人教版高考生物一轮总复习必修1第4单元第11课减数分裂和受精作用学案

第11课　减数分裂和受精作用

一、减数分裂

1．过程(以精细胞的形成为例)

2．哺乳动物的精子和卵细胞形成的异同

3.概念

4．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)同源染色体上非姐妹染色单体的互换。

二、受精作用

三、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片

1．实验原理

蝗虫的精母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：减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ。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，因而可据此识别减数分裂的各个时期。

2．实验步骤

(1)装片制作(与有丝分裂装片制作过程相同)

解离→漂洗→染色→制片。

(2)显微观察

四、减数分裂和有丝分裂的比较

1．减数分裂和受精作用维持了生物遗传的稳定性

(1)基因分离和自由组合均发生在减数分裂Ⅱ过程。 (×)

(2)减数分裂中发生均等分裂的细胞一定是精子的形成过程。 (×)

(3)减数分裂Ⅱ后期彼此分离的染色体大小、形态一样，但不是同源染色体。              (√)

(4)精子和卵细胞的相互识别是通过细胞的直接接触完成的。 (√)

2．减数分裂中染色体和DNA含量是不断变化的

(1)减数分裂过程中染色体和DNA的数目同时加倍。 (×)

(2)减数分裂Ⅱ过程中DNA不复制，没有染色体增加的时期。 (×)

(3)减数分裂Ⅱ后期与中期相比，染色体数和DNA数均加倍。 (×)

3．减数分裂和有丝分裂都是细胞增殖的方式，既有共同点，又有差异

(1)有丝分裂后期与减数分裂Ⅱ后期都发生染色单体分离。 (√)

(2)有丝分裂中期和减数分裂Ⅰ中期都发生同源染色体联会。 (×)

(3)同一生物体的细胞有丝分裂中期和减数分裂Ⅱ中期，核DNA数目相同，染色体数目不相同。              (×)

(4)有丝分裂和减数分裂都有细胞周期。 (×)

　　　　　减数分裂中相关概念

下图表示减数分裂中某时期的图像，请分析并回答下列问题：

(1)图中染色体是同源染色体的有哪些？哪些是非同源染色体？

答案：A、B是一对同源染色体； C、D是另一对同源染色体。属于非同源染色体的有A与C、B与C、A与D、B与D。

(2)图中四分体、染色体、染色单体各有几个(条)?

答案：2个四分体、4条染色体、8条染色单体。

(3)图中a与a′是什么关系？a与b是什么关系？

答案：a与a′是姐妹染色单体，a与b是同源染色体的非姐妹染色单体。

1．减数分裂中的两组概念

(1)同源染色体和非同源染色体

①同源染色体

②非同源染色体：指形态、大小各不相同，且在减数分裂中不配对的染色体。

(2)联会、四分体和互换

①联会：指减数分裂Ⅰ过程中(前期)同源染色体两两配对的现象。该时期已完成染色体复制。

②四分体：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫作四分体。图中含有一个四分体，即四分体的个数等于减数分裂中配对的同源染色体对数。

③互换：减数分裂Ⅰ前期，同源染色体的非姐妹染色单体之间互换片段的现象。

④1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＝8条脱氧核苷酸链。

2．依据细胞质的分配方式判断细胞名称(针对减数分裂，以二倍体生物2N＝4为例)

3．减数分裂产生子细胞的种类和数目

(1)染色体组成为YyRr的个体产生配子情况

(2)一个个体含有n对同源染色体，则可产生2n种不同染色体组成的配子。

考向1| 减数分裂图像

1．(多选)(2020·江苏卷)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

CD　解析：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分裂Ⅰ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分裂Ⅰ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分裂Ⅱ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分裂Ⅱ后期的两个次级精母细胞。处于减数分裂Ⅰ时期的是图甲和图乙所示细胞，处于减数分裂Ⅱ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分裂Ⅰ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分裂Ⅰ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。

考向2| 减数分裂产生的配子类型

2．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(　　)

D　解析：本题主要考查减数分裂的过程。在减数分裂Ⅰ过程中，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，会出现A项和B项图示；减数分裂Ⅱ过程中，姐妹染色单体分离，会出现C项图示；D项图示每个细胞中分别有一对同源染色体，在正常减数分裂过程中不可能产生该细胞，D项错误。

　　　　　减数分裂过程中物质和结构的变化

1．减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ的比较

2.减数分裂过程中物质(结构)的数量变化

3.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)图像解读

①图中甲→乙变化的原因是DNA分子的复制。

②图中丙→丁变化的原因是着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍。

③图中甲、丁图像相同，从染色体组成分析，二者的区别是甲中有同源染色体，丁中无同源染色体。

4．归纳相关物质或结构变化的原因

图1是某基因型为AaBb的二倍体动物体内的某细胞分裂示意图，其中A、a和b表示相关基因。图2表示该动物细胞中每条染色体上DNA的含量变化。下列说法错误的是(　　)

A．图1中3个细胞都有2个染色体组，A、B细胞处于图2中的gh段

B．图1中B细胞分裂后不能直接形成C细胞

C．和C细胞来自同一个精原细胞且与C细胞处于相同时期的细胞的基因型为AaBB

D．引起图2中hi段变化的原因是着丝粒一分为二

C　解析：图1中3个细胞都有2个染色体组，图2中gh段表示每条染色体上含有2个DNA分子，说明含有姐妹染色单体，图1中A、B细胞均符合要求，A正确。图1中B细胞处于减数分裂Ⅰ后期，C细胞处于减数分裂Ⅱ后期，B细胞分裂后不能直接形成C细胞，B正确。已知体细胞基因型为AaBb，所以图1 C细胞中A和a出现的原因可能是发生了基因突变或者同源染色体的非姐妹染色单体间的互换，若是A基因突变为a基因，则和C细胞来自同一个精原细胞且与C细胞处于相同时期的细胞的基因型为aaBB；若是a基因突变为A基因，则上述细胞的基因型为AABB；若是发生了互换，则上述细胞的基因型为AaBB，C错误。图2中hi段可表示减数分裂Ⅱ后期，每条染色体的着丝粒一分为二，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，D正确。

