一、配子中染色體組合的多樣性1.原因
2.意義導(dǎo)致不同配子遺傳物質(zhì)有差異,使同一雙親的后代呈現(xiàn)多樣性。
二、受精作用1.受精作用
2.減數(shù)分裂和受精作用的意義(1)保證了每種生物(有性生殖的生物)前后代染色體數(shù)目的恒定,維持了生物遺傳的穩(wěn)定性。(2)子代呈現(xiàn)多樣性,有利于生物適應(yīng)多變的自然環(huán)境,有利于生物在自然選擇中進(jìn)化,體現(xiàn)了有性生殖的優(yōu)越性。對(duì)于生物的遺傳和變異都具有重要意義。
三、建立減數(shù)分裂過(guò)程中染色體變化的模型1.實(shí)驗(yàn)原理減數(shù)分裂是進(jìn)行有性生殖的生物,在產(chǎn)生成熟生殖細(xì)胞時(shí)進(jìn)行的染色體數(shù)目減半的細(xì)胞分裂。減數(shù)分裂Ⅰ的主要特征是同源染色體配對(duì)——聯(lián)會(huì);四分體中的非姐妹染色單體可能發(fā)生互換;同源染色體分離,分別移向細(xì)胞的兩極,非同源染色體自由組合。減數(shù)分裂Ⅱ的主要特征是每條染色體的著絲粒分裂,姐妹染色單體分開(kāi),分別移向細(xì)胞的兩極。2.活動(dòng)流程模擬減數(shù)分裂中染色體數(shù)目和主要行為的變化→模擬減數(shù)分裂中非同源染色體的自由組合→模擬減數(shù)分裂中四分體時(shí)期非姐妹染色單體間相應(yīng)片段的互換
【微思考】結(jié)合細(xì)胞膜的有關(guān)知識(shí)分析,精子和卵細(xì)胞的相互識(shí)別與細(xì)胞膜上的哪種成分有關(guān),精子和卵細(xì)胞融合的過(guò)程體現(xiàn)了細(xì)胞膜的什么特性?提示 精、卵細(xì)胞的相互識(shí)別與細(xì)胞膜表面的糖蛋白有關(guān)。二者相互融合體現(xiàn)了細(xì)胞膜的流動(dòng)性。
自我檢測(cè)1.判斷下列有關(guān)受精作用的敘述是否正確。(1)一個(gè)卵細(xì)胞一般只能與一個(gè)精子結(jié)合,形成受精卵。(　　)(2)受精的實(shí)質(zhì)是精子的細(xì)胞核與卵細(xì)胞的細(xì)胞核的融合。(　　)(3)人類受精卵中的DNA分子數(shù)目是46。(　　)(4)受精卵中的染色體一半來(lái)自父方,一半來(lái)自母方。(　　)
2.人的卵細(xì)胞比精子大得多,這是因?yàn)?　　)A.卵細(xì)胞含有更多的染色體B.形成合子時(shí)卵細(xì)胞起主導(dǎo)作用C.卵細(xì)胞為受精卵的發(fā)育貯存營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)D.卵細(xì)胞中含有大量的遺傳物質(zhì)答案 C解析 受精時(shí),精子只有頭部進(jìn)入卵細(xì)胞,兩者的細(xì)胞核融合后形成受精卵。在受精卵的發(fā)育初期,受精卵主要依靠原卵細(xì)胞內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行分裂和生長(zhǎng),所以卵細(xì)胞內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富,體積比較大,故選C項(xiàng)。
3.如圖是生物的有性生殖過(guò)程。下列敘述正確的是(　　)A.非同源染色體的自由組合發(fā)生在過(guò)程Ⅰ中B.由過(guò)程Ⅱ可知受精卵中的細(xì)胞質(zhì)主要來(lái)自精子C.同源染色體的分離發(fā)生在過(guò)程Ⅰ和Ⅱ中D.僅有過(guò)程Ⅰ即可維持親子間染色體數(shù)目的恒定
答案 A解析 分析題圖可知,過(guò)程Ⅰ指減數(shù)分裂,過(guò)程Ⅱ指受精作用。非同源染色體的自由組合發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ后期,A項(xiàng)正確;受精卵中的細(xì)胞質(zhì)主要來(lái)自卵細(xì)胞,B項(xiàng)錯(cuò)誤;同源染色體的分離僅發(fā)生在過(guò)程Ⅰ中,C項(xiàng)錯(cuò)誤;過(guò)程Ⅰ和Ⅱ共同維持親子間染色體數(shù)目的恒定,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
