
考點(diǎn)一 配子的形成過程及受精作用任務(wù)1 完善減數(shù)分裂各時(shí)期的相關(guān)數(shù)目變化(1)數(shù)量變化(體細(xì)胞染色體數(shù)為2n,DNA數(shù)目為2c):
(3)模型分析:①甲為性原細(xì)胞;乙為初級(jí)性母細(xì)胞;丙、丁為次級(jí)性母細(xì)胞;戊為性細(xì)胞。②染色體數(shù)目減半發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ末期,是由于同源染色體彼此分開后平均進(jìn)入兩個(gè)子細(xì)胞造成的,減數(shù)分裂Ⅱ時(shí)染色體數(shù)變化為n→2n→n,沒有減半。③減數(shù)分裂Ⅱ后期染色體數(shù)、DNA數(shù)都與正常體細(xì)胞相同,不同的是沒有同源染色體。④染色體/DNA變化規(guī)律及原因:
任務(wù)2 減數(shù)分裂Ⅰ和減數(shù)分裂Ⅱ過程的不同點(diǎn)(假設(shè)體細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)為2N)
任務(wù)3 根據(jù)細(xì)胞質(zhì)的分配方式判斷減數(shù)分裂中的細(xì)胞類型(見圖文智連)若減數(shù)分裂Ⅰ后期細(xì)胞質(zhì)出現(xiàn)均等分裂,則一定為 ??;若減數(shù)分裂Ⅱ后期細(xì)胞質(zhì)出現(xiàn)均等分裂,可能是 ,也可能是 。
任務(wù)4 減數(shù)分裂產(chǎn)生配子的種類分析正常情況下產(chǎn)生配子種類時(shí)應(yīng)特別注意是“一個(gè)個(gè)體”還是“一個(gè)性原細(xì)胞”。(1)若是一個(gè)個(gè)體,則可產(chǎn)生 種配子,n代表同源染色體的對(duì)數(shù)或等位基因的對(duì)數(shù)。(2)若是一個(gè)性原細(xì)胞,則一個(gè)卵原細(xì)胞僅產(chǎn)生 個(gè)卵細(xì)胞,而一個(gè)精原細(xì)胞可產(chǎn)生 個(gè)(2種)精細(xì)胞。例如YyRr基因型的個(gè)體產(chǎn)生配子情況如下:
1.關(guān)于同源染色體的5點(diǎn)提醒(1)同源染色體的形態(tài)、大小一般都相同,但也有大小不同的,如男性體細(xì)胞中的X染色體和Y染色體是同源染色體,X染色體較大,Y染色體較小。(2)形狀、大小相同的兩條染色體不一定是同源染色體,如著絲粒分裂后,姐妹染色單體形成的染色體盡管大小、形狀相同,但不是同源染色體。(3)有絲分裂中同源染色體不聯(lián)會(huì),也就不形成四分體。(4)同源染色體的非姐妹染色單體之間的互換不一定導(dǎo)致基因重組,交換的片段所含基因也可能相同。(5)同源染色體的非姐妹染色單體之間的互換和非同源染色體的自由組合都可能導(dǎo)致基因重組。
2.引發(fā)相關(guān)物質(zhì)數(shù)量變化的四大原因
考向一 減數(shù)分裂過程中染色體、染色單體和DNA的規(guī)律性變化1.[2023·廣西柳州高三開學(xué)考試]如圖是某二倍體動(dòng)物的一個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞染色體組成示意圖,H(h)、R(r)表示兩對(duì)等位基因。下列敘述正確的是( ?。〢.圖中有4對(duì)同源染色體,4條染色單體B.基因突變導(dǎo)致姐妹染色單體同時(shí)出現(xiàn)H、h基因C.細(xì)胞正常分裂,含有HhRr基因組成的細(xì)胞可能是極體D.該細(xì)胞最終形成含有Hr基因的卵細(xì)胞的概率為1
解析:圖中有2對(duì)同源染色體,8條染色單體,A錯(cuò)誤;同源染色體的非姐妹染色單體的互換導(dǎo)致姐妹染色單體同時(shí)出現(xiàn)H、h基因,B錯(cuò)誤;細(xì)胞正常分裂,若次級(jí)卵母細(xì)胞基因型為Hhrr,則極體基因型為HhRr,C正確;若次級(jí)卵母細(xì)胞的基因型為HhRr,則該細(xì)胞最終形成含有Hr基因的卵細(xì)胞的概率為1/4,;若次級(jí)卵母細(xì)胞的基因型為Hhrr,則該細(xì)胞最終形成含有Hr基因的卵細(xì)胞的概率為1/2,D錯(cuò)誤。
