第1节 减数分裂和受精作用(二) 学 习 目 标 1．理解配子中染色体组合的多样性。(重、难点) 2.知道受精作用的过程。 3.说出减数分裂和受精作用对生物遗传和变异的重要意义。(重点) 4.学会使用高倍镜观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片。 核 心 素 养 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。 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。 3.通过观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片，熟练掌握相关实验技能。
一、观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片 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
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二、配子中染色体组合的多样性 1．原因 时期 图示 染色体行为 减数第一次分裂前期 四分体中非姐妹染色单体之间，可能发生交叉互换 - 2 -
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减数第一次分裂后期 同源染色体分离，非同源染色体自由组合 2.意义 导致不同配子遗传物质有差异，使同一双亲的后代呈现多样性。 三、受精作用
1．概念：卵细胞与精子相互识别、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 - 3 -
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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 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恢复为体细胞中染色体的数目。
(2)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)。 4．意义
(1)后代呈现多样性，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。
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判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”) 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．受精时精子全部进入卵细胞内。
4．受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方。
提示：1．× 配子的多样性还与同源染色体中的非姐妹染色单体之间的交叉互换有关。
2．√
3．× 受精时精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。 4．√
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配子中染色体组合的多样性 1．配子中染色体组合多样性的原因 (1)减数第一次分裂后期，非同源染色体的自由组合。
(2)四分体时期，同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换。 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(不考虑交叉互换)为例，如图所示。
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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)二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(考虑交叉互换)，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”，来自同一初级精母细胞。
3．一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，不考虑交叉互换的情况。 Y与y、R与r分别表示两对同源染色体。
配子种类 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 - 7 -
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一个精原细胞 一个雄性个体 一个卵原细胞 一个雌性个体 2种(YR、yr或Yr、yR) 4种(YR、yr、Yr、yR) 1种(YR或yr或Yr或yR) 4种(YR、yr、Yr、yR) 2种 2n种 1种 2n种 (2)若考虑交叉互换，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。
1．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，在不考虑交叉互换的情况下，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
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D．①⑦可能来自同一个精原细胞
