2.1.2受精作用（導(dǎo)學(xué)案）

第1節(jié)減數(shù)分裂和受精作用二受精作用【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過觀察蝗蟲精母細(xì)胞減數(shù)分裂裝片，掌握實(shí)驗(yàn)技能，達(dá)到對(duì)減數(shù)分裂的感性認(rèn)識(shí)。2.建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型。3.理解配子中染色體組合的多樣性。4.了解受精作用的過程。5.理解減數(shù)分裂和受精作用在維持有性生殖后代遺傳的穩(wěn)定性中的作用。6.運(yùn)用減數(shù)分裂和受精作用的原理解釋生物學(xué)現(xiàn)象?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】1.受精作用的過程。2.運(yùn)用減數(shù)分裂和受精作用的原理解釋生物學(xué)現(xiàn)象。【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】1.觀察蝗蟲精母細(xì)胞減數(shù)分裂裝片。2.建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型。3.減數(shù)分裂和受精作用對(duì)生物遺傳的重要意義。學(xué)習(xí)任務(wù)一觀察蝗蟲精母細(xì)胞減數(shù)分裂裝片【合作探究】1.宜選擇染色體數(shù)量多還是少的生物的細(xì)胞進(jìn)行觀察？為什么？【答案】宜選擇染色體數(shù)量少的生物的細(xì)胞進(jìn)行觀察，因?yàn)槿旧w數(shù)量越多，越不利于進(jìn)行染色體的計(jì)數(shù)和形態(tài)觀察。2.宜選用雄性還是雌性個(gè)體的生殖器官作為實(shí)驗(yàn)材料？【答案】宜選用雄性個(gè)體的生殖器官作為實(shí)驗(yàn)材料，因?yàn)樾坌詡€(gè)體產(chǎn)生的雄配子數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于雌性個(gè)體產(chǎn)生的雌配子的數(shù)量。3.觀察減數(shù)分裂實(shí)驗(yàn)為什么不選擇雌性個(gè)體?【答案】(1)一般來說，雄性個(gè)體產(chǎn)生的雄配子數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于雌性個(gè)體產(chǎn)生的雌配子的數(shù)量。(2)雌性動(dòng)物排卵排出的細(xì)胞并非成熟的卵細(xì)胞，而是卵母細(xì)胞(初級(jí)卵母細(xì)胞或次級(jí)卵母細(xì)胞)，它先在輸卵管中發(fā)育到減數(shù)分裂Ⅱ中期，只有在受精的過程中才能繼續(xù)進(jìn)行減數(shù)分裂Ⅱ，因此在卵巢中看不到完整的減數(shù)分裂過程。4.為什么選蝗蟲精母細(xì)胞作為觀察材料?【答案】染色體數(shù)目較少，染色體較大，易于觀察。5．觀察蝗蟲精原細(xì)胞的減數(shù)分裂裝片時(shí)，能看到幾種不同染色體數(shù)目的細(xì)胞分裂圖像？【答案】因?yàn)榛认x精巢中的精原細(xì)胞(染色體數(shù)為2n)既進(jìn)行有絲分裂，又進(jìn)行減數(shù)分裂，所以可以觀察到染色體數(shù)目為n、2n、4n等不同的細(xì)胞分裂圖像。6.當(dāng)你的目光聚焦在顯微鏡視野中的一個(gè)細(xì)胞時(shí)，你怎祥判斷它處于減數(shù)分裂的哪個(gè)時(shí)期?【答案】根據(jù)細(xì)胞中染色體的形態(tài)、位置和數(shù)目來判斷。例如，在減數(shù)分裂I中，先后出現(xiàn)同源染色體聯(lián)會(huì)、四分體形成、各對(duì)同源染色體排列在細(xì)胞中央的赤道板兩側(cè)、同源染色體分離、移向細(xì)胞兩極的染色體分別由兩條姐妹染色單體組成等現(xiàn)象。減數(shù)分裂II中期，非同源染色體的著絲粒排列在細(xì)胞中央的赤道板處，移向細(xì)胞兩極的染色體不含染色單體。另外，在蝗蟲精母細(xì)胞減數(shù)分裂的過程中，處于減數(shù)分裂I的細(xì)胞要明顯多于處于減數(shù)分裂II的細(xì)胞。7.減數(shù)分裂Ⅰ與減教分裂Ⅱ相比，中期細(xì)胞中染色體的不同點(diǎn)是什么?末期呢?【答案】減數(shù)分裂I中期，兩條同源染色體分別排列在細(xì)胞中央的赤道板兩側(cè)，末期細(xì)胞兩極的染色體由一整套非同源染色體組成，其數(shù)目是體細(xì)胞染色體數(shù)目的一半，每條染色體均由兩條姐妹染色單體構(gòu)成。