学年高中生物 第二章 基因和染色体的关系 第1节 减数分裂和受精作用 第3课时 减.docx

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学年高中生物第二章基因和染色体的关系第1节减数分裂和受精作用第3课时减

第3课时　减数分裂的观察、受精作用

[学习导航]　1.结合教材P21内容，学会使用高倍镜观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片，并掌握辨析各时期分裂图像的技巧。

2.结合P23模型建构过程，阐明配子多样性的原因。

3.阅读教材，概述受精作用的过程和意义。

[重难点击]　1.细胞分裂图像的辨析规律。

2.配子多样性的原因。

减数分裂形成的精子和卵细胞，必须相互结合形成受精卵，才能发育成新个体。

卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程，称为受精作用。

受精作用的过程如何呢？

一、观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片

1．实验原理

蝗虫的精母细胞进行减数分裂过程中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化，因而可据此识别减数分裂的各个时期。

2．实验流程

（1）装片制作：

解离→漂洗→染色→制片。

（2）显微观察

特别提醒　观察减数分裂实验时通常不选择雌性个体，原因是：

（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不连续，排卵时排出的仅仅是初级卵母细胞或次级卵母细胞。

在动物的睾丸中，有丝分裂和减数分裂都能发生，结合下图尝试区分不同时期的分裂图像：

1．前期：

染色体散乱排列在细胞中，无核膜、核仁。

（1）A1属于什么时期？

判断的依据是什么？

答案　A1为减数第二次分裂前期，因为没有同源染色体。

（2）A2属于什么时期？

判断的依据是什么？

答案　A2为减数第一次分裂前期，因为有同源染色体联会现象。

（3）A3属于什么时期？

判断的依据是什么？

答案　A3为有丝分裂，因为含有同源染色体，但是不联会。

2．中期：

染色体排列在细胞中部。

（1）B1有什么特殊之处？

属于什么时期？

答案　同源染色体的着丝点排列在赤道板两侧，为减数第一次分裂中期。

（2）B2和B3的着丝点都排列在赤道板上，如何区分？

答案　B2含有同源染色体，属于有丝分裂中期；B3无同源染色体，属于减数第二次分裂中期。

3．后期：

染色体移向两极，动物细胞膜开始凹陷。

（1）C1和C2均含有染色单体，都为减数第一次分裂后期，细胞的名称分别是什么？

答案　C1细胞质均等分裂，是初级精母细胞；C2细胞质不均等分裂，是初级卵母细胞。

（2）观察C3、C4、C5中移向一极的染色体，含有同源染色体的是哪个？

属于什么时期？

答案　C3有同源染色体，是有丝分裂后期。

（3）C4、C5属于什么时期？

分别是什么细胞？

答案　C4、C5无同源染色体，为减数第二次分裂。

C4细胞质均等分裂，是次级精母细胞或者第一极体；C5细胞质不均等分裂，为次级卵母细胞。

知识整合　判断细胞分裂图像时，先根据染色体的位置确定所处的时期，再看有无同源染色体，如果没有就是减数第二次分裂，如果有同源染色体，再看是否有联会、四分体排列在赤道板、同源染色体分离等行为，如果有则是减数第一次分裂，如果没有则是有丝分裂。

1．下列关于观察细胞减数分裂实验的叙述中，错误的是（　　）

A．可用蝗虫精母细胞、蚕豆花粉母细胞的固定装片观察细胞的减数分裂

B．用桃花的雄蕊比用桃花的雌蕊制成的装片，更容易观察到减数分裂现象

C．能观察到减数分裂现象的装片中，也可能观察到同源染色体的联会现象

D．用洋葱根尖制成的装片，能观察到同源染色体的联会现象

答案　D

解析　只有性原细胞能发生减数分裂，因此可用蝗虫精母细胞、蚕豆花粉母细胞的固定装片观察细胞的减数分裂；桃花的雄蕊比雌蕊多，故用雄蕊制成的装片更容易观察到减数分裂现象；减数分裂过程中有同源染色体联会现象；洋葱根尖细胞不能进行减数分裂，故无同源染色体的联会现象。

