2.1.2受精作用（导学案）

第1节减数分裂和受精作用二受精作用【学习目标】1.通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，掌握实验技能，达到对减数分裂的感性认识。2.建立减数分裂中染色体变化的模型。3.理解配子中染色体组合的多样性。4.了解受精作用的过程。5.理解减数分裂和受精作用在维持有性生殖后代遗传的稳定性中的作用。6.运用减数分裂和受精作用的原理解释生物学现象。【学习重点】1.受精作用的过程。2.运用减数分裂和受精作用的原理解释生物学现象。【学习难点】1.观察蝗虫精母细胞减数分裂装片。2.建立减数分裂中染色体变化的模型。3.减数分裂和受精作用对生物遗传的重要意义。学习任务一观察蝗虫精母细胞减数分裂装片【合作探究】1.宜选择染色体数量多还是少的生物的细胞进行观察？为什么？【答案】宜选择染色体数量少的生物的细胞进行观察，因为染色体数量越多，越不利于进行染色体的计数和形态观察。2.宜选用雄性还是雌性个体的生殖器官作为实验材料？【答案】宜选用雄性个体的生殖器官作为实验材料，因为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。3.观察减数分裂实验为什么不选择雌性个体?【答案】(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细胞并非成熟的卵细胞，而是卵母细胞(初级卵母细胞或次级卵母细胞)，它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过程。4.为什么选蝗虫精母细胞作为观察材料?【答案】染色体数目较少，染色体较大，易于观察。5．观察蝗虫精原细胞的减数分裂装片时，能看到几种不同染色体数目的细胞分裂图像？【答案】因为蝗虫精巢中的精原细胞(染色体数为2n)既进行有丝分裂，又进行减数分裂，所以可以观察到染色体数目为n、2n、4n等不同的细胞分裂图像。6.当你的目光聚焦在显微镜视野中的一个细胞时，你怎祥判断它处于减数分裂的哪个时期?【答案】根据细胞中染色体的形态、位置和数目来判断。例如，在减数分裂I中，先后出现同源染色体联会、四分体形成、各对同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧、同源染色体分离、移向细胞两极的染色体分别由两条姐妹染色单体组成等现象。减数分裂II中期，非同源染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板处，移向细胞两极的染色体不含染色单体。另外，在蝗虫精母细胞减数分裂的过程中，处于减数分裂I的细胞要明显多于处于减数分裂II的细胞。7.减数分裂Ⅰ与减教分裂Ⅱ相比，中期细胞中染色体的不同点是什么?末期呢?【答案】减数分裂I中期，两条同源染色体分别排列在细胞中央的赤道板两侧，末期细胞两极的染色体由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姐妹染色单体构成。减数分裂II中期，非同源染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板处，末期细胞两极的染色体不含染色单体。8．通过比较同一时刻同一种生物不同细胞的染色体特点，来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？【答案】同一生物的细胞，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周期的不同阶段。因此，可以通过观察多个精原细胞的减数分裂，推测出一个精原细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。【自查自纠】正误判断：1.观察减数分裂时选择雌性动物的卵巢比雄性动物的睾丸更适宜。（×）2.在处于减数分裂Ⅰ前期的细胞中，能观察到同源染色体联会的现象。（√）3.假设某动物体细胞中有2n条染色体，睾丸中可以观察到染色体数目为4n的细胞。（√）[典例1]某雄性动物体细胞染色体数目为2N＝20，对其某组织的切片用显微镜进行观察发现，有的细胞染色体数目是40，有的细胞染色体数目是20，有的细胞的染色体数目是10。那么该组织切片最可能取自（）A.卵巢 B.睾丸C.肝脏 D.