2022高考生物一轮复习第11讲减数分裂和受精作用课件新人教版

第11讲　减数分裂和受精作用第4单元2022 素养导读 必备知识固本夯基 一、减数分裂和受精作用1.减数分裂的概念有性生殖成熟生殖细胞一两一半 2.减数分裂的过程精子的形成过程(以二倍体动物为例)联会四分体非姐妹同源非同源 着丝点着丝点 3.哺乳动物的精子和卵细胞形成的异同睾丸均等均等不均等变形413 4.受精作用卵细胞精子受精卵细胞核细胞核染色体染色体精子(父方)卵细胞(母方) 二、配子的多样性1.配子中染色体组合多样性的成因(1)减数分裂过程中非同源染色体的自由组合(以AaBb为例,不考虑基因突变)成熟生殖细胞　　　　　　　　　成熟生殖细胞 (2)减数分裂过程中四分体时期非姐妹染色单体间的交叉互换 2.减数分裂与两大遗传定律的关系(1)基因的分离定律发生于减数第一次分裂(时期),即同源染色体分开,其上的等位基因分离。(2)基因的自由组合定律发生于减数第一次分裂后期,即同源染色体分离的同时,非同源染色体上的。后期非等位基因自由组合 三、减数分裂与有丝分裂的比较1.减数分裂与有丝分裂的不同点原始生殖细胞两一四分体交叉互换 自由组合减半42相同 2.减数分裂与有丝分裂的相同点和联系(1)相同点①染色体都只复制次。②分裂过程中都出现纺锤体,都有核仁、核膜的过程。③都有着丝点分裂和分开现象。(2)联系减数分裂是一种特殊的有丝分裂。一消失和重建姐妹染色单体 四、实验:观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片1.实验原理蝗虫的精母细胞进行减数分裂形成精细胞,再通过变形形成精子。在此过程中,细胞中的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.实验材料的选择选用个体的生殖器官。染色体形态、位置和数目雄性 3.实验步骤精形态、位置和数目 名师点睛实验材料的选择观察减数分裂一般选择高等动物的睾丸或植物的雄蕊,而不选择高等动物的卵巢和植物的雌蕊。一是因为雄性个体产生的雄配子数量远远多于雌性个体产生的雌配子的数量。二是因为雌性动物排卵前后完成减数第一次分裂,排出的卵子先在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期,只有在受精的过程中才能继续进行减数第二次分裂,在卵巢中看不到完整的减数分裂过程。 概念检测1.基于对减数分裂和受精作用的理解,判断下列表述是否正确。(1)减数分裂中发生均等分裂的细胞不可能是极体。()(2)减数分裂过程中染色体和DNA的数目同时加倍。()(3)减数第一次分裂染色体数目减半的原因是同源染色体的分离。()(4)减数第二次分裂过程中DNA不复制,没有染色体数目增加的时期。()(5)减数第二次分裂后期与中期相比,染色体数和DNA数均加倍。()(6)精子和卵细胞的相互识别是通过细胞的直接接触完成的。()(7)受精卵中的染色体和遗传物质均有一半来自父方,一半来自母方。()(8)受精作用实现了基因重组,造成有性生殖后代的多样性。()答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)√(7)×(8)× 答案(1)√(2)×(3)√(4)×2.有丝分裂是真核多细胞生物细胞增殖的方式,减数分裂保证了亲子代遗传物质的连续性。判断下列表述是否正确。(1)有丝分裂后期与减数第二次分裂后期都发生姐妹染色单体的分离。()(2)有丝分裂中期和减数第一次分裂中期都发生同源染色体联会。