高中生物苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第二节 细胞——生命活动的基本单位精品第2课时教案

第2课时　哺乳动物生殖细胞的形成、受精作用孕育新的生命

一、哺乳动物生殖细胞的形成

1．精子的形成

(1)场所：睾丸的曲细精管。

(2)过程

1个精原细胞(增殖方式：有丝分裂) 1个初级精母细胞2个次级精母细胞4个精细胞4个精子

(3)曲细精管(部分)模式图

2．卵细胞的形成

(1)场所：卵巢

(2)过程

二、受精作用孕育新的生命

1．受精作用

(1)过程(以人为例)：精子头部的细胞质膜首先与卵母细胞质膜融合，随即精子的细胞核和细胞质进入卵母细胞内，卵母细胞立即释放相应的物质，阻止其他精子的进入，然后两者的细胞核在细胞中部靠拢，相互融合，形成受精卵。

(2)人的受精过程示意图

(3)结果

受精卵中的染色体数量恢复到与该物种的体细胞一样，其中一半来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)。

(4)意义：通过减数分裂和受精作用，每种生物维持了前后代体细胞中染色体数量的恒定，也实现了遗传物质的重新组合。

2．有性生殖

(1)定义：由亲代产生有性生殖细胞或配子，经过两性生殖细胞或配子的结合成为合子(zygote)(如受精卵)，再由合子发育成新个体的生殖方式称为有性生殖。

(2)意义：由合子发育成的子代具备了双亲的遗传特性，这对于生物的生存和进化具有重要意义。

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．配子的多样性只与非同源染色体的自由组合有关。 (　　)

2．正常情况下，1个精原细胞产生的4个精子在染色体组成上两两相同。 (　　)

3．在卵细胞形成过程中，姐妹染色单体的分离发生在初级卵母细胞中。              (　　)

4．1个精原细胞和1个卵原细胞所产生成熟生殖细胞的个数比为1∶1。 (　　)

5．受精时精子全部进入卵细胞内。 (　　)

6．受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方。 (　　)

[答案]　1．×　提示：配子的多样性还与同源染色体中的非姐妹染色单体之间的互换有关。

2．√

3．×　提示：姐妹染色单体的分离发生在减数第二次分裂过程中，初级卵母细胞进行减数第一次分裂。

4．×　提示：1个精原细胞可以产生4个精子，而1个卵原细胞只能产生1个卵细胞。

5．×　提示：受精时精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。

6．√

　哺乳动物生殖细胞的形成

1．精子和卵细胞形成过程的区别

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，分别来自同一个次级精母细胞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，分别来自同一个次级精母细胞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。

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。

合作探究：下图中的A、a和B、b表示原始生殖细胞中的两对同源染色体：

(1)情况1最终产生的子细胞有几种类型？情况2最终产生的子细胞有几种类型？

提示：情况1最终产生的子细胞有2种类型：AB、ab。情况2最终产生的子细胞有2种类型：Ab、aB。

(2)据此推断，含有n对同源染色体的生物体可产生的配子类型为多少种？

提示：2n种。

(3)含有n对同源染色体的生物体可产生的配子类型有时要比上述结论多，可能的原因是什么？

提示：在四分体时期发生了同源染色体非姐妹染色单体之间的互换。

1．下列有关两个细胞分裂图像的说法，正确的是(　　)

A．①②均是卵细胞形成过程中的细胞

B．①②中均含两对同源染色体

C．①能产生4种类型的生殖细胞

D．②能产生1种类型的生殖细胞

D　[由细胞中染色体变化的规律及细胞质的分裂情况可知，细胞①是初级精母细胞，正处于后期Ⅰ，含两对同源染色体，其中非同源染色体已完成组合，它只能产生2种(4个)生殖细胞(精细胞)；细胞②是次级卵母细胞，正处于后期Ⅱ，不含同源染色体，只能产生1种(1个)生殖细胞(卵细胞)。]

2．(多选)下列属于动物卵细胞形成与精子形成的不同之处的是(　　)

A．一个初级卵母细胞形成一个次级卵母细胞，一个初级精母细胞形成两个次级精母细胞

B．一个次级卵母细胞形成一个卵细胞，一个次级精母细胞形成两个精细胞

C．卵细胞的形成不经过变形，精细胞要经过变形形成精子

D．染色体复制的时期不同

ABC　[一个初级卵母细胞形成一个次级卵母细胞和一个(第一)极体，一个初级精母细胞形成两个次级精母细胞，A符合题意；一个次级卵母细胞形成一个卵细胞和一个(第二)极体，一个次级精母细胞形成两个精细胞，B符合题意；卵细胞的形成不经过变形，精细胞要经过变形形成精子，C符合题意；减数分裂时，染色体复制的时期相同，都是减数分裂前的间期，D不符合题意。]

