高中生物 有丝分裂与减数分裂 知识清单

高中生物有丝分裂与减数分裂知识清单一、细胞增殖的方式与周期【基础】生命体通过细胞增殖实现生长、发育、繁殖和修复。真核细胞的分裂方式主要有三种：有丝分裂、减数分裂和无丝分裂。其中，有丝分裂是体细胞增殖的主要方式，其特点是遗传物质精确后均等分配到两个子细胞中，保证了遗传的稳定性。减数分裂则是生殖细胞形成过程中的特殊分裂方式，其结果是染色体数目减半，为有性生殖后代的遗传多样性奠定基础。无丝分裂较为少见，如蛙的红细胞。（一）细胞周期【基础】【高频考点】连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。一个完整的细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期。1、分裂间期：约占细胞周期的90%95%，是细胞为分裂做物质准备的阶段。此期主要完成DNA分子的和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长。根据DNA合成情况，间期又可分为三个时期：（1）G1期（DNA合成前期）：主要合成DNA所需的蛋白质（如组蛋白、酶类）和RNA，为S期做准备。（2）S期（DNA合成期）：核心事件是DNA的精确，每条染色体由一条染色质丝变成两条姐妹染色单体，但这两条单体仍由一个着丝粒连接。同时，中心粒（动物细胞和低等植物细胞）也在此期完成。（3）G2期（DNA合成后期）：主要为分裂期做准备，合成纺锤体微管蛋白以及一些与细胞分裂相关的蛋白质。2、分裂期（M期）：细胞将的遗传物质精确地分配到两个子细胞中。这是一个连续变化的过程，根据主要形态特征人为划分为前期、中期、后期和末期。二、有丝分裂过程详解【▲非常重要】【高频考点】以高等植物细胞和动物细胞为例，理解有丝分裂各时期的特征，是辨析分裂图像、解决相关问题的根本。（一）植物细胞有丝分裂各期特征【▲非常重要】1、前期：【★重要】（1）核膜逐渐解体，核仁逐渐消失。（2）染色质丝高度螺旋化，缩短变粗，形成染色体。此时每条染色体包含两条姐妹染色单体，由一个共同的着丝粒连接。（3）细胞两极发出纺锤丝，形成一个梭形的纺锤体。2、中期：【▲非常重要】（1）染色体在纺锤丝的牵引下，排列在细胞中央的赤道板上。赤道板是一个假想的平面，并非实际结构。（2）染色体的形态比较稳定，数目清晰，是观察和计数染色体的最佳时期。3、后期：【▲非常重要】（1）每个染色体的着丝粒一分为二，姐妹染色单体分离，成为两条独立的子染色体。（2）纺锤丝收缩，牵引着两条子染色体分别移向细胞的两极。（3）此时细胞中染色体数目暂时加倍。4、末期：【★重要】（1）染色体到达两极后，解旋伸展，逐渐恢复成染色质丝。（2）核膜、核仁重新出现，形成两个新的细胞核。（3）在赤道板位置出现一个细胞板，细胞板由细胞中央向四周扩展，逐渐形成新的细胞壁，最终将细胞质一分为二，形成两个子细胞。（二）动物细胞有丝分裂【★重要】动物细胞的有丝分裂过程与植物细胞基本相同，但存在两个显著差异：1、纺锤体的形成方式不同：动物细胞在间期完成了中心粒的。进入前期，两组中心粒移向细胞两极，其周围发出无数条放射状的星射线，形成纺锤体（星射线形成的纺锤体，又称星射线）。2、细胞质分裂方式不同：动物细胞分裂末期，细胞膜并不形成细胞板。而是在细胞中央的赤道板位置，细胞膜向内凹陷，形成环沟，缢裂细胞质，最终将细胞分成两个子细胞。（三）有丝分裂的意义【基础】将亲代细胞的染色体经过（实质是DNA）之后，精确地平均分配到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。对于多细胞生物而言，有丝分裂是个体生长、发育和细胞修复、更新的基础。三、动植物有丝分裂异同点【★重要】比较项目植物细胞有丝分裂动物细胞有丝分裂相同点分裂过程基本一致；染色体行为变化完全相同（间期，前期螺旋化，中期排列赤道板，后期着丝粒分裂，末期解旋）。分裂过程基本一致；染色体行为变化完全相同（间期，前期螺旋化，中期排列赤道板，后期着丝粒分裂，末期解旋）。