2.1减数分裂和受精作用（课件）-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

该高中生物学课件聚焦减数分裂和受精作用，以果蝇染色体示意图问题探讨导入，引导学生发现配子与体细胞染色体的差别，结合魏斯曼预言引出减数分裂，再分精子、卵细胞形成过程详解，衔接实验观察与模型构建，形成“问题-理论-实践”的学习支架。 其亮点在于融合探究实践与科学思维，通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片（分析材料选择原因）和构建染色体变化模型（计算配子种类），落实生命观念中的结构与功能观。课堂检测和问题讨论助学生深化理解，教师可借清晰脉络提升教学效率。

减数分裂和受精作用 基因和染色体的关系 　　在腐烂的水果周围常可看到飞舞的果蝇。果蝇的生长周期短繁殖快，染色体少且容易观察，是遗传学上常用的实验材料。 　　右图是黑腹果蝇雌雄个体的体细胞和配子的染色体示意图。 问题探讨 配子的染色体与体细胞的染色体有什么差别？ 针对这幅图，你还能提出什么问题或猜想？ 配子中的染色体与体细胞的染色体的区别在于： （1）配子中的染色体数目是体细胞中的一半； （2）配子的染色体是由体细胞的每对同源染色体中的一条组合而成的。 讨论 ♀ ♂ 体细胞 配子 果蝇体细胞和配子的染色体示意图 预言 与孟德尔同时代的德国动物学家魏斯曼。 科学家 在精子和卵细胞成熟的过程中，必然有一个特殊的过程使染色体数目减少一半； 受精时，精子和卵细胞融合，染色体数目得以恢复正常。 理论预测 配子 ♂ ♀ × ♂ P F1 ♀ 预言 与孟德尔同时代的德国动物学家魏斯曼。 科学家 在精子和卵细胞成熟的过程中，必然有一个特殊的过程使染色体数目减少一半； 受精时，精子和卵细胞融合，染色体数目得以恢复正常。 理论预测 配子 ♂ ♀ × ♂ P F1 ♀ 其他科学家通过显微镜观察证实了魏斯曼预言的过程是一种特殊方式的有丝分裂：减数分裂。 证实 人的睾丸和精子示意图 精子的形成场所 人和其他哺乳动物的精子是在睾丸中形成的。 睾丸中有许多弯弯曲曲的曲细精管。 曲细精管中有大量的雄性原始生殖细胞——精原细胞。 精原细胞通过有丝分裂进行增殖。 每个精原细胞中的染色体数目与体细胞相同。 曲细 精管 精子的形成过程 精原细胞 初级精母细胞 次初级精母细胞 减数分裂 前的间期 减数分裂Ⅰ (减数第一次分裂) 减数分裂Ⅱ (减数第二次分裂) 变形期 精细胞 精子 体积增大 染色体复制，成为初级精母细胞 减数分裂前的间期 姐妹染色单体形成 染色体呈染色质丝的状态 精原细胞 减数分裂Ⅰ前期 间期 减Ⅰ前期 发生联会现象：同源染色体两两配对的现象。 出现四分体结构：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体。 四分体中的非姐妹染色单体常发生互换。 减数分裂Ⅰ中期 减Ⅰ前期 减Ⅰ中期 同源染色体排列在赤道板两侧 着丝粒都附着在纺锤丝上 减数分裂Ⅰ后期 减Ⅰ中期 减Ⅰ后期 在纺锤丝牵引下，同源染色体分离向两极移动。 减数分裂Ⅰ末期 减Ⅰ后期 次级精母细胞 一个初级精母细胞分裂成两个次级精母细胞 每个次级精母细胞中染色体数目减半 减数分裂Ⅱ 减Ⅱ中期 减Ⅱ间期：很短或无，染色体不再复制 减Ⅱ前期：染色体散乱分布于细胞中 减Ⅱ中期：染色体着丝粒排列在赤道板上 减Ⅱ前期 精细胞 减Ⅱ后期 减Ⅱ后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，成为两条染色体。在纺锤丝的牵引下向细胞两极移动。 减Ⅱ末期：两个次级精母细胞分裂成四个精细胞 变形期 精细胞变形成为精子 精子呈蝌蚪状，分头部和尾部，头部含有细胞核，尾长，能摆动 精细胞 精子 同源染色体 形状和大小：一般都相同 同源染色体 来源：不同，一条来自父方、一条来自母方 下图中，属于同源染色体的是（　　 ） ① ② ③ ④ ⑤ ④⑤ 同源染色体 四分体中的非姐妹染色单体常发生互换 染色体互换示意图 染色体互换的照片 精子的形成过程 精原细胞 联会 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞 精子 1.下列关于同源染色体的叙述，错误的是（ ） A.同源染色体的形状、大小不一定相同 B.形状、大小相同的染色体不一定是同源染色体 C.在减数分裂中配对的两条染色体是同源染色体 D.一条来自父方一条来自母方的染色体一定是同源染色体 课堂检测 D 对点训练 3.在减数分裂Ⅰ过程中，不会出现的现象是（ ） A.出现纺锤丝 B.着丝粒一分为二 C.非同源染色体的自由组合 D.同源染色体分离 课堂检测 B 4.如图是某种生物的精细胞，根据图中染色体类型和数目，则来自同一个次级精母细胞的是（ ） A.①③ B.②⑤ C.③④ D.①④ D 卵子的形成场所 人的卵巢(横切面)示意图 卵细胞的扫描电镜照片 （放大150倍） 卵巢位于腹腔内，内部有许多发育程度不同的卵泡。 在卵泡中央的一个细胞将会发育为卵细胞。 卵细胞 卵泡 人和其他哺乳动物的卵细胞是在卵巢中形成的。 卵子的形成过程 卵细胞的形成过程与精子的基本相同。 在减数分裂前的间期，卵原细胞增大，染色体复制，卵原细胞成为初级卵母细胞。 初级卵母细胞经过减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ，形成卵细胞。 卵子的形成与精子形成的区别 比较项目 精子的形成 卵子的形成 场所不同 睾丸 卵巢 是否均等分裂 两次分裂都是均等分裂 初级卵母细胞和次级卵母细胞的分裂为不均等分裂，第一极体的分裂为均等分裂，三个极体最终退化消失。 