人教生物必修2课件：2-1 第2课时 受精作用(共45张PPT)

(共45张PPT)
第1节　减数分裂和受精作用
第2课时　受精作用
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
1.理解配子中染色体组合的多样性。 2．描述受精作用的过程。 3．说出减数分裂和受精作用对生物遗传的重要意义。 1.导致配子中染色体组合多样性的原因：①同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合；②同源染色体上非姐妹染色单体间发生互换。
2．受精卵中的核遗传物质一半来自父方，一半来自母方，但细胞质基因几乎全部来自母方。
3．减数分裂和受精作用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。
【主干知识梳理】
一、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片
1．实验原理
根据细胞中的染色体 的变化，识别减数分裂的各个时期。
2．实验流程
形态、位置和数目
二、配子中染色体组合的多样性
1．原因
2．意义：导致了不同配子 的差异，加上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 。
时期 图示 染色体行为
减数分裂Ⅰ前期 四分体中 _______________ 之间可能发生互换
减数分裂Ⅰ后期 同源染色体分离，非同源染色体____________
非姐妹染色单体
自由组合
遗传物质
多样性
三、受精作用
1．概念：卵细胞与精子相互 、 成为受精卵的过程。
2．过程
图示 说明
精子的 进入卵细胞， 留在外面
卵细胞的 会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子再进入
精子头部进入卵细胞后不久，精子的 就与卵细胞的 融合，使彼此的 会合在一起
识别
融合
头部
尾部
细胞膜
细胞核
细胞核
染色体
3．结果
(1)受精卵中的 数目又恢复到体细胞中的数目。
(2)受精卵中的 一半来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)。
4．意义
(1)后代呈现多样性，有利于生物 多变的自然环境，有利于生物在
中进化，体现了有性生殖的优越性。
(2)保证了每种生物(有性生殖的生物)前后代体细胞中 的恒定，维持了生物遗传的稳定性。因此，减数分裂和受精作用对于生物的__________都具有重要意义。
染色体
染色体
适应
自然选择
染色体数目
遗传和变异
【教材微点发掘】
1．从减数分裂产生配子的角度分析教材第25页中“一母生九子，九子各不同”的原因。
提示：亲代生殖细胞经减数分裂可产生多种多样的配子，每次生育时参与受精作用的配子的染色体组成不完全相同。
2．下图(教材第27页图2 7)为受精过程开始的扫描电镜照片，据图回答有关问题：
(1)从细胞膜的成分分析，精子与卵细胞相互识别的物质基础是__________________。精子与卵细胞融合的过程与生物膜 有关。
(2)一般来说，一个人的遗传物质来自母亲的要多于来自父亲的，其原因是什么？
提示：受精时，通常是精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。因此，受精卵细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞，而细胞核中的遗传物质一半来自母亲一半来自父亲，所以一个人的遗传物质来自母亲的要多于来自父亲的。
细胞膜表面的糖蛋白
流动性
教材问题提示
(一)探究·实践(教材第26页)
活动二：问题思考
1．细胞中至少需要2对染色体。
