1、第 2 章 基因和染色体的关系最新考纲提示命题热点预测1.细胞的减数分裂()2.动物配子的形成过程()3.动物的受精过程()4.伴性遗传()5.观察细胞的减数分裂(实验)1.减数分裂过程中染色体、DNA 数量变化规律及相关曲线分析2.有丝分裂与减数分裂的比较与细胞分裂图像辨析3.伴性遗传的类型、特点、遗传方式判断及概率计算4.观察减数分裂的实验操作与分析 第 1 节 减数分裂和受精作用基础自主梳理 一、减数分裂1.减数分裂的概念进行有性生殖的生物特有的细胞分裂方式,在该过程中,染色体复制一次,细胞分裂两次,其结果是产生的成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞减少一半。基础自主梳理 2.减数分
2、裂过程中染色体的行为 分裂时期图像染色体的行为变化减数第一次分裂前期同源染色体联会,形成四分体,同源染色体的非姐妹染色单体之间常发生交叉互换中期同源染色体排列在细胞中央的赤道板上后期每对同源染色体中的两条染色体彼此分开 基础自主梳理 续表 分裂时期图像染色体的行为变化减数第二次分裂中期染色体的着丝点与纺锤丝相连,排列在子细胞中央的赤道板上后期每条染色体的着丝点一分为二,染色单体变为染色体 基础自主梳理 二、精子、卵细胞的形成过程1.精子的形成过程(1)场所:睾丸。(2)过程1 个精原细胞1 个初级精母细胞2个次级精母细胞4 个精细胞4 个精子基础自主梳理 2.卵细胞的形成过程(1)场所:卵巢。
3、(2)过程基础自主梳理 三、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。实质是精子和卵细胞的染色体会合在一起。2.过程(1)精子的头部进入卵细胞,尾部留在外面。(2)卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应,以阻止其他精子再进入。(3)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,其中一半染色体来自精子(父方),一半来自卵细胞(母方)。基础自主梳理 4.意义(1)子代呈多样性,有利于生物在自然选择中进化,体现了有性生殖的优越性。(2)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
4、和变异,都是十分重要的。精子与卵细胞识别的基础是什么?提示:细胞膜外表面的糖蛋白具有识别作用。基础自主梳理 1.基础判断:(1)只有原始生殖细胞在形成成熟生殖细胞时才进行减数分裂。()(2)在减数分裂过程中,染色体复制次数和细胞分裂次数是相同的。()(3)卵细胞一经形成,不需要变形。()(4)一个卵原细胞只能产生 1 个卵细胞,而一个精原细胞能形成 4 个精子细胞。()(5)受精作用的实质是细胞融合,关键是精子核和卵细胞核的融合。()答案:(1)(2)(3)(4)(5)基础自主梳理 2.识图连线。基础自主梳理 基础自主梳理 答案:基础自主梳理 基础自主梳理 3.如图所示具有一对同源染色体的细胞
5、,已知位点 1 的基因是 R,则位点 2、4 的基因分别是()A.R、R 或 rB.r、R 或 rC.R、rD.r、R答案:A基础自主梳理 4.下列是某种雄性动物睾丸内正在分裂的细胞示意图,其中属于次级精母细胞的是()答案:B基础自主梳理 5.请仔细观察图,分析并回答下列问题。(1)上图所示是某动物细胞的细胞分裂,其中 A 图是 分裂的 期。B 图是 分裂的 期。(2)A 图所示的细胞中有 对同源染色体,B 图所示的细胞中有 对同源染色体。基础自主梳理(3)A 图所示细胞代表的动物体内有 对同源染色体;B 图所示细胞代表的动物体内有 对同源染色体。(4)A、B 两图所代表的动物 (填“是”或“
