2019-2020學(xué)年新教材高中生物 第2章 基因和染色體的關(guān)系 第1節(jié) 減數(shù)分裂和受精作用（Ⅱ）教學(xué)案 新人教版必修第二冊

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1、第1節(jié)　減數(shù)分裂和受精作用(Ⅱ) 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 核 心 素 養(yǎng) 1.理解配子中染色體組合的多樣性。(重、難點) 2.知道受精作用的過程。 3.說出減數(shù)分裂和受精作用對生物遺傳和變異的重要意義。(重點) 4.學(xué)會使用高倍鏡觀察蝗蟲精母細(xì)胞減數(shù)分裂裝片。 1.建構(gòu)細(xì)胞減數(shù)分裂的模型，并運用模型理解配子中染色體組合的多樣性。 2.由非同源染色體的組合和受精作用，理解有性生殖的變化與穩(wěn)定。 3.通過觀察蝗蟲精母細(xì)胞減數(shù)分裂裝片，熟練掌握相關(guān)實驗技能。 一、觀察蝗蟲精母細(xì)胞減數(shù)分裂裝片 1．實驗原理 根據(jù)細(xì)胞中的染色體形態(tài)、位置和數(shù)目的變化，識別減數(shù)分裂的各個時期。 2．

2、實驗流程 → ↓ → ↓ → 二、配子中染色體組合的多樣性 1．原因 時期 圖示 染色體行為 減數(shù)分裂Ⅰ前期 四分體中非姐妹染色單體之間可能發(fā)生互換 減數(shù)分裂Ⅰ后期 同源染色體分離，非同源染色體自由組合 2.意義 導(dǎo)致不同配子遺傳物質(zhì)有差異，使同一雙親的后代呈現(xiàn)多樣性。 三、受精作用 1．概念：卵細(xì)胞與精子相互識別、融合成為受精卵的過程。 2．過程 圖示 說明 精子的頭部進入卵細(xì)胞，尾部留在外面 卵細(xì)胞的細(xì)胞膜發(fā)生復(fù)雜的生理反應(yīng)，阻止其他精子再進入 精子的細(xì)胞核與卵細(xì)胞的細(xì)胞核相融合，使彼此的染色體會合在一起

3、3.結(jié)果 (1)受精卵中的染色體數(shù)目恢復(fù)為體細(xì)胞中染色體的數(shù)目。 (2)受精卵中的染色體一半來自精子(父方)，另一半來自卵細(xì)胞(母方)。 4．意義 (1)后代呈現(xiàn)多樣性，有利于生物適應(yīng)多變的自然環(huán)境，有利于生物在自然選擇中進化，體現(xiàn)了有性生殖的優(yōu)越性。 (2)對于維持每種生物(有性生殖的生物)前后代體細(xì)胞中染色體數(shù)目的恒定，對于生物的遺傳和變異都具有重要意義。 判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”) 1．配子的多樣性只與非同源染色體的自由組合有關(guān)。(　　) 2．正常情況下，1個精原細(xì)胞產(chǎn)生的4個精子在染色體組成上兩兩相同。(　　) 3．受精時精子全部進入卵細(xì)胞內(nèi)。(　

4、　) 4．受精卵中的染色體一半來自父方，一半來自母方。(　　) 5．受精作用過程既涉及細(xì)胞膜的信息傳遞，又體現(xiàn)了細(xì)胞膜具有一定流動性。(　　) 6．受精時，不同類型的雌雄配子隨機結(jié)合就是自由組合，造成有性生殖后代的多樣性。(　　) 提示：1.×　配子的多樣性還與同源染色體中的非姐妹染色單體之間的互換有關(guān)。 2．√ 3．×　受精時精子的頭部進入卵細(xì)胞，尾部留在外面。 4．√　5.√ 6．×　自由組合發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ過程中。 配子中染色體組合的多樣性 [問題探究] 1．基因型為AaBbCc(三對基因獨立遺傳)的雄性個體，可以產(chǎn)生幾種類型的精子？若其中的一個精原細(xì)胞可以

