高考生物一轮复习必修1第四单元细胞的生命历程第16讲减数分裂和受精作用学案

第16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。1．减数分裂的概念2．精子的形成过程[易错提醒]减数分裂Ⅱ后期细胞内染色体数目加倍但无同源染色体。3．精子和卵细胞形成过程的比较4．观察蝗虫精母细胞减数分裂装片(1)目的要求：识别减数分裂不同时期染色体的形态、位置和数目。(2)方法步骤。①观察：在低倍镜下识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞。②寻找：在低倍镜下依次找到减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ不同时期的细胞。③辨析：在高倍镜下观察染色体的形态、位置和数目。④绘图：绘制减数分裂不同时期的细胞简图。5．受精作用(1)概念：__________和__________相互识别、融合成为__________的过程。(2)实质：精子的______________与卵细胞的____________融合，使彼此的____________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，其中一半染色体来自______________，另一半来自______________。[易错提醒]精子头部的细胞膜与卵细胞膜发生融合，这体现了细胞膜的结构特点——流动性。6．减数分裂和受精作用的意义减数分裂和受精作用保证了每种生物________________________，维持了生物遗传的稳定性；对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。[答案自填]1.有性生殖成熟生殖细胞一两一半2.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3.不均等分裂变形413同源染色体着丝粒5.(1)卵细胞精子受精卵(2)细胞核细胞核染色体(3)染色体精子(父方)卵细胞(母方)6.前后代染色体数目的恒定[教材命题点思考]1．与初级精母细胞相比，精细胞的染色体数目减半，原因是在减数分裂过程中___________________________________________。提示：染色体复制一次，而细胞连续分裂两次2．卵细胞中的DNA数/染色体数__________(填“大于”“小于”或“等于”)1，原因是__________________________________。提示：大于卵细胞中的线粒体也含有DNA3．减数分裂中染色单体消失的时期是________________________________，原因是________________________________________________。提示：减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂4．细胞分裂过程中核DNA数量加倍与染色体数量加倍的原因分别是___________________________________________________。提示：细胞分裂前的间期DNA复制、有丝分裂后期和减数分裂Ⅱ后期着丝粒一分为二5．精子与卵细胞的识别、融合体现了细胞膜的________功能，其结构基础是______________________________________。提示：信息交流细胞膜的流动性[模型命题点思考]6．下图中A表示基因型为MmNn(两对基因独立遗传，并且都表现为完全显性)的某雌性动物的体细胞，B、C分别表示该动物处于不同分裂状态的细胞图像。回答下列问题：(1)图中A→B的分裂方式是______________________。(2)A细胞的基因组成是____________，C细胞的名称是______________________。(3)通常情况下，该动物的基因M和m的分离发生在________(用序号表示)过程中。B细胞最终分裂结束后，一般情况下，F细胞的基因型可能是________________________________________________。(4)若图示动物与基因型为Mmnn的个体交配，后代中与亲本表型相同的个体所占的比例是___________________________。提示：(1)有丝分裂(2)MMmmNNnn次级卵母细胞或第一极体(3)②MN或Mn或mN或mn(4)3/41．