2．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2种：A、B和A′、B′；A、B′和A′、B。
3．略。
活动三：讨论
1．在减数分裂Ⅰ中，先后出现同源染色体联会、四分体形成、同源染色体中非姐妹染色单体间的互换、同源染色体分离并移向细胞的两极等行为变化；减数分裂Ⅰ结束，细胞中的染色体数目减半。在减数分裂Ⅱ中，每条染色体的着丝粒分裂，两条姐妹染色单体随之分开，并分别移向细胞的两极，最终进入两个子细胞。
减数分裂产生了多种多样的配子，配子中的染色体数目减半。这为之后通过受精作用使同一双亲的后代呈现多样性，并维持每种生物前后代染色体数目的恒定提供了保证。总的来讲，减数分裂和受精作用共同保证了生物遗传的稳定性和多样性。
2．在减数分裂过程中，同源染色体分离、非同源染色体的自由组合、联会时非姐妹染色单体间的互换，都会使减数分裂产生多种配子。
3．略。
(二)思维训练(教材第27页)
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
新知探究(一)　配子中染色体组合的多样性
【探究·深化】
[问题驱动]　
下图中的A、a和B、b表示原始生殖细胞中的两对同源染色体，分析回答：
(1)情况1中，最终产生的4个子细胞有 种类型，分别为 ；情况2中，最终产生的4个子细胞有 种类型，分别为 ；因此，此原始生殖细胞产生的配子可能有 种类型。
(2)据此推断：含有n对同源染色体的生物体可产生的配子类型为 种。
(3)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______________________________________。
2
Ab和aB
2
AB和ab
4
2n
同源染色体中非姐妹染色单体发生了互换
[重难点拨]　
1．减数分裂与配子多样性
(1)以二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(不考虑互换)为例，如图所示。
由图可知：①E和F、G和H的染色体组成完全相同，分别来自同一次级精母细胞C、D；②E(F)与G(H)中的染色体“互补”，来自同一个初级精母细胞。
(2)二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(考虑互换)，如图所示。
由图可知：①E和F、G和H的染色体组成大同小异，分别来自同一次级精母细胞C、D；②E、F与G、H中的染色体“互补”，来自同一初级精母细胞。
2．一般情况下减数分裂产生配子的种类
(1)只考虑非同源染色体自由组合，不考虑互换的情况。(Y与y、R与r分别表示两对同源染色体)
(2)若考虑互换，会增加配子的种类，如一个含n对同源染色体的生物产生的配子种类会大于2n种。
比较项目 YyRr个体能产生 配子的种类 含n对同源染色体个
体产生的配子种类
一个精原细胞 2种(YR、yr或Yr、yR) 2种
一个雄性个体 4种(YR、yr、Yr、yR) 2n种
一个卵原细胞 1种(YR或yr 或Yr或yR) 1种
一个雌性个体 4种(YR、yr、Yr、yR) 2n种
【典题·例析】
[典例1]　果蝇的体细胞中含有四对同源染色体(A与a、B与b、C与c、D与d)，在不发生互换的情况下，它的一个初级精母细胞在进行减数分裂后能形成几种类型的精子 (　　)
A．2种　　　　　　　　 B．4种
C．8种 D．16种
[解析]　一个初级精母细胞无论含有多少对同源染色体，在不发生互换的情况下，经减数分裂都只形成2种类型的精子。故选A。
[答案]　A
[典例2]　如图1是某生物的一个初级精母细胞，图2是该生物的五个精细胞。最可能来自同一个次级精母细胞的是 (　　)
A．①和② B．②和④ C．③和⑤ D．①和④
