1、第2课时 减数分裂和受精作用(二)课前自主预习案一、观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片1实验原理根据细胞中的染色体的变化，识别减数分裂的各个时期。形态、位置和数目2实验流程 二、配子中染色体组合的多样性1原因时期图示染色体行为 减数第一次分裂前期四分体中之间，可能发生交叉互换减数第一次分裂后期同源染色体分离，非同源染色体非姐妹染色单体自由组合2意义导致不同配子有差异，使同一双亲的后代呈现。三、受精作用1概念：卵细胞与精子相互、成为受精卵的过程。遗传物质多样性识别 融合2过程图示说明 精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面卵细胞的发生复杂的生理反应，阻止其他精子再进入精子的与卵细胞的相融合，使彼此的染
2、色体会合在一起细胞膜细胞核细胞核3.结果(1)受精卵中的数目恢复为体细胞中染色体的数目。(2)受精卵中的染色体一半来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)。4意义(1)后代呈现多样性，有利于生物在中进化，体现了有性生殖的优越性。(2)对于维持每种生物(有性生殖的生物)前后代体细胞中的恒定，对于生物的都具有重要意义。染色体自然选择染色体数目遗传和变异判断对错(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。()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交叉互换有关。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。()提示：3受精时精
3、子全部进入卵细胞内。()提示：受精时精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。4受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方。()提示：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固定装片，熟练掌握相关实验技能。(科学探究)探究点一 配子中染色体组合的多样性【师问导学】一、根据教材 P23 模拟减数分裂过程中非同源染色体自由组合的实验，探讨
4、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？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)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？提示：可能产生 2n 种精子，产生每一种精子的比例为 1/2n。(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，减数分裂最多产生几种精子和卵细胞？提示：1 个精原细胞减数分裂和变形后产生 4 个精子
5、，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。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、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，能形成多少种精子？若甲图所示为一个卵原细胞，能形成多少种卵细胞？提示：2 种精子：A 和 a；1 种卵细胞：A 或 a。2若图乙所示为一个精原细胞，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？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
6、 4 种精子，AB、ab、Ab、aB。3若图乙所示为一个卵原细胞，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？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 和 aB。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。提示：四个，AB、AB、ab、ab 或 Ab、Ab、aB、aB。提示：一个，AB 或 ab 或 Ab
7、 或 aB。提示：都是四种：AB、ab、Ab、aB。,【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”。归纳提升配子的种类(染色体组合)(1)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：
8、精(卵)原细胞个数配子个数配子实际种类1 个精原细胞42 种，表现为两两相同1 个次级精母细胞21 种1 个卵原细胞11 种1 个次级卵母细胞11 种m 个精原细胞4m2nm 个卵原细胞m2n(2)考虑是否发生交叉互换。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配子的种类数会大于 2n 种。【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：E 和 F、G 和 H 的染色体
9、组成完全相同，分别来自同一次级精母细胞 C、D；E(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：E 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；E(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。【检测反馈】1如图表示染色体
10、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可能来自同一个精原细胞解析：在不考虑交叉互换的情况下，每个精原细胞产生两个不同的次级精母细胞，每个次级精母细胞产生 2 个基因组成相同的精细胞，图中可能来自同一个精原细胞，可能来自同一个精原细胞，可能来自同一个精原细胞，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
11、型各不相同，至少来自 8 个次级精母细胞，故 C正确；不可能来自同一个精原细胞，故 D 错误。答案：D2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与 B与C与 D与解析：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，同一个着丝点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与、与。答案：B探究点二 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
12、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、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完全来自于卵细胞。【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)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
