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高考一轮复习第12讲 减数分裂和受精作用学案
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这是一份高考一轮复习第12讲 减数分裂和受精作用学案，共32页。
第12讲 减数分裂和受精作用
考点内容
核心素养解读
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
1.运用细胞减数分裂模型,阐明遗传信息在有性生殖的生物体中的传递规律(生命观念)
2.归纳减数分裂过程中物质或结构的变化规律和相关曲线的变式分析,培养归纳与概括、逻辑思维、模型与建模的能力(科学思维)
3.分析减数分裂和受精作用的关系,感悟生命自我更新的意义和生命的价值(社会责任)
考点一 减数分裂和受精作用
必备知识·整合
1.减数分裂及其相关概念
(1)减数分裂的概念
①范围:进行 有性生殖 的生物。
②时期:从 原始生殖细胞 →成熟生殖细胞。
③特点:细胞连续分裂 两次 。
④结果:成熟生殖细胞中染色体数目是原始生殖细胞中的 一半 。
(2)同源染色体
(3)联会和四分体
①联会概念:减数第一次分裂 前 期 同源染色体两两配对 的现象。该时期DNA已完成复制,染色单体已形成。
②四分体概念:联会后的每对同源染色体含有 四 条染色单体,叫作四分体。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DNA分子(有 8 条脱氧核苷酸链)。
(4)交换
①概念:减数第一次分裂前期, 同源染色体的非姐妹染色单体 之间互换片段的现象。
②意义:进一步丰富了配子的类型,增强了有性生殖生物的多样性。
2.减数分裂的过程(以二倍体动物为例)
时期
图像
主要特征
间期
DNA 复制 ,有关 蛋白质 的合成,每条染色体上含有2条染色单体
减数第一次分裂
前期
同源染色体发生联会,形成 四分体 ,四分体中的非姐妹染色单体间可能发生部分 交换
中期
成对同源染色体排列在细胞中央的 赤道板 两侧
后期
同源染色体 分离 ,非同源染色体 自由组合
末期
细胞质 分裂 形成2个子细胞,子细胞中染色体数目 减半
减数第二次分裂
前期
染色体散乱分布在细胞中
中期
染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板上
后期
着丝粒 分裂 ,染色单体分开成为 染色体 ,染色体数目暂时 加倍
末期
细胞质分裂,一个细胞分裂成为2个子细胞,子细胞中染色体数目是体细胞染色体数目的 一半
3.精子和卵细胞形成过程的异同点(以哺乳动物为例)
项目
精子的形成
卵细胞的形成
不
同
点
场所
睾丸
卵巢
细胞质分裂
均等分裂
卵母细胞 不均等分裂 ;
第一极体均等分裂
是否变形
变形
不变形
结果
1个精原细胞→ 4 个
精细胞→ 4 个精子
1个卵原细胞→ 1 个卵
细胞和 3 个极体
相同点
染色体的行为变化相同
4.受精作用
5.减数分裂与受精作用的意义
减数分裂和受精作用保证了每种生物 前后代染色体数目的恒定 ,维持了生物的 遗传 稳定性。对于生物的遗传和变异,都是十分重要的。
6.遗传稳定性与遗传多样性的原因分析
遗传稳定性
遗传多样性
配子
形成
减数分裂形成的配子中的染色体数目减半;而且每个配子中的染色体是一整套非同源染色体的组合
在减数分裂过程中,联会时同源染色体的非姐妹染色单体间的互换,减数分裂Ⅰ时非同源染色体的自由组合,都导致了配子中染色体组合的多样性
受精
作用
卵细胞和精子的结合,使受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目,生物体的性状主要是由染色体上的遗传物质控制的,因此,染色体数目的恒定维持了遗传的稳定性
卵细胞和精子的随机结合,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
1.果蝇常作为遗传学上的实验材料,是因为果蝇生长周期短,繁殖快,染色体少且容易观察。(必修2 P18问题探讨) (√)
2.魏斯曼预测在精子和卵细胞成熟的过程中,必然有一个特殊的过程使染色体数目减半;受精时,精子和卵细胞融合,染色体数目恢复正常。(必修2 P18正文) (√)
3.人和其他哺乳动物的精子在睾丸的曲细精管中形成。(必修2 P19正文) (√)
4.同源染色体是指细胞内形状和大小相同,一条来自父方,一条来自母方的两条染色体。(必修2 P20正文) (✕)
5.细胞两极的这两组染色体,非同源染色体之间是自由组合的。(必修2 P20旁栏思考) (√)
6.减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅰ。(必修2 P20正文) (√)
7.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。(必修2 P23概念检测1) (✕)
8.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。(必修2 P23与社会的联系) (√)
1.(必修2 P20正文拓展)减数第一次分裂染色体数目减半的原因是 同源染色体分离,并分别进入两个子细胞,使得每个次级精母细胞只得到初级精母细胞中染色体总数的一半 。
2.(必修2 P25探究·实践拓展)配子中染色体组合多样性的原因:①非同源染色体的 自由组合 ;②联会时,同源染色体上非姐妹染色单体之间发生 交换 。
3.(必修2 P27正文拓展)受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。精子和卵细胞相互识别的物质基础是 精子和卵细胞膜上的糖被 ,融合的基础是 细胞膜具有一定的流动性 。
4.(必修2 P28拓展应用2拓展)马和驴杂交产生的骡不能繁殖后代,理由是 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。这63条染色体没有同源染色体,导致骡的原始生殖细胞不能进行正常的减数分裂,无法形成配子,因此骡不能繁殖后代 。
重点疑难·突破
1.减数分裂基本概念辨析
四分体时期典型图示
(1)同源染色体和非同源染色体的比较
同源染色体
非同源染色体
来源
一条来自父方,一条来自母方
可以都来自父方或母方,也可以由来自父方和母方的染色体组成
形状、大小
一般相同(性染色体除外)
一般不相同
主要特点
在减数分裂过程中发生配对
在减数分裂过程中不发生配对
举例
图中的1和2、3和4
图中的1和3、2和4或1和4、2和3
(2)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,如图中的a和a'、b和b'、c和c'、d和d'。
②非姐妹染色单体:不在一个着丝粒上的两条染色单体,包括以下两种类型:
Ⅰ.同源染色体上的非姐妹染色单体,如图中的a和b(b')、a'和b(b')、c和d(d')、c'和d(d')。
Ⅱ.非同源染色体上的非姐妹染色单体,如图中的a和c(c')、a'和c(c')、a和d(d')、a'和d(d')、b和c(c')、b'和c(c')、b和d(d')、b'和d(d')。
(3)联会、四分体与交叉互换(如图)
①联会:指减数第一次分裂过程中(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。
③交换:减数第一次分裂前期,同源染色体的非姐妹染色单体之间互换片段的现象。
[特别提醒] 关于同源染色体的5点提醒
(1)同源染色体的形状、大小一般都相同,但也有大小不同的,如男性体细胞中的X染色体和Y染色体是同源染色体,X染色体较大,Y染色体较小。
(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。
(3)有丝分裂中同源染色体不联会,也就不形成四分体。
(4)同源染色体的非姐妹染色单体之间的交换不一定导致基因重组,交换的片段所含基因也可能相同。
(5)同源染色体的非姐妹染色单体之间的交换和非同源染色体的自由组合都可能导致基因重组。
2.减数第一次分裂与减数第二次分裂关键点比较
(1)减数分裂Ⅰ前的间期进行DNA复制,减数分裂Ⅱ不再进行DNA复制。
(2)减数分裂Ⅰ发生同源染色体分离,但着丝粒不分裂,减数分裂Ⅱ发生着丝粒分裂。
(3)减数分裂Ⅰ有同源染色体(且有联会、四分体交换及同源染色体分离等行为),减数分裂Ⅱ无同源染色体。
(4)减数分裂Ⅰ子细胞为次级性母细胞及第一极体,减数分裂Ⅱ子细胞为精细胞及卵细胞和第二极体。
3.根据细胞质的分配方式判断减数分裂过程中的细胞类型
4.减数分裂过程中的相关曲线图与柱形图(以精子形成为例)
(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减数第一次分裂末期,同源染色体分离平均进入两个子细胞,染色体数目减半。
②减数第二次分裂后期,着丝粒分裂,染色体数目加倍到体细胞水平。
③减数第二次分裂末期,细胞一分为二,染色体数目减半。
(3)核DNA数目变化及原因
①减数第一次分裂前的间期,DNA复制,核DNA数目加倍。
②减数第一次分裂末期,细胞一分为二,核DNA数目减半。
③减数第二次分裂末期,细胞一分为二,核DNA数目再次减半。
(4)染色单体数目变化及原因
①减数第一次分裂前的间期,DNA复制,染色单体形成。
②减数第一次分裂末期,细胞一分为二,染色单体数目减半。
③减数第二次分裂后期,着丝粒分裂,染色单体消失。
5.减数分裂产生配子的种类
原始生殖细胞减数分裂产生配子情况(以AaBb为例,不考虑基因突变和交换),如图。
具有n对同源染色体的个体产生配子情况(不考虑基因突变和交换)
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
2种
1个雄性个体
2n种
最多2n种
1个卵原细胞
2n种
1种
1个雌性个体
2n种
最多2n种
关键能力·提升
考向一 围绕减数分裂与受精作用的过程,考查生命观念与科学思维能力
1.(2021辽宁沈阳36中高三期初测试)下列有关玉米(2n=20)减数分裂的叙述,正确的是 ( )
A.减数分裂Ⅰ前的间期由于DNA复制,染色体数目加倍
B.细胞分裂的过程中,一对同源染色体就是一个四分体
C.减数分裂Ⅱ过程中发生染色单体分离,使染色体数目减半
D.减数分裂形成的配子中有10种形态、功能不同的染色体
1.答案 D 减数分裂Ⅰ前的间期由于DNA复制,核DNA数目加倍,但染色体数目不变,A错误;只有发生联会的一对同源染色体才是一个四分体,B错误;减数分裂Ⅱ过程中发生染色单体分离,使染色体数目暂时加倍,C错误。
2.(2020新疆乌鲁木齐高三月考)下面是对高等动物通过减数分裂形成雌、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.同源染色体进入卵细胞的机会并不相等,因为一次减数分裂只形成一个卵细胞
C.受精时,雌雄配子相互识别和相互融合的原理不同
D.受精前卵细胞代谢异常活跃,受精后细胞呼吸和物质合成进行得比较缓慢
2.答案 C 初级卵母细胞和次级卵母细胞的细胞质分裂都是不均等的,每个卵细胞从初级卵母细胞中继承的细胞质大于初级卵母细胞细胞质的1/4,A错误;同源染色体进入卵细胞的机会相等,因为在减数第一次分裂后期,同源染色体分离,随机进入次级卵母细胞和第一极体,B错误;与未受精的卵细胞相比,受精卵的细胞呼吸和物质合成进行得比较快,D错误。
题后悟道·归纳
关于减数分裂和受精作用的三点说明
(1)精(卵)原细胞通过有丝分裂进行增殖,通过减数分裂产生精子(卵细胞和极体)。
(2)精细胞不是精子,精细胞变形后成为精子,精子头部含有细胞核,几乎无细胞质,线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘,受精时精子只有头部进入卵细胞,而尾部留在外面。
(3)精子与卵细胞发生膜的融合,这体现了细胞膜的结构特性——具有一定的流动性。