【备选案例】

下图表示雄果蝇进行某种细胞分裂时，处于四个不同阶段的细胞(Ⅰ～Ⅳ)中遗传物质或其载体(①～③)的数量。下列表述与图中信息相符的是(　　)

A．Ⅱ阶段处可发生基因自由组合

B．Ⅲ代表初级精母细胞

C．②代表染色体

D．Ⅰ～Ⅳ中③的数量比是2∶4∶4∶1

A　解析：分析题图可知：Ⅰ为精原细胞或次级精母细胞(减数分裂Ⅱ后期)，Ⅱ为初级精母细胞，在减数分裂Ⅰ后期可发生基因自由组合，A项正确；Ⅲ为次级精母细胞，Ⅳ为精细胞，①表示染色体，②表示染色单体，③表示核DNA，Ⅰ～Ⅳ中③的数量比是2∶4∶2∶1，故B、C、D项错误。

　　　　　减数分裂和有丝分裂的比较

1．有丝分裂与减数分裂图像的辨析

(1)结合不同分裂时期特点判断细胞分裂的方式及时期

①前期图像的判断

②中期图像的判断

③后期图像的判断

(2)依据染色体数目判断细胞分裂的方式

2．有丝分裂与减数分裂坐标曲线的辨析

(1)染色体、核DNA变化曲线

(2)同源染色体变化曲线

①减数分裂：减数分裂Ⅰ末期同源染色体分开，分别进入两个子细胞——子细胞中不再有同源染色体，导致减数分裂Ⅱ全程同源染色体均为“0”。

②有丝分裂：有丝分裂后期因着丝粒分裂，同源染色体加倍，于末期平分至2个子细胞。

考向1| 减数分裂和有丝分裂图像分析

1．下图为高等动物的细胞分裂示意图，下列叙述正确的是(　　)

A．图甲一定为次级精母细胞

B．图乙一定为初级精母细胞

C．图丙为次级卵母细胞或极体

D．图丙中的M、m为一对同源染色体

B　解析：图甲处于减数分裂Ⅱ后期，其细胞质均等分裂，可能为次级精母细胞或极体，A错误；图乙处于减数分裂Ⅰ后期，其细胞质均等分裂，所以应是初级精母细胞，B正确；图丙处于减数分裂Ⅱ后期，其细胞质不均等分裂，应是次级卵母细胞，不可能为极体，C错误；图丙中的M、m不是同源染色体，应是姐妹染色单体分开后形成的两条子染色体，D错误。

考向2| 减数分裂和有丝分裂曲线分析

2．下图表示细胞分裂和受精作用过程中核DNA含量和染色体数目的变化，据图分析可得出(　　)

①a阶段为有丝分裂、b阶段为减数分裂

②L→M所示过程与细胞膜的流动性有关

③GH段和PQ段，细胞中含有的染色体数是相等的

④MN段发生了核DNA含量的加倍

A．①②④  B．①②③  C．①③  D．②④

A　解析：题图中a阶段是有丝分裂过程，b阶段是减数分裂过程，①正确；L→M是受精作用过程，在受精过程中，精子与卵细胞的结合与细胞膜的流动性有关，②正确；c阶段是有丝分裂过程，PQ段处于有丝分裂的后期，由于着丝粒分裂，染色体数目加倍，是GH段染色体数目的2倍，③错误；MN段处于有丝分裂前的间期、有丝分裂的前期、中期，核DNA含量加倍，④正确。

【方法规律】“三看法”区分细胞分裂方式

命题生长点1 减数分裂的过程

(1)下列关于减数分裂图像的说法，错误的是(D)

A．B图一定是精子的形成过程　　

B．D图一定是卵细胞的形成过程

C．E图一定是卵细胞的形成过程 

D．F图一定是精子的形成过程

解析：细胞质不均等分裂的一定是卵细胞的形成过程，所以D图和E图代表卵细胞的形成过程，B、C正确；减数分裂Ⅰ时精子的形成时细胞质一定是均等分裂，A正确；减数分裂Ⅱ时极体和精子的分裂时细胞质都是均等分裂的，次级卵母细胞的分裂时细胞质是不均等分裂的，D错误。

(2)请用柱形图的方式表示出细胞B分裂产生的子细胞中染色体、核DNA、染色单体的数量关系。

答案：如下图所示

命题生长点2 减数分裂过程中染色体的行为

(1)A图中配对的同源染色体相互接触，经常会发生互换。C图中无(填“有”或“无”)同源染色体。

(2)若图中的G来自A细胞，那么同时产生的另外三个精子的类型是怎样的？(给下图的三个精子中的染色体填涂颜色)

答案：如下图所示

命题生长点3 减数分裂异常

研究发现了一些特殊情况并绘制了右图，分析出现该异常配子的原因最可能是什么？

答案：可能是减数分裂Ⅰ时同源染色体没有分离，进入同一个次级性母细胞。

减数分裂产生配子的类型

(1)正常情况下一个精原细胞产生4个精子，两两相同，两两互补。

(2)如果减数分裂Ⅰ异常，则所形成的配子全部不正常；如果减数分裂Ⅰ正常，减数分裂Ⅱ一个次级精母细胞分裂异常，则所形成的配子有的正常，有的不正常。如图所示：