生殖细胞数目不同 一个精原细胞产生四个精细胞 一个卵原细胞产生一个卵细胞。 是否有变形期 有 无 课堂检测 D 5.下列关于精子和卵细胞形成的叙述，错误的是（ ） A.精原细胞和卵原细胞经减数分裂产生的子细胞数目相等 B.卵细胞形成过程发生了2次细胞质不均等分裂 C.精细胞需要经过变形形成精子 D.卵细胞含有的四分体数目是卵原细胞的一半 课堂检测 A 6.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的地方是精子需要变形，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 【探究·实践】观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片 通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，识别减数分裂不同时期的染色体的形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。 目的要求 材料用具 蝗虫精母细胞减数分裂装片，显微镜 方法步骤 观察装片：低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂装片。 识别细胞：识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞。 查找时期：先在低倍镜下找到减数分裂I和减数分裂Ⅱ不同时期的细胞，再在高倍镜下观察染色体形态、位置和数目。 绘制简图：据观察结果绘制不同时期简图。 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片 1.目的要求： 通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片,识别减数分裂不同时期染色体的形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。 2.实验原理： 根据细胞中的染色体形态、位置、数目的变化，识别减数分裂的各个时期。 3.材料用具： 蝗虫精母细胞减数分裂装片，显微镜。 为什么选蝗虫精母细胞作为观察材料？ 染色体数目较少，染色体较大，易于观察。 观察减数分裂实验为什么不选择雌性个体？ ①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在动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底，排卵时排出的仅仅是初级卵母细胞或次级卵母细胞 思考 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片 低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片,识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞 低倍镜观察 先在低倍镜下依次找到减数分裂Ⅰ中期、后期和减数分裂Ⅱ中期、后期的细胞，再在高倍镜下仔细观察染色体的形态、位置和数目 高倍镜观察 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 绘图 蝗虫精母细胞减数分裂的显微照片(放大640倍) 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片 低倍镜→高倍镜→绘图 4.方法步骤： 1. 当你的目光聚焦在显微镜视野中的一个细胞时，你怎样判断它处于减数分裂的哪个时期？ 根据细胞中染色体的形态、位置和数目判断。 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片 例如： ①减数分裂Ⅰ：同源染色体联会、四分体形成、各对同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧、同源染色体分离非同源染色体自由组合 ②减数分裂Ⅱ：非同源染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板处，移向细胞两极的染色体不含染色单体。减数分裂Ⅰ的细胞要明显多于处于减数分裂Ⅱ的细胞。 提示 2. 减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ相比，中期细胞中染色体的不同点是什么？末期呢？ 减数分裂Ⅰ中期，两条同源染色体分别排列在细胞中央的赤道板两侧，末期细胞两极的染色体由一整套非同源染色体组成，其数目是体细胞染色体数目的一半，每条染色体均由两条姐妹染色单体构成。减数分裂Ⅱ中期，非同源染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板处，末期细胞两极的染色体不含染色单体。 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片 提示 3. 你是通过比较同一时刻不同细胞的染色体特点，来推测一个精母细胞在不同分裂时期的染色体变化的。这一做法能够成立的逻辑前提是什么？ 同一生物的细胞，所含遗传物质相同，增殖过程相同，同一时刻不同细胞可能处于细胞周期的不同阶段。因此，可以通过观察多个精母细胞的减数分裂，推测一个精母细胞在减数分裂过程中染色体的连续变化。 