【名师一号】高考生物 第17讲 减数分裂和受精作用复习与学科能力课件.ppt

共102页 1 第二章基因和染色体的关系第17讲减数分裂和受精作用 共102页 2 教材基础回扣一 减数分裂是进行 1 有性生殖的生物 在产生成熟生殖细胞时进行的染色体 2 数目减半的细胞分裂 二 精子的形成 共102页 3 三 卵细胞的形成 共102页 4 思考1 基因重组发生在什么时期 减数分裂的实质是什么 提示 减数第一次分裂前期 或四分体时期 后期 减数分裂的实质是减数第一次分裂过程中 同源染色体彼此分离分别进入不同的子细胞 使每个细胞中染色体数目减少一半 共102页 5 四 受精作用1 配子中染色体组合的多样性 1 同源染色体分离 非同源染色体 3 自由组合 2 同源染色体的 4 非姐妹染色单体间的交叉互换 四分体时期 共102页 6 2 受精作用 1 定义 5 卵细胞和精子相互识别 融合成受精卵的过程 2 特点 进入卵细胞的只是精子的头部 6 细胞核 一个精子和一个卵细胞结合形成一个受精卵 3 结果 受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目 其中一半来自 7 父方 精子 一半来自母方 卵细胞 共102页 7 思考2 精子和卵细胞通过什么相互识别 提示 细胞膜上的糖蛋白 共102页 8 五 减数分裂与受精卵作用的意义1 保证每种生物前后代体细胞中 8 染色体数目的恒定 即生物物种的稳定 2 减数分裂中同源染色体分离 9 非同源染色体自由组合等 使生物体产生多种配子 受精后形成多种类型的新个体 增加后代的 10 变异性 3 后代个体具有双亲的 11 遗传性 有更大 12 变异性和生活力 共102页 9 考点迁移互动考点1几组概念的区别和联系1 染色体和染色单体 1 染色体的条数等于着丝点数 有几个着丝点就有几条染色体 2 染色单体是染色体复制后 一个着丝点上连接着的两条相同的单体 这两条单体被称为姐妹染色单体 其整体是一条染色体 共102页 10 3 比较见下表 共102页 11 2 同源染色体与非同源染色体 1 同源染色体 在减数分裂过程中进行配对的两条染色体 形态 大小一般相同 2 非同源染色体 在减数分裂中不进行配对的染色体 它们一般形态 大小不同 共102页 12 3 比较见下表 共102页 13 3 同源染色体与四分体 1 四分体是同源染色体的特殊存在形式 在减数分裂过程中 联会后的一对同源染色体才可称作四分体 含有4条染色单体 2 在有丝分裂过程中存在同源染色体 复制后每一对同源染色体也包含4条染色单体 但由于不发生联会 所以不存在四分体 4 概念之间的数量关系一个四分体 1对同源染色体 2条染色体 4条染色单体 4个dna分子 共102页 14 特别提醒 同源染色体来源不同 一条来自母方 一条来自父方 故着丝点断裂后形成的两条子染色体尽管大小 形状相同 但来源不符合父方 母方 故不叫同源染色体 同源染色体存在于减数分裂过程中 也存在于有丝分裂过程中 只不过在有丝分裂过程中不发生联会 x y是一对特殊的同源染色体 尽管大小 形状不同 但减数分裂过程中出现联会现象 共102页 15 例析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 共102页 16 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 共102页 17 解析 若2对基因位于1对同源染色体上 如则有1个四分体中出现4个黄色 4个绿色荧光点 b对 a错 如果2对基因位于2对同源染色体上 则有1个四分体中出现4个黄色荧光点 另一个四分体中出现4个绿色荧光点 答案 b 共102页 18 互动探究1 右图是减数分裂中的某一时期 