第1讲有丝分裂、减数分裂及相关比较
[目标要求] 1.简述细胞的生长和增殖的周期性。2描述细胞通过不同的方式进行分裂，其中有丝分裂保证了遗传信息在亲子代中的一致性。3.制作和观察根尖有丝分裂简易装片，或观察其永久装片。4.阐明减数分裂产生染色体数量减半的精细胞或卵细胞。5.举例说明配子的形成过程。6.举例说明受精过程。7.运用模型或视频观察减数分裂过程中染色体的变化。
考点一细胞的有丝分裂与减数分裂
1．细胞周期
(1)只有连续分裂的细胞才有细胞周期，高度分化的细胞、进行减数分裂的精原细胞和卵原细胞都没有细胞周期。但若性原细胞通过有丝分裂增殖，则有细胞周期。
(2)细胞周期必须是分裂间期在前，分裂期在后，不能颠倒，且分裂间期的时间远长于分裂期。
(3)秋水仙素(或低温)作用于细胞分裂前期，抑制纺锤体的形成。
(4)细胞癌变后，细胞周期缩短；受到抗原刺激后，B细胞、T细胞和记忆细胞的细胞周期缩短。2．细胞分裂过程中分裂图像、坐标曲线和柱形图
(1)有丝分裂过程中的分裂图像、相关曲线图与柱形图
(2)减数分裂过程中的分裂图像、相关曲线图与柱形图
(3)每条染色体上DNA含量变化曲线分析
(4)核DNA相对含量柱形图
①A组：处于DNA复制前间期或减数第二次分裂的前、中、后期。
②B组：处于间期，正在进行DNA的复制。
③C组：处于有丝分裂或减数第一次分裂。
1．(2018·全国Ⅲ，4)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
答案 B
解析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项正确。同源染色体联会发生在减数第一次分裂前期，有丝分裂过程中不发生同源染色体联会，B项错误。有丝分
裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂一次，形成的子细胞染色体数目与亲代细胞一致；减数分裂过程中染色体复制一次，细胞分裂两次，形成的子细胞的染色体数目是亲代细胞的一半，C项正确。当哺乳动物细胞处于有丝分裂中期和减数第二次分裂中期时，其染色体的形态稳定、数目清晰，排列在赤道板上，D项正确。
思维延伸判断正误：
(1)蚕豆叶肉细胞适合做观察细胞有丝分裂的材料(×)
(2)动物细胞有丝分裂间期DNA含量和染色体组数都加倍(×)
(3)有丝分裂过程中染色单体形成于分裂前期，消失于分裂后期(×)
(4)在有丝分裂中期，果蝇X染色体和常染色体的着丝点都排列在赤道板上(√)
(5)无丝分裂过程中没有DNA分子的复制(×)
(6)细胞进行有丝分裂和减数分裂均具有周期性(×)
2．(2017·全国Ⅱ，1)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()
答案 D
解析A图可表示减数第二次分裂前期，该分裂过程中，含有基因G和基因H(或基因g和基因h)的非同源染色体组合到一起，A正确；B图可表示减数第二次分裂前期，该分裂过程中，含有基因g和基因H(或基因G和基因h)的非同源染色体组合到一起，B正确；C图可表示经减数第二次分裂后形成的子细胞，该分裂过程中，含有基因g和基因H(或基因G和基因h)的非同源染色体组合到一起，C正确；减数第一次分裂后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，因此正常情况下，减数分裂形成的配子中不应该含有同源染色体和等位基因，D错误。
思维延伸细胞中相关物质或结构的判断
1．如图表示基因型为AaBb的高等生物处于不同分裂时期的细胞。下列说法与图示含义不相符的是()
A．甲细胞处于减数第一次分裂前期，可发生交叉互换现象
B．乙细胞所处的分裂时期，一定会出现A和a的分离
C．丙可能是次级精母细胞
D．若丁细胞中1号染色体上携带有基因A，则7号染色体相同位点上应有基因a
