学年新教材高中生物 第2章 基因和染色体的关系 第1节 减数分裂和受精作用Ⅲ学案 新人教.docx

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学年新教材高中生物第2章基因和染色体的关系第1节减数分裂和受精作用Ⅲ学案新人教

第1节　减数分裂和受精作用（Ⅲ）

1．通过配子中染色体组合的多样性，理解生命的特殊性和差异性。

（生命观念）　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。

（科学思维）

一、配子中染色体组合的多样性

1．原始生殖细胞中的染色体组成：

父亲体内所有的精原细胞，染色体组成并无差别；母亲体内的卵原细胞也是如此，但是同样的精（卵）原细胞会（填“会”或“不会”）产生染色体组成不同的配子。

2．配子染色体组合的多样性

（1）原因

时期

图示

染色体行为

减数分裂Ⅰ前期

四分体中非姐妹染色单体之间，可能交换相应片段

减数分裂Ⅱ后期

同源染色体分离，非同源染色体自由组合

（2）意义：

导致不同配子的遗传物质有差异，使同一双亲的后代呈现多样性。

二、受精作用

1．受精作用的概念：

卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。

2．受精作用的过程

图示

说明

精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面

卵细胞的细胞膜发生复杂的生理反应，阻止其他精子进入

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.受精作用的结果：

受精卵中有一半的染色体来自精子（父方），另一半来自卵细胞（母方），染色体数目又恢复到体细胞中的数目。

4．受精作用的意义

（1）稳定性：

受精作用对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定具有重要意义。

（2）多样性：

由于减数分裂形成的配子，其染色体组合具有多样性，导致不同配子遗传物质的差异，加上受精过程中精卵结合的随机性，同一双亲的后代必然呈现多样性。

这种多样性有利于生物在自然选择中进化。

知识点一　配子中染色体组合的多样性

1．产生配子的种类分析

分析正常情况下产生配子种类时应特别注意是“一个个体”还是“一个性原细胞”。

（1）若是一个个体，则可产生2n种配子，n代表同源染色体的对数或等位基因的对数。

（2）若是一个性原细胞，则一个卵原细胞仅产生1个卵细胞，而一个精原细胞可产生4个（2种）精细胞。

例如YyRr基因型的个体产生配子情况如下：

项目

可能产生配子的种类

实际能产生配子的种类

一个精原细胞

4种

2种（YR、yr或Yr、yR）

一个雄性个体

4种

4种（YR、yr、Yr、yR）

一个卵原细胞

4种

1种（YR或yr或Yr或yR）

一个雌性个体

4种

4种（YR、yr、Yr、yR）

2.“口诀法”判断配子的来源

3．减数分裂过程中的异常分析

（1）减数分裂Ⅰ异常（同源染色体未分离）

（2）减数分裂Ⅱ异常（姐妹染色单体未分离）

1.（2019·汉中模拟）某生物的基因组成如图所示，则它产生配子的种类及它的一个精原细胞产生精子的种类分别是（　　）

A．2种和2种　　B．4种和2种

C．2种和4种D．8种和4种

答案：

B

2．图甲是某生物的一个精细胞，根据染色体的类型和数目，判断图乙中与其来自同一个精原细胞的有（　　）

A．①②B．①④

C．①③D．②④

解析：

选C。

减数分裂Ⅰ的特点：

同源染色体分离；减数分裂Ⅱ的特点：

次级精母细胞内由同一着丝粒相连的两条姐妹染色单体分开成为两条子染色体分别进入两个精细胞中，所以由同一精原细胞最终分裂形成的精细胞中，染色体组成基本相同或恰好“互补”。

根据图乙中各细胞内染色体特点分析，图乙中①与图甲精细胞的染色体组成“互补”，图乙中③与图甲精细胞的染色体组成基本相同，由此可判断出①③与图甲精细胞来自同一个精原细胞。

3．（2019·河南平顶山高一期末）观察到的某生物（2n＝6）减数分裂Ⅱ后期细胞如图所示。

下列解释合理的是（　　）

A．减数分裂Ⅰ中有一对同源染色体没有分离

B．减数分裂Ⅱ中有一对染色单体没有分离

C．减数分裂Ⅰ前有一条染色单体没有分离

D．减数分裂Ⅱ前有一条染色体多复制一次

解析：

选A。

某生物（2n＝6）正常减数分裂Ⅱ后期染色体的数目为6条，且不存在同源染色体，而题图所示细胞染色体的数目为8条，并且2号位置和4号位置的染色体互为同源染色体，可能的原因是减数分裂Ⅰ中有一对同源染色体没有分离，进入了细胞同一极，在减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，所以最终多了两条染色体，A合理。

