第四单元课时3减数分裂和受精作用

,2020新亮剑高考总复习,课时3减数分裂和受精作用,第四单元,细胞的生命历程,目录CONTENTS,3,磨剑：课前自学,悟剑：课堂精讲,磨剑：课前自学,考点1细胞的减数分裂1.减数分裂,减数分裂,时间：进行有性生殖的生物在产生成熟生殖细胞时特点：在减数分裂过程中，染色体复制一次，而细胞分裂两次结果：成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半,间期：染色体进行复制,减数第一次分裂,减数第二次分裂,前期：同源染色体联会形成四分体中期：同源染色体着丝点排列在赤道板两侧后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合末期：细胞质分裂，形成两个子细胞,前期：染色体散乱分布中部：各染色体的着丝点排列在赤道板上后期：着丝点分裂，姐妹染色单体分开，形成染色体末期：细胞质分裂，形成两个子细胞,过程,2.同源染色体、联会、四分体和交叉互换(1)下图中属于非同源染色体的是1和3,2和4,1和4,2和3,等位基因位于1和2,3和4上。(填写图中符号)(2)下图为减数第一次分裂前期,有2个四分体,8个DNA分子,16条脱氧核苷酸链。(3)图中3和4联会时可能发生非姐妹染色单体之间的交叉互换。,考点2动物细胞配子的形成过程精(卵)原细胞初级精(卵)母细胞两个次级精母细胞(或一个次级卵母细胞和一个极体)四个精细胞(或一个卵细胞和三个极体)考点3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.结果:染色体数目又恢复到体细胞中的数目,其中有一半染色体来自精子(父方),另一半来自卵细胞(母方)。3.意义:对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定,对于生物的遗传和变异,都是十分重要的。,染色体复制,联会、同源染色体分离,着丝点分裂、染色单体分开,1.关注同源染色体的五个易错点(1)同源染色体的形态、大小一般都相同,但也有大小不同的,如男性体细胞中的X染色体和Y染色体是同源染色体,X染色体较大,Y染色体较小。(2)着丝点分裂后,染色单体变成的染色体尽管大小、形状相同,但不叫同源染色体,这两条染色体是经复制形成的,其上的基因相同,若不同则可能是由突变或同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换造成的。(3)同源染色体的存在:体细胞中也存在同源染色体,只是在有丝分裂过程中不出现联会、分离等现象。,(4)同源染色体上不一定有等位基因:处于同源染色体不同位置的是非等位基因,处于同源染色体相同位置的是等位基因或相同基因。(5)由于DNA复制时可能发生基因突变或同源染色体中非姐妹染色单体的交叉互换,姐妹染色单体上的基因不一定相同。2.减数分裂产生配子的种类分析正常情况下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)若是一个个体,则可产生2n种配子,n代表同源染色体的对数或等位基因的对数。(2)1个卵原细胞仅产生1个卵细胞,即1种卵细胞;1个精原细胞产生4个精子、2种类型的精子。,3.观察减数分裂的几个注意点(1)选材:宜选用雄性个体生殖器官(动物精巢或睾丸、植物的花药),因为雄性个体产生的精子数远多于雌性个体产生的卵细胞数;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或初级卵母细胞,只有和精子相遇后,在精子的刺激下,才能继续完成减数第二次分裂。(2)精巢内精原细胞既进行有丝分裂,又进行减数分裂,因此可以观察到染色体数为N、2N、4N等的细胞。,4.受精卵中的DNA的来源受精卵中,细胞核DNA一半来自父方一半来自母方,细胞质DNA几乎都来自母方。5.巧辨有关细胞分裂过程的曲线图和柱形图(1)曲线图或柱形图中出现“0”的曲线或柱形表示的是有丝分裂过程中染色单体的数目变化,只要染色单体数不为“0”,则染色单体数与核DNA数相等,且是染色体数的2倍。