新人教（2019）生物必修2同步学案：第2章 第1节 第3课时　观察蝗虫精母细胞减数分裂装片、配子中染色体组合的多样性以及受精作用

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新人教（2019）生物必修2同步学案
2.1 减数分裂和受精作用
第3课时　观察蝗虫精母细胞减数分裂装片、配子中染色体组合的多样性以及受精作用
一、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
1．目的要求
通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，识别减数分裂不同时期染色体的形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。
2．材料用具
蝗虫精母细胞减数分裂装片，显微镜。
3．实验步骤
4．实验现象
在减数分裂Ⅰ中期，可以看到同源染色体有序地排列在赤道板两侧(不是着丝粒排列在赤道板上，这是与有丝分裂相区别的地方)；在减数分裂Ⅱ过程中，着丝粒将会排列在赤道板上，次级精母细胞(减数分裂Ⅱ后期除外)中的染色体数目是正常体细胞染色体数目的一半，且次级精母细胞中没有同源染色体。
5．注意事项
(1)判断各时期细胞的依据是减数分裂过程中各个时期染色体变化的特点。
(2)可通过比较同一时刻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染色体的连续变化。
(3)画图时较暗的地方不能用铅笔涂黑，而要用细点来表示。
1．选材时，宜选用雄性(填“雄性”或“雌性”)个体的生殖器官作为实验材料，这是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。
2．观察蝗虫精原细胞(正常体细胞染色体数为2n)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？
提示　因为蝗虫精巢中的精原细胞既进行有丝分裂，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。
二、配子中染色体组合的多样性
项目 操作
准备 (1)材料用具：较大的白纸，铅笔或彩笔，适于制作染色体的材料(如橡皮泥、扭扭棒、细树枝、纸卷等)
(2)用两种颜色的橡皮泥分别制作两条大小不同的染色体。两条长的染色体为一对同源染色体，两条短的染色体为另一对同源染色体，两种颜色分别代表来自父方和母方
(3)在纸上画一个足够大的初级精母细胞的轮廓、中心体和纺锤体等结构
模拟减数分裂中染色体数目和主要行为的变化 (4)把做好的染色体放在画好的细胞内，让长度相同、颜色不同的两条染色体配对，使着丝粒靠近。将两对染色体横向分别排列在细胞中央的赤道板两侧。双手分别抓住并移动染色体的着丝粒，使两种颜色的染色体分离，分别移向细胞的两极
(5)在另一张纸上再画两个次级精母细胞的轮廓，并画出中心体和纺锤体。将已经移到细胞两极的染色体分别放到这两个新细胞中
(6)把新细胞中的染色体横向排列在细胞中央的赤道板处。平均分开每条染色体上连接染色单体的小块橡皮泥——相当于着丝粒分离。再将染色体分别拉向细胞的两极。然后，在两极有染色体的部分画出细胞轮廓，代表新细胞生成
模拟减数分裂中非同源染色体的自由组合 将两对染色体横向排列在细胞中央的赤道板处，这次要在赤道板的每一侧放两条与之前相比不同颜色组合的染色体，重复步骤(4)～(6)，比较形成的子细胞与前一次分裂结果的差异
模拟减数分裂中四分体时期非姐妹染色单体间的互换 假设在四分体时期发生了一次同源染色体的非姐妹染色单体间的互换，重复步骤(4)～(6)，比较形成的子细胞与前面分裂结果的差异
(1)减数分裂模型属于物理模型(　　)
(2)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(　　)
(3)配子的多样性只与非同源染色体的自由组合有关(　　)
答案　(1)√　(2)√　(3)×
1．请总结产生配子多样性的规律
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 配子个数 配子种类
一个精原细胞 4个 2种
一个雄性个体 2n种
一个卵原细胞 1个 1种
一个雌性个体 2n种
2．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？
提示　四分体时期发生了同源染色体的非姐妹染色单体间的互换。
三、受精作用
1．概念：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 过程
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，阻止其他精子再进入
实质：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
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)，受精卵中的染色体数目恢复到体细胞中染色体的数目，保证了物种染色体数目的稳定。
4．意义
(1)在有性生殖过程中，减数分裂形成的配子，其染色体组合具有多样性，导致不同配子遗传物质的差异，加上受精过程中卵细胞和精子结合的随机性，同一双亲的后代必然呈现多样性。这种多样性有利于生物适应多变的自然环境，有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。
(2)减数分裂和受精作用保证了每种生物(有性生殖的生物)前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性，对于生物的遗传和变异都具有重要意义。
