专题08 减数分裂和受精作用-备战2021年高考生物经典小题考前必刷（解析版）

专题 08 减数分裂和受精作用 知识点一、 减数分裂与受精作用 1．减数分裂的相关概念 (1)减数分裂 (2)同源染色体 (3)联会和四分体 ①联会概念：减数第一次分裂前期同源染色体两两配对的现象。该时期 DNA 已完成复制，染色单体已形成。 ②四分体概念：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体叫做四分体。1 个四分体＝1 对同源染色体＝2 条染色体＝4 条染色单体，含 4 个 DNA 分子(有 8 条脱氧核苷酸链)。 (4)交叉互换 ①概念：减数第一次分裂前期，同源染色体的非姐妹染色单体之间互换片段的现象。 ②意义：进一步丰富了配子的类型，增强了有性生殖生物的多样性。 2．减数分裂过程 (1)哺乳动物精子的形成过程 (2)精子和卵细胞形成过程的异同点(以哺乳动物为例) 比较项目 精子的形成 卵细胞的形成 场所 睾丸 卵巢 时间 初情期 胎儿时期(性别分化以后)和初情期以后 细胞质分裂 均等分裂 卵母细胞不均等分裂；第一极体均等分裂 是否变形 变形 不变形 结果 1 个精原细胞→4 个精细胞→ 变形成为 4 个精子(成熟配子) 1 个卵原细胞→1 个较大的卵细胞(成熟配 子)和 3 个较小的极体(退化消失，不能受精) 相同点 染色体的变化行为相同 3．受精作用 (1)概念：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。如下图所示： (2)实质：精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合，使彼此的染色体会合在一起。 (3)结果：受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目。 4．意义 减数分裂和受精作用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。 【核心考点突破】 (1)减数第一次分裂与减数第二次分裂之间通常没有间期，或者间期时间很短，染色体不再复制，但进行中 心体的加倍和有关蛋白质的合成。(P18 正文第 5 段) (2)一个卵原细胞不均等分裂最终只形成一个卵细胞的原因：使卵细胞的体积尽可能的大，储存足够的营养 物质，保证受精后受精卵早期发育的物质和能量供应。(P19 侧栏) (3)受精卵中遗传物质的来源(P25 想像空间) ①细胞核中的遗传物质(核 DNA、染色体)：一半来自父方，一半来自母方。 ②细胞质中的遗传物质(DNA)：几乎全部来自母方，这也是细胞质遗传(母系遗传)的基础。 ③受精卵中的总遗传物质(DNA)：来自母方的要多于来自父方的。 (4)关于同源染色体的 5 点提醒 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形状、大小相同的两条染色体不一定是同源染色体，如着丝点分裂后，姐妹染色单体形成的染色体尽管 大小、形状相同，但不是同源染色体。 ③有丝分裂中同源染色体不联会，也就不形成四分体。 ④同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换不一定导致基因重组，交换的片段所含基因也可能相同。 ⑤同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换和非同源染色体的自由组合都可能导致基因重组。 (5)关于减数分裂和受精作用的 4 点说明 ①精(卵)原细胞通过有丝分裂进行增殖，通过减数分裂产生精子(卵细胞)。 ②第一极体也是均等分裂，极体不参与受精作用，不是生殖细胞。 ③精细胞不是精子，精细胞变形后成为精子，精子头部含有细胞核，几乎无细胞质，线粒体聚集在尾的基 部形成线粒体鞘，受精时只有头部进入卵细胞，而尾部留在外面。 ④精子与卵细胞发生膜的融合，这体现了细胞膜的结构特性——具有一定的流动性。 知识点二、 减数分裂与有丝分裂的比较 1.减数分裂与有丝分裂的过程及特点比较 2.“二结合法”图析细胞分裂的方式及特点 (1)结合分裂图像比较分裂方式及特点(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次代表有丝分裂、减Ⅰ、减Ⅱ) ①三种“前期”比较 ②三种“中期”比较 ③三种“后期”比较 (2)结合染色体的奇、偶数识别细胞分裂方式 【核心考点突破】 有丝分裂和减数分裂过程中 DNA、染色体等 6 项指标变化规律辨析(二倍体为例) (1)染色体、核 DNA 变化 ①模型： ②判断： “三看法”区分细胞分裂方式 (2)利用柱形图分析减数分裂(以精子的形成过程为例) (3)每条染色体中 DNA 含量或染色体与核 DNA 比值变化 (4)染色单体的变化 ①有丝分裂：分裂间期，因染色体复制，染色单体形成；分裂后期，因着丝点分裂，染色单体变为 0(即 0――→ 间期 4n――→ 后期 0)。 ②减数分裂 减Ⅰ前的间期：因染色体复制，染色单体形成 0→4n 减Ⅰ末期：因同源染色体分离，分别进入两个子细胞，染色单体减半 4n→2n 减Ⅱ后期：因着丝点分裂，染色单体消失 2n→0 (5)同源染色体“对数”及“染色体组数”的变化(以二倍体生物为例) 知识点三、 观察细胞的减数分裂 【基础知识梳理】 1．实验原理 蝗虫的精母细胞进行减数分裂形成精细胞，再形成精子。此过程要经过两次连续的细胞分裂。在此过程中， 细胞中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化，因而可据此识别减数分裂的各个时期。 2．实验步骤 低倍镜观察 ―→ 在低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片，识别初级精母细胞、 次级精母细胞和精细胞 ↓ 高倍镜观察 ―→ 先在低倍镜下依次找到减数第一次分裂中期、后期和减数第二次分裂中 期、后期的细胞，再在高倍镜下仔细观察染色体的形态、位置和数目 ↓ 绘图 ―→ 根据观察结果，尽可能多地绘制减数分裂不同时期的细胞简图 【核心考点突破】 1．实验材料选择 宜选用雄性个体生殖器官如植物的花药、动物的精巢作为观察减数分裂实验的材料，原因如下： (1)雄性个体产生精子的数量多于雌性个体产生卵细胞的数量。 (2)在动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底，有的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，才能继续完成减数第二次分裂。 2．观察过程中需注意的两个问题 (1)不只观察到一种分裂方式：动物的精巢、卵巢以及植物的花药中的细胞既进行有丝分裂又进行减数分裂， 故观察到的图像应存在有丝分裂、减数分裂两种分裂方式，其染色体数目有三种情況：n、2n、4n(假设亲代 为二倍体)。原始的精原细胞(或卵原细胞)的增殖是通过有丝分裂进行的。 (2)不能观察到一个细胞减数分裂的全过程：如同观察有丝分裂一样，由于细胞在解离过程中被杀死，无法 观察细胞中染色体的动态变化过程——欲看到全部过程，需通过移动装片，从不同的视野中寻找。 难度：★★★☆☆ 建议用时： 15 分钟 正确率 ： /15 1．