1、第第2章章 基因和染色体的关系基因和染色体的关系 第第 1 节节 减数分裂和受精作用减数分裂和受精作用 学学 习习 目目 标标 1.讨论减数分裂中配子染色体组合的多样性讨论减数分裂中配子染色体组合的多样性,领领 悟减数分裂的意义悟减数分裂的意义,从细胞学水平探讨生物的多从细胞学水平探讨生物的多样样 性。性。 2.分析受精作用的过程、实质分析受精作用的过程、实质,阐明减数分裂和阐明减数分裂和 受精作用的意义受精作用的意义,用生命观念认识生物的多样性和用生命观念认识生物的多样性和 独特性独特性,形成科学的自然观和世界观。形成科学的自然观和世界观。 第第 3 课时课时 受精作用受精作用 探究探究一一
2、 配子中染色体组合的多样性配子中染色体组合的多样性 非同源染色体非同源染色体 非非姐妹姐妹染色染色单体单体 结合教材第结合教材第 25 页“建立减数分裂中染色体变化的模页“建立减数分裂中染色体变化的模 型”的“探究型”的“探究实践”实践”,讨论减数分裂中配子染色体组合讨论减数分裂中配子染色体组合 的多样性的原因。的多样性的原因。 1.减数分裂减数分裂 后期。后期。 同源染色体分离的同时同源染色体分离的同时, 自由组合。自由组合。 2.减数分裂减数分裂 前期。前期。 同源染色体联会后同源染色体联会后,四分体中的四分体中的 常发常发 生交叉互换。生交叉互换。 结合教材第结合教材第 27 页图页图
3、2-7,阅读相关内容阅读相关内容,分析受精作分析受精作用的过程、用的过程、实实 质质,阐明减数分裂和受精作用的意义。阐明减数分裂和受精作用的意义。 1.概念。概念。 相互识别、融合成为相互识别、融合成为 的过程。的过程。 2.过程。过程。 精子入卵精子入卵:通常是精子的通常是精子的 进入卵细胞进入卵细胞, 留在外面留在外面 卵细胞反应卵细胞反应:卵细胞卵细胞 的的发生复杂的生理反应发生复杂的生理反应,阻止其他阻止其他 精子进入精子进入 精卵融合精卵融合:精子与卵细胞的精子与卵细胞的 融合融合,彼此的彼此的 会合会合 在一起在一起 探究探究二二 受精作用受精作用 卵卵细胞细胞和和精子精子 受精卵
4、受精卵 头部头部 尾部尾部 细胞膜细胞膜 细胞核细胞核 染色体染色体 3.实质。实质。精子的细胞核与卵细胞的精子的细胞核与卵细胞的 融合。融合。 4.结果。结果。 受精卵中的受精卵中的 数目又恢复到体细胞中的数数目又恢复到体细胞中的数 目目,其中有一半的染色体来自其中有一半的染色体来自 ,另一半来另一半来 自自 。 5.减数分裂和受精作用的意义。减数分裂和受精作用的意义。 (1)配子的多样性配子的多样性和精卵结合的和精卵结合的随机性使同一双亲的后代随机性使同一双亲的后代 呈现多样性呈现多样性,这种多样性有利于生物适应多变的自然环境这种多样性有利于生物适应多变的自然环境, 有利于生物在有利于生物
5、在 中进化中进化,体现了有性生殖的优越体现了有性生殖的优越 性。性。 (2)保证了每种生物前后代保证了每种生物前后代 数目的恒定数目的恒定,维持了生维持了生 物遗传的物遗传的 。对于生物的。对于生物的 和和 都是十分重都是十分重 要的。要的。 细胞核细胞核 染色体染色体 精子（精子（父父方方） 卵细胞（卵细胞（母母方方） 自然自然选择选择 染色体染色体 稳定性稳定性 遗传遗传 变异变异 探究探究一一 配子中染色体组合的多样性配子中染色体组合的多样性 下图所示为减数分裂过程中的两种细胞下图所示为减数分裂过程中的两种细胞,请据图回答下请据图回答下 列问题。列问题。 甲甲 乙乙 (1)若图甲所示为若
