目 標(biāo) 素 養(yǎng)1.通過觀察蝗蟲精母細(xì)胞減數(shù)分裂裝片,熟練掌握相關(guān)實驗技能,培養(yǎng)科學(xué)思維能力和科學(xué)探究能力。2.通過“建立細(xì)胞減數(shù)分裂中染色體變化的模型”,加深對減數(shù)分裂過程的認(rèn)識,理解配子中染色體組合多樣性的原因。3.舉例說明受精作用的過程。4.闡明減數(shù)分裂和受精作用對生物遺傳的重要意義。
一、觀察蝗蟲精母細(xì)胞減數(shù)分裂裝片1.實驗原理根據(jù)細(xì)胞中染色體的形態(tài)、位置和數(shù)目,識別減數(shù)分裂的各個時期。
微點撥 觀察減數(shù)分裂實驗時通常不選擇雌性個體,原因有:①雄性個體產(chǎn)生的雄配子數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于雌性個體產(chǎn)生的雌配子數(shù)量;②在動物卵巢內(nèi)的減數(shù)分裂沒有進行徹底,排卵時排出的僅僅是初級卵母細(xì)胞或次級卵母細(xì)胞。
微思考1判斷減數(shù)分裂各個時期的主要依據(jù)是什么?提示:有無同源染色體以及染色體的形態(tài)、位置和數(shù)目。
微訓(xùn)練1為了觀察減數(shù)分裂各時期的特點,可選擇下列實驗材料中的(　　)①蠶豆的雄蕊?、谔一ǖ拇迫铩、刍认x的精巢?、苄∈蟮穆殉睞.①②B.③④C.①③D.②④答案:C解析:蠶豆的雄蕊和蝗蟲的精巢中的細(xì)胞能夠完整地進行減數(shù)分裂且數(shù)量多;而桃花的雌蕊和動物的卵巢中進行減數(shù)分裂的細(xì)胞數(shù)量很少,并且減數(shù)分裂過程不完整,不易觀察到減數(shù)分裂各時期。
二、配子中染色體組合的多樣性與建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型1.配子中染色體組合多樣性的成因
2.意義:導(dǎo)致不同配子遺傳物質(zhì)的差異,使同一雙親的后代呈現(xiàn)多樣性。3.建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型(1)目的:通過建立減數(shù)分裂中染色體數(shù)目和行為變化的模型,加深對減數(shù)分裂過程及其特點的認(rèn)識,理解配子中染色體組合的多樣性,領(lǐng)悟減數(shù)分裂的意義。(2)模擬內(nèi)容:減數(shù)分裂中染色體數(shù)目和主要行為的變化,非同源染色體的自由組合,四分體時期非姐妹染色單體間的互換。
微思考2在模擬減數(shù)分裂中非同源染色體的自由組合時,假設(shè)細(xì)胞中有2對染色體,減數(shù)分裂Ⅰ時,非同源染色體有幾種組合方式?提示:有2種組合方式。假設(shè)分別用A、A'和B、 B'表示2對染色體,則減數(shù)分裂Ⅰ時,非同源染色體的組合有兩種:①A、B和A'、B';②A、B'和A'、B。
微判斷1根據(jù)減數(shù)分裂的過程,判斷下列表述是否正確。(1)配子的多樣性只與非同源染色體的自由組合有關(guān)。(　　)(2)大熊貓的體細(xì)胞有42條染色體,一只雄性大熊貓在不同時期產(chǎn)生的精子,染色體數(shù)目一般都是21條。(　　)(3)一只雌性大熊貓在不同時期產(chǎn)生的卵細(xì)胞,其染色體組合具有多樣性。(　　)(4)正常情況下,一個精原細(xì)胞產(chǎn)生的4個精子在染色體組成上各不相同。(　　)
三、受精作用1.概念:卵細(xì)胞和精子相互識別、融合成為受精卵的過程。
3.結(jié)果(1)受精卵中的染色體數(shù)目又恢復(fù)為體細(xì)胞中的數(shù)目。(2)受精卵中的染色體一半來自精子(父方),另一半來自卵細(xì)胞(母方)。