考向二 减数分裂过程中的相关结构或物质数量变化
3.(2020天津七校联考)如图表示雄果蝇体内某细胞分裂过程中,细胞内每条染色体上DNA含量的变化(甲曲线)及与之对应的细胞中染色体数目变化(乙曲线)。下列说法错误的是( )
A.BC过程中,DNA含量的变化是由于染色体复制
B.D点所对应时刻之后,单个细胞中可能不含Y染色体
C.CD与DH对应的时间段,细胞中均含有两个染色体组
D.CD段有可能发生同源染色体上非等位基因之间的重组
3.答案 C BC过程属于减数分裂前的间期,进行DNA复制,DNA含量加倍,A正确;由于减数第一次分裂后期同源染色体分离,因此D点所对应时刻之后,单个细胞中可能不含Y染色体,B正确;CD段处于G2期、减数第一次分裂,FG段处于减数第二次分裂后期和末期,它们对应的时间段,细胞中均含有两个染色体组,但DF和GH段细胞中只含一个染色体组,C错误;CD段细胞处于G2期、减数第一次分裂,所以在四分体时期,有可能发生同源染色体上非等位基因之间的重组,D正确。
4.(不定项选择)(2021新疆哈密十五中质量检测)二倍体动物某个精原细胞形成精细胞过程中,依次形成四个不同时期的细胞,其染色体组数和同源染色体对数如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.甲形成乙过程中,DNA复制前需合成RNA和蛋白质
B.乙形成丙过程中,同源染色体分离,着丝粒分裂
C.丙细胞中,性染色体只有一条X染色体或Y染色体
D.丙形成丁过程中,同源染色体分离导致染色体组数减半
4.答案 AB 丙时期的细胞中有两条X染色体或两条Y染色体,C错误;图丁中不含同源染色体,且染色体组数为1,表示精细胞,丙形成丁过程中,染色体彼此分离分别进入不同的细胞中,从而导致染色体组数减半,D错误。
考向三 围绕遗传的多样性和稳定性,考查科学思维能力
5.(2020河南商丘期中)如图甲为某动物细胞中的两对同源染色体,其在减数分裂过程中发生染色体互换形成了如图乙所示的四个精细胞,则来自同一个次级精母细胞的是 ( )
A.①② B.①③ C.②③ D.③④
5.答案 B 减数第一次分裂时,因为同源染色体分离,非同源染色体自由组合,所以一个初级精母细胞能产生2种基因型不同的次级精母细胞;减数第二次分裂类似于有丝分裂,因此每个次级精母细胞产生2个基因型相同的精细胞。若发生染色体互换,则来自同一个次级精母细胞的两个精细胞的染色体组成大体相同,只有很小部分颜色有区别,如图①③。
6.(不定项选择)(2020山东济宁一中二检)某雄性动物的基因型是AaBbDd,三对等位基因分布在三对同源染色体上,不考虑染色体互换和基因突变,下列说法正确的是 ( )
A.基因型为ABD、abd的两个精细胞可来源于同一个精原细胞
B.基因型为ABd、abD的两个精细胞可来源于同一个次级精母细胞
C.该雄性动物产生的精子与卵细胞随机结合的过程可体现基因的自由组合
D.精细胞的形成过程和卵细胞的形成过程中均可出现细胞质均等分裂的现象
6.答案 AD 在一个精原细胞减数分裂过程中,随着同源染色体的彼此分离,若含ABD基因的染色体移向一极,则含abd基因的染色体移向另一极,进而分别进入两个次级精母细胞,因此,基因型为ABD、abd的两个精细胞可来源于同一个精原细胞,A正确。在不考虑染色体互换和基因突变的情况下,来源于同一个次级精母细胞的两个精细胞的基因型应该相同,B错误。基因的自由组合发生在减数第一次分裂时期,而不是精子与卵细胞随机结合的过程中,C错误。精细胞的形成过程中,细胞质都是均等分裂的;卵细胞的形成过程中,第一极体的细胞质是均等分裂的,D正确。
题后悟道·方法
配子来源的判断方法
考点二 减数分裂和有丝分裂的比较
必备知识·整合
1.减数分裂与有丝分裂的过程及特点比较
分裂方式
比较项目
减数分裂
有丝分裂
不
同
点
分裂的细胞
原始生殖细胞
体细胞或原
始生殖细胞
细胞分裂次数
两 次
一 次
同源染色体的行为
(1)联会形成 四分体 ,非姐妹染色单体 交换 ;
(2)同源染色体分离
存在同源染色体,但不联会、不分离、无染色体互换现象
非同源染色体的行为
自由组合
不出现自由组合
子细胞染色体数目
减半
不变
子细胞的名称和数目
4 个精子或1个卵细胞和3个极体
2 个体细胞
子细胞间的遗传物质
不一定相同
相同
意义
减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代染色体数目的恒定,维持了生物遗传的稳定性
使生物的亲代细胞和子代细胞之间保持了遗传的稳定性
2.有丝分裂与减数分裂主要时期细胞图像比较(以雄性动物为例)
有丝分裂
减数第一次分裂
减数第二次分裂
前
期
①
②
③
①与②的主要区别是 同源染色体 的排列方式
①与③、②与③的区别主要在于有无 同源染色体
中
期
①
②
③
①与②的主要区别在于 同源染色体 的行为特点不同
①与③、②与③的区别主要在于有无 同源染色体
后
期
①
②
③
①与③均为染色单体分离,细胞中染色单体数为 0
②中 同源染色体 分离,分开的染色体中含有2条染色单体
①②都有同源染色体,③中无同源染色体
1.二倍体生物细胞正在进行着丝粒分裂时,细胞中一定不存在同源染色体。(必修1 P112图6-2、必修2 P19图2-2) (✕)
2.所有的细胞分裂都存在四分体。(必修2 P20正文) (✕)
3.同源染色体配对通常发生在有丝分裂前期。(必修2 P20正文)(✕)
4.人体细胞减数第一次分裂后期与减数第二次分裂后期细胞中都有2个染色体组。(必修2 P20正文) (√)
5.某二倍体生物细胞内含有4个染色体组,则该细胞分裂的前一时期细胞内应存在四分体。(必修2 P20正文) (✕)
重点疑难·突破
减数分裂和有丝分裂的模型分析(以染色体数为2n的生物为例)
(1)染色体与核DNA数目变化曲线的判断
①曲线模型
②判断方法
(2)每条染色体上的DNA含量的曲线分析
①曲线模型
②相关解读
a.A→B:有丝分裂或减数第一次分裂前的间期DNA复制,染色单体形成,每条染色体上由有1个DNA分子变为有2个DNA分子。
b.B→C:含有染色单体的时期,可表示间期的G2期,有丝分裂前、中期,减数第一次分裂和减数第二次分裂前、中期。
c.C→D→E:有丝分裂后、末期或减数第二次分裂后、末期,着丝粒分裂,姐妹染色单体分开。
(3)染色单体数目变化的曲线分析
①曲线模型
②相关解读
a.有丝分裂:分裂间期,因染色体复制,染色单体形成;后期,因着丝粒分裂,染色单体变为0(即04n0)。
b.减数分裂减数第一次分裂前的间期:因染色体复制,染 色单体形成,即0→4n减数第一次分裂末期:因同源染色体分开,分别 进入两个子细胞,染色单体数目减半,即4n→2n减数第二次分裂后期:因着丝粒分裂,染色单 体消失,即2n→0
(4)同源染色体对数变化的曲线分析
①曲线模型
②相关解读
a.有丝分裂:后期时染色体数目加倍,同源染色体由n对加倍成为2n对,子细胞中同源染色体仍为n对。
b.减数分裂:减数第一次分裂后期同源染色体分开,分别进入两个子细胞,次级性母细胞及生殖细胞或极体中都不含同源染色体。
(5)染色体组数目变化的曲线分析
①曲线模型
②相关解读
a.有丝分裂:后期因着丝粒分裂,染色体组数目加倍(2→4);末期结束因染色体平均分配到两个子细胞,染色体组数目恢复(4→2)。
b.减数分裂:减数第一次分裂末期结束因同源染色体分别进入两个子细胞,染色体组数目减半(2→1);减数第二次分裂后期因着丝粒分裂,染色体组数目暂时加倍(1→2);减数第二次分裂末期结束因染色体平均分配到两个子细胞,染色体组数目减半(2→1)。
(6)染色体、核DNA分子和染色单体的数量变化图解
①柱形图
②相关解读
a.只有染色单体的数目才可能是0,染色体和核DNA的含量不可能是0。染色单体会因着丝粒的分裂而消失,所以柱形图中表示的某结构如出现0,则其一定表示染色单体。
b.DNA分子未复制时,其数目与染色体一样多,而复制后,每条染色体上含有2个DNA分子,即DNA数∶染色体数可能为1∶1或2∶1,但不可能是1∶2。
关键能力·提升
考向一 围绕减数分裂和有丝分裂的过程比较,考查科学思维能力
1.(2020山东青岛二中期末)如图为某二倍体植物精子的形成过程,其中①~④表示细胞分裂,X、Y、Z表示相关细胞。有关叙述正确的是 ( )
A.过程③处在前期时细胞内虽有同源染色体但无联会配对现象
B.细胞Z与过程④产生的精子中所含的遗传信息不可能相同
C.过程①处在中期和过程④处在后期的细胞染色体数目不同
D.题图表明此植物形成精子时需减数分裂和有丝分裂共同参与
1.答案 D 因为花粉粒是减数分裂形成的子细胞,没有同源染色体,所以过程③处在前期时细胞内无同源染色体,也无联会配对现象,故A错误。细胞Z与细胞Y是经过有丝分裂得到的,正常情况下,二者所含的遗传信息相同,而精子是细胞Y经过有丝分裂得到的,因此应和细胞Z所含的遗传信息相同,故B错误。过程①处在中期的染色体数目是2N,过程④处在后期的染色体数目也是2N,故C错误。
2.(不定项选择)(2020山东济宁高三检测)某表现型正常的女性,其父亲患红绿色盲。收集该女性体内的若干细胞,将其细胞内的色盲基因进行荧光标记,在显微镜下观察。假设无基因突变和染色体互换发生,下列叙述正确的是 ( )
A.有丝分裂后期的细胞内有2个色盲基因,且位于两条染色体上
B.有丝分裂中期的细胞内有2个色盲基因,此时可观察到细胞内有46条染色体
C.卵细胞内有1个或0个色盲基因,卵细胞中的色盲基因只能遗传给女儿
D.次级卵母细胞至少含有2个色盲基因,且核DNA数目一定是初级卵母细胞的一半
2.答案 AB 卵细胞内有1个或0个色盲基因,卵细胞中的色盲基因既可以传给女儿,也可以传给儿子,C错误;次级卵母细胞可能含有2个色盲基因或不含色盲基因,D错误。
考向二 结合减数分裂与有丝分裂细胞图像分析,考查科学思维能力
3.(2021江苏扬州邗江质量检测)甲→丁为某二倍体生物生殖器官中的一些细胞分裂图,有关判断正确的是 ( )
A.若图中所示细胞分裂具有连续性,则顺序依次为乙→丙→甲→丁
B.甲、乙、丙、丁细胞中含有的染色体组数目依次为4、2、1、1
C.若乙图中的基因型为AAaaBBbb,则丁的基因型为AaBb
D.乙是初级精母细胞或初级卵母细胞,丁可能为卵细胞
3.答案 B 根据图示可知,甲图是有丝分裂后期,乙图是减数第一次分裂后期,丙图是减数第二次分裂中期,丁图是生殖细胞,顺序依次为甲→乙→丙→丁,A错误。若乙图中的基因型为AAaaBBbb,则丁的基因型为AB或ab或Ab或aB,C错误。乙的细胞质不均等分裂,只能表示初级卵母细胞,D错误。
4.(不定项选择)下图为某个哺乳动物体内细胞分裂不同时期的图像,下列有关叙述正确的是 ( )
A.细胞①中有2个四分体
B.细胞④是次级精母细胞
C.属于减数分裂的细胞有4个
D.若用某种药物抑制纺锤体形成,则细胞⑤着丝粒不会分裂
4.答案 BC 细胞①表示有丝分裂中期,不能联会形成四分体,A项错误;由细胞⑥细胞质均等分裂可判断该动物为雄性,故细胞④是次级精母细胞,B项正确;图中②③④⑥共4个细胞属于减数分裂的细胞,C项正确;抑制纺锤体形成,使细胞不能正常分裂,但不影响着丝粒的分裂,D项错误。
题后悟道·方法
“三步法”判断有丝分裂和减数分裂图像(以二倍体为例)
(1)判断技巧:一数二看三判断。
(2)判断过程
一数(染色体数目)奇数→减数第二次分裂偶数→不能确定(二看)
二看(有无同源染色体)无→减数第二次分裂有→不能确定(三判断)
三判断(同源染色体行为)有联会、分离→减数第一次分裂无联会、分离→有丝分裂
考向三 分析减数分裂和有丝分裂的坐标图形,考查科学思维能力
5.(2019安徽合肥新城月考)如图表示果蝇精原细胞在分裂过程中细胞内染色体数目、核DNA分子含量等指标的变化情况,其中图1中的乙曲线表示减数分裂过程中的染色体数目变化。下列有关分析正确的是 ( )
A.图2中HI段只有1个染色体组
B.图3可表示有丝分裂或减数分裂
C.图1中EF段和图2中BC段变化的原因不同
D.基因重组可发生在图1中的CE段和图3中的jk段
