人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2节 基因在染色体上第2课时课后作业题

第2课时　减数分裂和受精作用

课堂互动探究案

课程标准

阐明减数分裂产生染色体数量减半的精细胞或卵细胞

说明进行有性生殖的生物体，其遗传信息通过配子传递给子代

素养达成

        1．建构细胞减数分裂的模型，并运用模型理解配子中染色体组合的多样性。(生命观念)

        2．由非同源染色体的组合和受精作用，理解有性生殖的变化与稳定。(科学思维)

3．通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，熟练掌握相关实验技能。(科学探究)

探究点一　观察蝗虫精母细胞减数分裂装片

【师问导学】

根据教材P24观察蝗虫精母细胞减数分裂装片的探究实践活动，探讨下列问题：

1．当你的目光聚焦在显微镜视野中的一个细胞时，你怎样判断它处于减数分裂的哪个时期？

2．减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ相比，中期细胞中染色体的不同点是什么？末期呢？

3．通过比较同一时刻不同细胞的染色体特点，可以推测一个精母细胞在不同分裂时期的染色体变化，这一做法能够成立的逻辑前提是什么？

【智涂笔记】

名师提醒

1．选用雄性个体生殖器官为实验材料的原因

(1)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。

(2)雌性动物排卵排出的仅仅是初级卵母细胞或次级卵母细胞，排出的细胞先在输卵管中发育到减数分裂Ⅱ中期，只有在受精的过程中才能继续进行减数分裂Ⅱ，因此在卵巢中看不到完整的减数分裂。

2．观察蝗虫精母细胞减数分裂装片时，能看到染色体数目为N、2N、4N等不同的细胞分裂图像，这是因为蝗虫精巢中的精原细胞(染色体数为2N)既能进行有丝分裂，又能进行减数分裂。

3．制作装片时，细胞已经死亡，不能观察到减数分裂的连续过程。

【师说核心】

1．实验原理

蝗虫的精母细胞进行减数分裂可形成精细胞，再通过变形形成精子。在此过程中，细胞中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化，因而可据此识别减数分裂的各个时期。

2．实验目的

通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，识别减数分裂不同时期染色体的形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。

3．实验材料的选择

宜选用雄性个体的生殖器官。

4．方法步骤

5．实验现象

可从以下几方面对上述实验现象进行区分：

减数分裂Ⅰ会出现同源染色体联会、四分体形成、同源染色体在赤道板位置成对排列、同源染色体分离、移向细胞两极的染色体分别由两条染色单体组成等现象。减数分裂Ⅱ的中期，非同源染色体成单排列在细胞赤道板位置，移向细胞两极的染色体不含染色单体。

【针对检测】

1．下列关于观察细胞减数分裂过程的实验的叙述，错误的是(　　)

A．可用蝗虫卵母细胞、蚕豆花粉母细胞的装片观察减数分裂

B．用桃花的雄蕊制成装片比用桃花的雌蕊制成装片更容易观察到减数分裂现象

C．能观察到减数分裂现象的装片中，可能观察到同源染色体联会现象

D．用洋葱根尖制成装片，能观察到同源染色体联会现象

2．一个班级分组进行减数分裂实验，下列操作及表述正确的是(　　)