6、不是”)同一种动物,理由是。答案:(1)有丝 后 减数第二次 后(2)4 0(3)2 4(4)不是 染色体数目不同要点归纳探究 减数分裂过程中染色体、染色单体、DNA 分子的数目变化的规律1.列表(以二倍体为例)卵/精原细胞初级卵/精母细胞次级卵/精母细胞卵细胞/精子DNA2N4N(间期 2N4N)2NN染色体2N2NN(减后期 2N)N染色单体04N4N2N00要点一要点归纳探究 2.曲线(以二倍体生物一个细胞为例)要点归纳探究 3.曲线、柱状图、染色体行为变化综合分析要点归纳探究 4.减数分裂中染色体数目异常的时期和原因减数分裂是原始生殖细胞(性原细胞)发展到成熟的生殖细胞(配子)过程中必
7、须进行的一种分裂方式,正常情况下的分裂结果是子细胞中的染色体只有母细胞的一半。(1)减数分裂中发生染色体异常行为时期有:在减后期有同源染色体未分开并同时进入一个次级精母细胞中,结果一个次级精母细胞染色体多,另一个次级精母细胞染色体少;在减后期着丝点分裂,染色单体未分开,移向细胞同一极,结果一个生殖细胞染色体多,另一个生殖细胞染色体少。要点归纳探究(2)形成原因:减数分裂时,某对染色体不联会,或联会后不分离,或着丝点分裂后分离迟缓甚至未分离,导致产生染色体数目异常的配子。要点归纳探究(1)导致染色体数目变化的行为有两个:一是在减数第一次分裂后期,同源染色体分离,分别进入一个细胞,使细胞内染色体数
8、目减半;二是减数第二次分裂后期,着丝点一分为二,染色单体分开变成染色体,使数目加倍。(2)解答有关细胞各分裂相中 DNA、染色体和染色单体数目的问题时,通常先根据已知条件,结合细胞分裂的过程求出体细胞染色体数目,再以此作为“平台”进行转换推算。(3)回答细胞分裂后期、末期染色体或 DNA 数目变化时一定要注意题干中要求回答的是一个“细胞”,还是一个“(细胞)核”,后期、末期虽然两个核已形成,但仍属一个细胞。同样道理,从曲线图中获取信息时也应注意同样的问题。(4)在解答 DNA 数目变化曲线时，应注意区分纵坐标表示的是“细胞核 DNA 含量变化”，还是“一条染色体中 DNA 含量变化”。要点归纳
9、探究【典题例析】如图表示雄果蝇进行某种细胞分裂时,处于四个不同阶段的细胞()中遗传物质或其载体()的数量。下列表述与图中信息相符的是()A.所处阶段发生基因自由组合B.代表初级精母细胞C.代表染色体D.中的数量比是 2441答案试解:A要点归纳探究 解析:根据减数分裂过程中染色体行为变化规律可推知:为精原细胞,为初级精母细胞,为次级精母细胞,为精细胞;代表染色体,代表染色单体,代表 DNA。基因自由组合发生在同源染色体分离时,即减数第一次分裂后期,A 项正确。要点归纳探究【规律方法】(1)区分核 DNA 的变化曲线和染色体的变化曲线的技巧:看“斜线”,曲线中存在斜线的为 DNA 变化曲线,不存
10、在斜线的为染色体变化曲线。(2)区分开核 DNA 和染色体的变化曲线后,再区分细胞增殖的方式:看“染色体峰值”,染色体数目最大为 4N 的是有丝分裂;染色体数目最大为2N 的是减数分裂。看“DNA 复制和分裂次数”,斜线代表 DNA 复制,竖直下降代表细胞分裂完成。因此斜线出现 1 次,而竖直下降 2 次的为减数分裂;斜线出现 1 次,而竖直下降 1 次的为有丝分裂。看“结果”,分裂完成后,染色体或核 DNA 的数量与分裂前相等则为有丝分裂;若减半则为减数分裂。要点归纳探究 动物减数分裂和有丝分裂的比较1.分裂过程的比较比较项目减数分裂有丝分裂发生部位卵巢、睾丸(精巢)各组织器官分裂次数连续分
11、裂两次一次子细胞名称生殖细胞体细胞染色体复制次数和时期1 次;减数第一次分裂前的间期1 次;间期子细胞染色体数目变化减半,发生在减数第一次分裂完成时不变联会、四分体出现不出现非姐妹染色单体互换有无同源染色体分离有;发生在减数第一次分裂后期无着丝点分裂在减数第二次分裂后期后期子细胞间的遗传组成不一定相同相同要点二要点归纳探究 2.分裂图像的比较 有丝分裂减数第一次分裂减数第二次分裂前期与的主要区别在于同源染色体的排列方式不同;与、与的主要区别在于有无同源染色体 要点归纳探究 中期与的主要区别在于同源染色体的行为特点不同;与、与的主要区别在于有无同源染色体 要点归纳探究 续表 有丝分裂减数第一次分
