2020-2021年高考生物一轮复习考点讲解与练习：减数分裂和受精作用

2020-2021年高考生物一轮复习考点讲解与练习：减数分裂和受精作用

2020-2021 年高考生物一轮复习考点讲解与练习：减数分裂和受精作用 [考纲展示] 1.细胞的减数分裂(Ⅱ) 2.动物配子的形成过程(Ⅱ) 3.动物的受精过程 4.实验：观察细胞的减数分裂 【核心概念及重要结论】 1．减数第一次分裂过程中，同源染色体的分离，导致染色体数目减半。 2．减数第二次分裂与有丝分裂相似，不同的是减数第二次分裂中不存在同源染色体。 3．精子形成过程中，细胞质都是均等分裂的，卵细胞形成过程中，初级(次级)卵母细胞的细胞质不均 等分裂，极体的细胞质均等分裂。 4．减数第一次分裂过程中染色体的主要行为有：同源染色体联会形成四分体、交叉互换、同源染色体 分离。 5．减数第二次分裂过程中染色体的主要行为有：着丝点分裂，染色体数目暂时加倍。 6．受精作用可以激活卵细胞，受精卵核内的遗传物质一半来自父方，一半来自母方，其细胞质中的遗 传物质几乎全部来自卵细胞。 【考点速览】 考点一| 减数分裂和受精作用 1．减数分裂的概念 (1)范围：进行有性生殖的生物。 (2)时期：从原始生殖细胞→成熟生殖细胞。 (3)特点：染色体复制一次，细胞连续分裂两次。 (4)结果：成熟生殖细胞中染色体数目是原始生殖细胞中的一半。 2．精子的形成过程 精原细胞―→间期   DNA复制 有关蛋白质的合成 精细胞―→ 无同源染色体，染色体数目是体 细胞的一半 精子 3．精子和卵细胞形成过程的异同点(哺乳动物) 比较项目 精子的形成 卵细胞的形成 不 场所 睾丸 卵巢 同 点 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 →4 个精子 1 个卵原细胞→1 个卵细胞和 3 个极体 相同点 染色体的行为变化相同 4．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。 (2)实质：精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合，使彼此的染色体汇合在一起。 (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)，另一半 来自卵细胞(母方)。 (4)减数分裂和受精作用的意义：对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，以及生物的遗 传和变异都是十分重要的。 考点二：减数分裂和有丝分裂的比较 1．有丝分裂和减数分裂的不同点 分裂方式 比较项目 有丝分裂 减数分裂 分裂的起始细胞 体细胞或原始生殖细 胞 精(卵)原细胞 细胞分裂次数 一次 二次 同源染色体的行为 存在同源染色体，但不 联会，不分离，无交叉 互换现象 联会形成四分体，同源染色体的 非姐妹染色单体交叉互换；同源 染色体分离 非同源染色体的行为 不出现自由组合 自由组合 子细胞染色体数目 不变 减半 子细胞的名称和数目 2 个体细胞 4 个精子或 1 个卵细胞和 3 个极 体 子细胞间的遗传物质 相同 不一定相同 2．有丝分裂和减数分裂的相同点 (1)染色体(质)都只复制一次。 (2)分裂过程中都出现纺锤体，都有核仁、核膜的消失与重建过程。 (3)都有着丝点分裂和姐妹染色单体分开现象。 考点三： 观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片、 1．实验原理 (1)蝗虫的精母细胞进行减数分裂形成精细胞，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。 (2)细胞中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化，可据此识别减数分裂的各个时期。 2．实验步骤 (1)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。 (2)高倍镜观察： ①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。 ②高倍镜下仔细观察染色体的形态、数目和位置。 ③绘图：根据观察结果，绘制不同时期的细胞简图。 【重点突破】 一、减数分裂的分析： 1．减数第一次分裂与减数第二次分裂的比较 项目 减数第一次分裂 减数第二次分裂 间期是否复制 复制 不复制 分裂过程中细胞名 称 精(卵)原细胞→初级精(卵) 母细胞→次级精(卵)母细胞 (或极体) 次级精(卵)母细胞(或极 体)→精细胞(卵细胞和 极体或极体) 着丝点变化 不分裂 分裂 染色体数目变化 2N→N(减半) N→2N→N DNA 数目变化 2N→4N→2N 2N→N(减半) 染色体主要行为 有联会现象；四分体的非姐 妹染色单体交叉互换；同源 染色体分离，非同源染色体 自由组合 着丝点分裂，染色单体分 开 染色单体 无(0)→有(4N)→有(2N) 有(2N)→无(0) 同源染色体 有→无 无 2．减数分裂过程中一个细胞中 DNA 和染色体数目的变化 (1)染色体加倍：只在姐妹染色单体分开时加倍，即着丝点分裂时。(间期时染色体复制但染色体数目不 加倍) (2)DNA 加倍：只在间期 DNA 复制后加倍。 (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。 (4)减数分裂过程中 DNA 与染色体数目的比例关系    DNA数∶染色体数＝2∶1的时期   减数第一次分裂的 前、中、后、末期 减数第二次分裂的 前、中期 DNA数∶染色体数＝1∶1的时期： 减数第二次分裂的 后、末期 二、减数分裂过程中染色体变化： 1．减数第一次分裂过程中同源染色体先联会，后分离。 2．减数第二次分裂过程中染色体的着丝点分裂，姐妹染色单体分开。 3．减数第一次分裂染色体数目减半，减数第二次分裂染色体数目前后不变。 4．细胞中有几对同源染色体，减数分裂过程中就会形成几个四分体。 三、减数分裂过程产生异常配子的原因(以基因型为 AaBB 的精原细胞为例) 四、减数分裂和有丝分裂细胞图的辨别 1．鉴别技巧：一数二看三判断。 2．鉴别过程： 一数(染色体数目)   奇数→减数第二次分裂 偶数→不能确定 二看 二看(有无同源染色体)   无→减数第二次分裂 有→不能确定 三判断 三判断 同源 染色体行为   有联会、分离→减数第一次分裂 无联会、分离→有丝分裂 3．鉴别示例： (1)三个前期图的判断： A B C 判断结果：A 为有丝分裂前期，B 为减数第一次分裂前期，C 为减数第二次分裂前期。 (2)三个中期图的判断： A B C 判断结果：A 为有丝分裂中期，B 为减数第二次分裂中期，C 为减数第一次分裂中期。 (3)三个后期图的判断： A B C 判断结果：A 为有丝分裂后期，B 为减数第二次分裂后期，C 为减数第一次分裂后期。 五、细胞分裂以及受精作用过程中相关量的变化： 1．有丝分裂、减数分裂和受精作用过程中核 DNA、染色体数目变化曲线图 2．掌握判断“细胞分裂方式”的四个规律 (1)曲线中存在斜线的为核 DNA 变化曲线，不存在斜线的为染色体变化曲线。 (2)根据“染色体峰值”判断：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。 (3)根据“DNA 复制和分裂次数”判断：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。 (4)根据“结果”判断：分裂完成后，染色体或核 DNA 的数目与分裂前相等则为有丝分裂；若减半则为 减数分裂。 六、实验注意事项： 1．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材料的原因： (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，减Ⅰ是在排卵前后完成的，而减Ⅱ是在精子和卵细胞结合的 过程中完成的。 2．精巢内精原细胞既进行有丝分裂，又进行减数分裂，因此可以观察到染色体数为 N、2N、4N 的不 同细胞分裂图像。 3．如同观察有丝分裂一样，由于细胞在制片时的解离过程中被杀死，故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，从不同视野中找到。 【真题训练】 1．(2018·全国卷Ⅲ)关于某二倍体哺乳动物细胞有丝分裂和减数分裂的叙述，错误的是( ) A．有丝分裂后期与减数第二次分裂后期都发生染色单体分离 B．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 C．一次有丝分裂与一次减数分裂过程中染色体的复制次数相同 D．有丝分裂中期和减数第二次分裂中期染色体都排列在赤道板上 B [染色单体分离发生在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期，A 正确；同源染色体联会发生在减数 第一次分裂的前期，B 错误；无论是有丝分裂还是减数分裂，染色体仅复制一次，C 正确；有丝分裂 中期和减数第二次分裂中期染色体的着丝点都整齐排列在赤道板上，D 正确。] 2．(2017·全国卷Ⅱ)已知某种细胞有 4 条染色体，且两对等位基因分别位于两对同源染色体上。某同学 用示意图表示这种细胞在正常减数分裂过程中可能产生的细胞。其中表示错误的是( ) D [考查细胞的减数分裂、基因的分离定律和自由组合定律。由选项所示的细胞类型可知，这种细胞 是精原细胞，在不考虑基因突变和交叉互换的情况下进行分析：A、B 对：减数第一次分裂后期，同源 染色体分离，其上的等位基因随之分离(如等位基因 G 与 g、H 与 h 分离)，非等位基因随着非同源染色 体的自由组合而自由组合(如非等位基因 G 与 H、g 与 h 组合或 G 与 h、g 与 H 组合)，减数第一次分裂 产生互补的 2 个次级精母细胞；C 对：减数第二次分裂产生的 4 个精细胞应该两两相同，每个精细胞中 不含同源染色体(不含等位基因)；D 错：减数第二次分裂产生的 4 个精细胞虽然两两相同，但每个精细 胞中不应该含有同源染色体，即不应该含有等位基因。] 3．(2017·江苏高考)假如图是某生物体(2n＝4)正常的细胞分裂示意图，下列有关叙述错误．．的是( ) A．该细胞处于减数第二次分裂后期 B．若染色体①有基因 A，则④有基因 A 或 a C．若图中的②表示 X 染色体，则③表示 Y 染色体 D．该细胞产生的子细胞中有 2 对同源染色体 A [考查有丝分裂与减数分裂。根据题干信息可知，某种生物体正常细胞含有 4 条染色体。A 错：该 细胞含有 8 条染色体，处于有丝分裂后期；B 对：染色体①与由同一着丝点分裂形成的另一条染色体 所含基因相同，这条染色体与④为一对同源染色体，①有 A 基因，则④可存在 A 或 a 基因；C 对：染 色体②③为一对同源染色体，若②是 X 染色体，则③是 Y 染色体；D 对：该细胞产生的子细胞与母细 胞染色体组成相同，含有 2 对同源染色体。] 4．(2018·江苏高考改编)如图为一只果蝇两条染色体上部分基因分布示意图，下列叙述错误的是( ) A．朱红眼基因 cn、暗栗色眼基因 cl 为一对等位基因 B．