A．换用高倍镜时，从侧面观察，防止物镜与装片碰擦

B．因观察材料较少，性母细胞较小，显微镜视野应适当调亮

C．为观察染色体的形态，用粗准焦螺旋调节焦距

D．一个视野中，用10×物镜看到8个细胞，用40×物镜则可看到32个细胞

探究点二　配子中染色体组合的多样性

【师问导学】

一、根据教材P25～26模拟减数分裂中非同源染色体的自由组合实验，探讨下列问题：

(1)含有2对、3对同源染色体的精原细胞，分别可能产生多少种精子？产生每一种精子的比例是多少？

(2)含有n对同源染色体的精原细胞，可能产生多少种精子，产生每一种精子的比例是多少？

(3)考虑四分体的交叉互换，分析含两对同源染色体的1个精原细胞和卵原细胞，减数分裂最多能产生几种精子和卵细胞？

二、在不考虑交叉互换的情况下，分析产生配子的种类。

1．若图甲所示为一个精原细胞，则能形成多少种精子？若甲图所示为一个卵原细胞，则能形成多少种卵细胞？

2．若图乙所示为一个精原细胞，则能形成多少种精子？若所示精原细胞数量足够多，则能产生多少种精子？

3．若图乙所示为一个卵原细胞，则能形成多少种卵细胞？若图乙所示卵原细胞数量足够多，则能产生多少种卵细胞？

三、某高等动物的基因型是AaBb，则：

(1)一个精原细胞能形成几个精子？请写出它们的基因型。

(2)一个卵原细胞能形成几个卵细胞？请写出它们的基因型。

(3)请写出该种动物某个体产生的精子或卵细胞的基因型。

【智涂笔记】

方法规律：根据染色体组成判断配子来源的方法

(1)若两个精细胞中染色体完全相同，则它们可能来自同一个次级精母细胞。简记为“同为同一‘次’”。

(2)若两个精细胞中染色体恰好“互补”，则它们可能来自同一个初级精母细胞分裂产生的两个次级精母细胞。简记为“补为同一‘初’”。

(3)若两个精细胞中的染色体有的相同，有的互补，只能判定可能来自同一个生物不同精原细胞的减数分裂过程。简记为“同、补同一‘体’”。

归纳提升

若只考虑非同源染色体的自由组合，不考虑交叉互换，则含n对同源染色体的精(卵)原细胞产生的配子如下(m足够大)：

【师说核心】

1．配子中染色体组合多样性的原因

(1)减数第一次分裂后期，非同源染色体的自由组合。

(2)四分体时期，同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换。

2．配子来源的判断方法

(1)以二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(不考虑交叉互换)为例，如图所示。

由图可知：①E和F、G和H的染色体组成完全相同，分别来自同一次级精母细胞C、D；②E(F)与G(H)中的染色体“互补”，来自同一个初级精母细胞。

(2)二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(考虑交叉互换)，如图所示。

由图可知：①E和F，G和H的染色体组成大同小异，分别来自同一次级精母细胞C、D；②E(F)与G(H)中的染色体“互补”，来自同一初级精母细胞。

3．一般情况下减数分裂产生配子的种类

(1)只考虑非同源染色体自由组合，不考虑交叉互换的情况。

Y与y、R与r分别表示两对同源染色体。

(2)若考虑交叉互换，会增加配子的种类，如一个含n对同源染色体的生物产生的配子种类会大于2n种。

【针对检测】

1．如图表示染色体组成为AaCcDd的生物产生的精细胞。试根据细胞内染色体的组合分析，在不考虑交叉互换的情况下，下列相关叙述，不正确的是(　　)

A．上述精细胞至少来自4个精原细胞

B．⑤⑧可能来自同一个精原细胞

C．上述精细胞至少来自8个次级精母细胞

D．①⑦可能来自同一个精原细胞

2．图中甲表示某动物精原细胞中的一对同源染色体。在减数分裂过程中，该对同源染色体发生了交叉互换，结果形成了①～④所示的四个精细胞。这四个精细胞中，来自同一个次级精母细胞的是(　　)

A．①与②　　　　　　　　　B．②与③

C．①与③  D．②与④

探究点三　受精作用及相关曲线

【师问导学】

　如图所示为生物体的有性生殖过程。

1．结合细胞膜的成分，讨论精子与卵细胞相互识别的物质基础是什么？精子与卵细胞融合的过程体现了生物膜的什么特点？

2．如果精子和卵细胞的细胞膜不具有一定的流动性，则精子和卵细胞是否还能受精？为什么？

3．受精作用的实质是什么？受精作用有什么意义？

【智涂笔记】

受精卵中的染色体(核DNA)一半来自卵细胞，一半来自精子，但细胞质却几乎全部来自于卵细胞，故细胞质中的遗传物质几乎全部来自于母方。

【师说核心】

1．过程分析

(1)对减数分裂结果的分析：经减数分裂形成的生殖细胞(精子或卵细胞)的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。配子中的染色体数目只有体细胞的一半，并且没有同源染色体。

(2)对受精作用结果的分析：经受精作用形成的受精卵中的染色体一半来自精子(父方)、一半来自卵细胞(母方)。使受精卵中的染色体数目恢复为体细胞染色体数，且出现同源染色体。

(3)同一双亲的子代遗传呈现多样性的原因。

2．曲线分析

(1)细胞中DNA含量变化曲线。

①ab段为减数第一次分裂前的间期，bc段为减数第一次分裂，cd段为减数第二次分裂，即ad段为减数分裂。

②e点表示进行受精作用。

③eg段为受精卵的有丝分裂，其中ef段为有丝分裂间期，fg段为分裂期。

(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表示受精卵的有丝分裂。

【针对检测】

1．家鸽是进行有性生殖的生物，它之所以能保持染色体数目的恒定，是因为在生殖过程中要进行(　　)

A．减数分裂和受精作用

B．有丝分裂和受精作用

C．减数分裂和有丝分裂

D．染色体的复制和平均分配

2．下列关于精子和卵细胞结合成受精卵过程的叙述，正确的是(　　)