5.答案 C 图2中HI段细胞处于减数第二次分裂时期,减数分裂Ⅱ后期和末期的细胞含有2个染色体组,A错误;图3只能表示有丝分裂过程中一个细胞中染色体组数的变化,B错误;图1中EF段是减数分裂Ⅰ结束形成两个子细胞,核DNA数减半,图2中BC段是有丝分裂后期着丝粒分裂,染色体数目加倍,C正确;基因重组通常发生在减数第一次分裂的前期和后期,有丝分裂过程中不能发生基因重组,D错误。
6.(不定项选择)下图是人体睾丸内一个细胞核中几种物质在a、b、c、d四个时期的数目变化情况,下列有关分析正确的是( )
A.图中“”“”依次表示染色单体和染色体
B.同源染色体的分离发生在c→d过程中
C.染色单体的分离发生在b→c过程中
D.c时期的细胞中不可能含有2条Y染色体
6.答案 AD 分析题图可知,图中“”“”依次表示染色单体和染色体,A正确。同源染色体的分离发生在减数第一次分裂后期,图中b→c过程中染色体数目减半,说明该过程发生同源染色体分离,细胞一分为二,导致染色体数目减半;着丝粒分裂导致姐妹染色单体分离,c→d过程中染色单体消失,说明该过程中姐妹染色单体发生分离,B、C错误。c时期存在姐妹染色单体,说明着丝粒未分裂,故不可能含有2条Y染色体,D正确。
实验 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
必备知识·整合
1.实验原理
蝗虫的 精原细胞 进行减数分裂形成精细胞,再形成精子。此过程要经过两次连续的细胞分裂。在此过程中,细胞中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化,因而能够据此识别减数分裂的各个时期。
2.实验流程
(1)临时装片制作流程(同有丝分裂装片制作过程):解离→漂洗→染色→制片。
(2)显微镜观察固定装片
[特别提醒]
1.不只观察到一种分裂方式:动物的精巢、卵巢以及植物的花药中的细胞既进行有丝分裂又进行减数分裂,故观察到的图像应存在有丝分裂和减数分裂两类,其染色体数目有三种情况:N、2N、4N(假设亲代为二倍体)。原始生殖细胞的增殖是通过有丝分裂进行的。
2.不能观察到一个细胞减数分裂的过程:如同观察有丝分裂一样,由于细胞在解离过程中已经死亡,无法观察到细胞中染色体的动态变化过程。欲看到全部过程,需通过移动装片,从不同的视野中寻找。
(必修2 P24探究·实践拓展)本实验宜选用雄性个体生殖器官,而不选用雌性个体的生殖器官,原因是① 雄性个体产生的精子数量多于雌性个体产生的卵细胞数 。②大多数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,只有和精子相遇后,在精子的刺激下,才继续完成减数第二次分裂。
关键能力·提升
1.下列关于观察减数分裂实验的叙述中,错误的是 ( )
A.可用蝗虫精母细胞的固定装片观察减数分裂
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.用洋葱根尖制成装片,能观察到同源染色体联会现象
1.答案 D 洋葱根尖细胞只进行有丝分裂,不会出现减数分裂特有的同源染色体联会现象,D错误。
2.小鼠是常被用于研究人类遗传病的模式动物。请根据观察小鼠细胞减数分裂的实验步骤,回答下列问题:
供选材料及试剂:小鼠的肾脏、睾丸、肝脏、苏丹Ⅲ染液、醋酸洋红液、解离固定液。
(1)取材:用 作实验材料。
(2)制作:①取少量组织低渗处理后,放在 中,一定时间后轻轻漂洗。
②将漂洗后的组织放在载玻片上,滴加适量 。
③一定时间后加盖玻片, 。
(3)观察:用显微镜观察时,发现几种不同特征的分裂中期细胞。若它们正常分裂,产生的子细胞是 。
2.答案 (1)(小鼠)睾丸 (2)①解离固定液 ②醋酸洋红液 ③压片(只要有压片的操作均可) (3)次级精母细胞、精细胞、精原细胞
高考真题再现
1.(2020海南单科,13,2分)某哺乳动物的体细胞染色体数为2n。下列有关该动物精原细胞的叙述,正确的是 ( )
A.既能进行有丝分裂,又能进行减数分裂
B.分裂过程中的染色体数目不会为n
C.在有丝分裂后期会发生基因重组
D.经过染色体复制产生的初级精母细胞中没有同源染色体
1.答案 A 动物的精原细胞能通过有丝分裂增加数量,也能通过减数分裂产生精细胞,A正确;精原细胞若进行减数分裂,处于减数第二次分裂前期、中期的子细胞中染色体数目均为n,B错误;有丝分裂后期不会发生基因重组,基因重组发生在减数第一次分裂过程,C错误;经过染色体复制产生的初级精母细胞中含有同源染色体,减数第一次分裂后期同源染色体分离,产生的次级精母细胞中不含同源染色体,D错误。
2.(多项选择)(2020江苏单科,22,3分)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。下列叙述正确的是 ( )
A.图甲、丙中细胞处于减数第一次分裂时期
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
2.答案 CD 用荧光染色法制片,观察拟南芥(2n=10)花药细胞减数分裂过程,根据图甲、乙、丙、丁中染色体形态、数目和位置可以判断图中细胞所处时期。图甲中染色体散乱排列,且荧光所示染色体较图丙、丁粗,推测图甲细胞是处于减数第一次分裂四分体时期的一个初级精母细胞;图乙相对于图甲,染色体排列较整齐,推测图乙细胞是处于减数第一次分裂中期的一个初级精母细胞,同源染色体排列在赤道板附近;图丙中染色体分别集中在两个区域,且染色体整齐排列,推测图丙细胞是处于减数第二次分裂中期的两个次级精母细胞;图丁中染色体分别集中在四个区域,推测图丁细胞是处于减数第二次分裂后期的两个次级精母细胞。处于减数第一次分裂时期的是图甲和图乙所示细胞,处于减数第二次分裂时期的是图丙和图丁所示细胞,A错误。图甲所示细胞处于减数第一次分裂前期,同源染色体联会,并未发生分离现象,B错误。图乙所示细胞处于减数第一次分裂中期,同源染色体排列在赤道板附近,C正确。根据以上分析,图中细胞按照减数分裂时期排列的先后顺序为甲→乙→丙→丁,D正确。
3.(2019江苏单科,11,2分)下图为初级精母细胞减数分裂时的一对同源染色体示意图,图中1~8表示基因。不考虑突变的情况下,下列叙述正确的是 ( )
A.1与2、3、4互为等位基因,与6、7、8互为非等位基因
B.同一个体的精原细胞有丝分裂前期也应含有基因1~8
C.1与3都在减数第一次分裂分离,1与2都在减数第二次分裂分离
D.1分别与6、7、8组合都能形成重组型的配子
3.答案 B 题图中1与2、3与4均位于姐妹染色单体上,为相同基因,A错误;同一个体的精原细胞有丝分裂前期也存在同源染色体,也已经进行了染色体的复制,也应有基因1~8,B正确;如果在四分体时期发生了同源染色体的非姐妹染色单体的交换,则1与3有可能在减数第二次分裂分离,1与2有可能在减数第一次分裂分离,C错误;如果6、7、8基因相同,则1与它们组合不能形成重组型配子,D错误。
4.(2018课标全国Ⅲ,4,6分)关于某二倍体哺乳动物细胞有丝分裂和减数分裂的叙述,错误的是 ( )
A.有丝分裂后期与减数第二次分裂后期都发生染色单体分离
B.有丝分裂中期和减数第一次分裂中期都发生同源染色体联会
C.一次有丝分裂与一次减数分裂过程中染色体的复制次数相同
D.有丝分裂中期和减数第二次分裂中期染色体都排列在赤道板上
4.答案 B 有丝分裂后期与减数第二次分裂后期均发生染色体的着丝粒分裂,从而导致染色单体分离,A正确;同源染色体联会只发生在减数第一次分裂前期,B错误;一次有丝分裂与一次减数分裂过程中染色体都在间期复制一次,C正确;有丝分裂中期和减数第二次分裂中期染色体都排列在赤道板上,D正确。
5.(2017课标全国Ⅱ,1,6分)已知某种细胞有4条染色体,且两对等位基因分别位于两对同源染色体上。某同学用示意图表示这种细胞在正常减数分裂过程中可能产生的细胞。其中表示错误的是 ( )
5.答案 D 该细胞中G与g、H与h分别为等位基因,分别位于两对同源染色体上。在正常的减数分裂过程中同源染色体分离,所形成的配子中不会含有同源染色体,所以D错误,A、B、C正确。
6.(2019天津理综,10,10分)作物M的F1基因杂合,具有优良性状。F1自交形成自交胚的过程见途径1(以两对同源染色体为例)。改造F1相关基因,获得具有与F1优良性状一致的N植株,该植株在形成配子时,有丝分裂替代减数分裂,其卵细胞不能受精,直接发育成克隆胚,过程见途径2。据图回答:
(1)与途径1相比,途径2中N植株形成配子时由于有丝分裂替代减数分裂,不会发生由 和 导致的基因重组,也不会发生染色体数目 。
(2)基因杂合是保持F1优良性状的必要条件。以n对独立遗传的等位基因为例,理论上,自交胚与F1基因型一致的概率是 ,克隆胚与N植株基因型一致的概率是 。
(3)通过途径 获得的后代可保持F1的优良性状。
6.答案 (1)同源染色体非姐妹染色单体交叉互换 非同源染色体自由组合 减半 (2)1/2n 100% (3)2
解析 (1)减数分裂Ⅰ前期四分体时期可发生同源染色体非姐妹染色单体交叉互换导致的基因重组,减数分裂Ⅰ后期可发生非同源染色体自由组合导致的基因重组。减数分裂的结果是染色体数目减半。(2)F1有n对独立遗传的等位基因,其自交胚与F1基因型一致的概率是1/2n;途径2中的卵细胞来自N植株(有丝分裂),所以克隆胚与N植株基因型一致的概率是100%。(3)克隆技术可保持F1的优良性状(基因杂合),途径2为克隆过程。
一、单项选择题
1.下列关于同源染色体和四分体的叙述中,不正确的是 ( )
A.同源染色体是一条染色体经复制后形成的两条染色体
B.四分体出现在减数第一次分裂的前期
C.同源染色体是在减数分裂过程中能联会的两条染色体
D.每个四分体包含一对同源染色体的4条染色单体
1.答案 A 一条染色体复制后形成的是两条姐妹染色单体,是相同的染色体,并非同源染色体,A错误。
2.(2021中央民族大学附中高三月考)如图表示哺乳动物X、Y染色体联会的现象。下列叙述错误的是 ( )
A.图示过程发生在减数分裂过程中
B.此时期X、Y染色体联会后可能会发生DNA链断裂现象
C.X染色体与Y染色体联会只发生在染色体的一端
D.联会的两条染色体不存在染色单体
2.答案 D 联会即同源染色体两两配对的现象,该现象发生于减数第一次分裂前期,故A正确;此时期X、Y染色体联会形成一个四分体,该时期容易发生染色体片段的交叉互换,因此,此时可能发生DNA链断裂现象,故B正确;由图示可知,X与Y染色体只有一部分发生了联会,即发生于染色体的一端,故C正确;联会的两条染色体已经发生了DNA复制,每条染色体含两条姐妹染色单体,故D错误。
3.(2021浙江山水联盟高三联考)下列关于“活动:减数分裂模型的制作研究”过程,叙述正确的是 ( )
A.若制作3对同源染色体,则需要用3种颜色的橡皮泥
B.最后画的圆圈必须是大小相同或相似的4个,代表形成了新的细胞
C.若用2对同源染色体,可以模拟形成4种或更多种子细胞
D.用铁丝把颜色和长短相同的两条橡皮泥扎起来代表配对完成的一对同源染色体
3.答案 C 用铁丝把颜色不同但长短相同的两条橡皮泥扎起来代表配对完成的一对同源染色体,D错误。
4.(2020湖北八校联考)某同学在观察果蝇细胞染色体时,发现一个正在正常分裂的细胞,共有8条染色体,呈现4种不同的形态。下列分析正确的是 ( )
A.若该细胞此时存在染色单体,则该果蝇为雄性
B.若该细胞此时没有染色单体,则该细胞中没有同源染色体
C.若该细胞正处在分裂前期,则该细胞中有4个四分体
D.若该细胞正处在分裂后期,则两个子细胞的基因型完全相同
4.答案 B 果蝇体细胞染色体组成为2n=8,性染色体组成为XX或XY。一个正在分裂的果蝇细胞,共有8条染色体,呈现4种不同的形态,且存在染色单体,则该果蝇为雌性,A错误;若该细胞不存在染色单体,此细胞应为减数第二次分裂后、末期细胞,此时期细胞中没有同源染色体,B正确;若该细胞正处在分裂前期,则该细胞可能处于有丝分裂前期或减数第一次分裂前期,四分体只出现在减数分裂过程中,C错误;若该细胞正处在分裂后期,则该细胞可能处于减数第一次分裂后期或减数第二次分裂后期,则两个子细胞的基因型不一定相同,D错误。
