新教材適用2024-2025學(xué)年高中生物第2章基因和染色體的關(guān)系第1節(jié)減數(shù)分裂和受精作用第3課時配子中染色體組合的多樣性以及受精作用學(xué)案新人教版必修2

第3課時配子中染色體組合的多樣性以及受精作用課標(biāo)要求1．闡明減數(shù)分裂產(chǎn)生染色體數(shù)量減半的精細(xì)胞或卵細(xì)胞，它們通過受精作用形成與親代染色體數(shù)目相同的受精卵。2．說明進(jìn)行有性生殖的生物體，其遺傳信息通過配子傳遞給子代。核心素養(yǎng)1．建構(gòu)細(xì)胞減數(shù)分裂的模型，并運(yùn)用模型理解配子中染色體組合的多樣性。(科學(xué)思維)2．由非同源染色體的組合和受精作用，理解有性生殖的改變與穩(wěn)定。(科學(xué)思維)一、配子中染色體組合的多樣性基礎(chǔ)學(xué)問·雙基夯實(shí)1．原始生殖細(xì)胞中的染色體組成父親體內(nèi)全部的精原細(xì)胞，其染色體組成并無差別；母親體內(nèi)的卵原細(xì)胞也是如此，但是同樣的精(卵)原細(xì)胞_會__(填“會”或“不會”)產(chǎn)生染色體組成不同的配子。2．配子中染色體組合的多樣性(1)緣由時期圖示染色體行為減數(shù)分裂Ⅰ前期四分體中_非姐妹染色單體__之間，可能發(fā)生片段互換減數(shù)分裂Ⅰ后期同源染色體分別，非同源染色體_自由組合__(2)意義導(dǎo)致不同配子_染色體組成__有差異，使同一雙親的后代呈現(xiàn)_多樣性__?；顚W(xué)巧練1.減數(shù)分裂模型屬于物理模型。(√)2．建立減數(shù)分裂中染色體改變的模型試驗(yàn)中，大小相同、顏色不同的染色體代表同源染色體。(√)3．配子的多樣性只與非同源染色體的自由組合有關(guān)。(×)合作探究分析教材P25探究·實(shí)踐“建立減數(shù)分裂中染色體改變的模型”并視察下圖，在不考慮染色體片段互換的狀況下，分析下列問題：1．若圖甲所示為一個精原細(xì)胞，能形成多少種精子？若圖甲所示為一個卵原細(xì)胞，能形成多少種卵細(xì)胞？提示：2種精子：A和a；1種卵細(xì)胞：A或a。2．若圖乙所示為一個精原細(xì)胞，能形成多少種精子？若所示精原細(xì)胞數(shù)量足夠多，則能產(chǎn)生多少種精子？提示：2種精子：AB和ab或Ab和aB；若所示精原細(xì)胞數(shù)量足夠多，則能產(chǎn)生4種精子：AB、ab、Ab、aB。3．若圖乙所示為一個卵原細(xì)胞，能形成多少種卵細(xì)胞？若圖乙所示卵原細(xì)胞數(shù)量足夠多，則能產(chǎn)生多少種卵細(xì)胞？提示：1個卵原細(xì)胞可以形成1種卵細(xì)胞：AB或ab或Ab或aB。該種卵原細(xì)胞數(shù)量足夠多時可產(chǎn)生4種卵細(xì)胞：AB、ab、Ab和aB。4．若考慮互換，體細(xì)胞基因型為圖乙的個體最多產(chǎn)生幾種精子和幾種卵細(xì)胞？基因型為圖甲的一個卵原細(xì)胞產(chǎn)生幾種卵細(xì)胞？提示：4種精子：AB、Ab、aB和ab；4種卵細(xì)胞：AB、Ab、aB和ab。1種卵細(xì)胞，A或a。5．1961年首次報道性染色體組成為XYY的男性，患者的臨床表現(xiàn)為舉止異樣，性格多變，簡單沖動，部分患者的生殖器官發(fā)育不全。分析這種病是父母哪一方在減數(shù)分裂的哪個時期出現(xiàn)異樣的？若部分患者具有正常的繁殖實(shí)力，則從性染色體組成的角度分析，能產(chǎn)生幾種類型的精子？正常精子占多少？提示：①因?yàn)樾匀旧w組成為XYY，所以是正常的卵細(xì)胞和含YY的精子受精形成的，所以是父方在減數(shù)分裂Ⅱ后期兩條Y染色體未分別造成的。