下列关于减数分裂有关过程的先后顺序的说法，错误的是( ) A．四分体中同源染色体分离伴随着着丝点分裂 B ．姐妹染色单体的分离在同源染色体分离之后 C．等位基因的分离发生在细胞中的染色体减半前 D．同源染色体联会发生在细胞核中的 DNA 数目减半前 【答案】A 【解析】A 四分体中同源染色体分离不伴随着着丝点分裂，A 错误；姐妹染色单体的分离发生在减数 第二次分裂的后期，同源染色体的分离发生在减数第一次分裂的后期，所以姐妹染色单体的分离在同源染 色体分离之后，B 正确；等位基因的分离发生在减数第一次分裂后期，细胞中的染色体减半发生在减数第一 次分裂末期，所以等位基因的分离发生在细胞中的染色体减半前，C 正确；同源染色体联会发生在减数第一 次分裂前期，细胞核中的 DNA 数目减半发生在减数第一次分裂和减数第二次分裂末期，D 正确。 2．(2020·顺义区统考)某高等生物体(2n)中细胞 M 经分裂后形成四个细胞，如图是四个细胞的示意图， 相关叙述正确的是( ) ① ② ③ ④ A．M 在分裂过程中发生了交叉互换 B．M 位于生物体的卵巢中 C．M 在分裂过程中发生了染色体移接 D．①②由不同细胞分裂来 【答案】A 【解析】通过观察①④细胞内染色体组成，说明 M 在分裂过程中发生了交叉互换，A 正确，C 错误； 图中子细胞为精细胞，因此 M 位于生物体的精巢中，B 错误；观察细胞①②内的染色体组成可知，二者细 胞内染色体组成除了交叉互换部分外完全相同，因此①②来自同一个次级精母细胞的分裂，D 错误。 3．(2020·承德一中检测)如图为某动物某器官内的细胞分裂示意图，下列叙述不正确的是( ) A．该器官不可能是肝脏 B．图②中染色体数∶核 DNA 分子数＝1∶2 C．图③中有两个四分体 D．图④中可能存在两条 Y 染色体 【答案】C 【解析】图中①处于有丝分裂后期，②处于减数第一次分裂后期，③处于有丝分裂中期，④处于减数 第二次分裂后期，肝脏细胞只能进行有丝分裂不能进行减数分裂，A 正确；图②中染色体数∶核 DNA 分子 数＝1∶2，B 正确；图③中没有四分体，C 错误；图④细胞质均等分裂，该细胞是次级精母细胞或第一极体， 而次级精母细胞分裂后期细胞内可能存在两条 Y 染色体，D 正确。 4．(2020·常熟检测)某果蝇(2n＝8)的基因型为 AaBb，甲、乙分别表示某卵细胞形成过程中不同时期的 细胞分裂图(仅显示两对基因所在的染色体)。相关叙述错误的是( ) 甲 乙 A．甲细胞为初级卵母细胞，含有 3 对常染色体 B．乙细胞中含 1 个染色体组，1 条 X 染色体 C．形成乙细胞过程中发生了染色体易位 D．卵细胞基因型可能为 aB 或 ab 或 Ab 或 AB 【答案】C 【解析】由题意可得，甲细胞为雌性果蝇处于减数分裂时期的初级卵母细胞，果蝇的体细胞中含 4 对 染色体，包括 3 对常染色体和 1 对性染色体，A 选项正确；果蝇为二倍体生物，乙细胞为次级卵母细胞， 只含有 1 个染色体组，1 条 X 染色体，B 选项正确；形成乙细胞的过程是由于在减数第一次分裂时期发生了 同源染色体上的非姐妹染色单体间的交叉互换，属于基因重组，C 选项错误；结合甲、乙细胞可得，卵细胞 基因型可能为 aB 或 ab 或 AB 或 Ab，D 选项正确。因此错误的选项为 C。 5．(2019·衡水中学二调)下列有关有丝分裂、减数分裂和受精作用的说法，正确的是( ) A．联会不发生在有丝分裂过程中，着丝点分裂只发生在减数第二次分裂的后期 B．初级卵母细胞能进行有丝分裂以增加自身数量，又可进行减数分裂形成卵细胞 C．减数分裂和受精作用过程中均有非同源染色体的自由组合，有利于保持亲子代遗传信息稳定性 D．