5.(2020山东济南一模)如表为人睾丸中甲、乙、丙、丁四个细胞内的染色体组数和同源染色体对数,据表推测下列说法正确的是 ( )
细胞类别
甲
乙
丙
丁
同源染色体对数
23
0
0
46
染色体组数
2
2
1
4
A.甲、丁分别表示减数分裂和有丝分裂过程中的细胞
B.甲细胞内可能发生非同源染色体的自由组合
C.丁细胞内的染色单体数是乙细胞的两倍
D.乙细胞内含有一条X或Y染色体
5.答案 B 通过表格数据分析,甲有23对同源染色体,2个染色体组,可能处于有丝分裂的前期、中期和减数第一次分裂时期;乙没有同源染色体,但有2个染色体组,处于减数第二次分裂后期、末期;丙没有同源染色体,但有1个染色体组,处于减数第二次分裂的前期、中期或是精细胞;丁有46对同源染色体,4个染色体组,处于有丝分裂后、末期。通过分析可知,甲可能表示减数分裂或有丝分裂过程中的细胞,A错误。甲细胞可能处于减数第一次分裂后期,故可能发生非同源染色体的自由组合,B正确。丁细胞处于有丝分裂后期、末期,细胞内没有染色单体,C错误。乙细胞处于减数第二次分裂后期、末期,细胞内含有两条X或Y染色体,D错误。
6.(2020山东潍坊一中3月月考)蜜蜂群体中蜂王和工蜂为二倍体(2N=32),雄蜂为单倍体。如图为雄蜂产生精子过程中染色体行为变化示意图(染色体未全部呈现),下列相关叙述错误的是 ( )
A.雄蜂的精原细胞和精细胞中核DNA含量相同
B.雄蜂有丝分裂和减数分裂过程中均未出现同源染色体的分离
C.雄蜂有丝分裂后期与减数第二次分裂后期细胞中都含有32条染色体
D.雄蜂产生精子过程中非同源染色体的自由组合提高了精子中染色体组成的多样性
6.答案 D 雄蜂的精原细胞进行的是假减数分裂,据图分析可知,其产生的精细胞与精原细胞核DNA含量相同,A正确;雄蜂由卵细胞直接发育而来,体内没有同源染色体,因此雄蜂有丝分裂和减数分裂过程中均不会出现同源染色体的分离,B正确;雄蜂有丝分裂后期染色体数目加倍,染色体数为32条,由于减数第一次分裂后期所有染色体移向同一极,因此雄蜂减数第二次分裂后期细胞内染色体数目加倍,也含有32条染色体,C正确;雄蜂产生精子过程中并没有体现非同源染色体的自由组合,产生的精子中染色体组成没有体现多样性,D错误。
7.如图表示某遗传病患者体细胞内第21号染色体的组成及来源,下列叙述正确的是 ( )
患者体细胞内第21号染色体
A.该遗传病的变异类型属于染色体结构变异
B.母方由于减数第一次分裂异常产生了异常的卵细胞
C.父方由于减数第二次分裂异常产生了异常的精子
D.该患者减数分裂产生的配子中,正常配子约占1/2
7.答案 D 该遗传病的变异类型属于染色体数目变异,A错误;根据图示中染色体的形态可知该患者患病的原因是母方减数第二次分裂时姐妹染色单体形成的子染色体没有分离,形成了异常的卵细胞,B、C错误;该患者减数分裂时3条21号染色体随机分配,产生的配子中含2条21号染色体和含1条21号染色体的概率相同,故正常配子约占1/2,D正确。
8.(2020云南昆明质量检测)某科研小组对蝗虫精巢切片进行显微观察,测定不同细胞中的染色体数目和核DNA数目,结果如图。下列分析正确的是 ( )
A.细胞c和细胞g都可能发生了染色单体分离
B.细胞d、e、f中都可能发生同源染色体联会
C.细胞g和细胞b中都含有同源染色体
D.细胞a可能是精细胞或卵细胞
8.答案 A 据题图分析可知,细胞c可能处于减数第二次分裂的后期,细胞g处于有丝分裂后期,两个时期都发生了染色单体分离,A正确。同源染色体的联会发生在减数第一次分裂的前期,细胞d、e处在间期DNA复制的时期,B错误。细胞b处在减数第二次分裂的前期或中期,细胞中没有同源染色体,C错误。本题用的是蝗虫的精巢,因此细胞a不可能是卵细胞,D错误。
二、不定项选择题
9.(2021辽宁辽阳高三联考)某种雄性蝗虫的染色体共有21条,包括10对常染色体和1条X染色体。下图是该蝗虫细胞内部分同源染色体示意图,其中数字代表染色体(不考虑变异)。下列分析正确的是 ( )
A.有丝分裂前期,染色体1与5配对、2与6配对形成四分体
B.减数第一次分裂中期,排列在赤道板上的染色体共21对
C.减数第二次分裂后期,细胞内不会同时存在染色体3和4
D.精原细胞产生的精细胞中,有1/2的细胞含有X染色体
9.答案 CD 有丝分裂前期不会出现同源染色体配对形成四分体的现象,A错误;减数第一次分裂中期,10对常染色体排列在赤道板两侧,X染色体随机在某一侧,B错误;减数分裂Ⅱ后期,同源染色体已经不存在,故细胞内不会同时存在染色体3和4,C正确;精原细胞会产生四个精细胞,X染色体会出现在其中两个精细胞中,占比1/2,D正确。
10.(2020新疆乌鲁木齐七十中高三月考)如图为某高等动物细胞分裂图像及细胞内同源染色体对数的变化曲线,据图分析下列有关叙述错误的是 ( )
A.若细胞甲、乙、丙、丁均来自该动物的同一器官,此器官是睾丸(精巢)
B.曲线图中可能发生基因重组的是FG段,曲线AG段对应细胞甲、乙、丙
C.细胞甲、乙、丙、丁中,染色体数和核DNA分子数的比值是1∶1的有甲、乙,具有4个染色体组的有甲、丙
D.CD段着丝粒分裂,染色体加倍,对应于甲细胞
10.答案 C 观察题图可知甲→乙是有丝分裂,乙→丙→丁属于减数分裂,且丙的细胞质分配是均匀的,所以此器官是睾丸(精巢),A正确。对细胞分裂图像进行解读可知,图中甲为有丝分裂后期图,乙为减数第一次分裂前的间期图,丙为减数第一次分裂后期图,丁为减数第二次分裂中期图,曲线图中虚线左侧曲线属于有丝分裂,虚线右侧曲线属于减数分裂,所以曲线AG段对应细胞甲、乙、丙,基因重组通常发生在减数第一次分裂过程中,即FG段,B正确。细胞内染色体数和核DNA分子数的比值是1∶1,说明着丝粒已经分裂,无染色单体,甲、乙、丙、丁中符合条件的是甲、乙;甲含4个染色体组,乙、丙具有2个染色体组,丁中只有1个染色体组,C错误。CD段着丝粒分裂,染色体加倍,为有丝分裂后期,对应甲细胞,D正确。
11.(2020山东菏泽一中月考)中华大蟾蜍,不仅是农作物、牧草和森林害虫的天敌,而且是动物药——蟾酥的药源。如图为中华大蟾蜍细胞分裂部分示意图,据图判断下列叙述正确的是 ( )
A.用中华大蟾蜍的睾丸作材料制作装片,在显微镜下有可能观察到图中三种物像
B.甲细胞形成乙细胞的分裂方式为有丝分裂,最终产生的子细胞的基因型为AaBbXCXC
C.丙细胞表示的是次级卵母细胞后期分裂图像,分裂产生的子细胞是第二极体和卵细胞
D.若雌性中华大蟾蜍患有线粒体DNA缺陷引起的疾病,与正常雄性交配,后代中患病概率几乎为0
11.答案 BC 根据图丙中细胞质的不均等分裂,可判断三个细胞图来自雌性动物卵巢,所以用中华大蟾蜍的卵巢作材料制作装片,在显微镜下才有可能观察到图中三种物像,A错误。甲细胞形成乙细胞的分裂方式为有丝分裂,最终产生的子细胞的基因型与亲代相同,为AaBbXCXC,B正确。丙细胞是减数第二次分裂后期图像,其代表次级卵母细胞,分裂产生的子细胞是第二极体和卵细胞,C正确。若雌性中华大蟾蜍患有线粒体DNA缺陷引起的疾病,与正常雄性个体交配,后代中患病概率几乎为1,D错误。
12.(2021山东邹城兖矿一中高三月考)一个基因型为AaXBY的精原细胞进行减数分裂。下列有关叙述正确的是 ( )
A.若某细胞中无染色单体,且基因组成为AAXBXB,则该细胞可能处于MⅡ后期
B.若产生的精子AXB∶aXB∶AY∶aY=1∶1∶1∶1,则是MⅠ后期基因自由组合的结果
C.处于MⅠ后期和处于MⅡ后期细胞中染色体组数相同,但核DNA数不同
D.若产生的精子为AXB∶aY=1∶1,则可说明该精原细胞进行了正常的减数分裂
12.答案 ACD 若某细胞中无染色单体,基因组成为AAXBXB,说明着丝粒已分裂,无同源染色体,且核DNA数目与正常体细胞一致,故为减数第二次分裂的后期,A正确;不考虑交换和基因突变等情况,一个精原细胞只能产生两种精子,若该精原细胞产生的精子AXB∶aXB∶AY∶aY=1∶1∶1∶1,说明MⅠ前期发生了交叉互换,B错误;处于MⅠ后期和处于MⅡ后期细胞中染色体组数相同,均为2n,核DNA数分别为4n、2n,C正确;若该精原细胞进行正常的减数分裂,会产生两种精子AXB∶aY=1∶1或AY∶aXB=1∶1,D正确。
三、非选择题
13.(2021四川成都七中高三理综测试)某兴趣小组通过显微镜观察来研究马蛔虫减数分裂的过程,如图为绘制的减数分裂各时期的细胞分裂示意图(染色体不同颜色表示来自不同亲本),请回答下列问题:
(1)马蛔虫的受精卵中染色体数目为4条,而精子与卵细胞的染色体数目为2条,图3、图4细胞的出现,可以推测图2细胞形成的原因是 。
(2)由图1形成图2的过程,核DNA分子数目的变化是 ,图3、图4细胞的出现,说明染色体发生的行为变化是 。
(3)将图1细胞中的一条染色体DNA分子用15N标记,正常情况下该细胞形成的精细胞中,含15N标记的细胞所占的比例是 ;图1细胞的基因型是AaXBY,该细胞产生精子的基因型为A、AXBXB、aY、aY,可推断减数分裂过程发生的异常是 。
13.答案 (1)染色体复制一次,细胞分裂两次 (2)4到8到4到2 同源染色体联会形成四分体,同源染色体分离(非同源染色体自由组合) (3)1/2 (减数第二次分裂)含有B基因的两条X染色单体未正常分离
解析 (1)马蛔虫的受精卵中染色体数目为4条,而精子与卵细胞的染色体数目为2条,图3(DNA已复制,存在姐妹染色单体)、图4细胞(染色体数目减半)的出现,可以推测图2细胞形成的原因是染色体复制一次,细胞分裂两次。(2)由图1形成图2为减数分裂过程,核DNA分子数目的变化是4到8到4到2;图3(有同源染色体)、图4细胞(无同源染色体)的出现,说明染色体发生的行为变化是同源染色体联会形成四分体,同源染色体分离。(3)将图1细胞中的一条染色体DNA分子用15N标记,由于减数分裂过程中DNA复制一次,细胞分裂两次,故正常情况下,该细胞形成的精细胞中,含15N标记的细胞所占的比例是1/2;图1细胞的基因型是AaXBY,该细胞产生精子的基因型为A、AXBXB、aY、aY,比较四个精子类型可知A、AXBXB为异常分裂的细胞类型,可推断减数分裂过程发生的异常是(减数第二次分裂)含有B基因的两条X染色单体未正常分离。
14.(2021辽宁六校联考)下列图1和图2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、染色单体和核DNA含量的关系及细胞分裂图像,请分析回答:
图1
图2
(1)图1中a、b、c表示染色单体的是 ,图1中所对应的细胞中一定不存在同源染色体的是 。
(2)图1中Ⅱ时期的数量关系对应图2中的 ,由Ⅱ变为Ⅲ,相当于图2中 → 的过程。由Ⅰ变成Ⅱ的过程中,细胞核内发生的分子水平的变化是 。
(3)图2中甲细胞正在进行 分裂,含有 条染色单体。
(4)图2中具有同源染色体的细胞有 ,染色体数∶染色单体数∶核DNA数=1∶2∶2的细胞是 。
(5)图2中乙细胞产生的子细胞名称为 。
14.答案 (1)b Ⅲ、Ⅳ (2)乙 乙 丙 DNA分子的复制 (3)有丝 0 (4)甲、乙 乙、丙 (5)次级卵母细胞和(第一)极体
解析 (1)分析图1,b表示染色单体;该动物染色体数为2n=4,Ⅲ、Ⅳ对应的细胞内染色体数为2,是体细胞内染色体数的一半,说明Ⅲ、Ⅳ所对应的细胞中一定不存在同源染色体。(2)图1中Ⅱ时期染色体数、染色单体数和核DNA分子数之比为1︰2︰2,Ⅲ时期中染色体数、染色单体数和核DNA分子数之比也为1︰2︰2,但数目均只有Ⅱ时期中的一半,所以由Ⅱ变为Ⅲ的原因是同源染色体分离,相当于图2中乙→丙的过程;Ⅰ时期中染色体数、染色单体数和核DNA分子数之比为1︰0︰1,故由Ⅰ变成Ⅱ的过程发生于分裂间期,此时细胞核内发生的分子水平的变化是DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。(3)图2中甲细胞处于有丝分裂后期,含有0条染色单体,(4)图2中甲细胞处于有丝分裂后期,乙细胞处于减数第一次分裂后期,丙细胞处于减数第二次分裂中期,所以甲、乙细胞中含有同源染色体;乙、丙细胞中含有染色单体,染色体数∶染色单体数∶核DNA数=1∶2∶2。(5)图2中乙细胞处于减数第一次分裂后期,且细胞质不均等分裂,称为初级卵母细胞,其分裂形成的子细胞为次级卵母细胞和第一极体。
