【高考突破方案】必修一 专题4 第2讲 细胞的减数分裂和受精作用 -讲义（教师版） 高考生物一轮复习

第2讲　细胞的减数分裂和受精作用
1.阐明减数分裂的过程 2.举例说明配子的形成过程 3.举例说明受精过程 4.运用模型、装片或视频观察模拟减数分裂过程中染色体的变化 生命观念 阐明减数分裂和受精作用的过程，理解细胞生命活动的动态变化
科学思维 比较精子和卵细胞的形成过程，通过细胞分裂图像的辨析及染色体、DNA数量变化的分析，归纳总结配子具有多样性的原因，培养逻辑思维和分析问题的能力
科学探究 在观察蝗虫精母细胞的减数分裂实验中，掌握实验操作技能
社会责任 理解减数分裂和受精作用的意义，正确看待个体的发展历程
一、减数分裂
1.减数分裂概念
减数分裂是进行__有性生殖__的生物，在产生__成熟生殖细胞__时进行的__染色体数目减半__的细胞分裂。在减数分裂前，染色体复制__一__次，而细胞在减数分裂过程中__连续分裂两次__。减数分裂的结果是，成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的__减少一半__。
2.减数分裂过程(以二倍体动物精子的形成过程为例)
时期 图像 染色体行为 细胞 名称
减数分裂 前的间期 DNA复制，相关__蛋白质__合成，细胞体积增大 精原细胞
减数分裂Ⅰ 前期 同源染色体发生联会形成__四分体__，其上的__非姐妹染色单体__间可以发生互换 初级精母细胞
中期 各对__同源染色体__排列在细胞中央的赤道板两侧
后期 配对的两条__同源染色体__彼此分离，分别移向细胞的两极，__非同源染色体__自由组合
末期 细胞质分裂，形成2个子细胞。细胞中染色体数目减半
减数分裂Ⅱ 前期 __染色体__散乱分布在细胞中 次级精母细胞
中期 染色体的__着丝粒__排列在赤道板上
后期 每条染色体的__着丝粒__分裂，姐妹染色单体分开，移向细胞的两极
末期 细胞质分裂，1个细胞分裂成为2个子细胞 精细胞
精细胞变形成精子，精子呈蝌蚪状，分头部和尾部，头部含有__细胞核__，尾长，能够摆动。
3.精子和卵细胞形成过程的异同点(以哺乳动物为例)
比较项目 精子的形成 卵细胞的形成
场所 __睾丸(曲细精管)__ __卵巢__
时间 __初情期(性成熟时)__ 胎儿时期(性别分化以后) 和初情期(性成熟时)以后
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→变形成为__4__个精子(成熟配子) 1个卵原细胞→__1__个较大的卵细胞(成熟配子)和__3__个较小的极体(退化消失，不能受精)
相同点 染色体的变化行为__相同__
(1)减数分裂无细胞周期。
(2)能进行减数分裂的生物一定是进行有性生殖的真核生物。
二、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__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。
4.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。
由于细胞质DNA主要来自卵细胞，受精卵中来自母方的遗传物质更多一些。
【易错易混自纠】
(1)减数分裂Ⅰ时能联会形成四分体，且可以发生姐妹染色单体的互换。( × )
提示：互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间。
(2)一条来自父方和另一条来自母方的染色体就是同源染色体。( × )
提示：同源染色体指的是形状、大小一般都相同，一条来自父方、一条来自母方的染色体。
(3)减数分裂过程中，同源染色体先分离，然后非同源染色体再自由组合。( × )
提示：减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，同时非同源染色体自由组合。
(4)精子和卵细胞的相互识别是通过细胞的直接接触完成的。( √ )
(5)受精作用实现了基因重组，造成有性生殖后代的多样性。( × )