①受精卵中的遗传物质主要来自染色体

②受精卵中的细胞质主要来自卵细胞

③受精时精子全部进入卵细胞内

④受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方

A．①②④　　　　　　　　　B．②③④

C．①③④  D．①②③

3．如图是生物的有性生殖过程。下列叙述，正确的是(　　)

A．非同源染色体的自由组合发生在过程Ⅰ中

B．由过程Ⅱ可知受精卵中的细胞质主要来自精子

C．同源染色体的分离发生在过程Ⅰ和Ⅱ中

D．仅有过程Ⅰ即可维持亲子间染色体数目的恒定

4.(等级考选做，多选)如图表示细胞分裂和受精作用过程中核DNA含量的变化，下列有关分析，正确的是(　　)

A．a、b、c分别进行减数分裂、受精作用、有丝分裂

B．CD与OP的染色体数相同

C．JK发生同源染色体联会与分开

D．OP的核DNA含量比MN增加1倍，原因是NO发生了DNA的复制

【网络建构】

【主干落实】

1．导致配子中染色体组合多样性的原因。

(1)同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合。

(2)同源染色体上非姐妹染色单体间可发生交叉互换。

2．受精卵中的核遗传物质一半来自父方，一半来自母方，但细胞质基因几乎全部来自母方。

3．受精作用的实质是精子和卵细胞细胞核的融合。

4．减数分裂和受精作用共同维持生物体细胞中染色体数目的恒定。

1．如图为某种植物细胞减数分裂过程中几个特定时期的显微照片。下列叙述正确的是(　　)

A．图甲中，细胞的同源染色体之间可以发生互换

B．图乙中，移向细胞同一极的染色体组成相同

C．图丙中，染色体的复制正在进行，着丝粒尚未分裂

D．图丁中，细胞的同源染色体分离，染色体数目减半

2．A和A′、B和B′分别代表细胞中的两对同源染色体，下列来自同一个精原细胞的一组精子是(　　)

A．AB、A′B、AB′、A′B′

B．AB、A′B′、AB、A′B′

C．A′B′、A′B、A′B、A′B′

D．A′B、A′B、AB、A′B′

3．进行有性生殖的生物产生后代需经过受精作用，下列相关生物学描述，错误的是(　　)

A．生物的发育是遗传物质与环境相互作用的过程

B．受精前卵细胞的呼吸和代谢异常旺盛，为受精过程做准备

C．后代的多样性体现了有性生殖的优越性

D．后代的多样性有利于生物在自然选择中进化

4．(等级考选做，多选)下图是某种动物细胞分裂过程中染色体数目变化情况，下列相关叙述不正确的是(　　)

A．图中显示了减数分裂、有丝分裂和受精作用过程

B．C～H、I～M段可分别表示为一个细胞周期

C．A～I段表示减数分裂

D．E～F段发生了同源染色体的分离

5．如图是高等动物的生殖发育周期图解(2N、N表示染色体数)，试回答以下问题：

(1)由成体开始到受精卵的形成主要需要经过[　]________和[　]____________两个过程。这两个过程的重要意义是________________________________________________________________________。

(2)哺乳动物的A过程发生在________________________________________________________________________中。

(3)受精卵经________________和________________最终发育为成体，此过程中细胞的分裂方式为________________________________________________________________________。

教材第25～26页►【探究·实践】

1．提示：有助于加深对减数分裂过程的理解，并为分析生物多样性的原因打下基础。

2．提示：非同源染色体自由组合，同源染色体的非姐妹染色单体之间互换。

3．开放性问题，答案合理即可。

教材第27页►【思维训练】

教材第28页►【练习与应用】

一、概念检测

1．(1)√　正常情况下，精子和卵细胞染色体数目均为体细胞染色体数目的一半。

(2)√　同一个生物体产生的卵细胞，由于在减数分裂过程中同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合是随机的，因此不同时期产生的卵细胞中的染色体组合具有多样性。

2．B　正常情况下，15个初级卵母细胞形成15个卵细胞，5个初级精母细胞形成20个精子，精子与卵细胞结合，最多形成15个受精卵。

3．D

二、拓展应用

1．在形成精子或卵细胞的减数分裂过程中，如果由于某种原因减数分裂Ⅰ时两条13号染色体没有分离而是进入了同一个次级精(卵)母细胞，再经过减数分裂Ⅱ，就会形成含有2条13号染色体的精子或卵细胞；如果减数分裂Ⅰ正常，减数分裂Ⅱ时13号染色体的着丝粒分裂，形成了2条13号染色体，但这2条13号染色体没有分别移向细胞两极，而是进入了同一个精子或卵细胞。这样异常的精子或卵细胞就含有24条染色体，其中13号染色体是2条。若一个正常的精子或卵细胞(含23条非同源染色体，其中只含有1条13号染色体)与上述异常的卵细胞或精子结合成受精卵，则该受精卵含47条染色体，其中13号染色体为3条。当该受精卵发育成个体时，这个个体的体细胞中的染色体数目就是47条，含有3条13号染色体。