6、图甲所示为 1 个精原细胞个精原细胞,能形成多少种精子能形成多少种精子?若若 图甲所示为图甲所示为 1 个卵原细胞个卵原细胞,能形成多少种卵细胞能形成多少种卵细胞? 提示提示: 2 2 种精子种精子, ,即即 A A 和和 a a。1 1 种卵细胞种卵细胞, ,即即 A A 或或 a a。 (2)若图乙所示为若图乙所示为 1 个精原细胞个精原细胞,能形成多少种精子能形成多少种精子?若所若所 示精原细胞数量足够多示精原细胞数量足够多,则能产生多少种精子则能产生多少种精子? 提示提示: 2 2 种精子种精子, ,即即 ABAB 和和 abab 或或 AbAb 和和 aBaB。若所示精原细。若所示精
7、原细 胞数量足够多胞数量足够多, ,则能产生则能产生 4 4 种精子种精子, ,即即 ABAB、abab、AbAb 和和 aBaB。 (3)若图乙所示为若图乙所示为 1 个卵原细胞个卵原细胞,能形成多少种卵细胞能形成多少种卵细胞?若若 所示卵原细胞数量足够多所示卵原细胞数量足够多,则能产生多少种卵细胞则能产生多少种卵细胞? (4)据此推断据此推断:含有含有 n 对同源染色体对同源染色体的生物体可产的生物体可产生的配子生的配子 类型为多少种类型为多少种? 提示提示: 1 1 个卵原细胞可以形成个卵原细胞可以形成 1 1 种卵细胞种卵细胞, ,既可能是既可能是 ABAB 和和 abab 中的一种中
8、的一种, ,也可能是也可能是 AbAb 和和 aBaB 中的一种。 若所示卵原细中的一种。 若所示卵原细 胞数量足够多时胞数量足够多时, ,可产生可产生 4 4 种卵细胞种卵细胞: :ABAB、abab、AbAb、aBaB。 提示提示: 2 2 n n。 。 (5)含有含有 n 对同源染色体的生物体产生的配子类型有时候对同源染色体的生物体产生的配子类型有时候 要比上述结论多要比上述结论多,可能的原因是什么可能的原因是什么? 提示提示: 发生了同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉发生了同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉 互换。互换。 减数分裂产生的配子种类减数分裂产生的配子种类 (1)若只考虑
9、非同源染色体的自由组合若只考虑非同源染色体的自由组合,不考虑交叉互换不考虑交叉互换,则则 含含 n 对同源染色体的精对同源染色体的精(卵卵)原细胞产生的配子如下表所示原细胞产生的配子如下表所示 (m 足够大足够大)。 精精(卵卵)原细胞原细胞 个数个数 配子个数配子个数 配子实际种类配子实际种类 1 个精原细胞个精原细胞 4 2 种种,表现为两两相同表现为两两相同 1 个卵原细胞个卵原细胞 1 1 种种 m 个精原细胞个精原细胞 4m 2n m 个卵原细胞个卵原细胞 m 2n (2)考虑发生交叉互换。交叉互换会增加配子的种类考虑发生交叉互换。交叉互换会增加配子的种类,如一个如一个 含含 n 对
10、同源染色体的生物产生的配子种类数会大于对同源染色体的生物产生的配子种类数会大于 2n种。种。 【例【例 1】下图所示为某动物卵原细胞中染色体组成情况】下图所示为某动物卵原细胞中染色体组成情况,该该 卵原细胞经减数分裂产生卵原细胞经减数分裂产生 3 个极体和个极体和 1 个卵细胞个卵细胞,其中一个其中一个 极体的染色体组成是极体的染色体组成是 1、3,则卵细胞的染色体组成是则卵细胞的染色体组成是 ( ) A.2、4 B.1、3 C.1、3 或或 2、4 D.1、4 或或 2、3 解析解析： 1 1 个卵原细胞经减数分裂后形成的子细胞染色体两个卵原细胞经减数分裂后形成的子细胞染色体两 两相同两相同
