高中生物 有絲分裂與減數(shù)分裂 知識清單

高中生物有絲分裂與減數(shù)分裂知識清單一、細(xì)胞增殖的方式與周期【基礎(chǔ)】生命體通過細(xì)胞增殖實(shí)現(xiàn)生長、發(fā)育、繁殖和修復(fù)。真核細(xì)胞的分裂方式主要有三種：有絲分裂、減數(shù)分裂和無絲分裂。其中，有絲分裂是體細(xì)胞增殖的主要方式，其特點(diǎn)是遺傳物質(zhì)精確后均等分配到兩個(gè)子細(xì)胞中，保證了遺傳的穩(wěn)定性。減數(shù)分裂則是生殖細(xì)胞形成過程中的特殊分裂方式，其結(jié)果是染色體數(shù)目減半，為有性生殖后代的遺傳多樣性奠定基礎(chǔ)。無絲分裂較為少見，如蛙的紅細(xì)胞。（一）細(xì)胞周期【基礎(chǔ)】【高頻考點(diǎn)】連續(xù)分裂的細(xì)胞，從一次分裂完成時(shí)開始，到下一次分裂完成時(shí)為止，為一個(gè)細(xì)胞周期。一個(gè)完整的細(xì)胞周期包括兩個(gè)階段：分裂間期和分裂期。1、分裂間期：約占細(xì)胞周期的90%95%，是細(xì)胞為分裂做物質(zhì)準(zhǔn)備的階段。此期主要完成DNA分子的和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成，同時(shí)細(xì)胞有適度的生長。根據(jù)DNA合成情況，間期又可分為三個(gè)時(shí)期：（1）G1期（DNA合成前期）：主要合成DNA所需的蛋白質(zhì)（如組蛋白、酶類）和RNA，為S期做準(zhǔn)備。（2）S期（DNA合成期）：核心事件是DNA的精確，每條染色體由一條染色質(zhì)絲變成兩條姐妹染色單體，但這兩條單體仍由一個(gè)著絲粒連接。同時(shí)，中心粒（動物細(xì)胞和低等植物細(xì)胞）也在此期完成。（3）G2期（DNA合成后期）：主要為分裂期做準(zhǔn)備，合成紡錘體微管蛋白以及一些與細(xì)胞分裂相關(guān)的蛋白質(zhì)。2、分裂期（M期）：細(xì)胞將的遺傳物質(zhì)精確地分配到兩個(gè)子細(xì)胞中。這是一個(gè)連續(xù)變化的過程，根據(jù)主要形態(tài)特征人為劃分為前期、中期、后期和末期。二、有絲分裂過程詳解【▲非常重要】【高頻考點(diǎn)】以高等植物細(xì)胞和動物細(xì)胞為例，理解有絲分裂各時(shí)期的特征，是辨析分裂圖像、解決相關(guān)問題的根本。（一）植物細(xì)胞有絲分裂各期特征【▲非常重要】1、前期：【★重要】（1）核膜逐漸解體，核仁逐漸消失。（2）染色質(zhì)絲高度螺旋化，縮短變粗，形成染色體。此時(shí)每條染色體包含兩條姐妹染色單體，由一個(gè)共同的著絲粒連接。（3）細(xì)胞兩極發(fā)出紡錘絲，形成一個(gè)梭形的紡錘體。2、中期：【▲非常重要】（1）染色體在紡錘絲的牽引下，排列在細(xì)胞中央的赤道板上。赤道板是一個(gè)假想的平面，并非實(shí)際結(jié)構(gòu)。（2）染色體的形態(tài)比較穩(wěn)定，數(shù)目清晰，是觀察和計(jì)數(shù)染色體的最佳時(shí)期。3、后期：【▲非常重要】（1）每個(gè)染色體的著絲粒一分為二，姐妹染色單體分離，成為兩條獨(dú)立的子染色體。（2）紡錘絲收縮，牽引著兩條子染色體分別移向細(xì)胞的兩極。（3）此時(shí)細(xì)胞中染色體數(shù)目暫時(shí)加倍。4、末期：【★重要】（1）染色體到達(dá)兩極后，解旋伸展，逐漸恢復(fù)成染色質(zhì)絲。