提示：基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合，包括两种类型。自由组合型：减数分裂Ⅰ后期，随着非同源染色体自由组合，非同源染色体上的非等位基因也自由组合。互换型：减数分裂Ⅰ前期(四分体时期)，基因随着同源染色体的非姐妹染色单体的互换而发生重组。
三、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
1.实验原理
(1)蝗虫的精母细胞进行减数分裂形成精细胞，再形成精子，要经过两次连续的细胞分裂。
(2)在减数分裂过程中，细胞中的染色体的形态、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.实验流程
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。
↓
高倍镜观察：先在低倍镜下依次找到减数分裂Ⅰ__中期__、后期和减数分裂Ⅱ__中__期、__后__期的细胞，再在__高倍镜__下仔细观察染色体的形态、位置和数目。
↓
绘图：根据观察结果，尽可能多地绘制减数分裂不同时期的细胞简图。
制作装片时，细胞已经死亡，所以看不到减数分裂的连续过程。
【易错易混自纠】
(1)可利用蝗虫的精母细胞固定装片观察到某细胞减数分裂的动态过程。( × )
提示：实验过程中使用的是永久装片，且细胞已死亡，不能观察到减数分裂的动态过程。
(2)花药中细胞减数分裂不同步并且数量较多，因此可观察到减数分裂各个时期的图像。( √ )
(3)在观察蝗虫的精母细胞固定装片实验中，观察到某些细胞有染色体联会现象，这些细胞是雄性蝗虫的初级精母细胞。( √ )
(4)用洋葱根尖制成装片，能观察到同源染色体联会现象。( × )
提示：同源染色体联会是减数分裂特有的现象，洋葱根尖细胞不能进行减数分裂，因此不会观察到同源染色体联会现象。
四、减数分裂和有丝分裂的比较
1.减数分裂与有丝分裂比较
名称 减数分裂 有丝分裂
分裂的起始细胞 精(卵)原细胞 体细胞或原始生殖细胞
细胞分裂次数 __两__次 一次
同源染色 体的行为 联会形成__四分体__，同源染色体的非姐妹染色单体发生互换；__同源染色体__分离 存在同源染色体，但不联会，不分离，无互换现象
非同源染 色体的行为 自由组合 不出现自由组合
子细胞染 色体数目 __减半__ 不变
子细胞的名 称和数目 4个精子或1个卵 细胞和3个极体 2个体细胞
子细胞间的 遗传物质 不一定相同 一般相同
相同点 染色体(质)都只复制__一__次；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；都有着丝粒分裂和姐妹染色单体分开现象
2.“二结合法”图析细胞分裂的方式及特点(以二倍体生物为例)
(1)结合分裂图像比较分裂方式及特点(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次代表有丝分裂、减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ)
①三种“前期”比较
②三种“中期”比较
③三种“后期”比较
(2)分裂后期图像的判断步骤
【易错易混自纠】
(1)生殖器官内既存在减数分裂又存在有丝分裂。( √ )
(2)与有丝分裂相比，无丝分裂和减数分裂均不出现纺锤体。( × )
提示：只有无丝分裂没有出现纺锤体。
(3)减数分裂产生的子细胞的基因型都不同，有丝分裂产生的子细胞基因型都相同。( × )
提示：减数分裂产生的子细胞的基因型可能相同，也可能不同。
(4)减数分裂Ⅱ中期，同源染色体彼此分离。( × )
提示：减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，使减数分裂Ⅱ过程中无同源染色体。
(5)在有丝分裂前的间期与减数分裂前的间期，染色体经复制后数目加倍。
( × )
提示：间期染色体复制后，核DNA数加倍，染色体数目不变。
1.(必修2 P27)受精时精、卵的识别和融合的原理分别是__精、卵识别体现了细胞膜的信息交流功能，其融合依赖于细胞膜的流动性__。
