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第15讲 减数分裂和受精作用,返回目录,返回目录,1细胞的减数分裂() 2动物配子的形成过程() 3动物的受精过程() 4实验：观察细胞的减数分裂,考纲要求,第15讲 减数分裂和受精作用, 知 识 梳 理 一、减数分裂的有关概念 1适用范围：进行_的生物。 2分裂发生的场所：动物精子形成在_，卵细胞形成在_。 3分裂特点：染色体复制_，细胞连续分裂_。 4分裂结果：生殖细胞中染色体数目是原始生殖细胞中的_。 导思：根据上述内容，你能总结出“减数分裂”的概念吗？(请翻阅教材必修2 P16“减数分裂”),返回目录,有性生殖,睾丸,卵巢,一次,两次,一半,第15讲 减数分裂和受精作用,二、精子的形成过程 同源染色体两两配对 同源染色体 非同源染色体 减半,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,着丝点排列在赤道板上 着丝点 姐妹染色单体,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,导思：与有丝分裂相比，减数第一次分裂和减数第二次分裂各有哪些主要特征？(请翻阅教材必修2 P17“减数第一次分裂的主要特征和减数第二次分裂的主要特征”),返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,三、精子和卵细胞形成过程的比较 1精子和卵细胞的形成过程 精原细胞初级精母细胞_ 卵原细胞初级卵母细胞_ _ 过程是_； 过程是_。,返回目录,次级精母细胞,精细胞,次级卵母细胞和极体,卵细胞和极体,减数第一次分裂,减数第二次分裂,第15讲 减数分裂和受精作用,2精子和卵细胞形成过程中的差异 (1)细胞质分裂方式 a精子形成过程：、过程中细胞质都是_。 b卵细胞形成过程：初级卵母细胞和次级卵母细胞分裂时_，极体分裂时_。 (2)两次分裂结果 a过程产生_个次级精母细胞，过程产生_个精细胞。 b过程产生_个次级卵细胞和_，过程产生_个卵细胞和_个极体。 (3)是否变形：精细胞经过变形成为精子，卵细胞不经过变形。,返回目录,均等分裂,不均等,均等,2,4,1,1个极体,1,3,第15讲 减数分裂和受精作用,四、受精作用 1概念：精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。 2实质：精细胞和卵细胞的_融合在一起。 3结果：受精卵中的染色体数目又恢复到_细胞中的数目，其中一半来自_，一半来自_。 4减数分裂和受精作用的意义 (1)增加了子代的_，有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。 (2)对于维持每种生物前后代体细胞中_的恒定，对于生物的遗传和变异都是十分重要的。,返回目录,细胞核,体,父方,母方,多样性,染色体数目, 网 络 构 建 ,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用, 基 础 自 测 判断正误，对的打“”，错的打“”。 12012天津卷 减数分裂时，非同源染色体发生联会。( ) 解析 减数分裂时同源染色体两两配对发生联会。 22012广东卷 显微镜观察到胚胎干细胞的细胞分裂时，可见同源染色体配对。( ) 解析 胚胎干细胞进行的是有丝分裂，有丝分裂过程中不会发生同源染色体配对，减数分裂过程中才会发生同源染色体配对。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,32011上海卷 减数分裂过程中发生基因自由组合的时期，染色体、染色单体和DNA的数量比为101。( ) 解析 基因的自由组合发生在减数第一次分裂的后期，此时同源染色体分离，非同源染色体自由组合，一条染色体上有两个DNA分子，有两个染色单体，所以此时期染色体、染色单体和DNA的数量比为122。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,42010安徽卷 雄蛙的一个体细胞经有丝分裂产生的两个子细胞与一个精原细胞经减数第一次分裂产生的两个次级精母细胞DNA分子数目相同。( ) 解析 有丝分裂产生的子细胞中DNA分子数目与亲代细胞保持相同，为2n；精原细胞在进行减数第一次分裂前已完成复制，DNA分子数目为4n，经过减数第一次分裂后，细胞中的DNA分子数目发生减半，为2n。 5在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生的变异是非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组。( ) 解析 非同源染色体之间自由组合发生在减数第一次分裂后期，有丝分裂中不可能发生。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,6一对表现型正常的夫妇生了一个患色盲的男孩，导致该男孩患色盲的原因可能是父亲的生殖细胞在进行减数第二次分裂时染色体分离异常。