2．如图为某动物体内细胞分裂的一组图像，下列叙述正确的是（　　）

A．上述①、②、③细胞中染色体与DNA分子数目比例为1∶2

B．细胞①、②、③、⑤产生的子细胞中均有同源染色体

C．表示有丝分裂的细胞及分裂的顺序是③→②→①

D．④细胞分裂前，细胞中染色体与DNA分子数目比例为1∶2

答案　D

解析　①为有丝分裂后期，②为减数第一次分裂后期，③为有丝分裂中期，故C项不正确。

细胞中染色体与DNA分子数目的比例为1∶2的图形中，应有染色单体，据图可知①中无染色单体，只有②③符合，故A选项不正确。

④为减数第二次分裂后期，此细胞分裂前，细胞中有染色单体，染色体与DNA分子数目比例为1∶2，故D项正确。

有丝分裂是产生体细胞的分裂方式，分裂过程中同源染色体没有分离，因此细胞①③产生的子细胞有同源染色体，②产生的子细胞无同源染色体，而⑤图是分裂间期，看不出是有丝分裂还是减数分裂间期，故B项不正确。

方法链接

　“三看法”判定细胞的分裂图像

二、配子中染色体组合的多样性与受精作用

1．配子中染色体组合的多样性的原因

（1）减数第一次分裂前期同源染色体联会后，四分体中的非姐妹染色单体之间容易发生交叉互换。

（2）减数第一次分裂后期同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合。

2．受精作用

（1）定义：

卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。

（2）过程

①精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。

②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。

③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：

受精卵中的染色体数目又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）。

3．减数分裂和受精作用的意义

（1）子代呈现多样性，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和生物的遗传和变异都具有重要意义。