3．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

B　[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。]

　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’”。

　受精作用孕育新的生命

1．过程分析

(1)减数分裂结果分析：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)受精作用结果分析：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段为减数分裂前的间期，bc段为减数分裂Ⅰ，cd段为减数分裂Ⅱ，即bd段为减数分裂。

②e点表示进行受精作用。

③ef段为有丝分裂前的间期，fg段为有丝分裂。

(2)细胞中染色体数变化曲线

①O～a表示减数分裂前的间期及减数分裂Ⅰ，a～c表示减数分裂Ⅱ。

②d点表示进行受精作用。

③d～f包含受精卵的有丝分裂。

应用实践：下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性？

提示：精子与卵细胞相互识别的物质基础是细胞膜表面的糖蛋白。精子与卵细胞融合的过程体现了生物膜的流动性。

(2)受精卵中的染色体一半来自精子，一半来自卵细胞，是否意味着父、母双方各为后代提供一半的遗传物质？分析原因。

提示：不是。受精卵细胞核中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方，但细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。

1．下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

A　[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分裂Ⅰ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。]

2．(多选)下图表示细胞分裂和受精作用过程中核DNA含量的变化，有关分析正确的是(　　)

A．a、b、c分别包含减数分裂、受精作用、有丝分裂

B．CD与OP段的染色体数相同

C．JK段发生同源染色体联会与分离

D．OP段的核DNA含量比MN段增加1倍，原因是NO段发生了DNA复制

BD　[a阶段包含有丝分裂过程中核DNA含量变化规律，b阶段包含减数分裂过程中核DNA含量变化规律，c阶段包含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段都表示有丝分裂前期、中期和后期，所以CD与OP段的染色体数相同，B项正确；JK段表示末期Ⅱ，而同源染色体联会与分离发生在减数分裂Ⅰ过程中，C项错误；OP段的核DNA含量比MN段增加1倍，原因是NO段发生了DNA复制，D项正确。]

[课堂小结]

1．与精子的形成过程相比，卵细胞的形成过程中不会出现的是(　　)

A．卵原细胞先进行减数分裂，再通过变形形成成熟卵细胞

B．染色体复制一次，细胞连续分裂两次

C．初级卵母细胞和次级卵母细胞都进行细胞质不均等分裂

D．减数分裂结束后，卵细胞的染色体数目只有体细胞染色体数目的一半

A　[卵细胞的形成不需经过变形；卵细胞的形成过程中，染色体复制一次，细胞连续分裂两次，所以卵细胞中染色体数目只有体细胞数目的一半；在减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程中，初级卵母细胞和次级卵母细胞都进行细胞质不均等分裂。]

2．下图为哺乳动物的细胞分裂示意图。下列叙述正确的是(　　)

甲　　　　　乙　　　　丙

A．图甲一定为次级精母细胞

B．图乙一定为初级精母细胞

C．图丙为次级卵母细胞或极体

D．图丙中的M、m为一对同源染色体

B　[图甲是后期Ⅱ，其细胞质是均等分裂的，可能为次级精母细胞或第一极体，A错误；图丙为后期Ⅱ，其细胞质是不均等分裂的，应是次级卵母细胞，不可能为极体，C错误；图丙中的M、m不是同源染色体，应是姐妹染色单体分开后形成的两条子染色体，D错误；图乙是后期Ⅰ，其细胞质是均等分裂的，所以应是初级精母细胞，B正确。]

3．(多选)进行有性生殖的生物产生后代需经过受精作用，下列相关叙述正确的是(　　)

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

ACD　[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项正确，B项错误；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项正确。]

4．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

A　[依据曲线所表示染色体数目变化可知，A～G段表示减数分裂，H～I段表示受精作用，I～M段包含有丝分裂，A项正确，C项错误；C～G段为减数分裂Ⅱ过程，C～H段不能表示为一个细胞周期，B项错误；E～F段表示后期Ⅱ，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，D项错误。]

5．下图是高等动物的生殖发育周期图解(2N、N表示染色体数)，请回答下列问题：

(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_________________。

[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维持了生物前后代染色体数量的恒定，维持了生物遗传的稳定性，对于生物的遗传和变异有重要意义。              (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　维持了生物前后代染色体数量的恒定，维持了生物遗传的稳定性，对于生物的遗传和变异有重要意义　(2)卵巢和睾丸　(3)细胞分裂　细胞分化　有丝分裂