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第3 讲 减数分裂和受精作用
考点一 减数分裂与动物配子的形成
1.减数分裂的概念
（1）范围：进行 有性生殖 的生物，
（2）时期：在产生 成熟生殖细胞 时
（3）特点： 染色体数目 减半的细胞分裂。
（4）过程：染色体只复制 一次 ，而细胞分裂 两次 。
（5）结果： 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.过程(以二倍体雄性动物为例)
时期 图像 主要特征
DNA 复制 ，有关 蛋白质 合成，结果每条染色体上含有
间期
2 条染色单体
同源染色体发生 联会 ，形成 四分体 ，非姐妹染色单
前期
减
体间可能发生 交叉互换
数
中期 成对同源染色体排列在细胞中央 赤道板 上
第
一
次 后期 同源染色体 分离 ，非同源染色体 自由组合
分
减
细胞质 分裂 ，形成2个子细胞。细胞中染色体数目 减
裂
末期
数
半
分
前期 染色体 散乱 分布在细胞中
减
裂
数
中期 染色体的着丝点排列在细胞中央的 赤道板 上
第
二 着丝点 分裂 ，染色单体分开成为 染色体 ，染色体数
后期
次 目 加倍
分
细胞质 分裂 ，一个细胞分裂成为2个子细胞。细胞中染
裂 末期
色体数目是体细胞染色体数目的 一半
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 卵巢
时间 初情期 胎儿时期 ( 性别分化以后 ) 和初情期以后
细胞质分裂 均等 分裂 卵母细胞 不均等 分裂；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 1个卵原细胞→ 1 个较大的卵细胞和 3→变形成为 4 个精子， 2
个较小的极体。
种类型。
(1)染色体的行为和数目变化的过程是一样的，表现在：
①染色体都是在减Ⅰ前的 间期 复制
相同点 ②减 Ⅰ 都发生同源染色体联会和分离
③减 Ⅱ 都发生着丝点分裂，姐妹染色单体分开
(2)产生的子细胞数目都是 4 个，且子细胞中染色体数目都 减半
4.受精作用
（1）定义：受精作用是卵细胞和精子 相互识别 ，融合成为 受精卵
的过程。如下图所示：
（2）受精过程：受精时，通常是精子的 头部 进入卵细胞，尾部留在外面，与此同时，
卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应, 以阻止其他精子再进入 。精子的头部进入卵细
胞后不久，精子的 细胞核 和卵细胞的 细胞核 相融合，使彼此的染色体会合在一起。
（3）实质：精子的细胞核与卵细胞的细胞核相 融合 。
（4）结果：受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，其中有一的
染色体来自 精子 （父方），另一半来自 卵细胞 （母方）。
（5）意义：对于有性生殖的生物来说，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 遗传和变异 ，都是十分重要的。
5.后代多样性的原因
由于减数分裂形成的配子，染色体组成具有 多样性 ，导致不同配子遗传物质的差
异，加上受精过程中卵细胞和精子结合的 随机性 ，同一双亲的后代必然呈现 多样性
。 这样的多样性有利于生物在自然选择中进化，提现了有性生殖的优越性。
时期 图示 染色体行为
减数分裂第一次前期 四分体中姐妹染色单体之间可能发生互换
减数分裂第一次后期 同源染色体分离，非同源染色体自由组合
6.相关概念
（1）同源染色体： _ 配对 _的两条染色体， 形状和大小 一般都相同，一条来自 父方 ，
一条来自 母方 ，叫做同源染色体。（性染色体的形状和大小不同）
（2）联会： 同源染色体 两两配对的现象叫做联会。
（3）四分体：联会后的每对 同源染色体 含有 四条 姐妹染色单体，叫做四分体。
（4）交叉互换：四分体中的 非姐妹染色单体 之间经常发生缠绕，并交
换一部分片段的现象叫做交叉互换。考点二 细胞分裂过程中染色体与核DNA数量的变化
1.模型：
2.判断技巧：
3.变式图：每条染色体上的DNA数
（1）如果此图代表有丝分裂:AB段表示间期，BC段表示前期和中期，CD段表示后期，DE
段表示后期和末期。
（2）如果此图代表减数分裂:AB段表示间期，BC段表示减数第一次分裂和减数第二次分裂
前期和中期，CD段表示减数第二次分裂后期，DE段表示减数第二次分裂后期和末期。
4.变式图：染色体/DNA 比值的变化