1．下图中的A、a和B、b表示原始生殖细胞中的两对同源染色体：

（1）情况1最终产生的子细胞有几种类型？

情况2最终产生的子细胞有几种类型？

答案　情况1的子细胞有2种类型：

AB、ab。

情况2的子细胞有2种类型：

Ab、aB。

（2）据此推断：

含有n对同源染色体的生物体可产生的配子类型为多少种？

答案　2n种。

（3）含有n对同源染色体的生物体可产生的配子类型有时候要比上述结论多，可能的原因是什么？

答案　发生了同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换。

2．下图是细胞减数分裂与受精作用过程中的DNA含量变化曲线，请分析：

（1）图中表示减数分裂过程的是哪一段？

表示受精作用的是哪一段？

答案　AB段表示减数分裂；CD段表示受精作用。

（2）DE段的含义是什么？

答案　受精卵的有丝分裂。

（3）mn、ik两段的DNA含量相等，染色体数量也相等吗？

答案　不相等。

ik段表示有丝分裂前期、中期和后期，mn段表示减数第一次分裂的前期、中期和后期，有丝分裂后期染色体数是mn段的2倍。

（4）试画出减数分裂与受精作用过程中的染色体数目的对应变化曲线（标出A、B、C、D、E各点）。

答案　如图所示：

知识整合　配子多样性的原因有：

减数第一次分裂前期四分体中的非姐妹染色单体之间容易发生交叉互换；减数第一次分裂后期，非同源染色体自由组合。

减数分裂产生的配子经受精作用形成受精卵后，开始进行有丝分裂。

3．某种生物三对等位基因分布在三对同源染色体上，下图表示该生物的精细胞，根据细胞内基因的类型，判断其精细胞至少来自（　　）

A．2个精原细胞B．4个精原细胞

C．3个精原细胞D．5个精原细胞

答案　B

解析　解答本题的关键是要知道1个精原细胞产生4个精细胞，但只有两种精子。

一个次级精母细胞可产生两个相同的精细胞。

根据分离定律和自由组合定律可知，①和④、②和⑥、③和⑦、⑤和⑧分别来自同一个精原细胞，因此题干中的8个精细胞至少来自4个精原细胞。

4．下面对高等动物通过减数分裂形成的雌、雄配子以及受精作用的描述，正确的是（　　）

A．每个卵细胞继承了初级卵母细胞

的细胞质

B．进入卵细胞并与之融合的精子几乎不携带细胞质

C．整个精子进入卵细胞内，完成受精作用

D．雌雄配子彼此结合的机会相等，因为它们的数量相等

答案　B

解析　形成卵细胞时，减数分裂后期细胞质不均等分裂。

受精作用的实质是细胞核中遗传物质的融合，而不是整个精子与卵细胞的融合。

对高等动物来说，雄配子的数量多于雌配子。

易错提醒

　个体发育过程中有丝分裂、减数分裂和受精作用的关系

1．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B．家兔胚胎

C．绵羊肝脏D．牛卵巢

答案　D

解析　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，而牛的卵巢内，一部分卵原细胞进行减数分裂，在减数第二次分裂的前期、中期及分裂结束后新形成的卵细胞、第二极体的染色体数目都是体细胞的一半，一部分卵原细胞进行有丝分裂，在分裂后期染色体数为体细胞的2倍。

2.如图是某哺乳动物的一个细胞，它可能属于下列何种细胞（　　）

A．肝细胞

B．第一极体

C．初级卵母细胞

D．卵细胞

答案　B

解析　解题时首先要仔细观察细胞内染色体的数目、形态和排列状态，然后回忆对照减数分裂过程中生殖细胞形成图解，即可筛选出正确的答案。

图中显示的是形状大小各不相同的5条染色体，并且每条染色体都已经复制，各含有两条染色单体，因此可以推出这是经过减数第一次分裂后的细胞，且着丝点未分离。

只有B项符合要求。

3．1个精原细胞和1个卵原细胞最多产生多少种精子和多少种卵细胞（考虑交叉互换）（　　）

A．2,1B．不确定，不确定

C．4,4D．4,1

答案　D

解析　1个精原细胞如果不考虑交叉互换，染色单体相同，经减数分裂最多产生两两相同的4个精子；如果考虑交叉互换，染色单体并不完全相同，减数第二次分裂后期着丝点分裂，得到的4个精子都不相同。

1个卵原细胞经减数分裂只产生1个卵细胞，最多也就1种卵细胞。

4．下列有关受精作用的叙述，错误的是（　　）

A．受精卵中全部遗传物质来自父母双方的各占一半

B．受精时，精子和卵细胞双方的细胞核相互融合

C．受精卵中染色体数与本物种体细胞中染色体数相同

D．受精卵中的染色体来自父母双方的各占一半

答案　A

解析　因为遗传物质并不是全部存在于染色体上，在细胞质内的线粒体和叶绿体中也有少量的遗传物质（DNA），而受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞，所以来自母方的遗传物质比父方多，故A项错误。