第12讲 减数分裂和受精作用
考点内容
核心素养解读
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
1.运用细胞减数分裂模型,阐明遗传信息在有性生殖的生物体中的传递规律(生命观念)
2.归纳减数分裂过程中物质或结构的变化规律和相关曲线的变式分析,培养归纳与概括、逻辑思维、模型与建模的能力(科学思维)
3.分析减数分裂和受精作用的关系,感悟生命自我更新的意义和生命的价值(社会责任)
考点一 减数分裂和受精作用
必备知识·整合
1.减数分裂及其相关概念
(1)减数分裂的概念
①范围:进行 有性生殖 的生物。
②时期:从 原始生殖细胞 →成熟生殖细胞。
③特点:细胞连续分裂 两次 。
④结果:成熟生殖细胞中染色体数目是原始生殖细胞中的 一半 。
(2)同源染色体
(3)联会和四分体
①联会概念:减数第一次分裂 前 期 同源染色体两两配对 的现象。该时期DNA已完成复制,染色单体已形成。
②四分体概念:联会后的每对同源染色体含有 四 条染色单体,叫作四分体。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DNA分子(有 8 条脱氧核苷酸链)。
(4)交换
①概念:减数第一次分裂前期, 同源染色体的非姐妹染色单体 之间互换片段的现象。
②意义:进一步丰富了配子的类型,增强了有性生殖生物的多样性。
2.减数分裂的过程(以二倍体动物为例)
时期
图像
主要特征
间期
DNA 复制 ,有关 蛋白质 的合成,每条染色体上含有2条染色单体
减数第一次分裂
前期
同源染色体发生联会,形成 四分体 ,四分体中的非姐妹染色单体间可能发生部分 交换
中期
成对同源染色体排列在细胞中央的 赤道板 两侧
后期
同源染色体 分离 ,非同源染色体 自由组合
末期
细胞质 分裂 形成2个子细胞,子细胞中染色体数目 减半
减数第二次分裂
前期
染色体散乱分布在细胞中
中期
染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板上
后期
着丝粒 分裂 ,染色单体分开成为 染色体 ,染色体数目暂时 加倍
末期
细胞质分裂,一个细胞分裂成为2个子细胞,子细胞中染色体数目是体细胞染色体数目的 一半
3.精子和卵细胞形成过程的异同点(以哺乳动物为例)
项目
精子的形成
卵细胞的形成
不
同
点
场所
睾丸
卵巢
细胞质分裂
均等分裂
卵母细胞 不均等分裂 ;
第一极体均等分裂
是否变形
变形
不变形
结果
1个精原细胞→ 4 个
精细胞→ 4 个精子
1个卵原细胞→ 1 个卵
细胞和 3 个极体
相同点
染色体的行为变化相同
4.受精作用
5.减数分裂与受精作用的意义
减数分裂和受精作用保证了每种生物 前后代染色体数目的恒定 ,维持了生物的 遗传 稳定性。对于生物的遗传和变异,都是十分重要的。
6.遗传稳定性与遗传多样性的原因分析
遗传稳定性
遗传多样性
配子
形成
减数分裂形成的配子中的染色体数目减半;而且每个配子中的染色体是一整套非同源染色体的组合
在减数分裂过程中,联会时同源染色体的非姐妹染色单体间的互换,减数分裂Ⅰ时非同源染色体的自由组合,都导致了配子中染色体组合的多样性
受精
作用
卵细胞和精子的结合,使受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目,生物体的性状主要是由染色体上的遗传物质控制的,因此,染色体数目的恒定维持了遗传的稳定性
卵细胞和精子的随机结合,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
1.果蝇常作为遗传学上的实验材料,是因为果蝇生长周期短,繁殖快,染色体少且容易观察。(必修2 P18问题探讨) (√)
2.魏斯曼预测在精子和卵细胞成熟的过程中,必然有一个特殊的过程使染色体数目减半;受精时,精子和卵细胞融合,染色体数目恢复正常。(必修2 P18正文) (√)
3.人和其他哺乳动物的精子在睾丸的曲细精管中形成。(必修2 P19正文) (√)
4.同源染色体是指细胞内形状和大小相同,一条来自父方,一条来自母方的两条染色体。(必修2 P20正文) (✕)
5.细胞两极的这两组染色体,非同源染色体之间是自由组合的。(必修2 P20旁栏思考) (√)
6.减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅰ。(必修2 P20正文) (√)
7.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。(必修2 P23概念检测1) (✕)
8.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。(必修2 P23与社会的联系) (√)
1.(必修2 P20正文拓展)减数第一次分裂染色体数目减半的原因是 同源染色体分离,并分别进入两个子细胞,使得每个次级精母细胞只得到初级精母细胞中染色体总数的一半 。
2.(必修2 P25探究·实践拓展)配子中染色体组合多样性的原因:①非同源染色体的 自由组合 ;②联会时,同源染色体上非姐妹染色单体之间发生 交换 。
3.(必修2 P27正文拓展)受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。精子和卵细胞相互识别的物质基础是 精子和卵细胞膜上的糖被 ,融合的基础是 细胞膜具有一定的流动性 。
4.(必修2 P28拓展应用2拓展)马和驴杂交产生的骡不能繁殖后代,理由是 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。这63条染色体没有同源染色体,导致骡的原始生殖细胞不能进行正常的减数分裂,无法形成配子,因此骡不能繁殖后代 。
重点疑难·突破
1.减数分裂基本概念辨析
四分体时期典型图示
(1)同源染色体和非同源染色体的比较
同源染色体
非同源染色体
来源
一条来自父方,一条来自母方
可以都来自父方或母方,也可以由来自父方和母方的染色体组成
形状、大小
一般相同(性染色体除外)
一般不相同
主要特点
在减数分裂过程中发生配对
在减数分裂过程中不发生配对
举例
图中的1和2、3和4
图中的1和3、2和4或1和4、2和3
(2)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,如图中的a和a'、b和b'、c和c'、d和d'。
②非姐妹染色单体:不在一个着丝粒上的两条染色单体,包括以下两种类型:
Ⅰ.同源染色体上的非姐妹染色单体,如图中的a和b(b')、a'和b(b')、c和d(d')、c'和d(d')。
Ⅱ.非同源染色体上的非姐妹染色单体,如图中的a和c(c')、a'和c(c')、a和d(d')、a'和d(d')、b和c(c')、b'和c(c')、b和d(d')、b'和d(d')。
(3)联会、四分体与交叉互换(如图)
①联会:指减数第一次分裂过程中(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。
③交换:减数第一次分裂前期,同源染色体的非姐妹染色单体之间互换片段的现象。
[特别提醒] 关于同源染色体的5点提醒
(1)同源染色体的形状、大小一般都相同,但也有大小不同的,如男性体细胞中的X染色体和Y染色体是同源染色体,X染色体较大,Y染色体较小。
(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。
(3)有丝分裂中同源染色体不联会,也就不形成四分体。
(4)同源染色体的非姐妹染色单体之间的交换不一定导致基因重组,交换的片段所含基因也可能相同。
(5)同源染色体的非姐妹染色单体之间的交换和非同源染色体的自由组合都可能导致基因重组。
2.减数第一次分裂与减数第二次分裂关键点比较
(1)减数分裂Ⅰ前的间期进行DNA复制,减数分裂Ⅱ不再进行DNA复制。
(2)减数分裂Ⅰ发生同源染色体分离,但着丝粒不分裂,减数分裂Ⅱ发生着丝粒分裂。
(3)减数分裂Ⅰ有同源染色体(且有联会、四分体交换及同源染色体分离等行为),减数分裂Ⅱ无同源染色体。
(4)减数分裂Ⅰ子细胞为次级性母细胞及第一极体,减数分裂Ⅱ子细胞为精细胞及卵细胞和第二极体。
3.根据细胞质的分配方式判断减数分裂过程中的细胞类型
4.减数分裂过程中的相关曲线图与柱形图(以精子形成为例)
(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减数第一次分裂末期,同源染色体分离平均进入两个子细胞,染色体数目减半。
②减数第二次分裂后期,着丝粒分裂,染色体数目加倍到体细胞水平。
③减数第二次分裂末期,细胞一分为二,染色体数目减半。
(3)核DNA数目变化及原因
①减数第一次分裂前的间期,DNA复制,核DNA数目加倍。
②减数第一次分裂末期,细胞一分为二,核DNA数目减半。
③减数第二次分裂末期,细胞一分为二,核DNA数目再次减半。
(4)染色单体数目变化及原因
①减数第一次分裂前的间期,DNA复制,染色单体形成。
②减数第一次分裂末期,细胞一分为二,染色单体数目减半。
③减数第二次分裂后期,着丝粒分裂,染色单体消失。
5.减数分裂产生配子的种类
原始生殖细胞减数分裂产生配子情况(以AaBb为例,不考虑基因突变和交换),如图。
具有n对同源染色体的个体产生配子情况(不考虑基因突变和交换)
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
2种
1个雄性个体
2n种
最多2n种
1个卵原细胞
2n种
1种
1个雌性个体
2n种
最多2n种
关键能力·提升
考向一 围绕减数分裂与受精作用的过程,考查生命观念与科学思维能力
1.(2021辽宁沈阳36中高三期初测试)下列有关玉米(2n=20)减数分裂的叙述,正确的是 ( )
A.减数分裂Ⅰ前的间期由于DNA复制,染色体数目加倍
B.细胞分裂的过程中,一对同源染色体就是一个四分体
C.减数分裂Ⅱ过程中发生染色单体分离,使染色体数目减半
D.减数分裂形成的配子中有10种形态、功能不同的染色体
1.答案 D 减数分裂Ⅰ前的间期由于DNA复制,核DNA数目加倍,但染色体数目不变,A错误;只有发生联会的一对同源染色体才是一个四分体,B错误;减数分裂Ⅱ过程中发生染色单体分离,使染色体数目暂时加倍,C错误。
2.(2020新疆乌鲁木齐高三月考)下面是对高等动物通过减数分裂形成雌、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.同源染色体进入卵细胞的机会并不相等,因为一次减数分裂只形成一个卵细胞
C.受精时,雌雄配子相互识别和相互融合的原理不同
D.受精前卵细胞代谢异常活跃,受精后细胞呼吸和物质合成进行得比较缓慢
2.答案 C 初级卵母细胞和次级卵母细胞的细胞质分裂都是不均等的,每个卵细胞从初级卵母细胞中继承的细胞质大于初级卵母细胞细胞质的1/4,A错误;同源染色体进入卵细胞的机会相等,因为在减数第一次分裂后期,同源染色体分离,随机进入次级卵母细胞和第一极体,B错误;与未受精的卵细胞相比,受精卵的细胞呼吸和物质合成进行得比较快,D错误。
题后悟道·归纳
关于减数分裂和受精作用的三点说明
(1)精(卵)原细胞通过有丝分裂进行增殖,通过减数分裂产生精子(卵细胞和极体)。
(2)精细胞不是精子,精细胞变形后成为精子,精子头部含有细胞核,几乎无细胞质,线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘,受精时精子只有头部进入卵细胞,而尾部留在外面。
(3)精子与卵细胞发生膜的融合,这体现了细胞膜的结构特性——具有一定的流动性。
考向二 减数分裂过程中的相关结构或物质数量变化
3.(2020天津七校联考)如图表示雄果蝇体内某细胞分裂过程中,细胞内每条染色体上DNA含量的变化(甲曲线)及与之对应的细胞中染色体数目变化(乙曲线)。下列说法错误的是( )