请据图回答 共102页 19 1 图中有 个染色体 个染色单体 2 图中有 对同源染色体 它们是 3 图中有 对非同源染色体 形成配子时 非同源染色体有 种组合类型 而一个这样的原始生殖细胞 最后实际只能产生 种配子 4 8 2 a和b c和d 4 4 2或1 共102页 20 考点2减数分裂过程与性细胞的形成1 变化规律 共102页 21 共102页 22 2 减数分裂过程中有关的变化曲线 如图 共102页 23 特别提醒 1 减数分裂过程中染色体数目变化 染色体数目减半发生在减 末期 同源染色体分开平均进入两个子细胞造成的 减数第二次分裂染色体数n n没有变化 减 后期染色体数 dna数 染色单体数都与正常体细胞相同 但不同的是没有同源染色体 共102页 24 2 染色体 dna变化规律及原因 共102页 25 3 精子和卵细胞的形成过程比较 共102页 26 共102页 27 共102页 28 特别提醒 1 减数分裂是有性生殖生物的遗传和变异的细胞学基础 减 间期复制 基因突变 减 前期同源染色体非姐妹染色单体交叉互换 基因重组 共102页 29 共102页 30 2 减数分裂产生的配子种类 假设一个精 卵 原细胞中有n对同源染色体 则形成配子 精子或卵细胞 的可能性 不含交换 为2n种 完全含父方 或母方 染色体的配子占的比例是1 2n 非同源染色体自由组合的方式有2 n 1 种可能性 共102页 31 一个初级精母细胞经过减数分裂产生两种四个精细胞 经过变形形成四个精子 一个初级卵母细胞经过减数分裂形成一种一个卵细胞和三个极体 这些子细胞中染色体或基因型的特点是 两两相同 并且互补 不考虑交叉互换的情况 因为减数第一次分裂时同源染色体分开 等位基因彼此分离 所以互补 减数第二次分裂时姐妹染色单体分开 平均分配到两个子细胞中 所以形成的两个子细胞中的遗传物质是两两相同的 共102页 32 例析2 2010 安徽理综 雄蛙的一个体细胞经有丝分裂形成两个子细胞 c1 c2 一个初级精母细胞经减数第一次分裂形成两个次级精母细胞 s1 s2 比较c1与c2 s1与s2细胞核中dna数目及其贮存的遗传信息 正确的是 a dna数目c1与c2相同 s1与s2不同b 遗传信息c1与c2相同 s1与s2不同c dna数目c1与c2不同 s1与s2相同d 遗传信息c1与c2不同 s1与s2相同 共102页 33 解析 本题考查有丝分裂和减数分裂的过程 考查角度是知识的理解能力 在有丝分裂过程中 染色体经复制后平均分配到两个子细胞中 故其产生的两个子细胞c1和c2的细胞核中dna数目和遗传信息均相同 在减数第一次分裂过程中 同源染色体彼此分离 非同源染色体自由组合 故其产生的两个子细胞s1和s2的细胞核中dna数目相同 但遗传信息存在差异 答案 b 共102页 34 方法技巧 理解减数分裂应注意的几点 1 减数分裂发生场所 仅发生在进行有性生殖的生物性成熟个体的生殖器官中 如卵巢 睾丸 花药 胚囊 2 染色体复制时间 在减 间期 即性原细胞发育成初级性母细胞的过程中 复制完成 性原细胞就成为初级性母细胞 共102页 35 3 减数第一次分裂的特征 1 着丝点未分裂 同源染色体分离 染色体数目减半 2 同源染色体分离的同时非同源染色体自由组合 这是两大遗传定律的细胞学基础 4 减数第二次分裂的特征 着丝点分裂 此过程与有丝分裂相似 但不同的是减 不存在同源染色体 共102页 36 互动探究2 1 下列有关精子和卵细胞形成的说法正确的是 a 二者形成过程中都出现联会 四分体 同源染色体分离 非同源染色体自由组合现象b 二者形成过程中都有染色体的复制和均分 二者所含遗传物质均是正常体细胞的一半c 精子和卵细胞形成过程中不同的地方是精子需变形 卵细胞不需要变形 其余完全相同d 