4.減數(shù)分裂和受精作用的意義(1)穩(wěn)定性:減數(shù)分裂和受精作用保證了每種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)多樣性:減數(shù)分裂形成的配子,其染色體組合具有多樣性,導(dǎo)致了不同配子遺傳物質(zhì)的差異,加上受精過程中卵細(xì)胞和精子結(jié)合的隨機性,同一雙親的后代必然呈現(xiàn)多樣性。這種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化,體現(xiàn)了有性生殖的優(yōu)越性。
微判斷2基于受精作用的原理和意義,判斷下列表述是否正確。(1)受精作用的實質(zhì)是細(xì)胞的融合。(　　)(2)受精卵中的DNA一半來自父方,一半來自母方。(　　)(3)未受精時,卵細(xì)胞的細(xì)胞呼吸和物質(zhì)合成進行得比較緩慢。(　　)(4)有性生殖有利于生物適應(yīng)多變的自然環(huán)境,有利于生物在自然選擇中進化。(　　)
微訓(xùn)練2家鴿是進行有性生殖的生物,能保持染色體數(shù)目的恒定,是因為其在生殖過程中會進行(　　)A.減數(shù)分裂和受精作用B.有絲分裂和受精作用C.減數(shù)分裂和有絲分裂D.染色體的復(fù)制和平均分配答案:A解析:家鴿有性生殖過程中通過減數(shù)分裂產(chǎn)生了染色體數(shù)目減半的雌、雄生殖細(xì)胞,通過受精作用,雌、雄配子結(jié)合形成受精卵,染色體數(shù)目恢復(fù)正常。
一 配子中染色體組合的多樣性問題探究在不考慮染色體互換的情況下,分析下列細(xì)胞產(chǎn)生配子的種類。
1.若圖甲所示為一個精原細(xì)胞,則能形成多少種精子?若圖甲所示為一個卵原細(xì)胞,則能形成多少種卵細(xì)胞?提示: 2種精子:A和a。1種卵細(xì)胞:A或a。2.若圖乙所示為一個精(卵)原細(xì)胞,則能形成多少種精子(卵細(xì)胞)?若圖乙所示精(卵)原細(xì)胞數(shù)量足夠多,則能產(chǎn)生多少種精子(卵細(xì)胞)?提示: 2種精子(1種卵細(xì)胞),AB和ab或Ab和aB(AB或ab或Ab或aB)。若圖乙所示精(卵)原細(xì)胞數(shù)量足夠多,則能產(chǎn)生4種精子(4種卵細(xì)胞),即AB、ab、Ab、aB(AB、ab、Ab、aB)。
3.含有n對同源染色體的精原細(xì)胞,且數(shù)量足夠多,則可能產(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。
歸納總結(jié)1.配子來源的判斷方法(1)以某生物一個精原細(xì)胞的減數(shù)分裂(不考慮互換)為例,如下圖所示。
由圖可知:①E和F、G和H的染色體組成完全相同,分別來自同一個次級精母細(xì)胞C、D;②E(F)與G(H)中的染色體“互補”,來自同一個初級精母細(xì)胞。
(2)在考慮互換的情況下,某生物一個精原細(xì)胞的減數(shù)分裂如下圖所示。
由圖可知:①E和F,G和H的染色體組成存在差異,分別來自同一個次級精母細(xì)胞C、D;②E(F)與H(G)中的染色體“互補”,來自同一個初級精母細(xì)胞。
2.一般情況下減數(shù)分裂產(chǎn)生配子的種類(1)只考慮非同源染色體的自由組合,不考慮互換的情況。Y與y、R與r分別表示兩對同源染色體。
(2)若考慮互換,會增加配子的種類,如一個含n對同源染色體的生物產(chǎn)生的配子種類會大于2n種。
典例剖析【例1】 下圖是雄性哺乳動物體內(nèi)處于分裂某時期的一個細(xì)胞的染色體示意圖。下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　)A.該個體的基因型為AaBbDdB.該細(xì)胞正在進行減數(shù)分裂C.該細(xì)胞分裂完成后只產(chǎn)生2種基因型的精子D.A、a和D、d基因的遺傳遵循自由組合定律答案:C
解析:由題圖中基因分布可知,該個體的基因型為AaBbDd,A項正確。題圖中同源染色體正在聯(lián)會,且下方的一對同源染色體上的非姐妹染色單體正在發(fā)生互換,可判定該細(xì)胞正在進行減數(shù)分裂,B項正確。題圖中細(xì)胞發(fā)生了同源染色體上非姐妹染色單體之間的互換,由此可知該細(xì)胞分裂完成后可以產(chǎn)生4種配子,C項錯誤。A、a和D、d基因位于非同源染色體上,因此其遺傳遵循自由組合定律,D項正確。