減數(shù)分裂II中期，非同源染色體的著絲粒排列在細(xì)胞中央的赤道板處，末期細(xì)胞兩極的染色體不含染色單體。8．通過比較同一時(shí)刻同一種生物不同細(xì)胞的染色體特點(diǎn)，來推測(cè)一個(gè)精母細(xì)胞在不同分裂時(shí)期的染色體變化。這一做法能夠成立的邏輯前提是什么？【答案】同一生物的細(xì)胞，所含遺傳物質(zhì)相同，增殖的過程相同，不同細(xì)胞可能處于細(xì)胞周期的不同階段。因此，可以通過觀察多個(gè)精原細(xì)胞的減數(shù)分裂，推測(cè)出一個(gè)精原細(xì)胞減數(shù)分裂過程中染色體的連續(xù)變化。【自查自糾】正誤判斷：1.觀察減數(shù)分裂時(shí)選擇雌性動(dòng)物的卵巢比雄性動(dòng)物的睪丸更適宜。（×）2.在處于減數(shù)分裂Ⅰ前期的細(xì)胞中，能觀察到同源染色體聯(lián)會(huì)的現(xiàn)象。（√）3.假設(shè)某動(dòng)物體細(xì)胞中有2n條染色體，睪丸中可以觀察到染色體數(shù)目為4n的細(xì)胞。（√）[典例1]某雄性動(dòng)物體細(xì)胞染色體數(shù)目為2N＝20，對(duì)其某組織的切片用顯微鏡進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，有的細(xì)胞染色體數(shù)目是40，有的細(xì)胞染色體數(shù)目是20，有的細(xì)胞的染色體數(shù)目是10。那么該組織切片最可能取自（）A.卵巢 B.睪丸C.肝臟 D.大腦【答案】B【解析】根據(jù)題意，對(duì)其某組織的切片用顯微鏡進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，有的細(xì)胞染色體數(shù)目是40，有的細(xì)胞染色體數(shù)目是20，有的細(xì)胞的染色體數(shù)目是10，說明該器官中的細(xì)胞有的進(jìn)行有絲分裂，有的進(jìn)行減數(shù)分裂，故該組織切片一定來自動(dòng)物的性腺，該動(dòng)物為雄性，所以該組織切片取自睪丸，綜上所述，B正確。學(xué)習(xí)任務(wù)二建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型【合作探究】9.減數(shù)分裂分為哪幾個(gè)時(shí)期?各時(shí)期的典型特征是什么?【答案】減數(shù)分裂Ⅰ前期:同源染色體聯(lián)會(huì),形成四分體，四分體中的非姐妹染色單體可以發(fā)生互換；中期:同源染色體排列在赤道板兩側(cè)；后期:同源染色體分離,非同源染色體自由組合，分別移向細(xì)胞兩極；末期:細(xì)胞膜從中間向內(nèi)凹陷，細(xì)胞均分為兩個(gè)子細(xì)胞。減數(shù)分裂II前期:染色體散亂地分布在細(xì)胞中；中期:染色體著絲粒排列在赤道板上；后期:每條染色體的著絲粒分裂，姐妹染色單體分開，分別移向細(xì)胞兩極；末期:細(xì)胞膜從中間向內(nèi)凹陷，細(xì)胞均分為兩個(gè)子細(xì)胞。10.模擬非同源染色體的自由組合，細(xì)胞中至少需要幾對(duì)染色體?【答案】2對(duì)。11.每條染色體由兩條染色單體組成，一種顏色的兩條染色體分別與另種顏色的兩條染色體大小是否需要相同？兩種顏色分別代表什么？【答案】大小需要相同。兩種顏色分別代表來自父方和母方。12.假設(shè)細(xì)胞中有2對(duì)染色體，減數(shù)分裂Ⅰ時(shí)，非同源染色體有幾種組合方式?【答案】有2種組合方式。假設(shè)分別用A、A’和B、B'表示2對(duì)染色體，則減數(shù)分裂I時(shí)，非同源染色體的組合有兩種:(1)A、B和A'、B';(2)A、B'和A'、B。13.模擬四分體時(shí)期非姐妹染色單體間的互換時(shí)，子細(xì)胞與前兩次模擬實(shí)驗(yàn)有何不同?【答案】前兩次模擬實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生四個(gè)兩兩相同子細(xì)胞，模擬四分體時(shí)期非姐妹染色單體間的互換時(shí)產(chǎn)生的四個(gè)子細(xì)胞染色體組成各不相同。學(xué)習(xí)任務(wù)三配子中染色體組合的多樣性【自主梳理】1.配子中染色體組合的多樣性的原因：①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減數(shù)分裂I前期，四分體中的非姐妹染色單體間發(fā)生互換【合作探究】14.