新教材生物人教版必修2配套課堂探究案2.1.第2課時減數(shù)分裂和受精作用

第2課時減數(shù)分裂和受精作用課堂互動探究案課程標準闡明減數(shù)分裂產(chǎn)生染色體數(shù)量減半的精細胞或卵細胞說明進行有性生殖的生物體，其遺傳信息通過配子傳遞給子代素養(yǎng)達成1．建構細胞減數(shù)分裂的模型，并運用模型理解配子中染色體組合的多樣性。(生命觀念)2．由非同源染色體的組合和受精作用，理解有性生殖的變化與穩(wěn)定。(科學思維)3．通過觀察蝗蟲精母細胞減數(shù)分裂裝片，熟練掌握相關實驗技能。(科學探究)探究點一觀察蝗蟲精母細胞減數(shù)分裂裝片【師問導學】根據(jù)教材P24觀察蝗蟲精母細胞減數(shù)分裂裝片的探究實踐活動，探討下列問題：1．當你的目光聚焦在顯微鏡視野中的一個細胞時，你怎樣判斷它處于減數(shù)分裂的哪個時期？2．減數(shù)分裂Ⅰ與減數(shù)分裂Ⅱ相比，中期細胞中染色體的不同點是什么？末期呢？3．通過比較同一時刻不同細胞的染色體特點，可以推測一個精母細胞在不同分裂時期的染色體變化，這一做法能夠成立的邏輯前提是什么？【智涂筆記】名師提醒1．選用雄性個體生殖器官為實驗材料的原因(1)一般來說，雄性個體產(chǎn)生的雄配子數(shù)量遠遠多于雌性個體產(chǎn)生的雌配子的數(shù)量。(2)雌性動物排卵排出的僅僅是初級卵母細胞或次級卵母細胞，排出的細胞先在輸卵管中發(fā)育到減數(shù)分裂Ⅱ中期，只有在受精的過程中才能繼續(xù)進行減數(shù)分裂Ⅱ，因此在卵巢中看不到完整的減數(shù)分裂。2．觀察蝗蟲精母細胞減數(shù)分裂裝片時，能看到染色體數(shù)目為N、2N、4N等不同的細胞分裂圖像，這是因為蝗蟲精巢中的精原細胞(染色體數(shù)為2N)既能進行有絲分裂，又能進行減數(shù)分裂。3．制作裝片時，細胞已經(jīng)死亡，不能觀察到減數(shù)分裂的連續(xù)過程?！編熣f核心】1．實驗原理蝗蟲的精母細胞進行減數(shù)分裂可形成精細胞，再通過變形形成精子。在此過程中，細胞中的染色體形態(tài)、位置和數(shù)目都在不斷地發(fā)生變化，因而可據(jù)此識別減數(shù)分裂的各個時期。2．實驗目的通過觀察蝗蟲精母細胞減數(shù)分裂裝片，識別減數(shù)分裂不同時期染色體的形態(tài)、位置和數(shù)目，加深對減數(shù)分裂過程的理解。3．實驗材料的選擇宜選用雄性個體的生殖器官。4．方法步驟5．實驗現(xiàn)象可從以下幾方面對上述實驗現(xiàn)象進行區(qū)分：減數(shù)分裂Ⅰ會出現(xiàn)同源染色體聯(lián)會、四分體形成、同源染色體在赤道板位置成對排列、同源染色體分離、移向細胞兩極的染色體分別由兩條染色單體組成等現(xiàn)象。減數(shù)分裂Ⅱ的中期，非同源染色體成單排列在細胞赤道板位置，移向細胞兩極的染色體不含染色單體。【針對檢測】1．下列關于觀察細胞減數(shù)分裂過程的實驗的敘述，錯誤的是()A．可用蝗蟲卵母細胞、蠶豆花粉母細胞的裝片觀察減數(shù)分裂B．用桃花的雄蕊制成裝片比用桃花的雌蕊制成裝片更容易觀察到減數(shù)分裂現(xiàn)象C．能觀察到減數(shù)分裂現(xiàn)象的裝片中，可能觀察到同源染色體聯(lián)會現(xiàn)象D．用洋蔥根尖制成裝片，能觀察到同源染色體聯(lián)會現(xiàn)象2．一個班級分組進行減數(shù)分裂實驗，下列操作及表述正確的是()A．換用高倍鏡時，從側面觀察，防止物鏡與裝片碰擦B．因觀察材料較少，性母細胞較小，顯微鏡視野應適當調亮C．