2.(必修2 P27思维训练)试从配子形成和受精作用两方面，分别对遗传的多样性和稳定性的原因进行概括。遗传多样性的原因：　配子形成的过程中，减数分裂Ⅰ前期，同源染色体的非姐妹染色单体间会发生互换，减数分裂Ⅰ
__后期非同源染色体会自由组合，二者都会导致配子中染色体组合的多样性。受精作用中精子和卵细胞的随机结合，进一步增加了受精卵中染色体组合的多样性，因而增加了遗传的多样性　。
遗传稳定性的原因：__减数分裂形成的配子中染色体数目减半，而且每个配子中的染色体是一整套非同源染色体的组合，而受精作用时精卵结合使受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目。生物体的性状是由染色体上的遗传物质控制的，因此，染色体数目的恒定维持了生物遗传的稳定性__。
3.(必修2 P27)同一双亲的后代会呈现多样性，其意义在于：__生物的多样性有利于生物适应多变的自然环境，有利于生物在自然选择中进化__。
教材拾遗
(必修2 P23)气温过低会影响水稻花粉母细胞的__减数分裂__，进而影响水稻的花粉数量和质量，导致稻谷减产。对此，农业生产上可以采取__灌深水__的措施来预防。
考点1　减数分裂和受精作用
1.减数分裂中的基本概念辨析
(1)同源染色体和非同源染色体
①
如：图甲和图乙中A和B、C和D为同源染色体。
②非同源染色体： 形状和大小各不相同，且在减数分裂过程中不能配对的染色体。
如：图甲中A和C、D为非同源染色体。
细胞中的每套非同源染色体组成一个染色体组。
(2)姐妹染色单体与非姐妹染色单体
姐妹染色单体：连在同一个着丝粒上的染色单体。
如图乙中1和2、3和4、5和6、7和8为姐妹染色单体；而1和3、4、5、6、7、8为非姐妹染色单体。
(3)联会和四分体
①联会：同源染色体两两配对的现象。
②四分体：联会后的每对同源染色体含有4条染色单体。
③相互关系
同源染色体四分体
④数量关系：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(有8条脱氧核苷酸链)。
(4)互换
四分体中的非姐妹染色单体之间交换一部分片段的现象，见下图。
2.减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程的比较(以二倍体生物，体细胞内染色体数＝2N为例)
比较项目 减数分裂Ⅰ 减数分裂Ⅱ
分裂过程中 细胞名称 初级性母细胞→次级性母细胞(或极体) 次级性母细胞(或极体)→精细胞或卵细胞(或极体)
着丝粒变化 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；四分体中的非姐妹染色单体互换；同源染色体分离，非同源染色体自由组合 着丝粒分裂，姐妹染色单体分开
染色单体 有(4N)→有(2N) 有(2N)→无(0)
同源染色体 有(N对) 无
3.根据细胞质的分裂方式判断减数分裂中的细胞类型(以二倍体生物为例)
注：若减数分裂Ⅰ后期细胞质出现均等分裂，则一定为初级精母细胞；若减数分裂Ⅱ后期细胞质出现均等分裂，则可能是次级精母细胞，也可能是极体。
4.减数分裂过程中相关物质变化曲线
5.减数分裂产生配子的种类
(1)原始生殖细胞减数分裂产生配子情况(以AaBb为例，没有基因突变和互换)，如图：
(2)具有n对同源染色体的个体产生配子情况(不考虑基因突变和互换)
类别 可能产生配子的种类 实际产生配子的种类
1个精原细胞 2n种 2种
1个雄性个体 2n种 2n种
1个卵原细胞 2n种 1种
1个雌性个体 2n种 2n种
　　注：分析产生配子种类时应特别注意是“一个个体”还是“一个性原细胞”。
(3)配子来源的判断方法
①以二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(不考虑互换)为例，如图所示。
由图可知：E和F、G和H的染色体组成完全相同，分别来自同一个次级精母细胞C、D；E(F)与G(H)中的染色体“互补”，来自同一个初级精母细胞。
②二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(考虑互换)如图所示。
