2023-2024学年高一生物人教版（2019）必修第二册 学案 2.1 第2课时 受精作用

第1节 减数分裂和受精作用
第2课时　受精作用
【自主预习】
一、建立减数分裂中染色体变化的模型
1.目的:通过建立减数分裂中染色体　数目和行为变化　的模型,加深对减数分裂过程及其特点的认识,理解配子中染色体组合的多样性,领悟减数分裂的意义。?
2.模拟内容:减数分裂中染色体数目和主要行为的变化,　同源染色体分离　,　非同源染色体的自由组合　,　四分体时期非姐妹染色单体间的互换　。?
二、配子中染色体组合的多样性
1.原因
时期
图像
染色体行为
减数分裂
Ⅰ前期
四分体中的　非姐妹染色单体　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　自由组合　?
2.意义:导致不同配子　遗传物质　有差异,使同一双亲的后代呈现　多样性　。?
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.结果
(1)受精卵中的　染色体　数目又恢复到体细胞中染色体的数目。?
(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)。?
四、减数分裂与受精作用的意义
1.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。?
2.使子代呈现多样性,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。?
【合作探究】
任务1　探究配子中染色体组合的多样性
活动1　结合课本P25~26,构建精子形成过程的模型,认同配子的多样性,图中的A、a和B、b表示精原细胞中的两对同源染色体,结合此图回答下列问题
1. 在不考虑互换的情况下,画出此精原细胞减数分裂产生的2个次级精母细胞和4个精细胞中染色体的分布情况。
提示　
2.根据上一问的结果可知,在不考虑互换的情况下,1个含有2对同源染色体的精原细胞能产生2种类型的4个精细胞。据此推测1个卵原细胞能产生几个卵细胞?几种类型?含有n对同源染色体的1个精原细胞可产生几个精细胞?几种类型?含有n对同源染色体的1个卵原细胞可产生几个卵细胞?几种类型?
提示　1个卵细胞,1种类型。4个精细胞,2种类型。1个卵细胞,1种类型。
3.在不考虑互换的情况下,若一个个体有足够多的原始生殖细胞,则有2对同源染色体的雄性个体理论上可产生的配子类型为多少种?有n对同源染色体的雄性个体理论上可产生的配子类型为多少种?有2对同源染色体的雌性个体理论上可产生的配子类型为多少种?有n对同源染色体的雌性个体理论上可产生的配子类型为多少种?
提示　22 。2n。22。2n。
4.含有n对同源染色体的生物体可产生的配子类型有时要比2n多,可能的原因是什么?
提示　发生了同源染色体的非姐妹染色单体间的互换。
认知生成
1.配子中染色体组合的多样性原因
时期
染色体行为
减数分裂Ⅰ前期
同源染色体联会后,四分体中的非姐妹染色单体之间发生互换
减数分裂Ⅰ后期
同源染色体分离的同时,非同源染色体自由组合
2.产生配子多样性的规律
正常情况下,含n对同源染色体的精(卵)原细胞形成的配子(不考虑互换):
类型
配子个数
配子种类
1个精原细胞
4个
2种
1个卵原细胞
1个
1种
1个生物体
—
2n种
说明:由同一精原细胞形成的四个精细胞(不考虑互换)“两两相同,两种互补”。
3.根据染色体组成判断配子来源的方法
两精细胞染色
体完全相同同一次级
精母细胞同为同一“次”
两精细胞染
色体“互补”同一初级精母细
胞分裂产生的两
个次级精母细胞补为同
一“初”
两精细胞染色
体有的相同,
有的互补同一个体的不
同精原细胞同、补为
同一“体”
例1　图1是某生物的一个初级精母细胞,图2是该生物的5个精细胞。图2中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
【答案】　B
【解析】　若未发生染色体互换,则一个次级精母细胞产生的精细胞是一样的;若发生了染色体互换,则一个次级精母细胞产生的精细胞基本一样。图2中,②和④基本一样,①和③基本一样,①②可能是在联会时非姐妹染色单体间发生互换导致的。
对点练1　(不定项)下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,在不考虑互换和基因突变的情况下,下列相关叙述不正确的是(　　)。
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4个次级精母细胞
D.①⑦可能来自同一个精原细胞
【答案】　CD
【解析】　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,一个次级精母细胞能产生2个基因型相同的精细胞,因此每个精原细胞会产生4个精细胞,2种类型。图中①④、②⑥、③⑦、⑤⑧可能分别来自同一个精原细胞,因此上述精细胞至少来自4个精原细胞,A、B正确;一个次级精母细胞能产生2个基因型相同的精细胞,图中8个精细胞的基因型各不相同,至少来自8个次级精母细胞,C不正确;据分析可知,①⑦不可能来自同一个精原细胞,D不正确。
任务2　探究受精作用
活动2　根据课本P27,分析受精作用过程,明确受精作用的意义
1.下图表示生物体的有性生殖过程,据图回答下列问题:
(1)减数分裂结果分析:经减数分裂形成的生殖细胞(精子或卵细胞)的染色体数目比原始生殖细胞的　　　　。图中配子的染色体数目只有体细胞的　　　　,并且没有　　　　染色体。?