4.如圖為某同學(xué)建構(gòu)的減數(shù)分裂過(guò)程中染色體的變化模型圖,其中建構(gòu)正確的是(　　)A.①③④B.②③④C.①②④D.①②③答案 D解析 ①②建構(gòu)的是減數(shù)分裂Ⅱ后期的模型圖,由于減數(shù)分裂Ⅰ后期非同源染色體自由組合,故產(chǎn)生的次級(jí)性母細(xì)胞(或極體)中2條非同源染色體可能1條來(lái)自父方、1條來(lái)自母方,如圖①,也可能兩條都來(lái)自父方或母方,如圖②;③建構(gòu)的是減數(shù)分裂Ⅰ后期的同源染色體分離模型圖,④不符合同源染色體分離的情況。
【情境探究】1.配子多樣性的相關(guān)計(jì)算(1)含有2對(duì)、3對(duì)同源染色體的精原細(xì)胞,分別可能產(chǎn)生多少種精子?產(chǎn)生每一種精子的比例是多少?提示 含有2對(duì)同源染色體的精原細(xì)胞可能產(chǎn)生4種精子,每一種精子的比例是1/4;含有3對(duì)同源染色體的精原細(xì)胞可能產(chǎn)生8種精子,產(chǎn)生每一種精子的比例是1/8。(2)含有n對(duì)同源染色體的精原細(xì)胞,可能產(chǎn)生多少種精子,產(chǎn)生每一種精子的比例是多少?提示 可能產(chǎn)生2n種精子,產(chǎn)生每一種精子的比例為1/2n。
(3)考慮四分體時(shí)期非姐妹染色單體的互換,分析含兩對(duì)同源染色體的1個(gè)精原細(xì)胞和1個(gè)卵原細(xì)胞,減數(shù)分裂最多產(chǎn)生幾種精子和卵細(xì)胞?提示 1個(gè)精原細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂和變形后產(chǎn)生4個(gè)精子,在四分體時(shí)期不發(fā)生非姐妹染色單體互換的情況下,4個(gè)精子兩兩相同,即有2種類型;若四分體時(shí)期發(fā)生互換,則4個(gè)精子各不相同,即4種類型。無(wú)論是否發(fā)生互換,1個(gè)卵原細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂后,只能產(chǎn)生1個(gè)卵細(xì)胞,即1種類型。
(4)在不考慮互換的情況下,分析下圖所示細(xì)胞產(chǎn)生配子的種類。①若上圖所示為一個(gè)精原細(xì)胞,其能形成多少種精子?若上圖所示的精原細(xì)胞數(shù)量足夠多,則能產(chǎn)生多少種精子?提示 2種精子,AB和ab或Ab和aB;若所示的精原細(xì)胞數(shù)量足夠多,則能產(chǎn)生4種精子,AB、ab、Ab、aB。②若上圖所示為一個(gè)卵原細(xì)胞,能形成多少種卵細(xì)胞?若上圖所示的卵原細(xì)胞數(shù)量足夠多,則能產(chǎn)生多少種卵細(xì)胞?提示 1個(gè)卵原細(xì)胞可以形成1種卵細(xì)胞,既可能是AB和ab中的一種,也可能是Ab和aB中的一種。該種卵原細(xì)胞數(shù)量足夠多時(shí)可產(chǎn)生4種卵細(xì)胞,即AB、ab、Ab和aB。
2.[生命觀念] (1)配子多樣性的主要原因是什么?提示 減數(shù)分裂形成配子時(shí),非同源染色體自由組合,使配子中染色體組合具有多樣性,導(dǎo)致不同配子的遺傳物質(zhì)有差異。(2)配子中的遺傳物質(zhì)是原始生殖細(xì)胞的一半嗎?為什么?提示 不是;生殖細(xì)胞(配子)中細(xì)胞核的遺傳物質(zhì)是原始生殖細(xì)胞(性原細(xì)胞)的一半,但細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)是隨機(jī)分配的。
3.染色體數(shù)目異常對(duì)配子形成的影響細(xì)胞分裂異常產(chǎn)生的子細(xì)胞分析(以A和a所在的染色體異常為例分析)(1)有絲分裂異常
(2)減數(shù)分裂Ⅰ后期異常
AaB和b或Aab和B
AaXB和Y或AaY和XB
(3)減數(shù)分裂Ⅱ后期異常
AAB和ab或AAb和aB或aaB和Ab或aab和AB