形成100个受精卵 至少需要100个精原细胞和100个卵原细胞 共102页 37 解析 a项中 精子和卵细胞都是经减数分裂产生的 减 有同源染色体联会 四分体形成 同源染色体分离 非同源染色体自由组合 b项中 精子和卵细胞的细胞核中的遗传物质均是正常体细胞的一半 而卵细胞在形成过程中细胞质不均等分裂 细胞质中的遗传物质多于正常体细胞细胞质中遗传物质的一半 精子则几乎不含细胞质 c项中 精子与卵细胞形成中除精子需要变形形成外还有细胞质的分裂分配情况不同 分裂结果不同等 共102页 38 d项中 1个精原细胞产生4个精子 只需25个精原细胞就能产生100个精子 答案 a 共102页 39 方法技巧 1 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 染色体的行为与遗传规律的关系 共102页 40 两大遗传规律发挥作用的顺序分离定律 自由组合定律 减 后期 减 后期 共102页 41 2 细胞质遗传 线粒体dna 叶绿体dna遗传 减数分裂时 存在于细胞质内的遗传物质 随线粒体 叶绿体不均等地 随机地分配到两个子细胞中 杂交后代不出现一定的分离比 减数分裂形成卵细胞时细胞质是不均等分配的 而精子形成时经变形只含有少量的细胞质 使受精卵中细胞质 含质基因 主要来自卵细胞 母系遗传 共102页 42 互动探究2 2 一个初级精母细胞在减数第一次分裂时 有一对同源染色体不发生分离 所形成的次级精母细胞减数第二次分裂时正常 另一个初级精母细胞减数第一次分裂时正常 减数第二次分裂时 在两个次级精母细胞中 有一个次级精母细胞的l条染色体的姐妹染色单体没有分开 以上两个初级精母细胞可产生染色体数目不正常的配子 以下简称不正常配子 上述两个初级精母细胞减数分裂的最终结果应当是 共102页 43 a 两者产生的配子全部都不正常b 前者产生一半不正常的配子 后者产生的配子都不正常c 两者都只产生一半不正常的配子d 前者产生的配子都不正常 后者产生一半不正常的配子解析 本题一方面考查减数分裂过程中有关染色体的行为变化 另一方面又考查了学生的推理和判断的能力 只有真正明确减数分裂的具体过程 才能正确解答此类习题 答案 d 共102页 44 考点3有丝分裂和减数分裂的比较1 分裂过程的比较 共102页 45 共102页 46 2 染色体 dna数量变化的比较 染色体数为2n 共102页 47 共102页 48 特别提醒 次级性母细胞在分裂的前期 中期和后期染色体数不同 但dna数相同 减数第二次分裂后期 细胞中染色体数和dna数相等 且和正常体细胞中染色体数相等 减数分裂中染色体数最大为2n 而有丝分裂中染色体数最大可为4n 共102页 49 例析3 某种昆虫长翅 a 对残翅 a 为显性 直翅 b 对弯翅 b 为显性 有刺刚毛 d 对无刺刚毛 d 为显性 控制这3对性状的基因均位于常染色体上 现有这种昆虫一个体细胞基因型如图所示 共102页 50 请回答下列问题 1 长翅与残翅 直翅与弯翅两对相对性状的遗传是否遵循基因自由组合定律 并说明理由 2 该昆虫一个初级精母细胞所产生的精细胞的基因型为 3 该昆虫细胞有丝分裂后期 移向细胞同一极的基因有 不遵循 控制这两对相对性状的基因位于一对同源染色体上 abd abd或abd abd a a b b d d 共102页 51 4 该昆虫细胞分裂中复制形成的两个d基因发生分离的时期有 5 为验证基因自由组合定律 可用来与该昆虫进行交配的异性个体的基因型分别是 有丝分裂后期和减数第二次分裂后期 aabbdd aabbdd aabbdd aabbdd 共102页 52 解析 该题综合考查有丝分裂 减数分裂和遗传规律的相关知识 控制长翅与残翅 直翅与弯翅这两对相对性状的基因位于同一对同源染色体上 