知识点二　受精作用

减数分裂与受精作用过程分析

（1）受精卵是新个体的第一个细胞，其分裂是新个体发育的起点。

（2）精子和卵细胞是亲子代之间联系的桥梁，它们将亲代的DNA传递给子代。

（3）受精作用中，精子和卵细胞的随机结合是遗传多样性的重要条件之一。

4．下列是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1/4的细胞质

B．同源染色体进入卵细胞的机会并不相等，因为一次减数分裂只形成一个卵细胞

C．进入卵细胞并与之融合的精子几乎不携带细胞质

D．雌、雄配子彼此结合的机会相等，因为它们的数量相等

解析：

选C。

卵细胞的形成过程中细胞质进行不均等分裂，所以每个卵细胞继承的初级卵母细胞的细胞质应大于1/4，A项错误；同源染色体分离进入卵细胞的机会相等，B项错误；受精时，精子的头部进入卵细胞，尾部留在卵细胞外面，而精子的头部主要是由细胞核发育而成的，因此进入卵细胞并与之融合的精子几乎不携带细胞质，C项正确；雌、雄配子彼此结合的机会相等，但它们的数量不相等，D项错误。

5．下图表示某生物几种细胞分裂过程中的染色体数目变化，下列有关说法中正确的是（　　）

A．ab段细胞中一定不存在同源染色体

B．仅bc段细胞中没有同源染色体

C．e产生的原因是染色体复制

D．fg段细胞中染色体数∶核DNA分子数＝1∶1

解析：

选D。

题图中ae段为减数分裂，e为受精作用，eh段为有丝分裂。

ab段为减数分裂Ⅰ，细胞中有同源染色体；be段为减数分裂Ⅱ，细胞中没有同源染色体；e产生的原因是受精作用。

核心知识小结

[要点回眸]

[规范答题]

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，非同源染色体的自由组合；②同源染色体上非姐妹染色单体间交换相应片段。

受精作用的实质是精、卵细胞核的融合。

精子和卵细胞中没有同源染色体，融合形成受精卵后，形成了同源染色体。

受精卵中的核遗传物质一半来自父方，一半来自母方，但细胞质中的遗传物质几乎全部来自母方。

减数分裂和受精作用维持了生物体细胞中染色体数目的恒定。

[随堂检测]

1．下列关于受精作用的叙述，错误的是（　　）

A．受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方

B．受精时，精子和卵细胞的染色体会合在一起

C．受精卵中全部遗传物质，来自父母双方的各占一半

D．受精卵中的染色体数与本物种体细胞染色体数相同

答案：

C

2．1个基因型为YyRr的精原细胞和1个同样基因型的卵原细胞，按自由组合定律遗传，各自经减数分裂产生的精细胞、卵细胞的数目和种类数分别是（　　）

A．2个、1个和2种、1种　　

B．4个、4个和2种、2种

C．4个、1个和2种、1种

D．2个、2个和2种、2种

解析：

选C。

1个精原细胞经减数分裂产生两两相同的4个精细胞，而1个卵原细胞只产生1个卵细胞（另有3个极体）。

但其种类数应分别为2种与1种，精细胞的基因型可表示为YR与yr或Yr与yR，卵细胞的基因型可表示为YR或Yr或yR或yr。

3.右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互换。

则由该细胞形成的精子染色体的类型可能是下列的（　　）

解析：

选B。

细胞在减数分裂过程中发生同源染色体分离、非同源染色体自由组合；如果该细胞在减数分裂过程中发生了互换，则一个精原细胞通过减数分裂过程中的连续两次分裂后，会产生四个染色体各不相同的精子。

选项C中的四个精子染色体没有发生互换；选项A、D中互换的染色体找不到互换部分的来源。

4．（2019·山西芮城中学高一期末）基因型为AaBb（两对等位基因独立遗传）的精原细胞，经过减数分裂产生了一个基因型为ABb的精子，则发生这种结果的原因以及和该精子同时产生的另外三个精子的基因型分别是（　　）

A．减数分裂Ⅰ一对同源染色体未分离　AB、A、a

B．减数分裂Ⅰ一对同源染色体未分离　ABb、a、a

C．减数分裂Ⅱ一对姐妹染色单体未分离　A、ABb、a

D．减数分裂Ⅱ一对姐妹染色单体未分离　ABb、a、a

解析：

选B。

一个基因型为AaBb的精原细胞，产生了一个基因型为ABb的精子，说明减数分裂Ⅰ后期，含有基因B和基因b的同源染色体未分离，移向了同一极，形成基因型为AABBbb和aa的两个次级精母细胞；基因型为AABBbb的次级精母细胞正常分裂，形成基因型均为ABb的两个精子，而基因型为aa的次级精母细胞正常分裂，形成基因型均为a的两个精子。