()(3)二倍体生物的有丝分裂过程中始终存在同源染色体,但是四分体的数目为0。()(4)同一生物体的细胞有丝分裂中期和减数第二次分裂中期,核DNA数目相同,染色体数目不相同。() 教材拓展(人教版必修2P20图2-5)卵细胞形成过程中,细胞质不均等分裂,其意义是。保证卵细胞有较多的营养物质,以满足早期胚胎发育过程中物质的需要 核心考点能力提升 考点一减数分裂与受精作用合作探究探究1减数分裂的过程与模型构建(1)请以二倍体生物(体细胞染色体条数为2N)为例,在坐标图中画出减数分裂过程中染色体、核DNA数目变化曲线,并说明原因。 提示 ①染色体加倍:只在分开时加倍,即分裂时。(间期时染色体复制但染色体数目不加倍)②DNA加倍:只在间期后加倍。③染色体和DNA减半:减数第一次分裂末期均减半,减数第二次分裂末期DNA减半,而染色体数目与开始进行减数第二次分裂时的细胞中的染色体数目相同。姐妹染色单体着丝点DNA复制 (2)根据上述数目变化规律,完成下面的柱形图。 提示 探究2受精作用和遗传的多样性、稳定性(1)据图思考精子产生过程。 ①染色体交叉互换发生在期,交叉互换的染色体发生在之间。②染色体交叉互换有什么意义?减数第一次分裂前同源染色体的非姐妹染色单体提示进一步丰富了配子的类型,增强了有性生殖生物的变异性。③同源染色体联会的生物学意义是什么?提示同源染色体联会是同源染色体分离的基础;联会时可发生染色体交叉互换及非同源染色体随机排列在赤道板两侧,实现了非同源染色体的自由组合,从而增加了配子的多样性。 (2)据图思考受精过程。①同种生物精子和卵细胞相互识别的物质基础是什么?提示精子和卵细胞膜上的糖蛋白。 ②子代从双亲各继承了各半数的染色体,双亲对子代的贡献是一样的吗?解释原因。提示不一样。母亲除了提供一半的核基因之外,还提供了几乎全部的细胞质基因,如线粒体内含有的DNA。③你能通过分析减数分裂和受精作用细胞图像和曲线模型,归纳概括减数分裂和受精作用的意义吗?提示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。 解疑释惑精子和卵细胞分裂图像的辨析及判断方法(1)图像 (2)判断方法 考向突破考向1减数分裂的相关概念和过程1.(2020海南)某哺乳动物的体细胞染色体数为2n。下列有关该动物精原细胞的叙述,正确的是()A.既能进行有丝分裂,又能进行减数分裂B.分裂过程中的染色体数目不会为nC.在有丝分裂后期会发生基因重组D.经过染色体复制产生的初级精母细胞中没有同源染色体 答案A解析动物的精原细胞能通过有丝分裂增加精原细胞数量,也能通过减数分裂产生精细胞进行生殖,A项正确;精原细胞若进行减数分裂,在减数第二次分裂前期、中期,以及产生的精细胞中染色体数目均为n,B项错误;在有丝分裂后期不会发生基因重组,基因重组发生在减数第一次分裂过程中,C项错误;经过染色体复制产生的初级精母细胞中含有同源染色体,减数第一次分裂后期同源染色体分离,产生的次级精母细胞中不含同源染色体,D项错误。 易混辨析1.同源染色体的三个认识误区(二倍体生物)(1)不要认为有丝分裂过程中不存在同源染色体,实际上有丝分裂过程中存在同源染色体,只是同源染色体不联会,不形成四分体,也没有同源染色体的分离过程。(2)不要认为减数分裂过程中都存在同源染色体,实际上减数第一次分裂过程中存在同源染色体,减数第二次分裂过程中不存在同源染色体。(3)不要认为同源染色体形态和大小都相同,实际上男性的两条性染色体形态和大小不同,但二者在减数分裂过程中能联会,为同源染色体。 