2 第1节 第2课时 卵细胞的形成过程与受精作用-【金版新学案】2024-2025学年高中生物必修2 遗传与进化同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 多选）

第2课时　卵细胞的形成过程与受精作用 [学习目标]　1.阐明卵细胞的形成过程，并和精子的形成过程进行比较。　2.建构细胞减数分裂的模型，并运用模型理解配子中染色体组合的多样性。　3.描述受精作用的过程，说出减数分裂和受精作用对生物遗传的重要意义。 知识点一　卵细胞的形成 1．卵细胞的形成 (1)场所：卵巢（人和其他哺乳动物）。 (2)过程 (3)结果：一个卵原细胞经过减数分裂形成一个卵细胞，三个极体都退化消失。 2．减数分裂的概念 提醒：减数分裂是一种特殊方式的有丝分裂，但不具有周期性。 [判断正误] 1．初级卵母细胞、次级卵母细胞和极体的细胞质分裂都是不均等的。(×) 2．在卵细胞形成过程中，姐妹染色单体的分离发生在初级卵母细胞中。(×) 3．一个精原细胞和一个卵原细胞所产生成熟生殖细胞的个数比为1∶1。(×) 4．精子和卵细胞形成过程中，细胞质都是均等分配的。(×) 任务　比较精子和卵细胞形成过程的异同 1．下图是某种动物精子和卵细胞形成过程中的部分图像，请分析回答下列问题： (1)一定属于卵细胞形成过程的图像是　　　　，细胞的名称分别是__________________。 提示：D和E　次级卵母细胞和初级卵母细胞 (2)一定属于精子形成过程的图像有　　　　，细胞的名称分别是___________________。 提示：B和G　初级精母细胞和精子 (3)通过F细胞　　　　　　　（填“能”或“不能”）判断生物性别，理由是_________ ________________________________________________________________________。 提示：不能　雌性和雄性个体在减数分裂Ⅱ中均可出现该图所示现象 (4)胚胎发育早期分裂活动旺盛，却不从外界摄取营养物质。据此分析，卵母细胞进行不均等分裂，最终只产生一个卵细胞的意义是什么？ 提示：形成的卵细胞较大，便于储存丰富的营养物质。 学生用书第38页 2.对比分析动物精子和卵细胞形成过程： 项目 精子形成过程 卵细胞形成过程 部位 睾丸 卵巢 细胞质的分裂方式 均等分裂 极体均等分裂，初级卵母细胞、次级卵母细胞不均等分裂 分裂结果 一个精原细胞→四个精细胞（生殖细胞） 一个卵原细胞→一个卵细胞（生殖细胞）＋三个极体（退化消失） 是否变形 变形 不需变形 [核心归纳] 　根据细胞质的分裂方式判断减数分裂中的细胞类型 注：若减数分裂Ⅰ后期细胞质出现均等分裂，则一定为初级精母细胞；若减数分裂Ⅱ后期细胞质出现均等分裂，可能是次级精母细胞，也可能是极体。 应用1.下列有关精子和卵细胞形成的说法，正确的是(　　) A．两者形成过程中都出现联会、四分体、同源染色体分离、非同源染色体自由组合的现象 B．两者形成过程中都有染色体的复制和均分，两者所含遗传物质均是正常体细胞的一半 C．精子和卵细胞形成过程中不同点是精子需要变形，卵细胞不需要变形，其余完全相同 D．形成100个受精卵，至少需要100个精原细胞和100个卵原细胞 答案：A 解析：精子和卵细胞的细胞核中的遗传物质均是正常体细胞的一半，而卵细胞在形成过程中细胞质不均等分裂，导致卵细胞细胞质中的遗传物质比正常体细胞细胞质中遗传物质的一半要多，精子则几乎不含细胞质，B错误；精子与卵细胞形成过程中的不同点除精子需要变形外，还有细胞质的分配情况不同、分裂结果和形成的成熟生殖细胞数目不同等，C错误；1个精原细胞产生4个精子，只需25个精原细胞就能产生100个精子，D错误。 应用2.（2023·湖南怀化高一期中）如图表示某种动物不同个体的某些细胞分裂过程，下列相关叙述错误的是(　　) A．甲、丙两细胞都发生同源染色体的分离 B．图中的细胞均处于细胞分裂后期 C．可表示卵细胞形成过程的是甲、乙、丁 D．乙、丁的染色体数都是体细胞的一半 答案：D 解析：甲、丙细胞处于减数分裂Ⅰ后期，都发生同源染色体的分离，A正确；甲、丙细胞处于减数分裂Ⅰ后期，乙、丁细胞处于减数分裂Ⅱ后期，B正确；甲、乙、丁细胞可分别表示初级卵母细胞、次级卵母细胞和极体减数分裂的图像，C正确；乙、丁细胞的染色体数目与体细胞数目相等，D错误。 知识点二　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形态、位置和数目的变化，识别减数分裂的各个时期。 2．实验流程 3．观察现象 (1)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）。 (2)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。 [判断正误] 1．观察减数分裂时选择雌性动物的卵巢比雄性动物的睾丸更适宜。(×) 学生用书第39页 2.在处于减数分裂Ⅰ前期的细胞中，能观察到同源染色体联会的现象。(√) 3．假设某动物体细胞中有2n条染色体，睾丸中可以观察到染色体数目为4n的细胞。(√) 任务　分析实验过程 　阅读教材P24，分析回答下列有关问题。 (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数量。 (2)观察蝗虫精母细胞（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。 (3)用桃花雄蕊观察减数分裂的过程，能观察到细胞分裂的连续过程吗？ 提示：不能，在制作减数分裂临时装片的过程中，细胞已经被杀死，固定在某个分裂时期，所以不能观察到连续的细胞分裂过程。 [核心归纳] 选用雄性生殖器官的原因 1．一般来说，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．雌性动物排卵排出的细胞并非成熟的卵细胞，而是卵母细胞（初级卵母细胞或次级卵母细胞），它先在输卵管中发育到减数分裂Ⅱ中期，只有在受精的过程中才能继续进行减数分裂Ⅱ，因此在卵巢中看不到完整的减数分裂过程。 应用3.（2023·成都期中）下列关于观察细胞减数分裂实验的叙述中，错误的是(　　) A．用洋葱根尖制成装片，能观察同源染色体联会现象 B．用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的装片中，更容易观察到减数分裂现象 C．能观察到减数分裂现象的装片中，可能观察到同源染色体联会现象 D．可用蝗虫精母细胞、蚕豆花粉母细胞的固定装片观察减数分裂 答案：A 解析：用洋葱根尖制成装片，不能观察同源染色体联会现象，因为洋葱根尖分生区细胞进行有丝分裂，而同源染色体联会现象发生在减数分裂过程中，A错误；由于花药中精母细胞数量远多于雌蕊中的卵母细胞，所以用雄蕊观察减数分裂更好，B正确；同源染色体联会发生在减数分裂Ⅰ前期，所以能观察到减数分裂现象的装片中，可能观察到同源染色体联会现象，C正确；可用蝗虫精母细胞、蚕豆花粉母细胞的固定装片观察细胞的减数分裂，D正确。 应用4.如图为“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”实验的相关照片，图乙中MⅠ代表减数分裂Ⅰ，MⅡ代表减数分裂Ⅱ。下列叙述不正确的是(多选)(　　) A．该实验过程中要进行解离、漂洗、染色、制片等操作 B．该实验可直接用高倍镜进行观察 C．可在显微镜视野下观察到图乙变化的连续过程 D．可在图乙的MⅠ①中找到图甲的结构 答案：ABC 解析：该实验是“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”，所以不需要进行解离、漂洗、染色、制片等操作，A错误；该实验先在低倍镜下观察找到目标，再换高倍镜观察，B错误；制作装片后细胞已经死亡，因此不能观察到图乙变化的连续过程，C错误；减数分裂Ⅰ前期有可能发生同源染色体的非姐妹染色单体间的互换现象，故可在图乙的MⅠ①中找到图甲的结构，D正确。 知识点三　配子中染色体组合的多样性与受精作用 1．配子中染色体组合的多样性 (1)两个重要原因 (2)意义：导致了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，使同一双亲的后代必然呈现多样性。 学生用书第40页 2.建立减数分裂中染色体变化的模型 方法步骤 操作要点 模拟减数分裂中染色体数目和主要行为的变化 ①用两种颜色的橡皮泥制作染色体，每种颜色分别制作两条大小不同的染色体，每条染色体由两条染色单体组成； ②画出中心体和纺锤体； ③模拟减数分裂的中期、后期、末期染色体行为的变化，注意要将同一种颜色、长度不同的染色体放在赤道板的一侧 模拟减数分裂中非同源染色体的自由组合 至少制作2对染色体，在赤道板的每一侧放两条不同颜色的染色体，比较形成的子细胞与前一次模拟结果的差异 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之间的互换，用不同颜色的橡皮泥拼接表示非姐妹染色单体间发生了互换，比较形成的子细胞与前面模拟结果的差异 3.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 说明 精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面 透明带及卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子进入 精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合，使彼此的染色体会合在一起 (3)结果 ①受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目。 ②受精卵中有一半的染色体来自精子（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对于维持每种生物（有性生殖的生物）前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异都具有重要意义。 [判断正误] 1．配子的多样性只与非同源染色体的自由组合有关。(×) 2．正常情况下，1个精原细胞产生的4个精子在染色体组成上两两相同。(√) 3．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。(√) 4．受精时精子全部进入卵细胞内。(×) 5．受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方。