2.1 减数分裂和受精作用 讲义【新教材】2020-2021学年高一生物人教版（2019）必修二

第2章
基因和染色体的关系
第1节
减数分裂和受精作用
【素养目标】
认知精子形成的过程
了解减数分裂过程中胞内相关物质含量的变化
【必备知识】
一、减数分裂的概念
减数分裂(meiosis)是进行有性生殖的生物形成生殖细胞过程中所特有的细胞分裂方式。在减数分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次，新产生的生殖细胞中的染色体数目比体细胞减少一半。
（注：体细胞主要通过有丝分裂产生，有丝分裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂一次，新产生的细胞中的染色体数目与体细胞相同。）
二、减数分裂的过程
1、精子的形成过程：精巢（哺乳动物称睾丸）
减数第一次分裂
间期：染色体复制(包括DNA复制和蛋白质的合成)。
前期：同源染色体两两配对（称联会），形成四分体。
四分体中的非姐妹染色单体之间常常交叉互换。
中期：同源染色体成对排列在赤道板上（两侧）。
后期：同源染色体分离；非同源染色体自由组合。
末期：细胞质分裂，形成2个子细胞。
减数第二次分裂（无同源染色体）
前期：染色体排列散乱。
中期：每条染色体的着丝粒都排列在细胞中央的赤道板上。
后期：姐妹染色单体分开，成为两条子染色体。并分别移向细胞两极。
末期：细胞质分裂，每个细胞形成2个子细胞，最终共形成4个子细胞。
2、卵细胞的形成过程：卵巢
三、精子与卵细胞的形成过程的比较
?
精子的形成
卵细胞的形成
不同点
形成部位
精巢（哺乳动物称睾丸）
卵巢
过　　程
有变形期
无变形期
子细胞数
一个精原细胞形成4个精子
一个卵原细胞形成1个卵细胞+3个极体
相同点
精子和卵细胞中染色体数目都是体细胞的一半
四、（1）同源染色体：①形态、大小基本相同；②一条来自父方，一条来自母方。
（2）精原细胞和卵原细胞
的染色体数目与体细胞相同。因此，它们属于体细胞，通过有丝分裂
的方式增殖，但它们又可以进行减数分裂形成生殖细胞。
（3）减数分裂过程中染色体数目减半发生在减数第一次分裂，原因是同源染色体分离并进入不同的子细胞。所以减数第二次分裂过程中无同源染色体。
（4）减数分裂过程中染色体和DNA的变化规律
（5）减数分裂形成子细胞种类：
假设某生物的体细胞中含n对同源染色体，则：
它的精（卵）原细胞进行减数分裂可形成2n种精子（卵细胞）；
它的1个精原细胞进行减数分裂形成2种精子。它的1个卵原细胞进行减数分裂形成1种卵细胞。
五、受精作用的特点和意义
特点：
受精作用是精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面，不久精子的细胞核就和卵细胞的细胞核融合，使受精卵中染色体的数目又恢复到体细胞的数目，其中有一半来自精子，另一半来自卵细胞。
意义：减数分裂和受精作用对于维持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具有重要的作用。
六、减数分裂与有丝分裂图像辨析步骤：
1、细胞质是否均等分裂：不均等分裂——减数分裂中的卵细胞的形成
2、细胞中染色体数目：
若为奇数——减数第二次分裂（次级精母细胞、次级卵母细胞、
减数第二次分裂后期，看一极）
若为偶数——有丝分裂、减数第一次分裂、
3、细胞中染色体的行为：
有同源染色体——有丝分裂、减数第一次分裂
联会、四分体现象、同源染色体的分离——减数第一次分裂
无同源染色体——减数第二次分裂
4、姐妹染色单体的分离
一极无同源染色体——减数第二次分裂后期
一极有同源染色体——有丝分裂后期
注意：若细胞质为不均等分裂，则为卵原细胞的减Ⅰ或减Ⅱ的后期。
例：判断下列细胞正在进行什么分裂，处在什么时期？
答案：减Ⅱ前期
减Ⅰ前期
减Ⅱ前期
减Ⅱ末期
有丝后期
减Ⅱ后期
减Ⅱ后期
减Ⅰ后期
答案：有丝前期
减Ⅱ中期
减Ⅰ后期
减Ⅱ中期
减Ⅰ前期
减Ⅱ后期
减Ⅰ中期
有丝中期
【本节重点】
1.n个精原细胞和n个卵原细胞，经减数分裂形成的精子和卵细胞结合，最多能形成n个受精卵，而不是4n个。
【例题解析】
例1.果蝇1个精原细胞中的1个核DNA分子用15N标记，在正常情况下，其减数分裂形成的精子中，含有15N的精子数占（??