（1）如果此图代表有丝分裂:AB段表示间期，BC段表示前期和中期，CD段表示后期，DE
段表示后期和末期。
（2）如果此图代表减数分裂:AB段表示间期，BC段表示减数第一次分裂和减数第二次分裂
前期和中期，CD段表示减数第二次分裂后期，DE段表示减数第二次分裂后期和末期。
5.“三看法”判断细胞分裂的方式及时期减Ⅱ
减Ⅰ
有 丝
减Ⅱ
【真题训练】
一、单选题
1．（2022·湖北·高考真题）为了分析某21三体综合征患儿的病因，对该患儿及其父母
的21号染色体上的A基因（A1~A4）进行PCR扩增，经凝胶电泳后，结果如图所示。关于
该患儿致病的原因叙述错误的是（ ）
A．考虑同源染色体交叉互换，可能是卵原细胞减数第一次分裂21号染色体分离异常
B．考虑同源染色体交叉互换，可能是卵原细胞减数第二次分裂21号染色体分离异常
C．不考虑同源染色体交叉互换，可能是卵原细胞减数第一次分裂21号染色体分离异常
D．不考虑同源染色体交叉互换，可能是卵原细胞减数第二次分裂21号染色体分离异常
【答案】D
【详解】
A、如果发生交叉互换，卵原细胞减数第一次分裂21号染色体分离异常，A2、A3所在的染
色体可进入同一个卵细胞，A正确；
B、考虑同源染色体交叉互换，卵原细胞减数第二次分裂21号染色体分离异常，A2、A3所
在的染色体可进入同一个卵细胞，B正确；
C、不考虑同源染色体交叉互换，可能是卵原细胞减数第一次分裂21号染色体分离异常，C
正确。
D、不考虑同源染色体交叉互换，患儿含有三个不同的等位基因，不可能是卵原细胞减数第
二次分裂21号染色体分离异常，D错误。
2．（2022·山东·高考真题）减数分裂Ⅰ时，若同源染色体异常联会，则异常联会的同源
染色体可进入1个或2个子细胞；减数分裂Ⅱ时，若有同源染色体则同源染色体分离而姐
妹染色单体不分离，若无同源染色体则姐妹染色单体分离。异常联会不影响配子的存活、
受精和其他染色体的行为。基因型为Aa的多个精原细胞在减数分裂Ⅰ时，仅A、a所在的
同源染色体异常联会且非姐妹染色单体发生交换。上述精原细胞形成的精子与基因型为Aa
的卵原细胞正常减数分裂形成的卵细胞结合形成受精卵。已知A、a位于常染色体上，不考
虑其他突变，上述精子和受精卵的基因组成种类最多分别为（ ）A．6；9 B．6；12 C．4；7 D．5；9
【答案】A
【详解】
基因型为Aa的多个精原细胞在减数分裂Ⅰ时，仅A、a所在的同源染色体异常联会且非姐
妹染色单体发生交换。（1）若A、a所在的染色体片段发生交换，则A、a位于姐妹染色单
体上，①异常联会的同源染色体进入1个子细胞，则子细胞基因组成为AAaa或不含A、a，
经减数第二次分裂，同源染色体分离而姐妹染色单体不分离,可形成基因型为Aa和不含
A、a的精子；②异常联会的同源染色体进入2个子细胞，则子细胞基因组成为Aa，经减数
第二次分裂，可形成基因型为A或a的精子；（2）若A、a所在的染色体片段未发生交换，
③异常联会的同源染色体进入1个子细胞，则子细胞基因组成为AAaa或不含A、a，经减数
第二次分裂，同源染色体分离而姐妹染色单体不分离，可形成基因型为AA、aa和不含A、
a的精子；④异常联会的同源染色体进入2个子细胞，则子细胞基因组成为AA或aa，经减
数第二次分裂，可形成基因型为A或a的精子；综上所述，精子的基因组成包括AA、aa、
Aa、A、a和不含A或a，共6种，与基因组成为A或a的卵细胞结合，通过棋盘法可知，受
精卵的基因组成包括AAA、AAa、Aaa、aaa、AA、Aa、aa、A、a，共9种。
3．（2022·浙江·高考真题）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，所处时期为前期Ⅱ
B．①与②的分离发生在后期Ⅰ，③与④的分离发生在后期Ⅱ
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
【答案】D
【详解】
A、根据形成四分体可知，该时期处于前期Ⅰ，为初级卵母细胞，A错误；
B、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后期Ⅰ，B错
误；
C、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；
D、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。
4．（2022·全国·高考真题）有丝分裂和减数分裂是哺乳动物细胞分裂的两种形式。某动