[解析]　减数分裂Ⅰ时，因为同源染色体分离，非同源染色体自由组合，所以一个初级精母细胞能产生2种基因型不同的次级精母细胞；减数分裂Ⅱ类似于有丝分裂，因此每个次级精母细胞产生2个基因型相同的精细胞。若发生互换，则来自同一个次级精母细胞的两个精细胞的染色体组成大体相同，只有很小部分颜色有区别。所以，图中最可能来自同一个次级精母细胞的是②和④。故选B。
[答案]　B
方法规律———————————————————————————
根据染色体组成判断配子来源的方法
————————————————————————————————
【应用·体验】
1．下列符号代表精子的染色体，A 和 a 是一对同源染色体，依此类推，下列哪个选项中的四个精子来自同一个精原细胞的是 (　　)
A．Abc、Abc、abC、Abc B．aBc、AbC、ABC、ABC
C．Abc、aBC、Abc、aBC D．ABC、Abc、abc、aBC
解析：由于A和a是一对同源染色体，其余类推，所以在减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合。由于一个初级精母细胞能产生2种基因型不同的次级精母细胞，进而产生2种基因型不同的精细胞，所以只有C项中Abc、aBC、Abc、aBC四个精子来自同一个精原细胞。
答案：C　
2．如图表示染色体组成为AaCcDd的生物产生的精细胞。试根据细胞内染色体的组合分析，在不考虑互换的情况下，下列相关叙述错误的是 (　　)
A．上述精细胞至少来自4个精原细胞
B．⑤⑧可能来自同一个精原细胞
C．上述精细胞至少来自8个次级精母细胞
D．①⑦可能来自同一个精原细胞
解析：由于生殖细胞中含有3对同源染色体，最多能产生8种配子，如题图所示，每种精原细胞在不发生互换时，只能产生2种配子，所以上述细胞至少来自4个精原细胞、8个次级精母细胞，A、C正确；图中任何2个精细胞的染色体若能组合成AaCcDd，那么这2个细胞可能来自同一个精原细胞，如⑤与⑧、③与⑦等，B正确；①和⑦的染色体组合为AaCCDd，两者不可能来自同一个精原细胞，D错误。
答案：D　
新知探究(二)　减数分裂与有丝分裂过程
【探究·深化】
[问题驱动]　
1．结合不同分裂时期特点判断细胞分裂方式及时期
(1)三个前期图的判断
①判断步骤
②判断结果：A为 前期，B为 前期，C为 前期。
(2)三个中期图的判断
有丝分裂
减数分裂Ⅰ
减数分裂Ⅱ
①判断步骤
②判断结果：A为 中期，B为 中期，C为 中期。
(3)三个后期图的判断
有丝分裂
减数分裂Ⅱ
减数分裂Ⅰ
①判断步骤
②判断结果：A为 后期，B为 后期，C为 后期。
有丝分裂
减数分裂Ⅱ
减数分裂Ⅰ
2．结合减数分裂和有丝分裂过程中的染色体与核DNA数量变化模型判断细胞分裂方式
(1)模型
(2)判断
[重难点拨]　
1．每条染色体中DNA含量的变化
对上图曲线的解释：
2．同源染色体对数的曲线
A→B B→C C→D D→E
减数分裂 对应时期 间期 减数分裂Ⅰ全过程和减数分裂Ⅱ前期、中期 减数分裂 Ⅱ后期 减数分裂
Ⅱ末期
有丝分裂 对应时期 间期 前期和中期 后期 末期
3．细胞分裂过程中染色体、染色单体和核DNA数量变化曲线的变式——直方图
直方图实质上是坐标曲线图的变形，反映染色体、核DNA或染色单体数量的变化。在直方图中，染色体和核DNA的含量不可能是0，但染色单体会因着丝粒的分裂而消失，所以直方图中表示的某结构如出现0，则其一定表示染色单体。如图所示：
有丝分裂
减数 分裂
图注
【典题·例析】
[典例1]　有丝分裂和减数分裂是哺乳动物细胞分裂的两种形式。某动物的基因型是Aa，若该动物的某细胞在四分体时期一条染色单体上的A和另一条染色单体上的a发生了互换，则通常情况下姐妹染色单体分离导致等位基因A和a进入不同细胞的时期是 (　　)
A．有丝分裂的后期　　 B．有丝分裂的末期
C．减数第一次分裂 D．减数第二次分裂