( ) 解析 色盲基因位于X染色体上，表现型正常的父亲不带有色盲基因，所以不会产生带有色盲基因的精子，表现正常的母亲可能是携带者XBXb，其中Xb与正常精子(Y)受精后，形成色盲男孩XbY。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用, 考点一 减数分裂过程的规律性变化 1减数第一次分裂和减数第二次分裂过程中的规律性变化比较,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,提醒：减数第一次分裂的主要特点是同源染色体分离。减数第二次分裂的主要特点是着丝点分裂，姐妹染色单体分开。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,2. 减数分裂中一个细胞内染色体和核DNA数量变化曲线 (1)核DNA数目变化 减数第一次分裂间期核DNA因复制而加倍(2n4n)； 减数第一次分裂结束因同源染色体分离而使细胞中DNA减半(4n2n)；,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,图5151,减数第二次分裂结束因着丝点分裂姐妹染色单体平分到两个子细胞核中DNA数目再减半(2nn)。 (2)染色体数目变化 减数第一次分裂结束时因同源染色体分离而使子细胞中染色体数目减半(2NN)； 减数第二次分裂结束时，因着丝点分裂而使细胞内染色体数暂时加倍，随后又分配到两个子细胞中，最终使子细胞中染色体数目比正常细胞减少一半(N2NN)。 (3)染色体/核DNA变化规律及原因 提醒：间期时染色体复制但染色体数目不加倍。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,例1 如图5152表示细胞分裂过程中染色体、核DNA变化相对值。下列有关ac段(不含a、c点)的叙述正确的是( ) A细胞中始终存在染色单体 B细胞中始终存在同源染色体 C细胞中染色体和核DNA数之比由12变为11 D此时的染色体行为是生物变异的根本来源,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,图5152,答案A 解析 据图可知，图中虚线数目加倍一次，在b点和d点连续减半，因此表示为减数分裂过程中DNA的数量变化情况，实线表示染色体的数量变化情况，其中0a表示减数分裂的间期， b为减数第一次分裂末期，同源染色体彼此分离进入两个子细胞中，bc段细胞内已无同源染色体，故B错误；c点为染色单体彼此分离形成子染色体的过程，ac段(不含a、c点)细胞中始终存在染色单体，细胞中染色体和核DNA分子数之比一直为12，故A正确，C错误；生物变异的根本来源为基因突变，基因突变主要发生在DNA复制时，而在ac段的变异来源主要是基因重组与染色体变异，故D错误。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,点评 明确减数分裂过程中染色体和DNA数目变化的原因是解题的关键。在减末期，染色体和DNA数目减半，是由于同源染色体分开平均进入两个子细胞造成的，减数第二次分裂时染色体数N2NN，染色体数目暂时加倍的原因是着丝点分裂，染色体和DNA减半的原因是染色体被平均分到两个子细胞中。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,变式题 2012安徽联考 某同学总结了四点有关减数分裂、染色体、核DNA的知识点，其中错误的是( ) A次级精母细胞中的核DNA分子正好和正常体细胞的核DNA分子数目相同 B减数分裂第二次分裂后期，细胞中染色体的数目等于正常体细胞中的染色体数目 C初级精母细胞中染色体的数目正好和核DNA分子数目相同 D任何一种哺乳动物的细胞中染色体的数目和着丝点数目相同,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,答案C 解析 次级精母细胞中染色体数核DNA数12，因此此细胞和正常体细胞相比，染色体减半，但核DNA分子和正常体细胞的核DNA分子数目相同，故A正确；减数第二次分裂后期由于着丝点分裂，一分为二，染色体暂时加倍和体细胞数目相等，故B正确；由于经过间期的复制，因此在初级精母细胞中染色体数核DNA分子数12，故C错误；染色体和着丝点之间是一一对应的关系，故D正确。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用, 考点二 减数分裂与有丝分裂的比较及图像辨析 1. 有丝分裂和减数分裂的比较 减数分裂是特殊方式的有丝分裂，两者既有共同点，又有不同点。两者的相同点主要体现在：都发生染色体复制，都出现纺锤丝形成的纺锤体。减数分裂的特殊性表现在发生部位、时间、染色体行为、子细胞性质等方面。两者的不同点列表比较如下。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,2. 