因此，另外三个精子的基因型分别是ABb、a、a。

5．（2019·重庆三峡名校联盟高一月考）下图表示某生物细胞分裂过程，两对等位基因A、a和B、b分别位于两对同源染色体上，若不考虑互换，则下列叙述正确的是（　　）

A．细胞Ⅱ可能是次级卵母细胞，无同源染色体

B．细胞Ⅳ中有2个B基因和2个b基因

C．细胞Ⅴ中可能含有2条染色体，1个b基因

D．细胞Ⅲ中的染色体数目与核DNA数目的比例始终为1∶2

解析：

选B。

由细胞Ⅱ和Ⅳ不均等分裂可知，细胞Ⅰ是卵原细胞，细胞Ⅱ是初级卵母细胞，细胞Ⅲ是第一极体，细胞Ⅳ是次级卵母细胞，细胞Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ是第二极体，细胞Ⅷ是卵细胞。

细胞Ⅱ中含有两对同源染色体，A项错误；细胞Ⅷ中含有B和b基因，说明减数分裂Ⅰ过程中含有B和b基因的同源染色体没有分开，因此，细胞Ⅳ中有2个B基因和2个b基因，细胞Ⅲ中只含有a基因所在的染色体，故细胞Ⅴ含有1条染色体，1个a基因，不含b基因，B项正确，C项错误；细胞Ⅲ在减数分裂Ⅱ后期染色体数目与核DNA数目之比为1∶1，D项错误。

6．下图表示某些生理过程中细胞内核DNA含量的变化，分析回答下列问题：

（1）图中________段表示的是减数分裂过程，________段表示减数分裂Ⅱ的过程。

（2）________点表示正在进行受精作用。

（3）________段表示受精卵的有丝分裂。

答案：

（1）bj　fj　

（2）k　（3）lp

[课时作业]

1．（2019·成都高一检测）10个初级卵母细胞和5个初级精母细胞如果全部发育成熟，受精后最多能产生的新个体的数目是（　　）

A．5个　　　　　　B．10个

C．15个　　　D．20个

解析：

选B。

1个初级卵母细胞经减数分裂只能产生1个卵细胞，则10个初级卵母细胞经减数分裂能产生10个卵细胞；1个初级精母细胞经减数分裂可产生4个精子，则5个初级精母细胞经减数分裂能产生20个精子。

1个精子和1个卵细胞结合形成1个受精卵，故10个卵细胞和20个精子最多能形成10个受精卵，即最多能产生10个新个体。

2．卵细胞和精子相互识别、融合成受精卵的过程称为（　　）

A．受精作用B．细胞识别

C．细胞分化D．细胞融合

解析：

选A。

卵细胞和精子相互识别、融合为受精卵的过程称为受精作用。

3．一雄性生物体，其体细胞有3对同源染色体。

在不进行互换的情况下，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

解析：

选A。

精原细胞经有丝分裂产生，所以一个生物体只产生1种精原细胞。

在不考虑互换的情况下，1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。

4．（2019·安徽师大附中期中）从某动物个体的睾丸中取出的两个精细胞的染色体组成如下图，图中染色体的黑色和白色分别代表染色体来自父方和母方。

如果不考虑染色体交换相应片段，下列关于这两个精细胞的来源的猜测，错误的是（　　）

A．可能来自一个次级精母细胞

B．可能来自一个初级精母细胞

C．可能来自两个初级精母细胞

D．可能来自一个精原细胞

答案：

A

5．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，试根据细胞内基因的类型，判断这些精细胞至少来自几个精原细胞（不考虑互换）（　　）

A．2个　　　　　　B．3个

C．4个D．5个

解析：

选C。

来自一个精原细胞的精细胞基因组成相同或互补，根据这一点可以判断①④可来自一个精原细胞，②⑥可来自一个精原细胞，③来自一个精原细胞，⑤来自一个精原细胞，故这些精细胞至少来自4个精原细胞，C正确。