12、裂减数第二次分裂后期与比较:中染色单体分离,中同源染色体分离;与比较:中有同源染色体,中无同源染色体;与比较:中有染色单体,中无染色单体 要点归纳探究 分裂图像的判别方法(以二倍体为例)(1)染色体数目为奇数则为减数第二次分裂。(2)不存在同源染色体为减数第二次分裂时期细胞或成熟生殖细胞。(3)出现联会、四分体、四分体排列和分开等现象为减数第一次分裂。(4)无上述现象为有丝分裂。要点归纳探究【典题例析】(密码原创)如图是某种二倍体生物体内的三个细胞分裂图像。下列有关叙述中不正确的是()A.甲细胞处于减数第一次分裂后期,此时每条染色体上含 2 个 DNAB.乙细胞处于有丝分裂后期,图中有四个染色
13、体组C.丙细胞是处于减数第二次分裂后期的动物细胞,理由是无同源染色体和有中心体D.若甲、乙、丙属同一个体,则根据甲可判断为雄性动物答案试解:C 要点归纳探究 解析:甲细胞处于减数第一次分裂后期,染色体已复制,每条染色体上均含 2 个 DNA;乙细胞处于有丝分裂后期,染色体(组)加倍;中心体不仅存在于动物细胞也存在于低等植物细胞中;甲、乙、丙三图中能判断为雄性动物的仅有甲图(初级精母细胞),而丙图可能为次级精母细胞,也可能为第一极体。要点归纳探究【误区警示】(1)减数分裂与有丝分裂最本质的区别在于前者染色体数目减半。(2)精原(卵原)细胞产生的方式为有丝分裂。(3)着丝点分裂后,染色单体变成的染
14、色体尽管大小、形状相同,但不叫同源染色体。两染色体是复制形成的,上面的基因相同,若发生改变则可能是基因突变造成的。(4)联会阶段已完成复制,染色单体形成并存在,只是螺旋程度不高而未画出来。(5)减数分裂中若出现不均等分裂则一定为卵细胞的形成过程,而出现均等分裂则既可能是精子的形成过程,亦可能是卵细胞形成过程中第一极体的分裂。配子中染色体组合的种类含有 n 对同源染色体的精（卵）原细胞形成的配子种类（无交叉互换）要点三精(卵)原细胞个数 配子个数 配子种类 1个精原细胞 4 2种(多种情况)1个卵原细胞 1 1种(多种情况)m个精原细胞 4m 2n种 m个卵原细胞 m 2n种【对点训练】一雄性生
15、物体，其体细胞有n对同源染色体。在不进行交叉互换的情况下，此生物体可产生精原细胞的种类、次级精母细胞的种类以及精子的种类是()A.1、2n、2n B.2、2n、2n C.2n、2n、2n D.2n、4、4 解析：精原细胞是通过有丝分裂产生的，正常情况下一个生物体只能产生一种精原细胞；在不考虑交叉互换的情况下，一个次级精母细胞只产生一种精子，所以次级精母细胞的种类与精子的种类相一致；而精子的种类与不同对的同源染色体的自由组合有关，一对同源染色体分离可产生21种精子，二对同源染色体分离和组合可产生22=22种精子，依此类推，n对同源染色体分离和组合则可产生2n种精子。答案：A实验专项探究 使用高倍
16、镜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,再形成精子。此过程要经过两次连续的细胞分裂:减数第一次分裂和减数第二次分裂。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.实验材料的选择(1)一般来说,雄性个体产生的精子数量远远多于雌性个体产生的卵细胞数量,因此在选择观察减数分裂的材料时,最好选择雄性个体的生殖器官,如动物精巢、植物花药。(2)在动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底,排卵时还是次级卵母细胞,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,所以要完整观察减数分裂各时期的图像,特别是减数