在有丝分裂中期，X 染色体和常染色体的着丝点都排列在赤道板上 C．在有丝分裂后期，基因 cn、cl、v、w 会出现在细胞的同一极 D．在减数第二次分裂后期，基因 cn、cl、v、w 可出现在细胞的同一极 A [由题图可知，朱红眼基因 cn、暗栗色眼基因 cl 位于同一条常染色体上，而等位基因应该位于同源 染色体上，A 错误；在有丝分裂中期，所有染色体的着丝点都排列在赤道板上，B 正确；在有丝分裂 后期，着丝点分裂、姐妹染色单体分离，分别移向细胞的两极，两极都含有与亲本相同的遗传物质， 因此两极都含有基因 cn、cl、v、w，C 正确；在减数第二次分裂后期， X 染色体与常染色体可以同 时出现在细胞的同一极，因此基因 cn、cl、v、w 可出现在细胞的同一极，D 正确。] 【专项训练】 1．下列材料中，最适合观察细胞减数分裂的是( ) A．蚕豆的花药 B．成熟花粉粒 C．蚕豆的根尖 D．马蛔虫的受精卵 A [蚕豆的根尖细胞和马蛔虫的受精卵进行有丝分裂，不能作为观察减数分裂的材料。成熟花粉粒已 经完成了减数分裂过程。] 2．下列关于观察减数分裂实验的叙述中，错误的是( ) A．可用蝗虫精母细胞减数分裂固定装片观察减数分裂过程 B．用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的装片容易观察到减数分裂现象 C．能观察到减数分裂现象的装片中，可能观察到同源染色体联会现象 D．用洋葱根尖制成装片，能观察到同源染色体联会现象 D [蝗虫的精母细胞能进行减数分裂，可用来作为观察减数分裂的材料；观察减数分裂时选择植物雄 蕊较雌蕊易观察到减数分裂现象；联会现象发生在减数分裂过程中，因此能观察到减数分裂现象的装 片中，可能观察到同源染色体联会现象；洋葱根尖细胞进行的是有丝分裂，不能观察到同源染色体联 会现象。] 3．某种植物细胞分裂过程中几个特定时期的显微照片如下，其中甲、乙为减数分裂(一个为减数第一 次分裂，一个为减数第二次分裂), 丙为有丝分裂。相关叙述错误的是( ) 甲 乙 丙 A．图甲中， 细胞的同源染色体之间可发生基因重组 B．图乙中，细胞的同源染色体分离，染色体数目减半 C．图丙中箭头所指的染色体行为有利于遗传物质的平均分配 D．得到上述图像均需要经解离、漂洗、染色和制片等相关步骤 B [根据细胞中的染色体行为变化，甲图处于减数第一次分裂前期；乙图中不含同源染色体，细胞处 于减数第二次分裂后期；丙为有丝分裂，箭头指的细胞处于有丝分裂中期。图乙中，细胞不含同源染 色体，着丝点分裂，染色体数目暂时加倍，所以染色体数目没有减半，B 错误。] 4．下列有关玉米(2n＝20)减数分裂的叙述中，正确的是（ ） A．四分体时期若发生交叉互换，一定会导致基因重组 B．减Ⅱ过程中发生染色单体的分离，使染色体数目减半 C．减数分裂形成的配子中有 10 种形态、功能不同的染色体 D．减Ⅰ前的间期由于 DNA 复制，染色体数目加倍 C [若该生物体是纯合子，则四分体时期发生的交叉互换不会导致基因重组，A 错误；减Ⅰ过程中发生 同源染色体的分离，使染色体数目减半，B 错误；玉米体细胞含有 2 个染色体组，且每个染色体组含 有 10 条染色体，则其减数分裂形成的配子中有一个染色体组，包括 10 种形态、功能不同的染色体， C 正确；减Ⅰ前的间期由于 DNA 复制，DNA 数目加倍，但染色体数目不变，D 错误。] 5．如图为某动物(体细胞染色体为 2n)细胞分裂过程中不同时期每个细胞 DNA、染色体和染色单体的 数量关系图。下列有关说法不正确的是( ) A．乙→丙和戊→丁所发生的主要变化均为着丝点分裂 B．丙可以表示减数第二次分裂后期，甲只能代表精子或卵细胞 C．基因重组可发生在戊时期，基因突变主要发生在丙→戊过程中 D．