减I、减II 两次分裂、联会与四分体、同源分离与着丝点分裂、染色体/DNA/单体数目曲线、有丝 vs 减数图像辨析、配子多样性(2ⁿ + 交叉互换)、受精恢复二倍体、与孟德尔定律的细胞学基础、染色体不分离异常——把"两次分裂谁分谁"理顺,图像题一眼看穿。
以 2n=4(两对同源染色体)为例。减I拆开同源染色体(数目减半的关键);减II拆开姐妹染色单体(不再减半)。牢记:联会、四分体、同源分离是减数分裂独有,有丝分裂绝不会出现。
| 时期 | 关键事件 | 发生了什么 |
|---|---|---|
| 间期 | DNA 复制 | 每条染色体复制成 2 条姐妹染色单体(共用一个着丝点) |
| 减Ⅰ前期 | 联会 → 四分体 | 同源染色体两两配对,一个四分体 = 2 条同源染色体 = 4 条染色单体;可能发生交叉互换 |
| 减Ⅰ中期 | 四分体排列赤道板 | 同源染色体成对排在赤道板两侧 |
| 减Ⅰ后期 | 同源染色体分开 | 成对的同源染色体分开,分别移向两极;非同源染色体自由组合;着丝点不分裂 |
| 减Ⅰ末期 | 细胞一分为二 | 染色体数目减半(2n→n),每条仍含 2 条姐妹染色单体 |
| 减Ⅱ前中期 | 染色体排赤道板 | 此时无同源染色体,染色体的着丝点排在赤道板上 |
| 减Ⅱ后期 | 着丝点分裂 | 姐妹染色单体分开成为两条子染色体,移向两极(与有丝分裂后期机制相同) |
| 减Ⅱ末期 | 再次一分为二 | 1 个细胞 → 4 个子细胞(精:4 精细胞;卵:1 卵细胞 + 3 极体) |
⚠ 减半发生在减Ⅰ(同源分离),不是减Ⅱ。减Ⅱ只是把单体分开,染色体数目短暂加倍后又随细胞分裂回到 n。
用两对同源染色体(红=父方一对、蓝=母方一对)演示:联会成四分体 → 可交叉互换 → 减Ⅰ同源分离 → 减Ⅱ着丝点分裂姐妹分开。可播放,也可"下一步"分步看。
横轴为减数分裂各时期,三条曲线联动:染色体数、DNA 数、染色单体数。点时期名或拖指针,读出当前三值与"为什么"。
【题】某高等动物体内一个精原细胞(2n=4)进行减数分裂。下列有关叙述,正确的是( )
A. 减Ⅰ前期同源染色体联会形成四分体,此时细胞中含 4 条染色体、8 条染色单体、8 个 DNA 分子
B. 减Ⅰ后期同源染色体分开,细胞中染色体数目加倍为 8
C. 减Ⅱ后期着丝点分裂,姐妹染色单体分开,此时细胞中染色体数目为 2
D. 该精原细胞最终只能产生 1 种精子
| 特征 | 有丝分裂 | 减数分裂 |
|---|---|---|
| 联会 / 四分体 | ❌ 从不出现 | ✅ 减Ⅰ前期出现 |
| 同源染色体分开 | ❌ 不发生 | ✅ 减Ⅰ后期 |
| 着丝点分裂(姐妹分开) | ✅ 后期 | ✅ 减Ⅱ后期 |
| 子细胞数与染色体 | 2 个,与母细胞相同(2n) | 4 个,减半(n) |
三步辨图法:① 看后期两极——移向一极的染色体里有没有同源染色体成对?有 = 有丝后期;没有(且是同源分开)=减Ⅰ后期;单体刚分开且无同源 = 减Ⅱ后期。② 看是否有联会/四分体——有必是减Ⅰ前期。③ 数染色体总数是否为奇/偶、是否已减半。
下面随机给一张分裂图,先自己判断"时期 + 方式",再点揭晓核对;点换一张继续练。
【题】图为某二倍体动物(2n=4)细胞分裂某时期示意图,细胞质尚未分开,能观察到同源染色体分别移向细胞两极。下列判断正确的是( )
A. 该细胞一定处于有丝分裂后期
B. 该细胞一定处于减数第一次分裂后期
C. 该细胞可能处于减数第二次分裂后期
D. 该细胞不可能发生过交叉互换
一个个体能产生的配子种类,来自两大来源:非同源染色体自由组合(减Ⅰ后期,n 对同源 → 2ⁿ 种)与交叉互换(同源染色体间交换片段,进一步增加种类)。这正是有性生殖后代多样、也是基因自由组合定律的细胞学基础。
不考虑交叉互换时,一个含 n 对同源染色体的个体理论上产生 2ⁿ 种配子;单个精原细胞只能产生 2 种(4 个)配子。
同源染色体的非姐妹染色单体之间在四分体时期交换对应片段。看关闭/开启交叉互换后,产生的配子基因型如何从 2 种变成 4 种。
【题】不考虑基因突变和染色体变异,某雄性动物含 3 对同源染色体(n=3),且三对同源染色体上的基因均为杂合。不考虑交叉互换时,该动物体内一个精原细胞减数分裂最多能产生几种精子?该个体(全部精原细胞)理论上最多能产生几种精子?