2.[2023·天津市南開區(qū)高三模擬]下圖表示細(xì)胞分裂和受精作用過程中DNA含量和染色體數(shù)目的變化,據(jù)圖分析正確的是( )A.CD段和GH段,細(xì)胞內(nèi)均可發(fā)生基因重組B.GH段和OP段,細(xì)胞中含有的染色體數(shù)相等C.同源染色體的分離和聯(lián)會(huì)分別發(fā)生在JK段和LM段D.MN段中會(huì)發(fā)生核DNA含量的加倍
解析:CD段處于有絲分裂,不能發(fā)生基因重組;GH段處于減數(shù)分裂Ⅰ,細(xì)胞內(nèi)可發(fā)生基因重組,A錯(cuò)誤;圖中GH表示減數(shù)分裂Ⅰ過程,染色體數(shù)目與體細(xì)胞相同,而OP段表示有絲分裂后期,染色體數(shù)目是體細(xì)胞的兩倍,B錯(cuò)誤;同源染色體的分離和聯(lián)會(huì)都發(fā)生在GH段,即減數(shù)分裂Ⅰ后期和前期,C錯(cuò)誤;MN段包括有絲分裂的間期、前期和中期,在間期有DNA的復(fù)制,所以會(huì)發(fā)生核DNA含量的加倍,D正確。
考向二 減數(shù)分裂過程產(chǎn)生配子的種類3.[2023·非凡吉?jiǎng)?chuàng)高三調(diào)研]一個(gè)基因型是AaBb的精原細(xì)胞產(chǎn)生了四個(gè)精細(xì)胞,其基因與染色體的位置關(guān)系如圖。導(dǎo)致該結(jié)果的原因可能是( )①基因突變②同源染色體姐妹染色單體互換③同源染色體非姐妹染色單體互換④染色體變異⑤非同源染色體的自由組合A.①②⑤ B.③⑤ C.①②④⑤D.①③⑤
4.[經(jīng)典模擬]下圖1是某生物的一個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞,圖2是該生物的五個(gè)精細(xì)胞。根據(jù)圖中的染色體類型和數(shù)目,判斷最可能來自同一個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞的是( )A.①② B.②④C.③⑤ D.①④
解析:減數(shù)分裂Ⅰ時(shí),因?yàn)橥慈旧w的分離,非同源染色體的自由組合,所以一個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞能產(chǎn)生2種基因型不同的次級(jí)精母細(xì)胞;減數(shù)分裂Ⅱ類似于有絲分裂,因此每個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞產(chǎn)生2個(gè)基因型相同的精細(xì)胞。所以,圖中最可能來自同一個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞的是②④。
考向三 對(duì)減數(shù)分裂和受精作用意義的考查5.下列有關(guān)動(dòng)物細(xì)胞減數(shù)分裂和受精作用的敘述,錯(cuò)誤的是( ?。〢.在減數(shù)分裂過程中,細(xì)胞分裂兩次,染色體也復(fù)制兩次B.在減數(shù)分裂Ⅰ過程中,有同源染色體的配對(duì)聯(lián)會(huì)、同源染色體分離等行為C.在減數(shù)分裂過程中,著絲粒分裂發(fā)生在減數(shù)分裂ⅡD.受精卵中的染色體一半來自父方,一半來自母方,但細(xì)胞質(zhì)基因主要來自母方
解析:在減數(shù)分裂過程中,染色體只復(fù)制一次,細(xì)胞分裂兩次;在減數(shù)分裂Ⅰ過程中,前期有同源染色體的配對(duì)聯(lián)會(huì),后期有同源染色體分離等行為;在減數(shù)分裂過程中,染色體數(shù)目減半發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ,而著絲粒分裂發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅱ后期;精細(xì)胞經(jīng)變形形成幾乎不含細(xì)胞質(zhì)的精子,故細(xì)胞質(zhì)基因幾乎全部來自卵細(xì)胞,細(xì)胞質(zhì)遺傳的特點(diǎn)之一是表現(xiàn)為母系遺傳。
考點(diǎn)二 有絲分裂與減數(shù)分裂的比較任務(wù)1 細(xì)胞有絲分裂與減數(shù)分裂過程的比較
任務(wù)2 有絲分裂與減數(shù)分裂主要時(shí)期細(xì)胞圖像比較(二倍體生物)?