有丝分裂与减数分裂图像辨析(以二倍体动物为例) (1)有丝分裂与减数分裂主要时期细胞图像比较(见下表),返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,(2)判断某减数分裂细胞是雌性个体还是雄性个体 判断某减数分裂细胞是雌性个体还是雄性个体，最可靠的依据是观察减数第一次分裂后期细胞质是否均等分裂，若均等分裂则为雄性个体，若不均等分裂则为雌性个体。如图5153所示：A为雌性个体的初级卵母细胞，B为雄性个体的初级精母细胞。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,图5153,减数第二次分裂后期，若细胞质不均等分裂，则为雌性个体，若均等分裂则不能确定性别，可能为第一极体，也可能为次级精母细胞。如图5154所示：C为雌性个体的次级卵母细胞，D为第一极体或次级精母细胞。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,图5154,提醒：该鉴别法仅适用于二倍体生物的细胞分裂。多倍体(如四倍体)减数分裂，子细胞中有同源染色体，可根据子细胞染色体数目减半推断是减数分裂。二倍体的单倍体(如玉米的单倍体)体细胞进行有丝分裂，子细胞中虽无同源染色体，但可根据子细胞内染色体数与母细胞相同推断为有丝分裂。如下图：,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,图5155,3有丝分裂和减数分裂的坐标图形辨析,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,图5156,(1)看“染色体峰值”。染色体数目最大为4N的是有丝分裂；染色体数目最大为2N的是减数分裂。 (2)看“DNA复制和分裂次数”。斜线代表核DNA复制，竖直下降代表细胞分裂完成。因此斜线出现1次，而竖直下降2次的为减数分裂；斜线出现1次，而竖直下降1次的为有丝分裂。 (3)看“结果”。分裂完成后，染色体或核DNA的数量与分裂前相等则为有丝分裂；若减半则为减数分裂。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,例2 2012泰安检测 图(1)表示某生物(基因型为EeFf)细胞分裂的不同时期每条染色体上DNA含量的变化；图(2)表示该生物细胞分裂不同时期的细胞图像(字母E、e代表染色体上的基因)；图(3)表示细胞分裂过程中可能的染色体数和染色体中DNA分子数目。请据图回答问题：,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,(1)图(1)中，AB段形成的原因是_， CD段变化发生在_期。 (2)图(2)中，甲细胞中含有_个染色体组，甲所示细胞分裂的前一阶段，细胞中染色体排列的特点是_。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,图5157,(3)图(2)中，乙细胞处于图(1)中的_段，对应于图(3)中的_。 (4)图(2)中，丙细胞的名称是_。请仔细观察丙细胞内染色体上的基因，分析产生这种情况的原因是_。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,答案(1)DNA复制 减后期或有丝分裂后 (2)4 染色体的着丝点排列在细胞中央赤道板上 (3)BC B (4)次级卵母细胞或第一极体 基因突变或交叉互换 解析 (1)图(1)中AB段每条染色体上由含有一个DNA分子到含有两个DNA分子，其形成的原因是DNA分子的复制，CD段每条染色体由含有两个DNA分子到含有一个DNA分子，是由于着丝点分裂，姐妹染色单体分离造成的，发生在减数第二次分裂后期或有丝分裂后期。(2)图(2)甲细胞为有丝分裂后期，含有4个染色体组，其前一阶段有丝分裂中期的特点是染色体的着丝点整齐地排列在细胞中央的赤道板,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,位置。(3)乙细胞处于减数第一次分裂后期，每条染色体含有两条染色单体(两个DNA分子)，对应图(1)的BC阶段，对应图(3)的B阶段。(4)由于乙细胞的细胞质是不均等分裂的，因此该生物为雌性动物，则丙细胞的名称为次级卵母细胞或极体；丙同一染色体上的染色单体所含基因不相同，可能是由于基因突变或者交叉互换造成的。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,变式题 图5158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( ) a阶段为有丝分裂、b阶段为减数分裂 L点M点所示过程与细胞膜的流动性有关 GH段和OP段，细胞中含有的染色体数是相等的 MN段发生了核DNA含量的加倍 A B C D,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,图5158,答案A 解析 图中a段是有丝分裂过程，b段是减数分裂过程，LM段是受精作用过程，c段是有丝分裂过程。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。