减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ的关键点比较2．根据细胞质的分裂方式判断减数分裂中的细胞类型3．配子多样性的成因(自由组合型)分析产生配子种类时应特别注意是“一个个体”还是“一个性原细胞”。(1)一个个体有很多性原细胞，上图各种情况都可以发生，因此可产生2n种配子，n代表同源染色体的对数。(2)一个卵原细胞只能产生1个卵细胞，只能是1种类型的配子。(3)一个精原细胞只能发生以上图中的一种情况，因此可产生4个精细胞，这4个细胞两两相同，是2种类型的配子。考向1减数分裂的过程1．如图甲、乙为“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”实验的相关照片，图乙中减Ⅰ代表减数分裂Ⅰ，减Ⅱ代表减数分裂Ⅱ。下列叙述正确的是()A．该实验过程中要进行解离、漂洗、染色、制片等操作B．该实验可直接用高倍镜进行观察C．可在显微镜视野下观察到图乙变化的连续过程D．可在图乙的减Ⅰ①中找到图甲的结构解析：选D。该实验是“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”，所以不需要进行解离、漂洗、染色、制片等操作，A项错误；该实验应先在低倍镜下观察找到目标，再换高倍镜观察，B项错误；制作装片后细胞已经死亡，因此不能观察到图乙变化的连续过程，C项错误；减数分裂Ⅰ前期有可能发生同源染色体的非姐妹染色单体互换现象，故可在图乙的减Ⅰ①中找到图甲的结构，D项正确。2.(2024·广州高三测试)雄性黑腹果蝇(2n＝8)某正常细胞的部分染色体组成如右图所示，图中①②表示染色体，a、b、c、d表示染色单体。下列叙述正确的是()A．该细胞为精原细胞，处于有丝分裂前期B．①与②的分离、a与b的分离均发生在减数分裂Ⅰ后期C．该细胞中染色体数与核DNA数均为精细胞的2倍D．图中未画出的一对染色体的形态和大小不同解析：选D。该细胞中发生同源染色体的联会，形成了四分体，此时细胞处于减数分裂Ⅰ前期，为初级精母细胞，A项错误；①②为同源染色体，同源染色体的分离发生在减数分裂Ⅰ后期，a、b为姐妹染色单体，姐妹染色单体的分离发生在减数分裂Ⅱ后期，B项错误；黑腹果蝇的体细胞中含有8条染色体，精细胞中含有4条染色体，4个核DNA，题图细胞处于减数分裂Ⅰ前期，含有8条染色体，16个核DNA，因此其染色体数为精细胞的2倍，核DNA数为精细胞的4倍，C项错误；题图中未画出的一对染色体为性染色体，性染色体的形态和大小不同，D项正确。考向2异常或特殊的减数分裂过程3．(2023·大湾区二模)蜜蜂无性染色体，雌蜂是二倍体(2N＝32)，雄蜂是由未受精的卵细胞直接发育而成的单倍体。下图是雄蜂精原细胞进行减数分裂的大致流程图(图中仅绘出雄蜂一个染色体组内的两条染色体的行为变化和数量变化)。下列推断正确的是()A．雄蜂在减数分裂Ⅰ前期会形成四分体B．蜜蜂的精细胞和卵细胞中均含有16条染色体C．1个精原细胞经减数分裂产生2个正常精细胞D．雌蜂卵原细胞进行减数分裂的流程与雄蜂相同解析：选B。由题意可知，雄蜂是由未受精的卵细胞直接发育而成的单倍体，体内不含同源染色体，因此在减数分裂Ⅰ前期不会形成四分体，A项错误；卵细胞由二倍体(2N＝32)的雌蜂的卵原细胞经减数分裂产生，含有16条染色体，题图中精细胞是雄蜂精原细胞经减数分裂产生的，也含有16条染色体，B项正确；由题图可知，1个精原细胞经减数分裂产生1个正常精细胞，其他细胞退化消失，C项错误；雌蜂是二倍体，在减数分裂过程中可以发生同源染色体联会、同源染色体的分离以及非同源染色体的自由组合，其减数分裂的流程与雄蜂不同，D项错误。4．家蚕的性别决定方式为ZW型，通常进行两性生殖(精卵结合)，也可进行孤雌生殖(由卵细胞发育成个体)。孤雌生殖的结果有生雌和生雄两种，过程如下图所示，已知染色体组成为WW的个体不能存活。下列说法错误的是()生雌：处女蚕的卵巢eq\o(→,\s\up7(热水处理),\s\do5())eq\o(\s\up7(卵细胞发育),\s\do5(为雌蚕))生雄：处女蚕的卵巢eq\o(→,\s\up7(自然发生),\s\do5())eq\o(\s\up7(卵细胞发育),\s\do5(为雄蚕))A．热水处理导致减数分裂Ⅰ过程中性染色体未分离B．热水处理不影响减数分裂Ⅱ过程中性染色体分离C．孤雌生雄过程中减数分裂Ⅰ时性染色体分离异常D．孤雌生雄后，子代患Z染色体隐性病的概率增加解析：选C。