2.减数第一次分裂(减Ⅰ)与减数第二次分裂(减Ⅱ)关键点比较 考向2精子和卵细胞的形成过程2.(2020浙江7月选考)若某二倍体高等动物(2n=4)的基因型为DdEe,其1个精原细胞(DNA被32P全部标记)在培养液中培养一段时间,分裂过程中形成的其中1个细胞如图所示,图中细胞有2条染色体DNA含有32P。下列叙述错误的是()A.形成图中细胞的过程中发生了基因突变B.该精原细胞至多形成4种基因型的4个精细胞C.图中细胞为处于减数第二次分裂后期的次级精母细胞D.该精原细胞形成图中细胞的过程中至少经历了两次胞质分裂 答案B解析题图所示的细胞中,分别移向两极的由姐妹染色单体分开形成的两条子染色体上同一位置的基因分别为d和D,且除该基因外染色体形态无其他差异,可推测形成该细胞的过程发生了基因突变,A项正确;该精原细胞经减数分裂可形成基因型为DDEE、Ddee两个次级精母细胞,这两个次级精母细胞,至多形成3种基因型的4个精细胞,B项错误;由题图可知,图中细胞是处于减数第二次分裂后期的次级精母细胞,C项正确;由于题图中细胞只有2条染色体DNA含有32P,说明该精原细胞至少经过2次DNA复制,则至少经历了一次有丝分裂的胞质分裂和减数第一次分裂的胞质分裂,才形成图示细胞,D项正确。 归纳总结1.配子来源的确定方法 2.姐妹染色单体上出现等位基因的原因(1)如果是体细胞中出现这种情况,则一定是发生了基因突变。(2)如果是初级性母细胞或次级性母细胞出现这种情况,则有可能是发生了基因突变或染色体交叉互换。若图中明确给出含等位基因片段颜色与染色体大部分不同,则是染色体交叉互换引起的。 考向3受精作用和遗传的多样性、稳定性3.(2020浙江1月选考)二倍体高等雄性动物某细胞的部分染色体组成示意图如下,图中①②表示染色体,a、b、c、d表示染色单体。下列叙述错误的是()A.一个DNA分子复制后形成的两个DNA分子,可存在于a与b中,但不存在于c与d中B.在减数第一次分裂中期,同源染色体①与②排列在细胞中央的赤道板两侧C.在减数第二次分裂后期,2条X染色体会同时存在于一个次级精母细胞中D.若a与c出现在该细胞产生的一个精子中,则b与d可出现在同时产生的另一精子中 答案D解析一个DNA分子复制后形成的两个DNA分子,存在于一条染色体的两条姐妹染色单体上,a和b为姐妹染色单体,但c和d是非姐妹染色单体,因此一个DNA分子复制后形成的两个DNA分子,可存在于a与b中,但不存在于c与d中,A项正确;在减数第一次分裂中期,同源染色体①②排列在细胞中央的赤道板两侧,B项正确;减数第一次分裂时,同源染色体分离,X和Y染色体分别进入不同的次级精母细胞中,减数第二次分裂后期,着丝点分裂,X染色体的姐妹染色单体分离成为2条X染色体,C项正确;若a和c出现在该细胞产生的一个精子中,可知a和b所在染色体与c所在染色体分配到同一个次级精母细胞中,而d所在染色体则分配到另一个次级精母细胞中,因此b与d不可能出现在同时产生的另一个精子中,D项错误。 归纳总结生物生殖过程中的两种多样性(1)配子中染色体组合具有多样性①减数第一次分裂后期,非同源染色体自由组合,导致减数分裂产生的配子中染色体组合具有多样性。②四分体中同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换,导致减数分裂产生的配子种类具有多样性。(2)有性生殖产生的后代呈现多样性①配子中染色体组合具有多样性。②受精时卵细胞和精子结合具有随机性。 