生物总第六章 遗传的细胞学基础

u考点16 减数分裂和受精作用u专题4 细胞分裂的综合分析第六章 遗传的细胞学基础u考点16 减数分裂和受精作用l 高考考法突破l 应试基础必备考法1 精子和卵细胞形成过程与结果的分析和比较考法2 有关动物受精作用的考查考法3 细胞分裂过程中细胞图像、物质变化分析考法4 （实验）观察细胞的减数分裂(1)适用范围：进行有性生殖的生物(2)分裂发生的场所：精子形成在睾丸，卵细胞形成在卵巢(3)分裂特点：染色体复制一次，细胞连续分裂两次(4)分裂结果：生殖细胞中染色体数目是原始生殖细胞中的一半l 应试基础必备 1 1减数分裂的概念减数分裂的概念 2 2减数分裂的过程减数分裂的过程( (以精子的形成为例以精子的形成为例) )(1)受精作用：指精子和卵细胞融合为受精卵的过程。实质：精子的核与卵细胞的核融合成一个核。结果：受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方。(2)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，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的 3 3受精作用受精作用 考法考法1 1 精子和卵细胞形成过程与结果的分析和比较精子和卵细胞形成过程与结果的分析和比较1 1精子与卵细胞形成过程的比较精子与卵细胞形成过程的比较l高考考法突破 2. 分裂过程中相关染色体的辨析（1）同源染色体和姐妹染色单体辨识同源染色体关键看三点：来源（一条来自父方，一条来自母方）、形态和大小（一般相同）、能否联会配对。如图中的1和2是一对同源染色体，3和4是另一对同源染色体；1和3、1和4、2和3、2和4分别是非同源染色体。注意：同源染色体也有大小不同的，如男性体细胞中的X染色体和Y染色体，X染色体较大，Y染色体较小。大小相同的染色体不一定是同源染色体，如着丝点分裂后形成的两条染色体是相同染色体。在有丝分裂过程中，有同源染色体存在，但不发生联会。（2）同源染色体与四分体四分体是同源染色体的特殊存在形式，在减数分裂过程中联会后的一对同源染色体含有4条染色单体称为四分体。1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子=8条脱氧核苷酸链。（3）交叉互换四分体中的非姐妹染色单体之间互换一部分片段的现象叫交叉互换。它属于基因重组。如图所示，为染色单体，与或与分别为姐妹染色单体，与、与或与、与分别为非姐妹染色单体。图中，非姐妹染色单体与之间发生了交叉互换。 3. 3. 配子产生情况的分析配子产生情况的分析（1）配子种类的判断1个含有n对等位基因的精原细胞，经过减数分裂后，能形成4个精子，2种类型。1个含有n对等位基因的卵原细胞，经过减数分裂后，能形成1个卵细胞，1种类型。1个含n对同源染色体的生物体，经过减数分裂能形成2n种精子或卵细胞。若考虑交叉互换，则一个精原细胞经减数分裂能产生4个基因组成各不相同的精子。卵原细胞能产生1个卵细胞，有4中可能的基因组成。若考虑交叉互换，则一个雄性或雌性个体能产生远多于2n种精子或卵细胞，n为同源染色体对数。注意：在分析正常情况下产生的配子种类时应特别注意研究对象是“一个个体”还是“一个性原细胞”。若两个精细胞中染色体完全相同，则它们可能来自于同一个次级精母细胞若两个精细胞中染色体恰好“互补”，则它们可能来自于同一个初级精母细胞分裂产生的两个次级精母细胞 若两个精细胞中的染色体有的相同，有的互补，只能判定可能来自同一生物不同精原细胞的减数分裂过程（2）配子来源的判断【解析】精子和卵细胞都是减数分裂产生的，减数分裂过程中都出现联会、四分体、同源染色体分离、非同源染色体自由组合现象，A正确；二者所含核遗传物质均是正常体细胞的一半，B错误；精子和卵细胞形成过程中不同的地方除了精子需变形而卵细胞不需要变形外，还有细胞质是否均分等，C错误；1个精原细胞产生4个精子，1个卵原细胞产生1个卵细胞，故形成100个受精卵，至少需要25个精原细胞和100个卵原细胞，D错误。 