2.1.2 受精作用-【正禾一本通】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 单选）

第2课时　受精作用 【学习目标】1.生命观念：采用结构与功能观，说明受精作用的意义；由非同源染色体的组合和受精作用，理解有性生殖的变化与稳定。 2.科学思维：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.科学探究：通过模拟减数分裂中染色体的变化，培养学生善于沟通合作的能力。 任务一　配子中染色体组合的多样性　　　　　　　　　　　　　　　 1.配子中染色体组合的多样性的原因 时期 图示 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 2.一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) 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 (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。 【深挖教材·P25】　从减数分裂产生配子的角度分析，“一母生九子，九子各不同”的原因是什么？ 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。 【点拨】　配子来源的判断 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。 (1)情况1和情况2中，最终产生的4个子细胞各有几种类型？分别是什么？ 提示：情况1中产生的子细胞有2种类型，分别为Ab和aB；情况2中产生的子细胞有2种类型，分别为AB和ab。 (2)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)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，可能的原因是什么？ 提示：同源染色体中非姐妹染色单体之间发生了互换。 (4)如果某雄性动物的基因型为AaBb，一个精原细胞产生了一个Ab的精子，该精原细胞同时产生的另外三个精子的基因组成是怎样的？ 提示：Ab、aB、aB。 2.图甲表示某动物精原细胞中的一对同源染色体，在减数分裂过程中该对同源染色体发生了互换，结果形成了①～④所示的四个精细胞。 (1)互换能否发生于非同源染色体之间？ 提示：不能，互换发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间。 (2)这四个精细胞中，哪两个精细胞可能来自同一个次级精母细胞？ 提示：②和③来自同一个次级精母细胞，①和④来自另一个次级精母细胞。 (3)①～④所示的四个精细胞最少可以来自几个精原细胞？ 提示：1个。 【方法规律】　减数分裂中配子多样性分析 (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。 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。 ①E和F、G和H的染色体组成大体相同，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”，来自同一初级精母细胞。 1.(2024·陕西宝鸡高一期中)在“建立减数分裂中染色体变化的模型”活动中，先制作4个蓝色(2个5 cm、2个8 cm)和4个红色(2个5 cm，2个8 cm)的橡皮泥条，再结合细铁丝等材料模拟减数分裂过程，下列叙述正确的是(　　) A.将1个5 cm蓝色橡皮泥条和1个5 cm红色橡皮泥条扎在一起，模拟1个已经复制的染色体 B.将4个8 cm橡皮泥条随机拿出两条扎在一起再并排，可模拟一对同源染色体的配对 C.模拟减数分裂Ⅰ后期时，细胞同极的橡皮泥条颜色要不同 D.模拟减数分裂Ⅱ后期时，细胞一极的橡皮泥条数要与另一极的相同 解析：选D。一条染色体上的两条染色单体是经过复制而来的，大小一样，将2个5 cm蓝色或2个5 cm红色橡皮泥条扎在一起，模拟1个已经复制的染色体，A错误；同源染色体一般大小相同，一条来自母方，一条来自父方(用不同颜色表示)，将4个8 cm橡皮泥条按同颜色扎在一起再并排，模拟1对同源染色体的配对，B错误；模拟减数分裂Ⅰ后期时，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，细胞同极的橡皮泥条颜色可能相同，也可能不同，C错误；模拟减数分裂Ⅱ后期时，染色体的着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，分别移到细胞两极，细胞一极的橡皮泥条数要与另一极的相同，D正确。 2.如图表示某生物的精细胞，试根据细胞内染色体的组成，判断这些精细胞至少来自几个精原细胞(不考虑同源染色体的非姐妹染色单体间的互换及其他变异)(　　) A.1个 B.2个 C.3个 D.4个 解析：选D。来自一个精原细胞的精细胞基因组成相同或互补，根据这一点可以判断①④可来自一个精原细胞，②⑥可来自一个精原细胞，③来自一个精原细胞，⑤来自一个精原细胞，故这些精细胞至少来自4个精原细胞，D正确。 3.(2024·福建漳州高一期中)先天性色素失禁症是X染色体上的Nemo基因失常所致，是一种显性遗传病。若个体细胞中只含有Nemo基因，则会导致个体病情严重，在胎儿期就会死亡，而杂合子症状较轻，因此患者通常为女性。某女性杂合子与正常男性婚配，所生儿子(性染色体组成为XXY)为该病患者，下列分析错误的是(　　) A.