【歸納提升】配子的種類(染色體組合)若只考慮非同源染色體的自由組合,不考慮互換,則含n對(duì)同源染色體的精(卵)原細(xì)胞產(chǎn)生的配子如下(m足夠大)。
【探究應(yīng)用】1.圖甲是某生物的一個(gè)精細(xì)胞,根據(jù)染色體的類型和數(shù)目,判斷圖乙中與其來(lái)自同一個(gè)精原細(xì)胞的有(　　)A.①② B.①④C.①③ D.②④
答案 C解析 精子形成過(guò)程中,減數(shù)分裂Ⅰ的特點(diǎn)是同源染色體分離;減數(shù)分裂Ⅱ的特點(diǎn)是次級(jí)精母細(xì)胞內(nèi)由同一著絲粒相連的兩條姐妹染色單體分開(kāi),成為兩條子染色體,分別進(jìn)入兩個(gè)精細(xì)胞中,所以由同一精原細(xì)胞最終分裂形成的精細(xì)胞,染色體組成基本相同或恰好“互補(bǔ)”。根據(jù)圖乙中各細(xì)胞內(nèi)染色體的特點(diǎn)分析,圖①與圖甲的染色體組成互補(bǔ),圖③與圖甲的染色體組成基本相同,由此可判斷出圖①③與圖甲所示精細(xì)胞來(lái)自同一個(gè)精原細(xì)胞。
方法技巧 巧判配子的來(lái)源
2.如圖表示染色體組成為AaCcDd的生物產(chǎn)生的精細(xì)胞。試根據(jù)細(xì)胞內(nèi)染色體的組合分析,在不考慮互換的情況下,下列相關(guān)敘述,錯(cuò)誤的是(　　)
A.上述精細(xì)胞至少來(lái)自4個(gè)精原細(xì)胞B.⑤⑧可能來(lái)自同一個(gè)精原細(xì)胞C.上述精細(xì)胞至少來(lái)自8個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞D.①⑦可能來(lái)自同一個(gè)精原細(xì)胞
答案 D解析 在不考慮互換的情況下,每個(gè)精原細(xì)胞產(chǎn)生兩個(gè)不同的次級(jí)精母細(xì)胞,每個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞產(chǎn)生2個(gè)基因組成相同的精細(xì)胞,圖中①④可能來(lái)自同一個(gè)精原細(xì)胞,②⑥可能來(lái)自同一個(gè)精原細(xì)胞,③⑦可能來(lái)自同一個(gè)精原細(xì)胞,⑤⑧可能來(lái)自同一個(gè)精原細(xì)胞,因此圖中精細(xì)胞至少來(lái)自4個(gè)精原細(xì)胞,A、B兩項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤;1個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞能產(chǎn)生2個(gè)相同的精細(xì)胞,圖中8個(gè)精細(xì)胞的基因型各不相同,至少來(lái)自8個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞,C項(xiàng)正確。
【情境探究】1.[模式圖分析] 下圖所示為生物體的有性生殖過(guò)程。
(1)經(jīng)減數(shù)分裂形成的生殖細(xì)胞的染色體數(shù)目與體細(xì)胞的相比,有何變化?提示 經(jīng)減數(shù)分裂形成的生殖細(xì)胞(精子或卵細(xì)胞)的染色體數(shù)目比體細(xì)胞的減少一半,并且沒(méi)有同源染色體。(2)受精作用使細(xì)胞中染色體數(shù)目發(fā)生怎樣變化?提示 經(jīng)受精作用形成的受精卵中的染色體一半來(lái)自精子(父方)、一半來(lái)自卵細(xì)胞(母方)。使受精卵中的染色體數(shù)目與體細(xì)胞染色體數(shù)目一致,且出現(xiàn)同源染色體。
(3)同一雙親的子代遺傳呈現(xiàn)多樣性的原因?！　?br/>2.[生命觀念] (1)某人生下一對(duì)“龍鳳胎”,試從精子與卵細(xì)胞結(jié)合的角度分析產(chǎn)生“龍鳳胎”的原因。提示 “龍鳳胎”是由兩個(gè)卵細(xì)胞和兩個(gè)精子分別結(jié)合形成的受精卵發(fā)育而成的。(2)受精卵中的染色體一半來(lái)自精子,一半來(lái)自卵細(xì)胞,是否意味著父、母雙方各為后代提供一半的遺傳物質(zhì)?試分析原因。提示 不是。受精卵細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)一半來(lái)自父方,一半來(lái)自母方,但細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)幾乎完全來(lái)自卵細(xì)胞。