為觀察染色體的形態(tài)，用粗準焦螺旋調節(jié)焦距D．一個視野中，用10×物鏡看到8個細胞，用40×物鏡則可看到32個細胞探究點二配子中染色體組合的多樣性【師問導學】一、根據(jù)教材P25～26模擬減數(shù)分裂中非同源染色體的自由組合實驗，探討下列問題：(1)含有2對、3對同源染色體的精原細胞，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？(2)含有n對同源染色體的精原細胞，可能產(chǎn)生多少種精子，產(chǎn)生每一種精子的比例是多少？(3)考慮四分體的交叉互換，分析含兩對同源染色體的1個精原細胞和卵原細胞，減數(shù)分裂最多能產(chǎn)生幾種精子和卵細胞？二、在不考慮交叉互換的情況下，分析產(chǎn)生配子的種類。1．若圖甲所示為一個精原細胞，則能形成多少種精子？若甲圖所示為一個卵原細胞，則能形成多少種卵細胞？2．若圖乙所示為一個精原細胞，則能形成多少種精子？若所示精原細胞數(shù)量足夠多，則能產(chǎn)生多少種精子？3．若圖乙所示為一個卵原細胞，則能形成多少種卵細胞？若圖乙所示卵原細胞數(shù)量足夠多，則能產(chǎn)生多少種卵細胞？三、某高等動物的基因型是AaBb，則：(1)一個精原細胞能形成幾個精子？請寫出它們的基因型。(2)一個卵原細胞能形成幾個卵細胞？請寫出它們的基因型。(3)請寫出該種動物某個體產(chǎn)生的精子或卵細胞的基因型。【智涂筆記】方法規(guī)律：根據(jù)染色體組成判斷配子來源的方法(1)若兩個精細胞中染色體完全相同，則它們可能來自同一個次級精母細胞。簡記為“同為同一‘次’”。(2)若兩個精細胞中染色體恰好“互補”，則它們可能來自同一個初級精母細胞分裂產(chǎn)生的兩個次級精母細胞。簡記為“補為同一‘初’”。(3)若兩個精細胞中的染色體有的相同，有的互補，只能判定可能來自同一個生物不同精原細胞的減數(shù)分裂過程。簡記為“同、補同一‘體’”。歸納提升若只考慮非同源染色體的自由組合，不考慮交叉互換，則含n對同源染色體的精(卵)原細胞產(chǎn)生的配子如下(m足夠大)：精(卵)原細胞個數(shù)配子個數(shù)配子實際種類1個精原細胞42種，表現(xiàn)為兩兩相同1個次級精母細胞21種1個卵原細胞11種1個次級卵母細胞11種m個精原細胞42nm個卵原細胞m2n【師說核心】1．配子中染色體組合多樣性的原因(1)減數(shù)第一次分裂后期，非同源染色體的自由組合。(2)四分體時期，同源染色體上非姐妹染色單體之間的交叉互換。2．配子來源的判斷方法(1)以二倍體生物一個精原細胞的減數(shù)分裂(不考慮交叉互換)為例，如圖所示。由圖可知：①E和F、G和H的染色體組成完全相同，分別來自同一次級精母細胞C、D；②E(F)與G(H)中的染色體“互補”，來自同一個初級精母細胞。(2)二倍體生物一個精原細胞的減數(shù)分裂(考慮交叉互換)，如圖所示。由圖可知：①E和F，G和H的染色體組成大同小異，分別來自同一次級精母細胞C、D；②E(F)與G(H)中的染色體“互補”，來自同一初級精母細胞。3．一般情況下減數(shù)分裂產(chǎn)生配子的種類(1)只考慮非同源染色體自由組合，不考慮交叉互換的情況。Y與y、R與r分別表示兩對同源染色體。(2)若考慮交叉互換，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?！踞槍z測】1．如圖表示染色體組成為AaCcDd的生物產(chǎn)生的精細胞。試根據(jù)細胞內染色體的組合分析，在不考慮交叉互換的情況下，下列相關敘述，不正確的是()A．上述精細胞至少來自4個精原細胞B．⑤⑧可能來自同一個精原細胞C．上述精細胞至少來自8個次級精母細胞D．①⑦可能來自同一個精原細胞2．圖中甲表示某動物精原細胞中的一對同源染色體。在減數(shù)分裂過程中，該對同源染色體發(fā)生了交叉互換，結果形成了①～④所示的四個精細胞。這四個精細胞中，來自同一個次級精母細胞的是()A．①與②B．②與③C．①與③D．②與④