5．下图为一个卵原细胞在细胞分裂过程中核DNA含量变化示意图，请分析回答下列问题：

（1）AB时期的细胞叫做________，BC时期发生的变化是____________________________

________________________________________________________________________。

（2）A→D→E时期进行的是________________，EF时期的细胞叫做________________。

（3）E→F→G时期进行的是________________。

（4）GH时期的细胞叫做____________。

（5）HI时期表示发生了__________。

IJ时期的细胞叫做________，进行的细胞分裂方式是________。

答案　

（1）卵原细胞　DNA的复制和有关蛋白质的合成

（2）减数第一次分裂　次级卵母细胞或极体

（3）减数第二次分裂　（4）卵细胞

（5）受精作用　受精卵　有丝分裂

解析　

（1）AB时期，染色体未复制，此时期的细胞称为卵原细胞；BC时期为减数第一次分裂前的间期，进行DNA复制和有关蛋白质的合成。

（2）根据曲线中DNA含量变化特点可知，A→D→E时期表示减数第一次分裂；EF时期进行的是减数第二次分裂，此时的细胞称为次级卵母细胞或极体。

（3）根据曲线中核DNA含量变化特点可知，E→F→G时期表示减数第二次分裂。

（4）GH时期表示减数分裂完成，此时的细胞称为卵细胞。

（5）HI时期表示受精作用，精子与卵细胞结合形成受精卵，故IJ时期的细胞称为受精卵；受精卵进行有丝分裂。

课时作业

[学考达标]

1．某动物体细胞中的染色体数为2n，将该动物的精巢切片置于显微镜下，观察到的细胞中的染色体数目可能是（　　）

A．n和2nB．2n和3n

C．n、2n和4nD．2n、3n和4n

答案　C

解析　精巢中的细胞并非全部进行减数分裂，有些进行有丝分裂，有些进行减数分裂。

有丝分裂过程中，染色体数目可能为2n或4n；减数分裂过程中，染色体数目可能为2n或n。

所以共有三种可能，即4n、2n或n。

2．下图为高等动物的细胞分裂示意图。

下列叙述正确的是（　　）

A．甲一定为次级精母细胞

B．乙一定为初级精母细胞

C．丙为次级卵母细胞或极体

D．丙中的M、m为一对同源染色体

答案　B

解析　甲处于减数第二次分裂后期，细胞质均等分裂，可能为次级精母细胞或第一极体；丙处于减数第二次分裂后期，细胞质不均等分裂，是次级卵母细胞；丙中的M、m不是同源染色体，而是姐妹染色单体分开后形成的两条染色体；乙处于减数第一次分裂后期，细胞质均等分裂，是初级精母细胞。

3．在某哺乳动物（体细胞染色体数＝24）的睾丸中，细胞甲和细胞乙的染色体、染色单体、核DNA分子数依次是24、48、48和12、24、24。

下列关于细胞甲和细胞乙的分裂方式的判断正确的是（　　）

A．细胞甲、乙可能都在进行减数分裂

B．细胞甲、乙可能都在进行有丝分裂

C．细胞甲不可能进行减数分裂，细胞乙可能进行有丝分裂

D．细胞甲不可能进行有丝分裂，细胞乙可能进行减数分裂

答案　A

解析　该哺乳动物体细胞染色体数目为24条，细胞甲中染色体、染色单体、核DNA数量依次为24、48、48，可以推测细胞甲可能处于有丝分裂或减数第一次分裂过程中；细胞乙中染色体、染色单体、核DNA数量依次为12、24、24，可以推测细胞乙处于减数第二次分裂过程中。

4．减数分裂产生的配子内，染色体组成具有多样性，主要取决于（　　）

A．同源染色体的复制

B．同源染色体的联会和分离

C．同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换和非同源染色体的自由组合

D．染色体着丝点的分裂

答案　C

解析　减数分裂过程中，联会后同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换和减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合都会增加配子中染色体组合的多样性。

5．一雄性生物体，其体细胞有3对同源染色体。

在不进行交叉互换的情况下，此生物体可产生精原细胞的种类、次级精母细胞的种类以及精子的种类是（　　）

A．1、8、8B．2、8、8

C．8、8、8D．8、64、64

答案　A

解析　精原细胞经有丝分裂产生，所以只产生一种精原细胞。

在不考虑交叉互换的情况下，一种次级精母细胞产生一种精子。

此生物体可产生23＝8种精子，所以对应次级精母细胞有23＝8种。

6．下列由某二倍体（2n）的精子和卵细胞结合成受精卵的过程中，正确的是（　　）

①受精卵中的遗传物质主要来自染色体　②受精卵中的细胞质主要来自卵细胞　③受精时精子全部进入卵细胞内　④精子和卵细胞的染色体合在一起成为4n条

⑤受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方

A．①②⑤B．③④⑤

C．①③④D．②③④

答案　A

解析　发生受精作用时，精子只是头部进入卵细胞，受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方，而细胞质主要来自卵细胞，精子和卵细胞都是通过减数分裂过程产生的，细胞中都有n条染色体，故发生受精作用后的受精卵中，染色体恢复为2n条。