答案 B
解析甲细胞处于减数第一次分裂前期的四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间可发生交叉互换，A正确；乙细胞处于减数第二次分裂后期，等位基因A和a在减数第一次分裂后期随同源染色体的分离而分离，减数第二次分裂后期着丝点分裂，正常情况下，分离的是相同基因，B错误；由于无法判断细胞来自雌性还是雄性生物，所以丙可能是次级精母细胞，也可能是次级卵母细胞或第一极体，C正确；丁细胞处于有丝分裂后期，着丝点分裂，1号染色体和5号染色体是同源染色体，5号染色体和7号染色体是相同染色体，所以1号染色体上携带有基因A，则7号染色体相同位点上应有基因a，D正确。
2．(2020·福建泉州二模)先用15N标记马蛔虫(无性染色体)精原细胞核DNA的双链，接着置于14N的培养液中培养，让该精原细胞在特定的条件下进行一次有丝分裂或减数分裂。下列有关叙述正确的是()
A．有丝分裂中期与减数第二次分裂中期细胞，DNA数量相同
B．有丝分裂后期与减数第一次分裂后期细胞，染色体数相同
C．分别对减数分裂产生的四个精子的DNA进行密度梯度离心，其结果一致
D．有丝分裂后期细胞中的DNA分子，含15N标记的DNA分子占总数的50%
答案 C
解析有丝分裂中期与减数第一次分裂中期细胞DNA数量相同，减数第二次分裂染色体数目减半，DNA数量减半，A错误；有丝分裂后期染色体数目加倍，是减数第一次分裂后期细胞中的染色体数目的两倍，B错误；DNA进行半保留复制，减数分裂产生的四个精子的DNA 均为一条链被15N标记，一条链未被标记，进行密度梯度离心，其结果一致，C正确；DNA 进行半保留复制，有丝分裂后期细胞中的DNA分子，含15N标记的DNA分子占总数的100%，D错误。
3．(2019·天津南开区模拟)图1为细胞部分结构示意图，图2为一个细胞周期中RNA相对含量的变化。下列分析正确的是()
A．图1中的X是细胞中所有大分子物质进出和信息交流的通道
B．图1中A、B基因转录时，模板链都与DNA聚合酶发生结合
C．图2曲线出现两个高峰主要是因为转运氨基酸的rRNA增多
D．图2中分裂期RNA含量低的原因之一是染色体高度螺旋化
答案 D
解析据题图分析，图1中的X是核孔，是蛋白质、RNA等大分子物质出入细胞核的通道，但其具有选择性，比如DNA分子不能从核孔排出，A错误；基因转录的产物是RNA，转录需要的酶是RNA聚合酶，不是DNA聚合酶，B错误；图2曲线中RNA的两个高峰主要是由于转录产生的mRNA含量明显增多，转运氨基酸的是tRNA，不是rRNA，C错误；图2中，处在分裂期的细胞染色体高度螺旋化，不发生转录过程，且已转录的mRNA不断发生降解，导致RNA相对含量低，D正确。
4．(2020·山东，5)CDK1是推动细胞由分裂间期进入分裂期的关键蛋白。在DNA复制开始
后，CDK1发生磷酸化导致其活性被抑制，当细胞中的DNA复制完成且物质准备充分后，磷酸化的CDK1发生去磷酸化而被激活，使细胞进入分裂期。大麦黄矮病毒(BYDV)的M蛋白通过影响细胞中CDK1的磷酸化水平而使农作物患病。正常细胞和感染BYDV的细胞中CDK1的磷酸化水平变化如图所示。下列说法错误的是()
A．正常细胞中DNA复制未完成时，磷酸化的CDK1的去磷酸化过程受到抑制
B．正常细胞中磷酸化的CDK1发生去磷酸化后，染色质螺旋化形成染色体
C．感染BYDV的细胞中，M蛋白通过促进CDK1的磷酸化而影响细胞周期
D．M蛋白发挥作用后，感染BYDV的细胞被阻滞在分裂间期
答案 C
解析正常细胞中DNA复制未完成时，CDK1处于磷酸化状态，去磷酸化过程被抑制，A 项正确；正常细胞中，CDK1去磷酸化之后使细胞进入分裂期，染色质变为染色体，B项正确；感染BYDV的细胞中，CDK1磷酸化水平高，无法去磷酸化，M蛋白是通过抑制CDK1的去磷酸化过程而影响细胞周期的，C项错误；感染BYDV的细胞中，CDK1磷酸化水平高，去磷酸化受抑制，不能正常进入分裂期，停留在分裂间期，D项正确。