有丝分裂中期和减数第一次分裂中期，染色体数目、核 DNA 数目都相同 【答案】D 【解析】联会发生在减数第一次分裂的前期，不发生在有丝分裂过程中，着丝点分裂发生在有丝分裂 的后期和减数第二次分裂的后期，A 错误；卵原细胞能进行有丝分裂以增加自身数量，初级卵母细胞可进 行减数分裂形成卵细胞，B 错误；减数分裂有非同源染色体的自由组合，但受精作用过程中没有非同源染色 体的自由组合，C 错误；有丝分裂中期和减数第一次分裂中期，染色体数目、核 DNA 数目都相同，D 正确。 6．(2020·河南师大附中检测)某科研小组对蝗虫精巢切片进行显微观察，测定不同细胞中的染色体数目 和核 DNA 数目，结果如图。下列分析正确的是( ) A．细胞 c 和细胞 g 都可能发生了染色单体分离 B．细胞 d、e、f 中都可能发生同源染色体联会 C．细胞 g 和细胞 b 中都含有同源染色体 D．细胞 a 可能是精细胞或卵细胞 【答案】A 【解析】根据题图分析可知，细胞 c 可能处于减数第二次分裂的后期，细胞 g 是处于有丝分裂后期的 细胞，两个时期都会发生染色单体分离，A 正确。同源染色体的联会发生在减数第一次分裂的前期，细胞 d、 e 处在间期 DNA 复制的时期，B 错误。细胞 b 处在减数第二次分裂的前期或中期，细胞中没有同源染色体， C 错误。本题用的是蝗虫的精巢，因此细胞 a 不可能是卵细胞，D 错误。 7．(2020·黄山检测)下列关于二倍体动物(体细胞内染色体数为 2N)有丝分裂和减数分裂的叙述不正确的 是( ) A．两种分裂方式在 DNA 复制时都可能发生碱基对的增添、缺失或改变 B．减数分裂的过程中有同源染色体的行为变化，有丝分裂的过程中无同源染色体的行为变化 C．不考虑突变，细胞分裂过程中染色体数发生 4N→2N 的变化后产生的两个子细胞中核遗传信息不完 全相同 D．不考虑突变，细胞分裂过程中染色体数发生 2N→N 的变化后产生的两个子细胞核遗传信息不完全 相同 【答案】C 【解析】有丝分裂间期与减数第一次分裂前的间期均发生 DNA 复制，DNA 复制时都可能发生碱基对 的增添、缺失或改变， A 正确；减数分裂的过程中有同源染色体的行为变化，而有丝分裂的过程中无同源 染色体的行为变化，B 正 确；不考虑突变，细胞内染色体数发生 4N→2N 的变化是有丝分裂，形成的两个 子细胞核遗传信息相同， C 错误；不考虑突变，细胞分裂过程中染色体数发生 2N→N 的变化是减数分裂， 若为减数第一次分裂末期后产生的两个子细胞，由于同源染色体分离和交叉互换，两个子细胞中核遗传信 息不完全相同，若为减数第二次分裂末期产生的两个子细胞，在减数第一次分裂时发生过交叉互换，两个 子细胞中核遗传信息不完全相同，D 正确。 8．(2020·成都诊断检测)果蝇体内的一个细胞在分裂过程中，一段时期内某种物质或结构的数量变化如 图。下列叙述正确的是( ) A．若 a 代表 2 个染色体组，则该细胞正在进行减数分裂 B．若 a 代表 4 个核 DNA 分子，则该细胞正在进行有丝分裂 C．若 a 代表 4 条染色体，则该细胞在 CD 段不能形成四分体 D．若 a 代表 8 条染色单体，则该细胞在 CD 段可发生基因重组 【答案】D 【解析】果蝇是二倍体生物，其体细胞中含有 2 个染色体组，在有丝分裂后期最多为 4 个染色体组， 因此若 a 代表 2 个染色体组，则该细胞正在进行有丝分裂，A 错误；果蝇体细胞核中含有 8 个 DNA 分子， 若 a 代表 4 个核 DNA 分子，则 DE 段后细胞中只含 4 个核 DNA 分子，是正常体细胞的一半，说明该细胞 正在进行减数第二次分裂，B 错误；若 a 代表 4 条染色体，则 CD 段可表示减数第一次分裂，减数第一次分 裂前期能形成四分体，C 错误；若 a 代表 8 条染色单体，则 CD 段表示减数第一次分裂，减数第一次分裂前 期和后期能发生基因重组，D 正确。 