（2）核膜、核仁重新出現(xiàn)，形成兩個(gè)新的細(xì)胞核。（3）在赤道板位置出現(xiàn)一個(gè)細(xì)胞板，細(xì)胞板由細(xì)胞中央向四周擴(kuò)展，逐漸形成新的細(xì)胞壁，最終將細(xì)胞質(zhì)一分為二，形成兩個(gè)子細(xì)胞。（二）動物細(xì)胞有絲分裂【★重要】動物細(xì)胞的有絲分裂過程與植物細(xì)胞基本相同，但存在兩個(gè)顯著差異：1、紡錘體的形成方式不同：動物細(xì)胞在間期完成了中心粒的。進(jìn)入前期，兩組中心粒移向細(xì)胞兩極，其周圍發(fā)出無數(shù)條放射狀的星射線，形成紡錘體（星射線形成的紡錘體，又稱星射線）。2、細(xì)胞質(zhì)分裂方式不同：動物細(xì)胞分裂末期，細(xì)胞膜并不形成細(xì)胞板。而是在細(xì)胞中央的赤道板位置，細(xì)胞膜向內(nèi)凹陷，形成環(huán)溝，縊裂細(xì)胞質(zhì)，最終將細(xì)胞分成兩個(gè)子細(xì)胞。（三）有絲分裂的意義【基礎(chǔ)】將親代細(xì)胞的染色體經(jīng)過（實(shí)質(zhì)是DNA）之后，精確地平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中。由于染色體上有遺傳物質(zhì)DNA，因而在細(xì)胞的親代和子代之間保持了遺傳的穩(wěn)定性。對于多細(xì)胞生物而言，有絲分裂是個(gè)體生長、發(fā)育和細(xì)胞修復(fù)、更新的基礎(chǔ)。三、動植物有絲分裂異同點(diǎn)【★重要】比較項(xiàng)目植物細(xì)胞有絲分裂動物細(xì)胞有絲分裂相同點(diǎn)分裂過程基本一致；染色體行為變化完全相同（間期，前期螺旋化，中期排列赤道板，后期著絲粒分裂，末期解旋）。分裂過程基本一致；染色體行為變化完全相同（間期，前期螺旋化，中期排列赤道板，后期著絲粒分裂，末期解旋）。前期紡錘體形成方式不同細(xì)胞兩極發(fā)出紡錘絲，形成紡錘體。中心粒周圍發(fā)出星射線，形成紡錘體。末期細(xì)胞質(zhì)分裂方式不同細(xì)胞板形成新細(xì)胞壁，分割細(xì)胞質(zhì)。細(xì)胞膜內(nèi)陷，縊裂細(xì)胞質(zhì)。四、減數(shù)分裂過程詳解【▲非常重要】【高頻考點(diǎn)】【難點(diǎn)】減數(shù)分裂是進(jìn)行有性生殖的生物，在產(chǎn)生成熟生殖細(xì)胞（如精子或卵細(xì)胞）時(shí)進(jìn)行的染色體數(shù)目減半的細(xì)胞分裂。它包括兩次連續(xù)的分裂：減數(shù)分裂Ⅰ和減數(shù)分裂Ⅱ。（一）減數(shù)分裂Ⅰ（MⅠ）：主要特征是同源染色體分離，染色體數(shù)目減半。1、間期Ⅰ：與有絲分裂間期相似，主要進(jìn)行DNA的和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成。結(jié)果是每條染色體形成兩條姐妹染色單體，但DNA分子數(shù)加倍，染色體數(shù)目不變。2、前期Ⅰ：【▲非常重要】此期歷時(shí)較長，過程復(fù)雜，染色體發(fā)生一系列特殊行為。根據(jù)形態(tài)變化可細(xì)分為五個(gè)時(shí)期：（1）細(xì)線期：染色體已經(jīng)，但光鏡下仍呈細(xì)長絲狀，每條染色體包含兩條染色單體，但尚不可見。（2）偶線期（合線期）：同源染色體開始兩兩配對。