）
A.??????????????????????????????????????????B.??????????????????????????????????????????C.??????????????????????????????????????????D.?
例2.一个基因型为AaXbY的精原细胞，在减数分裂过程中，由于染色体分配紊乱，产生了一个基因型为AaaY的精子，则另外三个精子的基因型分别是（??
）
A.?AY、Xb、Xb???????????????B.?AAaXb、Xb、Y???????????????C.?AaaY、AXb、AXb???????????????D.?AXb、Xb、Y
答案：例1.D
【解析】减数分裂过程中，同源染色体要发生联会和分离现象，因此要体现减数分裂过程中染色体中DNA的变化，至少要画出一对同源染色体。果蝇一个精原细胞中的一个核DNA分子用15N标记，即果蝇4对同源染色体中有3对未标记（画图时可略去），另一对同源染色体中有一条染色体上的DNA分子用15N标记，则该精原细胞进行正常减数分裂形成精细胞时，染色体和DNA的标记情况可用下图进行解析。由图解可看出，有1/2的精子被15N标记，故答案为：D。
注：图中实线代表被15N标记的染色体，虚线代表没被标记的染色体。
例2.
A
【解析】一个基因型为AaXbY的精原细胞，产生了一个基因型为AaaY的精子，说明减数第一次分裂后期，含有基因A和a的同源染色体未分离，移向了同一极，形成基因型为AAaaYY和XbXb的两个次级精母细胞；基因型为AAaaYY的次级精母细胞在减数第二次分裂后期，基因a所在的姐妹染色单体分开后移向了同一极，形成基因型为AaaY和AY的两个精子，而基因型为XbXb的次级精母细胞正常分裂，形成基因型均为Xb的两个精子。因此，另外三个精子的基因型分别是AY、Xb、Xb。
故答案为：A。
【素养作业】
1.一个家庭中，父亲与母亲正常，婚后生了一个性染色体组成为XYY的儿子，则产生异常生殖细胞的亲本及产生时间最可能为(　
　)
A.?父亲、减数第一次分裂后期
B.?父亲、减数第二次分裂后期
C.?母亲、减数第一次分裂后期
D.?母亲、减数第二次分裂后期
2.受精作用的叙述错误的是(??
??)
A.?受精时，精子和卵细胞的染色体会合在一起
B.?合子中的染色体一半来自父方，一半来自母方
C.?合子中全部的遗传物质一半来自父方，一半来自母方
D.?合子中的染色体数与本物种体细胞的染色体数相同
3.下图是细胞有丝分裂和减数分裂过程不同时期的模式图，其中表示减数分裂的是（??
）
A.?①②??????????????????????????????????B.?③④??????????????????????????????????C.?①④?????????????????????????????????????D.?②③
4.下图为初级精母细胞减数分裂时的一对同源染色体示意图，图中1～8表示基因。不考虑突变的情况下，下列叙述正确的是
A.?1与2、3、4互为等位基因，与6、7、8互为非等位基因
B.?同一个体的精原细胞有丝分裂前期也应含有基因1～8
C.?1与3都在减数第一次分裂分离，1与2都在减数第二次分裂分离
D.?1分别与6、7、8组合都能形成重组型的配子
5.基因型为AaXBY的小鼠仅因为减数分裂过程中染色体未正常分离，而产生一个不含性染色体的AA型配子。等位基因A，a位于2号染色体上。下列关于染色体未分离时期的分析，正确的是（??
）
A.?2号染色体一定在减数第二次分裂时未分离?????????
B.?2号染色体一定在减数第一次分裂时未分离
C.?性染色体一定在减数第二次分裂时未分离???????????
D.?性染色体一定在减数第一次分裂时未分离
6.下列关于同源染色体与四分体的叙述正确的是（??
）
A.?两条染色体复制后形成一个四分体??????????????????????B.?一对同源染色体就是一个四分体
C.?同源染色体联会后形成四分体?????????????????????????????D.?X染色体和Y染色体不是同源染色体
7.如图所示①、②、③表示动物进行有性生殖的的三个生理过程，有关说法正确的是（??