MN段是有丝分裂的间期、前期、中期，前期发生了核DNA含量的加倍。OP段是有丝分裂的后期，由于着丝点分裂，染色体数目加倍，是GH段染色体数目的两倍。解本题时，应注意两个指标(核DNA含量、染色体数目)的曲线所代表的含义。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用, 考点三 减数分裂是有性生殖生物遗传和变异的细胞基础 1减数分裂时发生的变异类型 (1)基因突变减间期DNA复制时。 (3)减数分裂中也可能发生染色体结构和数目改变的染色体变异。 减数分裂过程中可能发生染色体上某一片段的断裂，或断裂的染色体片段进行错误的移接，从而导致染色体结构变异。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,减数分裂过程中由于减数第一次分裂后期同源染色体未分离，或者减数第二次分裂后期姐妹染色单体未分离都会导致染色体数目变异。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,2减数分裂产生的配子种类 (1)产生配子种类和数目的规律,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,(2)变异条件下产生配子种类分析(如图5159所示) 由图可以看出，在只研究两对同源染色体、三对基因的情况下，仅发生基因突变或基因重组，就能产生多种类型的配子。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,图5159,3染色体的行为与遗传规律的关系 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。 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，其上的非等位基因自由组合自由组合定律。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,方法：配子来源的判断方法：若两个精细胞中染色体完全相同，则它们可能来自于同一个次级精母细胞。若两个精细胞中染色体恰好“互补”，则它们可能来自于同一个初级精母细胞分裂产生的两个次级精母细胞。若两个精细胞中的染色体有的相同，有的互补，只能判定可能来自同一生物不同精原细胞的减数分裂过程。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,例3 甲、乙两图表示基因型为AaBb的雄性动物细胞内的染色体变化，相关分析正确的是( ) A甲图中ab可发生在 减数第一次分裂后期 B甲图中，ea可表示 在分裂间期发生的染色体 复制过程 C乙细胞的b基因最可能 来自于基因突变 D与乙细胞同时产生的另一细胞的子细胞可能有两种类型,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,图51510,答案D 解析 甲图中ab可发生在减数分裂第二次分裂末期，bc表示在分裂间期染色体复制过程，A、B项错误；乙细胞处于减数第二次分裂后期，分开的两条子染色体应该有相同的基因，等位基因B、b最可能是四分体时期交叉互换的结果，所以与乙细胞同时产生的另一细胞的基因型为aaBb，可产生两种类型子细胞，即aB和ab，故C项错误，D项正确。 点评 解答本题首先要明确减数分裂过程中染色体的行为变化；明确分开的两个子染色体上出现的不同基因可能是交叉互换的结果，也可能是基因突变的结果，但基因突变具有低频性。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,探究：若减数分裂后产生了基因型为Aab配子，其原因可能是什么，同时产生的另外三个配子的基因型分别是什么？ 产生Aab配子的原因是减数第一次分裂后期同源染色体没有分到两个次级性母细胞，两个次级性母细胞的基因型为Aab和B，减数第二次分裂后产生两个Aab配子和两个B配子，所以另外三个配子的基因型为Aab、B、B。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,变式题 2013安徽模拟 某雌性哺乳动物体细胞基因型为AaBb，现有一基因型为AaB的该动物细胞，下列分析正确的一项是( ) A该细胞是有丝分裂间期基因发生突变的结果 B若B基因决定某种显性遗传病，含基因AaB的雄性个体后代都有病 C该细胞肯定是减数第一次分裂时同源染色体没有正常分离的结果 D该细胞有可能是染色体结构变异的结果,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,答案D 解析 已知雌性哺乳动物体细胞中基因的数目成对存在，基因为AaB的细胞有可能是正常的雄性体细胞，也可能是在分裂过程中出现染色体结构变异或数目变异的细胞。