A.BC过程中,DNA含量的变化是由于染色体复制
B.D点所对应时刻之后,单个细胞中可能不含Y染色体
C.CD与DH对应的时间段,细胞中均含有两个染色体组
D.CD段有可能发生同源染色体上非等位基因之间的重组
3.答案 C BC过程属于减数分裂前的间期,进行DNA复制,DNA含量加倍,A正确;由于减数第一次分裂后期同源染色体分离,因此D点所对应时刻之后,单个细胞中可能不含Y染色体,B正确;CD段处于G2期、减数第一次分裂,FG段处于减数第二次分裂后期和末期,它们对应的时间段,细胞中均含有两个染色体组,但DF和GH段细胞中只含一个染色体组,C错误;CD段细胞处于G2期、减数第一次分裂,所以在四分体时期,有可能发生同源染色体上非等位基因之间的重组,D正确。
4.(不定项选择)(2021新疆哈密十五中质量检测)二倍体动物某个精原细胞形成精细胞过程中,依次形成四个不同时期的细胞,其染色体组数和同源染色体对数如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.甲形成乙过程中,DNA复制前需合成RNA和蛋白质
B.乙形成丙过程中,同源染色体分离,着丝粒分裂
C.丙细胞中,性染色体只有一条X染色体或Y染色体
D.丙形成丁过程中,同源染色体分离导致染色体组数减半
4.答案 AB 丙时期的细胞中有两条X染色体或两条Y染色体,C错误;图丁中不含同源染色体,且染色体组数为1,表示精细胞,丙形成丁过程中,染色体彼此分离分别进入不同的细胞中,从而导致染色体组数减半,D错误。
考向三 围绕遗传的多样性和稳定性,考查科学思维能力
5.(2020河南商丘期中)如图甲为某动物细胞中的两对同源染色体,其在减数分裂过程中发生染色体互换形成了如图乙所示的四个精细胞,则来自同一个次级精母细胞的是 ( )
A.①② B.①③ C.②③ D.③④
5.答案 B 减数第一次分裂时,因为同源染色体分离,非同源染色体自由组合,所以一个初级精母细胞能产生2种基因型不同的次级精母细胞;减数第二次分裂类似于有丝分裂,因此每个次级精母细胞产生2个基因型相同的精细胞。若发生染色体互换,则来自同一个次级精母细胞的两个精细胞的染色体组成大体相同,只有很小部分颜色有区别,如图①③。
6.(不定项选择)(2020山东济宁一中二检)某雄性动物的基因型是AaBbDd,三对等位基因分布在三对同源染色体上,不考虑染色体互换和基因突变,下列说法正确的是 ( )
A.基因型为ABD、abd的两个精细胞可来源于同一个精原细胞
B.基因型为ABd、abD的两个精细胞可来源于同一个次级精母细胞
C.该雄性动物产生的精子与卵细胞随机结合的过程可体现基因的自由组合
D.精细胞的形成过程和卵细胞的形成过程中均可出现细胞质均等分裂的现象
6.答案 AD 在一个精原细胞减数分裂过程中,随着同源染色体的彼此分离,若含ABD基因的染色体移向一极,则含abd基因的染色体移向另一极,进而分别进入两个次级精母细胞,因此,基因型为ABD、abd的两个精细胞可来源于同一个精原细胞,A正确。在不考虑染色体互换和基因突变的情况下,来源于同一个次级精母细胞的两个精细胞的基因型应该相同,B错误。基因的自由组合发生在减数第一次分裂时期,而不是精子与卵细胞随机结合的过程中,C错误。精细胞的形成过程中,细胞质都是均等分裂的;卵细胞的形成过程中,第一极体的细胞质是均等分裂的,D正确。
题后悟道·方法
配子来源的判断方法
考点二 减数分裂和有丝分裂的比较
必备知识·整合
1.减数分裂与有丝分裂的过程及特点比较
分裂方式
比较项目
减数分裂
有丝分裂
不
同
点
分裂的细胞
原始生殖细胞
体细胞或原
始生殖细胞
细胞分裂次数
两 次
一 次
同源染色体的行为
(1)联会形成 四分体 ,非姐妹染色单体 交换 ;
(2)同源染色体分离
存在同源染色体,但不联会、不分离、无染色体互换现象
非同源染色体的行为
自由组合
不出现自由组合
子细胞染色体数目
减半
不变
子细胞的名称和数目
4 个精子或1个卵细胞和3个极体
2 个体细胞
子细胞间的遗传物质
不一定相同
相同
意义
减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代染色体数目的恒定,维持了生物遗传的稳定性
使生物的亲代细胞和子代细胞之间保持了遗传的稳定性
2.有丝分裂与减数分裂主要时期细胞图像比较(以雄性动物为例)
有丝分裂
减数第一次分裂
减数第二次分裂
前
期
①
②
③
①与②的主要区别是 同源染色体 的排列方式
①与③、②与③的区别主要在于有无 同源染色体
中
期
①
②
③
①与②的主要区别在于 同源染色体 的行为特点不同
①与③、②与③的区别主要在于有无 同源染色体
后
期
①
②
③
①与③均为染色单体分离,细胞中染色单体数为 0
②中 同源染色体 分离,分开的染色体中含有2条染色单体
①②都有同源染色体,③中无同源染色体
1.二倍体生物细胞正在进行着丝粒分裂时,细胞中一定不存在同源染色体。(必修1 P112图6-2、必修2 P19图2-2) (✕)
2.所有的细胞分裂都存在四分体。(必修2 P20正文) (✕)
3.同源染色体配对通常发生在有丝分裂前期。(必修2 P20正文)(✕)
4.人体细胞减数第一次分裂后期与减数第二次分裂后期细胞中都有2个染色体组。(必修2 P20正文) (√)
5.某二倍体生物细胞内含有4个染色体组,则该细胞分裂的前一时期细胞内应存在四分体。(必修2 P20正文) (✕)
重点疑难·突破
减数分裂和有丝分裂的模型分析(以染色体数为2n的生物为例)
(1)染色体与核DNA数目变化曲线的判断
①曲线模型
②判断方法
(2)每条染色体上的DNA含量的曲线分析
①曲线模型
②相关解读
a.A→B:有丝分裂或减数第一次分裂前的间期DNA复制,染色单体形成,每条染色体上由有1个DNA分子变为有2个DNA分子。
b.B→C:含有染色单体的时期,可表示间期的G2期,有丝分裂前、中期,减数第一次分裂和减数第二次分裂前、中期。
c.C→D→E:有丝分裂后、末期或减数第二次分裂后、末期,着丝粒分裂,姐妹染色单体分开。
(3)染色单体数目变化的曲线分析
①曲线模型
②相关解读
a.有丝分裂:分裂间期,因染色体复制,染色单体形成;后期,因着丝粒分裂,染色单体变为0(即04n0)。
b.减数分裂减数第一次分裂前的间期:因染色体复制,染 色单体形成,即0→4n减数第一次分裂末期:因同源染色体分开,分别 进入两个子细胞,染色单体数目减半,即4n→2n减数第二次分裂后期:因着丝粒分裂,染色单 体消失,即2n→0
(4)同源染色体对数变化的曲线分析
①曲线模型
②相关解读
a.有丝分裂:后期时染色体数目加倍,同源染色体由n对加倍成为2n对,子细胞中同源染色体仍为n对。
b.减数分裂:减数第一次分裂后期同源染色体分开,分别进入两个子细胞,次级性母细胞及生殖细胞或极体中都不含同源染色体。
(5)染色体组数目变化的曲线分析
①曲线模型
②相关解读
a.有丝分裂:后期因着丝粒分裂,染色体组数目加倍(2→4);末期结束因染色体平均分配到两个子细胞,染色体组数目恢复(4→2)。
b.减数分裂:减数第一次分裂末期结束因同源染色体分别进入两个子细胞,染色体组数目减半(2→1);减数第二次分裂后期因着丝粒分裂,染色体组数目暂时加倍(1→2);减数第二次分裂末期结束因染色体平均分配到两个子细胞,染色体组数目减半(2→1)。
(6)染色体、核DNA分子和染色单体的数量变化图解
①柱形图
②相关解读
a.只有染色单体的数目才可能是0,染色体和核DNA的含量不可能是0。染色单体会因着丝粒的分裂而消失,所以柱形图中表示的某结构如出现0,则其一定表示染色单体。
b.DNA分子未复制时,其数目与染色体一样多,而复制后,每条染色体上含有2个DNA分子,即DNA数∶染色体数可能为1∶1或2∶1,但不可能是1∶2。
关键能力·提升
考向一 围绕减数分裂和有丝分裂的过程比较,考查科学思维能力
1.(2020山东青岛二中期末)如图为某二倍体植物精子的形成过程,其中①~④表示细胞分裂,X、Y、Z表示相关细胞。有关叙述正确的是 ( )
A.过程③处在前期时细胞内虽有同源染色体但无联会配对现象
B.细胞Z与过程④产生的精子中所含的遗传信息不可能相同
C.过程①处在中期和过程④处在后期的细胞染色体数目不同
D.题图表明此植物形成精子时需减数分裂和有丝分裂共同参与
1.答案 D 因为花粉粒是减数分裂形成的子细胞,没有同源染色体,所以过程③处在前期时细胞内无同源染色体,也无联会配对现象,故A错误。细胞Z与细胞Y是经过有丝分裂得到的,正常情况下,二者所含的遗传信息相同,而精子是细胞Y经过有丝分裂得到的,因此应和细胞Z所含的遗传信息相同,故B错误。过程①处在中期的染色体数目是2N,过程④处在后期的染色体数目也是2N,故C错误。
2.(不定项选择)(2020山东济宁高三检测)某表现型正常的女性,其父亲患红绿色盲。收集该女性体内的若干细胞,将其细胞内的色盲基因进行荧光标记,在显微镜下观察。假设无基因突变和染色体互换发生,下列叙述正确的是 ( )
A.有丝分裂后期的细胞内有2个色盲基因,且位于两条染色体上
B.有丝分裂中期的细胞内有2个色盲基因,此时可观察到细胞内有46条染色体
C.卵细胞内有1个或0个色盲基因,卵细胞中的色盲基因只能遗传给女儿
D.次级卵母细胞至少含有2个色盲基因,且核DNA数目一定是初级卵母细胞的一半
2.答案 AB 卵细胞内有1个或0个色盲基因,卵细胞中的色盲基因既可以传给女儿,也可以传给儿子,C错误;次级卵母细胞可能含有2个色盲基因或不含色盲基因,D错误。
考向二 结合减数分裂与有丝分裂细胞图像分析,考查科学思维能力
3.(2021江苏扬州邗江质量检测)甲→丁为某二倍体生物生殖器官中的一些细胞分裂图,有关判断正确的是 ( )
A.若图中所示细胞分裂具有连续性,则顺序依次为乙→丙→甲→丁
B.甲、乙、丙、丁细胞中含有的染色体组数目依次为4、2、1、1
C.若乙图中的基因型为AAaaBBbb,则丁的基因型为AaBb
D.乙是初级精母细胞或初级卵母细胞,丁可能为卵细胞
3.答案 B 根据图示可知,甲图是有丝分裂后期,乙图是减数第一次分裂后期,丙图是减数第二次分裂中期,丁图是生殖细胞,顺序依次为甲→乙→丙→丁,A错误。若乙图中的基因型为AAaaBBbb,则丁的基因型为AB或ab或Ab或aB,C错误。乙的细胞质不均等分裂,只能表示初级卵母细胞,D错误。
4.(不定项选择)下图为某个哺乳动物体内细胞分裂不同时期的图像,下列有关叙述正确的是 ( )
A.细胞①中有2个四分体
B.细胞④是次级精母细胞
C.属于减数分裂的细胞有4个
D.若用某种药物抑制纺锤体形成,则细胞⑤着丝粒不会分裂
4.答案 BC 细胞①表示有丝分裂中期,不能联会形成四分体,A项错误;由细胞⑥细胞质均等分裂可判断该动物为雄性,故细胞④是次级精母细胞,B项正确;图中②③④⑥共4个细胞属于减数分裂的细胞,C项正确;抑制纺锤体形成,使细胞不能正常分裂,但不影响着丝粒的分裂,D项错误。
题后悟道·方法
“三步法”判断有丝分裂和减数分裂图像(以二倍体为例)
(1)判断技巧:一数二看三判断。
(2)判断过程
一数(染色体数目)奇数→减数第二次分裂偶数→不能确定(二看)
二看(有无同源染色体)无→减数第二次分裂有→不能确定(三判断)
三判断(同源染色体行为)有联会、分离→减数第一次分裂无联会、分离→有丝分裂
考向三 分析减数分裂和有丝分裂的坐标图形,考查科学思维能力
5.(2019安徽合肥新城月考)如图表示果蝇精原细胞在分裂过程中细胞内染色体数目、核DNA分子含量等指标的变化情况,其中图1中的乙曲线表示减数分裂过程中的染色体数目变化。下列有关分析正确的是 ( )
A.图2中HI段只有1个染色体组
B.图3可表示有丝分裂或减数分裂
C.图1中EF段和图2中BC段变化的原因不同
D.基因重组可发生在图1中的CE段和图3中的jk段
5.答案 C 图2中HI段细胞处于减数第二次分裂时期,减数分裂Ⅱ后期和末期的细胞含有2个染色体组,A错误;图3只能表示有丝分裂过程中一个细胞中染色体组数的变化,B错误;图1中EF段是减数分裂Ⅰ结束形成两个子细胞,核DNA数减半,图2中BC段是有丝分裂后期着丝粒分裂,染色体数目加倍,C正确;基因重组通常发生在减数第一次分裂的前期和后期,有丝分裂过程中不能发生基因重组,D错误。
