第2章 第1节 第3课时 受精作用(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中生物必修2（人教版2019 单选）

第3课时　受精作用 学习目标 1.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 科学思维 2.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 科学思维 一、配子中染色体组合的多样性 1．原因 时期 图示 染色体行为 减数分裂Ⅰ前期 四分体中非姐妹染色单体之间，可能发生片段互换 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：导致不同配子染色体组成有差异，使同一双亲的后代呈现多样性。 3．建立减数分裂过程中染色体变化的模型 项目 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 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，阻止其他精子再进入 实质：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)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。 (2)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，对于生物的遗传和变异都具有重要意义。 在精细胞变形为精子的过程中，精子的头部几乎只保留细胞核，部分细胞质变成了精子的尾部，大部分细胞质及多数细胞器被丢弃，但全部线粒体被保留下来，并主要集中在尾的基部。请对以下相关叙述进行判断： (1)受精作用的实质是精子的细胞核和卵细胞的细胞核的互相融合。(√) (2)受精卵中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方。(√) 　　　　　　　　探究点一　配子中染色体组合的多样性 　分析教材P25探究·实践“建立减数分裂中染色体变化的模型”并观察甲、乙两图，在不考虑染色体片段互换的情况下，分析下列问题： (1)若图甲所示为一个精原细胞，能形成多少种精子？若图甲所示为一个卵原细胞，能形成多少种卵细胞？ 提示：2种精子：A和a；1种卵细胞：A或a。 (2)若图乙所示为一个精原细胞，能形成多少种精子？若所示精原细胞数量足够多，则能产生多少种精子？ 提示：2种精子：AB和ab或Ab和aB；若所示精原细胞数量足够多，则能产生4种精子：AB、ab、Ab、aB。 (3)若图乙所示为一个卵原细胞，能形成多少种卵细胞？若图乙所示卵原细胞数量足够多，则能产生多少种卵细胞？ 提示：1个卵原细胞可以形成1种卵细胞：AB或ab或Ab或aB。该种卵原细胞数量足够多时可产生4种卵细胞：AB、ab、Ab和aB。 (4)同源染色体中的非姐妹染色单体之间的互换发生在什么时期？结合下图分析，如果不发生互换，经减数分裂能产生几种配子？如果发生了互换，能产生几种配子？ 提示：同源染色体中的非姐妹染色单体之间的互换发生在减数分裂Ⅰ的前期。若不发生互换，则只产生AB、ab 2种配子；若发生互换，则可产生AB、Ab、aB、ab 4种配子。 (5)1961年首次报道性染色体组成为XYY的男性，患者的临床表现为举止异常，性格多变，容易冲动，部分患者的生殖器官发育不全。分析这种病是父母哪一方在减数分裂的哪个时期出现了异常？若部分患者具有正常的繁殖能力，则从性染色体组成的角度分析，能产生几种类型的精子？正常精子占多少？ 提示：因为性染色体组成为XYY，所以是正常的卵细胞和含YY的精子受精形成的，即父方在减数分裂Ⅱ后期两条Y染色体未分离。该患者能产生X、XY、Y、YY四种精子，比例为X∶XY∶Y∶YY＝1∶2∶2∶1，正常精子占1/2。 1．一般情况下减数分裂产生配子的种类 (1)若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) 细胞或个体 YyRr能产生配子的种类 n对同源染色体 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。 2．配子来源的判断方法 (1)以二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(不考虑染色体片段互换)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B。 (2)二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(考虑非姐妹染色单体片段互换)，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G(H)中的染色体“互补”，来自同一个初级精母细胞B。 1．