在有丝分裂过程中发生基因突变可以产生等位基因，但不会使基因的数目减少，A项错误；由于雌性动物含有Bb基因，若B基因位于X染色体上，基因组成为AaB(AaXBY)雄性个体，其后代为雌性的个体均有病，后代为雄性的个体不一病有病，B项错误；含有基因AaBb的卵原细胞在进行减数第一次分裂时同源染色体不分离、减数第二次分裂正常的情况下有可能形成基因组成为AaB的配子；也可能在减,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,数第一次分裂四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体间进行了交叉互换，在减数第二次分裂时两条染色单体分开后移向了细胞的同一极，C项错误。在细胞有丝分裂过程中，如果染色体缺失了一个含b基因的片段，则可能形成含基因AaB的细胞，D项正确。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,实验 观察细胞的减数分裂 1实验原理 (1)蝗虫精巢内的精原细胞既进行有丝分裂，又进行减数分裂。 (2)细胞有丝分裂、减数分裂各个时期染色体的形态和行为变化不同，可用高倍显微镜根据各个时期内染色体的变化情况，识别哪些属于减数分裂，且分别处于哪个时期。 (3)细胞核内的染色体易被碱性染料(如龙胆紫)染成深色。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,2实验材料的选取 宜选用雄性个体生殖器官，其原因为： (1)雄性个体产生精子数多于雌性个体产生卵细胞数。 (2)在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。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,3实验步骤 (1)装片制作：(同有丝分裂装片制作过程) 解离漂洗染色制片 (2)显微观察,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,4实验中的注意事项 (1)解离时间要掌控好，过短使细胞不能分散开，过长会破坏细胞结构。 (2)染色液的浓度和染色时间必须掌握好，应注意染色不能过深，否则镜下一片紫色，无法观察。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,例4 小鼠是常被用作研究人类遗传病的模式动物。请填充观察小鼠细胞减数分裂的实验步骤。 供选材料及试剂：小鼠的肾脏、睾丸、肝脏，苏丹染液、醋酸洋红染液、健那绿(詹纳斯绿B)染液，解离固定液。 (1)取材：用_作实验材料。 (2)制片： 取少量组织低渗处理后，放在_液中，一定时间后轻轻漂洗。 _。 一定时间后加盖玻片，_。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,(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_。 图51511是观察到的同源染色体(A1和A2)的配对情况。若A1正常，A2发生的改变可能是_。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,图51511,答案(1)(小鼠)睾丸 (2)解离固定 将漂洗后的组织放在载玻片上，滴加适量醋酸洋红染液 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 缺失 解析 制片过程为“解离漂洗染色压片”。精原细胞通过有丝分裂实现自我增殖，通过减数分裂形成成熟生殖细胞，故中期细胞可能是有丝分裂中期、减中期、减中期。若A1正常，则A2为缺失；若A2正常，则A1为重复。 点评 本题主要考查观察细胞分裂的实验过程，以及染色体结构变异的区分方法。观察减数分裂应选取生殖器官，本题应选取睾丸。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,备选理由 本题考查的是减数分裂过程中出现的四分体的结构特点。鉴于此问题相对较为简单，篇幅所限，正文中没有提及，但也是高考需要掌握的基础内容，所以以此题作为补充。 1. 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( ),返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,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,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,答案B 解析解答本题的关键是正确理解四分体是由一对同源染色体复制后配对形成的，一个四分体含有四条染色单体。在减数第一次分裂时，同源染色体联会形成四分体。等位基因位于同源染色体上，若这2对基因在一对同源染色体上，由于经过了间期DNA的复制，则1个四分体中有2个A，2个a，2个B，2个b，即1个四分体中出现4个黄色、4个绿色荧光点。若在2对同源染色体上，则四分体中只有A、a或者只有B、b，不能同时存在。,返回目录,第15讲 减数分裂和受精作用,备选理由 这是2011年高考考查减数分裂的各个时期特征的一个试题，属