5、產(chǎn)生幾種類型的精子？ 提示：8；2。 2．多細(xì)胞生物體產(chǎn)生的配子具有多樣性的原因有哪些？ 提示：自由組合和互換。 1．配子中染色體組合多樣性的原因 (1)減數(shù)分裂Ⅰ后期，非同源染色體的自由組合。 (2)四分體時期，同源染色體上非姐妹染色單體之間的互換。 2．配子來源的判斷方法 (1)以二倍體生物一個精原細(xì)胞的減數(shù)分裂(不考慮互換)為例，如圖所示。 由圖可知：①E和F、G和H的染色體組成完全相同，分別來自同一次級精母細(xì)胞C、D；②E(F)與G(H)中的染色體“互補”，來自同一個初級精母細(xì)胞。 (2)二倍體生物一個精原細(xì)胞的減數(shù)分裂(考慮交叉互換)，如圖所示。 由

6、圖可知：①E和F，G和H的染色體組成大同小異，分別來自同一次級精母細(xì)胞C，D；②E(F)與G(H)中的染色體“互補”，來自同一初級精母細(xì)胞。 3．一般情況下減數(shù)分裂產(chǎn)生配子的種類 (1)只考慮非同源染色體自由組合，不考慮互換的情況。(Y與y；R與r分別表示兩對同源染色體) 配子種類 細(xì)胞或個體 YyRr能產(chǎn)生 配子的種類 n對同源染色體 產(chǎn)生的配子種類 一個精原細(xì)胞 2種(YR、yr或Yr、yR) 2種 一個雄性個體 4種(YR、yr、Yr、yR) 2n種 一個卵原細(xì)胞 1種(YR或yr或Yr或yR) 1種 一個雌性個體 4種(YR、yr、Yr、yR)

7、2n種 (2)若考慮互換，會增加配子的種類，如一個含n對同源染色體的生物產(chǎn)生的配子種類會大于2n種。 1．如圖表示染色體組成為AaCcDd的生物產(chǎn)生的精細(xì)胞。試根據(jù)細(xì)胞內(nèi)染色體的組合分析，在不考慮互換的情況下，下列相關(guān)敘述不正確的是(　　) A．上述精細(xì)胞至少來自4個精原細(xì)胞 B．⑤⑧可能來自同一個精原細(xì)胞 C．上述精細(xì)胞至少來自8個次級精母細(xì)胞 D．①⑦可能來自同一個精原細(xì)胞 D　[在不考慮交叉互換的情況下，每個精原細(xì)胞產(chǎn)生2個不同的次級精母細(xì)胞，每個次級精母細(xì)胞產(chǎn)生2個基因組成相同的精細(xì)胞，圖中①④可能來自同一個精原細(xì)胞，②⑥可能來自同一個精原細(xì)胞，③⑦可能來自同

8、一個精原細(xì)胞，⑤⑧可能來自同一個精原細(xì)胞，因此上述精細(xì)胞至少來自4個精原細(xì)胞，故A、B正確；1個次級精母細(xì)胞能產(chǎn)生2個相同的精細(xì)胞，圖中8個精細(xì)胞的基因型各不相同，至少來自8個次級精母細(xì)胞，故C正確；①⑦不可能來自同一個精原細(xì)胞，故D錯誤。] 2．圖中甲表示某動物精原細(xì)胞中的一對同源染色體。在減數(shù)分裂過程中，該對同源染色體發(fā)生了互換，結(jié)果形成了①～④所示的四個精細(xì)胞。這四個精細(xì)胞中，來自同一個次級精母細(xì)胞的是(　　) A．①與②　　 B．②與③ C．①與③ D．②與④ B　[在減數(shù)分裂Ⅰ同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生交叉互換后，同一個著絲粒上連接著的兩條染色單體，絕大部分相

9、同，少數(shù)部分不相同，因此來自同一個次級精母細(xì)胞的有②與③、①與④。] 3．某高等動物的卵原細(xì)胞內(nèi)有12對同源染色體，在不發(fā)生非姐妹染色單體互換的情況下，該動物產(chǎn)生的卵細(xì)胞內(nèi)染色體的組合方式有(　　) A．212種 B．(1/2)12種 C．122種 D．121/2種 A　[在減數(shù)分裂Ⅰ后期，同源染色體分離的同時，非同源染色體自由組合。卵原細(xì)胞內(nèi)有12對同源染色體，則在減數(shù)分裂Ⅰ時有212種組合，最終產(chǎn)生的卵細(xì)胞內(nèi)染色體組合方式有212種。] 方法規(guī)律：根據(jù)染色體組成判斷配子來源的方法 (1)若兩個精細(xì)胞中染色體完全相同，則它們可能來自同一個次級精母細(xì)胞。簡記為“同為同一‘次