9．(2020·模拟)除减数分裂外，在某些体细胞的有丝分裂中也会发生同源染色体配对，其非姐 妹染色单体也可发生片段交换，该现象称为有丝分裂交换，如图所示(其中 D 和 d、E 和 e、F 和 f 表示同源 染色体上的三对等位基因)。下列相关叙述错误的是( ) 交换前的染色体 交换后的染色体 A．如果该图是产生精细胞时发生的过程，则该精原细胞会产生 4 种精子 B．如果该图是产生体细胞时发生的过程，则其子细胞基因型可能相同，也可能不同 C．该现象发生在有丝分裂和减数分裂，对于遗传多样性的贡献是不同的 D．无论是发生在有丝分裂还是减数分裂，交换后的同源染色体均分离进入子细胞中 【答案】D 【解析】若该图交换发生在动物精细胞形成过程，则经过减数第一次分裂同源染色体的分离和减数第 二次分裂姐妹染色单体的分开，该细胞可产生 4 种精子，基因型为：DEF、DEf、deF、def，A 正确；如果 该图是产生体细胞时发生的过程，则该细胞能产生两个子细胞，其基因型分别是 DdEeFF、DdEeff 或两个子 细胞均为 DdEeFf, B 正确；因减数分裂所产生的重组配子能遗传到下一代，而有丝分裂产生的细胞只是对个 体的局部有影响，则减数分裂过程的交叉互换对于遗传多样性的贡献更大，C 正确；有丝分裂过程中无同源 染色体的分离行为，D 错误。 10．(2020·石景山区模拟)小鼠 Rictor 基因的正常表达与精子的发生密切相关，敲除该基因的小鼠会出 现无精症。研究人员利用流式细胞仪对正常鼠和敲除鼠睾丸生精小管中的细胞进行的 DNA 含量测定，结果 如图(精原细胞 DNA 含量为 2C)。下列说法正确的是( ) A．DNA 含量为 2C 和 C 的细胞分别对应精原细胞和精子 B．与正常鼠相比，敲除鼠的初级精母细胞数量显著下降 C．DNA 含量由 2C 到 4C 的变化过程中会发生基因重组 D．据图推测敲除鼠精子形成过程阻滞在减数第二次分裂期间 【答案】D 【解析】DNA 含量为 2C 的细胞为精原细胞、次级精母细胞，C 的细胞为精子，A 错误。初级精母细 胞的 DNA 为 4C，据图分析，与正常鼠相比，敲除鼠的初级精母细胞数量略微增加，B 错误。DNA 含量由 2C 到 4C 的变化过程为精原细胞形成初级精母细胞的过程，而基因重组发生在初级精母细胞形成次级精母 细胞的过程，C 错误。与正常鼠相比，敲除鼠的 4C 细胞(初级精母细胞)略微增加，2C 细胞(精原细胞、次 级精母细胞)增加，而 C 细胞(精细胞)减少，说明敲除鼠精子形成过程阻滞在减数第二次分裂(次级精母细胞 形成精细胞)过程，D 正确。 11.某同学在观察果蝇细胞中的染色体组成时，发现一个正在分裂的细胞中，共有 8 条染色体，呈现 4 种不同的形态。下列说法错误的是( ) A．若该细胞正处于分裂前期，则可能正在发生基因重组 B．若该细胞正处于分裂后期，其子细胞的大小可能不同 C．若该细胞此时存在染色单体，则该果蝇有可能是雄性 D．若该细胞此时没有染色单体，则该细胞可能取自卵巢 【答案】 C 【解析】 果蝇正常体细胞的染色体数目为 2n＝8，雄性有 5 种形态，雌性有 4 种形态，果蝇一个正在 分裂的细胞中，共有 8 条染色体，呈现 4 种不同形态，若是雄性个体，则应处于减数第二次分裂的后期， 若为雌性个体，则可能处于有丝分裂的间期、前期、中期和减数第一次分裂前的间期、前期、中期、后期、 末期和减数第二次分裂的后期、末期。