所以这两对相对性状的遗传不符合基因的自由组合定律 从题图中得知 a和b连锁 a和b连锁 d和d在另一对同源染色体上 该昆虫的一个初级精母细胞产生的四个精细胞 两两相同 其基因型为abd abd或abd abd 该细胞在有丝分裂的间期染色体复制 基因也复制 在后期两套基因随着姐妹染色单体的分开移向细胞两极 即每一极都有a a b b d d 共102页 53 该昆虫可进行有丝分裂和减数分裂 在这两种分裂的间期d基因复制 而两个d基因的分离是随着姐妹染色单体的分开而分离 即有丝分裂后期和减数第二次分裂后期 要验证基因的自由组合定律 实质是验证a a与d d的自由组合 要排除b和b基因的影响 即让交配后代中b和b控制的性状只有一种 所以是让该个体与aabbdd或aabbdd进行交配 即测交 aadd aadd 也可与aabbdd或aabbdd进行交配 共102页 54 互动探究3 1 仅在减数分裂过程中出现 而有丝分裂过程不出现的选项是 多选 a 分裂间期dna复制与相关蛋白质合成b 姐妹染色单体分离分别进入两个子细胞c 联会后非姐妹染色单体发生部分dna交换d 同源染色体分开分别进入两个子细胞 共102页 55 解析 此题考查有丝分裂和减数分裂的过程及两者的异同 有丝分裂与减数分裂在分裂间期都要进行dna的复制和相关蛋白质的合成 减数第二次分裂过程中 其染色体的行为和有丝分裂基本一致 都有着丝点在赤道板上排列整齐及姐妹染色单体分离分别进入两个子细胞的现象等 二者的主要不同点在于减数第一次分裂时同源染色体的联会 分离及染色体的交叉互换等 答案 cd 共102页 56 互动探究3 2 下图表示人体某一细胞的分裂过程中 细胞核内染色体数 阴影 和dna分子数 无阴影 在a b c d四个不同时期的统计数据 则同源染色体分离发生的时期是 共102页 57 解析 由题图可知 该细胞进行的是减数分裂 以男性为例 a为减数第一次分裂间期的精原细胞 b是减数第一次分裂前 中 后期的初级精母细胞 c是减数第二次分裂前 中期的次级精母细胞 d是减数第二次分裂结束产生的精细胞 同源染色体的分离发生在减数第一次分裂的后期 故b正确 答案 b 共102页 58 考点4二倍体生物细胞图像的鉴别1 精子与卵细胞形成的过程中有关细胞的鉴别 共102页 59 判断方法 共102页 60 2 减数分裂和有丝分裂细胞图像的鉴别 1 四种前期图 图形 共102页 61 2 三种中期图 图形 共102页 62 3 三种后期图 连同卵细胞形成五种图 共102页 63 特别提醒 1 有丝分裂与减数分裂最本质的差别在于是否有同源染色体的行为或数目变化 有变化即为减数分裂 无变化则为有丝分裂 2 有丝分裂过程始终存在着同源染色体 而减 则无同源染色体 共102页 64 例析4 下图为处于不同分裂时期的某生物的细胞示意图 下列叙述正确的是 共102页 65 a 甲 乙 丙中都有同源染色体b 卵巢中不可能同时出现这三种细胞c 能够出现基因重组的是乙d 丙的子细胞是精细胞 解析 甲图为有丝分裂中期图 具有同源染色体 不出现基因重组 乙图为减数分裂第一次分裂 有同源染色体 可出现基因重组 丙图细胞质不均等分裂 是次级卵细胞 无同源染色体 子细胞为卵细胞和极体 由丙可推知 某生物为雌性生物 卵巢中可能出现这三种细胞 答案 c 共102页 66 方法技巧 细胞分裂图像辨析 1 依据染色体的行为判断分裂时期 有同源染色体行为变化的是减数第一次分裂 联会 四分体 前期 同源染色体排列在赤道板两侧 中期 同源染色体分离 非同源染色体排列在赤道板两侧 中期 同源染色体分离 非同源染色体自由组合 后期 无同源染色体行为变化的是有丝分裂或减数第二次分裂 染色体散乱排列 前期 着丝点排列在赤道板位置上 中期 染色单体分开 后期 呈现染色质状态 