【歸納提升】細(xì)胞分裂及受精作用過(guò)程中核DNA及染色體數(shù)目變化曲線分析(1)細(xì)胞中核DNA含量變化曲線。①ab段為減數(shù)分裂前的間期,bc段為減數(shù)分裂Ⅰ,cd段為減數(shù)分裂Ⅱ,即ad段為減數(shù)分裂。②e點(diǎn)表示進(jìn)行受精作用。③eg段為受精卵的有絲分裂,其中ef段為有絲分裂前的間期,fg段為有絲分裂的分裂期。
(2)細(xì)胞中染色體數(shù)變化曲線。①O~a表示減數(shù)分裂前的間期及減數(shù)分裂Ⅰ,a~c表示減數(shù)分裂Ⅱ。②d點(diǎn)表示進(jìn)行受精作用。③d~f表示受精卵的有絲分裂。
【探究應(yīng)用】1.(多選)下面為動(dòng)物細(xì)胞分裂過(guò)程示意圖,據(jù)圖分析可得出(　　)A.在細(xì)胞分裂過(guò)程中,細(xì)胞體積明顯增大的時(shí)期是AC、FG段B.由D點(diǎn)到E點(diǎn)的原因是同源染色體的分離C.在圖中的GH段和OP段,細(xì)胞中含有的染色體數(shù)是相等的D.圖中L點(diǎn)→M點(diǎn)所示過(guò)程的進(jìn)行,與細(xì)胞膜的流動(dòng)性有關(guān)
答案 AD解析 圖中,A→E段表示有絲分裂,F→K段表示減數(shù)分裂,L→M段表示受精作用,M→Q段表示受精卵的有絲分裂。在細(xì)胞分裂過(guò)程中,細(xì)胞體積明顯增大的時(shí)期是細(xì)胞分裂前的間期(包含圖中AC、FG段)。由D點(diǎn)到E點(diǎn)是有絲分裂末期,染色體被平均分配到了兩個(gè)子細(xì)胞中。GH段是減數(shù)分裂的前期、減數(shù)分裂Ⅰ中期和后期,細(xì)胞中的染色體數(shù)目與體細(xì)胞相同;而OP段是有絲分裂后期的細(xì)胞,其染色體數(shù)目是體細(xì)胞的兩倍。L→M段表示受精作用,該過(guò)程中精子的細(xì)胞膜和卵細(xì)胞的細(xì)胞膜相互融合,與細(xì)胞膜的流動(dòng)性有關(guān)。
2.下列與減數(shù)分裂及受精作用的有關(guān)表述,錯(cuò)誤的是(　　)A.雙親的后代呈現(xiàn)多樣性,對(duì)生物的遺傳和變異具有重大意義B.同一生物體在不同時(shí)刻產(chǎn)生的精子或卵細(xì)胞,染色體組成一般是不同的C.經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂及受精作用之后,后代與親本的DNA數(shù)量不一定一致D.經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂及受精作用之后,后代與親本的基因數(shù)量保持一致
答案 D解析 雙親的后代呈現(xiàn)多樣性,對(duì)生物的遺傳和變異具有重大意義,A項(xiàng)正確;由于減數(shù)分裂形成配子的過(guò)程中發(fā)生了非同源染色體的自由組合,因此同一生物體在不同時(shí)刻產(chǎn)生的精子或卵細(xì)胞,染色體組成一般是不同的,B項(xiàng)正確;經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂的細(xì)胞質(zhì)中的DNA是隨機(jī)分配的,不同配子細(xì)胞質(zhì)中的DNA可能不同,所以在受精作用之后,后代與親本的DNA數(shù)量不一定一致,基因數(shù)量也不一定一致,C項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤。

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二 受精作用

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