探究點三受精作用及相關曲線【師問導學】如圖所示為生物體的有性生殖過程。1．結合細胞膜的成分，討論精子與卵細胞相互識別的物質基礎是什么？精子與卵細胞融合的過程體現(xiàn)了生物膜的什么特點？2．如果精子和卵細胞的細胞膜不具有一定的流動性，則精子和卵細胞是否還能受精？為什么？3．受精作用的實質是什么？受精作用有什么意義？【智涂筆記】受精卵中的染色體(核DNA)一半來自卵細胞，一半來自精子，但細胞質卻幾乎全部來自于卵細胞，故細胞質中的遺傳物質幾乎全部來自于母方?！編熣f核心】1．過程分析(1)對減數(shù)分裂結果的分析：經(jīng)減數(shù)分裂形成的生殖細胞(精子或卵細胞)的染色體數(shù)目比原始生殖細胞的減少一半。配子中的染色體數(shù)目只有體細胞的一半，并且沒有同源染色體。(2)對受精作用結果的分析：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)、一半來自卵細胞(母方)。使受精卵中的染色體數(shù)目恢復為體細胞染色體數(shù)，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。2．曲線分析(1)細胞中DNA含量變化曲線。①ab段為減數(shù)第一次分裂前的間期，bc段為減數(shù)第一次分裂，cd段為減數(shù)第二次分裂，即ad段為減數(shù)分裂。②e點表示進行受精作用。③eg段為受精卵的有絲分裂，其中ef段為有絲分裂間期，fg段為分裂期。(2)細胞中染色體數(shù)變化曲線。①O～a表示減數(shù)第一次分裂前的間期及減數(shù)第一次分裂，a～c表示減數(shù)第二次分裂。②d點表示進行受精作用。③d～f表示受精卵的有絲分裂?！踞槍z測】1．家鴿是進行有性生殖的生物，它之所以能保持染色體數(shù)目的恒定，是因為在生殖過程中要進行()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．染色體的復制和平均分配2．下列關于精子和卵細胞結合成受精卵過程的敘述，正確的是()①受精卵中的遺傳物質主要來自染色體②受精卵中的細胞質主要來自卵細胞③受精時精子全部進入卵細胞內④受精卵中的染色體一半來自父方，一半來自母方A．①②④B．②③④C．①③④D．①②③3．如圖是生物的有性生殖過程。下列敘述，正確的是()A．非同源染色體的自由組合發(fā)生在過程Ⅰ中B．由過程Ⅱ可知受精卵中的細胞質主要來自精子C．同源染色體的分離發(fā)生在過程Ⅰ和Ⅱ中D．僅有過程Ⅰ即可維持親子間染色體數(shù)目的恒定

4.(等級考選做，多選)如圖表示細胞分裂和受精作用過程中核DNA含量的變化，下列有關分析，正確的是()A．a(chǎn)、b、c分別進行減數(shù)分裂、受精作用、有絲分裂B．CD與OP的染色體數(shù)相同C．JK發(fā)生同源染色體聯(lián)會與分開D．OP的核DNA含量比MN增加1倍，原因是NO發(fā)生了DNA的復制【網(wǎng)絡建構】【主干落實】1．導致配子中染色體組合多樣性的原因。(1)同源染色體分離的同時，非同源染色體自由組合。(2)同源染色體上非姐妹染色單體間可發(fā)生交叉互換。