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新人教（2019）生物必修2同步學案
2.1 減數分裂和受精作用
第3課時　觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片、配子中染色體組合的多樣性以及受精作用
一、觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片
1．目的要求
通過觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片，識別減數分裂不同時期染色體的形態、位置和數目，加深對減數分裂過程的理解。
2．材料用具
蝗蟲精母細胞減數分裂裝片，顯微鏡。
3．實驗步驟
4．實驗現象
在減數分裂Ⅰ中期，可以看到同源染色體有序地排列在赤道板兩側(不是著絲粒排列在赤道板上，這是與有絲分裂相區別的地方)；在減數分裂Ⅱ過程中，著絲粒將會排列在赤道板上，次級精母細胞(減數分裂Ⅱ后期除外)中的染色體數目是正常體細胞染色體數目的一半，且次級精母細胞中沒有同源染色體。
5．注意事項
(1)判斷各時期細胞的依據是減數分裂過程中各個時期染色體變化的特點。
(2)可通過比較同一時刻不同細胞的染色體特點，來推測一個精母細胞在不同分裂時期染色體的連續變化。
(3)畫圖時較暗的地方不能用鉛筆涂黑，而要用細點來表示。
1．選材時，宜選用雄性(填“雄性”或“雌性”)個體的生殖器官作為實驗材料，這是因為雄性個體產生的雄配子數量遠遠多于雌性個體產生的雌配子的數量。
2．觀察蝗蟲精原細胞(正常體細胞染色體數為2n)的減數分裂裝片時，能看到幾種不同染色體數目的細胞分裂圖像？
提示　因為蝗蟲精巢中的精原細胞既進行有絲分裂，又進行減數分裂，所以可以觀察到染色體數目為n、2n、4n等不同的細胞分裂圖像。
二、配子中染色體組合的多樣性
項目 操作
準備 (1)材料用具：較大的白紙，鉛筆或彩筆，適于制作染色體的材料(如橡皮泥、扭扭棒、細樹枝、紙卷等)
(2)用兩種顏色的橡皮泥分別制作兩條大小不同的染色體。兩條長的染色體為一對同源染色體，兩條短的染色體為另一對同源染色體，兩種顏色分別代表來自父方和母方
(3)在紙上畫一個足夠大的初級精母細胞的輪廓、中心體和紡錘體等結構
模擬減數分裂中染色體數目和主要行為的變化 (4)把做好的染色體放在畫好的細胞內，讓長度相同、顏色不同的兩條染色體配對，使著絲粒靠近。將兩對染色體橫向分別排列在細胞中央的赤道板兩側。雙手分別抓住并移動染色體的著絲粒，使兩種顏色的染色體分離，分別移向細胞的兩極
(5)在另一張紙上再畫兩個次級精母細胞的輪廓，并畫出中心體和紡錘體。將已經移到細胞兩極的染色體分別放到這兩個新細胞中
(6)把新細胞中的染色體橫向排列在細胞中央的赤道板處。平均分開每條染色體上連接染色單體的小塊橡皮泥——相當于著絲粒分離。再將染色體分別拉向細胞的兩極。然后，在兩極有染色體的部分畫出細胞輪廓，代表新細胞生成
模擬減數分裂中非同源染色體的自由組合 將兩對染色體橫向排列在細胞中央的赤道板處，這次要在赤道板的每一側放兩條與之前相比不同顏色組合的染色體，重復步驟(4)～(6)，比較形成的子細胞與前一次分裂結果的差異
模擬減數分裂中四分體時期非姐妹染色單體間的互換 假設在四分體時期發生了一次同源染色體的非姐妹染色單體間的互換，重復步驟(4)～(6)，比較形成的子細胞與前面分裂結果的差異
(1)減數分裂模型屬于物理模型(　　)
(2)建立減數分裂中染色體變化的模型實驗中，大小相同、顏色不同的染色體代表同源染色體(　　)
(3)配子的多樣性只與非同源染色體的自由組合有關(　　)
答案　(1)√　(2)√　(3)×
1．請總結產生配子多樣性的規律
含n對同源染色體的精(卵)原細胞形成的配子種類(不考慮同源染色體的非姐妹染色單體互換)
項目 配子個數 配子種類
一個精原細胞 4個 2種
一個雄性個體 2n種
一個卵原細胞 1個 1種
一個雌性個體 2n種
2．含有n對同源染色體的生物體可產生的配子類型有時候要比上述結論多，可能的原因是什么？
提示　四分體時期發生了同源染色體的非姐妹染色單體間的互換。
三、受精作用
1．概念：卵細胞和精子相互識別、融合成為受精卵的過程。
2．過程
圖示 過程
精子的頭部進入卵細胞，尾部留在外面
卵細胞的細胞膜發生復雜的生理反應，阻止其他精子再進入
實質：精子的細胞核與卵細胞的細胞核融合，使彼此的染色體會合在一起
3．結果
受精卵中的染色體一半來自精子(父方)，另一半來自卵細胞(母方)，受精卵中的染色體數目恢復到體細胞中染色體的數目，保證了物種染色體數目的穩定。
4．意義