②該患者能產(chǎn)生X、XY、Y、YY4種精子，比例為X∶XY∶Y∶YY＝1∶2∶2∶1，正常精子占1/2。歸納提升1.產(chǎn)生配子多樣性的緣由(1)減數(shù)分裂Ⅰ前期同源染色體內(nèi)非姐妹染色單體間發(fā)生互換(2)減數(shù)分裂Ⅰ后期非同源染色體之間發(fā)生自由組合2．含n對同源染色體的精(卵)原細(xì)胞形成的配子種類(不考慮同源染色體的非姐妹染色單體互換)項(xiàng)目配子個數(shù)配子種類一個精原細(xì)胞4個2種一個雄性個體－2n種一個卵原細(xì)胞1個1種一個雌性個體－2n種留意：分析正常狀況下產(chǎn)生配子種類時應(yīng)特殊留意是“一個個體”還是“一特性原細(xì)胞”。3．配子來源的分析方法eq\x(兩精細(xì)胞染色體完全相同)eq\x(同一次級精母細(xì)胞)eq\x(同為同一次)eq\x(兩精細(xì)胞染色體“互補(bǔ)”)eq\x(同一初級精母細(xì)胞分裂產(chǎn)生的兩個次級精母細(xì)胞)eq\x(補(bǔ)為同一初)eq\x(兩精細(xì)胞染色體有的相同，有的互補(bǔ))eq\x(同一個體的不同精原細(xì)胞)eq\x(同、補(bǔ)同一體)典例1如圖表示染色體組成為AaCcDd的生物產(chǎn)生的精細(xì)胞。試依據(jù)細(xì)胞內(nèi)染色體的組合分析，在不考慮染色體片段互換的狀況下，下列相關(guān)敘述不正確的是(D)A．上述精細(xì)胞至少來自4個精原細(xì)胞B．⑤⑧可能來自同一個精原細(xì)胞C．上述精細(xì)胞至少來自8個次級精母細(xì)胞D．①⑦可能來自同一個精原細(xì)胞解析：在不考慮染色體片段互換的狀況下，每個精原細(xì)胞產(chǎn)生兩個不同的次級精母細(xì)胞，每個次級精母細(xì)胞產(chǎn)生2個染色體組成相同的精細(xì)胞，圖中①④、②⑥、③⑦、⑤⑧可能分別來自同一個精原細(xì)胞，因此題述精細(xì)胞至少來自4個精原細(xì)胞，A、B正確，D錯誤；1個次級精母細(xì)胞能產(chǎn)生2個相同的精細(xì)胞，圖中8個精細(xì)胞的基因型各不相同，至少來自8個次級精母細(xì)胞，C正確。變式訓(xùn)練?某種生物三對同源染色體為AaBbDd，如圖表示該生物的精細(xì)胞，試依據(jù)細(xì)胞內(nèi)基因的類型，推斷這些精細(xì)胞至少來自幾個精原細(xì)胞(不考慮同源染色體的非姐妹染色單體間的互換)(C)A．2個 B．3個C．4個 D．5個解析：來自一個精原細(xì)胞的精細(xì)胞染色體組成相同或互補(bǔ)，依據(jù)這一點(diǎn)可以推斷①④可來自一個精原細(xì)胞，②⑥可來自一個精原細(xì)胞，③來自一個精原細(xì)胞，⑤來自一個精原細(xì)胞，這些精細(xì)胞至少來自4個精原細(xì)胞，C正確。二、受精作用基礎(chǔ)學(xué)問·雙基夯實(shí)1．概念：卵細(xì)胞和精子相互_識別__、_融合__成為受精卵的過程。2．過程圖示說明精子的頭部進(jìn)入卵細(xì)胞，尾部留在外面卵細(xì)胞的_細(xì)胞膜__發(fā)生困難的生理反應(yīng)，阻擋其他精子進(jìn)入精子的_細(xì)胞核__與卵細(xì)胞的_細(xì)胞核__融合，使彼此的染色體會合在一起3.結(jié)果(1)受精卵中的_染色體__數(shù)目又復(fù)原到體細(xì)胞中的數(shù)目，保證了物種染色體數(shù)目的穩(wěn)定。(2)受精卵中的染色體一半來自精子(父方)，另一半來自卵細(xì)胞(母方)。4．