海南文昌中学2016期中下列有关精子和卵细胞形成的说法，正确的是( )A二者形成过程中都出现联会、四分体、同源染色体分离、非同源染色体自由组合现象B二者形成过程中都有染色体的复制和均分，二者所含遗传物质均是正常体细胞的一半C精子和卵细胞形成过程中不同的地方是精子需变形，卵细胞不需要变形，其余完全相同D形成100个受精卵，至少需要100个精原细胞和100个卵原细胞例例A 1. 1. 精子与卵细胞形成过程图像的辨析精子与卵细胞形成过程图像的辨析 考法考法2 2减数分裂过程中细胞图像、物质变化分析。减数分裂过程中细胞图像、物质变化分析。2. 2.减数分裂中一个细胞内染色体和核减数分裂中一个细胞内染色体和核DNADNA数量变化曲线数量变化曲线(1)核DNA数目变化减数第一次分裂前的间期核DNA因复制而加倍（2C4C）。减数第一次分裂结束因同源染色体分离而使细胞中核DNA减半（4C2C）。减数第二次分裂结束因着丝点分裂姐妹染色单体分开，平分到两个子细胞中，核DNA数目再减半（2CC）。（2）染色体数目变化减数第一次分裂结束时，因同源染色体分离而使子细胞中染色体数目减半(2nn)。减数第二次分裂结束时，因着丝点分裂而使细胞内染色体数暂时加倍，随后又分配到两个子细胞中，最终使子细胞中染色体数目比正常细胞减少一半（n2nn）。（3）染色体DNA变化规律及原因（4）柱形图分析减数分裂（以精子的形成过程为例）由图可以看出，在精原细胞DNA复制之前、减后期及精原细胞中，染色体数均等于核DNA分子数，但前两个时期染色体数和核DNA分子数与正常体细胞中相同，而精细胞中均为体细胞中的一半。精原细胞DNA复制之前，减后期这两个时期染色体数和核DNA分子数都相同，但是染色体类型不同，精原细胞DNA复制之前存在同源染色体，而减后期没有同源染色体 例例D 课标全国理综20171，6分已知某种细胞有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( )【解析】因为两对等位基因分别位于两对同源染色体上，所以在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个不同的配子中，而位于非同源染色体上的非等位基因可以自由组合。因此本题的A、B、C项正确，D项所示的子细胞中同源染色体上的等位基因没有分开分别进入不同的子细胞中，所以D项错误。 考法考法3 3 有关动物受精作用的考查有关动物受精作用的考查受精卵细胞核中的遗传物质从双亲各获得一半的DNA；受精卵的细胞质中，如线粒体中也含有DNA，几乎全部来自母本，因此受精卵中的遗传物质并非从双亲各获得一半的DNA，而是从母本获得的多一些。（1）配子的多样性：一是减前期同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换；二是减后期非同源染色体之间的自由组合（2）受精时精子和卵细胞结合具有随机性：含不同遗传物质的精子和卵细胞的随机结合，也是后代多样性的原因之一。1. 1.有性生殖后代多样性的原因有性生殖后代多样性的原因2. 2.细胞质和细胞核中遗传物质来源的区别细胞质和细胞核中遗传物质来源的区别B 经典高考题下列关于高等哺乳动物受精的叙述，不正确的是（）例例A绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性B受精的实质是精子进入卵细胞中C受精时精子和卵细胞的结合是自由的、随机的D减数分裂和受精作用能够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有重要意义【解析】同种动物精子、卵细胞表面存在的特异性受体蛋白决定了只有同种动物精卵才能结合，A正确；受精的实质是精子和卵细胞的细胞核相融合，并非指精子进入卵细胞中，B错误；受精时精子和卵细胞的结合是自由的、随机的，C正确；减数分裂和受精作用能够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有重要意义，D正确。 