物的基因型是Aa，若该动物的某细胞在四分体时期一条染色单体上的A和另一条染色单体上的a发生了互换，则通常情况下姐妹染色单体分离导致等位基因A和a进入不同细胞的
时期是（ ）
A．有丝分裂的后期 B．有丝分裂的末期
C．减数第一次分裂 D．减数第二次分裂
【答案】D
【详解】
AB、有丝分裂过程中不会发生同源染色体联会形成四分体的过程，也不会发生交叉互换，
不会发生姐妹染色单体分离导致等位基因A和a进入不同细胞的现象，A、B错误；
CD、根据题意，某动物基因型是Aa，经过间期复制，初级性母细胞中有AAaa四个基因，
该动物的某细胞在四分体时期发生交叉互换，涉及A和a的交换，交换后两条同源染色体
的姐妹染色单体上均分别具有A和a基因，减数第一次分裂时，同源染色体分开，两组Aa
彼此分开进入次级性母细胞，至此减数第一次分裂完成，所以不会发生姐妹染色单体分离
导致等位基因A和a的现象；而在减数第二次分裂时，姐妹染色单体分离，导致其上的等
位基因A和a分开进入两个子细胞，C错误。
5．（2022·浙江·高考真题）在“减数分裂模型的制作研究”活动中，先制作4个蓝色
（2个5cm、2个8cm）和4个红色（2个5cm，2个8cm）的橡皮泥条，再结合细铁丝等材料
模拟减数分裂过程，下列叙述错误的是（ ）
A．将2个5cm蓝色橡皮泥条扎在一起，模拟1个已经复制的染色体
B．将4个8cm橡皮泥条按同颜色扎在一起再并排，模拟1对同源染色体的配对
C．模拟减数分裂后期I时，细胞同极的橡皮泥条颜色要不同
D．模拟减数分裂后期II时，细胞一极的橡皮泥条数要与另一极的相同
【答案】C
【详解】
A、一条染色体上的两条染色单体是经过复制而来，大小一样，故将2个5cm蓝色橡皮泥条
扎在一起，模拟1个已经复制的染色体，A正确；
B、同源染色体一般大小相同，一条来自母方，一条来自父方（用不同颜色表示)，故将4
个8cm橡皮泥条按同颜色扎在一起再并排，模拟1对同源染色体的配对，B正确；
C、减数分裂后期I时，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，细胞同极的橡皮泥条颜
色可能相同，可能不同，C错误；
D、减数分裂后期II时，染色体着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，均分到细胞两级，故模
拟减数分裂后期II时，细胞一极的橡皮泥条数要与另一极的相同，D正确。
6．（2021·重庆·高考真题）人的一个卵原细胞在减数第一次分裂时，有一对同源染色体
没有分开而进入次级卵母细胞，最终形成染色体数目异常的卵细胞个数为（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
【答案】A
【详解】
一个卵原细胞在减数第一次分裂时，有一对同源染色体没有分开而进入次级卵母细胞，所
形成的次级卵母细胞中多了一条染色体，（第一）极体中少了一条染色体。次级卵母细胞
完成减数第二次分裂，产生一个卵细胞和一个（第二）极体，细胞中多了一条染色体。故最终形成染色体数目异常的卵细胞个数为1个，A正确。
7．（2021·江苏·高考真题）A和a，B和b为一对同源染色体上的两对等位基因。有关有
丝分裂和减数分裂叙述正确的是（ ）
A．多细胞生物体内都同时进行这两种形式的细胞分裂
B．减数分裂的两次细胞分裂前都要进行染色质DNA的复制
C．有丝分裂的2个子细胞中都含有Aa，减数分裂 Ⅰ 的2个子细胞中也可能都含有Aa
D．有丝分裂都形成AaBb型2个子细胞，减数分裂都形成AB、Ab、aB、ab型4个子细胞
【答案】C
【详解】
A、生物体内有些特殊的细胞如生殖器官中的细胞既能进行有丝分裂又能进行减数分裂，但
体细胞只进行有丝分裂，A错误；
B、减数分裂只在第一次分裂前进行染色质DNA的复制，B错误；
C、有丝分裂得到的子细胞染色体组成与亲代相同，得到的2个子细胞中都含有Aa；减数
分裂 Ⅰ若发生交叉互换，则得到 的2个子细胞中也可能都含有Aa，C正确；
D、有丝分裂得到的子细胞染色体组成与亲代相同，都形成AaBb型2个子细胞；因A和a，
B和b为一对同源染色体上的两对等位基因，若不考虑交叉互换，则减数分裂能得到两种
类型（AB、ab或Ab、aB）的子细胞，D错误。
8．（2021·湖北·高考真题）植物的有性生殖过程中，一个卵细胞与一个精子成功融合后
通常不再与其他精子融合。我国科学家最新研究发现，当卵细胞与精子融合后，植物卵细
胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2。这两种酶能降解一种吸引花粉管的信号