前期纺锤体形成方式不同细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体。中心粒周围发出星射线，形成纺锤体。末期细胞质分裂方式不同细胞板形成新细胞壁，分割细胞质。细胞膜内陷，缢裂细胞质。四、减数分裂过程详解【▲非常重要】【高频考点】【难点】减数分裂是进行有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞（如精子或卵细胞）时进行的染色体数目减半的细胞分裂。它包括两次连续的分裂：减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ。（一）减数分裂Ⅰ（MⅠ）：主要特征是同源染色体分离，染色体数目减半。1、间期Ⅰ：与有丝分裂间期相似，主要进行DNA的和有关蛋白质的合成。结果是每条染色体形成两条姐妹染色单体，但DNA分子数加倍，染色体数目不变。2、前期Ⅰ：【▲非常重要】此期历时较长，过程复杂，染色体发生一系列特殊行为。根据形态变化可细分为五个时期：（1）细线期：染色体已经，但光镜下仍呈细长丝状，每条染色体包含两条染色单体，但尚不可见。（2）偶线期（合线期）：同源染色体开始两两配对。同源染色体是指一条来自父方、一条来自母方，形态、大小一般相同，且在减数分裂中能够配对的染色体。这种配对现象称为联会。（3）粗线期：染色体进一步螺旋化，缩短变粗。在光学显微镜下可清晰地看到联会的每对同源染色体含有四条染色单体，称为四分体。此时，同源染色体的非姐妹染色单体之间可能发生交叉互换，导致遗传物质的重组。（4）双线期：染色体继续缩短变粗，联会的同源染色体开始相互排斥而分离，但在交叉点处仍连在一起。（5）终变期：染色体达到最短最粗的状态，核膜、核仁消失，纺锤体形成。3、中期Ⅰ：【▲非常重要】各对同源染色体（四分体）在纺锤丝的牵引下，排列在细胞中央的赤道板两侧。与有丝分裂不同的是，此时排列的是成对的同源染色体，而非单个染色体。4、后期Ⅰ：【▲非常重要】在纺锤丝的牵引下，同源染色体彼此分离，分别移向细胞的两极。其结果是，细胞两极各获得一整套非同源染色体。此过程中，非同源染色体是自由组合的。注意：此时着丝粒并未分裂，每条染色体仍包含两条姐妹染色单体，因此移向一极的染色体数目减半（由2n变为n），但每条染色体包含2个DNA分子（2C）。5、末期Ⅰ：染色体到达两极后，解旋伸展，核膜、核仁重新形成（部分生物此期不明显，直接进入减数第二次分裂），细胞质分裂，形成两个子细胞。这两个子细胞染色体数目已经减半。（二）减数分裂Ⅱ（MⅡ）：主要特征是姐妹染色单体分离，行为与有丝分裂类似。1、前期Ⅱ：时间较短，核膜、核仁消失，染色体再次凝缩，纺锤体形成。2、中期Ⅱ：染色体在纺锤丝的牵引下，排列在赤道板上。3、后期Ⅱ：【▲非常重要】每个染色体的着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，成为独立的染色体，并在纺锤丝的牵引下分别移向细胞两极。此时，细胞中的染色体数目暂时加倍，与体细胞相同（n变为2n）。4、末期Ⅱ：染色体到达两极后，解旋伸展，核膜、核仁重新出现，细胞质分裂，最终形成两个子细胞。对于精子形成过程，一个初级精母细胞经过减数分裂最终形成四个精细胞；对于卵细胞形成过程，一个初级卵母细胞经过减数分裂最终形成一个卵细胞和三个极体。五、精子和卵细胞形成过程的比较【★重要】比较项目精子形成过程卵细胞形成过程发生场所动物睾丸（精巢）动物卵巢细胞质分裂两次分裂均为均等分裂初级卵母和次级卵母分裂均为不均等分裂，极体分裂为均等分裂子细胞数目1个精原细胞→4个精细胞1个卵原细胞→1个卵细胞+3个极体是否变形需要经过变形，精细胞变形成精子不需要变形结果形成有活力的精子形成较大的卵细胞六、有丝分裂与减数分裂的图像识别与判断【▲非常重要】【难点】【高频考点】准确区分有丝分裂和减数分裂各时期的图像，是解题的关键。（一）判断方法三步曲【▲非常重要】第一步：看染色体数目。若为奇数，则一定是减数分裂的第二次分裂（MⅡ），且细胞中无同源染色体。