10、’”。 (2)若兩個精細(xì)胞中染色體恰好“互補”，則它們可能來自同一個初級精母細(xì)胞分裂產(chǎn)生的兩個次級精母細(xì)胞。簡記為“補為同一‘初’”。 (3)若兩個精細(xì)胞中的染色體有的相同，有的互補，只能判定可能來自同一個生物不同精原細(xì)胞的減數(shù)分裂過程。簡記為“同、補同一‘體’”。 受精作用及相關(guān)曲線 [問題探究] 如圖所示為生物體的有性生殖過程。 1．結(jié)合細(xì)胞膜的成分分析，精子與卵細(xì)胞相互識別的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么？精子與卵細(xì)胞融合的過程體現(xiàn)了生物膜的什么特性？ 提示：精子、卵細(xì)胞相互識別的物質(zhì)基礎(chǔ)是細(xì)胞膜表面的糖蛋白。精卵細(xì)胞相互融合體現(xiàn)了膜的流動性。 2．受精卵中的染色體一半來自精子，

11、一半來自卵細(xì)胞，是否意味著父、母雙方各為后代提供一半的遺傳物質(zhì)？分析原因。 提示：不是。受精卵細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)一半來自父方，一半來自母方，但細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)幾乎完全來自卵細(xì)胞。 1．過程分析 (1)減數(shù)分裂結(jié)果分析：經(jīng)減數(shù)分裂形成的生殖細(xì)胞(精子或卵細(xì)胞)的染色體數(shù)目比原始生殖細(xì)胞的減少一半。配子中的染色體數(shù)目只有體細(xì)胞的一半，并且沒有同源染色體。 (2)受精作用結(jié)果分析：經(jīng)受精作用形成的受精卵中的染色體一半來自精子(父方)、一半來自卵細(xì)胞(母方)。使受精卵中的染色體數(shù)目恢復(fù)為體細(xì)胞染色體數(shù)，且出現(xiàn)同源染色體。 (3)同一雙親的子代遺傳呈現(xiàn)多樣性的原因 2．曲線分析

12、(1)細(xì)胞中核DNA含量變化曲線 ①ab段為間期，bc段為減數(shù)分裂Ⅰ，cd段為減數(shù)分裂Ⅱ，即bd段為減數(shù)分裂。 ②e點表示進行受精作用。 ③fg段為受精卵的有絲分裂，其中ef段為間期。 (2)細(xì)胞中染色體數(shù)變化曲線 ①Oa間期及減數(shù)分裂Ⅰ，ac段表示減數(shù)分裂Ⅱ。 ②d點表示進行受精作用。 ③df段表示受精卵的細(xì)胞周期有絲分裂。 易錯提醒：受精作用的兩點提醒 (1)配子中染色體組合的多樣性、雌雄配子的隨機結(jié)合可導(dǎo)致同一雙親的子代具有多樣性。 (2)由于細(xì)胞質(zhì)中含有少量DNA，而受精作用過程中精子幾乎不提供細(xì)胞質(zhì)，故受精卵中的DNA并非一半來自父方，一半來自母方。

13、 1．如圖是生物的有性生殖過程。下列敘述正確的是(　　) A．非同源染色體的自由組合發(fā)生在過程Ⅰ中 B．由過程Ⅱ可知受精卵中的細(xì)胞質(zhì)主要來自精子 C．同源染色體的分離發(fā)生在過程Ⅰ和Ⅱ中 D．僅有過程Ⅰ即可維持親子間染色體數(shù)目的恒定 A　[分析題圖可知，過程Ⅰ是減數(shù)分裂，過程Ⅱ是受精作用。非同源染色體的自由組合發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ的后期，A正確；受精卵中的細(xì)胞質(zhì)主要來自卵細(xì)胞，B錯誤；同源染色體的分離僅發(fā)生在過程Ⅰ中，C錯誤；過程Ⅰ和Ⅱ共同維持親子間染色體數(shù)目的恒定，D錯誤。] 2．如圖表示細(xì)胞分裂和受精作用過程中核DNA含量的變化，有關(guān)分析正確的是(　　) A．a(chǎn)、b、c