任務(wù)3 減數(shù)分裂和有絲分裂過程中的染色體與核DNA數(shù)量變化(1)模型(見圖文智連)
任務(wù)4 每條染色體中DNA含量的變化根據(jù)曲線圖填寫下表(見圖文智連)
減數(shù)分裂Ⅱ的后期、末期
1.細(xì)胞分裂柱形圖的分析(1)分析此類問題的根據(jù)是有絲分裂和減數(shù)分裂中染色體、DNA和染色單體的數(shù)目變化規(guī)律。(2)根據(jù)染色體數(shù)目判斷細(xì)胞分裂方式①染色體數(shù)目可達(dá)到4N?有絲分裂。②染色體數(shù)目最大值為2N?減數(shù)分裂。
2.細(xì)胞分裂中標(biāo)記染色體去向的分析方法
(1)有絲分裂中染色體的標(biāo)記情況用15N標(biāo)記細(xì)胞的DNA分子,然后將其放到含14N的培養(yǎng)液中進(jìn)行兩次有絲分裂,情況如圖所示(以一對(duì)同源染色體為例):由圖可以看出,第一次有絲分裂形成的兩個(gè)細(xì)胞中所有的DNA分子都呈“雜合狀態(tài)”,即15N/14N—DNA;第二次有絲分裂形成的子細(xì)胞有多種可能性,可能子細(xì)胞的所有染色體都含15N,也可能子細(xì)胞的所有染色體都不含15N。即子細(xì)胞含有15N的染色體為0~2n條(體細(xì)胞染色體為2n條)。
(2)減數(shù)分裂中染色體的標(biāo)記情況用15N標(biāo)記細(xì)胞的DNA分子,然后將其放到含14N的培養(yǎng)液中進(jìn)行正常減數(shù)分裂,情況如圖所示(以一對(duì)同源染色體為例):由圖可以看出,在減數(shù)分裂過程中細(xì)胞連續(xù)分裂兩次,DNA只復(fù)制一次,所以四個(gè)子細(xì)胞中所有的DNA分子都呈“雜合”狀態(tài),即15N/14N—DNA,子細(xì)胞的所有染色體都含15N。
考向一 細(xì)胞分裂過程中相關(guān)數(shù)目及行為變化規(guī)律的比較1.[全國卷Ⅰ]關(guān)于同一個(gè)體中細(xì)胞有絲分裂和減數(shù)第一次分裂的敘述,正確的是( ?。〢.兩者前期染色體數(shù)目相同,染色體行為和DNA分子數(shù)目不同B.兩者中期染色體數(shù)目不同,染色體行為和DNA分子數(shù)目相同C.兩者后期染色體數(shù)目和染色體行為不同,DNA分子數(shù)目相同D.兩者末期染色體數(shù)目和染色體行為相同,DNA分子數(shù)目不同
2.[天津卷]玉米花藥培養(yǎng)的單倍體幼苗,經(jīng)秋水仙素處理后形成二倍體植株。如圖是該過程中某時(shí)段細(xì)胞核DNA含量變化示意圖。下列敘述,錯(cuò)誤的是( ?。〢.A~B過程中細(xì)胞不會(huì)發(fā)生基因重組B.C~D過程中細(xì)胞內(nèi)發(fā)生了染色體數(shù)加倍C.E點(diǎn)后細(xì)胞內(nèi)各染色體組的基因組成相同D.F~G過程中同源染色體分離,染色體數(shù)減半
解析:基因重組和同源染色體分離都發(fā)生在減Ⅰ過程中,玉米花藥培養(yǎng)的單倍體幼苗,經(jīng)秋水仙素處理后形成二倍體植株的過程中,不發(fā)生減數(shù)分裂,A正確、D錯(cuò)誤;由題中信息可知,秋水仙素處理在C~D過程之前,秋水仙素能抑制紡錘體的形成,導(dǎo)致C~D過程中細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍,即由10條變?yōu)?0條,B正確;E點(diǎn)后細(xì)胞內(nèi)染色體組都來源于花藥中的一個(gè)染色體組的復(fù)制,各染色體組的基因組成相同,C正確。
考向二 細(xì)胞分裂圖像的比較3.[經(jīng)典模擬]下圖為某哺乳動(dòng)物體內(nèi)的一組細(xì)胞分裂示意圖,據(jù)圖分析正確的是( )A.圖②產(chǎn)生的子細(xì)胞一定為精細(xì)胞B.圖中屬于體細(xì)胞有絲分裂過程的有①③⑤C.圖示5個(gè)細(xì)胞均具有同源染色體D.該動(dòng)物的體內(nèi)細(xì)胞中染色體組數(shù)最多為2組
解析:根據(jù)圖④同源染色體分離,細(xì)胞質(zhì)均等分裂,說明該動(dòng)物為雄性,所以圖②產(chǎn)生的子細(xì)胞一定為精細(xì)胞,A正確;圖中屬于體細(xì)胞有絲分裂這一過程的有③⑤,①四分體只出現(xiàn)在減數(shù)分裂過程中,B錯(cuò)誤;圖示細(xì)胞中含有同源染色體的有①③④⑤,②中沒有同源染色體,C錯(cuò)誤;該生物正常的未分裂的體細(xì)胞中均含有2個(gè)染色體組,若進(jìn)行有絲分裂,在其后期有4個(gè)染色體組,D錯(cuò)誤。
4.[2023·中央民族大學(xué)附屬中學(xué)高三月考]如圖為顯微鏡下二倍體百合(2n=24)減數(shù)分裂不同時(shí)期的圖像,基因重組可發(fā)生在( )A.①② B.①④ C.②③ D.②④
?