學(xué)以致用1.下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)染色體的組成分析,在不考慮互換的情況下,下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　)
A.上述精細(xì)胞至少來自4個精原細(xì)胞B.⑤⑧可能來自同一個精原細(xì)胞C.上述精細(xì)胞至少來自8個次級精母細(xì)胞D.①⑦可能來自同一個精原細(xì)胞
解析:在不考慮互換的情況下,每個精原細(xì)胞產(chǎn)生2個不同的次級精母細(xì)胞,每個次級精母細(xì)胞產(chǎn)生2個基因組成相同的精細(xì)胞,圖中①④可能來自同一個精原細(xì)胞,②⑥可能來自同一個精原細(xì)胞,③⑦可能來自同一個精原細(xì)胞,⑤⑧可能來自同一個精原細(xì)胞,因此上述精細(xì)胞至少來自4個精原細(xì)胞,A、B兩項正確。1個次級精母細(xì)胞能產(chǎn)生2個相同的精細(xì)胞,圖中8個精細(xì)胞的基因型各不相同,至少來自8個次級精母細(xì)胞,C項正確。①⑦不可能來自同一個精原細(xì)胞,D項錯誤。
二 受精作用問題探究下圖所示為生物體的有性生殖過程。
1.從減數(shù)分裂角度分析,生殖細(xì)胞與原始生殖細(xì)胞相比,染色體數(shù)目有何變化?提示:染色體數(shù)目減半,且不含同源染色體。2.從受精作用角度分析,受精卵與生殖細(xì)胞相比,染色體數(shù)目有何變化?提示:受精卵中的染色體數(shù)目恢復(fù)為體細(xì)胞的染色體數(shù)目,且有同源染色體。
3.受精卵中的染色體一半來自精子,一半來自卵細(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)一半來自父方,一半來自母方,但細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自母方(卵細(xì)胞)。
歸納總結(jié)1.減數(shù)分裂結(jié)果分析:經(jīng)減數(shù)分裂形成的成熟生殖細(xì)胞(精子或卵細(xì)胞)的染色體數(shù)目比原始生殖細(xì)胞的減少一半。配子中的染色體數(shù)目只有體細(xì)胞的一半,并且沒有同源染色體。2.受精作用的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)(1)細(xì)胞膜的信息交流功能——同種生物的精子和卵細(xì)胞相互識別。(2)細(xì)胞膜的流動性——精子和卵細(xì)胞融合為受精卵。
3.受精作用結(jié)果分析:經(jīng)受精作用形成的受精卵中的染色體一半來自精子(父方)、一半來自卵細(xì)胞(母方),使受精卵中的染色體數(shù)目恢復(fù)為體細(xì)胞的染色體數(shù)目,且有同源染色體。4.同一雙親的子代遺傳呈現(xiàn)多樣性的原因
(2)受精時卵細(xì)胞和精子的隨機結(jié)合。
【例2】 下列關(guān)于高等動物通過減數(shù)分裂形成的雌、雄配子以及受精作用的敘述,正確的是(　　)A.每個卵細(xì)胞繼承了初級卵母細(xì)胞1/4的細(xì)胞質(zhì)B.同源染色體進入卵細(xì)胞的機會并不相等,因為一次減數(shù)分裂只形成一個卵細(xì)胞C.進入卵細(xì)胞并與之融合的精子幾乎不攜帶細(xì)胞質(zhì)D.雌、雄配子彼此結(jié)合的機會相等,因為它們的數(shù)量相等答案:C
解析:卵細(xì)胞的形成過程中細(xì)胞質(zhì)進行不均等分裂,所以每個卵細(xì)胞繼承的初級卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)應(yīng)大于1/4,A項錯誤。同源染色體進入卵細(xì)胞的機會相等,B項錯誤。受精時,精子的頭部進入卵細(xì)胞,尾部留在外面,而精子的頭部主要含細(xì)胞核,因此進入卵細(xì)胞并與之融合的精子幾乎不攜帶細(xì)胞質(zhì),C項正確。雌、雄配子彼此結(jié)合的機會相等,但它們的數(shù)量不相等,D項錯誤。