配子(n)通过受精融合成受精卵(2n),染色体数目恢复。减数分裂使配子染色体数减半,受精作用使其恢复,二者共同保证有性生殖前后代体细胞染色体数目恒定。子代一半染色体来自父方、一半来自母方(但线粒体等细胞质几乎全来自卵细胞)。
点"受精"看精子(n)与卵细胞(n)融合成受精卵(2n)。旁边计数器同步显示数目如何"减半 → 恢复"。
【题】人的体细胞中含 46 条染色体(23 对同源染色体)。下列关于减数分裂与受精作用维持染色体数目恒定的叙述,错误的是( )
A. 精子和卵细胞中染色体数目均为 23 条
B. 受精卵中的 23 对同源染色体,一条来自父方、一条来自母方
C. 若减数分裂不发生染色体数目减半,受精后子代体细胞染色体数目会逐代加倍
D. 受精卵通过减数分裂发育为新个体的体细胞,染色体数目保持 46 条不变
▸ 分离定律的细胞学基础:等位基因位于一对同源染色体的相同位置,减Ⅰ后期同源染色体分开 → 等位基因随之分离,进入不同配子。所以杂合子 Aa 产生 A、a 两种配子且比例 1:1。
▸ 自由组合定律的细胞学基础:位于非同源染色体上的两对(或多对)基因,在减Ⅰ后期随非同源染色体自由组合而组合。所以 AaBb 产生 AB、Ab、aB、ab 四种配子,比例 1:1:1:1。
⚠ 若两对基因位于同一对同源染色体(连锁),就不满足自由组合,配子比例会偏离 1:1:1:1(除非发生交叉互换产生重组型)。
【题】基因型为 AaBb 的个体(A、a 与 B、b 分别位于两对同源染色体上),不考虑交叉互换和基因突变。下列有关叙述,正确的是( )
A. 该个体产生的配子只有 AB、ab 两种
B. 该个体产生 AB、Ab、aB、ab 四种配子的比例为 1:1:1:1
C. 分离定律和自由组合定律的实质都发生在减数第二次分裂
D. 若 A、a 与 B、b 位于同一对同源染色体上,也遵循自由组合定律
正常时同源染色体(减Ⅰ)或姐妹染色单体(减Ⅱ)会分开;若某次分裂发生不分离,就会产生染色体数目异常的配子(n+1 或 n−1),受精后导致三体/单体(如 21 三体综合征)。判断发生在减Ⅰ还是减Ⅱ,是难点。
口诀:减Ⅰ不分离 → 两个次级细胞都异常 → 4 个配子多为 (n+1)(n+1)(n−1)(n−1);减Ⅱ不分离 → 只 1 个次级细胞出问题 → 4 个配子为 (n+1)(n−1)(n)(n)。
【题】某雄性动物基因型为 AaXBY(A/a 位于一对常染色体上,不考虑交叉互换)。其体内某精原细胞减数分裂产生的 4 个精子中,检测到一个精子基因型为 AaXB,其余三个分别为 aXB、AY、Y(其中一个丢失了该常染色体)。据此可判断该精原细胞发生染色体不分离的时期及理由是什么?
高考减数分裂题万变不离五类。每类给触发信号 → 标准动作 → 带解例题 → 陷阱。
触发信号:给一张细胞分裂模式图/显微图,问"处于什么时期?何种分裂?"