大脑【答案】B【解析】根据题意，对其某组织的切片用显微镜进行观察发现，有的细胞染色体数目是40，有的细胞染色体数目是20，有的细胞的染色体数目是10，说明该器官中的细胞有的进行有丝分裂，有的进行减数分裂，故该组织切片一定来自动物的性腺，该动物为雄性，所以该组织切片取自睾丸，综上所述，B正确。学习任务二建立减数分裂中染色体变化的模型【合作探究】9.减数分裂分为哪几个时期?各时期的典型特征是什么?【答案】减数分裂Ⅰ前期:同源染色体联会,形成四分体，四分体中的非姐妹染色单体可以发生互换；中期:同源染色体排列在赤道板两侧；后期:同源染色体分离,非同源染色体自由组合，分别移向细胞两极；末期:细胞膜从中间向内凹陷，细胞均分为两个子细胞。减数分裂II前期:染色体散乱地分布在细胞中；中期:染色体着丝粒排列在赤道板上；后期:每条染色体的着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极；末期:细胞膜从中间向内凹陷，细胞均分为两个子细胞。10.模拟非同源染色体的自由组合，细胞中至少需要几对染色体?【答案】2对。11.每条染色体由两条染色单体组成，一种颜色的两条染色体分别与另种颜色的两条染色体大小是否需要相同？两种颜色分别代表什么？【答案】大小需要相同。两种颜色分别代表来自父方和母方。12.假设细胞中有2对染色体，减数分裂Ⅰ时，非同源染色体有几种组合方式?【答案】有2种组合方式。假设分别用A、A’和B、B'表示2对染色体，则减数分裂I时，非同源染色体的组合有两种:(1)A、B和A'、B';(2)A、B'和A'、B。13.模拟四分体时期非姐妹染色单体间的互换时，子细胞与前两次模拟实验有何不同?【答案】前两次模拟实验产生四个两两相同子细胞，模拟四分体时期非姐妹染色单体间的互换时产生的四个子细胞染色体组成各不相同。学习任务三配子中染色体组合的多样性【自主梳理】1.配子中染色体组合的多样性的原因：①减数分裂I后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合②减数分裂I前期，四分体中的非姐妹染色单体间发生互换【合作探究】14.父亲体内所有的精原细胞，其染色体组成有无差别？母亲体内所有的卵原细胞，其染色体组成有无差别？【答案】无差别。15.同样的精(卵)原细胞会产生不同的配子吗?【答案】会。16.含n对同源染色体的精(卵)原细胞形成的配子种类(不考虑同源染色体的非姐妹染色单体互换)。项目可能产生配子的种类实际产生配子的种类1个精原细胞2n种2种1个雄性个体2n种2n种1个卵原细胞2n种1种1个雌性个体2n种2n种17.人的体细胞中有23对染色体，人在形成配子时，可能形成多少种配子？【答案】223种。18.含有n对同源染色体的生物体可产生的配子类型有时候要比上述结论多，可能的原因是什么？【答案】同源染色体中非姐妹染色单体间发生了互换。【自查自纠】正误判断：4.减数分裂模型属于物理模型。（√）5.建立减数分裂中染色体变化的模型实验中，大小相同、颜色不同的染色体代表同源染色体。（√）6.配子的多样性只与非同源染色体的自由组合有关。（×）[典例2]某生物的一个性原细胞中含有4对同源染色体，在不考虑交换的情况下，这个细胞经减数分裂后产生的精子类型数和卵细胞类型数分别是（）A.2、1 B.4、1C.8、8 D.8、4【答案】A【解析】1个精原细胞实际产生2种配子，1个卵原细胞实际产生1种配子。A正确。学习任务四受精作用【自主梳理】2.受精作用(1)概念：受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。(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细胞膜发生复杂的生理反应，以阻止其他精子再进入精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合，使彼此的染色体会合在一起(3)结果①受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目。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)。3.有性生殖后代多样性的原因①减数分裂形成的配子，其染色体组合具有多样性，导致了不同配子遗传物质的差异。②受精过程中卵细胞和精子结合的随机性，使同一双亲的后代必然呈现多样性。4.