考点二细胞增殖与生物遗传变异的关系
1．细胞分裂引起生物变异的原因
2．姐妹染色单体上出现等位基因的原因
(1)一定源自基因突变的情况。
①在体细胞中发生；
②发生时间在间期；
③亲代基因纯合。
(2)一定源自交叉互换的情况。
①姐妹染色单体的其中一条有两种颜色；
②发生时间是减数第一次分裂前期。
(3)无任何提示，则上述两种情况都有可能。
3．根据配子的异常情况判断减数分裂的异常
假设亲代为AaX B Y
(1)若配子中出现同源染色体(如A、a或X B、Y)在一起时，则一定是减数第一次分裂异常。
(2)若配子中出现分开后的姐妹染色单体(如AA/aa或X B X B/YY)在一起时，则一定是减数第二次分裂异常。
(3)若出现AAa或Aaa或X B X B Y或X B YY的配子时，则一定是减数第一次分裂和减数第二次分裂均异常。
(4)若配子中无A和a或无X B和Y时，则可能是减数第一次分裂或减数第二次分裂异常。
(2018·天津，4)果蝇的生物钟基因位于X染色体上，有节律(X B)对无节律(X b)为显性；体色基因位于常染色体上，灰身(A)对黑身(a)为显性。在基因型为AaX B Y的雄蝇减数分裂过程中，若出现一个AAX B X b类型的变异细胞，下列有关分析正确的是()
A．该细胞是初级精母细胞
B．该细胞的核DNA数是体细胞的一半
C．形成该细胞过程中，A和a随姐妹染色单体分开发生了分离
D．形成该细胞过程中，有节律基因发生了突变
答案 D
解析若为初级精母细胞，细胞中应含有Y染色体，该细胞中已无Y染色体，故该细胞处于减数第二次分裂，应是次级精母细胞，A错误；该细胞处于减数第二次分裂，核DNA数与体细胞相同，B错误；由雄蝇的基因型为AaX B Y可知，A、a位于一对同源染色体上，A和a是随着同源染色体的分开而分离的，C错误；由雄蝇的基因型为AaX B Y可知，其体内无X b基因，而出现的变异细胞中含有X b基因，故是有节律基因X B突变为无节律基因X b所致，
D正确。
思维延伸若上述雄果蝇的一个基因型为AaX B Y的精原细胞进行减数分裂，则：
(1)若产生的精子为AX B∶aX B∶AY∶aY＝1∶1∶1∶1，则可能的原因是_________________ _______________________________________________________________________________。
(2)若产生的精子为AX B∶aX B∶aY＝1∶1∶2，则可能的原因是__________________________ _______________________________________________________________________________。答案(1)减数第一次分裂时，A、a基因所在的同源染色体发生了非姐妹染色单体间的交叉互换
(2)发生了基因突变，1个A基因突变成了a基因
1．下图中甲、乙为同一个精原细胞在减数分裂过程中产生的两个细胞，下列叙述正确的是()
A．甲细胞中存在A、a基因可能是因为发生了交叉互换或基因突变
B．甲细胞分裂结束形成的每个子细胞中各含有两个染色体组
C．乙细胞处于减数第二次分裂后期，其子细胞为精细胞或第二极体
D．乙细胞已开始胞质分裂，此时细胞中染色体数与体细胞的相同
答案 D
解析据题图分析，甲、乙两细胞均处于减数第二次分裂后期，甲图中存在A、a基因，若为交叉互换的结果，则乙图中也应该有A、a基因，因此甲细胞中存在A、a基因是基因突变形成的，A错误；甲细胞分裂结束形成的子细胞只含有一个染色体组，B错误；精原细胞的减数分裂不能形成极体，C错误；乙细胞处于减数第二次分裂后期，此时细胞已开始胞质分裂，细胞中染色体数目与体细胞的相同，D正确。