(√) 任务一　推断减数分裂产生配子的种类 1．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，请回答： (1)情况1最终产生的子细胞有几种类型？情况2最终产生的子细胞有几种类型？ 提示：情况1最终产生的子细胞有2种类型：AB、ab。情况2最终产生的子细胞有2种类型：Ab、aB。 (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多少种？ 提示：2n种。 (3)考虑四分体时期非姐妹染色单体间的互换，分析 学生用书第41页 含两对同源染色体的1个精原细胞和卵原细胞，减数分裂最多产生几种精子和卵细胞？ 提示：①1个精原细胞减数分裂和变形后产生4个精子，在不发生互换的情况下，4个精子两两相同，即有2种类型；若四分体时期发生互换，则4个精子各不相同，即4种类型；②无论是否发生互换，1个卵原细胞经减数分裂后，只能产生1个卵细胞，即1种类型。 任务二　分析受精作用过程 2．如图所示为生物体的有性生殖过程，请分析并回答问题： (1)结合细胞膜的成分，讨论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体现了生物膜具有　　　　　　　　　。 提示：细胞膜表面的糖蛋白　流动性 (2)受精卵中的染色体一半来自精子，一半来自卵细胞，是否意味着父、母双方各为后代提供一半的遗传物质？分析原因。 提示：不是。受精卵细胞核中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方，但细胞质中的遗传物质几乎全部来自母方。 (3)下图是细胞减数分裂与受精作用过程中的核DNA含量变化曲线，请分析回答下列问题： ①图中表示减数分裂过程的是　　　　　　　，表示受精作用的是　　　　　　　　　。 提示：AB段　CD段 ②DE段的含义是什么？ 提示：受精卵的有丝分裂。 [核心归纳] 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)以二倍体生物一个精原细胞的减数分裂（考虑互换）为例，如图所示。 由图可知，①E和F、G和H的染色体组成大同小异，分别来自同一次级精母细胞C、D；②E(F)与H(G)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） 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 学生用书第42页 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 (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。 应用5.下列有关高等动物减数分裂和受精作用的叙述，错误的是(多选)(　　) 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．通过受精作用，使得子代个体的细胞中的染色体数是亲代的两倍 答案：ABD 解析：每个卵细胞继承了初级卵母细胞核中1/4的遗传物质，A错误；精子只有头部进入卵细胞内，完成受精作用，B错误；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，C正确；通过受精作用，使得子代个体的细胞中的染色体数与亲代的一样，D错误。 应用6.（2023·威海期中）某只含有两对同源染色体（A与a、B与b）的豚鼠，其卵巢中一个卵原细胞经减数分裂后产生四个子细胞（不考虑染色体互换），已知卵细胞的染色体组成为aB，那么另外三个极体的染色体组成是(　　) A.AB、Ab、ab B．aB、Ab、Ab C．Ab、aB、aB D．Ab、Ab、Ab 答案：B 解析：染色体组成为AaBb的卵原细胞经减数分裂后产生四个子细胞，卵细胞的染色体组成为aB，则次级卵母细胞的染色体组成为aaBB，第一极体的染色体组成为AAbb，因此另外三个极体的染色体组成为aB、Ab、Ab，B正确。 应用7.（2023·山东济南期末）图1所示为含两对同源染色体的某动物的初级精母细胞，其减数分裂过程中，同源染色体发生互换形成了如图2所示的四个精细胞，则来自同一个次级精母细胞的是(　　) A．①② B．①③ C．②③ D．③④ 答案：B 解析：减数分裂Ⅰ的特点是同源染色体分离；减数分裂Ⅱ的特点是次级精母细胞内由同一着丝粒相连的两条姐妹染色单体分离，分别进入两个精细胞中，考虑互换，所以由同一个次级精母细胞最终分裂形成的精细胞中，染色体组成应大致相同。综上所述，根据图2中各细胞内染色体组成特点推知，①与③、②与④的染色体组成基本相同，B正确。 根据染色体组成判断配子来源的方法 　　 思维导图 要语必背 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，但细胞质中的遗传物质几乎全部来自母方。 3.卵细胞与精子形成过程的最大区别在于初级卵母细胞和次级卵母细胞的分裂是不均等的。 学生用书第43页 1．动物的卵细胞与精子形成过程中的不同点是(　　) ①次级卵母细胞的分裂类似于有丝分裂　②一个卵原细胞最终只形成一个卵细胞　③一个卵原细胞经染色体复制后形成一个初级卵母细胞　④卵细胞的形成不经过变形阶段 A．