(2024·太原月考)1个有3对同源染色体AaBbCc(A和a、B和b、C和c表示同源染色体，下同)的卵原细胞实际能产生几种类型的卵细胞？1个有3对同源染色体AaBbCc的精原细胞实际能产生几种类型的精子？1个体细胞中具有3对同源染色体(AaBbCc)的生物体可能产生几种类型的精子？(不考虑互换)(　　) A．1；2；8　　　　　 B．1；2；3 C．3；3；3 D．2；2；8 解析　1个卵原细胞经减数分裂只能产生1个卵细胞，1种类型；1个精原细胞能产生4个精子，这4个精子两两相同，有2种类型；1个体细胞中具有3对同源染色体的生物体，由于非同源染色体自由组合，可能产生23种类型的精子，即8种。 答案　A 2．(2024·泰安高一检测)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 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，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。 答案　B 根据染色体组成判断配子来源的方法 探究点二　受精作用 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什么？精子与卵细胞融合的过程体现了生物膜的什么特性？ 提示：精子与卵细胞相互识别的物质基础是细胞膜表面的糖蛋白。精子与卵细胞相互融合体现了膜的流动性。 (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)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：①在受精时，一个精子进入卵细胞中后细胞膜会发生复杂的生理反应，从而阻止其他精子进入。②在结合时精子只是头部进入，而尾部留在外面。 1．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细胞膜信息交流功能——通常不同物种的精子和卵细胞不能相互识别。 ②细胞膜的结构特点——具有一定的流动性。精卵整合为一个受精卵，首先要发生细胞膜的融合。 (2)一个误区：受精卵中遗传物质并非一半来自父方，一半来自母方，原因是细胞质DNA几乎全部来自母方，这也是母系遗传的细胞学基础。但受精卵中的染色体(核DNA)一半来自卵细胞，一半来自精子。 2．减数分裂和受精过程中核DNA含量和染色体数目的变化(以二倍体生物为例) (1)细胞中DNA含量变化曲线。 ①ab段为减数第一次分裂前的间期，bc段为减数第一次分裂，cd段为减数第二次分裂，即ad段为减数分裂。 ②e点表示进行受精作用。 ③eg段为受精卵的有丝分裂，其中ef段为有丝分裂间期，fg段为分裂期。 (2)细胞中染色体数变化曲线。 ①O～a表示减数第一次分裂前的间期及减数第一次分裂，a～c表示减数第二次分裂。 ②d点表示进行受精作用。 ③d～f表示受精卵的有丝分裂。 3．下列关于受精作用的叙述中，不正确的是(　　) A．受精时，精子整个进入卵细胞，精子和卵细胞的染色体会合在一起 B．受精作用中卵细胞和精子的随机结合，使后代呈现多样性，有利于适应不同的环境 C．受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方 D．受精作用和减数分裂对于维持生物前后代体细胞中染色体数目恒定具有重要意义 解析　在受精时，只有精子的头部进入卵细胞中，A错误；在受精作用过程中，由于精子和卵细胞的随机结合，使后代呈现多样性，有利于适应不同的环境，B正确；染色体只存在于细胞核中，因此受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方，C正确；减数分裂和受精作用对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目恒定具有重要意义，D正确。 答案　A 4．(2024·内江期末)下图表示进行有性生殖的某哺乳动物的三个生理过程，下列相关叙述错误的是(　　) A．①②③过程只能发生在真核生物中 B．②过程的实质是精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合 C．①过程中染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅱ D．③过程保证了细胞在亲代和子代之间遗传的 稳定性 解析　根据题图分析①是减数分裂，②是受精作用，③是受精卵发育成个体的过程。这三个过程只能发生在进行有性生殖的真核生物中，A正确；受精作用的实质是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，B正确；减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅰ，C错误；从受精卵发育成个体主要是通过有丝分裂和细胞分化实现的，其中有丝分裂保证了细胞在亲代和子代之间遗传的稳定性，D正确。 