意義(1)同一雙親的后代呈現(xiàn)多樣性，這種多樣性有利于生物適應(yīng)多變的自然環(huán)境，有利于生物在_自然選擇__中進(jìn)化，體現(xiàn)了有性生殖的優(yōu)越性。(2)對于維持每種生物(有性生殖的生物)前后代體細(xì)胞中_染色體數(shù)目__的恒定以及生物的_遺傳和變異__都具有重要意義?；顚W(xué)巧練1.受精作用的實(shí)質(zhì)是精子的細(xì)胞核和卵細(xì)胞的細(xì)胞核相互融合。(√)2．受精卵中的遺傳物質(zhì)一半來自父方，一半來自母方。(×)3．一個卵細(xì)胞一般只能與一個精子結(jié)合，形成受精卵。(√)合作探究下圖為受精作用的過程示意圖，思索并完成有關(guān)問題：1．圖中甲細(xì)胞形成的場所在_輸卵管__。2．精細(xì)胞變形成精子有什么意義？提示：精細(xì)胞變形為蝌蚪狀的精子，細(xì)胞核集中在頭部，瘦長的尾部獲得運(yùn)動實(shí)力，有利于受精。3．從細(xì)胞膜的功能和特點(diǎn)角度考慮，受精作用的細(xì)胞學(xué)原理是什么？提示：①細(xì)胞膜糖蛋白的識別功能，保證了只有同種生物的兩性生殖細(xì)胞才能融合。②細(xì)胞膜的流淌性，使兩性生殖細(xì)胞融合為一個受精卵。4．受精時，當(dāng)一個精子進(jìn)入卵細(xì)胞后，其他精子還能接著進(jìn)入該卵細(xì)胞嗎？為什么？提示：不能。當(dāng)一個精子進(jìn)入卵細(xì)胞后，卵細(xì)胞的細(xì)胞膜會發(fā)生困難的生理反應(yīng)，以阻擋其他精子的進(jìn)入。5．精子進(jìn)入卵細(xì)胞后，受精作用就完成了嗎？提示：不是。精子的細(xì)胞核和卵細(xì)胞的細(xì)胞核融合才完成受精作用。歸納提升1.受精作用和減數(shù)分裂的關(guān)系減數(shù)分裂的結(jié)果是產(chǎn)生了多種多樣的配子，受精的過程中精子和卵細(xì)胞的結(jié)合是隨機(jī)的，這兩種機(jī)制既保證了每種生物(有性生殖的生物)前后代染色體數(shù)目的恒定，維持了生物遺傳的穩(wěn)定性，又產(chǎn)生了多種多樣的子代，有利于生物適應(yīng)多變的自然環(huán)境，有利于生物在自然選擇中進(jìn)化。2．受精作用的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)(1)細(xì)胞膜的信息溝通功能——使同種生物的兩性生殖細(xì)胞能夠相互識別。(2)細(xì)胞膜的流淌性——使兩性生殖細(xì)胞融合為一個受精卵。3．受精卵中遺傳物質(zhì)的來源(1)細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)一半來自精子，一半來自卵細(xì)胞。(2)細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自卵細(xì)胞。典例2如圖是生物的有性生殖過程。下列敘述正確的是(A)A．非同源染色體的自由組合發(fā)生在過程Ⅰ中B．由過程Ⅱ可知受精卵中的細(xì)胞質(zhì)主要來自精子C．同源染色體的分別發(fā)生在過程Ⅰ和Ⅱ中D．僅有過程Ⅰ即可維持親子間染色體數(shù)目的恒定解析：分析題圖可知，過程Ⅰ指減數(shù)分裂，過程Ⅱ指受精作用。非同源染色體的自由組合發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ后期，A項(xiàng)正確；受精卵中的細(xì)胞質(zhì)主要來自卵細(xì)胞，B項(xiàng)錯誤；同源染色體的分別僅發(fā)生在過程Ⅰ中，C項(xiàng)錯誤；過程Ⅰ和Ⅱ共同維持親子間染色體數(shù)目的恒定，D項(xiàng)錯誤。變式訓(xùn)練?