由图可知：E和F、G和H的染色体组成大同小异，分别来自同一个次级精母细胞C、D；E(F)与G(H)中的染色体“互补”，来自同一个初级精母细胞。
结合减数分裂过程，考查科学思维
1.(2024·长郡中学月考)图甲、乙、丙为某一高等哺乳动物(基因型为AaDd)体内细胞分裂的示意图，下列说法正确的是(　　)
A.甲细胞正常分裂可产生2种不同基因型的配子
B.甲细胞中A、a出现的原因与丙细胞中A、a出现的原因相同
C.细胞乙不可能是由细胞甲分裂形成
D.图乙细胞可能是次级精母细胞或次级卵母细胞或极体
【解析】C　甲细胞由于同源染色体的非姐妹染色单体发生了交叉互换(互换)，正常分裂可产生4种不同基因型的配子，A错误；甲细胞中A、a出现的原因是同源染色体的非姐妹染色单体发生了交叉互换(互换)，属于基因重组，丙细胞处于有丝分裂中期，细胞中A、a出现的原因是基因突变，B错误；细胞甲分裂而来的细胞应该是含Aa的染色体和黑色的染色体在一个细胞中，而图乙不是，C正确；图甲、乙、丙为某一高等哺乳动物的分裂图，由于图甲处于减数分裂Ⅰ后期，此时细胞质均等分裂，故判断为雄性动物，图乙不可能是次级卵母细胞或极体，D错误。
2.蜜蜂群体中蜂王和工蜂为二倍体(2n＝32)，雄蜂由卵细胞直接发育而来。如图为雄蜂产生精子过程中染色体行为变化示意图(染色体未全部呈现)，下列相关叙述正确的是(　　)
A.雄蜂和蜂王在形成成熟的生殖细胞过程中都存在同源染色体的分离
B.雄蜂有丝分裂后期与减数分裂Ⅱ后期细胞中都含有32条染色体
C.雄蜂的减数分裂机制能保证1个精原细胞产生4个正常的精子
D.雄蜂产生精子时非同源染色体的自由组合提高了精子中染色体组成的多样性
【解析】B　雄蜂是单倍体，没有同源染色体，减数分裂过程中均未出现同源染色体的分离，A错误；雄蜂是单倍体，雄蜂有丝分裂后期与减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂，细胞中都含有32条染色体，B正确；据图可知，雄蜂的减数分裂机制能保证1个精原细胞产生1个正常的精子，C错误；雄蜂不含同源染色体，产生精子过程中不会发生同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合，D错误。
围绕减数分裂相关物质或结构的变化，考查推理能力
3.(2024·长郡中学月考)如图所示，图1代表某雄性小鼠(基因型为FFXAY)精巢内细胞分裂模式图；图2中①～⑦代表该小鼠体内处于不同增殖时期的细胞中染色体数与核DNA分子数的关系图。下列相关分析错误的是(　　)
A.图1细胞分裂的方式和时期是减数分裂Ⅱ的前期，与图2中细胞②相同
B.图1细胞中存在基因f是基因突变的结果
C.图2中肯定不含姐妹染色单体的细胞有①③，可能出现四分体的细胞是⑥⑦
D.图2中细胞④正处于分裂间期，分裂间期完成的生命活动有DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，细胞有适度生长
【解析】C　由图1可知该细胞不存在同源染色体，而且染色体着丝粒未断裂，染色体排列混乱，所以该细胞应处于减数分裂Ⅱ前期；染色体数量是体细胞中的一半，为n，DNA数量和体细胞相同，为2n，所以与图2的②对应，A正确。该哺乳动物基因型为FFXAY，而图1细胞中存在基因f，是基因突变的结果，B正确。图2中不含有姐妹染色单体的细胞染色体数目等于DNA数目，为①③⑦；可能出现四分体的细胞(处于减数分裂Ⅰ前期或中期)，染色体数目和体细胞相同，为2n，DNA数目是体细胞的2倍，为4n，即为⑥，C错误。图2中细胞④的核DNA数处于2n到3n之间，表示细胞正常复制，处于分裂间期，分裂间期完成的生命活动有：DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，细胞有适度生长，是物质准备期，D正确。