答案　C [课堂小结] [课堂巩固] 1．(2024·辽宁六校期中)从配子形成和受精作用的角度分析，下列关于遗传具有多样性和稳定性的原因的叙述，错误的是(　　) A．减数分裂过程中，非同源染色体的自由组合是形成配子多样性的重要原因之一 B．减数分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体间的互换是形成配子多样性的原因之一 C．受精时，雌雄配子的随机结合是形成配子多样性的重要原因 D．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，维持了生物遗传的稳定性 解析　受精时，雌雄配子随机结合导致受精卵中染色体组合的多样性，C错误。 答案　C 2．(2024·唐山期中)建立减数分裂过程中染色体数目和行为变化的模型，能加深对减数分裂过程及其特点的认识，领悟减数分裂的意义。下列关于“建立减数分裂过程中染色体变化的模型”的叙述，正确的是(　　) A．模拟活动中两条颜色相同的染色体代表同源染色体 B．模拟活动只能体验染色体的行为变化，无法体验染色体数量变化 C．模拟活动可以解释减数分裂产生配子中染色体组合多样性的原因 D．模拟含有3对同源染色体的细胞的减数分裂过程需要3种不同颜色的橡皮泥 解析　同源染色体一条来自父方，一条来自母方，应用不同颜色表示，A错误；模拟活动既能体验染色体的行为变化，也能体验染色体数量变化，B错误；模拟活动可体验减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合和发生在减数第一次分裂前期的同源染色体的非姐妹染色单体间的互换导致形成的配子中染色体组合的多样性，因此可以解释减数分裂产生配子中染色体组合多样性的原因，C正确；模拟含有3对同源染色体的细胞的减数分裂过程需要2种不同颜色的橡皮泥，一种颜色代表来自父方的染色体，另一种颜色代表来自母方的染色体，D错误。 答案　C 3．如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8个次级精母细胞 D．①⑦可能来自同一个精原细胞 解析　由于体细胞中含有3对同源染色体，最多能产生8种配子，如题图所示，每种精原细胞在不发生互换时，只能产生2种配子，所以上述细胞至少来自4个精原细胞，8个次级精母细胞；图中任何两个子细胞的染色体组合成AaCcDd都有可能来自同一个精原细胞，如⑤与⑧、③与⑦等。 答案　D 4．(2024·沈阳联考)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。我国科学家最新研究发现，当卵细胞与精子融合后，卵细胞会特异性表达和分泌BF1和BF2这两种蛋白质，这两种蛋白质能避免受精卵再度与精子融合。下列叙述错误的是(　　) A．精子与卵细胞的结合与细胞膜的信息交流功能有关 B．BF1和BF2有利于维持受精卵中染色体数目的稳定 C．在未受精的情况下，卵细胞不分泌BF1和BF2 D．未受精时，卵细胞的细胞呼吸和物质合成都比较活跃 解析　细胞膜上有特异性受体，受精作用过程中同种生物的精子和卵细胞能相互识别，精卵结合与细胞膜的信息交流功能有关，A正确；BF1和BF2能避免受精卵再度与精子融合，有利于维持受精卵中染色体数目的稳定，B正确；当卵细胞与精子融合后，卵细胞会特异性表达和分泌BF1和BF2，在未受精的情况下，卵细胞不分泌BF1和BF2，C正确；未受精时，卵细胞的细胞呼吸和物质合成都比较缓慢，D错误。 答案　D 5．图甲为某高等生物的受精作用，图乙为其生活史示意图，据图回答： (1)由图甲可知：受精卵中的染色体一半来自____________，一半来自__________。染色体A与a(B与b)是__________，由于来自不同的亲本，所以颜色不同。 (2)过程A表示__________，它发生在哺乳动物的__________中。 (3)过程B表示____________，其实质是________________________。 (4)如果图乙表示被子植物的生活史，那么个体发育的起点是从__________开始的，主要进行__________分裂。 (5)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______________。 解析　受精卵中的染色体，一半来自父方，一半来自母方。图甲中的A与a，B与b为同源染色体。生物体发育成熟后通过减数分裂产生有性生殖细胞，有性生殖细胞再通过受精作用形成受精卵，受精卵是高等生物个体发育的起点，再经过有丝分裂和细胞分化形成完整的生物个体。减数分裂和受精作用维持了生物体前后代体细胞中染色体数目的恒定。 答案　(1)父方　母方　同源染色体 (2)减数分裂　睾丸或卵巢 (3)受精作用　精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合 (4)受精卵　有丝 (5)10条、20条 学科网（北京）股份有限公司 $$