D [在不考虑交叉互换的情况下，每个精原细胞产生两个不同的次级精母细胞，每个次级精母细胞产生2个基因组成相同的精细胞，图中①④可能来自同一个精原细胞，②⑥可能来自同一个精原细胞，③⑦可能来自同一个精原细胞，⑤⑧可能来自同一个精原细胞，因此上述精细胞至少来自4个精原细胞，故A、B正确；1个次级精母细胞能产生2个相同的精细胞，图中8个精细胞的基因型各不相同，至少来自8个次级精母细胞，故C正确；①⑦不可能来自同一个精原细胞，故D错误。]
2．图中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交叉互换，结果形成了①～④所示的四个精细胞。这四个精细胞中，来自同一个次级精母细胞的是( )
A．①与② C．①与③
B．②与③ D．②与④
B [在减数第一次分裂同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换后，同一个着丝点上连接着的两条染色单体，绝大部分相同，少数部分不相同，因此来自同一个次级精母细胞的有②与③、①与④。]
方法规律：根据染色体组成判断配子来源的方法
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(1)若两个精细胞中染色体完全相同，则它们可能来自同一个次级精母细胞。简记为“同为同一‘次’”。 (2)若两个精细胞中染色体恰好“互补”，则它们可能来自同一个初级精母细胞分裂产生的两个次级精母细胞。简记为“补为同一‘初’”。 (3)若两个精细胞中的染色体有的相同，有的互补，只能判定可能来自同一个生物不同精原细胞的减数分裂过程。简记为“同、补同一‘体’”。 受精作用及相关曲线 [问题探究] 如图所示为生物体的有性生殖过程。
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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、卵细胞相互识别的物质基础是细胞膜表面的糖蛋白。精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完全来自于卵细胞。
[归纳总结] 1．过程分析
(1)减数分裂结果分析：经减数分裂形成的生殖细胞(精子或卵细胞)的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。配子中的染色体数目只有体细胞的一半，并且没有同源染色体。
(2)受精作用结果分析：经受精作用形成的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)。使受精卵中的染色体数目恢复为体细胞染色体数，且出现同源染色体。
(3)同一双亲的子代遗传呈现多样性的原因。 非同源染色体的自由组合
配子的多样性同源染色体中非姐妹染色单体的
交叉互换
受精时雌雄配子的随机结合
2．曲线分析
(1)细胞中DNA含量变化曲线。
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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。
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③d～f表示受精卵的有丝分裂。
1．如图是生物的有性生殖过程。下列叙述正确的是( - 13 -
)
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A．非同源染色体的自由组合发生在过程Ⅰ中 B．由过程Ⅱ可知受精卵中的细胞质主要来自精子 C．同源染色体的分离发生在过程Ⅰ和Ⅱ中 D．仅有过程Ⅰ即可维持亲子间染色体数目的恒定
A [分析题图可知，过程Ⅰ是减数分裂，过程Ⅱ是受精作用。非同源染色体的自由组合发生在减数第一次分裂的后期，A正确；受精卵中的细胞质主要来自卵细胞，B错误；同源染色体的分离仅发生在过程Ⅰ中，C错误；过程Ⅰ和Ⅱ共同维持亲子间染色体数目的恒定，D错误。]
2．如图表示细胞分裂和受精作用过程中核DNA含量的变化，有关分析正确的是( )
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A．a、b、c分别进行减数分裂、受精作用、有丝分裂 B．CD与OP的染色体数相同 C．JK发生同源染色体联会与分开
D．OP的核DNA含量比MN增加1倍，原因是NO发生了受精作用 B [a阶段表示有丝分裂过程中核DNA含量变化规律，b阶段表示减数分裂过程中核DNA含量变化规律，c阶段表示受精作用和有丝分裂过程中核DNA含量变化规律，A项错误；图中CD和OP都表示有丝分裂前期、中期和后期，所以CD与OP的染色体数相同，B项正确；JK表示减数第二次分裂末期，而同源染色体联会与分开发生在减数第一次分裂过程中，C项错误；OP的核DNA含量比MN增加1倍，原因是NO发生了DNA的复制，D项错误。] [课堂小结]
知 识 网 络 构 建 核 心 语 句 归 纳 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 - 15 -
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间发生交叉互换。 2．受精卵中的核遗传物质一半来自父方，一半来自母方，但细胞质基因几乎全部来自母方。 3．受精作用的实质是细胞核的融合。 4．减数分裂和受精作用共同维持生物体细胞中染色体数目的恒定。
1．A和A′、B和B′分别代表细胞中的两对同源染色体，下列来自同一个精原细胞的一组精子是( )
A．AB、A′B、AB′、A′B′ C．A′B′、A′B、A′B、A′B′
B．AB、A′B′、AB、A′B′ D．A′B、A′B、AB、A′B′