4.(2024·湖南检测)(不定项)雄果蝇(2n＝8)基因型为AaBb，A、B基因位于同一条常染色体上，该雄果蝇某精原细胞减数分裂时，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生片段互换，产生一个基因型为Ab的精子。该精原细胞进行减数分裂过程中，某两个分裂期的染色体数目与核DNA分子数如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.甲、乙两时期细胞中的染色单体数均为8个
B.乙时期细胞中可能含有2条X染色体
C.来自另一个次级精母细胞的一个精子的基因型是ab或aB或AB
D.该雄果蝇产生的精子比例为1∶1∶1∶1
【解析】BC　 图乙中染色体数目与核DNA分子数比为1∶1，细胞中无染色单体，A错误。图乙可表示减数分裂Ⅱ后期或减数分裂Ⅰ前的间期G1期，因为该果蝇为雄性，若该图表示减数分裂Ⅰ前的间期G1期，则乙时期细胞中含有1条X染色体，若该图表示减数分裂Ⅱ后期，当减数分裂Ⅰ结束后进入该细胞中的是Y染色体，则乙时期细胞中含有0条X染色体，若进入该细胞中的是X染色体，则乙时期细胞中含有2条X染色体，B正确。产生该精子时，若是A、a基因所在的片段发生互换，则来自另一个次级精母细胞的精子的基因型是AB或aB；若是B、b基因所在的片段发生互换，则来自另一个次级精母细胞的精子的基因型是ab或aB，综合两种情况，来自另一个次级精母细胞的一个精子的基因型是ab或aB或AB，C正确。该雄果蝇基因型为AaBb，A、B基因位于同一条常染色体上，同源染色体非姐妹染色单体之间发生互换，能产生基因型为AB、Ab、aB、ab的精子，同源染色体非姐妹染色单体之间的互换发生的概率较低，因此产生4种精子的概率不是1∶1∶1∶1，D错误。
结合减数分裂图像的识别，考查科学思维
5.某兴趣小组的同学通过显微镜观察基因型为 AABb的小鼠精母细胞的分裂装片，绘制的模型图如下(以4条染色体为例)。下列叙述正确的是(　　)
A.细胞②可能为极体，细胞①②③④中有同源染色体
B.细胞②中 A、a不同可能由姐妹染色单体互换所致
C.细胞⑤处于减数分裂Ⅱ的中期，含1个染色体组
D.细胞②③中着丝粒发生分裂是星射线牵引的结果
【解析】C　图示为小鼠精母细胞的分裂装片，细胞②无同源染色体，着丝粒分裂，细胞名称为次级精母细胞，A错误；该生物基因型为AABb，故细胞②中A、a不同是由基因突变引起的，而不是由姐妹染色单体互换所致，B错误；细胞⑤无同源染色体，且染色体的着丝粒排列在赤道板上，说明处于减数分裂Ⅱ的中期，该细胞中有1个染色体组，C正确； 细胞②③着丝粒分裂与星射线牵引无关，D错误。
6.(2024·长郡月考)图甲表示某二倍体动物减数分裂Ⅰ形成的子细胞；图乙表示该动物的细胞中每条染色体上的DNA含量变化；图丙表示该动物一个细胞中染色体组数的变化。下列叙述正确的是(　　)
　 　
A.图甲中Y染色体上也含有A和a基因
B.图甲可对应图乙中的bc段和图丙中的fg段
C.图乙中细胞分裂结束后1个细胞可能产生4个子细胞
D.图乙中的cd段和图丙中的jk段形成的原因都与细胞膜的流动性有关
【答案】C
考点2　观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
1.实验材料选择
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的材料，原因如下：
(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，有的生物排卵时排出的仅仅是次级卵母细胞，只有和精子相遇后，在精子的刺激下，才能继续完成减数分裂Ⅱ。
2.观察过程中需注意的两个问题
(1)不止观察到一种分裂方式：动物的精巢、卵巢以及植物的花药中的细胞既进行有丝分裂又进行减数分裂，故观察到的图像应存在有丝分裂、减数分裂两种分裂方式，其染色体数目有三种情况(假设亲代为二倍体)：n、2n、4n。
(2)不能观察到一个细胞减数分裂的全过程：如同观察有丝分裂一样，由于细胞已在解离过程中被杀死，无法观察细胞中染色体的动态变化过程。
结合建立减数分裂中染色体变化的模型和对实验过程、结果分析，考查科学探究
1.(2024·山东高三统考)如图为水稻(2n＝24)花粉母细胞减数分裂过程中处于三个时期的细胞显微照片。下列叙述正确的是(　　)
