

(1)图 1 中 a~c 柱表示染色单体的是___________,图 1 中所对应的细胞中存在同源 染色体的是___________。 (2)图 1 中Ⅱ的数量关系对应于图 2 中_______________,由Ⅱ变为Ⅲ,相当于图 2 中 _________________________过程。 (3)图 2 乙细胞产生的子细胞名称为_______________________。 (4)请绘出该细胞在减数分裂过程中,每条染色体 DNA 分子含量变化曲线。

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解析:本题首先由图 2 中的乙确定是雌性动物。 (1)判断染色单体,其技巧是含量可以 为 0,即可确定为 b。存在同源染色体则染色体数与正常体细胞相同,还得排除减数第二次 分裂后期着丝点分裂后的染色体暂时加倍。 1 中的Ⅰ可为原始生殖细胞卵原细胞、 图 Ⅱ为初 级卵母细胞,都含同源染色体。 (2)图 1 的Ⅱ中有 4 条染色体、8 条染色单体、8 个 DNA 分子,与图 2 中乙相对应。由Ⅱ变为Ⅲ,染色体数目减半是初级卵母细胞(乙)中同源染色 体分离形成次级卵母细胞和极体。 (3)由(2)题知初级卵母细胞(乙)产生的子细胞为次 级卵母细胞和极体。 (4)绘图的第一步就得标出横、纵坐标的意义。本题绘图要特别注意纵 坐标为每条染色体 DNA 分子含量,其中的关键变化点有:间期 DNA 复制,DNA 含量逐渐 加倍后,1 条染色体上有 2 个 DNA 分子;减数第二次分裂后期着丝点分裂后,1 条染色体 上有 1 个 DNA 分子。 答案: (1)b (4)如图 Ⅰ\,Ⅱ (2)乙 乙到丙 (3)次级卵母细胞、极体

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