分子，避免受精卵再度与精子融合。下列叙述错误的是（ ）
A．多精入卵会产生更多的种子
B．防止多精入卵能保持后代染色体数目稳定
C．未受精的情况下，卵细胞不分泌ECS1和ECS2
D．ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合
【答案】A
【详解】
AB、多精入卵会导致子代有来自卵细胞和多个精细胞的染色体，破坏亲子代之间遗传信息
的稳定性，因此一个卵细胞与一个精子成功融合后通常不再与其他精子融合。防止多精入
卵可以保证子代遗传信息来自一个精子和一个卵细胞，能保持后代染色体数目稳定，A错
误，B正确；
C、结合题意“当卵细胞与精子融合后，植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1
和ECS2”可知，未受精的情况下，卵细胞不分泌ECS1和ECS2，C正确；
D、据题意可知，ECS1和ECS2能降解一种吸引花粉管的信号分子，避免受精卵再度与精子
融合，推测该过程是由于ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合，D正确。
9．（2020·天津·高考真题）一个基因型为DdTt的精原细胞产生了四个精细胞，其基因
与染色体的位置关系见下图。导致该结果最可能的原因是（ ）A．基因突变 B．同源染色体非姐妹染色单体交叉互换
C．染色体变异 D．非同源染色体自由组合
【答案】B
【详解】
从图中看出一个DdTt的精原细胞产生了DT，Dt，dT和dt四种精子，而正常的减数分裂只
能产生四个两种类型的精子，所以最可能的原因是这个精原细胞在减数第一次分裂前期，
同源染色体非姐妹染色体单体之间发生了交叉互换，产生四种精子。
10．（2020·浙江·高考真题）二倍体高等雄性动物某细胞的部分染色体组成示意图如下，
图中①、②表示染色体，a、b、c、d表示染色单体。下列叙述错误的是（ ）
A．一个DNA分子复制后形成的两个DNA分子，可存在于a与b中，但不存在于c与d中
B．在减数第一次分裂中期，同源染色体①与②排列在细胞中央的赤道面上
C．在减数第二次分裂后期，2条X染色体会同时存在于一个次级精母细胞中
D．若a与c出现在该细胞产生的一个精子中，则b与d可出现在同时产生的另一精子中
【答案】D
【详解】
A、一个DNA分子复制后形成的两个DNA分子，存在于同一条染色体的两条姐妹染色单体上，
所以可存在于a与b中，但不存在于c与d中，A正确；
B、在减数第一次分裂中期，同源染色体排列在细胞中央的赤道面上，B正确；
C、在减数第二次分裂后期，着丝点分裂，姐妹染色单体分开形成两条子染色体，所以2条
X染色体会同时存在于一个次级精母细胞中，C正确；
D、若a与c出现在该细胞产生的一个精子中，则b与d不可能出现在同时产生的另一精子
中，D错误。
11．（2014·天津·高考真题）二倍体生物细胞正在进行着丝点分裂时，下列有关叙述正
确的是（ ）
A．细胞中一定不存在同源染色体
B．着丝点分裂一定导致DNA数目加倍
C．染色体DNA一定由母链和子链组成
D．细胞中染色体数目一定是其体细胞的2倍
【答案】C【详解】
二倍体生物细胞进行着丝点分裂时，细胞处于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，后者
细胞中不存在同源染色体，Ａ错误；着丝点分裂导致染色体数目加倍，但ＤＮＡ数目不变，
B错误；ＤＮＡ复制方式为半保留复制，则子链ＤＮＡ中一定有一条母链和一条子链，Ｃ
正确；有丝分裂后期着丝点分裂导致染色体数目加倍，即是体细胞染色体数目的２倍；减
数第二次分裂后期，染色体数与减数第二次分裂前期、中期相比加倍，但由于减数第一次
分裂同源染色体的分离导致染色数减半，由此可知减数第二次分裂后期细胞中染色体数与
体细胞中染色体数相等，Ｄ错误。
12．（2011·重庆·高考真题）下列有关细胞结构和功能的叙述，错误的是（ ）
A．氨基酸、葡萄糖和核苷酸分子均可通过核膜
B．叶绿体基质中含有核酸和参与光合作用的酶
C．水分子和钾离子以自由扩散方式进出轮藻细胞
D．精细胞变为精子后，尾部的线粒体与其运动有关
【答案】C
【详解】
A、氨基酸、葡萄糖和核苷酸等小分子有机物以主动运输的方式通过核膜，A正确；
B、叶绿体中含有少量的DNA和参与光合作用的酶，B正确；
C、水分子以自由扩散方式进出轮藻细胞，钾离子以主动运输扩散方式进出轮藻细胞，C错
误；
D、线粒体进行有氧呼吸产生能量的主要场所，精子尾部的线粒体为其运动提供能量，D正
确。