考点二减数分裂与有丝分裂的比较合作探究探究有丝分裂、减数分裂和受精作用的曲线图像分析 (1)图甲为期,图乙为期,甲、乙两图表示的细胞分裂可同时出现在(生殖器官)中。(2)图丙中,BC段可表示有丝分裂期,也可表示减数分裂中期。(3)图丁中,HJ段可表示有丝分裂期,故图丙中BC段和图丁中HJ段(填“可能”或“不可能”)对应于同一细胞分裂图。(4)图乙(填“可”或“不可”)对应于图丁中HJ段,基因重组的过程可发生在图丙的段。有丝分裂中减数第二次分裂后睾丸完成DNA复制后的间期、前期和中完成DNA复制后的间期、减数第一次分裂全过程及减数第二次分裂前期和中后期和末不可能不可BC 整合提升造成相关物质数量变化的四大原因 考向突破考向1减数分裂和有丝分裂过程的比较1.(2020山东济南三模)下列关于人体细胞有丝分裂与减数分裂的叙述,正确的是()A.有丝分裂后期细胞中染色体因星射线的牵引导致着丝点分裂从而使染色体数目加倍B.有丝分裂间期细胞中染色体数目不会因核DNA分子的复制而加倍C.在减数分裂的过程中等位基因的分离一定发生在减数第一次分裂D.减数第二次分裂过程中细胞中染色体数目与核DNA分子数目始终不变 答案B解析着丝点的分裂并不是星射线牵引的结果,A项错误;核DNA分子复制不会造成染色体数目的加倍,着丝点分裂才会,B项正确;若减数第一次分裂前期发生交叉互换或基因突变,则等位基因的分离可能发生在减数第二次分裂后期,C项错误;减数第二次分裂后期染色体数目会加倍,D项错误。 考向2减数分裂和有丝分裂细胞图的辨别2.(2020山东临沂一模)某灰身(B)、白眼(w)果蝇细胞分裂过程中某细胞的基因与染色体的关系如图(不考虑基因突变和染色体变异)。下列叙述错误的是()A.该果蝇一定是杂合子B.该细胞不可能是极体C.该细胞内含有两对同源染色体D.该细胞形成过程中发生了染色体交叉互换 答案C解析图中的一条染色体的两条姐妹染色单体上含有两个等位基因B和b,在没有发生基因突变的前提下应该是发生了染色体交叉互换,由此推测该个体一定是Bb的杂合子,A项正确;果蝇的红眼和白眼基因只位于X染色体上,Y染色体上没有它的等位基因,题图中的性染色体上没有w基因,在没有发生染色体变异的前提下,可以确定该细胞是含有Y染色体的次级精母细胞,不可能是极体,B项正确;在题图所示细胞中,没有同源染色体,C项错误;在姐妹染色单体上含有B和b基因,应该是在减数第一次分裂前期发生了交叉互换,D项正确。 3.(2020山东泰安一模)下图为某二倍体雄性动物体内一个正在分裂的细胞局部示意图,其中另一极的结构未绘出。已知该动物的基因型为Aa,下列叙述正确的是()A.图示细胞为初级精母细胞,应进行均等分裂B.图示完整细胞内应有6条染色单体C.图示未绘出的一极一定存在A、a两种基因D.图示细胞经过分裂能得到1种或2种配子 答案A解析图示细胞处于减数分裂Ⅰ后期,且该生物为雄性个体,则该细胞为初级精母细胞,应进行均等分裂,A项正确;图示完整细胞内应有4条染色体,8条染色单体,B项错误;若发生基因突变,图示未绘出的一极只存在A、a两种基因中的一种,C项错误;图示细胞经过分裂能得到3种配子(发生的是基因突变)或4种配子(发生的是交叉互换),D项错误。 归纳总结判断细胞分裂方式和时期的方法(1)结合染色体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 考向3减数分裂和有丝分裂过程中染色体、DNA数量变化4.(2020山东青岛模拟)图1表示某动物(2N)体内正在进行分裂的一个细胞示意图,图2表示该细胞在减数分裂不同时期的核DNA数与染色体数比值的变化关系。