考法考法4 4 （实验）观察细胞的减数分裂（实验）观察细胞的减数分裂实验原理：减数分裂过程中细胞中的染色体形态、位置、数目都在不断地发生着变化，因而可据此识别减数分裂的各个时期。1. 1.实验原理及流程实验原理及流程实验流程：（1）装片制作（同观察细胞有丝分裂实验的制作过程，解离漂洗 染色 制片）（2）显微观察宜选用雄性个体生殖器官，其原因为：(1)雄性个体产生精子数量多于雌性个体产生卵细胞数。(2)在动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底，排卵时排出的仅是初级卵母细胞或次级卵母细胞，只有和精子相遇后，在精子的刺激下，才继续完成减数分裂。2. 2.实验材料的选取实验材料的选取 例例 江苏生物201730,8分某研究小组以同一品种芹菜根尖和花粉母细胞为材料，开展芹菜染色体核型分析实验。图1、图2是从两种材料的30个显微图像中选出的两个典型图像。请回答下列问题：（1）将剪取的芹菜幼根置于2 mmol/L的8-羟基喹啉溶液中处理，以提高根尖细胞中有丝分裂的_期细胞的比例，便于染色体观察、计数。（2）实验中用纤维素酶和果胶酶混合液分别处理根尖、花粉母细胞，目的是_。（3）图1是_细胞的染色体，判断的主要依据是_。再用低浓度的KCl处理一段时间，使细胞适度膨胀，便于细胞内的_更好地分散，但处理时间不能过长，以防细胞_。（4）分析根尖细胞染色体核型时，需将图像中的_进行人工配对；根据图1、图2能确定该品种细胞中未发生的变异类型有_（填下列序号）基因突变单体基因重组三体【解析】图1存在同源染色体联会，则代表花粉母细胞的减数分裂；图2中染色体行为互不干扰，属于芹菜根尖细胞的有丝分裂。（1）在有丝分裂中期，染色体的着丝点排列在细胞中央的赤道板上，形态固定，数目清晰，是染色体观察、计数的最佳时期，故应提高有丝分裂中期细胞的比例。（2）实验中用纤维素酶和果胶酶混合液分别处理根尖和花粉母细胞，目的是去除细胞壁（使细胞分离），再用低浓度的KCl处理一段时间，使细胞适度膨胀，便于细胞内的染色体更好地分散，但处理时间不能过长，以防细胞吸水涨破。（3）图1中存在同源染色体联会，表示花粉母细胞的减数分裂。（4）分析根尖细胞染色体核型时，需将图像中的同源染色体进行人工配对。基因突变和基因重组均无法用显微镜观察，根据图1、图2能确定该品种细胞中未发生的变异类型有单体和三体。【答案】（1）中（2）去除细胞壁（使细胞分离）染色体吸水涨破（3）花粉母同源染色体联会（4）同源染色体u专题专题4 4 细胞分裂的综合分析细胞分裂的综合分析l 高考考法突破考法5 有丝分裂和减数分裂的综合比较考法6 细胞分裂过程中的遗传变异分析 考法考法5 5 有丝分裂和减数分裂的综合比较有丝分裂和减数分裂的综合比较1. 1.有丝分裂与减数分裂过程曲线图的比较有丝分裂与减数分裂过程曲线图的比较l 高考考法突破高考考法突破（1）有丝分裂与减数分裂过程比较。（2）细胞中的DNA和染色体的数量变化分析曲线图的判断方法：（2）染色体中DNA含量变化分析如图所示曲线既适用于减数分裂，也适用于有丝分裂，相关分析如下：每条染色体中DNA含量变化分析（如甲图）染色体与核DNA数目比的变化分析（如乙图）染色体与核DNA数目比在细胞分裂不同时期有两种情况：一种情况是复制之前及着丝点分裂之后，染色体和核DNA是11的关系，另一种情况是复制之后染色体以姐妹染色单体形式存在，染色体和核DNA是12的关系。（4）同源染色体对数的变化（以二倍体生物为例）有丝分裂中体细胞中含有n对同源染色体，后期着丝点分裂染色体数目加倍，同源染色体由n对加倍成2n对，分裂结束后，子细胞中同源染色体仍然为n对。 减数分裂：减过程中，染色同源染色体为n对，减后期同源染色体分开，分别进入两个子细胞中，次级精母细胞及生殖细胞或极体中不含同源染色体。