(2)着丝点分裂所需时间远比染色体(DNA)复制所需时间短,因此染色体数随时间的变化曲线一般没有明显的斜线,即没有斜线的曲线表示的是染色体数的变化,有斜线的曲线表示的是染色单体数或核DNA分子数的变化。,12,悟剑：课堂精讲,磨剑：课前自学,悟剑：课堂精讲,考点1细胞的减数分裂1.减数分裂中的三组概念辨析(1)同源染色体和非同源染色体同源染色体是指减数分裂过程中配对的两条染色体,形态、大小一般都相同,一条来自父方,一条来自母方。如图中的1和2为一对同源染色体,3和4是另一对同源染色体。非同源染色体是指形态、大小各不相同,且在减数分裂过程中不配对的染色体。如图中的1和3、1和4、2和3、2和4分别是非同源染色体。,(2)姐妹染色单体和非姐妹染色单体姐妹染色单体:同一着丝点连着的两条染色单体。如上图中的a和a、b和b、c和c、d和d。非姐妹染色单体:不同着丝点连接着的两条染色单体。如上图中的a和b(b)、a和b(b)等。(3)联会和四分体联会:是指减数第一次分裂过程中(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。,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。图中含有两个四分体,即四分体的个数等于减数分裂中配对的同源染色体对数。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=8条脱氧核苷酸链。2.减数分裂中染色体、核DNA数量变化(1)数量变化(体细胞染色体数为2n):,(2)曲线模型:模型分析:甲为精原(卵原)细胞;乙为初级性母细胞;丙、丁为次级性母细胞;戊为性细胞。染色体数目减半发生在减末期,是由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目变化为n2nn,没有减半。减后期染色体数、核DNA数都与正常体细胞相同,不同的是没有同源染色体。染色体/核DNA变化规律:1:11:21:1,3.细胞名称的判断(针对减数分裂,以二倍体生物2N=4为例),4.减数第一次分裂与减数第二次分裂的比较,名称,项目,(2)减数分裂和有丝分裂过程中的染色体与核DNA数量变化模型判断“斜线”有无,(3)每条染色体上DNA含量的变化根据上面的曲线可得下表:,1.对交叉互换的理解要到位图示时期:减前期(四分体时期)。范围:同源染色体中非姐妹染色单体之间交换片段。交换对象:等位基因B-b所在的染色体片段交换。结果及意义:导致基因重组,产生多种配子,若不交换只产生AB、ab两种配子,若交换则可产生AB、ab(未换的染色单体)和Ab、aB(交换的结果),产生可遗传变异。,2.细胞分裂中易忽略的三个必记点(1)次级性母细胞在分裂的前期、中期的染色体数与后期染色体数不同,但核DNA数相同。(2)减数第二次分裂后期,细胞中染色体数和核DNA数相等,且与正常体细胞中染色体数相等。(3)染色体数为2n的生物减数分裂中染色体数最多为2n,而有丝分裂中染色体数可为4n。,3.判断细胞分裂方式和时期的方法(1)结合染色体个数和同源染色体行为进行判断,(2)结合染色体的行为与形态进行判断染色体相对散乱、排列在纺锤体中央前期染色体排列在赤道板上中期染色体移向两极后期,前期,4.依据柱状图巧辨细胞分裂的过程(1)若图1表示减数分裂的连续过程,则甲为性原细胞,乙为初级性母细胞,丙为次级性母细胞,丁为性细胞。(2)若图2表示二倍体动物分裂细胞,则A可表示处于减数第二次分裂前期、中期的次级性母细胞,以及性细胞;B可表示性原细胞、初级性母细胞和处于减数第二次分裂后期的次级性母细胞;C表示处于有丝分裂后期的性原细胞(体细胞)。,例1(2018年淄博模拟)下面是有关细胞分裂的图像,据图分析正确的是()A.若图甲为二倍体生物的细胞,则上一时期为四分体时期B.若图乙属于有丝分裂图像,则图示阶段会形成细胞板C.若图乙属于二倍体生物减数分裂图像,则图示阶段细胞中含有同源染色体D.