下列有关叙述错误的是() A.图1细胞为初级卵母细胞,该细胞发生了基因突变B.基因自由组合发生在图1细胞所处的时期C.图2中CD段细胞内染色体数目始终为2ND.该动物体内的细胞染色体数目最多是8条 答案C解析图1细胞中同源染色体分离时细胞质不均等分裂,为初级卵母细胞,该细胞的一对同源染色体中一条染色体上含aa基因,另一条染色体上含Aa基因,说明该细胞发生了基因突变,A项正确;基因自由组合发生在图1细胞所处的时期即减数第一次分裂后期,B项正确;图2中CD段包括完成DNA复制后的间期、减数第一次分裂全过程和减数第二次分裂的前期、中期,所以细胞内染色体数目为2N和N,C项错误;根据图1细胞可判断该动物的正常体细胞中含4条染色体,所以处于有丝分裂后期时,细胞中染色体数目最多是8条,D项正确。 5.(2020山东济南一模)下表为人睾丸中甲、乙、丙、丁四个细胞内的染色体组和同源染色体的数量。据表推测,下列说法正确的是()A.甲、丁分别表示减数分裂和有丝分裂过程中的细胞B.甲细胞内可能发生非同源染色体的自由组合C.丁细胞内的染色单体数是乙细胞的两倍D.乙细胞内含有一条X或Y染色体 答案B解析通过表格数据分析,甲有23对同源染色体,2个染色体组,处于有丝分裂的前期、中期或减数第一次分裂的前期、中期和后期;乙没有同源染色体,但有2个染色体组,处于减数第二次分裂后期;丁有46对同源染色体,4个染色体组,处于有丝分裂后期。通过分析可知,甲可以表示减数分裂或有丝分裂过程中的细胞,A项错误;通过分析可知,甲细胞可能处于减数第一次分裂后期,故可能发生非同源染色体的自由组合,B项正确;丁细胞处于有丝分裂后期,细胞内没有染色单体,C项错误;乙细胞处于减数第二次分裂后期,细胞内含有两条X或Y染色体,D项错误。 考点三减数分裂与可遗传变异的关系合作探究探究1减数分裂与基因突变补充完整下列图示。Aa 探究2减数分裂中染色体分配异常情况补充完整下列图示(填“正常”或“异常”)。异常正常异常正常异常 正常正常异常 探究3异常生殖细胞或个体成因分析(1)如图所示是一个基因型为AaBb(两对基因独立遗传)的精原细胞在一次减数分裂过程中产生的两个次级精母细胞,回答问题。 ①左图中前两个染色体相同位置上的基因是A和a,而右图中相应基因都为a,所以左图中前两个染色体上的A和a不是导致的,只能是形成的。②右图中可看出姐妹染色单体分开形成的染色体,移向了。染色体交叉互换基因突变未分离细胞的同一极 ③1个基因型为AaBb(两对基因独立遗传)的精原细胞,在减数分裂过程中,由于染色体未正常分离:a.若产生了一个AaB的精细胞,则原因是,另外三个精细胞的基因型分别是。b.若产生了一个AAB的精细胞,则原因是,另外三个精细胞的基因型分别是。减数第一次分裂时,同源染色体(AA和aa)未分离AaB、b、b减数第二次分裂时,含A基因的两条姐妹染色单体分开后移向同一极B、ab、ab (2)回答下列问题。①异常精子a.产生XY:减数第一次分裂后期。b.产生XX或XY:减数第二次分裂后期。c.无性染色体:。②异常卵细胞产生XX或无性染色体:减数第一次分裂后期同源染色体未分离或减数第二次分裂后期姐妹染色单体未分离。同源染色体未分离姐妹染色单体未分离减数第一次分裂后期同源染色体未分离或减数第二次分裂后期姐妹染色单体未分离 ③异常受精卵a.产生XXY b.产生XYY:父方减数第二次分裂后期Y染色体的姐妹染色单体未分离造成精子异常。 解疑释惑巧用减数分裂特征分析异常配子产生的原因第一步:分拆。将发育成异常个体的受精卵基因型进行分拆,得出受精产生该异常受精卵的配子情况。