學(xué)以致用2.下圖為某動物受精作用的示意圖,據(jù)圖判斷,下列分析錯誤的是(　　)A.甲、乙分別表示精子、卵細(xì)胞B.甲、乙細(xì)胞先識別后融合C.丙表示受精卵,將進行有絲分裂D.丙中的全部遺傳物質(zhì)1/2來自甲,1/2來自乙答案:D
解析:丙中的細(xì)胞核遺傳物質(zhì)一半來自精子,一半來自卵細(xì)胞,而細(xì)胞質(zhì)遺傳物質(zhì)幾乎都來自卵細(xì)胞。
1.果蠅的體細(xì)胞中有8條染色體,其中4條來自母方,4條來自父方。果蠅經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生配子,下列關(guān)于其中一個配子中染色體情況的說法,正確的是(　　)A.4條均來自父本或4條均來自母本 B.2條來自父本,2條來自母本C.1條來自一個親本,另外3條來自另一個親本D.以上情況都有可能答案:D
解析:果蠅的性母細(xì)胞中的染色體4條來自母方,4條來自父方。在進行減數(shù)分裂時,非同源染色體自由組合,因此,A、B、C 3種情況都有可能發(fā)生。
2.下列關(guān)于二倍體生物中精子和卵細(xì)胞結(jié)合成受精卵的過程的敘述,正確的是(　　)①受精卵中的遺傳物質(zhì)主要來自染色體　②受精卵中的細(xì)胞質(zhì)主要來自卵細(xì)胞?、凼芫珪r精子全部進入卵細(xì)胞內(nèi)　④精子和卵細(xì)胞的染色體合在一起成為4N條?、菔芫阎械娜旧w一半來自父方,一半來自母方A.①②⑤　B.③④⑤C.①③④D.②③④答案:A
解析:染色體的主要成分是DNA和蛋白質(zhì),染色體是遺傳物質(zhì)的主要載體,所以受精卵中的遺傳物質(zhì)主要來自染色體,①正確;由于精子經(jīng)過變形,幾乎不含細(xì)胞質(zhì),所以受精卵中的細(xì)胞質(zhì)主要來自卵細(xì)胞,②正確;受精時精子的頭部進入卵細(xì)胞內(nèi),③錯誤;精子和卵細(xì)胞的染色體合在一起成為2N條,④錯誤;受精卵中的染色體一半來自父方,一半來自母方,⑤正確。
3.在“減數(shù)分裂模型的制作研究”活動中,先制作4個藍(lán)色(2個5 cm、2個8 cm)和4個紅色(2個5 cm、2個8 cm)的橡皮泥條,再結(jié)合細(xì)鐵絲等材料模擬減數(shù)分裂過程。下列敘述錯誤的是(　　)A.將2個5 cm藍(lán)色橡皮泥條扎在一起,模擬1個已經(jīng)復(fù)制的染色體B.將4個8 cm橡皮泥條按同顏色扎在一起再并排,模擬1對同源染色體的配對C.模擬減數(shù)分裂Ⅰ后期時,細(xì)胞同一極的橡皮泥條顏色要不同D.模擬減數(shù)分裂Ⅱ后期時,細(xì)胞一極的橡皮泥條要與另一極的相同答案:C
解析:將2個5 cm藍(lán)色橡皮泥條扎在一起,模擬1個已經(jīng)復(fù)制的染色體含有兩條染色單體,A項正確。同源染色體一般大小相同,一條來自父方,一條來自母方(用不同顏色表示),所以將4個8 cm橡皮泥條按同顏色扎在一起再并排,模擬1對同源染色體的配對,B項正確。模擬減數(shù)分裂Ⅰ后期時,細(xì)胞同一極的橡皮泥條顏色可以相同也可以不同,表明非同源染色體自由組合,C項錯誤。模擬減數(shù)分裂Ⅱ后期時,細(xì)胞一極的橡皮泥條要與另一極的相同,表明兩者是復(fù)制關(guān)系,D項正確。
4.下圖表示高等生物的生活史,據(jù)圖回答下列問題。
(1)生物的個體發(fā)育是從　　　開始的,主要進行　　　分裂。(2)生物個體發(fā)育成熟后通過[　]　　　　產(chǎn)生配子,它發(fā)生在哺乳動物的　　　　　　　　中。?(3)圖中B過程是　　　　　　　　　　　　　。?(4)A和B保證了親子代體細(xì)胞中染色體數(shù)目的　　　　。?

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一 減數(shù)分裂

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