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第2章基因和染色体的关系第1节减数分裂和受精作用(Ⅱ)学习目标核心素养1.理解配子中染色体组合的多样性。(重、难点)2.知道受精作用的过程。3.说出减数分裂和受精作用对生物遗传和变异的重要意义。(重点)4.学会使用高倍镜观察蝗虫精母细胞减数分裂装片。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。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。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。自主预习探新知一、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片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．实验流程低倍镜观察→在低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂装片。识别细胞、细胞和精细胞↓高倍镜观察→先在低倍镜下依次找到减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ不同时期的细胞，再在高倍镜下仔细观察染色体的↓绘图→根据，尽可能多地绘制减数分裂不同时期的细胞简图初级精母次级精母形态、位置和数目观察结果二、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分裂Ⅰ前期四分体中之间可能发生互换减数分裂Ⅰ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进入卵细胞，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，使彼此的会合在一起头部尾部细胞膜细胞核细胞核染色体3.结果(1)受精卵中的数目恢复为体细胞中的数目。(2)受精卵中的一半来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)。染色体染色体染色体4．意义(1)后代呈现多样性，有利于生物多变的自然环境，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。适应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。()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．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。()5．受精作用过程既涉及细胞膜的信息传递，又体现了细胞膜具有一定流动性。()6．受精时，不同类型的雌雄配子随机结合就是自由组合，造成有性生殖后代的多样性。()提示：1.×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．×受精时精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。4．√5.√6．×自由组合发生在减数分裂Ⅰ过程中。合作探究攻重难[问题探究]1．基因型为AaBbCc(三对基因独立遗传)的雄性个体，可以产生几种类型的精子？若其中的一个精原细胞可以产生几种类型的精子？提示：8；2。2．多细胞生物体产生的配子具有多样性的原因有哪些？提示：自由组合和互换。配子中染色体组合的多样性[归纳总结]1．配子中染色体组合多样性的原因(1)减数分裂Ⅰ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，不考虑互换的情况。(Y与y；R与r分别表示两对同源染色体)配子种类细胞或个体YyRr能产生配子的种类n对同源染色体产生的配子种类一个精原细胞2种(YR、yr或Yr、yR)2种一个雄性个体4种(YR、yr、Yr、yR)2n种一个卵原细胞1种(YR或yr或Yr或yR)1种一个雌性个体4种(YR、yr、Yr、yR)2n种(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。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D[在不考虑交叉互换的情况下，每个精原细胞产生2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。]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②B．②与③C．①与③D．②与④B[在减数分裂Ⅰ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。]A[在减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合。卵原细胞内有12对同源染色体，则在减数分裂Ⅰ时有212种组合，最终产生的卵细胞内染色体组合方式有212种。]3．某高等动物的卵原细胞内有12对同源染色体，在不发生非姐妹染色单体互换的情况下，该动物产生的卵细胞内染色体的组合方式有()A．212种B．(1/2)12种C．122种D．121/2种方法规律：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’”。[问题探究]如图所示为生物体的有性生殖过程。受精作用及相关曲线1．结合细胞膜的成分分析，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、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卵细胞。[归纳总结]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互换受精时雌雄配子的随机结合2．曲线分析(1)细胞中核DNA含量变化曲线①ab段为间期，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。③fg段为受精卵的有丝分裂，其中ef段为间期。(2)细胞中染色体数变化曲线①Oa间期及减数分裂Ⅰ，ac段表示减数分裂Ⅱ。②d点表示进行受精作用。③df段表示受精卵的细胞周期有丝分裂。易错提醒：受精作用的两点提醒(1)配子中染色体组合的多样性、雌雄配子的随机结合可导致同一双亲的子代具有多样性。(2)由于细胞质中含有少量DNA，而受精作用过程中精子几乎不提供细胞质，故受精卵中的DNA并非一半来自父方，一半来自母方。1．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．如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发生了受精作用B[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，所以CD与OP的染色体数相同，B项正确；JK表示减数分裂Ⅱ的末期，而同源染色体联会与分开发生在减数分裂Ⅰ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。][课堂小结]知识网络构建核心语句归纳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稳定。当堂达标固双基B[由于减数分裂Ⅰ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，而减数分裂Ⅱ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。]1．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′D[人的小肠表皮、家兔胚胎及绵羊的肝脏，这些组织或器官的细胞所进行的细胞分裂方式都是有丝分裂，不可能出现细胞内的染色体数目是体细胞的一半的时期，而牛的精巢内，一部分精原细胞进行减数分裂，一部分精原细胞进行有丝分裂。]2．在显微镜下观察动物组织切片，发现细胞内的染色体数目有的是体细胞的一半，有的是体细胞的2倍，该切片取自()A．人的小肠表皮B．家兔胚胎C．绵羊肝脏D．牛精巢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B[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