①③　　 B．②④ C．②③　 D．①④ 答案：B 解析：次级卵母细胞和次级精母细胞的分裂均类似于有丝分裂，①不符合题意；一个卵原细胞最终只形成一个卵细胞，而一个精原细胞最终形成四个精子，②符合题意；一个卵原细胞经染色体复制后形成一个初级卵母细胞，一个精原细胞经染色体复制后也形成一个初级精母细胞，③不符合题意；卵细胞的形成不经过变形阶段，而精子的形成需要经过变形阶段，④符合题意，②④即B正确。 2．（2024·福建泉州三模）线粒体基因突变引起的遗传病通常由母亲遗传给后代。某男性遗传病患者和正常女性结婚，所生的两个孩子都患有该遗传病，经检测两个患病孩子都含有父亲的线粒体DNA，进一步大规模检测发现约0.02%的人类可以检测出父亲的线粒体DNA。下列关于线粒体遗传的假说中能用来解释该现象的是(　　) A．受精时精子的线粒体不进入受精卵，线粒体全部来自卵细胞 B.双亲的线粒体皆可能进入受精卵，其含量比例影响性状表现 C．受精卵中来自精子的线粒体少，且卵细胞含某种机制可以排斥或消除精子线粒体 D．卵细胞含某种机制可以排斥或消除精子线粒体，部分个体发生突变导致该机制失效 答案：C 解析：受精时只有精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面，所以尾部中的线粒体未进入卵细胞，线粒体全部来自卵细胞，不能解析线粒体遗传的假说，A错误；分析题意，经检测两个患病孩子都含有父亲的线粒体DNA，进一步大规模检测发现约0.02%的人类可以检测出父亲的线粒体DNA，而双亲的线粒体皆可能进入受精卵，其含量比例影响性状表现不能解析线粒体遗传的假说，B错误；受精卵中来自精子的线粒体少，且卵细胞含某种机制可以排斥或消除精子线粒体，可以解析线粒体遗传的假说，C正确；基因突变具有低频性，故卵细胞含某种机制可以排斥或消除精子线粒体，部分个体发生突变导致该机制失效不能解析线粒体遗传的假说，D错误。 3．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 答案：A 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，经减数分裂都只能形成2种类型的精子，A正确。 4．（2023·安徽高一期末）进行有性生殖的真核生物在亲代和子代之间能保持染色体数目的恒定，是因为进行了(　　) A．有丝分裂和受精作用 B．减数分裂和受精作用 C．减数分裂和有丝分裂 D．染色体的复制和平均分配 答案：B 解析：减数分裂使成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞减少一半，而受精作用使染色体数目又恢复到体细胞的数目。因此对于进行有性生殖的生物体来说，减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于遗传和变异都很重要，B正确，A、C、D错误。 5．（2023·广东东莞期末）哺乳动物产生生殖细胞的方式是减数分裂，受精卵是新生命的起点。下列相关叙述错误的是(　　) A．初级卵母细胞在减数分裂Ⅰ过程中细胞质不均等分裂 B．减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅰ C．1个卵原细胞形成1种配子，1个精原细胞一定形成2种配子 D．受精卵中的染色体一半来自精子，一半来自卵细胞 答案：C 解析：初级卵母细胞在减数分裂Ⅰ过程中细胞质不均等分裂，发生在减数分裂Ⅰ后期，A正确；减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，染色体数目减半，B正确；在不考虑互换的情况下，1个卵原细胞形成1种卵细胞，1个精原细胞一定形成2种精子，如果发生互换，1个精原细胞可形成4种精子，C错误；经受精作用形成的受精卵中核遗传物质（染色体）一半来自精子，一半来自卵细胞，质遗传物质几乎全部来自卵细胞，D正确。 6．植物的有性生殖过程中，一个卵细胞与一个精子成功融合后通常不再与其他精子融合。我国科学家研究发现，当卵细胞与精子融合后，植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶 ECS1 和 ECS2。这两种酶能降解一种吸引花粉管的信号分子，避免受精卵再度与精子融合。下列叙述正确的是(多选)(　　) A．多精入卵会产生更多的种子 B．防止多精入卵能保持后代染色体数目稳定 C．未受精的情况下，卵细胞不分泌ECS1和ECS2 D．ECS1和ECS2通过影响花粉管防止多精入卵 答案：BCD 解析：多精入卵会破坏亲子代之间遗传信息的稳定性，因此一个卵细胞与一个精子成功融合后通常不再与其他精子融合。防止多精入卵可以保证子代遗传信息来自一个精子和一个卵细胞，能保持后代染色体数目稳定，A错误，B正确；结合题意“当卵细胞与精子融合后，植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2”可知，未受精的情况下，卵细胞不分泌ECS1和ECS2，C正确；据题意可知，ECS1和ECS2能降解一种吸引花粉管的信号分子，避免受精卵再度与精子融合，推测ECS1和ECS2通过影响花粉管防止多精入卵，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$