下列與減數(shù)分裂及受精作用的有關(guān)表述，錯誤的是(D)A．雙親的后代呈現(xiàn)多樣性，對生物的遺傳和變異具有重大意義B．同一生物體在不同時刻產(chǎn)生的精子或卵細(xì)胞，染色體組成一般是不同的C．經(jīng)過減數(shù)分裂及受精作用之后，后代與親本的DNA數(shù)量不肯定一樣D．經(jīng)過減數(shù)分裂及受精作用之后，后代與親本的基因數(shù)量保持一樣解析：雙親的后代呈現(xiàn)多樣性，對生物的遺傳和變異具有重大意義，A項(xiàng)正確；由于減數(shù)分裂形成配子的過程中發(fā)生了非同源染色體的自由組合，因此同一生物體在不同時刻產(chǎn)生的精子或卵細(xì)胞，染色體組成一般是不同的，B項(xiàng)正確；經(jīng)過減數(shù)分裂的細(xì)胞質(zhì)中的DNA是隨機(jī)安排的，不同配子細(xì)胞質(zhì)中的DNA可能不同，所以在受精作用之后，后代與親本的DNA數(shù)量不肯定一樣，基因數(shù)量也不肯定一樣，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯誤。減數(shù)分裂中的異樣分析(1)減數(shù)分裂Ⅰ異樣(同源染色體未分別)(2)減數(shù)分裂Ⅱ異樣(姐妹染色單體未分別)提示：(1)若同源染色體未分別，形成的4個精細(xì)胞均異樣。(2)若姐妹染色單體未分別，則形成的正常精細(xì)胞∶異樣精細(xì)胞＝1∶1。典例3人類有一種常見的遺傳病21三體綜合征，病人細(xì)胞中有3條21號染色體(正常人2條)。下列對于可能的緣由分析錯誤的是(D)A．父方減數(shù)分裂Ⅰ兩條同源染色體未分別B．母方減數(shù)分裂Ⅰ兩條同源染色體未分別C．父方減數(shù)分裂Ⅱ兩條姐妹染色單體形成的子染色體移向同一極D．父方、母方產(chǎn)生的配子都減數(shù)分裂出現(xiàn)異樣解析：21三體綜合征是指患者21號染色體比正常人多一條，父方、母方都有可能供應(yīng)了異樣的配子，而且是只有一方供應(yīng)了異樣的配子。配子中多一條染色體，可能是減數(shù)分裂Ⅰ異樣，也可能是減數(shù)分裂Ⅱ異樣，但是不行能父方、母方供應(yīng)的配子均異樣，D錯誤。1．下列關(guān)于精子和卵細(xì)胞結(jié)合成受精卵過程的敘述，正確的是(A)①受精卵中的遺傳物質(zhì)主要來自染色體②受精卵中的細(xì)胞質(zhì)主要來自卵細(xì)胞③受精時精子全部進(jìn)入卵細(xì)胞內(nèi)④受精卵中的染色體一半來自父方，一半來自母方A．①②④ B．②③④C．①③④ D．①②③解析：在受精作用過程中，精子只是頭部進(jìn)入卵細(xì)胞。受精卵中的染色體一半來自父方，一半來自母方，而細(xì)胞質(zhì)主要來自卵細(xì)胞，A正確。2．如圖是部分同學(xué)在“建立減數(shù)分裂中染色體改變的模型”試驗(yàn)中制作的細(xì)胞分裂的模型，其中錯誤的是(C)解析：減數(shù)分裂Ⅰ后期，同源染色體分別，非同源染色體自由組合，A正確；減數(shù)分裂Ⅰ中期，同源染色體成對地排列在赤道板兩側(cè)，B正確、C錯誤；減數(shù)分裂Ⅱ后期，細(xì)胞中不含同源染色體，且著絲粒分裂，兩條姐妹染色單體分開，成為兩條染色體并在紡錘絲的牽引下移向細(xì)胞兩極，D正確。3．下列有關(guān)視察減數(shù)分裂試驗(yàn)的敘述，錯誤的是(D)A．一般選用雄性個體的生殖器官作為試驗(yàn)材料B．可用蠶豆花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂裝片進(jìn)行視察C．在能視察到減數(shù)分裂的裝片中，可能視察到同源