父親體內(nèi)所有的精原細(xì)胞，其染色體組成有無差別？母親體內(nèi)所有的卵原細(xì)胞，其染色體組成有無差別？【答案】無差別。15.同樣的精(卵)原細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生不同的配子嗎?【答案】會(huì)。16.含n對(duì)同源染色體的精(卵)原細(xì)胞形成的配子種類(不考慮同源染色體的非姐妹染色單體互換)。項(xiàng)目可能產(chǎn)生配子的種類實(shí)際產(chǎn)生配子的種類1個(gè)精原細(xì)胞2n種2種1個(gè)雄性個(gè)體2n種2n種1個(gè)卵原細(xì)胞2n種1種1個(gè)雌性個(gè)體2n種2n種17.人的體細(xì)胞中有23對(duì)染色體，人在形成配子時(shí)，可能形成多少種配子？【答案】223種。18.含有n對(duì)同源染色體的生物體可產(chǎn)生的配子類型有時(shí)候要比上述結(jié)論多，可能的原因是什么？【答案】同源染色體中非姐妹染色單體間發(fā)生了互換。【自查自糾】正誤判斷：4.減數(shù)分裂模型屬于物理模型。（√）5.建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型實(shí)驗(yàn)中，大小相同、顏色不同的染色體代表同源染色體。（√）6.配子的多樣性只與非同源染色體的自由組合有關(guān)。（×）[典例2]某生物的一個(gè)性原細(xì)胞中含有4對(duì)同源染色體，在不考慮交換的情況下，這個(gè)細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂后產(chǎn)生的精子類型數(shù)和卵細(xì)胞類型數(shù)分別是（）A.2、1 B.4、1C.8、8 D.8、4【答案】A【解析】1個(gè)精原細(xì)胞實(shí)際產(chǎn)生2種配子，1個(gè)卵原細(xì)胞實(shí)際產(chǎn)生1種配子。A正確。學(xué)習(xí)任務(wù)四受精作用【自主梳理】2.受精作用(1)概念：受精作用是卵細(xì)胞和精子相互識(shí)別、融合成為受精卵的過程。(2)過程：圖示說明精子的頭部進(jìn)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)，以阻止其他精子再進(jìn)入精子的細(xì)胞核與卵細(xì)胞的細(xì)胞核融合，使彼此的染色體會(huì)合在一起(3)結(jié)果①受精卵中的染色體數(shù)目又恢復(fù)到體細(xì)胞中的數(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)。3.有性生殖后代多樣性的原因①減數(shù)分裂形成的配子，其染色體組合具有多樣性，導(dǎo)致了不同配子遺傳物質(zhì)的差異。②受精過程中卵細(xì)胞和精子結(jié)合的隨機(jī)性，使同一雙親的后代必然呈現(xiàn)多樣性。4.減數(shù)分裂和受精作用的意義保證了每種生物前后代染色體數(shù)目的恒定，維持了生物遺傳的穩(wěn)定性。有性生殖后代具有多樣性，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(jìn)化，體現(xiàn)了有性生殖的優(yōu)越性。5.細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)來源的區(qū)別(1)受精卵細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)從雙親各獲得一半；(2)受精卵的細(xì)胞質(zhì)中有線粒體，也含有DNA，其幾乎全部來自母本，(3)受精卵中的全部遺傳物質(zhì)并非從雙親中各獲得一半，而是從母本中獲得的更多一些?！竞献魈骄俊?9.子代從雙親各繼承了半數(shù)的染色體，雙親對(duì)子代的貢獻(xiàn)是一樣的嗎？【答案】受精卵中的染色體(核基因）：父母雙方各提供一半；受精卵中的DNA（質(zhì)基因）:母方提供更多一些。20.受精卵中的線粒體是來自精子還是卵細(xì)胞?【答案】來自卵細(xì)胞。21.分析13三體綜合征產(chǎn)生的原因正常人的體細(xì)胞中有23對(duì)染色體。有一種叫“13三體綜合征”的遺傳病，患者頭小，患先天性心臟病，智力遠(yuǎn)低于正常人。對(duì)患者進(jìn)行染色體檢查，發(fā)現(xiàn)患者的13號(hào)染色體不是正常的1對(duì)，而是3條。(1)請(qǐng)嘗試使用“減數(shù)分裂中染色體變化的模型”，從精子或卵細(xì)胞形成的角度分析這種病產(chǎn)生的原因。