间期或末期 共102页 67 2 依据同源染色体的有无判断分裂类型 主要针对有丝分裂和减数第二次分裂 有同源染色体是有丝分裂或减数第一次分裂 无同源染色体是减数第二次分裂 共102页 68 互动探究4 1 下列各图分别表示某种动物的细胞分裂图像 最可能导致等位基因彼此分离的是 共102页 69 解析 本题综合考查细胞的有丝分裂和减数分裂图像的识别 a为减数第一次分裂后期 b为减数第一次分裂的四分体时期 c为减数第二次分裂的后期 d为减数第二次分裂的中期 等位基因彼此分离是因为减数第一次分裂的后期同源染色体分离 答案 a 共102页 70 互动探究4 2 a b c d分别是一些生物细胞某个分裂时期的示意图 如图 下列有关描述正确的是 共102页 71 a a图表示植物细胞有丝分裂中期b b图表示人红细胞分裂的某个阶段c c图细胞分裂后将产生1个次级卵母细胞和1个极体d d图细胞中含有8条染色单体 共102页 72 解析 本题考查对细胞分裂图像的识别能力 图a中染色体平均移向了两极 细胞中央出现了细胞板 此时应是植物细胞有丝分裂的末期 图b表示的是无丝分裂 人的成熟红细胞没有细胞核 不能进行分裂 图示应为蛙的红细胞进行的无丝分裂 图c中移向两极的染色体中无姐妹染色单体 应为减数第二次分裂的后期 产生的子细胞是极体和卵细胞 细胞质不均等分配 图d中每条染色体含有2条染色单体 共含8条染色单体 答案 d 共102页 73 考点5受精作用1 实质 精子核与卵细胞核融合的过程 2 细胞学基础 1 细胞膜和核膜的识别功能 同种生物的两性生殖细胞才能融合 2 生物膜的流动性 使两性生殖细胞融合为一个受精卵 共102页 74 3 减数分裂和受精作用的意义 1 同一双亲的后代呈现多样性 有利于生物在自然选择中进化 体现了有性生殖的优越性 原因 a 减数分裂形成的配子 染色体组成具有多样性 b 受精过程中卵细胞和精子的结合具有随机性 共102页 75 2 对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定 生物的遗传和变异都具有重要的意义 染色体数目的变化关系可表示如下 假设生物体细胞的染色体数为2n 共102页 76 特别提醒 1 受精卵是新个体的第1个细胞 是个体发育的起点 2 精子 卵细胞是亲子代之间联系的桥梁 通过它们将亲代的dna传递给子代 3 受精卵中的染色体数与正常体细胞相等 且一半来自父方 一半来自母方 但细胞质则几乎都来自卵细胞 即细胞质中的遗传物质几乎都来自母方 而且在卵细胞形成时的分配是随机的 不均等的 它们决定了细胞质遗传的两大特点 母系遗传 杂交后代不出现一定的分离比 共102页 77 4 受精作用中 精子与卵细胞随机结合是遗传基本规律的重要条件之一 5 基因重组发生于减数分裂中 而不是在受精作用中发生的 共102页 78 例析5 下面对高等动物通过减数分裂形成的雌 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 受精作用的实质为同类精子与卵细胞相互识别后精子细胞核和卵细胞核相互融合c 受精卵中的线粒体大部分来自精子的尾部d 雌 雄配子彼此结合的机会相等 因为它们的数量相等 共102页 79 解析 在卵细胞的形成过程中 初级卵母细胞中的大部分细胞质最后分配到了卵细胞中 受精卵中的线粒体等细胞器几乎全部来自卵细胞 雌 雄配子结合的机会相等 但是它们的数量并不相等 一般精子的数量大大地超过卵细胞的数量 答案 b 共102页 80 互动探究5 特纳氏综合征是由于性染色体变异 患者缺少了一条x染色体 引起的性染色体疾病 其发生原因主要是 a 受精卵细胞分裂不正常b 受精过程中精子与卵的结合不正常c 生殖细胞进行减数分裂时染色体分离不正常d 