(1)受精作用的实质是精子的细胞核和卵细胞的细胞核互相融合(　　)
(2)受精卵中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方(　　)
(3)一个卵细胞一般只能与一个精子结合，形成受精卵(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)√
易错警示　可以说受精卵中的染色体一半来自精子，一半来自卵细胞，但不能说受精卵的遗传物质(或DNA)一半来自精子，一半来自卵细胞。因为受精卵细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。
每一种生物在繁衍过程中，既保持遗传的稳定性，又表现出遗传的多样性，从配子形成和受精作用两个方面，分别对遗传的稳定性与多样性的原因进行概述，完成下表。
项目 遗传稳定性 遗传多样性
配子 形成 减数分裂形成的配子中的染色体数目减半，而且每个配子中的染色体是一整套非同源染色体的组合 在减数分裂过程中，联会时同源染色体非姐妹染色单体间的互换，减数分裂Ⅰ时非同源染色体的自由组合，都导致了配子中染色体组合的多样性
受精 作用 卵细胞和精子的结合，使受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，生物体的性状主要是由染色体上的遗传物质控制的，因此，染色体数目的恒定维持了遗传的稳定性 卵细胞和精子的随机结合，进一步增加了受精卵中染色体组合的多样性，因而增加了遗传的多样性
1．受精卵核内的遗传物质一半来自父方，一半来自母方，其细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。
2．同一双亲子代具有多样性的原因
(1)减数分裂过程中，联会时同源染色体非姐妹染色单体间的互换，减数分裂Ⅰ时，非同源染色体的自由组合，都导致了配子中染色体组合的多样性。
(2)卵细胞和精子的随机结合，进一步增加了受精卵中染色体组合的多样性。
1．(2020·临川第二中学高一月考)下列关于观察减数分裂实验的叙述，错误的是(　　)
A．可用蝗虫精母细胞的减数分裂装片进行观察
B．在蝗虫精母细胞的减数分裂装片中，可观察到处于联会状态的同源染色体
C．用桃花的雄蕊比用雌蕊制成的装片更容易观察到减数分裂现象
D．在蝗虫精母细胞的减数分裂装片中，能看到精细胞变形为精子的过程
答案　D
解析　在蝗虫精母细胞的减数分裂装片中，观察到的细胞均是死细胞，因此，不能看到精细胞变形为精子的过程，D项错误。
2．决定配子中染色体组合多样性的因素包括(　　)
A．染色体的复制和平均分配
B．同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合
C．同源染色体的联会和互换
D．同源染色体上非姐妹染色单体的互换和非同源染色体的自由组合
答案　D
解析　减数分裂过程中，四分体时期同源染色体上非姐妹染色单体的互换和减数分裂Ⅰ后期非同源染色体的自由组合都会增加配子中染色体组合的多样性。
3．果蝇的体细胞中含有4对同源染色体，某雄性果蝇经过减数分裂后能形成几种染色体组成不同的精子(不考虑同源染色体的非姐妹染色单体的互换)(　　)
A．2种 B．4种　C．8种 D．16种
答案　D
解析　由于减数分裂过程中，非同源染色体自由组合，可以产生24＝16(种)组合类型，所以可以产生16种不同的精子，故选D。
4．下列有关受精卵和受精作用的叙述，错误的是(　　)
A．受精卵形成后会进行有丝分裂
B．受精过程中精子和卵细胞的结合是随机的
C．精子和卵细胞的结合依赖于细胞膜的流动性
D．受精卵的DNA一半来自精子，一半来自卵细胞
答案　D
解析　受精卵的细胞核中的DNA一半来自精子，一半来自卵细胞，而细胞质中的DNA几乎都来自卵细胞，D项错误。
5．人类的生育过程中，常常出现多胞胎现象，若要形成异卵四胞胎，在双亲体内至少有多少个卵原细胞和精原细胞同时参与减数分裂(　　)
A．4个，1个 B．4个，2个
C．4个，4个 D．1个，4个
答案　A
解析　异卵四胞胎是由4个卵细胞同时或相继与4个不同的精子结合发育而成的。1个卵原细胞经减数分裂只能形成1个卵细胞，而1个精原细胞经减数分裂可形成4个精子，因此要形成异卵四胞胎，在双亲体内至少有4个卵原细胞和1个精原细胞同时参与减数分裂，故选A。
6．(2020·江苏扬州中学高一模拟)某雄性生物体细胞内的DNA含量为2a。如图表示精原细胞形成精子的过程、受精作用及受精卵发育为个体的过程中的核DNA含量变化曲线图。据图回答下列问题：
(1)曲线由J到O表示的是与________分裂相关的过程。
(2)能表示初级精母细胞的时期是________段(用字母表示)。
(3)DE段，核DNA的含量减少一半，同时染色体数目_______(填“加倍”“不变”“减半”或“降为零”)，染色单体数目________(填“加倍”“不变”“减半”或“降为零”)。
(4)由H→I，核DNA的含量又增加一倍，恢复到原来的数目，是因为____________使两配子结合成受精卵。
答案　(1)有丝
(2)CD
(3)减半　减半
(4)受精作用
解析　(1)图示是某雄性动物的细胞内核DNA含量变化的曲线图。A→C表示减数分裂前的间期，C→D表示减数分裂Ⅰ，E→G表示减数分裂Ⅱ，H→I表示受精作用，I→K表示有丝分裂前的间期，K→O表示有丝分裂。(2)初级精母细胞对应减数分裂Ⅰ过程，即CD段。(3)DE段表示减数分裂Ⅰ结束，细胞质分裂，则核DNA的含量减少一半，同时染色体数目减半，染色单体数目减半。(4)由H→I，核DNA的含量又增加一倍，恢复到原来的数目，是因为受精作用使两配子结合成受精卵。