(只表示13號(hào)染色體即可)【答案】若減數(shù)分裂Ⅰ兩條13號(hào)染色體不能正常分離若某次級(jí)性母細(xì)胞的13號(hào)染色體的染色單體不能正常分離(2)請(qǐng)據(jù)圖分析：患有“13三體綜合征”的患者能不能正常生殖?【答案】不能?！咀圆樽约m】7.受精作用的實(shí)質(zhì)是精子和卵細(xì)胞核互相融合（√）8.受精卵細(xì)胞核中的染色體一半來自父方，一半來自母方（√）9.一個(gè)卵細(xì)胞一般只能與一個(gè)精子結(jié)合，形成受精卵（√）[典例3]如圖是某生物（體細(xì)胞的染色體數(shù)目＝2n）的受精作用示意圖。精細(xì)胞、卵細(xì)胞和受精卵中的染色體數(shù)目分別為（）A.2n、2n和2n B.2n、2n和nC.n、n和2n D.n、n和n【答案】C【解析】精子和卵細(xì)胞都是減數(shù)分裂形成的，它們所含染色體數(shù)目均只有體細(xì)胞的一半，即n；受精卵是由精子和卵細(xì)胞結(jié)合形成的，其所含染色體數(shù)目為n＋n＝2n。綜上所述，C正確?！玖?xí)題鞏固】1．圖中①～⑤是用某種方法在顯微鏡下拍到的水稻花粉母細(xì)胞(2n＝24)的減數(shù)分裂不同時(shí)期的圖像。下列相關(guān)敘述不正確的是()A．圖中細(xì)胞分裂順序?yàn)棰佟邸凇荨蹷．圖①細(xì)胞內(nèi)DNA和染色體數(shù)目均加倍C．圖②③細(xì)胞中均具有同源染色體D．圖⑤細(xì)胞中染色體數(shù)目與圖①②③相同【答案】B【解析】根據(jù)染色體的行為可判斷，①～⑤依次為減數(shù)分裂Ⅰ前的間期、減數(shù)分裂Ⅰ后期、減數(shù)分裂Ⅰ前期、減數(shù)分裂Ⅱ末期、減數(shù)分裂Ⅱ后期。圖中細(xì)胞分裂順序是①→③→②→⑤→④，A正確；圖①細(xì)胞中進(jìn)行染色體的復(fù)制，但染色體數(shù)目保持不變，B錯(cuò)誤；圖②③細(xì)胞均具有同源染色體，C正確；圖⑤細(xì)胞中由于著絲粒分裂，細(xì)胞中染色體數(shù)目暫時(shí)加倍，故與圖①②③細(xì)胞中的相同，D正確。2.下列有關(guān)受精作用的敘述中，錯(cuò)誤的是（）A.受精卵中全部染色體來自父母雙方且各占一半B.受精時(shí)，精子和卵細(xì)胞雙方的細(xì)胞核可相互融合C.受精卵中的染色體數(shù)與本物種體細(xì)胞染色體數(shù)相同D.受精時(shí)，精子和卵細(xì)胞的識(shí)別是通過細(xì)胞膜流動(dòng)性完成的【答案】D【解析】受精時(shí)，精子和卵細(xì)胞的識(shí)別是通過細(xì)胞膜上的糖蛋白完成的，D錯(cuò)誤。3.在漫長的生物進(jìn)化歷程中，有性生殖的出現(xiàn)大大豐富了生物的多樣性，加快了進(jìn)化速度。下列行為與有性生殖后代的多樣性無關(guān)的是()A．四分體中姐妹染色單體片段間的互換B．減數(shù)分裂Ⅰ后期非同源染色體間的自由組合C．受精作用時(shí)雌雄配子間的隨機(jī)結(jié)合D．四分體中非姐妹染色單體片段間的互換【答案】A【解析】四分體中姐妹染色單體片段的基因組成是一樣的，互換完還是一樣。4.下列關(guān)于觀察細(xì)胞減數(shù)分裂實(shí)驗(yàn)的敘述中，錯(cuò)誤的是（）A.用洋蔥根尖制成裝片，能觀察同源染色體聯(lián)會(huì)現(xiàn)象B.用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的裝片中，更容易觀察到減數(shù)分裂現(xiàn)象C.能觀察到減數(shù)分裂現(xiàn)象的裝片中，可能觀察到同源染色體聯(lián)會(huì)現(xiàn)象D.可用蝗蟲精母細(xì)胞、蠶豆花粉母細(xì)胞的固定裝片觀察減數(shù)分裂【答案】A【解析】用洋蔥根尖制成裝片，不能觀察同源染色體聯(lián)會(huì)現(xiàn)象，因?yàn)檠笫[根尖分生區(qū)細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，而同源染色體聯(lián)會(huì)現(xiàn)象發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，A錯(cuò)誤；由于花藥中精母細(xì)胞數(shù)量遠(yuǎn)多于雌蕊中的卵母細(xì)胞，所以用雄蕊觀察減數(shù)分裂更好，B正確；同源染色體聯(lián)會(huì)發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ前期，所以能觀察到減數(shù)分裂現(xiàn)象