若图丙为果蝇精巢内的细胞有关图像,则a组细胞一定发生了着丝点分裂,答案,解析,C,解析分析题图可知,若图甲为二倍体生物的细胞,则该细胞处于有丝分裂的后期,其上一时期为有丝分裂中期,A项错误;若图乙属于有丝分裂图像,由于染色体数核DNA数染色单体数=122,则处于有丝分裂的前期或中期,植物细胞分裂才形成细胞板且是在末期,B项错误;若图乙属于减数分裂图像,由于染色体数核DNA数染色单体数=122,则处于减数第一次分裂过程中,该阶段细胞中含有同源染色体,C项正确;若图丙为果蝇精巢内的细胞,a组细胞内的染色体数为n,a组细胞可以是减前期、中期的细胞,不一定发生了着丝点分裂,D项错误。,例2对下列有关细胞分裂的各图分析正确的是()。A.乙图所示细胞中正在发生同源染色体的分离B.含有2个染色体组的细胞是乙和丙C.丁图中CD段发生的变化如甲、乙两图所示D.丁图中D点时期细胞中染色体数与A点时期染色体数相等,A,答案,解析,解析图甲中,细胞中存在同源染色体,并且处于着丝点分裂状态,因此该细胞为有丝分裂后期图;图乙中,细胞中正发生同源染色体的分离,因此属于减数第一次分裂后期图;图丙细胞中没有同源染色体,并且染色体的着丝点排列在赤道板上,属于减数第二次分裂中期图;图丁表示一条染色体上的DNA分子变化,在有丝分裂间期或减前的间期完成DNA复制后,一条染色体上的DNA分子变为2个,当有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂后,一条染色体上的DNA分子变为1个。乙图所示细胞中正在发生同源染色体的分离,A项正确;含有2个染色体组的细胞是乙,丙中只含有1个染色体组,B项错误;丁图中CD段表示着丝点分裂,发生的变化如甲图所示,乙图中一条染色体上有2个DNA分子,C项错误;丁图既可以表示有丝分裂,也可以表示减数分裂,因此D点时期细胞中染色体数可能与A点时期染色体数相等,也可能是A点时的两倍,D项错误。,考点2动物配子的形成过程1.减数分裂产生配子的种类分析正常情况下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)1个含n对等位基因的精原细胞,经过减数分裂后,能形成4个精子,2种类型(两两相同)。(2)1个含n对等位基因的卵原细胞,经过减数分裂后,能形成1个卵细胞,1种类型。(3)1个含n对同源染色体的生物体,经过减数分裂能形成2n种精子或卵细胞。,例如YyRr基因型的个体产生配子情况如下(不考虑交叉互换):,2.细胞分裂异常产生的子细胞分析(1)减同源染色体未分离(2)减姐妹染色单体未分开(3)有丝分裂异常,3.DNA在细胞分裂过程中的去向分析(1)如果用3H标记细胞中的DNA分子,然后将细胞放在正常环境中培养,让其进行减数分裂,结果染色体中的DNA标记情况如图所示:减数分裂过程中细胞虽然连续分裂2次,但DNA只复制1次。,(2)如果用3H标记细胞中的DNA分子,然后将细胞放在正常环境中培养,连续进行2次有丝分裂,与减数分裂过程不同,因为有丝分裂是复制1次分裂1次,因此这里实际上包含了2次复制。,1.配子来源的判断方法(1)若两个精细胞中染色体完全相同,则它们可能来自同一个次级精母细胞。(2)若两个精细胞中染色体恰好“互补”,则它们可能来自同一个初级精母细胞分裂产生的两个次级精母细胞。(3)若两个精细胞中的染色体有的相同,有的互补,只能判定它们可能来自同一生物精原细胞的不同减数分裂过程。,2.减数分裂过程中染色体异常(图像)原因的分析方法,例3在对某二倍体生物镜检时发现体细胞中有29条染色体,你认为下列分析有道理的是()。亲代细胞在减数分裂形成配子时多了一条染色体亲代细胞在减数分裂形成配子时少了一条染色体亲代细胞在减数分裂时没有形成纺锤体亲代细胞在减数分裂时,着丝点没有分裂该生物受精卵分裂时,有一组姐妹染色单体移向同一极该生物受精卵分裂时,没有形成纺锤体A.B.C.D.,答案,解析,A,解析如果亲代体细胞中含有14对染色体,则亲代细胞在减数分裂形成配子时多了一条染色体,形成的受精卵含有29条染色体,正确;如果亲代体细胞中含有15对染色体,则亲代细胞在减数分裂形成配子时少了一条染色体,形成的受精卵含有29条染色体,正确;如果亲代细胞在减数分裂时没有形成纺锤体,则会导致染色体成倍增加,错误;如果亲代细胞在减数分裂时,着丝点没有分裂,则不能产生正常的配子,错误;如果亲代体细胞中含有28条或30条染色体,该生物受精卵分裂时,如果有一组姐妹染色单体移向同一极,则形成的子细胞中有27条和29条染色体或29条和31条染色体,正确;如果该生物受精卵分裂时,没有形成纺锤体,则染色体应成倍增加,错误。