17、第二次分裂图像,一般不选择雌性动物的生殖器官。实验专项探究 3.方法步骤实验专项探究【对点训练】小鼠常被用作研究人类遗传病的模式动物。请填充观察小鼠细胞减数分裂的实验步骤:供选材料及试剂:小鼠的肾脏、睾丸、肝脏,苏丹染液、醋酸洋红液、双缩脲试剂,解离固定液等。取材:用作实验材料。制片:取少量组织低渗处理后,放在液中,一定时间后轻轻漂洗。将漂洗后的组织放在载玻片上,滴加适量。一定时间后加盖玻片进行处理。实验专项探究 观察:用显微镜观察时,发现几种不同特征的分裂中期细胞。若它们正常分裂,产生的子细胞是。视野中某细胞质膜呈开始缢缩状态,内含10条染色体,若无染色单体的细胞称作,若有染色单体的细胞称作
18、。如图是观察到的同源染色体(A1 和 A2)进行的配对情况。可能的原因是。实验专项探究 解析:原始生殖细胞的减数分裂只发生于性腺中,故应选用睾丸作实验材料。本实验按照有丝分裂实验步骤(取材解离漂洗染色制片观察)进行迁移。解离固定可使细胞分散开并保持原状,清洗可避免解离固定液持续作用而影响染色。用醋酸洋红碱性染液将染色体染成深色,利于观察染色体形态。压片处理使细胞分散开。睾丸内既能发生减数分裂,也能发生有丝分裂,所以观察到的中期细胞正常分裂产生的子细胞可能是次级精母细胞、精细胞、精原细胞。视野中某细胞质膜呈开始缢缩状态为后期特征,有丝分裂后期染色体数为 4N,减数第一次分裂后期和减数第二次分裂后
19、期染色体数为 2N,现染色体数 10 条只能是减数第一次分裂后期或减数第二次分裂后期。A1 正常,A2 缺少与 A1 对应的同源段,发生了染色体结构变异中的缺失,反之发生了染色体结构变异中的重复。实验专项探究 答案:取材:(小鼠)睾丸 制片:解离固定 醋酸洋红液 压片观察:次级精母细胞、精细胞、精原细胞 次级精母细胞 初级精母细胞 缺失或重复拓展:(1)判断各期细胞的依据是减数分裂过程中各个时期染色体变化的特点。(2)可通过观察多个精原细胞的减数分裂,推测出一个精原细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。原因是:同一生物的细胞所含遗传物质相同,增殖过程相同。同一时刻不同细胞可能处于不同细胞周期的不
20、同阶段。先用低倍镜观察,找到各期细胞,再用高倍镜仔细观察染色体的形态、位置和数目。速效提升训练 1.关于同一个体中细胞有丝分裂和减数第一次分裂的叙述，正确的是()A.两者前期染色体数目相同，染色体行为和 DNA 分子数目不同B.两者中期染色体数目不同，染色体行为和 DNA 分子数目相同C.两者后期染色体数目和染色体行为不同，DNA 分子数目相同D.两者末期染色体数目和染色体行为相同，DNA 分子数目不同解析：有丝分裂和减数分裂分裂期过程的最大区别是染色体的行为不同。有丝分裂前期有同源染色体但不联会，中期染色体的着丝点被纺锤丝拉到赤道板位置排列整齐，后期着丝点分裂，姐妹染色单体分离并分别移向细胞
21、的两极，此时染色体数目暂时性加倍，DNA分子数不变，分裂的结果是分裂前后染色体数与DNA分子数与分裂前一样。减数第一次分裂前期同源染色体联会，中期是联会的同源染色体被拉到赤道板的两侧并列分布，后期同源染色体分离及非同源染色体的自由组合，分裂的结果是染色体数目和DNA数目均减少一半。由于DNA是在间期复制的，在分裂期总数未增加。有丝分裂的前期无同源染色体联会的行为，所以A、B、D错。答案：C 2.(2014上海卷)正常情况下，在人的初级卵母细胞经减数分裂形成卵的过程中，一个细胞中含有的 X 染色体条数最多为()A.1B.2C.3D.4解析：正常情况下，人的卵原细胞有X 染色体两条，初级卵母细胞进
22、行减数第一次分裂过程中由于着丝点不分裂，染色体数目不加倍，所以一个初级卵母细胞中含有的 X 染色体条数仍为 2 条，产生的次级卵母细胞或第一极体在减数第二次分裂过程中含有 X染色体1 条或2 条(后期着丝点分裂，染色体数目加倍)，卵细胞或第二极体中 X 染色体只有1 条。答案：B速效提升训练 3.右图所示为某雄性动物体内细胞分裂到一定阶段的染色体及基因组成的示意图,该动物的基因型为AABb。以下相关判断错误的是()A.此细胞中染色体数比体细胞减少一半B.此细胞中基因 a 是基因 A 突变的结果C.此细胞继续分裂可能形成两种类型的精子D.该动物正常成熟体细胞含有 4 对同源染色体解析:细胞中无同
