高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2章 基因和染色体的关系第1节 减数分裂和受精作用二 受精作用学案

第2课时　受精作用

研习1　观察蝗虫精母细胞减数分裂装片

[梳理教材]

1．目的要求

识别减数分裂不同时期染色体的形态、位置和数目。

2．方法步骤

答案：

2．初级精母细胞　次级精母细胞　精细胞　高倍镜　形态、位置和数目　不同时期

[延伸思考]

(1)观察蝗虫精原细胞的减数分裂装片时，能看到几种不同染色体数目的细胞分裂图像？

提示：因为蝗虫精巢中的精原细胞(染色体数为2n)既进行有丝分裂，又进行减数分裂，所以可以观察到染色体数目为n、2n、4n等不同的细胞分裂图像。

(2)为什么选用雄性个体的生殖器官作为实验材料？

提示：一般来说，雄性个体产生的雄配子数量远远多于雌性个体产生的雌配子的数量。其次是雌性动物排卵前后完成减数分裂Ⅰ，排出的卵子先在输卵管中发育到减数分裂Ⅱ的中期，然后在受精的过程中继续进行减数分裂Ⅱ，因此在卵巢中看不到完整的减数分裂。

[即时练习]

1．判断

(1)观察减数分裂时选择雌性动物的卵巢比雄性动物的睾丸更适宜。(　　)

(2)在处于减数分裂Ⅰ前期的细胞中，能观察到同源染色体联会的现象。(　　)

(3)假设某动物体细胞中有2n条染色体，睾丸中可以观察到染色体数目为4n的细胞。(　　)

答案：(1)×　观察减数分裂时选择雄性动物的睾丸比雌性动物的卵巢更适宜。

(2)√　(3)√

2．下列关于某同学在做“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”实验时的表述，不正确的是(　　)

A．先用低倍镜找出各时期的细胞

B．在高倍镜下能观察到染色体的形态和数目

C．能观察到减数第一次分裂中期有姐妹染色单体

D．能观察到减数第二次分裂中期有同源染色体

答案：D　解析：蝗虫的精母细胞在减数第一次分裂过程中发生了同源染色体的分离，得到的次级精母细胞中无同源染色体，故在减数第二次分裂的中期观察不到同源染色体。

研习2　配子中染色体组合的多样性与建立减数分裂中染色体变化的模型

 [梳理教材]

1．配子中染色体组合多样性的成因

2.建立减数分裂中染色体变化的模型

(1)模拟减数分裂中染色体数目和主要行为的变化

①长度相同、颜色不同的两条染色体配对代表减数分裂Ⅰ________期同源染色体的________。

②长度相同、颜色不同的两条染色体的分开代表减数分裂Ⅰ________期同源染色体的________。

③减数分裂结束时，每个细胞中染色体的数目是开始时的________，染色体数目减半发生在______________。

(2)模拟减数分裂过程中非同源染色体的自由组合

①要模拟减数分裂过程中非同源染色体的自由组合，细胞中至少要有________对同源染色体。

②假设细胞中有2对同源染色体，减数分裂Ⅰ时非同源染色体有________种组合方式；每个原始生殖细胞按照其中的一种组合方式分裂，能产生2种不同染色体组成类型的配子；2个这样的原始生殖细胞按照不同的组合方式进行分裂，理论上可以产生________种不同染色体组成类型的配子。

(3)模拟减数分裂中四分体时期非姐妹染色单体间的互换

①假设细胞中有2对同源染色体，仅有两条非姐妹染色单体在四分体时期发生了1次互换，1个这样的原始生殖细胞理论上可以产生________种不同染色体组成类型的配子。

②减数分裂Ⅰ四分体时期非姐妹染色单体间的________和后期非同源染色体的________，导致了配子染色体组合的多样性。

答案：

1．非姐妹染色单体　非同源染色体

2．(1)①前　联会　②后　分离　③一半　减数分裂Ⅰ　(2)①2　②2　4　(3)①4　②互换　自由组合

[拓展提升]

1．配子中染色体组合种类

(1)含一对同源染色体的精(卵)原细胞形成的配子(不考虑互换)

(2)含n对同源染色体的精(卵)原细胞形成的配子

2.根据染色体组成判断配子来源的方法

[特别提醒]