2．受精卵中的核遺傳物質一半來自父方，一半來自母方，但細胞質基因幾乎全部來自母方。3．受精作用的實質是精子和卵細胞細胞核的融合。4．減數(shù)分裂和受精作用共同維持生物體細胞中染色體數(shù)目的恒定。1．如圖為某種植物細胞減數(shù)分裂過程中幾個特定時期的顯微照片。下列敘述正確的是()A．圖甲中，細胞的同源染色體之間可以發(fā)生互換B．圖乙中，移向細胞同一極的染色體組成相同C．圖丙中，染色體的復制正在進行，著絲粒尚未分裂D．圖丁中，細胞的同源染色體分離，染色體數(shù)目減半2．A和A′、B和B′分別代表細胞中的兩對同源染色體，下列來自同一個精原細胞的一組精子是()A．AB、A′B、AB′、A′B′B．AB、A′B′、AB、A′B′C．A′B′、A′B、A′B、A′B′D．A′B、A′B、AB、A′B′3．進行有性生殖的生物產(chǎn)生后代需經(jīng)過受精作用，下列相關生物學描述，錯誤的是()A．生物的發(fā)育是遺傳物質與環(huán)境相互作用的過程B．受精前卵細胞的呼吸和代謝異常旺盛，為受精過程做準備C．后代的多樣性體現(xiàn)了有性生殖的優(yōu)越性D．后代的多樣性有利于生物在自然選擇中進化4．(等級考選做，多選)下圖是某種動物細胞分裂過程中染色體數(shù)目變化情況，下列相關敘述不正確的是()A．圖中顯示了減數(shù)分裂、有絲分裂和受精作用過程B．C～H、I～M段可分別表示為一個細胞周期C．A～I段表示減數(shù)分裂D．E～F段發(fā)生了同源染色體的分離5．如圖是高等動物的生殖發(fā)育周期圖解(2N、N表示染色體數(shù))，試回答以下問題：(1)由成體開始到受精卵的形成主要需要經(jīng)過[]________和[]____________兩個過程。這兩個過程的重要意義是________________________________________________________________________。(2)哺乳動物的A過程發(fā)生在________________________________________________________________________中。(3)受精卵經(jīng)________________和________________最終發(fā)育為成體，此過程中細胞的分裂方式為________________________________________________________________________。教材第25～26頁?【探究·實踐】1．提示：有助于加深對減數(shù)分裂過程的理解，并為分析生物多樣性的原因打下基礎。2．提示：非同源染色體自由組合，同源染色體的非姐妹染色單體之間互換。3．開放性問題，答案合理即可。教材第27頁?【思維訓練】遺傳穩(wěn)定性遺傳多樣性配子形成配子中染色體來自親代，且配子中的染色體是一套完整的非同源染色體發(fā)生基因重組受精作用使生物前后代染色體數(shù)目恒定卵細胞與精子隨機結合教材第28頁?【練習與應用】一、概念檢測1．(1)√正常情況下，精子和卵細胞染色體數(shù)目均為體細胞染色體數(shù)目的一半。(2)√同一個生物體產(chǎn)生的卵細胞，由于在減數(shù)分裂過程中同源染色體的分離和非同源染色體的自由組合是隨機的，因此不同時期產(chǎn)生的卵細胞中的染色體組合具有多樣性。2．B正常情況下，15個初級卵母細胞形成15個卵細胞，5個初級精母細胞形成20個精子，精子與卵細胞結合，最多形成15個受精卵。3．D二、拓展應用1．