解析:基因重組有兩種類型,一是自由組合型:減數(shù)分裂Ⅰ后期(①),隨著非同源染色體自由組合,非同源染色體上的非等位基因也自由組合;另一種是互換型:減數(shù)分裂Ⅰ前期(②),基因隨著同源染色體的非等位基因的互換而發(fā)生重組。
考向三 結(jié)合放射性同位素追蹤法,考查染色體和DNA變化規(guī)律5.[改編題]用32P標(biāo)記玉米體細(xì)胞所有染色體上DNA分子的兩條鏈,再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)基中進(jìn)行組織培養(yǎng)。這些細(xì)胞在第一次細(xì)胞分裂的前、中、后期,一個(gè)細(xì)胞中被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)和染色體上被32P標(biāo)記的DNA分子數(shù)分別是( )
考點(diǎn)三 減數(shù)分裂與遺傳變異的聯(lián)系任務(wù) 減數(shù)分裂與遺傳、變異的關(guān)系(1)減數(shù)分裂與遺傳規(guī)律的關(guān)系減數(shù)分裂Ⅰ后期:同源染色體的分離是 定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ);非同源染色體的自由組合是基因 定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。
(2)減數(shù)分裂與生物變異的關(guān)系①在減數(shù)分裂Ⅰ前的 期,各種原因(物理、化學(xué)等因素)會(huì)使DNA復(fù)制過程出現(xiàn)差錯(cuò),導(dǎo)致DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的替換、增添或缺失,產(chǎn)生 ,這是生物變異的根本來源。②在減數(shù)分裂Ⅰ的 時(shí)期,同源染色體上的等位基因隨著非姐妹染色單體的互換而發(fā)生互換,導(dǎo)致 。③減數(shù)分裂Ⅰ后期,同源染色體分離,非同源染色體自由組合,其上的非等位基因也隨之自由組合,導(dǎo)致 。④在減數(shù)分裂過程中,由于諸多原因也會(huì)出現(xiàn) 變異、 變異的配子,通過配子將這些變異傳遞給下一代,如人類性染色體異常遺傳病中出現(xiàn)的XXY型、XO型、XYY型等,原因可能是減數(shù)分裂Ⅰ異常,也可能是減數(shù)分裂Ⅱ異常;可能是形成精子時(shí)異常,也可能是形成卵細(xì)胞時(shí)異常。
細(xì)胞分裂異常產(chǎn)生的子細(xì)胞分析(1)有絲分裂異常
(2)減數(shù)分裂Ⅰ同源染色體未分離
(3)減數(shù)分裂Ⅱ姐妹染色單體未分開
考向一 細(xì)胞分裂與可遺傳變異關(guān)系的考查1.[經(jīng)典高考]下列現(xiàn)象中,與減數(shù)分裂同源染色體聯(lián)會(huì)行為均有關(guān)的是( ?。偃祟惖?7,XYY綜合征個(gè)體的形成?、诰€粒體DNA突變會(huì)導(dǎo)致在培養(yǎng)大菌落酵母菌時(shí)出現(xiàn)少數(shù)小菌落?、廴扼w西瓜植株的高度不育?、芤粚?duì)等位基因雜合子的自交后代出現(xiàn)3∶1的性狀分離比?、萋蚜褧r(shí)個(gè)別細(xì)胞染色體異常分離,可形成人類的21三體綜合征個(gè)體A.①② B.①⑤ C.③④ D.④⑤
解析:③三倍體西瓜植株的高度不育是因?yàn)槠鏀?shù)的同源染色體減數(shù)分裂聯(lián)會(huì)時(shí)出現(xiàn)紊亂,不能形成正常配子而造成高度不育;④中出現(xiàn)3∶1的性狀分離比的實(shí)質(zhì)是位于同源染色體上的等位基因在減數(shù)分裂過程中伴隨同源染色體聯(lián)會(huì)、分離造成的;①為染色體個(gè)別數(shù)目變異造成的人類遺傳病,與減數(shù)分裂Ⅱ異常有關(guān);②是細(xì)胞質(zhì)基因突變的結(jié)果;⑤為卵裂時(shí)染色體變異造成,卵裂過程中只能進(jìn)行有絲分裂,有絲分裂無聯(lián)會(huì)現(xiàn)象。
2.[天津卷]低溫誘導(dǎo)可使二倍體草魚卵原細(xì)胞在減數(shù)第一次分裂時(shí)不形成紡錘體,從而產(chǎn)生染色體數(shù)目加倍的卵細(xì)胞,此卵細(xì)胞與精子結(jié)合發(fā)育成三倍體草魚胚胎。上述過程中產(chǎn)生下列四種細(xì)胞,下圖所示四種細(xì)胞的染色體行為(以二倍體草魚體細(xì)胞含兩對(duì)同源染色體為例)其中可出現(xiàn)的是( ?。?br/>考向二 減數(shù)分裂過程中染色體數(shù)目異常的配子分析3.[經(jīng)典模擬]性染色體為XY(①)和YY(②)的精子產(chǎn)生的原因分別是( )A.①減數(shù)分裂Ⅰ同源染色體不分離,②減數(shù)分裂Ⅰ同源染色體不分離B.①減數(shù)分裂Ⅱ姐妹染色單體不分離,②減數(shù)分裂Ⅱ姐妹染色單體不分離C.①減數(shù)分裂Ⅰ同源染色體不分離,②減數(shù)分裂Ⅱ姐妹染色單體不分離D.①減數(shù)分裂Ⅱ姐妹染色單體不分離,②減數(shù)分裂Ⅰ同源染色體不分離