该夫妇计划生育第二个孩子，可生育正常的女儿或儿子 B.该儿子患病的原因可能是初级卵母细胞在四分体时期，两条X染色体片段互换 C.该儿子患病的原因可能是初级卵母细胞在减数分裂Ⅰ后期，两条X染色体未分开 D.该儿子患病的原因可能是初级精母细胞在减数分裂Ⅰ后期，X染色体和Y染色体未分开 解析：选B。女性杂合子与正常男性婚配，可生育正常的女儿或儿子，A正确；初级卵母细胞在四分体时期，两条X染色体片段互换不能解释所生儿子含有两条X染色体，B错误；该儿子患病，其中一条X染色体上含有Nemo基因，则原因可能是初级卵母细胞在减数分裂Ⅰ后期，两条X染色体未分开，受精的卵细胞中一条X染色体上含有Nemo基因，C正确；该儿子患病的原因可能是初级精母细胞在减数分裂Ⅰ后期，X染色体和Y染色体未分开，母亲卵细胞中提供的X染色体含有Nemo基因，D正确。 【方法技巧】　减数分裂过程中的异常分析 (1)减数分裂Ⅰ异常(同源染色体未分离) (2)减数分裂Ⅱ异常(姐妹染色单体未分离) 任务二　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 过程 精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面 卵细胞的细胞膜发生复杂的生理反应，阻止其他精子进入 精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合，使彼此的染色体会合在一起 3.结果 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)，受精卵中的染色体数目恢复到体细胞中染色体的数目，保证了物种染色体数目的稳定。 4.意义 (1)减数分裂和受精作用保证了每种生物(有性生殖的生物)前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性。 (2)在有性生殖过程中，减数分裂形成的配子，其染色体组合具有多样性，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，同一双亲的后代必然呈现多样性。这种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。因此，对于生物的遗传和变异都具有重要意义。 【深挖教材·P27】　1.防止多精入卵的两道屏障 (1)透明带反应：精子的细胞膜与卵细胞膜融合，卵细胞膜外的透明带迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带。 (2)卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜也会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。 2.受精卵中的染色体一半来自精子(父方)，一半来自卵细胞(母方)，但受精卵中的遗传物质(或DNA)并不是一半来自父方，一半来自母方，因为受精卵细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。 【点拨】　精卵识别体现了细胞膜的信息交流功能，其融合则依赖于细胞膜的流动性。 1.一般情况下为什么只有一个精子和卵细胞结合？在结合时是否整个精子都进入卵细胞？ 提示：精子的细胞膜与卵细胞膜融合，卵细胞膜外的透明带迅速发生生理反应，阻止其他精子进入；在受精时，一个精子进入卵细胞后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。在结合时精子只是头部进入卵细胞，而尾部留在外面。 2.下列关于受精过程的两个说法中，哪个说法正确？请说明理由。 说法一：受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方。 说法二：受精卵中的DNA一半来自父方，一半来自母方。 提示：说法一正确，说法二错误。因为细胞质中也含有DNA，受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞，因此细胞质中的DNA几乎全部来自母方。 3.亲本与子代在表型上存在多种差异，子代个体之间也具有多种表型差异，出现此现象的原因有哪些？ 提示：减数分裂形成配子时的互换和自由组合导致配子多样性，雌雄配子结合具有随机性，使得子代个体出现多种表型差异。 1.(2024·湖南岳阳高一期中)下列有关受精作用的叙述，错误的是(　　) A.受精时，精子和卵细胞双方的细胞核相互融合 B.受精过程会使卵细胞代谢活跃 C.受精卵中遗传物质来自父母双方的各占一半 D.受精卵的形成依赖于细胞膜的流动性 解析：选C。受精时，精子的头部进入卵细胞后不久，精子的细胞核就与卵细胞的细胞核融合，使彼此的染色体会合在一起，A正确；未受精时，卵细胞的细胞呼吸和物质合成进行得比较缓慢，受精过程使卵细胞变得十分活跃，B正确；受精卵中的核遗传物质一半来自父方，一半来自母方，而细胞质中的遗传物质几乎全部来自母方，C错误；精子和卵细胞的细胞膜融合成为受精卵，该过程依赖于细胞膜的流动性，D正确。 2.(2024·河北沧州高一检测)下列关于减数分裂和受精作用的叙述，错误的是(　　) A.受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程 B.配子中染色体组合的多样性导致了不同配子遗传物质的差异 C.减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代体细胞染色体数目的恒定 D.