[高考提能]

7．下图是雄果蝇细胞减数分裂图，下列说法正确的是（　　）

A．图Ⅰ表示的细胞中有8条染色体，在分裂期间可形成8个四分体

B．图Ⅱ表示的细胞中没有同源染色体

C．a、b、c、d染色体的组成各不相同

D．图Ⅲ可能是4个精细胞，也可能是1个卵细胞和三个极体

答案　B

解析　由图可知，图Ⅰ细胞中有8条染色体，减数分裂过程中只能形成4个四分体；图中a与b、c与d分别含相同染色体组合；该图为雄果蝇细胞，故a～d均为精细胞，不是卵细胞或极体。

8．下图为某一哺乳动物生殖发育过程中不同细胞的分裂方式示意图，下列叙述正确的是（　　）

A．图①②③④中都有同源染色体

B．图②所处时期中正在发生交叉互换

C．①细胞在分裂末期形成细胞板，分裂成两个子细胞

D．一般不用该生物的性腺作为观察减数分裂的实验材料

答案　D

解析　①②③④分别为有丝分裂后期、减数第一次分裂中期、有丝分裂中期、减数第二次分裂后期，细胞中同源染色体分别有4、2、2、0对，A错误；②为减数第一次分裂中期，而交叉互换发生在减数第一次分裂前期（四分体），B错误；①细胞为动物细胞，不会出现细胞板，C错误；根据④细胞可判断该生物为雌性，又因为卵细胞的数量较少，一般不选择雌性性腺来观察减数分裂，D正确。

9.如图表示某动物的精原细胞，该细胞在减数分裂过程中发生了交叉互换。

则由该细胞形成的精子类型可能是（　　）

答案　B

解析　经交叉互换的精原细胞会形成4种类型的精细胞，选项A、C中分别只有1、0条染色体发生了交叉互换，不符合交叉互换的现象；选项D中只含有两种类型的配子。

10．下图表示细胞分裂和受精作用过程中核DNA含量和染色体数目的变化，据图分析不正确的是（　　）

A．a阶段为有丝分裂、b阶段为减数分裂

B．L→M所示过程与细胞膜的流动性有关

C．GH段和OP段，细胞中含有的染色体数是相等的

D．MN段发生了核DNA含量的加倍

答案　C

解析　a阶段为有丝分裂、b阶段为减数分裂；L→M所示过程表示受精作用，与细胞膜的流动性有关；GH段细胞中含有的染色体数是OP段的一半；MN段包括有丝分裂间期、前期和中期，所以发生了核DNA含量的加倍。

11．以下是基因型为AaBb的高等雌性动物细胞分裂图像及细胞分裂过程中染色体数目变化曲线，请回答下列相关问题：

（1）图甲所示细胞内有________个染色体组，分裂产生的子细胞的基因型是________。

不具有同源染色体的细胞是________。

（2）图丙所示细胞名称为____________，其染色体变化对应图丁的________段。

（3）若用光学显微镜观察到图中细胞所示的染色体，需用________________________染色；若鉴定染色体的主要成分时，需用到__________试剂和__________试剂。

（4）若图乙细胞分裂完成后形成了基因型为AaB的子细胞，其原因最可能是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（5）若图丙中一条染色体上的B基因变为b基因，则产生这种情况的原因可能是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）4　AaBb　丙　