同源染色體是指一條來自父方、一條來自母方，形態(tài)、大小一般相同，且在減數(shù)分裂中能夠配對的染色體。這種配對現(xiàn)象稱為聯(lián)會。（3）粗線期：染色體進(jìn)一步螺旋化，縮短變粗。在光學(xué)顯微鏡下可清晰地看到聯(lián)會的每對同源染色體含有四條染色單體，稱為四分體。此時(shí)，同源染色體的非姐妹染色單體之間可能發(fā)生交叉互換，導(dǎo)致遺傳物質(zhì)的重組。（4）雙線期：染色體繼續(xù)縮短變粗，聯(lián)會的同源染色體開始相互排斥而分離，但在交叉點(diǎn)處仍連在一起。（5）終變期：染色體達(dá)到最短最粗的狀態(tài)，核膜、核仁消失，紡錘體形成。3、中期Ⅰ：【▲非常重要】各對同源染色體（四分體）在紡錘絲的牽引下，排列在細(xì)胞中央的赤道板兩側(cè)。與有絲分裂不同的是，此時(shí)排列的是成對的同源染色體，而非單個(gè)染色體。4、后期Ⅰ：【▲非常重要】在紡錘絲的牽引下，同源染色體彼此分離，分別移向細(xì)胞的兩極。其結(jié)果是，細(xì)胞兩極各獲得一整套非同源染色體。此過程中，非同源染色體是自由組合的。注意：此時(shí)著絲粒并未分裂，每條染色體仍包含兩條姐妹染色單體，因此移向一極的染色體數(shù)目減半（由2n變?yōu)閚），但每條染色體包含2個(gè)DNA分子（2C）。5、末期Ⅰ：染色體到達(dá)兩極后，解旋伸展，核膜、核仁重新形成（部分生物此期不明顯，直接進(jìn)入減數(shù)第二次分裂），細(xì)胞質(zhì)分裂，形成兩個(gè)子細(xì)胞。這兩個(gè)子細(xì)胞染色體數(shù)目已經(jīng)減半。（二）減數(shù)分裂Ⅱ（MⅡ）：主要特征是姐妹染色單體分離，行為與有絲分裂類似。1、前期Ⅱ：時(shí)間較短，核膜、核仁消失，染色體再次凝縮，紡錘體形成。2、中期Ⅱ：染色體在紡錘絲的牽引下，排列在赤道板上。3、后期Ⅱ：【▲非常重要】每個(gè)染色體的著絲粒分裂，姐妹染色單體分離，成為獨(dú)立的染色體，并在紡錘絲的牽引下分別移向細(xì)胞兩極。此時(shí)，細(xì)胞中的染色體數(shù)目暫時(shí)加倍，與體細(xì)胞相同（n變?yōu)?n）。4、末期Ⅱ：染色體到達(dá)兩極后，解旋伸展，核膜、核仁重新出現(xiàn)，細(xì)胞質(zhì)分裂，最終形成兩個(gè)子細(xì)胞。對于精子形成過程，一個(gè)初級精母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂最終形成四個(gè)精細(xì)胞；對于卵細(xì)胞形成過程，一個(gè)初級卵母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂最終形成一個(gè)卵細(xì)胞和三個(gè)極體。五、精子和卵細(xì)胞形成過程的比較【★重要】比較項(xiàng)目精子形成過程卵細(xì)胞形成過程發(fā)生場所動物睪丸（精巢）動物卵巢細(xì)胞質(zhì)分裂兩次分裂均為均等分裂初級卵母和次級卵母分裂均為不均等分裂，極體分裂為均等分裂子細(xì)胞數(shù)目1個(gè)精原細(xì)胞→4個(gè)精細(xì)胞1個(gè)卵原細(xì)胞→1個(gè)卵細(xì)胞+3個(gè)極體是否變形需要經(jīng)過變形，精細(xì)胞變形成精子不需要變形結(jié)果形成有活力的精子形成較大的卵細(xì)胞六、有絲分裂與減數(shù)分裂的圖像識別與判斷【▲非常重要】【難點(diǎn)】【高頻考點(diǎn)】準(zhǔn)確區(qū)分有絲分裂和減數(shù)分裂各時(shí)期的圖像，是解題的關(guān)鍵。