减数分裂和受精作用的意义保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性。有性生殖后代具有多样性，有利于生物适应多变的自然环境，有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。5.细胞质和细胞核中遗传物质来源的区别(1)受精卵细胞核中的遗传物质从双亲各获得一半；(2)受精卵的细胞质中有线粒体，也含有DNA，其几乎全部来自母本，(3)受精卵中的全部遗传物质并非从双亲中各获得一半，而是从母本中获得的更多一些。【合作探究】19.子代从双亲各继承了半数的染色体，双亲对子代的贡献是一样的吗？【答案】受精卵中的染色体(核基因）：父母双方各提供一半；受精卵中的DNA（质基因）:母方提供更多一些。20.受精卵中的线粒体是来自精子还是卵细胞?【答案】来自卵细胞。21.分析13三体综合征产生的原因正常人的体细胞中有23对染色体。有一种叫“13三体综合征”的遗传病，患者头小，患先天性心脏病，智力远低于正常人。对患者进行染色体检查，发现患者的13号染色体不是正常的1对，而是3条。(1)请尝试使用“减数分裂中染色体变化的模型”，从精子或卵细胞形成的角度分析这种病产生的原因。(只表示13号染色体即可)【答案】若减数分裂Ⅰ两条13号染色体不能正常分离若某次级性母细胞的13号染色体的染色单体不能正常分离(2)请据图分析：患有“13三体综合征”的患者能不能正常生殖?【答案】不能。【自查自纠】7.受精作用的实质是精子和卵细胞核互相融合（√）8.受精卵细胞核中的染色体一半来自父方，一半来自母方（√）9.一个卵细胞一般只能与一个精子结合，形成受精卵（√）[典例3]如图是某生物（体细胞的染色体数目＝2n）的受精作用示意图。精细胞、卵细胞和受精卵中的染色体数目分别为（）A.2n、2n和2n B.2n、2n和nC.n、n和2n D.n、n和n【答案】C【解析】精子和卵细胞都是减数分裂形成的，它们所含染色体数目均只有体细胞的一半，即n；受精卵是由精子和卵细胞结合形成的，其所含染色体数目为n＋n＝2n。综上所述，C正确。【习题巩固】1．图中①～⑤是用某种方法在显微镜下拍到的水稻花粉母细胞(2n＝24)的减数分裂不同时期的图像。下列相关叙述不正确的是()A．图中细胞分裂顺序为①→③→②→⑤→④B．图①细胞内DNA和染色体数目均加倍C．图②③细胞中均具有同源染色体D．图⑤细胞中染色体数目与图①②③相同【答案】B【解析】根据染色体的行为可判断，①～⑤依次为减数分裂Ⅰ前的间期、减数分裂Ⅰ后期、减数分裂Ⅰ前期、减数分裂Ⅱ末期、减数分裂Ⅱ后期。图中细胞分裂顺序是①→③→②→⑤→④，A正确；图①细胞中进行染色体的复制，但染色体数目保持不变，B错误；图②③细胞均具有同源染色体，C正确；图⑤细胞中由于着丝粒分裂，细胞中染色体数目暂时加倍，故与图①②③细胞中的相同，D正确。2.下列有关受精作用的叙述中，错误的是（）A.受精卵中全部染色体来自父母双方且各占一半B.受精时，精子和卵细胞双方的细胞核可相互融合C.受精卵中的染色体数与本物种体细胞染色体数相同D.受精时，精子和卵细胞的识别是通过细胞膜流动性完成的【答案】D【解析】受精时，精子和卵细胞的识别是通过细胞膜上的糖蛋白完成的，D错误。3.在漫长的生物进化历程中，有性生殖的出现大大丰富了生物的多样性，加快了进化速度。下列行为与有性生殖后代的多样性无关的是()A．四分体中姐妹染色单体片段间的互换B．减数分裂Ⅰ后期非同源染色体间的自由组合C．受精作用时雌雄配子间的随机结合D．四分体中非姐妹染色单体片段间的互换【答案】A【解析】四分体中姐妹染色单体片段的基因组成是一样的，互换完还是一样。4.下列关于观察细胞减数分裂实验的叙述中，错误的是（）A.用洋葱根尖制成装片，能观察同源染色体联会现象B.用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的装片中，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.可用蝗虫精母细胞、蚕豆花粉母细胞的固定装片观察减数分裂【答案】A【解析】用洋葱根尖制成装片，不能观察同源染色体联会现象，因为洋葱根尖分生区细胞进行有丝分裂，而同源染色体联会现象发生在减数分裂过程中，A错误；由于花药中精母细胞数量远多于雌蕊中的卵母细胞，所以用雄蕊观察减数分裂更好，B正确；同源染色体联会发生在减数分裂Ⅰ前期，所以能观察到减数分裂现象