解析:正常情況下,若只考慮性染色體,精子有X和Y兩種類型,是由性染色體為XY的精原細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生的。X和Y染色體是一對(duì)特殊的同源染色體,若減數(shù)分裂Ⅰ后期這一對(duì)同源染色體不分離,則產(chǎn)生性染色體為XY的精子;若分離則產(chǎn)生性染色體為X和Y的兩個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞,二者分別進(jìn)行減數(shù)分裂Ⅱ,產(chǎn)生兩個(gè)性染色體為X和兩個(gè)性染色體為Y的精子。產(chǎn)生性染色體為YY的精子是由于在減數(shù)分裂Ⅱ后期,Y染色體上的兩條姐妹染色單體沒有分離而進(jìn)入同一個(gè)子細(xì)胞。
4.基因型為AaXBY的小鼠僅因?yàn)闇p數(shù)分裂過程中染色體未正常分離,而產(chǎn)生一個(gè)不含性染色體的AA型配子。等位基因A、a位于2號(hào)染色體。下列關(guān)于染色體未分離時(shí)期的分析,正確的是( )A.2號(hào)染色體一定在減數(shù)分裂Ⅱ時(shí)未分離B.2號(hào)染色體可能在減數(shù)分裂Ⅰ時(shí)未分離C.性染色體一定在減數(shù)分裂Ⅱ時(shí)未分離D.性染色體一定在減數(shù)分裂Ⅰ時(shí)未分離
解析:AA型配子中沒有a基因,說明減數(shù)分裂Ⅰ時(shí)A與a已經(jīng)分開,一定是由于減數(shù)分裂Ⅱ時(shí)2號(hào)染色體未分離,A正確,B錯(cuò)誤;AA型配子中不含性染色體,有兩種可能:一是在減數(shù)分裂Ⅰ時(shí)性染色體未分離,由產(chǎn)生的不含性染色體的次級(jí)性母細(xì)胞分裂而成;二是減數(shù)分裂Ⅱ時(shí)性染色體未分離,產(chǎn)生不含性染色體的性細(xì)胞,C、D錯(cuò)誤。
考向三 細(xì)胞分裂與DNA復(fù)制的關(guān)系分析5.[經(jīng)典模擬]小鼠的睪丸中一個(gè)精原細(xì)胞在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)基中完成一個(gè)細(xì)胞周期,然后在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)完成減數(shù)分裂過程。其染色體的放射性標(biāo)記分布情況是( ?。〢.初級(jí)精母細(xì)胞中每條染色體的兩條單體都被標(biāo)記B.次級(jí)精母細(xì)胞中每條染色體都被標(biāo)記C.只有半數(shù)精細(xì)胞中有被標(biāo)記的染色體D.產(chǎn)生的四個(gè)精細(xì)胞中的全部染色體,被標(biāo)記數(shù)與未被標(biāo)記數(shù)相等
解析:根據(jù)試題分析初級(jí)精母細(xì)胞中每條染色體只有一條染色單體被標(biāo)記,著絲粒分裂后的次級(jí)精母細(xì)胞有一半的染色體被標(biāo)記。由于減數(shù)分裂Ⅱ后期染色體的隨機(jī)結(jié)合,含有被標(biāo)記染色體的精細(xì)胞的比例不能確定。整體來看,產(chǎn)生的四個(gè)精細(xì)胞中的全部染色體,被標(biāo)記數(shù)與未被標(biāo)記數(shù)相等。
6.若用32P標(biāo)記人的“類胚胎干細(xì)胞”的DNA分子雙鏈,再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)液中培養(yǎng),在第二次細(xì)胞分裂的中期、后期,一個(gè)細(xì)胞中的染色體總條數(shù)和被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)分別是( ?。〢.中期是46和46、后期是92和46B.中期是46和46、后期是92和92C.中期是46和23、后期是92和23D.中期是46和23、后期是46和23
等級(jí)考必考教材實(shí)驗(yàn)——觀察蝗蟲精母細(xì)胞減數(shù)分裂裝片
任務(wù)1 實(shí)驗(yàn)分析(1)實(shí)驗(yàn)原理蝗蟲的 細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂可形成精細(xì)胞,再形成精子。此過程要經(jīng)過兩次連續(xù)的細(xì)胞分裂。在此過程中,細(xì)胞中的染色體 都在不斷地發(fā)生變化,因而可據(jù)此識(shí)別減數(shù)分裂的各個(gè)時(shí)期。(2)實(shí)驗(yàn)流程①裝片制作(同有絲分裂裝片制作過程)解離→ → → 。
任務(wù)2 研析深化教材,析因推理歸納,提升學(xué)科素養(yǎng)(1)(必修2 P27正文“受精作用”拓展思考)子代繼承了雙親各半數(shù)的染色體,雙親對(duì)子代的貢獻(xiàn)是一樣的嗎?卵細(xì)胞產(chǎn)生過程中,細(xì)胞質(zhì)不均等分裂,其意義是什么?(2)通過減數(shù)分裂和受精作用能保持親子代染色體數(shù)目的穩(wěn)定,生物體是如何保證只有一個(gè)精子和一個(gè)卵細(xì)胞結(jié)合的?