（一）判斷方法三步曲【▲非常重要】第一步：看染色體數(shù)目。若為奇數(shù)，則一定是減數(shù)分裂的第二次分裂（MⅡ），且細(xì)胞中無同源染色體。若為偶數(shù)，則繼續(xù)第二步。第二步：看有無同源染色體。若無同源染色體，則一定是減數(shù)分裂的第二次分裂（MⅡ）。若有同源染色體，則繼續(xù)第三步。第三步：看同源染色體的行為。若出現(xiàn)同源染色體配對（聯(lián)會）、四分體、同源染色體分離（分別移向兩極），則一定是減數(shù)分裂第一次分裂（MⅠ）。若無上述特殊行為，且所有染色體散亂分布（前期）或排列在赤道板上（中期）或著絲粒分裂、姐妹染色單體分離后移向兩極（后期），則為有絲分裂。（二）各分裂時(shí)期圖像特征快速識別【▲非常重要】1、前期圖像：有無同源染色體是區(qū)分MⅡ與有絲/MⅠ的關(guān)鍵。MⅡ前期，染色體數(shù)目減半，且無同源染色體，常散亂分布。有絲前期和有MⅠ前期均有同源染色體，但有MⅠ前期的同源染色體正在進(jìn)行聯(lián)會，形成四分體，這是最顯著的特征。2、中期圖像：有絲分裂中期，著絲粒排列在赤道板上，圖像中每個(gè)著絲粒連接兩條染色單體，所有染色體的形態(tài)、大小一致（但同源染色體未配對）。MⅠ中期，是成對的同源染色體（四分體）排列在赤道板兩側(cè)，圖像中可見多個(gè)四分體。MⅡ中期，染色體數(shù)目減半，無同源染色體，著絲粒排列在赤道板上。3、后期圖像：這是最易混淆的時(shí)期。區(qū)分關(guān)鍵在于看染色體移向一極后，該極的染色體是否存在同源染色體、是否存在姐妹染色單體。（1）有絲分裂后期：著絲粒分裂，姐妹染色單體分開成為子染色體，由紡錘絲牽引移向兩極。因此，移向一極的染色體帶有“同源染色體”（因?yàn)閺恼w看，分開后的兩套染色體是相同的，每套都含有各號染色體的一條，故移向一極的染色體組成為一套完整的染色體組，存在同源關(guān)系），且此時(shí)無染色單體。（2）MⅠ后期：同源染色體分離，非同源染色體自由組合后移向兩極。因此，移向一極的染色體，數(shù)目減半，但每條染色體仍包含兩條姐妹染色單體（著絲粒未分裂）。即一極的染色體中無同源染色體（因?yàn)橥慈旧w已經(jīng)分開），但有染色單體。（3）MⅡ后期：著絲粒分裂，姐妹染色單體分開成為子染色體，并移向兩極。因此，移向一極的染色體，無同源染色體，且無染色單體。此時(shí)的細(xì)胞，在細(xì)胞兩極分開的瞬間，看起來像是有絲分裂后期，但染色體數(shù)目是體細(xì)胞的一半（或暫時(shí)加倍到與體細(xì)胞相同），且細(xì)胞中每一極的染色體形態(tài)、大小各不相同（無同源染色體）。七、相關(guān)核心概念辨析【基礎(chǔ)】【★重要】1、染色質(zhì)、染色體、染色單體與DNA：【▲非常重要】（1）染色質(zhì)：細(xì)胞分裂間期，由DNA、蛋白質(zhì)和少量RNA組成的細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)，易于和轉(zhuǎn)錄。（2）染色體：細(xì)胞分裂期，由染色質(zhì)高度螺旋化、縮短變粗形成的棒狀結(jié)構(gòu)，易于移動和分配。二者是同一物質(zhì)在不同時(shí)期的兩種形態(tài)。（3）姐妹染色單體：染色體在間期后，由同一個(gè)著絲粒連接的兩條完全相同的子代染色體。有絲分裂前期、中期，MⅠ、MⅡ前期、中期存在。