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片 提示 【探究·实践】观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片 实验结果 减数分裂Ⅰ前期 减数分裂Ⅰ前期 减数分裂Ⅰ中期 减数分裂Ⅰ后期 减数分裂Ⅰ末期 减数分裂Ⅱ末期 减数分裂Ⅱ后期 减数分裂Ⅱ中期 蝗虫精母细胞减数分裂的显微照片（放大640倍） 7.下列有关观察减数分裂实验的叙述，错误的是（ ） A.一般选用雄性个体的生殖器官作为实验材料 B.可用蚕豆花粉母细胞减数分裂装片进行观察 C.在能观察到减数分裂的装片中，可能观察到同源染色体联会现象 D.用洋葱根尖制成装片，能观察到同源染色体联会现象 课堂检测 D 8.下列有关观察蝗虫精母细胞减数分裂装片实验的叙述，错误的是（ ） A.选取蝗虫作实验材料，是因为蝗虫染色体数目相对较少，染色体较大， 易于观察 B.实验过程中，我们可以观察到蝗虫的精母细胞进行减数分裂不同时期 的动态过程 C.用显微镜观察到蝗虫减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ中期染色体数目及排列 在赤道板的方式均不同 D.观察到某些细胞有染色体联会现象，这些细胞是雄性蝗虫的初级精母 细胞 课堂检测 B 减数分裂的定义 　　减数分裂是进行有性生殖的生物，在产生成熟的生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。在减数分裂前，染色体复制一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次。减数分裂的结果是，成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。 发生范围 发生时期 特点 结果 【探究·实践】建立减数分裂中染色体变化的模型 通过建立减数分裂中染色体数目和行为变化的模型，加深对减数分裂过程及其特点的认识，理解配子中染色体组合的多样性，领悟减数分裂的意义。 目的要求 材料用具 较大的白纸，铅笔或彩笔，适于制作染色体的材料(如橡皮泥、扭扭棒、细树枝、纸卷等)。 方法步骤 模拟染色体数目和主要行为的变化 模拟非同源染色体的自由组合 模拟四分体时期非姐妹染色单体间的互换 探究•实践 建立减数分裂中染色体变化的模型 需要模拟的对象：细胞、染色体 不同颜色、长短的纸条(橡皮泥、扭扭棍等) 白色或浅色的纸张 模拟减数分裂中非同源染色体的自由组合 探究•实践 建立减数分裂中染色体变化的模型 四个配子、两两相同 1.模拟细胞中只有一对同源染色体的情况 探究•实践 建立减数分裂中染色体变化的模型 共能产生四种配子 2.模拟细胞中有两对同源染色体的情况 共能产生8种配子 3.模拟细胞中有3对同源染色体的情况 探究•实践 建立减数分裂中染色体变化的模型 探究•实践 建立减数分裂中染色体变化的模型 计算配子中染色体组合(每对染色体的分离是独立事件) 用乘法原则： × 2种 2种 2种 2种 × × 2n种 项目 可能产生配子的种类 实际产生配子的种类 1个精原细胞 1个雄性个体 1个卵原细胞 1个雌性个体 2n 种 2 种 2n 种 1 种 2n 种 含n对同源染色体的精(卵)原细胞形成的配子种类(不考虑染色体互换) 2n 种 2n 种 2n 种 分析正常情况下产生配子种类时应特别注意是“一个个体”还是“一个性原细胞” 精子的______与卵细胞的______相融合，彼此的______会合在一起。 (1)概念： 卵细胞 精子 精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面 卵细胞细胞膜发生复杂的生理反应，阻止其他精子再进入 精子和卵细胞的细胞核相融合，彼此染色体会合在一起 受精卵 精子接触卵细胞，依靠细胞膜外的糖蛋白进行相互识别 受精卵中的染色体数目恢复到体细胞中的数目，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）。 1.受精作用的概念、过程、实质、结果 细胞核 细胞核 染色体 (2)实质： (3)结果： 精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。 子代从双亲各继承半数的染色体，双亲对子代遗传物质的贡献是一样的吗？ 思考: 受精卵 细胞核： 细胞质： 受精卵的核DNA： 受精卵的质DNA： 精子的核+卵细胞核 几乎全由卵细胞提供 父母各给一半。 几乎全来自于母亲。 (1)精卵相互识别的基础：细胞膜上的糖蛋白 (2)精卵融合体现：细胞膜的流动性 减数分裂 交叉互换 非同源染色体自由组合 配子（精子、卵细胞）的多样性 雌(卵细胞)、雄配子(精子)的结合的随机性 提高后代的变异力；多样性，进而推动生物进化。 配子（精子、卵细胞）中染色体减半 受精卵中染色体恢复到与体细胞相同 维持每种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，都是十分重要的。 2.受精作用的意义 受精作用 9.如图为受精作用示意图，下列叙述不正确的是( ) A.受精作用的过程也是精子和卵细胞相互识别并 融合的过程 B.受精卵中绝大部分细胞质来自卵细胞 C.精子和卵细胞的结合依赖于细胞膜的流动性 D.同一双亲后代遗传的多样性只与卵细胞和精子 的随机结合有关 课堂检测 D 10.下列关于受精作用及结果的叙述，正确的是（ ） A.精卵相互识别的基础是细胞膜的流动性 B.后代从双亲中各获得一半的蛋白质 C.使后代产生不同于双亲的染色体组合 D.后代继承了双亲的全部遗传特性 课堂检测 C $