不一樣。母親除了提供一半的核基因之外,還提供了幾乎全部的細(xì)胞質(zhì)基因,如線粒體內(nèi)含有的DNA。保證卵細(xì)胞有較多的營養(yǎng)物質(zhì),以滿足早期胚胎發(fā)育過程中對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的需要。
受精作用進(jìn)行時(shí),一個(gè)精子進(jìn)入卵細(xì)胞后,卵細(xì)胞的細(xì)胞膜會(huì)發(fā)生復(fù)雜的生理反應(yīng),以阻止其他精子進(jìn)入。
1.臨時(shí)裝片制作應(yīng)特別注意的關(guān)鍵環(huán)節(jié)(1)為了更加清晰地觀察染色體形態(tài),在解離前,一般要對(duì)動(dòng)物組織進(jìn)行低滲處理,其目的是憑借滲透作用使細(xì)胞膨脹,染色體鋪展,同時(shí)可使粘附于染色體的核仁物質(zhì)散開,以便能在一個(gè)平面上觀察到所有染色體形態(tài)。(2)低滲處理后再進(jìn)行解離固定,將細(xì)胞殺死并去除細(xì)胞之間的粘連物,使細(xì)胞彼此分開,經(jīng)壓片,細(xì)胞會(huì)彼此分散開,解離后進(jìn)行漂洗,去除解離液對(duì)染色效果的影響,染色體容易被醋酸洋紅液或甲紫溶液染色,染色完成后進(jìn)行制片并壓片。
2.觀察過程中需注意的兩個(gè)問題(1)不只觀察到一種分裂方式:動(dòng)物的精巢、卵巢以及植物花藥中的細(xì)胞既進(jìn)行有絲分裂又進(jìn)行減數(shù)分裂,故觀察到的圖像應(yīng)存在有絲分裂、減數(shù)分裂兩種分裂方式,其染色體數(shù)目有三種情況:n、2n、4n(假設(shè)親代為二倍體)。原始的精原細(xì)胞(或卵原細(xì)胞)的增殖是通過有絲分裂進(jìn)行的。(2)不能觀察到一個(gè)細(xì)胞減數(shù)分裂的全過程,如同觀察有絲分裂一樣,由于細(xì)胞在解離過程中被殺死,無法觀察細(xì)胞中染色體的動(dòng)態(tài)變化過程。觀察細(xì)胞分裂的不同時(shí)期,需通過移動(dòng)裝片,從不同的視野中尋找。
考向一 實(shí)驗(yàn)原理、操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察考查1.[經(jīng)典模擬]為了觀察減數(shù)分裂各時(shí)期特點(diǎn),實(shí)驗(yàn)材料選擇恰當(dāng)?shù)氖牵ā 。傩Q豆的雄蕊?、谔一ǖ拇迫铩、刍认x的精巢④小鼠的卵巢A.①② B.③④C.①③ D.②④
解析:要想觀察減數(shù)分裂的全過程,必須要求觀察材料能夠連續(xù)地完成減數(shù)分裂的過程且進(jìn)行減數(shù)分裂的細(xì)胞數(shù)量多。蠶豆的雄蕊和蝗蟲的精巢中的細(xì)胞能夠完整地進(jìn)行減數(shù)分裂且數(shù)量多;而桃花的雌蕊中和動(dòng)物的卵巢中進(jìn)行減數(shù)分裂的細(xì)胞數(shù)量很少,并且減數(shù)分裂過程不完整,不易觀察到。
2.[2023·鐵嶺聯(lián)考]下列關(guān)于觀察減數(shù)分裂實(shí)驗(yàn)的敘述,錯(cuò)誤的是( )A.可用蝗蟲精母細(xì)胞減數(shù)分裂裝片觀察減數(shù)分裂過程B.用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的裝片容易觀察到減數(shù)分裂現(xiàn)象C.能觀察到減數(shù)分裂現(xiàn)象的裝片中,可能觀察到同源染色體聯(lián)會(huì)現(xiàn)象D.用洋蔥根尖制成裝片,能觀察到同源染色體聯(lián)會(huì)現(xiàn)象
解析:蝗蟲的精母細(xì)胞能進(jìn)行減數(shù)分裂,可用來作為觀察減數(shù)分裂的材料,A正確;觀察減數(shù)分裂時(shí)選擇植物雄蕊較雌蕊易觀察到減數(shù)分裂現(xiàn)象,B正確;聯(lián)會(huì)現(xiàn)象發(fā)生在減數(shù)分裂過程中,因此觀察減數(shù)分裂的裝片,可能觀察到同源染色體聯(lián)會(huì)現(xiàn)象,C正確;洋蔥根尖細(xì)胞進(jìn)行的是有絲分裂,不能觀察到同源染色體聯(lián)會(huì)現(xiàn)象,D錯(cuò)誤。