标准动作:① 数染色体总数,判断是否 2n;② 看有无联会/四分体(有→减Ⅰ前期);③ 看后期两极——有同源成对→有丝后期;无同源、同源刚分开→减Ⅰ后期;无同源、姐妹刚分开→减Ⅱ后期。
⚠ 陷阱:减Ⅱ后期与有丝后期都"着丝点分裂",极易混。区别看移向一极的染色体里有没有同源染色体:有丝后期有(仍是 2n 套),减Ⅱ后期没有(已是 1 套)。
触发信号:给"数目—时期"折线,问某段代表哪一时期/哪种物质。
标准动作:先定"减半在哪":染色体数在减Ⅰ末减半、减Ⅱ末再减半(相对复制后);DNA 在间期加倍、减Ⅰ末减半、减Ⅱ末再减半;染色单体在间期出现(0→4n)、减Ⅱ后期着丝点分裂瞬间归 0。抓"哪条线先掉、掉几次"。
⚠ 陷阱:染色体数在减Ⅱ后期会短暂加倍(着丝点分裂,单体变染色体),别误以为"一直减半"。DNA 不会因着丝点分裂而变。
触发信号:"某生物 2n=___,不考虑交叉互换,能产生多少种配子?""一个精原细胞产生几种?"
标准动作:个体(考虑所有细胞)→ 2ⁿ 种(n 为同源对数);一个精原细胞 → 只 2 种(4 个);一个卵原细胞 → 只 1 种(1 个卵 + 3 极体)。考虑交叉互换则种类更多。
⚠ 陷阱:分清"一个细胞"和"一个个体"。一个精原细胞受同源自由组合方式限制,只有一种组合方式 → 2 种配子;别直接套 2ⁿ。
触发信号:给一个异常配子基因型(如 AA、aa、Aa 或含两条同源),倒推是哪次分裂出错。
标准动作:看异常配子里多出来的两条是同源染色体(基因如 Aa)还是姐妹染色单体(基因如 AA/aa)。含同源(Aa)→减Ⅰ不分离;含相同姐妹(AA 或 aa)→减Ⅱ不分离。
⚠ 陷阱:AA/aa 是姐妹单体(减Ⅱ),Aa 是同源(减Ⅰ)。交叉互换会打乱,题目若声明无交叉互换才好判。
触发信号:给分裂图问"此细胞是初级/次级精母、卵母还是极体?雌雄?"
标准动作:看细胞质是否均等分裂:不均等(一大一小)→ 雌性(卵母/极体);均等 → 雄性或(第一)极体。有同源→初级(精/卵)母细胞;无同源→次级母细胞或极体。
⚠ 陷阱:次级卵母细胞的细胞质不均等(要给卵细胞留营养);第一极体分裂则均等。别把"均等"一概判成雄性。
① 减半在减Ⅰ(同源分离),不是减Ⅱ;减Ⅱ只拆姐妹单体。
② 联会、四分体、同源分离是减数独有;有丝分裂绝不出现同源配对。
③ 减Ⅱ后期着丝点分裂,染色体数短暂加倍后再随分裂回到 n;DNA 数此刻不变。
④ 一个精原细胞只产 2 种(4 个)配子,一个卵原细胞只产 1 种(1 卵+3 极体);"2ⁿ"是对整个个体而言。
⑤ 次级卵母细胞细胞质不均等分裂;别只凭"均等/不均等"下雌雄结论,要结合有无同源。
⑥ 异常配子含 Aa(同源)→ 减Ⅰ不分离;含 AA/aa(姐妹)→ 减Ⅱ不分离。
⑦ 交叉互换发生在四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间,不是姐妹之间。
⑧ 受精时精卵各贡献一半核染色体,但受精卵细胞质(含线粒体)几乎全来自卵细胞 → 母系遗传。
▸ "数目三线"速判:任一时期,先问"复制了吗(有无单体)、减Ⅰ过了吗、减Ⅱ过了吗"。染色体数=2n(减Ⅰ前全程)→n(减Ⅰ末)→减Ⅱ后期瞬间 2n→末期 n;DNA=2c→4c(间期)→2c(减Ⅰ末)→c(减Ⅱ末);单体=0→4n(间期出现)→2n(减Ⅰ末)→0(减Ⅱ后期)。三条独立记,别互相带。
▸ 自由组合的 2ⁿ 从哪来:减Ⅰ后期每对同源"各奔一极"有 2 种朝向,n 对独立 → 2ⁿ 种组合。这就是自由组合定律,不是巧合。
▸ 用配子基因型倒推分裂错误:先看"多出的两条"是同源(Aa,减Ⅰ)还是姐妹(AA/aa,减Ⅱ);再结合性染色体(如 XY 同现→减Ⅰ,XX 或 YY 同现→减Ⅱ)双重定位。
▸ 荧光标记/同位素追踪:DNA 半保留复制 + 减数分裂两次分裂,可算某条染色单体被标记的概率。核心:复制一次每条 DNA 一条链带标记,减Ⅰ减Ⅱ按染色体随机分配。
▸ 基因重组的两个来源:①减Ⅰ后期非同源染色体自由组合;②四分体时期交叉互换。基因突变≠基因重组,前者产生新基因、后者只是重新组合已有基因。
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