若为偶数，则继续第二步。第二步：看有无同源染色体。若无同源染色体，则一定是减数分裂的第二次分裂（MⅡ）。若有同源染色体，则继续第三步。第三步：看同源染色体的行为。若出现同源染色体配对（联会）、四分体、同源染色体分离（分别移向两极），则一定是减数分裂第一次分裂（MⅠ）。若无上述特殊行为，且所有染色体散乱分布（前期）或排列在赤道板上（中期）或着丝粒分裂、姐妹染色单体分离后移向两极（后期），则为有丝分裂。（二）各分裂时期图像特征快速识别【▲非常重要】1、前期图像：有无同源染色体是区分MⅡ与有丝/MⅠ的关键。MⅡ前期，染色体数目减半，且无同源染色体，常散乱分布。有丝前期和有MⅠ前期均有同源染色体，但有MⅠ前期的同源染色体正在进行联会，形成四分体，这是最显著的特征。2、中期图像：有丝分裂中期，着丝粒排列在赤道板上，图像中每个着丝粒连接两条染色单体，所有染色体的形态、大小一致（但同源染色体未配对）。MⅠ中期，是成对的同源染色体（四分体）排列在赤道板两侧，图像中可见多个四分体。MⅡ中期，染色体数目减半，无同源染色体，着丝粒排列在赤道板上。3、后期图像：这是最易混淆的时期。区分关键在于看染色体移向一极后，该极的染色体是否存在同源染色体、是否存在姐妹染色单体。（1）有丝分裂后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为子染色体，由纺锤丝牵引移向两极。因此，移向一极的染色体带有“同源染色体”（因为从整体看，分开后的两套染色体是相同的，每套都含有各号染色体的一条，故移向一极的染色体组成为一套完整的染色体组，存在同源关系），且此时无染色单体。（2）MⅠ后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合后移向两极。因此，移向一极的染色体，数目减半，但每条染色体仍包含两条姐妹染色单体（着丝粒未分裂）。即一极的染色体中无同源染色体（因为同源染色体已经分开），但有染色单体。（3）MⅡ后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为子染色体，并移向两极。因此，移向一极的染色体，无同源染色体，且无染色单体。此时的细胞，在细胞两极分开的瞬间，看起来像是有丝分裂后期，但染色体数目是体细胞的一半（或暂时加倍到与体细胞相同），且细胞中每一极的染色体形态、大小各不相同（无同源染色体）。七、相关核心概念辨析【基础】【★重要】1、染色质、染色体、染色单体与DNA：【▲非常重要】（1）染色质：细胞分裂间期，由DNA、蛋白质和少量RNA组成的细丝状结构，易于和转录。（2）染色体：细胞分裂期，由染色质高度螺旋化、缩短变粗形成的棒状结构，易于移动和分配。二者是同一物质在不同时期的两种形态。（3）姐妹染色单体：染色体在间期后，由同一个着丝粒连接的两条完全相同的子代染色体。有丝分裂前期、中期，MⅠ、MⅡ前期、中期存在。（4）着丝粒：连接两条姐妹染色单体的关键部位，是纺锤丝附着的部位。数量关系：未时：染色体数:DNA数:染色单体数=1:1:0。后（有丝前期、中期，MⅠ、MⅡ前期、中期）：染色体数:DNA数:染色单体数=1:2:2。着丝粒分裂后（有丝后期、末期，MⅡ后期、末期）：染色体数:DNA数:染色单体数=1:1:0。2、同源染色体与非同源染色体：【▲非常重要】（1）同源染色体：形态、大小一般相同，一条来自父方、一条来自母方，且在减数分裂过程中能够配对的染色体。在减数分裂时，形状和大小相同，一条来自父方，一条来自母方。（2）非同源染色体：形态、大小各不相同，且在减数分裂中不配对的染色体。3、联会与四分体：【▲非常重要】（1）联会：减数第一次分裂前期，同源染色体两两配对的现象。（2）四分体：联会后的一对同源染色体包含四条染色单体，称为一个四分体。因此，四分体的个数=同源染色体的对数。关系式为：1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体，包含4个DNA分子。