处于丁和戊时期的细胞一定存在同源染色体 B [乙→丙表示减数第二次分裂后期，戊→丁表示有丝分裂后期，它们所发 生的主要变化均为着丝点分裂，染色单体分开，染色体数目加倍，A 正确；丙可以代表体细胞或减数 第二次分裂后期，甲可以代表精子或卵细胞或极体，B 错误；戊可以表示有丝分裂前、中期或减数第 一次分裂过程，基因重组可以发生在戊时期；基因突变发生在丙→戊过程中，即细胞分裂间期，C 正 确；丁表示有丝分裂后期，戊可以表示有丝分裂前、中期或减数第一次分裂过程，所以处于丁和戊时 期的细胞一定存在同源染色体，D 正确。] 6．观察到的某生物(2n＝6)减数第二次分裂后期细胞如图所示。下列解释合理的是( ) A．减数第一次分裂中有一对染色体没有相互分离 B．减数第二次分裂中有一对染色单体没有相互分离 C．减数第一次分裂前有一条染色体多复制一次 D．减数第二次分裂前有一条染色体多复制一次 A [分析题干图示，细胞中姐妹染色单体分离，且移向细胞两极的染色体各有 4 条。结合题干信息， 可知该生物是体细胞含有 6 条染色体的二倍体，故判断该细胞移向两极的染色体比正常分裂时多一条， 原因是在减数第一次分裂时，一对同源染色体没有分开，得到的两个次级性(精)母细胞中一个含有 4 条染色体，另一个含有 2 条染色体。其中含有 4 条染色体的次级性(精)母细胞的减数第二次分裂后期 图像如题干图所示。] 7．下列配子的产生与减数第一次分裂后期染色体的异常行为密切相关的是 A．基因型为 AaXBXb 的雌性个体产生 AXB、AXb、aXB、aXb 四种配子 B．次级卵母细胞在减数第二次分裂后期含有 2 条 X 染色体 C．基因型为 AaXbY 的雄性个体产生 AaXb 和 Y 的异常精子 D．基因型为 AaXBXb 的某卵原细胞产生 aXB、A、AXbXb 的三个极体 C [该个体为雌性个体，如符合基因的自由组合定律，则能产生 AXB、AXb、aXB、aXb 四种配子，与 减数第一次分裂后期染色体的异常行为无关，A 错误。初级卵母细胞在减数第一次分裂后，形成的次 级卵母细胞均含有 X 染色体，当进行到减数第二次分裂后期时，姐妹染色单体分离，将含有 2 条 X 染 色体，属于正常情况，B 错误。基因型为 AaXbY 的雄性个体进行减数第一次分裂，A 与 a 所在的同源 染色体未分离，导致形成 AaXb 和 Y 的次级精母细胞，然后进行正常的减数第二次分裂，将形成 AaXb 和 Y 的异常精子，符合减数第一次分裂后期染色体的异常行为，C 正确。基因型为 AaXBXb 的某卵原 细胞进行正常的减数第一次分裂，形成 AXb 的第一极体和 aXB 的次级卵母细胞，而 AXb 的第一极体进 行减数第二次分裂，Xb 所在的姐妹染色单体未分离，形成 A、AXbXb 的两个第二极体，次级卵母细胞 分裂正常，形成 aXB 的卵细胞和 aXB 的第二极体，因此属于减数第二次分裂后期染色体的异常行为， D 错误。] 8．图甲表示某动物精原细胞中的一对同源染色体，在减数分裂过程中该对同源染色体发生了交叉互换， 结果形成了①～④所示的 4 个精细胞，这 4 个精细胞中，来自同一个次级精母细胞的是 ( ) A．①与② B．①与③ C．②与③ D．②与④ C [减数分裂过程中该对同源染色体的行为变化如图所示，据图分析可知，②与③或①与④可来自同 一个次级精母细胞。] 9．从配子形成和受精作用的角度分析，下列关于遗传具有多样性和稳定性的原因的叙述，错误的是 A．减数分裂过程中，非同源染色体的自由组合是形成配子多样性的重要原因之一 B．减数分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体间的互换也是形成配子多样性的原因之一 C．受精时，雌雄配子间的随机结合导致的基因重组是形成合子多样性的重要原因 D．