B [由于减数第一次分裂过程中同源染色体分离，非同源染色体自由组合，一个精原细胞应产生两个“互补”类型的次级精母细胞，而减数第二次分裂相当于有丝分裂，因此最终产生的4个精细胞(精子)只有两种类型，且互补。]
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2．在显微镜下观察动物组织切片，发现细胞内的染色体数目有的是体细胞的一半，有的是体细胞的2倍，该切片取自( )
A．人的小肠表皮 C．绵羊肝脏
B．家兔胚胎 D．牛精巢
D [人的小肠、家兔胚胎及绵羊的肝脏，这些组织或器官的细胞所进行的细胞分裂方式都是有丝分裂，不可能出现细胞内的染色体数目是体细胞的一半的时期，而牛的精巢内，一部分精原细胞进行减数分裂，一部分精原细胞进行有丝分裂。]
3．进行有性生殖的生物产生后代需经过受精作用，下列相关生物学描述错误的是( )
A．生物的发育是遗传物质与环境相互作用的过程
B．受精前卵细胞的呼吸和代谢异常旺盛，为受精过程做准备 C．后代的多样性体现了有性生殖的优越性 D．后代的多样性有利于生物在自然选择中进化
B [受精前卵细胞的呼吸和代谢比较缓慢，受精过程使卵细胞变得十分活跃，然后受精卵将迅速进行细胞分裂、分化，新生命由此开始了遗传物质与环境相互作用的发育过程，A项正确，B项错误。后代的多样性有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性，C、D项正确。]
4．下图是某种动物细胞分裂过程中染色体数目变化情况，下列相关叙述正确的是( )
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A．图中显示了减数分裂、有丝分裂和受精作用过程 B．C～H、I～M段可分别表示为一个细胞周期 C．A～I段表示减数分裂
D．E～F段发生了同源染色体的分离
A [依据曲线所表示染色体数目变化可知，A～G段表示减数分裂，H～I段表示受精作用，I～M段表示有丝分裂，A选项正确，C选项错误；C～G为减数第二次分裂过程，C～H不能表示为一个细胞周期，B选项错误；E～F段表示减数第二次分裂后期，细胞中着丝点分裂，姐妹染色单体分离形成染色体，染色体数目加倍，D选项错误。]
5．如图是高等动物的生殖发育周期图解(2N、N表示染色体数)，试回答以下问题：
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(1)由成体开始到受精卵的形成主要需要经过[ ]________________和[ ]__________________两个过程。这两个过程的重要意义是__________________________________。
(2)哺乳动物的A过程发生在____________________中。
(3)受精卵经________________和________________最终发育为成体，此过程中细胞的分裂方式为________________________。
[[解析]] (1)分析图解可知，高等动物个体发育成熟后，通过减数分裂(A过程)产生配子，雌雄配子经过受精作用(B过程)结合形成受精卵，继续进行个体发育，由此可见，减数分裂和受精作用对于维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，保持亲代和子代的稳定遗传，促进遗传物质的重新组合有重要意义。(2)哺乳动物的减数分裂发生在卵巢和睾丸中。(3)受精卵经细胞分裂和细胞分化最终发育为成体，此过程中细胞的分裂方式为有丝分裂。
[[答案]] (1)[A]减数分裂 [B]受精作用 维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，保持亲代和子代的稳定遗传，促进遗传物质的重新组合 (2)卵巢和睾丸 (3)细胞分裂 细胞分化 有丝分裂
教材课后习题 (教师用书独具)
一、基础题
1．(1)√ (2)√ (3)√
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2．提示：配子形成过程中，由于减数第一次分裂的四分体时期，非姐妹染色单体可能互换部分遗传物质；中期时，同源染色体随机排列在细胞赤道板两侧，导致了配子中非同源染色体的自由组合，因此，配子中染色体组成是多样的。受精作用又是精子和卵细胞的随机结合，因此，后代的性状表现是多样的。
由于减数分裂是有规律的正常的细胞分裂，在减数分裂的过程中，染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次。这样每个物种正常的雌雄配子都含有该物种体细胞染色体数目一半的染色体，并且都是一整套非同源染色体的组合。而受精作用时精卵结合使受精卵及其发育成的个体体细胞中又可以恢复该种生物的染色体数目。性状是由染色体中的遗传物质控制的，生物前后代细胞中染色体数目的恒定，保证了前后代遗传性状的相对稳定。
二、拓展题
提示：在减数分裂形成精子或卵细胞的过程中，如果由于某种原因减数第一次分裂时两条21号染色体没有分离而是进入了同一个次级精(卵)母细胞，再经过减数第二次分裂，就会形成含有2条21号染色体的精子或卵细胞；如果减数第一次分裂正常，减数第二次分裂时21号染色体的着丝点分裂，形成了2条21号染色体，但没有分别移向细胞两极，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21号染色体有2条。当一个正常的精子或卵细胞(含23条非同源染色体，其中只含有1条21号染色体)与上述异常的卵细胞或精子结合形成受精卵，则该受精卵含47条染色体，其中21号染色体为3条。当该受精卵发育成人时，这个人的体细胞中的染色体数目就是47条，含有3条21号染色体。
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