若热水处理导致减数分裂Ⅰ过程中性染色体未分离，则会得到ZW型的卵细胞，这样的卵细胞发育为雌蚕；若热水处理影响减数分裂Ⅱ过程中性染色体分离，则会得到ZZ型或WW型的卵细胞，染色体组成为WW的个体不能存活，ZZ型为雄性，不会发育为雌蚕，故热水处理不影响减数分裂Ⅱ过程中性染色体分离，A项、B项正确。若孤雌生雄过程中减数分裂Ⅰ时性染色体分离异常，则会产生ZW型的卵细胞，发育为雌蚕，不会得到雄蚕，C项错误。孤雌生雄（ZZ）后，子代不含W染色体，其患Z染色体隐性病的概率增加，D项正确。考向3受精作用及遗传的稳定性和多样性5．（2021·湖北选择考）植物的有性生殖过程中，一个卵细胞与一个精子成功融合后通常不再与其他精子融合。我国科学家最新研究发现，当卵细胞与精子融合后，植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2。这两种酶能降解一种吸引花粉管的信号分子，避免受精卵再度与精子融合。下列叙述错误的是（）A．多精入卵会产生更多的种子B．防止多精入卵能保持后代染色体数目稳定C．未受精的情况下，卵细胞不分泌ECS1和ECS2D．ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合解析：选A。多精入卵会使受精卵中的染色体组数增加，易产生多倍体，并不能产生更多的种子，A项错误；防止多精入卵可以保证子代核遗传物质来自一个精子和一个卵细胞，从而保持后代染色体数目稳定，B项正确；结合题干“当卵细胞与精子融合后，植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2”可知，未受精的情况下，卵细胞不分泌ECS1和ECS2，C项正确；结合题干“这两种酶能降解一种吸引花粉管的信号分子，避免受精卵再度与精子融合”可知，ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合，D项正确。6．图1是某生物的1个初级精母细胞，图2是该生物的5个精细胞。根据图中的染色体类型和数目，判断这5个精细胞至少来自多少个初级精母细胞（）A.1B．2C．3D．4解析：选B。由题图可知，①和②可能来自同一个发生互换的初级精母细胞，由精细胞染色体相同或互补可知，①②⑤可能来自同一个初级精母细胞，③④可能来自同一个初级精母细胞，B项符合题意。高考真题体验[学生用书P101]1．（2020·北京等级考）下图是雄性哺乳动物体内处于分裂某时期的一个细胞的染色体示意图。相关叙述错误的是（）A．该个体的基因型为AaBbDdB．该细胞正在进行减数分裂C．该细胞分裂完成后只产生2种基因型的精子D．A、a和D、d基因的遗传遵循自由组合定律解析：选C。根据题图所示细胞中的基因分布可知，该个体的基因型为AaBbDd，A项正确；题图显示同源染色体正在联会，且下方的一对同源染色体的非姐妹染色单体正在发生互换，故判定该细胞正在进行减数分裂，且该细胞减数分裂完成后可以产生4种基因型的配子，B项正确，C项错误；A、a和D、d基因是位于非同源染色体上的非等位基因，因此其遗传遵循自由组合定律，D项正确。2．（2020·天津等级考）一个基因型为DdTt的精原细胞产生了四个精细胞，其基因与染色体的位置关系如下图所示。导致该结果最可能的原因是（）A．基因突变B．同源染色体非姐妹染色单体互换C．染色体变异D．非同源染色体自由组合解析：选B。一个基因型为DdTt的精原细胞经减数分裂产生了四个精细胞，正常情况下应产生两种精细胞，基因型为DT、dt或Dt、dT，但结果是产生了四种精细胞，最可能的原因是在减数分裂过程中同源染色体的非姐妹染色单体间发生了互换，故选B项。3．（2020·高考江苏卷改编）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、丙中细胞处于减数分裂Ⅰ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个四分体排列在细胞板附近D．图中细胞按照减数分裂时期排列的先后顺序为甲→乙→丙→丁解析：选D。题图中的4幅图片是处于减数分裂不同时期的细胞图像，图甲和图乙均有5个荧光点，且荧光比较明显，图甲5个荧光点分布较为散乱，图乙5个荧光点相对集中地分布在图的中央，所以可判断图甲细胞处于减数分裂Ⅰ前期（四分体时期），图乙细胞处于减数分裂Ⅰ中期；图丙一共有10个荧光点，且荧光点较小，均分为两个区域并相对集中于一条线上，可以判断图丙细胞处于减数分裂Ⅱ中期；图丁一共有20个荧光点，均分为四个区域，可以判断图丁细胞处于减数分裂Ⅱ后期或末期。