2．(2019·武汉市级示范高中联考)如图是果蝇某精原细胞分裂过程中，每个细胞核中DNA含量的变化曲线，据图分析，下列说法错误的是()
A．图中仅有EF段可发生基因重组
B．图中AB段和DE段容易发生基因突变
C．若发现某个精细胞染色体数目异常，则至少还有一个精细胞异常
D．若图中EF段的染色体分配错误，则该细胞产生的精细胞中有1/2异常
答案 D
解析分析曲线图可知，图示是果蝇某精原细胞分裂过程中，每个细胞核中DNA含量的变化曲线，其中AC表示有丝分裂，CH表示减数分裂。基因重组只发生在减数第一次分裂过程中，因此图中仅有EF段可发生基因重组，A正确；基因突变一般发生在分裂间期DNA分子复制时期，即图中AB段和DE段，B正确；若发现某个精细胞染色体数目异常，则与该精细胞来自同一个次级精母细胞的精细胞染色体数目也异常，即至少还有一个精细胞异常，C正确；若图中EF段的染色体分配错误，则该细胞产生的精细胞都异常，D错误。3．(2020·山东，6)在细胞分裂过程中，末端缺失的染色体因失去端粒而不稳定，其姐妹染色单体可能会连接在一起，着丝点分裂后向两极移动时出现“染色体桥”结构，如下图所示。若某细胞进行有丝分裂时，出现“染色体桥”并在两着丝点间任一位置发生断裂，形成的两条子染色体移到细胞两极。不考虑其他变异，关于该细胞的说法错误的是()
A．可在分裂后期观察到“染色体桥”结构
B．其子细胞中染色体的数目不会发生改变
C．其子细胞中有的染色体上连接了非同源染色体片段
D．若该细胞基因型为Aa，可能会产生基因型为Aaa的子细胞
答案 C
解析“染色体桥”是着丝点分裂后向两极移动时出现的，可在该细胞有丝分裂后期看到，A项正确；“染色体桥”会在两着丝点间任一位置发生断裂，形成两条子染色体，并移向细胞两极，不影响子细胞中染色体的数目，B项正确；由于“染色体桥”会在两着丝点间任一
位置发生断裂，很可能会导致形成的两条染色体不对等，有的可能出现染色体片段的增加，有的可能出现减少，但增加的染色体片段来自其姐妹染色单体，而不是非同源染色体，C项错误，D项正确。
4．某研究性学习小组对羊产生配子时的细胞减数分裂过程进行了研究，并绘制了相关图示。请回答下列问题：
(1)图1过程表明，通过减数分裂，染色体数目会______________________________________。减数第一次分裂后期染色体的行为特点是___________________________________________ _______________________________________________________________________________。
(2)图2显示的是一对同源染色体(常染色体)的不正常分离情况，产生异常配子①②③④的原因可能是_______________________________________________________________________。
(3)如果图3表示精原细胞，该精原细胞经图4形成了一个基因型为AB的精细胞，则其形成的其他精细胞的基因型是________________________。
答案(1)减半同源染色体分离，非同源染色体自由组合(2)减数第一次分裂后期同源染色体未分离，而是移向了细胞的同一极(3)Ab、ab、aB
解析(1)图1过程表示正常的减数分裂。通过减数分裂，染色体数目会减半，减数第一次分裂后期同源染色体分离，非同源染色体自由组合。(2)图2显示的是一对同源染色体(常染色体)的不正常分离情况，原因可能是减数第一次分裂后期同源染色体未分离，而是移向了细胞的同一极。(3)如果图3表示精原细胞，该精原细胞经图4形成了一个基因型为AB的精细胞，说明同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，B与b互换，则其形成的其他精细胞的基因型是Ab、ab、aB。