在形成精子或卵細胞的減數(shù)分裂過程中，如果由于某種原因減數(shù)分裂Ⅰ時兩條13號染色體沒有分離而是進入了同一個次級精(卵)母細胞，再經(jīng)過減數(shù)分裂Ⅱ，就會形成含有2條13號染色體的精子或卵細胞；如果減數(shù)分裂Ⅰ正常，減數(shù)分裂Ⅱ時13號染色體的著絲粒分裂，形成了2條13號染色體，但這2條13號染色體沒有分別移向細胞兩極，而是進入了同一個精子或卵細胞。這樣異常的精子或卵細胞就含有24條染色體，其中13號染色體是2條。若一個正常的精子或卵細胞(含23條非同源染色體，其中只含有1條13號染色體)與上述異常的卵細胞或精子結合成受精卵，則該受精卵含47條染色體，其中13號染色體為3條。當該受精卵發(fā)育成個體時，這個個體的體細胞中的染色體數(shù)目就是47條，含有3條13號染色體。2．63條。騾的體細胞(原始生殖細胞)中含有63條染色體，其中32條來自馬，31條來自驢，騾的原始生殖細胞中不存在同源染色體，在進行減數(shù)分裂時染色體不能聯(lián)會，故不能形成正常的配子。eq\x(溫馨提示：請完成課后分層檢測案6)第2課時減數(shù)分裂和受精作用互動·探究·智涂探究點一【師問導學】1．提示：減數(shù)分裂的不同時期染色體有不同的特征。2．提示：減數(shù)分裂Ⅰ中期，兩條同源染色體分別排列在細胞赤道板的兩側；末期在細胞兩極的染色體由該細胞一整套非同源染色體組成，其數(shù)目是體細胞染色體數(shù)目的一半，每條染色體均由兩條染色單體構成。減數(shù)分裂Ⅱ中期，所有染色體的著絲粒排列在細胞的赤道板位置；末期細胞兩極的染色體不含染色單體。3．提示：邏輯前提是同一生物的不同細胞，所含遺傳物質相同；增殖的過程相同；不同細胞可能處于細胞分裂的不同階段。因此，可以通過觀察多個精母細胞的減數(shù)分裂，推測出一個精母細胞減數(shù)分裂過程中染色體的連續(xù)變化?！踞槍z測】1．解析：蝗蟲卵母細胞和蠶豆花粉母細胞都屬于原始生殖細胞，可以進行減數(shù)分裂，可以作為觀察減數(shù)分裂的實驗材料，A正確；桃花的雄蕊中進行減數(shù)分裂的花粉母細胞數(shù)量較多，而桃花的雌蕊中進行減數(shù)分裂的胚囊母細胞數(shù)量較少，故用桃花的雄蕊制成裝片比用桃花的雌蕊制成裝片更容易觀察到減數(shù)分裂現(xiàn)象，B正確；減數(shù)分裂Ⅰ前期發(fā)生同源染色體聯(lián)會，可以通過觀察細胞減數(shù)分裂裝片來觀察聯(lián)會現(xiàn)象，C正確；洋蔥根尖細胞進行有絲分裂，用洋蔥根尖制成的裝片可以用來觀察有絲分裂，有絲分裂過程中沒有同源染色體聯(lián)會現(xiàn)象的發(fā)生，D錯誤。答案：D2．解析：高倍鏡鏡頭較長，換用時應從側面觀察，防止物鏡與裝片碰擦，A正確；本實驗要用高倍鏡觀察，視野應適當調亮，但原因不是材料少，性母細胞小，B錯誤；觀察染色體的形態(tài)需要用高倍鏡，使用高倍鏡時只能用細準焦螺旋調節(jié)焦距，C錯誤；放大倍數(shù)越大，看到的細胞數(shù)目越少，D錯誤。答案：A探究點二【師問導學】一、(1)提示：含有2對同源染色體的精原細胞可能產(chǎn)生4種精子，每一種精子的比例是1/4；含有3對同源染色體的精原細胞可能產(chǎn)生8種精子，產(chǎn)生每一種精子的比例是1/8。(2)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)提示：①1個精原細胞減數(shù)分裂和變形后產(chǎn)生4個精子，在不發(fā)生交叉互換的情況下，4個精子兩兩相同，即有2種類型；若四分體時期發(fā)生交叉互換，則4個精子各不相同，即4種類型。