考向二 實(shí)驗(yàn)的綜合考查3.[經(jīng)典模擬]下圖中編號(hào)①~⑤的圖像是顯微鏡下拍到的二倍體百合(2n=24)的減數(shù)分裂不同時(shí)期的圖像。請(qǐng)回答問題:(1)將搗碎的花藥置于載玻片上,滴加 染色1~2 min,制成臨時(shí)裝片。在光學(xué)顯微鏡下可通過觀察細(xì)胞中 的形態(tài)、位置和數(shù)目的變化來判斷該細(xì)胞所處的分裂時(shí)期。
(2)據(jù)圖分析,圖②中細(xì)胞的特點(diǎn)是同源染色體 ,非同源染色體 。圖③中細(xì)胞的特點(diǎn)是同源染色體 ,并且 間可發(fā)生互換。請(qǐng)將上述觀察到的細(xì)胞圖像按減數(shù)分裂的順序進(jìn)行排序:①→ 。(3)圖②中的細(xì)胞有 個(gè)染色體組,圖⑤的每個(gè)細(xì)胞中含姐妹染色單體 條。
同源染色體的非姐妹染色單體
解析:(1)在觀察細(xì)胞分裂過程中,需要加入堿性染料(如甲紫溶液或醋酸洋紅液)將染色體染色,通過觀察染色體的形態(tài)、位置和數(shù)目的變化確定細(xì)胞所處的時(shí)期。(2)圖②細(xì)胞所處的時(shí)期為減數(shù)分裂Ⅰ后期,此時(shí)期的特點(diǎn)是同源染色體分離,非同源染色體自由組合;圖③細(xì)胞所處的時(shí)期為減數(shù)第一次分裂前期,此時(shí)期的特點(diǎn)是同源染色體聯(lián)會(huì)形成四分體,此外同源染色體中的非姐妹染色單體之間常常發(fā)生互換;根據(jù)染色體的形態(tài)、位置和數(shù)目的變化可知,圖中分裂圖的先后順序?yàn)棰佟邸凇荨堋?3)根據(jù)題干可知,百合屬于二倍體生物,故圖②的細(xì)胞中含有2個(gè)染色體組,圖⑤細(xì)胞處于減數(shù)分裂Ⅱ后期,此時(shí)期的特點(diǎn)是著絲粒分裂,細(xì)胞中無染色單體。
[長句應(yīng)答必備]1.減數(shù)分裂Ⅰ過程中,同源染色體的分離,導(dǎo)致染色體數(shù)目減半。2.減數(shù)分裂Ⅱ與有絲分裂相似,不同的是減數(shù)分裂Ⅱ中不存在同源染色體。3.精子形成過程中,細(xì)胞質(zhì)都是均等分裂的;卵細(xì)胞形成過程中,初級(jí)(次級(jí))卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)不均等分裂,極體的細(xì)胞質(zhì)均等分裂。4.減數(shù)分裂Ⅰ過程中染色體的主要行為有:同源染色體聯(lián)會(huì)形成四分體,同源染色體分離,非同源染色體自由組合。5.減數(shù)分裂Ⅱ過程中染色體的主要行為有:著絲粒分裂,染色體數(shù)目暫時(shí)加倍。6.受精卵核內(nèi)的遺傳物質(zhì)一半來自父方,一半來自母方,其細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自卵細(xì)胞。
[等級(jí)選考研考向]1.[2023·浙江1月]某基因型為AaXDY的二倍體雄性動(dòng)物(2n=8),1個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞的染色體發(fā)生片段交換,引起1個(gè)A和1個(gè)a發(fā)生互換。該初級(jí)精母細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂過程中,某兩個(gè)時(shí)期的染色體數(shù)目與核DNA分子數(shù)如圖所示。下列敘述正確的是( ?。〢.甲時(shí)期細(xì)胞中可能出現(xiàn)同源染色體兩兩配對(duì)的現(xiàn)象B.乙時(shí)期細(xì)胞中含有1條X染色體和1條Y染色體C.甲、乙兩時(shí)期細(xì)胞中的染色單體數(shù)均為8個(gè)D.該初級(jí)精母細(xì)胞完成減數(shù)分裂產(chǎn)生的4個(gè)精細(xì)胞的基因型均不相同
解析:?乙時(shí)期細(xì)胞中著絲粒已經(jīng)分裂,無染色單體,C項(xiàng)錯(cuò)誤。因?yàn)锳基因所在的染色體片段和a基因所在的染色體片段發(fā)生了交換,所以該初級(jí)精母細(xì)胞完成減數(shù)分裂產(chǎn)生的4個(gè)精細(xì)胞的基因型分別為AXD、aXD、AY、aY,D項(xiàng)正確。
2.[2022·浙江6月]某哺乳動(dòng)物卵原細(xì)胞形成卵細(xì)胞的過程中,某時(shí)期的細(xì)胞如圖所示,其中①~④表示染色體,a~h表示染色單體。下列敘述正確的是( ?。〢.圖示細(xì)胞為次級(jí)卵母細(xì)胞,所處時(shí)期為前期ⅡB.①與②的分離發(fā)生在后期Ⅰ,③與④的分離發(fā)生在后期ⅡC.該細(xì)胞的染色體數(shù)與核DNA分子數(shù)均為卵細(xì)胞的2倍D.a(chǎn)和e同時(shí)進(jìn)入一個(gè)卵細(xì)胞的概率為1/16