（5）染色体组数目变化（以二倍体生物为例）有丝分裂，在有丝分裂间期，前期和中期染色体组数为2，有丝分裂后期着丝点一分为二，染色体组数加倍，有丝分裂末期由于染色体平均分配到两个子细胞中，染色体数目恢复（42）减数分裂，在减前的间期，以及减的前、中、后期，细胞中存在同源染色体，染色体组数为2，减末期因同源染色体分别进入两个子细胞中，染色体组数减半（2 1），减后期因着丝点分裂，染色体组数暂时加倍 （1 2），减末期因染色体平均分配到子细胞中染色体组数目减半（2 1）。2. 2.有丝分裂和减数分裂各时期图像的比较和判断有丝分裂和减数分裂各时期图像的比较和判断( (以二倍体动物为例以二倍体动物为例) )（1）“三看法”识别细胞分裂方式（2）结合细胞质的分裂情况判断减数分裂的细胞类型【解析】该生物的体细胞中有4条染色体，该细胞中有8条染色体，后者是前者的两倍，说明该细胞处于有丝分裂后期，A错误；染色体和是同源染色体，其上有相同基因或等位基因，染色体有基因A，则上有基因A或a，B正确；染色体和是同源染色体，但二者形态不同，则和为X或Y染色体，若表示X染色体，则表示Y染色体，C正确；有丝分裂产生的子细胞与亲代细胞相同，含有2对同源染色体，D正确。 江苏生物201716，2分假如下图是某生物体（2n=4）正常的细胞分裂示意图，下列有关叙述错误的是( )例例AA.该细胞处于减数第二次分裂后期B.若染色体有基因A，则有基因A或aC.若图中的表示X染色体，则表示Y染色体D.该细胞产生的子细胞中有2 对同源染色体 考法考法6 6 细胞分裂过程中的遗传变异分析细胞分裂过程中的遗传变异分析1. 1.减数分裂异常产生的配子情况分析减数分裂异常产生的配子情况分析（1）减数第一次分裂异常情况分析（2）减数第二次分裂异常情况分析(1)若配子中出现Aa或XY在一起，则减数第一次分裂异常(2)若配子中Aa分开，XY分开，出现两个AA/aa或两个XX/YY则是减数第二次分裂异常(3)若配子中无性染色体或无A和a，则既可能是减数第一次分裂异常也可能是减数第二次分裂异常2 2基本型为基本型为AaXAaXB BY Y的亲代产生配子时发生异常的原因分析的亲代产生配子时发生异常的原因分析（1）基因突变：任何方式的细胞分裂过程中，都有遗传物质的复制，受生物体内或体外各种因素的干扰，都可导致DNA复制过程中发生差错，从而发生基因突变，如无丝分裂、有丝分裂。（2）基因重组：发生于减数第一次分裂四分体时期和减数第一次分裂后期，即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上非等位基因的自由组合，如减数分裂。（3）染色体变异（如有丝分裂和减数分裂）染色体数目变异：染色体组成倍地增加或减少（单倍体、多倍体等）和个别染色体的增加或减少。染色体结构变异：主要包括缺失、重复、倒位和易位。（4）原核细胞的变异：自然条件下，原核生物的变异类型只有基因突变，不存在真正意义上的染色体，没有基因重组和染色体变异。3 3细胞分裂与可遗传变异细胞分裂与可遗传变异 例例天津理综20174,6分基因型为AaBbDd的二倍体生物，其体内某精原细胞减数分裂时同源染色体变化如图所示，叙述正确的是()A.三对等位基因的分离均发生在次级精母细胞中B.该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd四种精子C.B(b)与D(d)间发生重组，遵循基因自由组合定律D.非姐妹染色单体发生交换导致了染色体结构变异【解析】由题意可知，交叉互换的发生导致基因B与b互换，因此B与b分离既可以发生在初级精母细胞中（减后期），也可以发生在次级精母细胞中（减后期），而A和a、D和d的分离均发生在初级精母细胞中（减后期），A错误；综合减数分裂的过程及分离定律可知，该细胞减数分裂结束时，没有发生过互换的两条染色体分别含基因AbD、aBd, 发生过互换的两条染色体分别含基因ABD、abd，所以最终该细胞能产生AbD、aBd、ABD、abd四种精子，B正确；交叉互换导致B（b）与D（d）间的基因重组发生在一对同源染色体内，不遵循基因的自由组合定律，C错误；同源染色体的非姐妹染色单体发生交换，只是导致基因重组，染色体结构并没有发生改变，D错误。B敬请期待下一章！敬请期待下一章！