二 受精作用
第2章 基因和染色体的关系
第1节 减数分裂和受精作用
父亲体内的所有精原细胞,染色体组成并无差别;母亲体内的卵原细胞也是如此。可是,“一母生九子,九子各不同”,同样的精(卵)原细胞会产生不同的配子吗?
1. 学会使用高倍镜观察蝗虫精母细胞减数分裂装片,并掌握各时期的图像, 建立减数分裂染色体变化的模型。(科学思维、科学探究)
2. 说出减数分裂和受精作用对遗传和变异的重要意义。
(生命观念、科学思维、社会责任)
说明进行有性生殖的生物体,其遗传信息通过配子传递给子代。
体会课堂探究的乐趣,
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1.实验原理
一、观察蝗虫精母细胞的减数分裂装片
2.显微观察
细胞中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化,在同一时刻不同的精原细胞处于减数分裂的不同时期。
低倍镜观察----识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞。
高倍镜观察----仔细观察染色体的形态、位置和数目。
绘 图----根据观察结果,尽可能多地绘制减数分裂不同时期的细胞简图。
【例1】在观察蝗虫精原细胞减数分裂固定装片时,区分初级精母细胞和次级精母细胞的主要依据是( )
A.染色体的组成?????????????? ?????????? B.染色体是否存在染色单体
C.联会和四分体????????????????????????? D.有无同源染色体
初级精母细胞处于减数第一次分裂时期,次级精母细胞处于减数第二次分裂时期。无论减数第一次分裂还是减数第二次分裂过程,染色体都是由蛋白质和DNA组成;减数第一次分裂过程中的染色体肯定存在染色单体,减数第二次分裂前期和中期,染色体存在染色单体,但后期着丝粒分裂后,染色单体消失;联会和四分体只存在于减数第一次分裂前期;减数第一次分裂各时期均含有同源染色体,而减数第二次分裂各时期均无同源染色体。故选D。
D
模拟减数分裂过程中染色体数目及主要行为的变化。
模拟减数分裂过程中非同源染色体自由组合。
二、建立减数分裂中染色体变化的模型
来自同一个精原细胞的精子,它们的遗传物质是否完全相同?为什么?
配子中染色体组合的多样性
有两对同源染色体的精原细胞可能产生几种类型的精子?
针对特定的生物学现象,进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论的能力。体现了科学探究的核心素养。
3对?4对?还是23对呢?
1.减数分裂过程中非同源染色体的自由组合
(1)一个含n 对同源染色体的精原细胞,经减数分裂产生的精子类型有 种;
(2)一个含n 对同源染色体的卵原细胞,经减数分裂产生的卵细胞类型有 种;
(3)体细胞含有n 对同源染色体的生物个体,经减数分裂产生的配子类型有 种。
2.四分体时期有非姐妹染色单体的交叉互换。
2
1
2n
【例2】如图为三个处于分裂期细胞的示意图,下列叙述中正确的是( )
A.三个细胞均处于减数分裂中
B.三个细胞有可能来自同一生物个体的同一器官
C.甲、乙、丙三个细胞染色体数均不相同
D.甲、乙、丙三个细胞均含有同源染色体
B
乙细胞处于有丝分裂中;三个细胞所在生物的体细胞的染色体数目相同,因此三个细胞有可能来自同一生物个体的同一器官(睾丸);甲和丙细胞中的染色体数目相同,都是4条;甲细胞不含同源染色体。故选B。
三、受精作用
1.概念:
精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。
2.过程:
(1)精子的头部进入卵细胞,尾部留在外面。
(2)卵细胞细胞膜会发生复杂的生理反应,阻止其他精子再进入。
(3)精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合。
精子
(来自父方)
卵细胞
(来自母方)
受精
有丝分裂
受精卵
体细胞
受精作用的场所——输卵管
伞部
壶腹部
4.意义:
有利于生物在自然选择中进化;维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定性,对于生物的遗传和变异,都是十分重要的。
3.结果:
受精卵的染色体数目恢复到体细胞的染色体数目,其中有一半的染色体来自精子(父方),另一半来自卵细胞(母方)。