A.图①中，移向细胞两极的染色体上的基因组成一定相同
B.图②四分体中也可能发生姐妹染色单体的互换
C.图③中非同源染色体会发生自由组合，是导致配子多样性的原因之一
D.图①细胞中染色体数目与核DNA数目相同，都为图③细胞中的一半
【解析】C　图①中，着丝粒分裂，姐妹染色单体成为两条染色体，并且彼此分离移向细胞两极，移向细胞两极的染色体是经过DNA复制产生的，因此一般情况下其上的基因组成相同，但若在减数分裂Ⅰ前期，同源染色体非姐妹染色单体之间发生互换，则移向细胞两极的染色体上的基因组成可能不相同，A错误。细胞②中同源染色体联会形成四分体，可能会发生同源染色体非姐妹染色单体之间的互换，B错误。图③中非同源染色体会发生自由组合，进而导致基因重组，这是导致配子多样性的原因之一，C正确。图①细胞处于减数分裂Ⅱ后期，其中染色体数目和核DNA数目与体细胞中的染色体数目和核DNA数目相同；图③细胞处于减数分裂Ⅰ后期，此时细胞中的染色体数目与体细胞中的相同，但核DNA数目是体细胞中的2倍，D错误。
2.(不定项)有研究者采用荧光染色法制片，在显微镜下观察拟南芥(2n＝10)花药减数分裂细胞中染色体形态、位置和数目，以下为镜检时拍摄的4幅图片。下列叙述正确的是(　　)
A.图甲、丙中细胞处于减数分裂Ⅰ时期
B.图甲细胞中同源染色体已彼此分离
C.图乙细胞中5个四分体排列在赤道板附近
D.图中细胞按照减数分裂时期排列的先后顺序为甲→乙→丙→丁
【答案】CD
考点3　减数分裂与有丝分裂的比较
有丝分裂和减数分裂过程中核DNA、染色体等变化规律辨析(以二倍体生物为例)
(1)染色体、核DNA变化
①曲线模型
②判断方法
(2)利用柱形图分析减数分裂(以精子的形成过程为例)
(3)每条染色体上DNA含量或染色体与核DNA比值变化
①存在染色单体时，染色体数∶核DNA数＝1∶2，AB段形成的原因是DNA复制；不存在染色单体时，染色体数∶核DNA数＝1∶1，CD段形成的原因是着丝粒分裂。
②上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：
过程 A→B B→C C→D D→E
染色体的 变化特点
对应减数 分裂时期 减数分裂Ⅰ 前的间期 减数分裂Ⅰ和 减数分裂Ⅱ的 前期、中期 减数分裂Ⅱ 的后期 减数分裂 Ⅱ的末期
对应有丝 分裂时期 有丝分裂前 的间期 前期和中期 后期 末期
　(4)染色单体的变化
①有丝分裂：有丝分裂前的间期，因染色体复制，染色单体形成；有丝分裂后期，因着丝粒分裂，染色单体变为0(即04N0)。
②减数分裂
(5)同源染色体“对数”及“染色体组数”的变化(以二倍体生物为例)
结合减数分裂与有丝分裂过程的比较，考查科学思维
1.(2024·辽宁质检)甲、乙为某雄性二倍体动物(基因型为AaBb)体内不同细胞处于不同分裂时期的示意图，染色体及基因分布如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A.图甲所示细胞处于有丝分裂后期，其中有4个染色体组
B.图甲中①②染色体上基因分布的原因是基因突变或互换
C.图乙所示细胞为次级精母细胞或极体，可产生基因型为AB和aB两种精子或极体
D.图乙细胞所示的时期中存在等位基因的分离和非等位基因的自由组合现象
【解析】A　图甲所示细胞发生的是有丝分裂，不会发生互换，所以①②染色体上基因分布的原因是基因突变，B错误；图乙为雄性动物细胞，处于减数分裂Ⅱ后期，为次级精母细胞，根据其中的基因组成可知，该细胞可产生基因型为AB和aB的两种精子，C错误；图乙细胞没有同源染色体，且着丝粒分裂，所以处于减数分裂Ⅱ后期，而非等位基因的自由组合现象发生在减数分裂Ⅰ后期，D错误。
2.某动物(2n＝4)的基因型为AaXBY，其精巢中两个细胞的染色体组成和基因分布如图所示，其中一个细胞处于有丝分裂某时期。下列叙述错误的是(　　)
A.甲细胞处于有丝分裂中期、乙细胞处于减数分裂Ⅱ后期
B.甲细胞中每个染色体组的DNA分子数与乙细胞中每个染色体组的相同
C.若甲细胞正常完成分裂则能形成两种基因型的子细胞
D.形成乙细胞过程中发生了基因重组和染色体变异