减数分裂和受精作用维持了生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，从而维持了遗传的稳定性 C [受精过程中不发生基因重组，自然状态下，基因重组只发生在减数第一次分裂过程中。] 10．下列有关人体细胞分裂的叙述正确的是( ) A．在有丝分裂间期与减数第一次分裂前的间期染色体经复制后数目加倍 B．有丝分裂后期与减数第二次分裂后期的细胞中含有的染色体组数相等 C．在减数分裂的两次连续分裂过程中都出现了同源染色体分离的现象 D．有丝分裂过程中染色体能平均分配到子细胞中去与中心体的功能有关 D [在有丝分裂间期与减数第一次分裂前的间期染色体经复制后数目不变，但 DNA 分子数目加倍，A 错误；有丝分裂后期与减数第二次分裂后期的细胞中含有的染色体组数依次为 4 和 2，不相等，B 错 误；在减数第一次分裂的过程中出现了同源染色体分离的现象，减数第二次分裂的细胞中不存在同源 染色体，C 错误；有丝分裂过程中染色体能平均分配到子细胞中去，离不开星射线的牵引，而星射线 是由组成中心体的中心粒发出的，与中心体的功能有关，D 正确。] 11．正常情况下，下列关于某高等动物的精原细胞增殖的叙述，错误的是 A．有丝分裂前期和减数第一次分裂前期，核 DNA 数目相同，染色体行为不同 B．有丝分裂中期和减数第二次分裂中期，核 DNA 数目不同，染色体行为相同 C．有丝分裂后期和减数第一次分裂后期，核 DNA 数目相同，遗传信息不同 D．有丝分裂后期和减数第二次分裂后期，染色体组数不同，遗传信息不同 C [有丝分裂前期和减数第一次分裂前期，核 DNA 数目相同，而有丝分裂 前期染色体散乱的分布在纺锤体的中央，减数第一次分裂前期染色体存在联会现象，A 正确；有丝分 裂中期和减数第二次分裂中期，核 DNA 数目分别为 4n 和 2n，染色体的着丝点均排列在赤道板上，B 正确；有丝分裂后期和减数第一次分裂后期，核 DNA 数目相同，遗传信息也相同，C 错误；有丝分裂 后期和减数第二次分裂后期，染色体组数分别为 4 和 2，并且遗传信息不同，D 正确。] 12．如图是某二倍体高等动物细胞处于分裂不同时期的图像。下列叙述错误的是( ) A．甲细胞不可能代表胰岛 B 细胞 B．乙细胞含有的两条 X 染色体不属于同源染色体 C．丙细胞的子细胞为卵细胞、极体或者精细胞 D．丁细胞不会发生 A 和 a、B 和 b 这两对等位基因的自由组合 C [胰岛 B 细胞不分裂，因此甲细胞不可能代表胰岛 B 细胞，A 项正确；乙细胞含有两条 X 染色体， 但这两条 X 染色体是同一条染色体分开后形成的，不属于同源染色体，B 项正确；乙图中细胞质不均 等分裂，可判断此细胞为雌性动物，丙细胞的子细胞为卵细胞、极体，不会是精细胞，C 项错误；丁 细胞为有丝分裂，不会发生 A 和 a、B 和 b 这两对等位基因的自由组合，D 项正确。] 13．某哺乳动物的基因型为 AABbEe，如图是该动物的一个精原细胞在产生精子过程中某时期的示意 图，以下有关说法错误的是 ( ) A．基因 B、b 与基因 E、e 之间的遗传遵循自由组合定律 B．该精原细胞产生的精细胞的基因组成为 ABe、aBe、AbE C．图示细胞为次级精母细胞，该细胞中含一个染色体组 D．图示细胞中，a 基因应该来源于基因突变 C [由于基因 B、b 与基因 E、e 分别位于两对同源染色体上，所以其遗传遵循自由组合定律，A 正确； 一个精原细胞正常情况下只能产生 2 种、4 个精细胞，但由于细胞在间期发生了基因突变，所以该精 原细胞产生的精细胞的基因组成为 ABe、aBe、AbE，B 正确；题图所示细胞为次级精母细胞，细胞中 由于着丝点已分裂，染色体加倍，所以含有两个染色体组，C 错误；由于该哺乳动物的基因型为AABbEe， 所以图示细胞中，a 基因应该来自于基因突变，D 正确。]