【警示】①卵细胞和精子的相互识别靠的是细胞膜外的糖蛋白。
②膜融合的基础是生物膜具有一定的流动性。
③受精作用的实质是细胞核的融合。
④精子和卵细胞中没有同源染色体,融合形成受精卵后,有了同源染色体。
⑤受精卵形成后,只进行有丝分裂,不能进行减数分裂。
基于生物学事实和证据运用归纳与概括等方法,体现了科学思维的核心素养。
【例3】关于受精作用的叙述,错误的是( )
A.是精子和卵细胞结合成受精卵的过程
B.受精卵中的染色体数目恢复到亲代体细胞中的染色体数目
C.精子全部进入卵细胞内
D.是有性生殖特有的现象
C
受精作用是指精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。精子的头部进入卵细胞,尾部留在外面,不久精子的细胞核和卵细胞的细胞核融合,使受精卵中染色体的数目又恢复到体细胞的数目,其中有一半来自精子,有一半来自卵细胞。
补充:被子植物的双受精作用
子房的结构
珠被
胚囊
卵细胞(1个)
极核(2个)
子房壁
胚珠
双受精
子房
子房壁
胚珠
胚囊
珠被
1个卵细胞
2个极核
子叶
胚芽
胚轴
胚根
胚
受精极核
胚乳
种皮
种
子
果
皮
果
实
2N
2N
2N
2N
3N
3N
2N
2N
受
精卵
+1个精子
+1个精子
N + N
2N + N
配子中染色体组合的多样性
意义
原因
非同源染色体自由组合
四分体的非姐妹染色单体交叉互换
不同配子遗传物质的差异
过程
意义
保证亲子代染色体数目的恒定
精卵相互识别、融合形成受精卵
精卵结合具有随机性
同一双亲后代具有多样性
决定
决定
受精
作用
1.能体现受精作用实质的是 ( )
A.精子与卵细胞接触
B.卵细胞形成受精膜
C.精子的头部进入卵细胞内
D.精核与卵细胞核的融合
D
精子和卵细胞通过受精作用过程中的细胞核融合,使受精卵染色体数目恢复到原来体细胞的正常水平,所以最能体现受精作用实质的就是精核与卵细胞核的结合,故本题答案选D。
C
2.下列有关高等动物减数分裂和受精作用的叙述,正确的是(? )
A.?每个卵细胞继承了初级卵母细胞核中1/2的遗传物质
B.?整个精子进入卵细胞内,完成受精作用
C.?减数分裂产生的配子是多种多样的,受精时雌雄配子的结合是随机的,因此有
性生殖产生的后代可有多种表型
D.?受精卵中的遗传物质,来自父母双方的各占一半
精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合,精子几乎不携带细胞质,受精卵中的细胞质几乎都来自卵细胞。故选C。
D
3.下图为某动物体内细胞分裂的一组图像,下列叙述正确的是( )
A.上述①、②、③细胞中染色体与DNA比例为1:2
B.细胞①、②、③、⑤产生的子细胞中均有同源染色体
C.上图中表示有丝分裂的细胞及分裂的顺序是③→②→①
D.④细胞所处分裂时期的前一个时期,细胞中染色体与DNA分子数目比例为1:2
①中染色体与DNA比例为1:1;②、③细胞中染色体与DNA比例为1:2;细胞②处于减数第一次分裂后期,发生同源染色体的分离,其产生的子细胞中不含同源染色体;图中表示有丝分裂的细胞及分裂的顺序是⑤→③→①;④细胞处于减数第二次分裂后期,前一个时期的细胞中着丝粒还未分裂,染色体与DNA分子数目比例为1:2。故选D。
4.一个具有Aa和Bb两对同源染色体的卵原细胞,当形成的卵细胞中存在AB染色体时,三个极体中的染色体应是( )
A.Ab、aB、aB B.AB、ab、aB
C.ab、ab、AB D.aB、aB、ab
C
减数分裂中在同源染色体分离的同时,非同源染色体自由组合,据题意,可知A和B组合,所以a和b组合,故三个极体中有一个和卵细胞中染色体组成相同为AB,另外两个极体染色体组成都是ab。故选C。
5.如图表示高等生物的生活史示意图,据图回答:
(1)过程A表示___________,它发生在哺乳动物
的_____________中。
(2)过程B表示_________,其实质是_______________
______。
(3)如果该图表示被子植物的生活史,那么个体发育
是从________开始的,主要进行_____分裂。
(4)假设成体Ⅰ的染色体数目为20条,那么图中Ⅲ和
Ⅳ的染色体数目依次为______________。
减数分裂
睾丸或卵巢
受精作用
精核与卵细胞核
受精卵
有丝
10条和20条
相融合
图示表示高等生物的生活史示意图,其中A表示减数分裂形成配子;B表示受精作用;C表示胚胎发育过程;D表示胚后发育;E表示有丝分裂。