（4）著絲粒：連接兩條姐妹染色單體的關(guān)鍵部位，是紡錘絲附著的部位。數(shù)量關(guān)系：未時(shí)：染色體數(shù):DNA數(shù):染色單體數(shù)=1:1:0。后（有絲前期、中期，MⅠ、MⅡ前期、中期）：染色體數(shù):DNA數(shù):染色單體數(shù)=1:2:2。著絲粒分裂后（有絲后期、末期，MⅡ后期、末期）：染色體數(shù):DNA數(shù):染色單體數(shù)=1:1:0。2、同源染色體與非同源染色體：【▲非常重要】（1）同源染色體：形態(tài)、大小一般相同，一條來自父方、一條來自母方，且在減數(shù)分裂過程中能夠配對的染色體。在減數(shù)分裂時(shí)，形狀和大小相同，一條來自父方，一條來自母方。（2）非同源染色體：形態(tài)、大小各不相同，且在減數(shù)分裂中不配對的染色體。3、聯(lián)會與四分體：【▲非常重要】（1）聯(lián)會：減數(shù)第一次分裂前期，同源染色體兩兩配對的現(xiàn)象。（2）四分體：聯(lián)會后的一對同源染色體包含四條染色單體，稱為一個(gè)四分體。因此，四分體的個(gè)數(shù)=同源染色體的對數(shù)。關(guān)系式為：1個(gè)四分體=1對同源染色體=2條染色體=4條染色單體，包含4個(gè)DNA分子。4、交叉互換：【難點(diǎn)】【熱點(diǎn)】發(fā)生在減數(shù)第一次分裂前期（四分體時(shí)期），位于同源染色體上的非姐妹染色單體之間，常常發(fā)生片段的交換，稱為交叉互換。這是基因重組的一種重要方式，大大增加了配子的多樣性，是生物變異的來源之一。5、赤道板與細(xì)胞板：【基礎(chǔ)】（1）赤道板：是一個(gè)假想的平面，指有絲分裂中期或減數(shù)分裂中期，染色體著絲粒排列的中央平面。不是實(shí)際存在的結(jié)構(gòu)。（2）細(xì)胞板：是植物細(xì)胞有絲分裂末期，在赤道板位置出現(xiàn)的、由高爾基體分泌的囊泡匯集而成，最終形成新細(xì)胞壁的實(shí)際結(jié)構(gòu)。八、核心題型與解題策略【▲非常重要】（一）考查細(xì)胞周期各時(shí)期特點(diǎn)及相互關(guān)系【基礎(chǔ)】1、常見題型：選擇題，判斷有關(guān)細(xì)胞周期各時(shí)期主要事件的正誤，或結(jié)合時(shí)間長短進(jìn)行分析。2、解題要點(diǎn)：牢記各時(shí)期核心事件。間期完成DNA和蛋白質(zhì)合成。前期：膜仁消失顯兩體；中期：形定數(shù)清赤道齊；后期：點(diǎn)裂數(shù)加均兩極；末期：膜仁重現(xiàn)失兩體。3、易錯(cuò)點(diǎn)：誤認(rèn)為分裂期DNA進(jìn)行；混淆間期和分裂期的時(shí)間占比；不清楚中心粒的發(fā)生在間期。（二）考查細(xì)胞分裂圖像、曲線的識別與判斷【▲非常重要】【高頻考點(diǎn)】1、常見題型：給出細(xì)胞分裂圖，要求判斷是哪種分裂方式的哪個(gè)時(shí)期；給出染色體數(shù)、DNA數(shù)、染色單體數(shù)的柱狀圖或曲線圖，要求判斷對應(yīng)時(shí)期。2、解題步驟：【▲非常重要】（1）圖像題：嚴(yán)格按照“判斷方法三步曲”進(jìn)行。首先看是否含同源染色體（數(shù)目奇偶），再看同源染色體行為。特別關(guān)注后期圖像，分析每一極的染色體組成。（2）曲線題：a.先看曲線變化趨勢。