6.(不定项选择)下图是人体睾丸内一个细胞核中几种物质在a、b、c、d四个时期的数目变化情况,下列有关分析正确的是( )
A.图中“”“”依次表示染色单体和染色体
B.同源染色体的分离发生在c→d过程中
C.染色单体的分离发生在b→c过程中
D.c时期的细胞中不可能含有2条Y染色体
6.答案 AD 分析题图可知,图中“”“”依次表示染色单体和染色体,A正确。同源染色体的分离发生在减数第一次分裂后期,图中b→c过程中染色体数目减半,说明该过程发生同源染色体分离,细胞一分为二,导致染色体数目减半;着丝粒分裂导致姐妹染色单体分离,c→d过程中染色单体消失,说明该过程中姐妹染色单体发生分离,B、C错误。c时期存在姐妹染色单体,说明着丝粒未分裂,故不可能含有2条Y染色体,D正确。
实验 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
必备知识·整合
1.实验原理
蝗虫的 精原细胞 进行减数分裂形成精细胞,再形成精子。此过程要经过两次连续的细胞分裂。在此过程中,细胞中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化,因而能够据此识别减数分裂的各个时期。
2.实验流程
(1)临时装片制作流程(同有丝分裂装片制作过程):解离→漂洗→染色→制片。
(2)显微镜观察固定装片
[特别提醒]
1.不只观察到一种分裂方式:动物的精巢、卵巢以及植物的花药中的细胞既进行有丝分裂又进行减数分裂,故观察到的图像应存在有丝分裂和减数分裂两类,其染色体数目有三种情况:N、2N、4N(假设亲代为二倍体)。原始生殖细胞的增殖是通过有丝分裂进行的。
2.不能观察到一个细胞减数分裂的过程:如同观察有丝分裂一样,由于细胞在解离过程中已经死亡,无法观察到细胞中染色体的动态变化过程。欲看到全部过程,需通过移动装片,从不同的视野中寻找。
(必修2 P24探究·实践拓展)本实验宜选用雄性个体生殖器官,而不选用雌性个体的生殖器官,原因是① 雄性个体产生的精子数量多于雌性个体产生的卵细胞数 。②大多数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,只有和精子相遇后,在精子的刺激下,才继续完成减数第二次分裂。
关键能力·提升
1.下列关于观察减数分裂实验的叙述中,错误的是 ( )
A.可用蝗虫精母细胞的固定装片观察减数分裂
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.用洋葱根尖制成装片,能观察到同源染色体联会现象
1.答案 D 洋葱根尖细胞只进行有丝分裂,不会出现减数分裂特有的同源染色体联会现象,D错误。
2.小鼠是常被用于研究人类遗传病的模式动物。请根据观察小鼠细胞减数分裂的实验步骤,回答下列问题:
供选材料及试剂:小鼠的肾脏、睾丸、肝脏、苏丹Ⅲ染液、醋酸洋红液、解离固定液。
(1)取材:用 作实验材料。
(2)制作:①取少量组织低渗处理后,放在 中,一定时间后轻轻漂洗。
②将漂洗后的组织放在载玻片上,滴加适量 。
③一定时间后加盖玻片, 。
(3)观察:用显微镜观察时,发现几种不同特征的分裂中期细胞。若它们正常分裂,产生的子细胞是 。
2.答案 (1)(小鼠)睾丸 (2)①解离固定液 ②醋酸洋红液 ③压片(只要有压片的操作均可) (3)次级精母细胞、精细胞、精原细胞
高考真题再现
1.(2020海南单科,13,2分)某哺乳动物的体细胞染色体数为2n。下列有关该动物精原细胞的叙述,正确的是 ( )
A.既能进行有丝分裂,又能进行减数分裂
B.分裂过程中的染色体数目不会为n
C.在有丝分裂后期会发生基因重组
D.经过染色体复制产生的初级精母细胞中没有同源染色体
1.答案 A 动物的精原细胞能通过有丝分裂增加数量,也能通过减数分裂产生精细胞,A正确;精原细胞若进行减数分裂,处于减数第二次分裂前期、中期的子细胞中染色体数目均为n,B错误;有丝分裂后期不会发生基因重组,基因重组发生在减数第一次分裂过程,C错误;经过染色体复制产生的初级精母细胞中含有同源染色体,减数第一次分裂后期同源染色体分离,产生的次级精母细胞中不含同源染色体,D错误。
2.(多项选择)(2020江苏单科,22,3分)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。下列叙述正确的是 ( )
A.图甲、丙中细胞处于减数第一次分裂时期
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
2.答案 CD 用荧光染色法制片,观察拟南芥(2n=10)花药细胞减数分裂过程,根据图甲、乙、丙、丁中染色体形态、数目和位置可以判断图中细胞所处时期。图甲中染色体散乱排列,且荧光所示染色体较图丙、丁粗,推测图甲细胞是处于减数第一次分裂四分体时期的一个初级精母细胞;图乙相对于图甲,染色体排列较整齐,推测图乙细胞是处于减数第一次分裂中期的一个初级精母细胞,同源染色体排列在赤道板附近;图丙中染色体分别集中在两个区域,且染色体整齐排列,推测图丙细胞是处于减数第二次分裂中期的两个次级精母细胞;图丁中染色体分别集中在四个区域,推测图丁细胞是处于减数第二次分裂后期的两个次级精母细胞。处于减数第一次分裂时期的是图甲和图乙所示细胞,处于减数第二次分裂时期的是图丙和图丁所示细胞,A错误。图甲所示细胞处于减数第一次分裂前期,同源染色体联会,并未发生分离现象,B错误。图乙所示细胞处于减数第一次分裂中期,同源染色体排列在赤道板附近,C正确。根据以上分析,图中细胞按照减数分裂时期排列的先后顺序为甲→乙→丙→丁,D正确。
3.(2019江苏单科,11,2分)下图为初级精母细胞减数分裂时的一对同源染色体示意图,图中1~8表示基因。不考虑突变的情况下,下列叙述正确的是 ( )
A.1与2、3、4互为等位基因,与6、7、8互为非等位基因
B.同一个体的精原细胞有丝分裂前期也应含有基因1~8
C.1与3都在减数第一次分裂分离,1与2都在减数第二次分裂分离
D.1分别与6、7、8组合都能形成重组型的配子
3.答案 B 题图中1与2、3与4均位于姐妹染色单体上,为相同基因,A错误;同一个体的精原细胞有丝分裂前期也存在同源染色体,也已经进行了染色体的复制,也应有基因1~8,B正确;如果在四分体时期发生了同源染色体的非姐妹染色单体的交换,则1与3有可能在减数第二次分裂分离,1与2有可能在减数第一次分裂分离,C错误;如果6、7、8基因相同,则1与它们组合不能形成重组型配子,D错误。
4.(2018课标全国Ⅲ,4,6分)关于某二倍体哺乳动物细胞有丝分裂和减数分裂的叙述,错误的是 ( )
A.有丝分裂后期与减数第二次分裂后期都发生染色单体分离
B.有丝分裂中期和减数第一次分裂中期都发生同源染色体联会
C.一次有丝分裂与一次减数分裂过程中染色体的复制次数相同
D.有丝分裂中期和减数第二次分裂中期染色体都排列在赤道板上
4.答案 B 有丝分裂后期与减数第二次分裂后期均发生染色体的着丝粒分裂,从而导致染色单体分离,A正确;同源染色体联会只发生在减数第一次分裂前期,B错误;一次有丝分裂与一次减数分裂过程中染色体都在间期复制一次,C正确;有丝分裂中期和减数第二次分裂中期染色体都排列在赤道板上,D正确。
5.(2017课标全国Ⅱ,1,6分)已知某种细胞有4条染色体,且两对等位基因分别位于两对同源染色体上。某同学用示意图表示这种细胞在正常减数分裂过程中可能产生的细胞。其中表示错误的是 ( )
5.答案 D 该细胞中G与g、H与h分别为等位基因,分别位于两对同源染色体上。在正常的减数分裂过程中同源染色体分离,所形成的配子中不会含有同源染色体,所以D错误,A、B、C正确。
6.(2019天津理综,10,10分)作物M的F1基因杂合,具有优良性状。F1自交形成自交胚的过程见途径1(以两对同源染色体为例)。改造F1相关基因,获得具有与F1优良性状一致的N植株,该植株在形成配子时,有丝分裂替代减数分裂,其卵细胞不能受精,直接发育成克隆胚,过程见途径2。据图回答:
(1)与途径1相比,途径2中N植株形成配子时由于有丝分裂替代减数分裂,不会发生由 和 导致的基因重组,也不会发生染色体数目 。
(2)基因杂合是保持F1优良性状的必要条件。以n对独立遗传的等位基因为例,理论上,自交胚与F1基因型一致的概率是 ,克隆胚与N植株基因型一致的概率是 。
(3)通过途径 获得的后代可保持F1的优良性状。
6.答案 (1)同源染色体非姐妹染色单体交叉互换 非同源染色体自由组合 减半 (2)1/2n 100% (3)2
解析 (1)减数分裂Ⅰ前期四分体时期可发生同源染色体非姐妹染色单体交叉互换导致的基因重组,减数分裂Ⅰ后期可发生非同源染色体自由组合导致的基因重组。减数分裂的结果是染色体数目减半。(2)F1有n对独立遗传的等位基因,其自交胚与F1基因型一致的概率是1/2n;途径2中的卵细胞来自N植株(有丝分裂),所以克隆胚与N植株基因型一致的概率是100%。(3)克隆技术可保持F1的优良性状(基因杂合),途径2为克隆过程。
一、单项选择题
1.下列关于同源染色体和四分体的叙述中,不正确的是 ( )
A.同源染色体是一条染色体经复制后形成的两条染色体
B.四分体出现在减数第一次分裂的前期
C.同源染色体是在减数分裂过程中能联会的两条染色体
D.每个四分体包含一对同源染色体的4条染色单体
1.答案 A 一条染色体复制后形成的是两条姐妹染色单体,是相同的染色体,并非同源染色体,A错误。
2.(2021中央民族大学附中高三月考)如图表示哺乳动物X、Y染色体联会的现象。下列叙述错误的是 ( )
A.图示过程发生在减数分裂过程中
B.此时期X、Y染色体联会后可能会发生DNA链断裂现象
C.X染色体与Y染色体联会只发生在染色体的一端
D.联会的两条染色体不存在染色单体
2.答案 D 联会即同源染色体两两配对的现象,该现象发生于减数第一次分裂前期,故A正确;此时期X、Y染色体联会形成一个四分体,该时期容易发生染色体片段的交叉互换,因此,此时可能发生DNA链断裂现象,故B正确;由图示可知,X与Y染色体只有一部分发生了联会,即发生于染色体的一端,故C正确;联会的两条染色体已经发生了DNA复制,每条染色体含两条姐妹染色单体,故D错误。
3.(2021浙江山水联盟高三联考)下列关于“活动:减数分裂模型的制作研究”过程,叙述正确的是 ( )
A.若制作3对同源染色体,则需要用3种颜色的橡皮泥
B.最后画的圆圈必须是大小相同或相似的4个,代表形成了新的细胞
C.若用2对同源染色体,可以模拟形成4种或更多种子细胞
D.用铁丝把颜色和长短相同的两条橡皮泥扎起来代表配对完成的一对同源染色体
3.答案 C 用铁丝把颜色不同但长短相同的两条橡皮泥扎起来代表配对完成的一对同源染色体,D错误。
4.(2020湖北八校联考)某同学在观察果蝇细胞染色体时,发现一个正在正常分裂的细胞,共有8条染色体,呈现4种不同的形态。下列分析正确的是 ( )
A.若该细胞此时存在染色单体,则该果蝇为雄性
B.若该细胞此时没有染色单体,则该细胞中没有同源染色体
C.若该细胞正处在分裂前期,则该细胞中有4个四分体
D.若该细胞正处在分裂后期,则两个子细胞的基因型完全相同
4.答案 B 果蝇体细胞染色体组成为2n=8,性染色体组成为XX或XY。一个正在分裂的果蝇细胞,共有8条染色体,呈现4种不同的形态,且存在染色单体,则该果蝇为雌性,A错误;若该细胞不存在染色单体,此细胞应为减数第二次分裂后、末期细胞,此时期细胞中没有同源染色体,B正确;若该细胞正处在分裂前期,则该细胞可能处于有丝分裂前期或减数第一次分裂前期,四分体只出现在减数分裂过程中,C错误;若该细胞正处在分裂后期,则该细胞可能处于减数第一次分裂后期或减数第二次分裂后期,则两个子细胞的基因型不一定相同,D错误。
5.(2020山东济南一模)如表为人睾丸中甲、乙、丙、丁四个细胞内的染色体组数和同源染色体对数,据表推测下列说法正确的是 ( )
细胞类别
甲
乙
丙
丁
同源染色体对数
23
0
0
46
染色体组数
2
2
1
4