23、源染色体,可知经过了减数第一次分裂,染色体数目已减半动物基因型为 AABb,图中 a 出现只能是基因突变所致;图中细胞经减数第二次分裂可形成 AB、aB 两种不同精子;据图分析该动物正常成熟体细胞中应有 2 对同源染色体。答案:D速效提升训练 4.下图是某高等生物体内的几个细胞分裂图像。据图分析下列描述不正确的是()A.该高等生物是雄性动物B.乙细胞有 4 对同源染色体、2 个染色体组C.如果甲图中1 与 2 或 1 与 4 的染色体某些片段发生交换,两者实质不同D.正常情况下丙细胞产生两个基因型相同的生殖细胞速效提升训练 解析:甲、乙、丙三个细胞分裂图像中都有中心粒,高等生物中只有动物细胞有
24、中心粒。甲图同源染色体正在分开,而且细胞质均等分配,所以是雄性生物减数第一次分裂的特征,A 项正确;乙图是有丝分裂,着丝点分开,有 4 对同源染色体、4 个染色体组,B 项不正确;1 与 2 的片段交换是同源染色体非姐妹染色单体间的交叉互换,属于基因重组;1 与 4 的片段交换是非同源染色体的交换,会改变染色体上基因的数目和排列顺序,属于染色体结构变异,C 项正确;丙图着丝点正在分开,而且没有同源染色体,是减数第二次分裂的特征,而该生物是雄性动物,正常情况下,丙细胞产生两个相同的生殖细胞,D 项正确。答案:B速效提升训练 5.图 1 表示细胞分裂的不同时期染色体数与核 DNA 数比例的变化关系
25、,图2 表示某动物处于细胞分裂不同时期的图像。下列分析正确的是()图 1速效提升训练 图 2A.图 2 中具有同源染色体的只有甲、丙细胞B.处于图 1 中的 CD 段的细胞是图 2 中甲、丙、丁C.图 1 中 BC 段形成的原因与 DE 段形成的原因相同D.图 2 中丁细胞的名称为次级精母细胞,如果丁细胞中的 M 为 X 染色体,则 N 一定是常染色体速效提升训练 解析:图 2 中乙细胞中也具有同源染色体;图 1 中 CD 段表示每条染色体上含两个 DNA 分子,丙、丁细胞符合;图 1 中 BC 段为 DNA 分子复制,DE 段为着丝点分裂,姐妹染色单体分离;图 2 中丁细胞为减数第二次分裂前
26、期细胞,又因丙细胞均等分裂,故丁为次级精母细胞,不含同源染色体,若 M 为 X染色体,则 N 一定是常染色体。答案:D速效提升训练 6.(2015海南卷)回答下列关于遗传和变异的问题：(1)高等动物在产生精子或卵细胞的过程中，位于非同源染色体上的基因之间会发生，同源染色体的非姐妹染色单体之间可能会发生，这两种情况都有可能导致基因重组，从而产生基因组成不同的配子。速效提升训练(2)假设某物种的染色体数目为 2n，在其减数分裂过程中，会出现不同的细胞，甲、乙 2 个模式图仅表示出了 Aa、Bb 基因所在的常染色体，那么，图甲表示的是(填“初级精母细胞”、“次级精母细胞”或“精细胞”)，图乙表示的是
27、(填“初级精母细胞”、“次级精母细胞”或“精细胞”)。(3)某植物的染色体数目为 2n，其产生的花粉经培养可得到单倍体植株。单倍体是指。速效提升训练 解析：(1)高等动物在产生精子或卵细胞的过程中，在减数第一次分裂的后期位于非同源染色体上的基因会发生自由组合。在减数第一次分裂的四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间可能会发生交叉互换，这两种情况都会导致基因重组。(2)根据题意，二倍体生物精子形成过程中，减数第一次分裂的前期同源染色体联会形成四分体，根据图甲中基因的数量和位置可知，图甲表示初级精母细胞；图乙中没有同源染色体，也无染色单体，表示精细胞。(3)单倍体是指体细胞内含有本物种配子染色体数目的个体。答案：(1)自由组合 交叉互换(2)初级精母细胞 精细胞(3)体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体