【解析】B　甲细胞含有同源染色体，且着丝粒整齐地排列在赤道板上，为有丝分裂中期，乙细胞不含有同源染色体，着丝粒分裂，为减数分裂Ⅱ的后期，A正确；甲细胞含有2个染色体组，每个染色体组含有4个DNA分子，乙细胞含有2个染色体组，每个染色体组含有2个DNA分子，B错误；甲细胞分裂后产生AAXBY或AaXBY两种基因型的子细胞，C正确；形成乙细胞的过程中发生了A基因所在的常染色体和Y染色体的组合，发生了基因重组，同时a基因所在的染色体片段转移到了Y染色体上，发生了染色体结构的变异，D正确。
结合减数分裂与有丝分裂相关物质数目(或含量)的变化，考查推理能力
3.(2024·山东期末)图中甲～丁为某动物(染色体数＝2n)睾丸中细胞分裂不同时期的染色体数、染色单体数和核DNA分子数的比例图。下列关于此图的叙述，错误的是(　　)
A.甲可表示减数分裂Ⅰ前期
B.乙可表示减数分裂Ⅱ前期
C.丙可表示有丝分裂分裂前间期的G1期
D.丁可表示有丝分裂后期
【解析】D　甲已经完成了DNA复制，可表示减数分裂Ⅰ前期，A正确；与甲相比，乙整体数目减半，可表示减数分裂Ⅱ前期，B正确；丙无染色单体，且染色体和核DNA数目均与体细胞相同，可表示有丝分裂前的间期核DNA还未复制时(G1期)，C正确；丁中染色体数目和核DNA数目均只有体细胞的一半，无染色单体，可表示减数分裂完成后的子细胞，D错误。
4.生物学研究中曲线和图像常用于变量分析，图甲是某二倍体生物的细胞分裂相关图像，图乙是另一生物细胞分裂过程中核DNA含量变化曲线，图丙是完整的细胞分裂过程中某种变量随时间的变化曲线。下列分析正确的是(　　)
A.产生图甲细胞的原因是减数分裂Ⅰ前的间期发生基因突变
B.图乙中秋水仙素在cd段发挥作用，受精作用发生在de段
C.图丙所示曲线，无论表示何种分裂方式，纵坐标均有三种含义
D.图丙所示曲线，e点时的细胞数目是a点时的两倍或四倍
【解析】D　图甲细胞的基因型可表示为aaBbdd，亲本的基因型未知，不能确定产生该细胞的原因是基因突变，也可能是减数分裂Ⅰ前期发生了互换，A错误。秋水仙素能抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍，而纺锤体是在有丝分裂前期(即cd段)形成的，图中没有受精作用，图中表示的是染色体数目加倍后的细胞进行正常的有丝分裂过程，B错误。图丙可表示有丝分裂和减数分裂过程中，一条染色体上的DNA含量变化；如果纵坐标的含义是分裂过程中细胞核DNA含量的变化，则只能表示有丝分裂，C错误。若图丙表示有丝分裂，则e点时的细胞数目是a点时的两倍；若图丙表示减数分裂，则e点时的细胞数目是a点(间期)时的四倍，D正确。
1.(2022·浙江6月选考)某哺乳动物卵原细胞形成卵细胞的过程中，某时期的细胞如图所示，其中①～④表示染色体，a～h表示染色单体。下列叙述正确的是(　　)
A.图示细胞为次级卵母细胞，所处时期为减数分裂Ⅱ前期
B.①与②的分离发生在减数分裂Ⅰ后期，③与④的分离发生在减数分裂Ⅱ后期
C.该细胞的染色体数与核DNA分子数均为卵细胞的2倍
D.a和e同时进入一个卵细胞的概率为1/16
【解析】D　根据图中染色体形成四分体可知，该时期处于减数分裂Ⅰ前期，为初级卵母细胞，A错误；①与②为同源染色体，③与④为同源染色体，同源染色体的分离均发生在减数分裂Ⅰ后期，B错误；该细胞的染色体数为4，核DNA分子数为8，减数分裂产生的卵细胞的染色体数为2，核DNA分子数为2，C错误； a和e进入同一个次级卵母细胞的概率为1/2×1/2＝1/4，由次级卵母细胞进入同一个卵细胞的概率为1/2×1/2＝1/4，因此a和e进入同一个卵细胞的概率为1/4×1/4＝1/16，D正确。
2.(2023·浙江卷)某基因型为AaXDY的二倍体雄性动物(2n＝8)，1个初级精母细胞的染色体发生片段交换，引起1个A和1个a发生互换。该初级精母细胞进行减数分裂过程中，某两个时期的染色体数目与核DNA分子数如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.甲时期细胞中可能出现同源染色体两两配对的现象
B.乙时期细胞中含有1条X染色体和1条Y染色体
C.甲、乙两时期细胞中的染色单体数均为8个