若该细胞正处于分裂前期，则可能是雌性个体的减数第一次分裂， 此时可能会发生基因重组，A 正确；若该细胞正处于分裂后期，且是雌性个体，则在减数分裂中产生的子 细胞的大小可能不同，B 正确；若该细胞此时存在染色单体，说明此时不可能处于减数第二次分裂，可能处 于有丝分裂或减数第一次分裂，由于细胞中染色体只有 4 种形态，而雄果蝇的染色体有 5 种形态，因此该 果蝇不可能是雄果蝇，C 错误；若该细胞此时没有染色单体，说明该细胞处于减数第二次分裂后期或末期， 则该细胞可能来自卵巢或精巢，D 正确。 12.下图为某个哺乳动物体内细胞分裂不同时期的图像，下列有关叙述正确的是(多选)( ) A．细胞①中有 2 个四分体 B．细胞④是次级精母细胞 C．属于减数分裂的细胞有 4 个 D．若用某种药物抑制纺锤体形成，则细胞⑤着丝点不会分裂 【答案】 BC 【解析】 细胞①表示有丝分裂中期，不能联会形成四分体，A 项错误；由细胞⑥细胞质均等分裂可 判断该动物为雄性，故细胞④是次级精母细胞，B 项正确；图中②③④⑥共 4 个细胞属于减数分裂，C 项正 确；抑制纺锤体形成，使细胞不能正常分裂，但不影响着丝点的分裂，D 项错误。 13.(2020·安徽合肥高三调研)某生物体细胞中染色体数为 2n，图中属于有丝分裂中期和减数第二次分裂 后期的依次是( ) A．①② B．②③ C．④② D．④③ 【答案】 C 【解析】 有丝分裂中期，每条染色体含有两条染色单体，染色体数∶染色单体数∶核 DNA 数＝2n∶ 4n∶4n，即图④；减数第一次分裂后期同源染色体分离，导致染色体数目减半，但减数第二次分裂后期， 由于着丝点分裂，染色单体消失，染色体数目短暂加倍，此时染色体数∶染色单体数∶核 DNA 数＝2n∶0∶ 2n，即图②，C 正确。 14.下图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( ) ①a 阶段为有丝分裂、b 阶段为减数分裂 ②L→M 所示过程与细胞膜的流动性有关 ③GH 段和 OP 段，细 胞中含有的染色体数是相等的 ④MN 段发生了核 DNA 含量的加倍 A．①②④ B．①②③ C．①③ D．②④ 【答案】 A 【解析】 图中 a 阶段是有丝分裂过程，b 阶段是减数分裂过程，①正确；L→M 是受精作用过程，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，②正确；c 阶段是有丝分裂过程，MN 段是有丝 分裂的间期、前期、中期，核 DNA 含量加倍，④正确；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 2 倍，③错误。 15.(2020·江西金太阳全国大联考)为了观察减数分裂各时期特点，实验材料选择恰当的是( ) ①蚕豆的雄蕊 ②桃花的雌蕊 ③蝗虫的精巢 ④小鼠的卵巢 ⑤成熟花粉粒 A.①② B.③④ C.①③ D.②④ 【答案】 C 【解析】 观察细胞减数分裂的选材标准是易获得且能够观察到全部的分裂时期。高等植物的卵细胞 形成过程比较复杂，且不易获取；哺乳动物(小鼠)的卵细胞形成过程比较特殊，减数第一次分裂是在雌性动 物排卵前后完成的，其结果产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管，准备与精子受精。减数第二 次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的，次级卵母细胞经分裂产生一个成熟的卵子和第二极体；成熟 花粉粒已经完成减数分裂，观察不到减数分裂的过程。