4.（2023·山东等级考）减数分裂Ⅱ时，姐妹染色单体可分别将自身两端粘在一起，着丝粒分开后，2个环状染色体互锁在一起，如图所示。2个环状染色体随机交换一部分染色体片段后分开，分别进入2个子细胞，交换的部分大小可不相等，位置随机。某卵原细胞的基因组成为Ee，其减数分裂可形成4个子细胞。不考虑其他突变和基因被破坏的情况，关于该卵原细胞所形成子细胞的基因组成，下列说法正确的是（）A．卵细胞基因组成最多有5种可能B．若卵细胞为Ee，则第二极体可能为EE或eeC．若卵细胞为E且第一极体不含E，则第二极体最多有4种可能D．若卵细胞不含E、e且一个第二极体为E，则第一极体最多有3种可能解析：选C。正常情况下，卵细胞的基因组成可能为E或e，减数分裂Ⅱ时，姐妹染色单体上的基因为EE或ee，着丝粒分开后，2个环状染色体互锁在一起，2个环状染色体随机交换一部分染色体片段后分开，卵细胞的基因组成可能为EE、ee、_（表示没有相应的基因），若减数分裂Ⅰ时同源染色体中的非姐妹染色单体发生互换，卵细胞的基因组成还可以是Ee，卵细胞基因组成最多有6种可能，A项错误；不考虑其他突变和基因被破坏的情况，若卵细胞为Ee，则减数分裂Ⅰ时同源染色体中的非姐妹染色单体发生互换，次级卵母细胞产生的第二极体基因组成为_，第一极体产生的第二极体可能为E、e或Ee、_，B项错误；若卵细胞为E且第一极体不含E，说明减数分裂Ⅰ过程中未发生互换，次级卵母细胞产生的第二极体为E，另外两个极体为e或ee、_，C项正确；若卵细胞不含E、e且一个第二极体为E，若减数分裂Ⅰ过程中不发生互换，则第一极体为EE，若减数分裂Ⅰ过程中发生互换，则第一极体只能是Ee，综合上述分析，第一极体有Ee和EE2种可能，D项错误。课时跟踪练[学生用书P21（单独成册）]一、选择题1．下列关于同源染色体的叙述，错误的是（）A.同源染色体的形态、大小可能不同B．同源染色体在细胞增殖过程中不一定会进行联会配对C．基因的分离和自由组合与同源染色体的分离与自由组合有关D．一对同源染色体在减数分裂时也可能会移向细胞同一极，从而导致染色体数目变异解析：选C。基因的自由组合与非同源染色体的自由组合有关，同源染色体不能发生自由组合，C项错误。2．百合花（2n＝24）花粉母细胞减数分裂Ⅰ形成的两个子细胞中各含12条染色体。下列关于上述过程及子细胞的叙述，错误的是（）A．染色体未复制就均分到子细胞B．同源染色体分离，染色体数目减半C．着丝粒未分裂，染色单体未分开D．两个子细胞中各含有一个染色体组解析：选A。减数分裂过程中DNA复制一次（发生于减数分裂前的间期），细胞连续分裂两次，所以减数分裂Ⅰ时染色体已经完成了复制，A项错误。3．下图①～⑤是用某种方法在显微镜（不用染色）下拍到的二倍体百合（2n＝24）某个细胞的减数分裂不同时期的图像。下列相关叙述错误的是（）A．图中细胞分裂顺序为①→③→②→⑤→④B．图①细胞内核DNA和染色体数目加倍C．图②③细胞中均可能发生基因重组D．图②③⑤细胞中均含有两个染色体组解析：选B。根据染色体的行为可判断，①～⑤分别为减数分裂前的间期、减数分裂Ⅰ后期、减数分裂Ⅰ前期、减数分裂Ⅱ末期、减数分裂Ⅱ后期，其顺序是①→③→②→⑤→④，A项正确；题图①为减数分裂前的间期，此时细胞中进行染色体的复制，核DNA数目加倍，但染色体数目保持不变，B项错误；题图②发生非同源染色体自由组合，题图③可能会发生同源染色体非姐妹染色单体之间互换，C项正确；题图②③⑤细胞中都含有两个染色体组，D项正确。4．下图表示某种动物不同个体的某些细胞分裂过程，下列相关说法错误的是（）A．甲、丙两细胞都发生了基因重组B．图中的细胞均处于细胞分裂后期C．可属于卵原细胞分裂过程的是甲、乙D．乙、丁的染色体数都是体细胞的一半解析：选D。乙、丁的染色体数与体细胞的相同，D错误。5．（2024·广东六校联考）研究人员借助一定的技术手段诱导胚胎干细胞转化为卵母细胞样细胞（DIOL）。DIOL可进行减数分裂Ⅰ，但不能进行减数分裂Ⅱ，产生的子细胞受精后发育成早期胚胎。下列叙述正确的是（）A．1个DIOL减数分裂后仅能产生1个极体B．DIOL减数分裂产生的子细胞有同源染色体C．基因选择性表达未改变细胞形态与功能D．DIOL产生的子细胞受精后可发育为正常的二倍体胚胎解析：选A。由题意可知，DIOL可进行减数分裂Ⅰ（产生1个次级卵母细胞和1个极体），但不能进行减数分裂Ⅱ，故1个DIOL减数分裂后仅产生1个极体，A项正确；减数分裂Ⅰ后期同源染