高中生物减数分裂的概念及动态变化过程

1高中生物减数分裂的概念及动态变化过程本讲课程包括3个考点和1个实验，命题点主要集中在减数分裂过程和有丝分裂过程的比较、图像的辨识，精子与卵细胞的形成和差异；遗传物质含量的变化；染色体，甚至联系其上的基因综合考查。这部分内容最常见的命题角度是通过细胞分裂图考查染色体、DNA等的数量变化。各种题型均有出现，难度较大。知识梳理减数分裂的概念：进行有性生殖的动植物，在从原始的生殖细胞发展到成熟的生殖细胞的过程中，进行的染色体数目减半的细胞分裂。减数分裂是细胞分裂两次，而染色体在整个分裂过程中只复制一次的细胞分裂方式。一、精子的形成过程场所：睾丸（曲精细管）精原细胞初级精母细胞次级精母细胞精细胞精子染色体2N2NN→2NNNDNA：2N4N2NNN单体：04N2N→0002*四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体可发生互换。二、卵细胞形成过程场所：卵巢精子、卵细胞形成的区别和联系：相同点：染色体复制一次，都有联会和四分体时期，经过第一次分裂，同源染色体分开，染色体数目减少一半，在第二次分裂过程中，有着丝点的分裂，最后形成的卵细胞，它的染色体数3目也比卵原细胞减少了一半。不同点：卵细胞形成过程中所形成的三个小细胞叫极体，不久之后，这些极体都会退化消失，只剩下一个卵细胞，而一个精原细胞是形成四个精子；卵细胞形成后，无需经过变形，而精子要经过复杂的变形才能形成。三、减数分裂形成配子的种类及受精作用为什么同一双亲的后代会呈现多样性呢？由于减数分裂过程中同源染色体分离、非同源染色体自由组合以及非姐妹染色单体间交叉互换，形成的配子的染色体组成具有多样性，导致不同配子遗传物质的差异，加上受精过程中卵细胞和精子结合的随机性，所以导致后代性状的多样性。关于配子的种类1.一个性原细胞进行减数分裂：（1）若该生物为雌性，则一个性原细胞经减数分裂产生一个卵细胞，所以卵细胞只有1种。（2）若该生物为雄性，则一个性原细胞经减数分裂产生四个精子，两两相同，故产生的精子有2种。2.有多个性原细胞，设每个细胞中有n对同源染色体，进行减数分裂。（1）如果在四分体时期染色体不发生交叉互换，则可产生2n种配子（2）如果在四分体时期有m对染色体发生交叉互换，则可产生2n＋m种配子受精作用：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。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。4典型例题知识点一：减数分裂过程例1：（1）属减数第一次分裂的是图______。（2）属减数第二次分裂的是图______。（3）属有丝分裂中期的是图________。（4）属有丝分裂后期的是图________。【分析】这是一道关于减数分裂和有丝分裂图像的比较识别的题目。中期：减数第一次分裂——四分体排列在赤道板平面（同源染色体对称排列）；有丝分裂——染色体的着丝点排列在赤道板平面后期：减数第二次分裂——姐妹染色单体分开，细胞内没有同源染色体有丝分裂——姐妹染色单体分开，细胞内有同源染色体【答案】（1）A（2）C（3）B（4）D【思考】常见的细胞分裂识图题目中，一般考查有丝分裂的前、中、后期图，减数第一次和第二次分裂的前、中、后期图。解题要点：减数第一次分裂前期联会，中期同源染色体对称排列，后期同源染色体分开，明显区别于另外几幅图像。有丝分裂和减数第二次分裂各时期图像的特点相同，但后者均没有同源染色体的存在。因为，经过减数第一次分裂，同源染色体已经分离进入到不同的细胞中。例2：以下细胞中既有同源染色体，又有染色单体的是（）①有丝分裂中期细胞②有丝分裂后期细胞③减Ⅰ中期细胞④减Ⅱ中期细胞⑤减Ⅰ后期细胞⑥减Ⅱ后期细胞A.①③⑤B.②④⑥5C.①②③D.④⑤⑥【分析】①有丝分裂中期细胞——既有同源染色体，又有染色单体②有丝分裂后期细胞——有同源染色体，没有染色单体③减Ⅰ中期细胞——既有同源染色体，又有染色单体④减Ⅱ中期细胞——没有同源染色体，有染色单体⑤减Ⅰ后期细胞——既有同源染色体，又有染色单体⑥减Ⅱ后期细胞——没有同源染色体，没有染色单体【答案】A【思考】①含同源染色体：所有进行有丝分裂的体细胞，以及减数第一次分裂结束前的所有细胞均有同源染色体存在；②含染色单体：即染色体已经完成复制，但着丝点尚未分裂的细胞均属此范围（有丝分裂的前期、中期，减Ⅰ及减Ⅱ的前期、中期）例3：某女性产生的卵细胞中性染色体为XX，某男性产生的精子中性染色体为XY，它们均是由减数分裂过程出现异常造成的，那么它们分别可能出现在减数分裂的什么时候（）A.