同一双亲后代的多样性与卵细胞和精子结合的随机性无关 解析：选D。受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程，A正确；形成配子时同源染色体分离、非同源染色体自由组合，导致染色体组合的多样性进而导致了不同配子遗传物质的差异，B正确；减数分裂使配子染色体数目减半，受精作用使受精卵中染色体数目恢复，保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，C正确；减数分裂形成的配子，其染色体组合的多样性和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呈现多样性，D错误。 3.(2024·山东德州高一检测)如图表示某生物几种细胞分裂过程中的染色体数目变化，下列有关说法正确的是(　　) A.ab段细胞处于减数分裂Ⅰ前期 B.ac段细胞中每条染色体上均含有2个核DNA分子 C.e点表示受精作用，保证了物种染色体数目的稳定 D.fg段细胞中不含有同源染色体和姐妹染色单体 解析：选C。ab段包括减数分裂前的间期和减数分裂Ⅰ整个时期，A错误；DNA未复制时每条染色体上只含有1个核DNA 分子，B错误；e点表示受精作用，保证了物种染色体数目的稳定，C正确；fg段表示有丝分裂后期，细胞中含有同源染色体，但不含有姐妹染色单体，D 错误。 新情境命题 孤雌生殖（生命观念） 　　孤雌生殖的典型例子是蜜蜂，其卵细胞未经受精直接发育为雄蜂(N＝16)，雄蜂进行“假减数分裂”；而雌蜂(2N＝32)由受精卵发育而来，雌蜂进行正常的减数分裂。雄蜂细胞进行减数分裂的过程如图，图中仅绘出细胞内两条染色体的行为和数量变化。 【命题设计】 1.考查知识迁移能力 (1)蜜蜂的1个精原细胞和1个卵原细胞通过减数分裂可分别产生__________个精子和________个卵细胞。 2.考查生命观念 (2)雄蜂在形成精子的过程中，____________(填“存在”或“不存在”)同源染色体的行为变化；理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 从细胞质分裂方式的角度分析，蜜蜂的初级精母细胞和初级卵母细胞减数分裂Ⅰ过程的相同点是：____________________。 (3)有同学认为雄蜂的1个初级精母细胞和1个次级精母细胞都有16条染色体。你是否同意他的观点，并说明你的理由。 ________________________________________________________________________。 解析：(1)根据雄蜂的“假减数分裂”过程可知，1个精原细胞最终产生1个精细胞；根据卵子形成过程可知，1个卵原细胞最终也是产生1个卵细胞，其他3个是极体。(2)雄蜂是直接由卵细胞发育而来的，体细胞中不含同源染色体，所以在进行减数分裂时，不存在同源染色体的行为变化。由题图可知，1个初级精母细胞分裂成1个含有细胞核的次级精母细胞和1个体积较小不含细胞核的细胞(退化消失)，说明初级精母细胞和初级卵母细胞一样，都发生了细胞质的不均等分裂。(3)根据“卵细胞未经受精直接发育为雄蜂”，可知雄蜂的染色体数目为32÷2＝16条，因此雄蜂的1个初级精母细胞有16条染色体，但是雄蜂的1个次级精母细胞存在含有32条染色体的时期，因为减数分裂Ⅱ后期次级精母细胞染色体数目会暂时加倍为32条。 答案：(1)1　1　(2)不存在　雄蜂是直接由卵细胞发育而来的，卵细胞中不含同源染色体　细胞质均为不均等分裂　(3)不同意，减数分裂Ⅱ后期次级精母细胞染色体数目会暂时性加倍为32条 课堂小结　巩固提升 【教材答疑】 思维训练 P27 遗传的稳定性 遗传的多样性 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之间发生互换，减数分裂Ⅰ时非同源染色体的自由组合 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 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 [练习与应用·P28] 一、概念检测 1.(1)√　(2)√　2.B　3.D 二、拓展应用 1.在形成精子或卵细胞的减数分裂过程中，如果由于某种原因，减数分裂Ⅰ时2条13号染色体没有分离，而是进入了同一个次级精(卵)母细胞，再经过减数分裂Ⅱ，就会形成含有2条13号染色体的精子或卵细胞；如果减数分裂Ⅰ正常，减数分裂Ⅱ时13号染色体的着丝粒分裂，形成了2条13号染色体，但它们没有分别移向细胞的两极，而是进入了同一个精子或卵细胞，这样异常的精子或卵细胞就含有24条染色体，其中有2条13号染色体。当一个正常的卵细胞或精子(含23条染色体，其中有1条13号染色体)与上述异常的精子或卵细胞结合成受精卵时，则该受精卵含47条染色体，其中有3条13号染色体。由这样的受精卵发育而成的个体就是13三体综合征患者。 2.骡的体细胞中含有63条染色体，其中32条来自马，31条来自驴。由于这63条染色体没有同源染色体，导致骡的生殖细胞不能进行正常的减数分裂，无法形成配子，因此骡不能繁殖后代。 【体系构建】 【核心语句】 1.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相应片段发生互换。 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.受精作用的实质是精卵细胞的细胞核的融合。 4.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。 学科网（北京）股份有限公司 $$