第二步:判断。找出异常配子,结合亲本判断其中的染色体关系(相同染色体还是同源染色体)。第三步:得出结论。正常减数分裂的过程可简述为两个“分离”,即: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离。利用减数分裂的特征,得出结论。若为同源染色体,则减数第一次分裂异常;若为相同染色体,则减数第二次分裂异常。 考向突破考向1减数分裂与基因突变、基因重组的关系1.(2020山东济宁一模)图甲表示某动物卵原细胞中的一对同源染色体,图乙表示该卵原细胞形成的卵细胞中的一条染色体。若只考虑图中字母所表示的基因,下列叙述正确的是()A.该卵原细胞形成的第一极体的基因型为aeDB.甲中基因E与e的分离发生在有丝分裂后期C.形成乙的次级卵母细胞中不存在同源染色体,但存在等位基因D.甲形成乙的过程中发生了基因突变或染色体结构变异 答案C解析由题图可知,该卵原细胞减数分裂过程中发生了交叉互换,所以该卵原细胞形成的第一极体的基因型为aaeeDd,A项错误;在有丝分裂后期,甲中基因E与e不分离,B项错误;形成乙的次级卵母细胞中不存在同源染色体,但由于发生了交叉互换,故存在等位基因,C项正确;甲形成乙的过程中发生了基因重组,D项错误。 归纳总结姐妹染色单体上出现等位基因的原因(1)若亲代细胞的基因型为BB或bb,子代细胞姐妹染色单体上出现Bb,则一定是基因突变。(2)若亲代细胞的基因型为Bb,子代细胞姐妹染色单体上B与b不同的原因是基因突变或同源染色体的非姐妹染色单体间发生交叉互换。 考向2减数分裂过程中染色体异常配子分析2.(2020山东德州一模)我国科学家通过敲除水稻基因组中3个控制减数分裂的基因和1个孤雌生殖相关基因获得了Fix植株,实现了“孤雌生殖”。如图为Fix植株的生殖过程,据图判断下列说法错误的是() A.基因缺失不影响雌雄配子的随机结合B.Fix植株自交后代不发生性状分离C.基因缺失导致雄配子染色体降解从而实现孤雌生殖D.基因缺失不影响减数分裂过程中同源染色体的分离 答案D解析从图中看出,雌雄配子可以结合,所以基因缺失不影响雌雄配子的随机结合,A项正确;经过该方法获得的Fix植株自交后代与亲代完全相同,所以不发生性状分离,B项正确;从图中看出,雄配子由于“敲除水稻基因组中3个控制减数分裂的基因和1个孤雌生殖相关基因”而发生了降解,C项正确;基因缺失导致水稻在发生减数分裂时,同源染色体没有分离,所以基因缺失影响了减数分裂过程中同源染色体的分离,D项错误。 3.(2020山东青岛三模)用15N标记果蝇(2N=8)一个精原细胞的所有染色体,让其在不含15N的培养基中进行一次减数分裂,产生了一个XXY的异常精子,若只考虑性染色体异常,则下列说法正确的是()A.产生的4个精子的染色体数目分别为3、3、2、6B.减数第一次分裂中期,细胞中被标记的染色单体有8条C.异常精子的产生是由于减数第一次分裂时同源染色体未正常分离D.减数第二次分裂,细胞中被15N标记的DNA分子最多会有10个 您好，谢谢观看！ 答案D解析产生的4个精子的染色体数目分别为3、3、4、6,A项错误;DNA复制为半保留复制,减数第一次分裂中期,细胞中被标记的染色单体数目应为16,即每一条染色单体的DNA分子中都有一条被标记的模板链,B项错误;异常精子的产生是减数第一次分裂和减数第二次分裂均不正常造成的,C项错误;减数第一次分裂异常,X、Y移向细胞的一极,那么减数第二次分裂,细胞中被15N标记的DNA分子最多会有10个,D项正确。