,例4小鼠的睾丸中一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期,然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程,其染色体的放射性标记的分布情况是()。A.初级精母细胞中每条染色体的两条单体都被标记B.次级精母细胞中每条染色体都被标记C.只有半数精细胞中有被标记的染色体D.产生的四个精细胞中的全部染色体,被标记数与未被标记数相等,答案,解析,D,解析一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期后,每条染色体的DNA分子有一条链被标记,然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程,初级精母细胞中每条染色体只有一条染色单体被标记,着丝点分裂后的次级精母细胞有一半的染色体被标记。由于染色体的随机结合,含有被标记染色体的精细胞的比例不能确定。整体来看,产生的四个精细胞中的全部染色体,被标记数与未被标记数相等。,考点3观察蝗虫精母细胞减数分裂的固定装片关于实验的深度思考1.本实验宜选用雄性个体生殖器官,其原因是什么?提示雄性个体产生的精子数量多于雌性个体产生的卵细胞数;在大多数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初级或次级卵母细胞,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。2.制作形成的装片中可以观察到细胞内染色体数目分别是多少?提示精巢内精原细胞既进行有丝分裂,又进行减数分裂,因此可以观察到的染色体数为n、2n、4n等不同的细胞分裂图像。,3.视野中减数第一次分裂中期的细胞内,染色体一定位于“一条线”的位置吗?提示从细胞侧面看,中期时染色体排列在细胞“一条线”的位置,从细胞极面看,染色体分布在细胞各处,1.临时装片制作时应特别注意的几个关键环节(1)为了更加清晰地观察染色体形态,在解离前,一般要对动物组织进行低渗处理,其目的是凭借渗透作用使细胞膨胀,染色体铺展,同时可使黏附于染色体的核仁物质散开,以便能在一个平面上观察所有染色体形态。(2)低渗处理后再进行解离固定,将细胞杀死并去除细胞之间的粘连物,使细胞彼此分开,经压片,细胞会彼此分散开,解离后进行漂洗,去除解离液对染色效果的影响,染色体容易被醋酸洋红(染)液或龙胆紫溶液染色,染色完成后进行制片并压片。,2.如何识别蝗虫精母细胞减数分裂图像,例5(2018年威海模拟)下列关于观察减数分裂实验的叙述中,错误的是()。A.可用蝗虫卵母细胞的固定装片观察减数分裂B.用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的装片容易观察到减数分裂现象C.能观察到减数分裂现象的装片中,可能观察到同源染色体联会现象D.用洋葱根尖制成装片,能观察到同源染色体联会现象,D,答案,解析,解析蝗虫的卵母细胞能进行减数分裂,可作为观察减数分裂的材料,A项正确;一朵桃花的雄蕊有多个原始生殖细胞,因此选择雄蕊更易观察到减数分裂现象,B项正确;联会现象发生在减数分裂过程中,因此能观察到减数分裂现象的装片中,可能观察到同源染色体联会现象,C项正确;洋葱根尖细胞进行的是有丝分裂,不能观察到同源染色体联会现象,D项错误。,例6减数分裂过程中会出现染色体配对现象。配对是在来自父方或来自母方的染色体间进行的,还是在来自父方的染色体和来自母方的染色体间进行的?科学家对此进行了研究。