DNA變化：間期由于而加倍，末期由于分配到子細(xì)胞而減半（有絲分裂或減數(shù)第二次分裂末期）。染色體變化：后期由于著絲粒分裂而暫時(shí)加倍，末期由于分配到子細(xì)胞而恢復(fù)原數(shù)。b.確定縱坐標(biāo)是“核DNA”、“染色體”還是“染色單體”。c.分析曲線的升降原因。例如，DNA數(shù)量下降一半，一定是發(fā)生了分裂，將DNA分配到兩個(gè)子細(xì)胞中。染色體數(shù)量暫時(shí)加倍，一定是發(fā)生了著絲粒分裂。3、易錯(cuò)點(diǎn)：【難點(diǎn)】（1）后期圖像分析錯(cuò)誤。如將有絲分裂后期誤認(rèn)為MⅡ后期（僅看一極有同源染色體即判為有絲，正確做法是看兩極的整體情況）；或?qū)Ⅰ后期誤認(rèn)為有絲后期（MⅠ后期一極有染色單體，有絲后期無染色單體）。（2）曲線圖中，不能正確區(qū)分減數(shù)分裂和有絲分裂過程中染色體和DNA的變化規(guī)律。減數(shù)分裂的DNA變化是：2C→4C→2C→C；染色體變化是：2n→n→2n→n。（3）柱狀圖中，容易忽略染色單體數(shù)為0的特殊時(shí)期（如后期和末期）。（三）考查有絲分裂與減數(shù)分裂過程中相關(guān)數(shù)量的變化計(jì)算【★重要】1、常見題型：給定某種生物體細(xì)胞的染色體數(shù)（如2n=8），要求計(jì)算減數(shù)分裂或是有絲分裂某個(gè)時(shí)期，細(xì)胞中的染色體數(shù)、染色單體數(shù)、DNA分子數(shù)、四分體數(shù)等。2、解題要點(diǎn)：理解各時(shí)期的核心變化，抓住“著絲粒數(shù)目決定染色體數(shù)目，DNA與否決定單體數(shù)目”這一本質(zhì)。3、易錯(cuò)點(diǎn)：（1）對于MⅠ后期，同源染色體已經(jīng)分離，但著絲粒未分裂，此時(shí)染色體數(shù)目為n（？），但實(shí)際MⅠ后期細(xì)胞中染色體數(shù)目仍為2n，因?yàn)榧?xì)胞并未分裂，所有的染色體還在一個(gè)細(xì)胞內(nèi)。只有分裂結(jié)束形成子細(xì)胞后，染色體數(shù)才減半。因此，描述時(shí)要看清是“細(xì)胞”還是“細(xì)胞核”。（2）誤認(rèn)為MⅠ后期有四分體，實(shí)際上四分體只存在于前期Ⅰ。（3）混淆“同源染色體對數(shù)”與“染色體組數(shù)”。（四）考查減數(shù)分裂與遺傳變異的聯(lián)系【熱點(diǎn)】【難點(diǎn)】1、常見題型：結(jié)合交叉互換、基因突變、染色體變異，分析配子的種類和基因組成。2、解題要點(diǎn)：【▲非常重要】（1）一個(gè)基因型為AaBb（兩對基因獨(dú)立遺傳）的精原細(xì)胞，若不考慮交叉互換，經(jīng)減數(shù)分裂只能產(chǎn)生2種類型的精子（兩兩相同）。若考慮交叉互換，則可能產(chǎn)生4種類型的精子。（2）一個(gè)基因型為AaBb（兩對基因獨(dú)立遺傳）的卵原細(xì)胞，無論是否考慮交叉互換，最終只能產(chǎn)生1個(gè)卵細(xì)胞，所以卵細(xì)胞的基因型只有1種（可能是AB、Ab、aB或ab中的一種）。（3）若減數(shù)分裂過程中發(fā)生異常，如后期Ⅰ同源染色體未分離，或后期Ⅱ姐妹染色單體未分離，會導(dǎo)致產(chǎn)生異常配子。要能根據(jù)異常配子的基因組成，推斷異常發(fā)生的時(shí)間。例如，若配子中同時(shí)存在同源染色體（如Aa），則異常發(fā)生在