2．63条。骡的体细胞(原始生殖细胞)中含有63条染色体，其中32条来自马，31条来自驴，骡的原始生殖细胞中不存在同源染色体，在进行减数分裂时染色体不能联会，故不能形成正常的配子。

第2课时　减数分裂和受精作用

互动·探究·智涂

探究点一

【师问导学】

1．提示：减数分裂的不同时期染色体有不同的特征。

2．提示：减数分裂Ⅰ中期，两条同源染色体分别排列在细胞赤道板的两侧；末期在细胞两极的染色体由该细胞一整套非同源染色体组成，其数目是体细胞染色体数目的一半，每条染色体均由两条染色单体构成。减数分裂Ⅱ中期，所有染色体的着丝粒排列在细胞的赤道板位置；末期细胞两极的染色体不含染色单体。

3．提示：逻辑前提是同一生物的不同细胞，所含遗传物质相同；增殖的过程相同；不同细胞可能处于细胞分裂的不同阶段。因此，可以通过观察多个精母细胞的减数分裂，推测出一个精母细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。

【针对检测】

1．解析：蝗虫卵母细胞和蚕豆花粉母细胞都属于原始生殖细胞，可以进行减数分裂，可以作为观察减数分裂的实验材料，A正确；桃花的雄蕊中进行减数分裂的花粉母细胞数量较多，而桃花的雌蕊中进行减数分裂的胚囊母细胞数量较少，故用桃花的雄蕊制成装片比用桃花的雌蕊制成装片更容易观察到减数分裂现象，B正确；减数分裂Ⅰ前期发生同源染色体联会，可以通过观察细胞减数分裂装片来观察联会现象，C正确；洋葱根尖细胞进行有丝分裂，用洋葱根尖制成的装片可以用来观察有丝分裂，有丝分裂过程中没有同源染色体联会现象的发生，D错误。

答案：D

2．解析：高倍镜镜头较长，换用时应从侧面观察，防止物镜与装片碰擦，A正确；本实验要用高倍镜观察，视野应适当调亮，但原因不是材料少，性母细胞小，B错误；观察染色体的形态需要用高倍镜，使用高倍镜时只能用细准焦螺旋调节焦距，C错误；放大倍数越大，看到的细胞数目越少，D错误。

答案：A

探究点二

【师问导学】

一、

(1)提示：含有2对同源染色体的精原细胞可能产生4种精子，每一种精子的比例是1/4；含有3对同源染色体的精原细胞可能产生8种精子，产生每一种精子的比例是1/8。

(2)提示：可能产生2n种精子，产生每一种精子的比例为1/2n。

(3)提示：①1个精原细胞减数分裂和变形后产生4个精子，在不发生交叉互换的情况下，4个精子两两相同，即有2种类型；若四分体时期发生交叉互换，则4个精子各不相同，即4种类型。

②无论是否发生交叉互换，1个卵原细胞经减数分裂后，只能产生1个卵细胞，即1种类型。

二、

1．提示：2种精子：A和a；1种卵细胞：A或a。

2．提示：2种精子，AB和ab或Ab和aB；若所示精原细胞数量足够多，则能产生4种精子，AB、ab、Ab、aB。

3．提示：1个卵原细胞可以形成1种卵细胞，即AB或ab或Ab或aB。该种卵原细胞数量足够多时可产生4种卵细胞，即AB、ab、Ab、aB。

三、

(1)提示：四个，AB、AB、ab、ab或Ab、Ab、aB、aB。

(2)提示：一个，AB或ab或Ab或aB。

(3)

提示：都是四种：AB、ab、Ab、aB。

【针对检测】

1．解析：在不考虑交叉互换的情况下，每个精原细胞可产生两个不同的次级精母细胞，每个次级精母细胞又可产生2个基因组成相同的精细胞，因此图中①④可能来自同一个精原细胞，②⑥可能来自同一个精原细胞，③⑦可能来自同一个精原细胞，⑤⑧可能来自同一个精原细胞，因此上述精细胞至少来自4个精原细胞，故A、B正确；1个次级精母细胞能产生2个相同的精细胞，图中8个精细胞的基因型各不相同，至少来自8个次级精母细胞，故C正确；①⑦不可能来自同一个精原细胞，故D错误。