②無論是否發(fā)生交叉互換，1個卵原細胞經(jīng)減數(shù)分裂后，只能產(chǎn)生1個卵細胞，即1種類型。二、1．提示：2種精子：A和a；1種卵細胞：A或a。2．提示：2種精子，AB和ab或Ab和aB；若所示精原細胞數(shù)量足夠多，則能產(chǎn)生4種精子，AB、ab、Ab、aB。3．提示：1個卵原細胞可以形成1種卵細胞，即AB或ab或Ab或aB。該種卵原細胞數(shù)量足夠多時可產(chǎn)生4種卵細胞，即AB、ab、Ab、aB。三、(1)提示：四個，AB、AB、ab、ab或Ab、Ab、aB、aB。(2)提示：一個，AB或ab或Ab或aB。(3) 提示：都是四種：AB、ab、Ab、aB?！踞槍z測】1．解析：在不考慮交叉互換的情況下，每個精原細胞可產(chǎn)生兩個不同的次級精母細胞，每個次級精母細胞又可產(chǎn)生2個基因組成相同的精細胞，因此圖中①④可能來自同一個精原細胞，②⑥可能來自同一個精原細胞，③⑦可能來自同一個精原細胞，⑤⑧可能來自同一個精原細胞，因此上述精細胞至少來自4個精原細胞，故A、B正確；1個次級精母細胞能產(chǎn)生2個相同的精細胞，圖中8個精細胞的基因型各不相同，至少來自8個次級精母細胞，故C正確；①⑦不可能來自同一個精原細胞，故D錯誤。答案：D2．解析：在減數(shù)第一次分裂同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生交叉互換后，同一個著絲粒上連接著的兩條染色單體，絕大部分相同，少數(shù)部分不相同，因此來自同一個次級精母細胞的有②與③、①與④。答案：B探究點三【師問導學】1．提示：精、卵細胞相互識別的物質基礎是細胞膜表面的糖蛋白。精、卵細胞相互融合體現(xiàn)了膜的流動性。2．提示：不能，因為受精作用首先需要精子和卵細胞的細胞膜融合，而細胞膜具有流動性是細胞膜融合的基礎。3．提示：精子和卵細胞的細胞核的融合；減數(shù)分裂和受精作用對于維持生物前后代體細胞中染色體數(shù)目的恒定性，以及生物的遺傳和變異具有重要的意義。【針對檢測】1．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胞；通過受精作用，雌雄配子結合形成受精卵，維持染色體數(shù)目恒定。答案：A2．解析：在受精作用過程中，精子只是頭部進入卵細胞，因此受精卵中的染色體一半來自父方，一半來自母方，而細胞質主要來自卵細胞。答案：A3．解析：分析題圖可知，過程Ⅰ是減數(shù)分裂，過程Ⅱ是受精作用。非同源染色體的自由組合發(fā)生在減數(shù)第一次分裂的后期，A正確；受精卵中的細胞質主要來自卵細胞，B錯誤；同源染色體的分離僅發(fā)生在過程Ⅰ中，C錯誤；過程Ⅰ和Ⅱ共同維持親子間染色體數(shù)目的恒定，D錯誤。答案：A4．解析：a階段表示有絲分裂過程中核DNA含量的變化規(guī)律，b階段表示減數(shù)分裂過程中核DNA含量的變化規(guī)律，c階段表示受精作用和有絲分裂過程中核DNA含量變化規(guī)律，A項錯誤；圖中CD和OP都表示有絲分裂前期、中期和后期，所以CD與OP的染色體數(shù)相同，B項正確；JK表示減數(shù)第二次分裂末期，而同源染色體聯(lián)會與分開發(fā)生在減數(shù)第一次分裂過程中，C項錯誤；OP的核DNA含量比MN增加1倍，原因是NO發(fā)生了DNA的復制，D項正確。答案：BD歸納·提升·素養(yǎng)【網(wǎng)絡建構】①多樣性②受精卵當堂·即時·反饋1．解析：根據(jù)圖甲染色體的特點，可知圖