3.[2022·湖北卷]為了分析某21三體綜合征患兒的病因,對(duì)該患兒及其父母的21號(hào)染色體上的A基因(A1~A4)進(jìn)行PCR擴(kuò)增,經(jīng)凝膠電泳后,結(jié)果如圖所示。關(guān)于該患兒致病的原因敘述錯(cuò)誤的是( )A.考慮同源染色體交叉互換,可能是卵原細(xì)胞減數(shù)第一次分裂21號(hào)染色體分離異常B.考慮同源染色體交叉互換,可能是卵原細(xì)胞減數(shù)第二次分裂21號(hào)染色體分離異常C.不考慮同源染色體交叉互換,可能是卵原細(xì)胞減數(shù)第一次分裂21號(hào)染色體分離異常D.不考慮同源染色體交叉互換,可能是卵原細(xì)胞減數(shù)第二次分裂21號(hào)染色體分離異常
解析:如果發(fā)生交叉互換,卵原細(xì)胞減數(shù)第一次分裂21號(hào)染色體分離異常,A2、A3所在的染色體可進(jìn)入同一個(gè)卵細(xì)胞,A正確;考慮同源染色體交叉互換,卵原細(xì)胞減數(shù)第二次分裂21號(hào)染色體分離異常,A2、A3所在的染色體可進(jìn)入同一個(gè)卵細(xì)胞,B正確;不考慮同源染色體交叉互換,可能是卵原細(xì)胞減數(shù)第一次分裂21號(hào)染色體分離異常,C正確。不考慮同源染色體交叉互換,患兒含有三個(gè)不同的等位基因,不可能是卵原細(xì)胞減數(shù)第二次分裂21號(hào)染色體分離異常,D錯(cuò)誤。
4.[2022·浙江1月]在“減數(shù)分裂模型的制作研究”活動(dòng)中,先制作4個(gè)藍(lán)色(2個(gè)5 cm、2個(gè)8 cm)和4個(gè)紅色(2個(gè)5 cm、2個(gè)8 cm)的橡皮泥條,再結(jié)合細(xì)鐵絲等材料模擬減數(shù)分裂過程。下列敘述錯(cuò)誤的是( ?。〢.將2個(gè)5 cm藍(lán)色橡皮泥條扎在一起,模擬1個(gè)已經(jīng)復(fù)制的染色體B.將4個(gè)8 cm橡皮泥條按同顏色扎在一起再并排,模擬1對(duì)同源染色體的配對(duì)C.模擬減數(shù)分裂后期Ⅰ時(shí),細(xì)胞同一極的橡皮泥條顏色要不同D.模擬減數(shù)分裂后期Ⅱ時(shí),細(xì)胞一極的橡皮泥條要與另一極的相同
解析:將顏色相同、長度相同的兩個(gè)橡皮泥條扎一起,可模擬一個(gè)已經(jīng)復(fù)制的染色體,A正確;將顏色相同的4個(gè)長度相同的橡皮泥條扎在一起再并排,可模擬一對(duì)同源染色體的配對(duì),B正確;減Ⅰ后期同源染色體分離,細(xì)胞同一極的橡皮泥條顏色可相同,C錯(cuò)誤;減Ⅱ后期,姐妹染色單體分離,因此移向細(xì)胞兩極的是顏色、長度都一樣的橡皮泥條,D正確。
5.[2021·福建卷]有同學(xué)用下列示意圖表示某兩棲類動(dòng)物(基因型為AaBb)卵巢正常的細(xì)胞分裂可能產(chǎn)生的細(xì)胞,其中正確的是( )
解析:圖示細(xì)胞著絲粒分裂,細(xì)胞中無同源染色體,且細(xì)胞質(zhì)不均等分裂,表示減數(shù)第二次分裂后期,A正確;圖示細(xì)胞中含有同源染色體,細(xì)胞質(zhì)不均等分裂,應(yīng)處于減數(shù)第一次分裂后期,此時(shí)應(yīng)發(fā)生同源染色體分離,與圖示a和B、A和b分離不符,B錯(cuò)誤;圖示細(xì)胞處于減數(shù)第一次分裂后期,卵細(xì)胞形成過程在減數(shù)第一次分裂后期應(yīng)不均等分裂,與題圖不符,C錯(cuò)誤;圖示細(xì)胞著絲粒分裂,且細(xì)胞中含有同源染色體,細(xì)胞質(zhì)不均等分裂,在卵巢正常的細(xì)胞分裂不可能產(chǎn)生,D錯(cuò)誤。
[國考真題研規(guī)律]6.[2022·全國乙卷]有絲分裂和減數(shù)分裂是哺乳動(dòng)物細(xì)胞分裂的兩種形式。某動(dòng)物的基因型是Aa,若該動(dòng)物的某細(xì)胞在四分體時(shí)期一條染色單體上的A和另一條染色單體上的a發(fā)生了互換,則通常情況下姐妹染色單體分離導(dǎo)致等位基因A和a進(jìn)入不同細(xì)胞的時(shí)期是 ( ?。〢.有絲分裂的后期 B.有絲分裂的末期C.減數(shù)第一次分裂 D.減數(shù)第二次分裂
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