染色体复制不正常 共102页 81 解析 该类型个体的生成 说明a b d均正常 否则不会有该患病个体的产生 所以其原因只能归结为减数分裂时产生了异常的配子并正常受精所致 答案 c 共102页 82 技巧热点探究实验设计中实验结果的归纳与提炼实验结果是实验所得到的直观现象 如测得的有关数据 实验对象呈现的特殊颜色 气味 形态 生理等方面的变化 因此实验结果应是对实验现象的直接陈述 而实验结论是在实验结果的基础上 根据已有知识的合理迁移 通过推理和判断 得出的关于生命现象最本质的认识 最简单的说 把直接的实验结果加以系统化整理从而上升为理论 即结论 共102页 83 典例 细胞进行分裂时 核膜于前期解体 到末期又重新形成 对于新形成的核膜的来源有两种不同的意见 一种认为亲代细胞核膜解体后的碎片参加子代细胞核膜的重建 另一种认为是由内质网膜重新形成的 请你以变形虫为实验模型 运用核移植技术和同位素标记示踪实验予以验证 实验设计思路 共102页 84 1 步骤 将变形虫放入含3h标记的胆碱介质中进行培养 使标记前体掺入到膜脂的磷脂酰胆碱中 这样变形虫的细胞膜和核膜均被标记 2 预测结果及其结论 共102页 85 思维导析 解题突破点是充分利用题目中的信息 如同位素标记 细胞工程技术 结合细胞生物膜系统的概念 教材中的同位素示踪实验 克隆羊 多利 的培育过程等 并受变形虫核移植实验的启迪进行迁移应用 共102页 86 答案 1 取出被标记变形虫的核 把标记核移植到未标记的去核的变形虫中并培养一段时间 检测该接受移植核的变形虫经有丝分裂所产生的两个子细胞中细胞核的核膜是否带有放射性 只要叙述清楚 其他合理步骤亦可 2 两个子细胞中 细胞核的核膜均带有放射性标记 表明亲代核膜参加了子代核膜的重建 两个子细胞中 细胞核的核膜均无放射性 表明亲代核膜没有参加子代核膜的重建 共102页 87 应用 拓展高中生物课本中叙述 在细胞周期中 染色体的两条姐妹染色单体之间可发生部分交换 某生物兴趣小组为了在显微镜下观察这一现象 便进行了研究 同学们在互联网上收集的资料如下 资料一将细胞置于含有某种brdu的培养基中培养 细胞能不断增殖 当dna复制时 brdu可替代胸腺嘧啶脱氧核苷酸掺入到dna子链中 共102页 88 资料二由于brdu掺入的情况不同 经特殊染色后 着色的深浅也不同 在染色单体中 若dna只有一条链掺有brdu 则染色后着色深 若dna的两条单链都掺有brdu 则使dna双螺旋程度降低 染色后着色浅 资料三将处于不同细胞周期的中期细胞进行常规制片 经特殊染色后在显微镜下可观察到每条染色体的姐妹 共102页 89 染色单体的着色情况 根据资料生物兴趣小组进行了如下实验操作 1 此实验的实验原理 一是根据dna半保留复制原理 二是使用 的方法 显微镜观察 共102页 90 2 实验步骤 配制含brdu的细胞培养基 将某细胞置于brdu的培养基上 在适宜条件下培养 分别取不同细胞周期的中期细胞制成装片 并特殊染色 以便显微镜观察 共102页 91 3 实验结果分析 若要观察姐妹染色单体是否发生交换 应选择第二个细胞周期的中期细胞进行观察 请描述可能观察到的现象 在染色体的姐妹染色单体中 一条染色单体染色较深的区域中有染色较浅的部分 而在另一条染色单体的染色较浅的区域中有染色较深的部分 共102页 92 解析 1 染色体是细胞水平的物质 可用光学显微镜观察染色体的形态 2 本实验的实验目的是为了观察姐妹染色单体之间发生部分交换 根据dna半保留复制的实验原理 结合上述资料 本实验是在染色体上进行相互对照 所以设计实验步骤时 实验的准备阶段是配制含brdu的细胞培养基 实验的进行阶段是将细胞在此培养基中培养 并取中期的细胞制片 因为中期的染色体形态最固定 数目最清晰 实验的最后阶段