D.该初级精母细胞完成减数分裂产生的4个精细胞的基因型均不相同
【解析】D　图甲表示减数分裂Ⅱ的前期和中期，则甲时期细胞中不可能出现同源染色体两两配对的现象，A错误；若图乙表示减数分裂Ⅱ后期，则乙时期细胞中含有2条X染色体或2条Y染色体，B错误；图乙中染色体数目与核DNA分子数之比为1∶1，无染色单体，C错误；因为初级精母细胞的染色体发生片段交换，引起1个A和1个a发生互换，将产生AXD 、 aXD、AY、aY 4种基因型的精细胞，D正确。
3.(2023·天津卷)如图甲、乙、丙是某动物精巢中细胞减数分裂图像，有关说法正确的是(　　)
A.甲图像中细胞处于减数分裂Ⅱ中期
B.乙中染色体组是丙中的两倍
C.乙中同源染色体对数是丙中的两倍
D.乙、丙都是从垂直于赤道板方向观察的
【解析】B　甲图像中无同源染色体，姐妹染色单体分离形成两条子染色体，染色体移向细胞两极，处于减数分裂Ⅱ后期，A错误；乙为减数分裂Ⅰ前期，有两对同源染色体，2个染色体组，丙为减数分裂Ⅱ中期，无同源染色体，有1个染色体组，B正确，C错误；丙是从平行于赤道板方向观察的，D错误。
环化一磷酸腺苷(cAMP)是一种细胞内的信号分子。研究表明cAMP对哺乳动物初级卵母细胞完成减数分裂Ⅰ有抑制作用，大致机理如图所示。回答下列问题：
(1)人的初级卵母细胞在减数分裂Ⅰ前期应含有______个四分体，减数分裂Ⅰ形成的子细胞为______________________。cAMP抑制哺乳动物减数分裂Ⅰ的原理是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)在胚胎时期，女性体内的卵原细胞就已发育成为初级卵母细胞，但初级卵母细胞分裂停滞，该过程需要__________(填“信号分子1”或“信号分子2”)的调控。进入青春期后女性的初级卵母细胞解除分裂抑制的原理是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)初级卵母细胞的分裂依赖于细胞膜内陷位置形成的缢缩环，cAMP抑制减数分裂Ⅰ是因为影响了缢缩环。在诱导小鼠的初级卵母细胞恢复分裂后，再加入两种特异性药物(药物H和药物F)，观察初级卵母细胞分裂的情况，结果如下图所示。
注：“＋”表示处理，“－”表示未处理。
根据上述结果推测，药物H可能有________(填“促进”或“抑制”)酶P的作用；药物F可能有________(填“激活”或“抑制”)酶A的作用。cAMP抑制减数分裂Ⅰ的原因除了阻止缢缩环的形成，还可能改变缢缩环的________。
【答案】(1)23　次级卵母细胞和极体　cAMP可以活化酶P，酶P抑制了减数分裂Ⅰ (2)信号分子1　信号分子2作用于S2蛋白，通过G2蛋白抑制酶A，使细胞内的cAMP浓度降低，活化的酶P减少，从而解除了对减数分裂Ⅰ的抑制作用　(3)抑制　激活　位置
【解析】(1)人体含有23对同源染色体，而一个四分体就是一对联会的同源染色体，因此人的初级卵母细胞在减数分裂Ⅰ前期应含有23 个四分体；初级卵母细胞减数分裂Ⅰ形成的子细胞为次级卵母细胞和极体。通过图示可知，cAMP可以活化酶P，酶P抑制了减数分裂Ⅰ。(2)通过图示可知，信号分子1与S1蛋白结合，激活G1蛋白，G1蛋白激活酶A，酶A催化ATP水解产生cAMP，cAMP活化酶P，活化状态的酶P抑制减数分裂Ⅰ，所以在胚胎时期，女性体内的卵原细胞就已发育成为初级卵母细胞，但初级卵母细胞分裂停滞，该过程需要信号分子1的调控。进入青春期后，信号分子2作用于S2蛋白，通过G2蛋白抑制酶A，使细胞内的cAMP浓度降低，活化的酶P减少，从而解除了对减数分裂Ⅰ的抑制作用。(3)根据图中结果可知，只加药物F时，没有完成减数分裂Ⅰ的细胞增多，只加药物H时，没有完成减数分裂Ⅰ的细胞减少，这说明药物H特异性抑制酶P，进而促进减数分裂Ⅰ，药物F特异性激活酶A，催化ATP 脱去两个磷酸基团并发生环化形成cAMP，抑制减数分裂Ⅰ。由实验结果分析，cAMP抑制减数分裂Ⅰ会导致没有完成减数分裂Ⅰ的细胞增加，且此时产生两个体积相近的细胞，可能是阻止缢缩环的形成(或促进缢缩环的退化)及干扰缢缩环的定位(改变缢缩环形成位置)。