[解析]　有丝分裂过程中不会发生同源染色体联会形成四分体的过程，也不会发生互换，不会发生姐妹染色单体分离导致等位基因A和a进入不同细胞的现象，A、B错误。根据题意，某动物基因型是Aa，经过间期复制，初级性母细胞中有AAaa四个基因，该动物的某细胞在四分体时期发生互换，涉及A和a的交换，交换后两条同源染色体的姐妹染色单体上均分别具有A和a基因，减数第一次分裂时，同源染色体分开，两组Aa彼此分开进入次级性母细胞，至此减数第一次分裂完成，所以不会发生姐妹染色单体分离导致等位基因A和a进入不同细胞的现象；而在减数第二次分裂时，姐妹染色单体分离，导致其上的等位基因A和a分开进入两个子细胞，C错误，D正确。
[答案]　D
[典例2]　如图是果蝇的一个精原细胞分裂过程中核DNA分子数的变化图，下列相关说法错误的是 (　　)
A．有丝分裂发生在ae中，减数分裂发生在fl中
B．cd段和gh段染色体数目都相等
C．gh段都存在染色单体
D．最后形成的精细胞中，染色体和核DNA分子数都是体细胞的一半
[解析]　分析图中曲线变化可知，ae段核DNA分子数一次加倍一次减半，故有丝分裂发生在其中；fl段核DNA分子数一次加倍，连续两次减半，故减数分裂发生在其中，A正确。cd段包括有丝分裂前期、中期、后期，细胞内染色体数量为8条或16条；gh段为减数分裂Ⅰ，细胞内染色体数目为8条，存在染色单体，B错误，C正确。精细胞中，染色体和核DNA分子数都是体细胞的一半，D正确。
[答案]　B
【应用·体验】
1．某植物的正常细胞中含10条染色体、10个核DNA分子，且细胞中存在纺锤丝，则该细胞可能处于 (　　)
A．有丝分裂中期　　　　 B．有丝分裂末期
C．减数分裂Ⅰ后期 D．减数分裂Ⅱ后期
解析：由细胞中染色体数与核DNA分子数之比为1∶1可知，细胞中没有染色单体，又由细胞中存在纺锤丝可知，该细胞可能处于有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期。故选D。
答案：D　
2．下列三条曲线表示某生物细胞分裂过程中染色体数目变化情况，在如图甲、乙、丙中的①②③④中均涉及染色体数目减半，其中“减半”的原因完全相同的一组是 (　　)
A．①② B．①③
C．②③ D．②④
解析：①②下降的原因均是同源染色体分离后进入两个子细胞，③④下降均是由于着丝粒分裂。因此，①～④中染色体数目减半的原因完全相同的是①和②、③和④。故选A。
答案：A
3．图1表示细胞分裂的不同时期与每条染色体上DNA含量变化的关系；图2表示处于细胞分裂不同时期的细胞图像。请据图回答下列问题：
(1)图1中AB段形成的原因是__________________，CD段形成的原因是__________________。
(2)图2中________细胞处于图1中的BC段，________细胞处于图1中的DE段。
(3)就图2乙细胞分析可知，该细胞含有________条染色单体，染色体数与核DNA分子数之比为________，该细胞处于______________(填分裂时期)的________期，其产生的子细胞名称为______________________。
解析：(1)由图示可知，图1为细胞分裂各时期每条染色体上的DNA含量变化情况，AB段为分裂间期。图1中AB段形成的原因是细胞分裂间期DNA复制(或染色体复制)，图1中CD段每条染色体上的DNA含量减半，是因为着丝粒分裂，姐妹染色单体分开。(2)图2中甲细胞处于有丝分裂后期，每条染色体上只有1个DNA分子，应处于图1中的DE段；图2中乙细胞处于减数分裂Ⅰ后期，丙细胞处于减数分裂Ⅱ中期，每条染色体都有2条染色单体，因此都有2个DNA分子，处于图1中的BC段。(3)图2中乙细胞处于减数分裂Ⅰ后期，共有4条染色体、8条染色单体、8个核DNA分子，染色体数与核DNA分子数之比为1∶2；乙细胞的细胞质不均等分裂，该细胞产生的子细胞是次级卵母细胞和(第一)极体。
答案：(1)DNA复制(或染色体复制)　着丝粒分裂
(2)乙、丙　甲　(3)8　1∶2　减数分裂Ⅰ　后　次级卵母细胞和(第一)极体
科学视野——受精作用与双胞胎的形成