）
A.?①过程主要以有丝分裂方式增殖??????????B.?②过程主要以减数分裂方式增殖
C.?③过程导致染色体数目减半???????????????????D.?①和②过程保证了前后代染色体数目的恒定
8.某动物的精子细胞中有染色体16条，则在该动物的初级精母细胞中存在染色体数、四分体数、染色单体数、核DNA分子数分别是（??
）
A.?32、16、64、64?????????????B.?32、8、32、64???????????C.?16、8、32、32?????????????D.?16、0、32、32
参考答案
1.【答案】
B
【解析】正常双亲，婚后生了一个性染色体组成为XYY的儿子，异常的是Y染色体数目，儿子的X染色体来自母亲，Y染色体来自父亲，所以产生异常生殖细胞的是父亲，产生的原因是减数第二次分裂后期Y染色体的姐妹染色单体没有分开，所以B符合题意。
故答案为：B
2.【答案】
C
【解析】A.受精时，精子和卵细胞的染色体会合在一起，A不符合题意；
B.合子中的染色体一半来自父方，一半来自母方，B不符合题意；
C.合子中细胞核内的遗传物质一半来自父方，一半来自母方，细胞质中的遗传物质几乎全部来自母方，C符合题意；
D.合子中的染色体数与本物种体细胞的染色体数相同，D不符合题意。
故答案为：C
3.【答案】
B
【解析】根据同源染色体的有无及其行为可判断，①为有丝分裂中期，②为有丝分裂后期，③为减数第一次分裂后期，④为减数第二次分裂后期，B项正确。
4.【答案】
B
【解析】1与2是相同基因，1与3、4可能互为等位基因，1与6、7、8互为非等位基因，A错误；精原细胞有丝分裂前期与其进行减数分裂时形成的初级精母细胞含有的染色体的数目和基因种类、数目均相同，故均含有基因1~8，B正确；若不考虑交叉互换，1与3会在减数第一次分裂的后期随同源染色体的分开而分离，1与2会在减数第二次分裂的后期随姐妹染色单体的分开而分离，若考虑交叉互换，则1与2可能会在减数第一次分裂的后期随同源染色体分开而分离，1与3可能在减数第二次分裂的后期随姐妹染色单体的分开而分离，C错误；1与5在同一条姐妹染色单体上，5与6是相同的基因，因此1与6的组合不能形成重组配子，D错误。故答案为：B。
5.【答案】
A
【解析】A、由上述分析可知，2号染色体一定在减数第二次分裂时未分离，A正确；
B、若2号染色体在减数第一次分裂时未分离，则该配子中会含有a基因，B错误；
CD、由上述分析可知，性染色体可能在减数第二次分裂中未分离，也可能在减数第一次分裂中未分离，C错误；D错误。
故答案为：A。
6.【答案】
C
【解析】A、两条染色体复制后如不能联会，则不会形成一个四分体，A错误；
B、一对同源染色体只有在减数分裂过程中发生联会时，才会形成一个四分体，B错误；
C、联会后的一对同源染色体形成四分体，C正确；
D、X染色体和Y染色体的形态、大小虽然不同，但能发生联会，所以是同源染色体，D错误。
故答案为：C。
7.【答案】
C
【解析】A、图中①过程表示受精作用，不存在细胞分裂过程，A错误；
B、②过程主要以有丝分裂方式增殖，B错误；
C、③过程表示减数分裂，减数分裂导致染色体数目减半，C正确；
D、减数分裂（③）和受精作用（①）保证了前后代染色体数目的恒定，D错误。
故答案为：C。
8.【答案】
A
【解析】由题干可知，某动物的精子细胞中有16条染色体，其染色体数是体细胞中的一半，所以该动物的体细胞中有32条染色体，每条染色体上有一条DNA。初级精母细胞中染色体数和体细胞相同，但是DNA已经复制，每条染色体上有2条DNA，所以该动物初级精母细胞中有32条染色体，64条DNA；两条同源染色体构成一个四分体，所以四分体数目是染色体数目的一半，即该动物初级精母细胞中有16个四分体；每个四分体内有两条同源染色体，每条染色体上有两条姐妹染色单体，故一个四分体有4个姐妹染色单体，即该动物初级精母细胞中染色单体数为16×4=64。因此该动物的初级精母细胞中染色体数、四分体数、染色单体数、核DNA分子数分别为32、16、64、64，A正确。
故答案为：A。