答案：D

2．解析：在减数第一次分裂同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换后，同一个着丝粒上连接着的两条染色单体，绝大部分相同，少数部分不相同，因此来自同一个次级精母细胞的有②与③、①与④。

答案：B

探究点三

【师问导学】

1．提示：精、卵细胞相互识别的物质基础是细胞膜表面的糖蛋白。精、卵细胞相互融合体现了膜的流动性。

2．提示：不能，因为受精作用首先需要精子和卵细胞的细胞膜融合，而细胞膜具有流动性是细胞膜融合的基础。

3．提示：精子和卵细胞的细胞核的融合；减数分裂和受精作用对于维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定性，以及生物的遗传和变异具有重要的意义。

【针对检测】

1．解析：家鸽有性生殖过程中通过减数分裂产生了染色体数目减半的雌雄生殖细胞；通过受精作用，雌雄配子结合形成受精卵，维持染色体数目恒定。

答案：A

2．解析：在受精作用过程中，精子只是头部进入卵细胞，因此受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方，而细胞质主要来自卵细胞。

答案：A

3．解析：分析题图可知，过程Ⅰ是减数分裂，过程Ⅱ是受精作用。非同源染色体的自由组合发生在减数第一次分裂的后期，A正确；受精卵中的细胞质主要来自卵细胞，B错误；同源染色体的分离仅发生在过程Ⅰ中，C错误；过程Ⅰ和Ⅱ共同维持亲子间染色体数目的恒定，D错误。

答案：A

4．解析：a阶段表示有丝分裂过程中核DNA含量的变化规律，b阶段表示减数分裂过程中核DNA含量的变化规律，c阶段表示受精作用和有丝分裂过程中核DNA含量变化规律，A项错误；图中CD和OP都表示有丝分裂前期、中期和后期，所以CD与OP的染色体数相同，B项正确；JK表示减数第二次分裂末期，而同源染色体联会与分开发生在减数第一次分裂过程中，C项错误；OP的核DNA含量比MN增加1倍，原因是NO发生了DNA的复制，D项正确。

答案：BD

归纳·提升·素养

【网络建构】

①多样性　②受精卵

当堂·即时·反馈

1．解析：根据图甲染色体的特点，可知图甲中细胞处于减数分裂Ⅰ前期，同源染色体的非姐妹染色单体之间可以发生交叉互换，A正确；图乙中细胞处于减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，故移向细胞同一极的染色体组成不相同，B错误；图丙中细胞处于减数分裂Ⅰ结束时，并无染色体的复制，C错误；图丁中细胞处于减数分裂Ⅱ后期，此时着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，导致细胞中染色体数目暂时加倍，而此时细胞中已没有同源染色体，D错误。

答案：A

2．解析：由于减数第一次分裂过程中同源染色体分离，非同源染色体自由组合，一个精原细胞应产生两个“互补”类型的次级精母细胞，而减数第二次分裂相当于有丝分裂，因此最终产生的4个精细胞(精子)只有两种类型，且互补。

答案：B

3．解析：受精前卵细胞的呼吸和代谢比较缓慢，受精过程使卵细胞变得十分活跃，然后受精卵将迅速进行细胞分裂、分化，新生命由此开始了遗传物质与环境相互作用的发育过程，A正确，B错误。后代的多样性有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性，C、D正确。

答案：B

4．解析：依据曲线所示染色体数目的变化可知，A～G段表示减数分裂，H～I段表示受精作用，I～M段表示有丝分裂，A正确、C错误；C～G为减数第二次分裂过程，C～H不能表示一个细胞周期，B错误；E～F段表示减数第二次分裂后期，细胞中着丝粒分裂，姐妹染色单体分离形成染色体，染色体数目加倍，同源染色体分离发生在减数第一次分裂后期，D错误。

答案：BCD

5．解析：(1)分析图解可知，高等动物个体发育成熟后，通过减数分裂(A过程)产生配子，雌雄配子经过受精作用(B过程)结合以形成受精卵，继续进行个体发育，由此可见，减数分裂和受精作用对于维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，保持亲代和子代遗传的稳定性，促进遗传物质的重新组合有重要意义。(2)哺乳动物的减数分裂发生在卵巢和睾丸中。(3)受精卵经细胞分裂和细胞分化最终发育为成体，此过程中细胞的分裂方式为有丝分裂。

答案：(1)[A]减数分裂　[B]受精作用　维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，保持亲代和子代的稳定遗传，促进遗传物质的重新组合　(2)卵巢和睾丸　(3)细胞分裂　细胞分化　有丝分裂