减数分裂中的异常对配子种类的影响

(1)并不是所有含n对同源染色体的细胞的个体中所有细胞经减数分裂后都产生2n种配子，当发生了染色体的交叉互换时产生的配子种类数会大于2n。

(2)并不是所有的减数分裂同源染色体都分开，当发生分裂异常时有可能使同源染色体移向细胞的同一极。

[即时练习]

1．判断

(1)减数分裂模型属于物理模型。(　　)

(2)建立减数分裂中染色体变化的模型实验中，大小相同、颜色不同的染色体代表同源染色体。(　　)

(3)配子的多样性只与非同源染色体的自由组合有关。(　　)

答案：(1)√　(2)√

(3)×　配子的多样性与同源染色体上非姐妹染色单体的互换和非同源染色体的自由组合均有关。

2．图甲是某生物的一个精细胞，根据染色体的类型和数目，判断图乙中与其来自同一个精原细胞的有(　　)

A．①②  B．①④  C．①③  D．②④

答案：C　解析：减数第一次分裂的特点：同源染色体分离；减数第二次分裂的特点：次级精母细胞内由同一着丝粒相连的两条姐妹染色单体分开成为两条子染色体分别进入两个精细胞中，所以由同一精原细胞最终分裂形成的精细胞中，染色体组成基本相同或恰好“互补”。根据图乙中各细胞内染色体特点分析，①图与图甲的染色体组成互补，③图与图甲的染色体组成基本相同，由此可判断出①③与图甲精细胞可能来自同一精原细胞。

【解题探究】

(1)图乙中，________图与图甲的染色体互补，________图与图甲的染色体组成基本相同。

(2)图甲可能是减数第________次分裂______期________导致的。

答案：(1)①　③　(2)一　前　互换

【互动探究】

(1)一个精原细胞减数分裂产生的4个精子具有什么特点？

答案：(1)两两相同，同源染色体互补。

(2)甲图在精子形成过程中次级精母细胞中有没有等位基因，其原因是什么？

答案：(2)有等位基因，减数第一次分裂前期同源染色体中的非姐妹染色单体互换所致。

研习3　受精作用

[梳理教材]

1．定义

________和________相互识别、融合成为________的过程。

2．过程

3．结果

受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，保证了物种染色体数目的________，其中一半的染色体来自________(父方)，另一半来自________(母方)。

4．意义

(1)子代呈现多样性，有利于生物在________中进化，体现了________的优越性。

(2)保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性，对于生物的________都是十分重要的。

答案：

1．精子　卵细胞　受精卵

2．头部　尾部　卵细胞的细胞膜　细胞核　细胞核

3．稳定　精子　卵细胞

4．(1)自然选择　有性生殖　(2)遗传和变异

[延伸思考]

某真核生物为雌雄异体，可以进行有性生殖，其野生型与突变型分别受线粒体内的R基因和L基因控制。

(1)这对相对性状的遗传是否遵循孟德尔定律？为什么？

提示：不遵循。因为相关基因位于线粒体上，而非细胞核内的染色体上，不符合孟德尔定律的适用条件。

(2)受精卵中的线粒体是来自精子还是卵细胞？

提示：卵细胞。

(3)以突变型为母本，野生型为父本，进行杂交，后代性状表现如何？为什么？

提示：全为突变型。因为受精卵中的线粒体全部来自于母本，而母本线粒体上含有的是L基因。

(4)以野生型为母本，突变型为父本，进行杂交，后代性状表现如何？为什么？

提示：全为野生型。因为受精卵中的线粒体全部来自于母本，而母本线粒体上含有的是R基因。

[拓展提升]

1．受精作用的图像分析

(1)卵细胞中的A、B染色体都是白色的，而精子中a、b染色体是黑色的，同一颜色的染色体表示来自父方或母方中的同一方，如A、B来自母方，a、b来自父方。

(2)受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方。染色体A与a(B与b)是同源染色体，由于来自不同的亲本，所以颜色不同。

2．减数分裂与受精作用的变化曲线

(1)核DNA含量的变化

①图中bj段表示的是减数分裂过程，其中ab段表示减数第一次分裂前的间期，bf段表示减数第一次分裂，fj段表示减数第二次分裂。

②k点时表示正进行受精作用。

③kl是有丝分裂前的间期，lp段表示受精卵的有丝分裂。

(2)细胞中染色体数变化曲线

①O～a表示减数第一次分裂前的间期及减数第一次分裂，a～c表示减数第二次分裂。

②d点表示进行受精作用。

③d～f表示受精卵的细胞增殖。

[延伸思考]