前者减数第一次或第二次分裂，后者减数第一次分裂B.前者减数第二次分裂，后者减数第一次或第二次分裂C.前者减数第二次分裂，后者减数第一次分裂D.前者减数第一次分裂，后者减数第二次分裂【分析】1.卵细胞中性染色体为XX，可能是母本在产生减数第一次分裂时一对XX同源染色体不分离引起，也有可能是减数第二次分裂中，由姐妹染色单体分离形成的两条相同的XX染色体不分离引起。2.精子中性染色体为XY，则是由于父本在产生减数第一次分裂时一对XY性染色体不分离引起，如男性减数第一次分裂正常，第二次分裂不正常，则产生的不正常精子染色体类型是XX或YY。【答案】A【思考】减数分裂过程，应重点理解其中（同源）染色体的行为变化，减数第一次分裂同源染色体分离，减数第二次分裂姐妹染色单体分离。若分离异常，就会造成染色体的组成出现变异类型。【小结】减数分裂过程染色体复制一次，细胞却分裂两次，因此染色体数目减半。因同源染色体的分离，减数第二次分裂各时期细胞内不再有同源染色体。本知识点多与有丝分裂综合出题考查细胞图像。知识点二：配子种类和受精作用例1：如图所示，进行有性生殖的高等动物的三个生理过程①②③分别是A.有丝分裂、减数分裂、受精作用B.有丝分裂、受精作用、减数分裂C.受精作用、减数分裂、有丝分裂D.减数分裂、受精作用、有丝分裂【分析】1.新个体→配子，经过减数分裂，染色体数目减半；62.配子→合子（受精卵），受精作用，染色体恢复正常；3.合子→新个体，体细胞经历有丝分裂，数目增多。【答案】D【思考】进行有性生殖的生物，经过减数分裂和受精作用，染色体数目保持正常。例2：基因型为AaBbCc（三对等位基因分别位于三对同源染色体上）的一个初级精母细胞和一个初级卵母细胞分别产生的精子和卵细胞基因型的种类数之比为A.4︰1B.3︰1C.2︰1D.1︰1【分析】一个初级精母细胞经减数分裂形成四个精子，共2种；一个初级卵母细胞经减数分裂形成四个细胞，其中三个极体退化，只有一个卵细胞。【答案】C【思考】减数分裂形成配子的可能的种类与一个原始生殖细胞经减数分裂最后形成的配子的种类不同。这个区分经常作为重点来考查。例3.一个含AaBbCc三对同源染色体的精原细胞，经减数分裂形成4个精子，则染色体组合可能是A.AbC、ABc、ABC、abcB.ABc、ABC、aBC、aBCC.ABc、ABc、abC、abCD.ABC、abc、aBC、Abc【分析】一个精原细胞经减数分裂形成四个精子，共2种，选项A、B、D均不符合要求，【答案】C【思考】因减数第二次分裂时姐妹染色单体分开形成的相同染色体进入到不同的子细胞中，因此，四个配子中两两相同。【小结】一个精原细胞进行减数分裂，产生的精子有2种。若有多个精原细胞，设每个细胞中有n对同源染色体，进行减数分裂（不发生交叉互换），则可产生2n种配子。提分技巧1.染色体行为与遗传定律的关系（1）在减Ⅰ后期，同源染色体分离是基因分离定律的细胞学基础；（2）在减Ⅰ后期，非同源染色体自由组合是基因自由组合定律的细胞学基础。2.细胞分裂图形的比较（1）前期：看有无同源染色体及联会、四分体现象。有同源染色体，无联会、四分体现象为有丝分裂；既有同源染色体，又有联会、四分体现象，为减数第一次分裂；无同源染色体，为减数第二次分裂。表示如下：（2）中期：着丝点成对排列在赤道板两侧，为减数第一次分裂；无同源染色体，且着丝点排列在赤道板上，为减数第二次分裂中期；有同源染色体，且着丝点排列在赤道板上，为有丝分裂中期。（3）后期：着丝点分裂，同源染色体分离，细胞质若均等分裂，则为精子形成过程中的减数7第一次分裂后期；细胞质若不均等分裂，则为卵细胞形成过程中的减数第一次分裂后期。着丝点分裂，每一极内均无同源染色体，为减数第二次分裂后期；每一极内均有同源染色体，则为有丝分裂后期。列表比较有丝分裂减数分裂分裂起始细胞体细胞和原始生殖细胞原始生殖细胞染色体复制次数一次一次细胞分裂次数一次连续两次着丝点分开时期有丝分裂后期减数第二次分裂后期联会、四分体、交叉互换不发生发生同源染色体分离及非同源染色体自由组合不发生发生子细胞染色体数与母细胞相同母细胞的一半子细胞类型体细胞和原始生殖细胞成熟生殖细胞子细胞个数两个四个3.曲线的比较主要是减数分裂染色体、DNA的变化和有丝分裂染色体、DNA的变化四种曲线的比较。（1）区别是有丝分裂还是减数分裂的曲线：起点和终点在同一直线上的为有丝分裂；终点是起点一半的为减数分裂。（2）染色体、DNA的曲线：数目加倍的时间在间期的为DNA；数目加倍的时间在后期（有丝分裂后期或减数第二次分裂后期），且是突然加倍（着丝点的分裂是瞬间的）的为染色体。