图 1 表示玉米 (2N=20) 的花粉母细胞进行减数分裂不同时期细胞的实拍图像,图 2 表示细胞分裂的不同时期每条染色体上 DNA 含量变化的关系,图 3 表示细胞内不同物质相对含量的柱形图。请据图回答下列问题 :
(1) 图 1 按减数分裂的时期先后顺序进行排序应为: _______________________ (用序号和箭头表示)。孟德尔自由组合定律发生在图 1 的 ______( 序号 ) 对应的时期。
(2) 制作减数分裂临时装片的操作顺序是解离 →___________________ (用文字和箭头表示),其中解离的目的是 ______________________________ 。
(3) 图 1 中的 ⑤ 细胞中染色体数目有 _______ 条,同源染色体有 ______ 对,玉米体细胞中染色体数目最多为 ________ 条。
(4) 图 1 中除了 ③ 外,与图 2 中 BC 段对应的图像还有 ______________ , CD 段下降的原因是 _________________________ 。
(5) 图 3 中 Ⅲ 表示的物质相对含量对应图 1 中的图像是 ________ 。
(1) ③→⑤→⑥→①→⑦→②→④→⑧ ①⑤
(2) 漂洗 → 染色 → 制片 使组织中细胞相互分离开
(3) 20 10 40
(4) ①②⑤⑥⑦ 着丝点分裂,姐妹染色单体分离形成两条子染色体
(5)①⑤⑥
【分析】减数分裂过程:( 1 )减数第一次分裂前的间期:染色体的复制。( 2 )减数第一次分裂: ① 前期:联会,同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换; ② 中期:同源染色体成对的排列在赤道板上; ③ 后期:同源染色体分离,非同源染色体自由组合; ④ 末期:细胞质分裂。( 3 )减数第二次分裂过程: ① 前期:核膜、核仁逐渐解体消失,出现纺锤体和染色体; ② 中期:染色体形态固定、数目清晰; ③ 后期:着丝点分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,并均匀地移向两极; ④ 末期:核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。
( 1 )
① 同源染色体分离,减数第一次分裂后期, ② 两个子细胞中的染色体居位于 “ 赤道板 ” 上,减数第二次分裂中期, ③ 染色体是以染色质细丝状,散落分布在细胞中,属于减数第一次前的间期, ④ 两个子细胞中的染色体的着丝点分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,并均匀地移向两极,减数第二次分裂后期, ⑤ 减数第一次分裂前期, ⑥ 同源染色体成对的排列在赤道板上,属于减速第一次分裂中期; ⑦ 减数第一次分裂结束形成两个次级花粉母细胞,属于减数第二次分裂前期; ⑧ 形成 4 个生殖细胞,减数第二次分裂末期结束,因此,图 1 按减数分裂的时期先后顺序进行排序应为 ③→⑤→⑥→①→⑦→②→④→⑧ 。孟德尔自由组合定律发生在减数第一次分裂前期(四分体时期,同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换)和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,分别对应图 1 的 ⑤ 和 ① 。
( 2 )
制作减数分裂临时装片的操作顺序是解离 → 漂洗 → 染色 → 制片;其中解离需要用到解离液,目的是使组织中细胞相互分离开。
( 3 )
图 1 中的 ⑤ 应该属于减数第一次分裂前期,因此同源染色体有 10 对,染色体数目有 20 条;玉米体细胞中染色体数目最多时应该处于有丝分裂的后期,染色体数目为体细胞的 2 倍,为 40 条。
( 4 )
图 2 中 BC 段每条染色体含有 2 条 DNA ,说明该阶段含有姐妹染色单体,减数分裂过程中,姐妹染色单体分离发生于减数第二次分裂的后期,因此之前的时期均含有单体,均位于 BC 段,图 1 中除了 ③ 外, ①②⑤⑥⑦ 均处于该时期。 CD 段下降的原因是减数第二次分裂的后期,着丝点分裂,姐妹染色单体分离形成两条子染色体。
( 5 )
图 3 中 Ⅲ 染色体数减半,染色单体和 DNA 含量为染色体数目的 2 倍,说明图 3 中 Ⅲ 处于减数第一次分裂,因此对应图 1 中的图像 ①⑤⑥ 。
前期 | 中期 | 后期 | ||
有丝分裂 | 有同源染色体(染色体必定成对) | 不联会 |
着丝点排列在赤道板 |
着丝点分裂 |
减数第一次分裂 | 有同源染色体(染色体必定成对) | 联会 |
四分体排列在赤道板两侧 |
同源染色体分离,非同源染色体自由组合 |
减数第二次分裂 | 无同源染色体(染色体可以不成对) | 无同源染色体 |
着丝点排列在赤道板 |
着丝点分裂 |
项目 | 有丝分裂 | 减数分裂 | |
不同点 | 母细胞 | 体细胞或原始生殖细胞 | 原始生殖细胞 |
染色体复制 | 一次,有丝分裂间期 | 一次,减数第一次分裂前的间期 | |
细胞分裂次数 | 一次 | 两次 | |
同源染色体行为 | 有同源染色体,但无同源染色体的联会、四分体,不出现同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换及同源染色体的分离 | 有同源染色体的联会、四分体,出现同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换及同源染色体的分离 | |
子细胞的数目 | 2个 | 雄性4个,磁性为(1+3)个 | |
子细胞的类型 | 体细胞 | 生殖细胞(精细胞或卵细胞) | |
最终产生子细胞染色体数 | 与亲代细胞相同 | 比亲代细胞减少一半(发生在减数第一次分裂) | |
子细胞核的遗传物质组成 | 几乎相同 | 不一定相同(基因重组形成多种配子) | |
子细胞中可遗传变异的来源 | 基因突变、染色体变异 | 基因突变、基因重组、染色体变异 | |
染色体及DNA数量的变化 | |||
相同点 | 染色体都复制一次;出现纺锤体,均有子细胞产生,均有核膜、核仁的消失与重建过程;减数第二次分裂和有丝分裂相似,着丝点分裂,姐妹染色单体分开形成染色体 | ||
意义 | 使生物的亲代和子代之间保持了遗传特性的稳定性 | 减数分裂和受精作用维持了每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定 |
知识拓展:
1、AaBb(两对基因独立遗传)产生配子情况
产生的配子种类 | 说明 | |
一个精原细胞 | 4个,2种(AB、ab或Ab、aB) | 植物产生配子的结论,与动物大致相同(区别仅在于:一个花粉母细胞产生的精子数量是8个,比动物要多) |
一个雄性个体 | 4n个,4种(AB、ab、Ab、aB) | |
一个卵原细胞 | 1个,1种(AB或ab或Ab或aB) | |
一个雌性个体 | n个,4种(AB、ab、Ab、aB) |
分裂方式 | 变异类型 |
无丝分裂 | 基因突变 |
有丝分裂 | 基因突变、染色体变异 |
减数分裂 | 基因突变、基因重组、染色体变异 |
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