通过减数分裂和受精作用，子代从双亲各继承了半数的染色体，还是一半的遗传物质？为什么？

提示：子代从双亲各继承了半数的染色体，而不是一半的遗传物质。受精过程中，卵细胞除了提供一半的核基因之外，还提供了全部的细胞质基因。

1．子代多样性原因分析

2.受精作用

 [即时练习]

1．判断

(1)受精作用的实质是精子的细胞核和卵细胞的细胞核互相融合。(　　)

(2)受精卵细胞核中的染色体一半来自父方，一半来自母方。(　　)

(3)一个卵细胞一般只能与一个精子结合，形成受精卵。(　　)

答案：(1)√　(2)√　(3)√

2．下列有关受精作用的叙述，正确的是(　　)

A．发生受精作用时，精子尾部的线粒体全部进入卵细胞

B．受精卵中的染色体数目与本物种体细胞中染色体数目相同

C．受精卵中的遗传物质，来自父母双方的各占一半

D．雌雄配子的随机结合与有性生殖后代的多样性无关

答案：B　解析：发生受精作用时，只有精子的头部进入卵细胞，而尾部留在了外面，因此精子尾部的线粒体不会进入卵细胞。经过减数分裂，产生的配子中的染色体数目变为体细胞的一半，再经过雌雄配子结合，受精卵中染色体数目又恢复为正常体细胞中染色体数目。受精卵中的核遗传物质，一半来自父方，一半来自母方，而细胞质遗传物质则全部来自于母方。减数分裂形成的配子，染色体组成具有多样性，再加上受精时雌雄配子的随机结合，必然导致产生的后代具有多样性。

[巩固提升]

1．(2021·临川第二中学高一月考)下列关于观察减数分裂实验的叙述，错误的是(　　)

A．可用蝗虫精母细胞的减数分裂装片进行观察

B．在蝗虫精母细胞的减数分裂装片中，可观察到处于联会状态的同源染色体

C．用桃花的雄蕊比用雌蕊制成的装片更容易观察到减数分裂现象

D．在蝗虫精母细胞的减数分裂装片中，能看到精细胞变形为精子的过程

答案：D　解析：在蝗虫精母细胞的减数分裂装片中，观察到的细胞均是死细胞，因此，不能看到精细胞变形为精子的过程，D项错误。

2．决定配子中染色体组合多样性的因素包括(　　)

A．染色体的复制和平均分配

B．同源染色体的分裂和非同源染色体的自由组合

C．同源染色体的联会和互换

D．同源染色体上非姐妹染色单体间的互换和非同源染色体的自由组合

答案：D　解析：减数分裂过程中，四分体时期同源染色体上非姐妹染色单体间的互换和减数分裂Ⅰ后期非同源染色体的自由组合都会增加配子中染色体组合的多样性。

3．下列有关受精卵和受精作用的叙述，错误的是(　　)

A．受精卵形成后会进行有丝分裂

B．受精过程中精子和卵细胞的结合是随机的

C．精子和卵细胞的结合依赖于细胞膜的流动性

D．受精卵的DNA一半来自精子，一半来自卵细胞

答案：D　解析：受精卵的细胞核中的DNA一半来自精子，一半来自卵细胞，而细胞质中的DNA则都来自卵细胞，D项错误。

4．(2021·江苏扬州中学高一模拟)某雄性生物体细胞内的DNA含量为2a。如图表示精原细胞形成精子、受精作用及受精卵发育为个体的过程中的核DNA含量变化曲线图。据图回答下列问题：

(1)曲线由J到O表示的是与________分裂相关的过程。

(2)能表示初级精母细胞的时期是________段(用字母表示)。

(3)DE段，核DNA的含量减少一半，同时染色体数目________(填“加倍”“不变”“减半”或“降为零”)，染色单体数目________(填“加倍”“不变”“减半”或“降为零”)。

(4)由H→I，核DNA的含量又增加一倍，恢复到原来的数目，是因为________使两配子结合成受精卵。

答案：(1)有丝　(2)CD　(3)减半　减半　(4)受精作用