14、分別進行減數(shù)分裂、受精作用、有絲分裂 B．CD與OP的染色體數(shù)相同 C．JK發(fā)生同源染色體聯(lián)會與分開 D．OP的核DNA含量比MN增加1倍，原因是NO發(fā)生了受精作用 B　[a階段表示有絲分裂過程中核DNA含量變化規(guī)律，b階段表示減數(shù)分裂過程中核DNA含量變化規(guī)律，c階段表示受精作用和有絲分裂過程中核DNA含量變化規(guī)律，A項錯誤；圖中CD和OP都表示有絲分裂前期、中期和后期，所以CD與OP的染色體數(shù)相同，B項正確；JK表示減數(shù)分裂Ⅱ的末期，而同源染色體聯(lián)會與分開發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ過程中，C項錯誤；OP的核DNA含量比MN增加1倍，原因是NO發(fā)生了DNA的復(fù)制，D項錯誤。] [課堂小結(jié)]

15、 知 識 網(wǎng) 絡(luò) 構(gòu) 建 核 心 語 句 歸 納 1.導(dǎo)致配子中染色體組合多樣性的原因 (1)同源染色體分離的同時，非同源染色體自由組合。 (2)同源染色體上非姐妹染色單體間發(fā)生互換。 2.受精卵中的核遺傳物質(zhì)一半來自父方，一半來自母方，但細(xì)胞質(zhì)基因幾乎全部來自母方。 3.受精作用的實質(zhì)是細(xì)胞核的融合。 4.減數(shù)分裂和受精作用共同維持生物體細(xì)胞中染色體數(shù)目的穩(wěn)定。 1．A和A′、B和B′分別代表細(xì)胞中的兩對同源染色體，下列來自同一個精原細(xì)胞的一組精子是(　　) A．AB、A′B、AB′、A′B′　　 B．AB、A′B′、AB、A′B′ C．A′B′、A′B、A′B

16、、A′B′ D．A′B、A′B、AB、A′B′ B　[由于減數(shù)分裂Ⅰ過程中同源染色體分離，非同源染色體自由組合，一個精原細(xì)胞應(yīng)產(chǎn)生兩個“互補”類型的次級精母細(xì)胞，而減數(shù)分裂Ⅱ相當(dāng)于有絲分裂，因此最終產(chǎn)生的4個精細(xì)胞(精子)只有兩種類型，且互補。] 2．在顯微鏡下觀察動物組織切片，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目有的是體細(xì)胞的一半，有的是體細(xì)胞的2倍，該切片取自(　　) A．人的小腸表皮　　　 B．家兔胚胎 C．綿羊肝臟 D．牛精巢 D　[人的小腸表皮、家兔胚胎及綿羊的肝臟，這些組織或器官的細(xì)胞所進行的細(xì)胞分裂方式都是有絲分裂，不可能出現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目是體細(xì)胞的一半的時期，而牛的精巢

17、內(nèi)，一部分精原細(xì)胞進行減數(shù)分裂，一部分精原細(xì)胞進行有絲分裂。] 3．進行有性生殖的生物產(chǎn)生后代需經(jīng)過受精作用，下列相關(guān)生物學(xué)描述錯誤的是(　　) A．生物的發(fā)育是遺傳物質(zhì)與環(huán)境相互作用的過程 B．受精前卵細(xì)胞的呼吸和代謝異常旺盛，為受精過程做準(zhǔn)備 C．后代的多樣性體現(xiàn)了有性生殖的優(yōu)越性 D．后代的多樣性有利于生物在自然選擇中進化 B　[受精前卵細(xì)胞的呼吸和代謝比較緩慢，受精過程使卵細(xì)胞變得十分活躍，然后受精卵將迅速進行細(xì)胞分裂、分化，新生命由此開始了遺傳物質(zhì)與環(huán)境相互作用的發(fā)育過程，A項正確，B項錯誤。后代的多樣性有利于生物在自然選擇中進化，體現(xiàn)了有性生殖的優(yōu)越性，C、D項正確。]