A.甲、丁分别表示减数分裂和有丝分裂过程中的细胞
B.甲细胞内可能发生非同源染色体的自由组合
C.丁细胞内的染色单体数是乙细胞的两倍
D.乙细胞内含有一条X或Y染色体
5.答案 B 通过表格数据分析,甲有23对同源染色体,2个染色体组,可能处于有丝分裂的前期、中期和减数第一次分裂时期;乙没有同源染色体,但有2个染色体组,处于减数第二次分裂后期、末期;丙没有同源染色体,但有1个染色体组,处于减数第二次分裂的前期、中期或是精细胞;丁有46对同源染色体,4个染色体组,处于有丝分裂后、末期。通过分析可知,甲可能表示减数分裂或有丝分裂过程中的细胞,A错误。甲细胞可能处于减数第一次分裂后期,故可能发生非同源染色体的自由组合,B正确。丁细胞处于有丝分裂后期、末期,细胞内没有染色单体,C错误。乙细胞处于减数第二次分裂后期、末期,细胞内含有两条X或Y染色体,D错误。
6.(2020山东潍坊一中3月月考)蜜蜂群体中蜂王和工蜂为二倍体(2N=32),雄蜂为单倍体。如图为雄蜂产生精子过程中染色体行为变化示意图(染色体未全部呈现),下列相关叙述错误的是 ( )
A.雄蜂的精原细胞和精细胞中核DNA含量相同
B.雄蜂有丝分裂和减数分裂过程中均未出现同源染色体的分离
C.雄蜂有丝分裂后期与减数第二次分裂后期细胞中都含有32条染色体
D.雄蜂产生精子过程中非同源染色体的自由组合提高了精子中染色体组成的多样性
6.答案 D 雄蜂的精原细胞进行的是假减数分裂,据图分析可知,其产生的精细胞与精原细胞核DNA含量相同,A正确;雄蜂由卵细胞直接发育而来,体内没有同源染色体,因此雄蜂有丝分裂和减数分裂过程中均不会出现同源染色体的分离,B正确;雄蜂有丝分裂后期染色体数目加倍,染色体数为32条,由于减数第一次分裂后期所有染色体移向同一极,因此雄蜂减数第二次分裂后期细胞内染色体数目加倍,也含有32条染色体,C正确;雄蜂产生精子过程中并没有体现非同源染色体的自由组合,产生的精子中染色体组成没有体现多样性,D错误。
7.如图表示某遗传病患者体细胞内第21号染色体的组成及来源,下列叙述正确的是 ( )
患者体细胞内第21号染色体
A.该遗传病的变异类型属于染色体结构变异
B.母方由于减数第一次分裂异常产生了异常的卵细胞
C.父方由于减数第二次分裂异常产生了异常的精子
D.该患者减数分裂产生的配子中,正常配子约占1/2
7.答案 D 该遗传病的变异类型属于染色体数目变异,A错误;根据图示中染色体的形态可知该患者患病的原因是母方减数第二次分裂时姐妹染色单体形成的子染色体没有分离,形成了异常的卵细胞,B、C错误;该患者减数分裂时3条21号染色体随机分配,产生的配子中含2条21号染色体和含1条21号染色体的概率相同,故正常配子约占1/2,D正确。
8.(2020云南昆明质量检测)某科研小组对蝗虫精巢切片进行显微观察,测定不同细胞中的染色体数目和核DNA数目,结果如图。下列分析正确的是 ( )
A.细胞c和细胞g都可能发生了染色单体分离
B.细胞d、e、f中都可能发生同源染色体联会
C.细胞g和细胞b中都含有同源染色体
D.细胞a可能是精细胞或卵细胞
8.答案 A 据题图分析可知,细胞c可能处于减数第二次分裂的后期,细胞g处于有丝分裂后期,两个时期都发生了染色单体分离,A正确。同源染色体的联会发生在减数第一次分裂的前期,细胞d、e处在间期DNA复制的时期,B错误。细胞b处在减数第二次分裂的前期或中期,细胞中没有同源染色体,C错误。本题用的是蝗虫的精巢,因此细胞a不可能是卵细胞,D错误。
二、不定项选择题
9.(2021辽宁辽阳高三联考)某种雄性蝗虫的染色体共有21条,包括10对常染色体和1条X染色体。下图是该蝗虫细胞内部分同源染色体示意图,其中数字代表染色体(不考虑变异)。下列分析正确的是 ( )
A.有丝分裂前期,染色体1与5配对、2与6配对形成四分体
B.减数第一次分裂中期,排列在赤道板上的染色体共21对
C.减数第二次分裂后期,细胞内不会同时存在染色体3和4
D.精原细胞产生的精细胞中,有1/2的细胞含有X染色体
9.答案 CD 有丝分裂前期不会出现同源染色体配对形成四分体的现象,A错误;减数第一次分裂中期,10对常染色体排列在赤道板两侧,X染色体随机在某一侧,B错误;减数分裂Ⅱ后期,同源染色体已经不存在,故细胞内不会同时存在染色体3和4,C正确;精原细胞会产生四个精细胞,X染色体会出现在其中两个精细胞中,占比1/2,D正确。
10.(2020新疆乌鲁木齐七十中高三月考)如图为某高等动物细胞分裂图像及细胞内同源染色体对数的变化曲线,据图分析下列有关叙述错误的是 ( )
A.若细胞甲、乙、丙、丁均来自该动物的同一器官,此器官是睾丸(精巢)
B.曲线图中可能发生基因重组的是FG段,曲线AG段对应细胞甲、乙、丙
C.细胞甲、乙、丙、丁中,染色体数和核DNA分子数的比值是1∶1的有甲、乙,具有4个染色体组的有甲、丙
D.CD段着丝粒分裂,染色体加倍,对应于甲细胞
10.答案 C 观察题图可知甲→乙是有丝分裂,乙→丙→丁属于减数分裂,且丙的细胞质分配是均匀的,所以此器官是睾丸(精巢),A正确。对细胞分裂图像进行解读可知,图中甲为有丝分裂后期图,乙为减数第一次分裂前的间期图,丙为减数第一次分裂后期图,丁为减数第二次分裂中期图,曲线图中虚线左侧曲线属于有丝分裂,虚线右侧曲线属于减数分裂,所以曲线AG段对应细胞甲、乙、丙,基因重组通常发生在减数第一次分裂过程中,即FG段,B正确。细胞内染色体数和核DNA分子数的比值是1∶1,说明着丝粒已经分裂,无染色单体,甲、乙、丙、丁中符合条件的是甲、乙;甲含4个染色体组,乙、丙具有2个染色体组,丁中只有1个染色体组,C错误。CD段着丝粒分裂,染色体加倍,为有丝分裂后期,对应甲细胞,D正确。
11.(2020山东菏泽一中月考)中华大蟾蜍,不仅是农作物、牧草和森林害虫的天敌,而且是动物药——蟾酥的药源。如图为中华大蟾蜍细胞分裂部分示意图,据图判断下列叙述正确的是 ( )
A.用中华大蟾蜍的睾丸作材料制作装片,在显微镜下有可能观察到图中三种物像
B.甲细胞形成乙细胞的分裂方式为有丝分裂,最终产生的子细胞的基因型为AaBbXCXC
C.丙细胞表示的是次级卵母细胞后期分裂图像,分裂产生的子细胞是第二极体和卵细胞
D.若雌性中华大蟾蜍患有线粒体DNA缺陷引起的疾病,与正常雄性交配,后代中患病概率几乎为0
11.答案 BC 根据图丙中细胞质的不均等分裂,可判断三个细胞图来自雌性动物卵巢,所以用中华大蟾蜍的卵巢作材料制作装片,在显微镜下才有可能观察到图中三种物像,A错误。甲细胞形成乙细胞的分裂方式为有丝分裂,最终产生的子细胞的基因型与亲代相同,为AaBbXCXC,B正确。丙细胞是减数第二次分裂后期图像,其代表次级卵母细胞,分裂产生的子细胞是第二极体和卵细胞,C正确。若雌性中华大蟾蜍患有线粒体DNA缺陷引起的疾病,与正常雄性个体交配,后代中患病概率几乎为1,D错误。
12.(2021山东邹城兖矿一中高三月考)一个基因型为AaXBY的精原细胞进行减数分裂。下列有关叙述正确的是 ( )
A.若某细胞中无染色单体,且基因组成为AAXBXB,则该细胞可能处于MⅡ后期
B.若产生的精子AXB∶aXB∶AY∶aY=1∶1∶1∶1,则是MⅠ后期基因自由组合的结果
C.处于MⅠ后期和处于MⅡ后期细胞中染色体组数相同,但核DNA数不同
D.若产生的精子为AXB∶aY=1∶1,则可说明该精原细胞进行了正常的减数分裂
12.答案 ACD 若某细胞中无染色单体,基因组成为AAXBXB,说明着丝粒已分裂,无同源染色体,且核DNA数目与正常体细胞一致,故为减数第二次分裂的后期,A正确;不考虑交换和基因突变等情况,一个精原细胞只能产生两种精子,若该精原细胞产生的精子AXB∶aXB∶AY∶aY=1∶1∶1∶1,说明MⅠ前期发生了交叉互换,B错误;处于MⅠ后期和处于MⅡ后期细胞中染色体组数相同,均为2n,核DNA数分别为4n、2n,C正确;若该精原细胞进行正常的减数分裂,会产生两种精子AXB∶aY=1∶1或AY∶aXB=1∶1,D正确。
三、非选择题
13.(2021四川成都七中高三理综测试)某兴趣小组通过显微镜观察来研究马蛔虫减数分裂的过程,如图为绘制的减数分裂各时期的细胞分裂示意图(染色体不同颜色表示来自不同亲本),请回答下列问题:
(1)马蛔虫的受精卵中染色体数目为4条,而精子与卵细胞的染色体数目为2条,图3、图4细胞的出现,可以推测图2细胞形成的原因是 。
(2)由图1形成图2的过程,核DNA分子数目的变化是 ,图3、图4细胞的出现,说明染色体发生的行为变化是 。
(3)将图1细胞中的一条染色体DNA分子用15N标记,正常情况下该细胞形成的精细胞中,含15N标记的细胞所占的比例是 ;图1细胞的基因型是AaXBY,该细胞产生精子的基因型为A、AXBXB、aY、aY,可推断减数分裂过程发生的异常是 。
13.答案 (1)染色体复制一次,细胞分裂两次 (2)4到8到4到2 同源染色体联会形成四分体,同源染色体分离(非同源染色体自由组合) (3)1/2 (减数第二次分裂)含有B基因的两条X染色单体未正常分离
解析 (1)马蛔虫的受精卵中染色体数目为4条,而精子与卵细胞的染色体数目为2条,图3(DNA已复制,存在姐妹染色单体)、图4细胞(染色体数目减半)的出现,可以推测图2细胞形成的原因是染色体复制一次,细胞分裂两次。(2)由图1形成图2为减数分裂过程,核DNA分子数目的变化是4到8到4到2;图3(有同源染色体)、图4细胞(无同源染色体)的出现,说明染色体发生的行为变化是同源染色体联会形成四分体,同源染色体分离。(3)将图1细胞中的一条染色体DNA分子用15N标记,由于减数分裂过程中DNA复制一次,细胞分裂两次,故正常情况下,该细胞形成的精细胞中,含15N标记的细胞所占的比例是1/2;图1细胞的基因型是AaXBY,该细胞产生精子的基因型为A、AXBXB、aY、aY,比较四个精子类型可知A、AXBXB为异常分裂的细胞类型,可推断减数分裂过程发生的异常是(减数第二次分裂)含有B基因的两条X染色单体未正常分离。
14.(2021辽宁六校联考)下列图1和图2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、染色单体和核DNA含量的关系及细胞分裂图像,请分析回答:
图1
图2
(1)图1中a、b、c表示染色单体的是 ,图1中所对应的细胞中一定不存在同源染色体的是 。
(2)图1中Ⅱ时期的数量关系对应图2中的 ,由Ⅱ变为Ⅲ,相当于图2中 → 的过程。由Ⅰ变成Ⅱ的过程中,细胞核内发生的分子水平的变化是 。
(3)图2中甲细胞正在进行 分裂,含有 条染色单体。
(4)图2中具有同源染色体的细胞有 ,染色体数∶染色单体数∶核DNA数=1∶2∶2的细胞是 。
(5)图2中乙细胞产生的子细胞名称为 。
14.答案 (1)b Ⅲ、Ⅳ (2)乙 乙 丙 DNA分子的复制 (3)有丝 0 (4)甲、乙 乙、丙 (5)次级卵母细胞和(第一)极体
解析 (1)分析图1,b表示染色单体;该动物染色体数为2n=4,Ⅲ、Ⅳ对应的细胞内染色体数为2,是体细胞内染色体数的一半,说明Ⅲ、Ⅳ所对应的细胞中一定不存在同源染色体。(2)图1中Ⅱ时期染色体数、染色单体数和核DNA分子数之比为1︰2︰2,Ⅲ时期中染色体数、染色单体数和核DNA分子数之比也为1︰2︰2,但数目均只有Ⅱ时期中的一半,所以由Ⅱ变为Ⅲ的原因是同源染色体分离,相当于图2中乙→丙的过程;Ⅰ时期中染色体数、染色单体数和核DNA分子数之比为1︰0︰1,故由Ⅰ变成Ⅱ的过程发生于分裂间期,此时细胞核内发生的分子水平的变化是DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。(3)图2中甲细胞处于有丝分裂后期,含有0条染色单体,(4)图2中甲细胞处于有丝分裂后期,乙细胞处于减数第一次分裂后期,丙细胞处于减数第二次分裂中期,所以甲、乙细胞中含有同源染色体;乙、丙细胞中含有染色单体,染色体数∶染色单体数∶核DNA数=1∶2∶2。(5)图2中乙细胞处于减数第一次分裂后期,且细胞质不均等分裂,称为初级卵母细胞,其分裂形成的子细胞为次级卵母细胞和第一极体。
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