（2）第一极体　de　（3）龙胆紫溶液或醋酸洋红液　甲基绿（二苯胺）　双缩脲　（4）减数第一次分裂后期同源染色体1号与2号没有分开　（5）基因突变或同源染色体中非姐妹染色单体间交叉互换

解析　

（1）图甲所示细胞处于有丝分裂后期，有4个染色体组，分裂产生的子细胞的基因型与母细胞基因型相同，即AaBb。

图乙所示细胞处于减数第一次分裂前期。

图丙所示细胞处于减数第二次分裂后期，不具有同源染色体。

（2）图丙细胞均等分裂，是第一极体，染色体数目变化对应图丁的de段。

（3）用光学显微镜观察到图中细胞所示的染色体，需用龙胆紫溶液或醋酸洋红液染色；染色体的主要成分是DNA与蛋白质，若鉴定染色体的主要成分，需用到甲基绿（二苯胺）试剂和双缩脲试剂。

（4）若图乙细胞分裂完成后形成了基因型为AaB的子细胞，其原因最可能是1号与2号染色体在减数第一次分裂后期没有正常分离。

（5）该动物进行减数分裂的细胞中姐妹染色单体上出现等位基因，原因是基因突变或同源染色体中非姐妹染色单体间发生了交叉互换。

12．下图中甲是某高等生物在生殖发育过程中细胞内染色体数目变化曲线，乙是该生物一个细胞的局部结构模式图。

请分析回答下列问题：

（1）该生物个体发育的起点是通过甲图中的[　]____________形成的，在个体发育过程中进行[　]__________过程。

（2）姐妹染色单体分离发生在[　]________________期和[　]__________期。

（3）乙图细胞所处的分裂时期属于甲图中[　]（填数字）阶段；该生物细胞中染色体数最多有________条。

（4）乙图细胞的分裂方式与其他体细胞的分裂方式相比，其本质区别是____________________，具有这种细胞分裂方式进行生殖的生物，其后代有利于在自然选择中进化，体现其优越性。

答案　

（1）B　受精作用　C　有丝分裂　

（2）③　减数第二次分裂后　⑥　有丝分裂后　（3）②　16　（4）子细胞染色体数目减半

13．如图表示高等生物的生活史示意图，请据图回答下列问题：

（1）过程A表示________________，它发生在哺乳动物的__________________中。

（2）过程B表示____________，其实质是__________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）如果该图表示被子植物的生活史，那么个体发育的起点是从____________开始的，主要进行____________分裂。

（4）假设成体Ⅰ的染色体数目为20条，那么图中Ⅲ和Ⅳ的染色体数目依次为____________。

（5）若人的成熟神经细胞核中DNA含量为a，下列各项核DNA含量分别为2a、a、0.5a的是（　　）

A．初级精母细胞、次级精母细胞、精子

B．精原细胞减数分裂间期、精细胞、第二极体

C．精原细胞有丝分裂后期、口腔上皮细胞、成熟红细胞

D．正在发生凋亡的细胞、癌细胞、卵细胞

答案　

（1）减数分裂　睾丸或卵巢　

（2）受精作用

精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合　（3）受精卵　有丝　（4）10条和20条　（5）A

[真题体验]

14．（2014·安徽，4改编）某种植物细胞减数分裂过程中几个特定时期的显微照片如下。

下列叙述正确的是（　　）

A．图甲中，细胞的同源染色体的非姐妹染色单体之间可发生交叉互换

B．图乙中，移向细胞两极的染色体组成相同

C．图丙中，染色体的复制正在进行，着丝点尚未分裂

D．图丁中，细胞的同源染色体分离，染色体数目减半

答案　A

解析　由题意可知，图示细胞处于减数分裂过程中，由图示各细胞的分裂特点可知，甲细胞处于减数第一次分裂前期，此时同源染色体的非姐妹染色单体之间可发生交叉互换，A项正确；乙图处于减数第一次分裂后期，此时细胞两极分别为两组非同源染色体，B项错误；图丙处于减数