6.分析人类染色体时发现，有2%～4%的精神病患者的性染色体组成为XYY，如右图所示，有人称多出的Y染色体为“犯罪染色体”。

下列关于XYY综合征的叙述正确的是（　　）

A．患者可能是由母方减数分裂Ⅰ异常所致

B．患者可能是由母方减数分裂Ⅱ异常所致

C．患者可能是由父方减数分裂Ⅱ异常所致

D．患者可能是由父方减数分裂Ⅰ异常所致

解析：

选C。

与正常人相比，患者的体细胞中多了一条Y染色体，说明父亲在形成精子的减数分裂Ⅱ过程中，Y染色体的着丝粒分裂后形成的2条Y染色体没有分开，而是移向了细胞的同一极，进而产生了YY精子。

综上分析可知，C项正确，A、B、D三项均错误。

7．（2019·重庆一中高二上期末考试）已知等位基因A、a位于2条染色体上，某基因型为Aa的雄性小鼠因为减数分裂过程中染色体未正常分离，而产生了一个基因型为AA的精子（不考虑互换和其他变异）。

下列有关分析中，正确的是（　　）

A．染色体一定在减数分裂Ⅰ时未分离

B．与AA为同一个次级精母细胞产生的精子基因型为a

C．染色体一定在减数分裂Ⅱ时未分离

D．与AA同时产生的另外三个精子基因型为A、a、a

解析：

选C。

基因型为Aa的雄性小鼠产生了一个基因型为AA的配子，说明减数分裂Ⅱ时姐妹染色单体没有分离；与AA同时产生的另外三个精子的基因型为a、a、O（O表示不含相关基因），与AA为同一个次级精母细胞产生的精子的基因型为O（O表示不含相关基因）。

8．（2019·安庆检测）下图甲表示某高等动物在进行细胞分裂时的图像，图乙为某种生物的细胞内染色体及核DNA相对含量变化的曲线图。

根据曲线和图示回答下列问题：

（1）图甲中A细胞处于______________期，细胞中有________条染色体；B细胞处于______________期，此细胞的名称是______________；C细胞分裂后得到的子细胞为______________。

（2）图甲中B细胞对应图乙中的区间是________。

（3）图乙中细胞内含有染色单体的区间是________和9～11，不含同源染色体的区间是________。

（4）若图乙中该生物体细胞中染色体数为20条，则一个细胞在6～7时期染色体数目为________条。

解析：

（1）图甲A细胞中含有同源染色体，且其着丝粒已分裂，故应为有丝分裂后期，此时细胞中含有8条染色体；图甲B细胞中含有同源染色体，其正在发生同源染色体的分离，故应为减数分裂Ⅰ后期，由于细胞质不均等分裂，则该细胞为初级卵母细胞；图甲C中无同源染色体，着丝粒分裂，故应为减数分裂Ⅱ后期，其细胞质不均等分裂，则该细胞为次级卵母细胞，其子细胞为卵细胞和（第二）极体。

（2）图甲中B细胞为初级卵母细胞，处于减数分裂Ⅰ后期，对应图乙中的3～4段。

（3）染色单体随染色体复制而形成，随着丝粒分裂而消失。

图乙中1～7段为减数分裂，减数分裂过程中着丝粒分裂发生在减数分裂Ⅱ后期，结合曲线可知1～6段含有染色单体；不含同源染色体的区段对应曲线中的5～8段。

（4）曲线6～7段对应减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂，染色体加倍，此时与体细胞染色体数目相同，为20条。

答案：

（1）有丝分裂后　8　减数分裂Ⅰ后　初级卵母细胞　卵细胞和（第二）极体　

（2）3～4　（3）1～6　5～8　（4）20

9．正常人的体细胞中含有23对同源染色体，分别编号为1～23号，在人类的遗传病中，有一种叫21三体综合征，也叫先天性愚型，表现为智力低下，身体发育缓慢。

患儿常表现出特殊的面容：

眼间距宽，外眼角上斜，口常半张，舌常伸出口外，所以又叫作伸舌样痴呆。

对患者染色体进行检查，发现患者比正常人多了一条21号染色体。

请回答下列问题：

（1）正常人产生的配子中染色体的组合类型共有______种，从理论上分析，一对夫妇所生的两个孩子（非同卵双胞胎）所含染色体组成完全相同的概率是________。

（2）请从减数分裂和受精作用的角度完善21三体综合征患者产生的可能原因。

有以下几种情况：

①异常精子（24条）和正常卵细胞（23条）结合形成的：

②正常精子（23条）和异常卵细胞（24条）结合形成的：

（3）若一个正常人与一个21三体综合征患者婚配，他们的后代发病率是________，原因是________________________________。

答案：

（1）223　1/246

（2）①a.后期　同源染色体　b．后期　姐妹染色单体

②a.后期　同源染色体　b．后期　姐妹染色单体

（3）1/2　患者产生的配子一半正常（23条），一半异常（24条）