18、 4．下圖是某種動物細(xì)胞分裂過程中染色體數(shù)目變化情況，下列相關(guān)敘述正確的是(　　) A．圖中顯示了減數(shù)分裂、有絲分裂和受精作用過程 B．C～H、I～M段可分別表示為一個細(xì)胞周期 C．A～I段表示減數(shù)分裂 D．E～F段發(fā)生了同源染色體的分離 A　[依據(jù)曲線所表示染色體數(shù)目變化可知，A～G段表示減數(shù)分裂，H～I段表示受精作用，I～M段表示有絲分裂，A選項正確，C選項錯誤；C～G段為減數(shù)分裂Ⅱ過程，C～H段不能表示為一個細(xì)胞周期，B選項錯誤；E～F段表示減數(shù)分裂Ⅱ后期，細(xì)胞中著絲粒分裂，姐妹染色單體分離形成染色體，染色體數(shù)目加倍，D選項錯誤。] 5．如圖是高等動物的生殖發(fā)育周期圖解

19、(2N、N表示染色體數(shù))，試回答以下問題： (1)由成體開始到受精卵的形成主要需要經(jīng)過[　]_____________和[　]_______________兩個過程。這兩個過程的重要意義是_____________。 (2)哺乳動物的A過程發(fā)生在____________________中。 (3)受精卵經(jīng)________________和________________最終發(fā)育為成體，此過程中細(xì)胞的分裂方式為_________________。 [解析]　(1)分析圖解可知，高等動物個體發(fā)育成熟后，通過減數(shù)分裂(A過程)產(chǎn)生配子，雌雄配子經(jīng)過受精作用(B過程)結(jié)合形成受精卵，繼續(xù)進

20、行個體發(fā)育，由此可見，減數(shù)分裂和受精作用對于維持生物前后代體細(xì)胞中染色體數(shù)目的恒定，保持親代和子代的穩(wěn)定遺傳，促進遺傳物質(zhì)的重新組合有重要意義。(2)哺乳動物的減數(shù)分裂發(fā)生在卵巢和睪丸中。(3)受精卵經(jīng)細(xì)胞分裂和細(xì)胞分化最終發(fā)育為成體，此過程中細(xì)胞的分裂方式為有絲分裂。 [答案]　(1)[A]減數(shù)分裂　[B]受精作用　維持生物前后代體細(xì)胞中染色體數(shù)目的恒定，保持親代和子代的穩(wěn)定遺傳，促進遺傳物質(zhì)的重新組合　(2)卵巢和睪丸　(3)細(xì)胞分裂　細(xì)胞分化　有絲分裂 教材課后練習(xí)與應(yīng)用 教材P28 一、概念檢測 1．(1)√　(2)√　2.B　D 二、拓展應(yīng)用 1．提示：在減數(shù)分裂形成精

21、子或卵細(xì)胞的過程中，如果由于某種原因減數(shù)分裂Ⅰ時兩條13號染色體沒有分離而是進入了同一個次級精(卵)母細(xì)胞，再經(jīng)過減數(shù)分裂Ⅱ，就會形成含有2條13號染色體的精子或卵細(xì)胞；如果減數(shù)分裂Ⅰ正常，減數(shù)分裂Ⅱ時13號染色體的著絲粒分裂，形成了2條13號染色體，但沒有分別移向細(xì)胞兩極，而是 進入了同一個精子或卵細(xì)胞。這樣異常的精子或卵細(xì)胞就含有24條染色體，其中13號染色體有2條。當(dāng)一個正常的精子或卵細(xì)胞(含23條非同源染色體，其中只含有1條13號染色體)與上述異常的卵細(xì)胞或精子結(jié)合形成受精卵，則該受精卵含47條染色體，其中13號染色體為3條。當(dāng)該受精卵發(fā)育成人時，這個人的體細(xì)胞中的染色體數(shù)目就是47條，含有3條13號染色體。 2．提示：63條。騾由于具有馬的32條染色體和驢的31條染色體，在減數(shù)分裂時，染色體無法正常配對而導(dǎo)致聯(lián)會紊亂，從而無法產(chǎn)生正常的配子。 - 10 -