同卵双胞胎：一个精子与一个卵细胞结合完成受精作用后，受精卵一分为二变为2个一样的细胞，然后发育成为2个个体，因为2个个体源自同一个受精卵，所以叫同卵双胞胎。这种相似不仅外形相似，而且血型、智力、甚至某些生理特征，对疾病的易感性等都很一致。我们常说的连体婴儿，实际上就是这种单卵双胎，只是由于当初受精卵分裂时的不完全造成了某些部位相连。正是因为如此同卵双胞胎绝大部分是同性，一般不出现一个是男孩一个是女孩的现象。
异卵双胞胎：妇女每月排卵1次，有时因某种原因同时排出两个卵细胞并同时受精，就产生了两个不同的受精卵。这两个受精卵各有自己的一套胎盘，相互间没有什么联系，叫作异卵双胞胎。相貌方面生出来就像普通的兄弟姐妹。龙凤胎绝大部分是异卵双胞胎而不大可能是同卵双胞胎。
【素养评价】
1．下列说法中，正确的是 (　　)
A．同一生物体在不同时刻产生的精子或卵细胞染色体数目一般相同，染色体组成一般不同
B．一个卵细胞一般只能同一个精子结合形成受精卵，少数情况下也可以同2个精子结合发育形成双胞胎
C．玉米体细胞中有10对染色体，经减数分裂后卵细胞中染色体为5对
D．人的精子中有23条染色体，则人的神经细胞、初级卵母细胞、卵细胞中分别含有46、46、23条染色体，0、46、23条染色单体
解析：由于同一生物体在不同时刻产生精子或卵细胞的过程中，非同源染色体是随机组合的，所以染色体组成一般是不相同的；但染色体数目一般相同，都是体细胞的一半，A正确。一个卵细胞只能与一个精子结合形成受精卵，B错误。玉米体细胞中有10对同源染色体，经过减数分裂后，不含同源染色体，所以卵细胞中染色体数目为10条，不能表示为5对，C错误。人的精子中有23条染色体，为体细胞的一半，则人的神经细胞、初级卵母细胞、卵细胞中分别含有46、46、23条染色体，0、92、0条染色单体，D错误。
答案：A　
2．一对夫妇基因型均是AaBb(两对基因独立遗传)，图1为其一种细胞分裂方式的DNA含量变化曲线图，图2为该夫妇产生一对双胞胎后代的示意图。下列有关叙述错误的是 (　　)
A．基因A与a、基因B与b的分离，A与B(或b)、a与b(或B)的随机组合发生在图1中的D时期
B．胎儿甲基因型为AaBb的概率为1/4
C．若该女士在A时期某一DNA分子复制出现差错，则胎儿甲和乙均出现突变性状
D．该女士在此次生殖过程中，至少有2个卵原细胞进行减数分裂
解析：基因A与a、B与b的分离，A与B(或b)、a与b(或B)的随机组合发生在减数分裂Ⅰ后期，即图1中D时期，A正确；一对夫妇基因型均是AaBb，所以后代中个体基因型为AaBb的概率为4/16＝1/4，B正确；若该女士在A时期某一DNA分子复制出现差错，但经减数分裂后卵细胞中不一定含有突变基因，所以胎儿甲和乙不一定出现突变性状，C错误；由于1个卵原细胞经减数分裂只能产生1个卵细胞，所以该女士在此次生殖过程中，至少有2个卵原细胞进行减数分裂，D正确。
答案：C　
3．某妇女在一次生殖过程中生出一对双胞胎，如图所示；
(1)过程Y的细胞增殖方式是____________。
(2)同一个体中细胞减数分裂Ⅰ和有丝分裂相比较，两者前期染色体数目________(填“相同”或“不相同”)，两者中期核DNA分子数目________(填“相同”或“不相同”)。
(3)若甲、乙两人成年后分别与一对同卵双胞胎女性结婚，这两对夫妇各有一个男孩，而这两个男孩的性状相差很大，主要原因是____________________。
解析：(1)受精卵细胞的增殖方式是有丝分裂。(2)同一个体中细胞减数分裂Ⅰ和有丝分裂相比较，两者前期染色体数目相同，且都与体细胞相同；两者中期核DNA分子数目相同，且都是体细胞核DNA的2倍。(3)若甲、乙两人成年后分别与一对同卵双胞胎女性结婚，由于含有不同基因型的精子和卵细胞随机受精，所以后代的性状相差很大。
答案：(1)有丝分裂　(2)相同　相同
(3)含有不同基因型的精子和卵细胞随机受精