13、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。配子的多样性非同源染色体的自由组合同源染色体中非姐妹染色单体的 交叉互换受精时雌雄配子的随机结合2曲线分析(1)细胞中 DNA 含量变化曲线。ab 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。e 点表示进行受精作用。eg 段为受精卵的有丝分裂，其中 ef 段
14、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。Oa 表示减数第一次分裂前的间期及减数第一次分裂，ac 表示减数第二次分裂。d 点表示进行受精作用。df 表示受精卵的有丝分裂。【检测反馈】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，染色体数目恢复恒定。答案：A2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()受精卵中的遗传物质主要来自染
15、色体受精卵中的细胞质主要来自卵细胞受精时精子全部进入卵细胞内受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方A BCD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：A3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中B由过程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和中D仅有过程即可维持亲子间染色体数目的恒定解析：分析题图可知，过程是减数分裂，过程是受精作用。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
16、分离仅发生在过程中，C 错误；过程和共同维持亲子间染色体数目的恒定，D 错误。答案：A4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()Aa、b、c 分别进行减数分裂、受精作用、有丝分裂BCD 与 OP 的染色体数相同CJK 发生同源染色体联会与分开DOP 的核 DNA 含量比 MN 增加 1 倍，原因是 NO 发生了受精作用解析：a 阶段表示有丝分裂过程中核 DNA 含量变化规律，b阶段表示减数分裂过程中核 DNA 含量变化规律，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
17、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 项错误。答案：B【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。(一)问题探讨1提示：配子染色
18、体与体细胞染色体的区别在于：(1)配子染色体数是体细胞染色体数的一半；(2)配子染色体是由体细胞每对同源染色体中分别取出一条组成的。(二)旁栏思考题1提示：减数分裂的染色体复制发生在减数第一次分裂的间期，减数第二次分裂的间期不复制。2提示：初级精母细胞两极的这两组染色体，非同源染色体之间是自由组合的。3提示：在减数第一次分裂中出现了同源染色体联会，四分体形成，非姐妹染色单体间交叉互换，同源染色体分离，使得细胞两极各有一整套非同源染色体，从而使形成的次级精母细胞中染色体数目减少为初级精母细胞的一半等行为。上述过程可使配子中染色体数目减半。这样再通过以后发生的两性配子结合成合子的受精作用，就能维持
19、生物前后代体细胞染色体数目的恒定，从而保证遗传的稳定性。上述过程还可以使经过减数分裂产生的配子类型多样，从而增加了生物的变异，增强了生物适应环境的能力，有利于生物的进化。4提示：经过减数第一次分裂，一个卵原细胞会分裂成一个较大的次级卵母细胞和一个较小的极体。经过减数第二次分裂，一个次级卵母细胞会分裂成一个含细胞质多的卵细胞和一个含细胞质少的极体，而减数第一次分裂形成的极体也经过减数第二次分裂成为两个含细胞质少的极体。最后三个极体退化消失，只剩一个卵细胞。(三)想像空间提示：不一样。受精过程中，仅精子的头部进入卵细胞，而精子的头部除了细胞核外，只含极少量的细胞质。而细胞质中线粒体含少量 DNA(
20、植物细胞质中的叶绿体也含少量 DNA)，对生物的遗传也有影响。(四)实验1提示：减数第一次分裂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。减数第二次分裂的中期，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。2提示：减数第一次分裂的中期，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的一半，每条染色体均由两条染色单体构成。减数第二次分裂的中期，所有染色体的着丝点排列在细胞的赤道板的位置。末期细胞两极的染色体不含染
21、色单体。(五)模型建构讨论一1代表分别来自父方和母方的同源染色体联会。24 条。减数第一次分裂结束。2 条。3减数第一次分裂过程中的同源染色体联会，形成四分体，同源染色体在赤道板位置成双排列，同源染色体分离，分别移向细胞两极；减数第二次分裂过程中非同源染色体的着丝点排列在细胞的赤道板上，着丝点分裂，染色单体成为染色体，移向细胞两极。42 个。2 个。讨论二1每个配子都含有两种颜色的染色体。24 种。38 种。(六)技能训练精原细胞有丝分裂过程中染色体数目变化表时期间期前期中期后期末期染色体数目(条)888168精原细胞形成精子过程中染色体数目变化表细胞类型精原细胞初级精母细胞次级精母细胞精细胞
22、染色体数目(条)8844精原细胞形成精子过程中染色体数目变化图教材课后习题 一、基础题1(1)(2)(3)2提示：配子形成过程中，由于减数第一次分裂的四分体时期，非姐妹染色单体可能互换部分遗传物质；中期时，同源染色体随机排列在细胞赤道板两侧，导致了配子中非同源染色体的自由组合，因此，配子中染色体组成是多样的。受精作用又是精子和卵细胞的随机结合，因此，后代的性状表现是多样的。由于减数分裂是有规律的正常的细胞分裂，在减数分裂的过程中，染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次。这样每个物种正常的雌雄配子都含有该物种体细胞染色体数目一半的染色体，并且都是一整套非同源染色体的组合。而受精作用时精卵结合使受精
23、卵及其发育成的个体体细胞中又可以恢复该种生物的染色体数目。性状是由染色体中的遗传物质控制的，生物前后代细胞中染色体数目的恒定，保证了前后代遗传性状的相对稳定。二、拓展题 提示：在减数分裂形成精子或卵细胞的过程中，如果由于某种原因减数第一次分裂时两条 21 号染色体没有分离而是进入了同一个次级精(卵)母细胞，再经过减数第二次分裂，就会形成含有 2 条 21 号染色体的精子或卵细胞；如果减数第一次分裂正常，减数第二次分裂时 21 号染色体的着丝点分裂，形成了 2 条 21 号染色体，但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 21 号染色体有2 条。当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21 号染色体)与上述异常的卵细胞或精子结合形成受精卵，则该受精卵含 47条染色体，其中 21 号染色体为 3 条。当该受精卵发育成人时，这个人的体细胞中的染色体数目就是 47 条，含有 3 条 21 号染色体。