11、, ,即即 4 4 个子细胞、个子细胞、 2 2 种类型种类型, ,所以卵细胞的染色体组所以卵细胞的染色体组 成是成是 1 1、3 3 或或 2 2、4 4。 答案：答案：C 【方法规律】【方法规律】 正正常常情况下情况下,分析配子产生时应特别注意是“分析配子产生时应特别注意是“1 个个体”个个体” 还是“还是“1 个性原细胞” 。个性原细胞” 。 (1)若是“若是“1 个个体”个个体”,则可产生则可产生 2n种配子种配子,n 代表同源染代表同源染 色体对数或等位基因对数。色体对数或等位基因对数。 (2)若是“若是“1 个性原细胞”个性原细胞”,则则 1 个卵原细胞仅产生个卵原细胞仅产生 1
12、个个 卵细胞卵细胞,而而 1 个精原细胞可产生个精原细胞可产生 4 个、个、2 种精细胞种精细胞(未发生交未发生交 叉互换的情况叉互换的情况)。 【例【例 2】人体细胞中含有】人体细胞中含有 23 对同源染色体对同源染色体,那么男性睾那么男性睾 丸丸中的中的 1 个精原细胞经减数分裂后形成的精子和个精原细胞经减数分裂后形成的精子和 1 个特个特 定定的卵细胞结合形成正常的受精卵的卵细胞结合形成正常的受精卵,受精卵可能的种类受精卵可能的种类 有有( ) A.1 种种 B.223种种 C.23 种种 D.2 种种 解析 解析：在不考虑交叉互换的情况在不考虑交叉互换的情况下下, ,1 1 个精原细胞
13、经减数个精原细胞经减数 分裂后只能形成分裂后只能形成 2 2 种、种、4 4 个精子个精子, ,所以男性睾丸中的所以男性睾丸中的 1 1 个个 精原细胞经减数分裂后形成的精子只有精原细胞经减数分裂后形成的精子只有 2 2 种种, ,与与 1 1 个特定个特定 的卵细胞结合形成正常的受精卵的卵细胞结合形成正常的受精卵, ,受精卵可能的种类也只受精卵可能的种类也只 有有 2 2 种。种。 答案：D 探究探究二二 受精作用受精作用 下图所示为生物体的有性生殖过程。下图所示为生物体的有性生殖过程。 (1)结合细胞膜的成分结合细胞膜的成分,讨论精子和卵细胞相互识别讨论精子和卵细胞相互识别 的物质基础是什
14、么的物质基础是什么?精子与卵细胞融合的过程体现了细精子与卵细胞融合的过程体现了细 胞膜的什么特性胞膜的什么特性? 提示提示: 精子、卵细胞的相互识别与细胞膜表面的糖蛋白精子、卵细胞的相互识别与细胞膜表面的糖蛋白 有关。二者相互融合体现了细胞膜的流动性。有关。二者相互融合体现了细胞膜的流动性。 (2)精子的头部进入卵细胞后是否意味着受精作用精子的头部进入卵细胞后是否意味着受精作用 的完成的完成?请请分分析原因。析原因。 提示提示: 否。 精子的头部进入卵细胞后否。 精子的头部进入卵细胞后, ,精子的细胞核与卵精子的细胞核与卵 细胞的细胞核融合才标志着受精作用的完成。细胞的细胞核融合才标志着受精作
15、用的完成。 (3)受精卵中的染色体一半来自精子受精卵中的染色体一半来自精子,一半来自卵细一半来自卵细 胞胞,是否意味着父母双方各为后代提供一半的遗传物质是否意味着父母双方各为后代提供一半的遗传物质? 请分析原因。请分析原因。 提示提示: 否。 受精卵细胞核中的遗传物质一半来自精子否。 受精卵细胞核中的遗传物质一半来自精子( (父父 方方),),一半一半来自卵细胞来自卵细胞( (母方母方););但细胞质中的遗传物质几乎完但细胞质中的遗传物质几乎完 全来自卵细胞全来自卵细胞( (母方母方) )。 (4)某人生下一对“龙凤胎”某人生下一对“龙凤胎”,试从精子与卵细胞结合试从精子与卵细胞结合 的角度分