(1)Montgomery(1901)做了大量观察。他发现有一个物种,2N=14。针对这一数据,Montgomery提出:配对的染色体中,一半来自父方,一半来自母方。他做出这一结论的理由是_。,如果配对是在父方或母方的染色体间进行的,那么配对完成后,必然剩下2条不能成对,这显然与观察的结果不相符,答案,解析,解析(1)该物种体细胞染色体数目为14,则来自父方和母方的染色体数目均为7,如果配对是在来自父方或来自母方的染色体间进行的,则配对完成后,必然剩下来自父方的1条染色体和来自母方的1条染色体共2条染色体不能配对,这与观察到的染色体两两配对现象不相符。,(2)Sutton提出在减数分裂后期,同源染色体“随机分离”,但证明随机分离是比较棘手的问题。Carother用一种笨蝗做了相关实验。笨蝗的性别决定为XO型,雄蝗虫的性染色体(X染色体)仅一条,体细胞中共有23条染色体。这种笨蝗有一对同源染色体大小不等。Carother统计了300多个减数第一次分裂后期的细胞,发现X染色体与那对大小相异的同源染色体的组合比接近11。同源染色体在显微镜下一般是难以区分的,原因是_。雄蝗产生的精子中,含有的染色体数目为_条。,同源染色体的大小、形态一般相同,11或12,解析:(2)同源染色体的大小、形态一般相同,在显微镜下难以区分,不能确定其分离规律。雄蝗的精原细胞中共有11对同源染色体,1条X染色体,减数分裂过程中同源染色体分离,产生的精子一半含有X,一半不含有X,故精子中的染色体数目为11或12条。,答案,解析,X染色体与大小相异的同源染色体的组合比接近11,这一数据说明配对的同源染色体在分离时是_的,同时说明非同源染色体之间发生_。笨蝗常被用于研究减数分裂过程中染色体的行为变化,其可能的原因是_。(写出2条以上的理由),染色体较大,且染色体间形态差异较大;染色体数目较少,易于观察;易于获得,需要实验经费较少,随机,自由组合,解析X染色体与大小相异的同源染色体的组合比接近11,说明X染色体与大小相异的同源染色体结合机会相等,即同源染色体在分离时是随机的,同时说明非同源染色体之间发生自由组合。蝗虫具有比较容易获得,且需要的实验经费较少;适于研究染色体的行为,其染色体数目较少,染色体较大,且染色体间形态差异较大等优点。,答案,解析,1.(2018年全国高考)关于某二倍体哺乳动物细胞有丝分裂和减数分裂的叙述,错误的是()。A.有丝分裂后期与减数第二次分裂后期都发生染色单体分离B.有丝分裂中期与减数第一次分裂中期都发生同源染色体联会C.一次有丝分裂与一次减数分裂过程中染色体的复制次数相同D.有丝分裂中期和减数第二次分裂中期染色体都排列在赤道板上,B,答案,解析,解析有丝分裂后期与减后期都发生着丝点分裂,姐妹染色单体分离,移向两极,A项正确;有丝分裂不发生同源染色体联会,减前期发生同源染色体联会,B项错误;有丝分裂与减数分裂染色体都只复制一次,C项正确;有丝分裂和减的染色体行为类似,前期散乱分布,中期染色体排列在赤道板上,后期姐妹染色单体分离,D项正确。,2.(2018年天津高考)果蝇的生物钟基因位于X染色体上,有节律(XB)对无节律(Xb)为显性;体色基因位于常染色体上,灰身(A)对黑身(a)为显性。在基因型为AaXBY的雄蝇减数分裂过程中,若出现一个AAXBXb类型的变异细胞,有关分析正确的是()A.该细胞是初级精母细胞B.该细胞的核DNA数是体细胞的一半C.形成该细胞过程中,A和a随姐妹染色单体分开发生了分离D.形成该细胞过程中,有节律基因发生了突变,D,答案,解析,解析亲本雄果蝇的基因型为AaXBY,则初级精母细胞的基因型是AAaaXBXBYY,而基因型为AAXBXb的细胞基因数目是初级精母细胞的一半,说明其经过了减,即该细胞是次级精母细胞,A项错误;次级精母细胞经过了DNA复制(核DNA加倍)和同源染色体的分离(核DNA减半),因而细胞内核DNA的含量与体细胞相同,B项错误;形成次级精母细胞的过程中,A和a随同源染色体的分开而分离,C项错误;基因型为AaXBY的雄蝇没有b基因,而其减数分裂产生AAXBXb类型的细胞,说明b基因是由B基因突变而来的,D项正确。,3.(2