4、交叉互换：【难点】【热点】发生在减数第一次分裂前期（四分体时期），位于同源染色体上的非姐妹染色单体之间，常常发生片段的交换，称为交叉互换。这是基因重组的一种重要方式，大大增加了配子的多样性，是生物变异的来源之一。5、赤道板与细胞板：【基础】（1）赤道板：是一个假想的平面，指有丝分裂中期或减数分裂中期，染色体着丝粒排列的中央平面。不是实际存在的结构。（2）细胞板：是植物细胞有丝分裂末期，在赤道板位置出现的、由高尔基体分泌的囊泡汇集而成，最终形成新细胞壁的实际结构。八、核心题型与解题策略【▲非常重要】（一）考查细胞周期各时期特点及相互关系【基础】1、常见题型：选择题，判断有关细胞周期各时期主要事件的正误，或结合时间长短进行分析。2、解题要点：牢记各时期核心事件。间期完成DNA和蛋白质合成。前期：膜仁消失显两体；中期：形定数清赤道齐；后期：点裂数加均两极；末期：膜仁重现失两体。3、易错点：误认为分裂期DNA进行；混淆间期和分裂期的时间占比；不清楚中心粒的发生在间期。（二）考查细胞分裂图像、曲线的识别与判断【▲非常重要】【高频考点】1、常见题型：给出细胞分裂图，要求判断是哪种分裂方式的哪个时期；给出染色体数、DNA数、染色单体数的柱状图或曲线图，要求判断对应时期。2、解题步骤：【▲非常重要】（1）图像题：严格按照“判断方法三步曲”进行。首先看是否含同源染色体（数目奇偶），再看同源染色体行为。特别关注后期图像，分析每一极的染色体组成。（2）曲线题：a.先看曲线变化趋势。DNA变化：间期由于而加倍，末期由于分配到子细胞而减半（有丝分裂或减数第二次分裂末期）。染色体变化：后期由于着丝粒分裂而暂时加倍，末期由于分配到子细胞而恢复原数。b.确定纵坐标是“核DNA”、“染色体”还是“染色单体”。c.分析曲线的升降原因。例如，DNA数量下降一半，一定是发生了分裂，将DNA分配到两个子细胞中。染色体数量暂时加倍，一定是发生了着丝粒分裂。3、易错点：【难点】（1）后期图像分析错误。如将有丝分裂后期误认为MⅡ后期（仅看一极有同源染色体即判为有丝，正确做法是看两极的整体情况）；或将MⅠ后期误认为有丝后期（MⅠ后期一极有染色单体，有丝后期无染色单体）。（2）曲线图中，不能正确区分减数分裂和有丝分裂过程中染色体和DNA的变化规律。减数分裂的DNA变化是：2C→4C→2C→C；染色体变化是：2n→n→2n→n。（3）柱状图中，容易忽略染色单体数为0的特殊时期（如后期和末期）。（三）考查有丝分裂与减数分裂过程中相关数量的变化计算【★重要】1、常见题型：给定某种生物体细胞的染色体数（如2n=8），要求计算减数分裂或是有丝分裂某个时期，细胞中的染色体数、染色单体数、DNA分子数、四分体数等。2、解题要点：理解各时期的核心变化，抓住“着丝粒数目决定染色体数目，DNA与否决定单体数目”这一本质。3、易错点：（1）对于MⅠ后期，同源染色体已经分离，但着丝粒未分裂，此时染色体数目为n（？），但实际MⅠ后期细胞中染色体数目仍为2n，因为细胞并未分裂，所有的染色体还在一个细胞内。只有分裂结束形成子细胞后，染色体数才减半。因此，描述时要看清是“细胞”还是“细胞核”。（2）误认为MⅠ后期有四分体，实际上四分体只存在于前期Ⅰ。（3）混淆“同源染色体对数”与“染色体组数”。（四）考查减数分裂与遗传变异的联系【热点】【难点】1、常见题型：结合交叉互换、基因突变、染色体变异，分析配子的种类和基因组成。2、解题要点：【▲非常重要】（1）一个基因型为AaBb（两对基因独立遗传）的精原细胞，若不考虑交叉互换，经减数分裂只能产生2种类型的精子（两两相同）。若考虑交叉互换，则可能产生4种类型的精子。（2）一个基因型为AaBb（两对基因独立遗传）的卵原细胞，无论是否考虑交叉互换，最终只能产生1个卵细胞，所以卵细胞的基因型只有1种（可能是AB、Ab、aB或ab中的一种）。（3）若减数分裂过程中发生异常，如后期Ⅰ同源染色体未分离，或后期Ⅱ姐妹染色单体未分离，会导致产生异常配子。要能根据异常配子的基因组成，推断异常发生的时间。例如，若配子中同时存在同源染色体（如Aa），则异常发生在