提示　减少一半　一半　同源
(2)受精作用结果分析:经受精作用形成的受精卵中的染色体一半来自　　　　　　(父方),一半来自　　　　　　(母方)。图中受精卵的染色体数恢复为　　　　　　染色体数,且出现　　　　　　染色体。?
提示　精子　卵细胞　体细胞　同源
2.同种生物精子和卵细胞相互识别的物质基础是什么?精子与卵细胞的识别、融合体现了细胞膜的哪一功能?该过程依赖于细胞膜的什么特点?
提示　相互识别的物质基础是精子和卵细胞膜上的蛋白质。精子与卵细胞的识别、融合体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能。该过程依赖于细胞膜的流动性。
3.受精卵中的遗传物质一半来自精子,一半来自卵细胞吗?
提示　受精卵中的遗传物质并非一半来自精子,一半来自卵细胞。受精卵的细胞核中的遗传物质一半来自精子,一半来自卵细胞;细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。
4.受精作用的实质是什么?受精作用有什么意义?
提示　实质是精子的细胞核和卵细胞的细胞核融合。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,使同一双亲的后代呈现多样性,对于生物的遗传和变异都是十分重要的。
例2　下列对高等动物通过减数分裂形成的雌雄配子以及受精作用的叙述,正确的是(　　)。
A.每个卵细胞继承了初级卵母细胞1/4的细胞质
B.进入卵细胞并与之融合的精子几乎不携带细胞质
C.整个精子进入卵细胞内,完成受精作用
D.雌雄配子彼此结合的机会相等,因为它们的数量相等
【答案】　B
【解析】　形成卵细胞时,减数分裂后期细胞质不均等分裂,A错误;受精时,通常是精子的头部进入卵细胞,尾部留在外面,受精的完成体现在精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合,C错误;对于高等动物来说,雄配子的数量远多于雌配子,D错误。
【误区警示】　　明确受精作用的两个细胞学基础和一个误区
1.两个细胞学基础
(1)细胞膜进行细胞间信息交流的功能——不同物种的精子与卵细胞不识别。
(2)细胞膜的结构特点——具有流动性。精子与卵细胞融合为一个受精卵,首先要发生细胞膜的融合。
2.一个误区:受精卵中的遗传物质并非一半来自父方,一半来自母方。因为受精卵的细胞质DNA几乎全部来自母方,这也是母系遗传的细胞学基础。
对点练2　受精作用是指精子和卵细胞融合形成受精卵的过程。下列关于受精作用的说法,错误的是(　　)。
A.精子和卵细胞的相互识别与细胞膜上的糖蛋白有关
B.在受精时精子的头部进入卵细胞中,尾部留在外面
C.一个卵细胞可以同时与多个精子受精
D.受精卵中染色体数目与本物种体细胞中染色体数目相同
【答案】　C
【解析】　一个卵细胞只能与一个精子受精,C错误。
素能提升　探讨有性生殖的意义(科学思维能力)
1.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,试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综合概括,并用简练的语言表述出来(填写在下表空格中)。
项目
遗传稳定性
遗传多样性
配子形成
受精作用
　　提示　
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后期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
2.有性生殖的后代呈现多样性,这有什么意义?
提示　遗传信息储存在染色体中,有性生殖的后代具有多样性(可遗传的变异),增加了生物在面对多变的自然环境时生存和繁衍的机会,有利于生物在自然选择中进化,体现了有性生殖的优越性。
例3　(不定项)减数分裂产生的配子中,染色体组合具有多样性,主要取决于(　　)。
A.同源染色体的复制
B.同源染色体的联会和分离
C.同源染色体的非姐妹染色单体的对应片段发生互换
D.非同源染色体的自由组合
【答案】　CD
【解析】　减数分裂过程中,联会时同源染色体的非姐妹染色单体的对应片段发生互换和减数分裂Ⅰ后期非同源染色体的自由组合都会导致配子中染色体组合的多样性。
对点练3　(改编)下列对“一母生九子,九子各不同”现象的分析,正确的是(　　)。
A.父亲体内不同的精原细胞中基因型有差别,因此会产生不同基因型的精子
B.同源染色体的分离是造成配子多样性的原因之一
C.同源染色体的姐妹染色单体间的互换是造成配子多样性的原因之一
D.受精时卵细胞和精子的随机结合是九子各不同的原因之一
【答案】　D
【解析】　父亲体内不同的精原细胞中基因型没有差别,A错误;减数分裂Ⅰ后期非同源染色体的自由组合是造成配子多样性的原因之一,B错误;减数分裂Ⅰ前期,同源染色体的非姐妹染色单体间的互换是造成配子多样性的原因之一,C错误;受精时卵细胞和精子的随机结合是九子各不同的原因之一,D正确。
【随堂检测】
课堂小结
课堂小测
判断正误。
(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。(√)
(4)受精作用可以体现细胞膜具有流动性。 (√)