16、析“龙凤胎”产生的原因。的角度分析“龙凤胎”产生的原因。 提示提示: “龙凤胎”是由“龙凤胎”是由 2 2 个卵细胞和个卵细胞和 2 2 个精子分别结合个精子分别结合 形成的形成的 2 2 个受精卵发育而成的。个受精卵发育而成的。 受精作用的实质和细胞学基础受精作用的实质和细胞学基础 (1) 受精作用的实质是精子的细胞核和卵细胞的细胞受精作用的实质是精子的细胞核和卵细胞的细胞 核核融合。融合。 (2)受精作用的细胞学基础。受精作用的细胞学基础。 细胞膜的识别功能细胞膜的识别功能:只有同种生物的精子和卵细胞只有同种生物的精子和卵细胞才才 能能相互识别、进行融合完成受精作用。相互识别、进行融合完成
17、受精作用。 生物膜的流动性生物膜的流动性:使两性生殖细胞融合为一个受精卵。使两性生殖细胞融合为一个受精卵。 【例【例 3】下列关于受精作用的叙述】下列关于受精作用的叙述,错误的是错误的是 ( ) A.受精作用过程是卵细胞和精子相互识别融合为受精卵受精作用过程是卵细胞和精子相互识别融合为受精卵 的过程的过程 B.一个卵细胞能与多个精子结合一个卵细胞能与多个精子结合 C.受精作用对于维持生物前后代体细胞中染色体数目的受精作用对于维持生物前后代体细胞中染色体数目的 恒定十分重要恒定十分重要 D.受精过程中卵细胞和精子的结合是随机的受精过程中卵细胞和精子的结合是随机的 答案：答案：B 解析解析： 受受
18、精精作用是卵细胞和精子相互识别、 融合成为受精作用是卵细胞和精子相互识别、 融合成为受精 卵的过程卵的过程, ,A A 项正确项正确; ;一个卵细胞只能与一个精子结合一个卵细胞只能与一个精子结合, ,B B 项错误项错误; ;受精作用对于维持生物前后代体细胞中染色体数受精作用对于维持生物前后代体细胞中染色体数 目的恒定十分重要目的恒定十分重要, ,对于生物的遗传和变异十分重要对于生物的遗传和变异十分重要, ,C C 项正确项正确; ;受精过程中卵细胞受精过程中卵细胞和精子的结合是随机的和精子的结合是随机的, ,D D 项项 正确。正确。 【例【例 4】下图表示动物的生殖发育周期】下图表示动物的
19、生殖发育周期,下列叙述错误的下列叙述错误的 是是( ) A.D 过程发生细胞的分裂和分化过程发生细胞的分裂和分化 B.A、B、C 过程保证了亲子代个体间染色体数目的恒定过程保证了亲子代个体间染色体数目的恒定 C.C 过程中精子全部进入卵细胞内过程中精子全部进入卵细胞内 D.D 过程体现了细胞的全能性过程体现了细胞的全能性 答案：答案：C 解析解析：D D 过程中通过有丝分裂增加细过程中通过有丝分裂增加细胞数目胞数目, ,通过细胞分通过细胞分 化增加细胞种类化增加细胞种类, ,A A 项正确项正确; ;减数分裂和受精作用保证了减数分裂和受精作用保证了 亲子代个体间染色体数目的恒定亲子代个体间染色体数目的恒定, ,B B 项正确项正确; ;受精作用过受精作用过 程中程中, ,通常是精子的头部进入卵细胞内通常是精子的头部进入卵细胞内, ,C C 项错误项错误; ;受精卵受精卵 可以发育为新个体可以发育为新个体, ,体现了细胞的全能性体现了细胞的全能性, ,D D 项正确。项正确。 课堂建构