(1)在有性生殖過程中，減數分裂形成的配子，其染色體組合具有多樣性，導致不同配子遺傳物質的差異，加上受精過程中卵細胞和精子結合的隨機性，同一雙親的后代必然呈現多樣性。這種多樣性有利于生物適應多變的自然環境，有利于生物在自然選擇中進化，體現了有性生殖的優越性。
(2)減數分裂和受精作用保證了每種生物(有性生殖的生物)前后代染色體數目的恒定，維持了生物遺傳的穩定性，對于生物的遺傳和變異都具有重要意義。
(1)受精作用的實質是精子的細胞核和卵細胞的細胞核互相融合(　　)
(2)受精卵中的遺傳物質一半來自父方，一半來自母方(　　)
(3)一個卵細胞一般只能與一個精子結合，形成受精卵(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)√
易錯警示　可以說受精卵中的染色體一半來自精子，一半來自卵細胞，但不能說受精卵的遺傳物質(或DNA)一半來自精子，一半來自卵細胞。因為受精卵細胞質中的遺傳物質幾乎全部來自卵細胞。
每一種生物在繁衍過程中，既保持遺傳的穩定性，又表現出遺傳的多樣性，從配子形成和受精作用兩個方面，分別對遺傳的穩定性與多樣性的原因進行概述，完成下表。
項目 遺傳穩定性 遺傳多樣性
配子 形成 減數分裂形成的配子中的染色體數目減半，而且每個配子中的染色體是一整套非同源染色體的組合 在減數分裂過程中，聯會時同源染色體非姐妹染色單體間的互換，減數分裂Ⅰ時非同源染色體的自由組合，都導致了配子中染色體組合的多樣性
受精 作用 卵細胞和精子的結合，使受精卵中的染色體數目又恢復到體細胞中的數目，生物體的性狀主要是由染色體上的遺傳物質控制的，因此，染色體數目的恒定維持了遺傳的穩定性 卵細胞和精子的隨機結合，進一步增加了受精卵中染色體組合的多樣性，因而增加了遺傳的多樣性
1．受精卵核內的遺傳物質一半來自父方，一半來自母方，其細胞質中的遺傳物質幾乎全部來自卵細胞。
2．同一雙親子代具有多樣性的原因
(1)減數分裂過程中，聯會時同源染色體非姐妹染色單體間的互換，減數分裂Ⅰ時，非同源染色體的自由組合，都導致了配子中染色體組合的多樣性。
(2)卵細胞和精子的隨機結合，進一步增加了受精卵中染色體組合的多樣性。
1．(2020·臨川第二中學高一月考)下列關于觀察減數分裂實驗的敘述，錯誤的是(　　)
A．可用蝗蟲精母細胞的減數分裂裝片進行觀察
B．在蝗蟲精母細胞的減數分裂裝片中，可觀察到處于聯會狀態的同源染色體
C．用桃花的雄蕊比用雌蕊制成的裝片更容易觀察到減數分裂現象
D．在蝗蟲精母細胞的減數分裂裝片中，能看到精細胞變形為精子的過程
答案　D
解析　在蝗蟲精母細胞的減數分裂裝片中，觀察到的細胞均是死細胞，因此，不能看到精細胞變形為精子的過程，D項錯誤。
2．決定配子中染色體組合多樣性的因素包括(　　)
A．染色體的復制和平均分配
B．同源染色體的分離和非同源染色體的自由組合
C．同源染色體的聯會和互換
D．同源染色體上非姐妹染色單體的互換和非同源染色體的自由組合
答案　D
解析　減數分裂過程中，四分體時期同源染色體上非姐妹染色單體的互換和減數分裂Ⅰ后期非同源染色體的自由組合都會增加配子中染色體組合的多樣性。
3．果蠅的體細胞中含有4對同源染色體，某雄性果蠅經過減數分裂后能形成幾種染色體組成不同的精子(不考慮同源染色體的非姐妹染色單體的互換)(　　)
A．2種 B．4種　C．8種 D．16種
答案　D
解析　由于減數分裂過程中，非同源染色體自由組合，可以產生24＝16(種)組合類型，所以可以產生16種不同的精子，故選D。
4．下列有關受精卵和受精作用的敘述，錯誤的是(　　)
A．受精卵形成后會進行有絲分裂
B．受精過程中精子和卵細胞的結合是隨機的
C．精子和卵細胞的結合依賴于細胞膜的流動性
D．受精卵的DNA一半來自精子，一半來自卵細胞
答案　D
解析　受精卵的細胞核中的DNA一半來自精子，一半來自卵細胞，而細胞質中的DNA幾乎都來自卵細胞，D項錯誤。
5．人類的生育過程中，常常出現多胞胎現象，若要形成異卵四胞胎，在雙親體內至少有多少個卵原細胞和精原細胞同時參與減數分裂(　　)
A．4個，1個 B．4個，2個
C．4個，4個 D．1個，4個
答案　A
解析　異卵四胞胎是由4個卵細胞同時或相繼與4個不同的精子結合發育而成的。1個卵原細胞經減數分裂只能形成1個卵細胞，而1個精原細胞經減數分裂可形成4個精子，因此要形成異卵四胞胎，在雙親體內至少有4個卵原細胞和1個精原細胞同時參與減數分裂，故選A。
6．(2020·江蘇揚州中學高一模擬)某雄性生物體細胞內的DNA含量為2a。如圖表示精原細胞形成精子的過程、受精作用及受精卵發育為個體的過程中的核DNA含量變化曲線圖。據圖回答下列問題：
(1)曲線由J到O表示的是與________分裂相關的過程。
(2)能表示初級精母細胞的時期是________段(用字母表示)。
(3)DE段，核DNA的含量減少一半，同時染色體數目_______(填“加倍”“不變”“減半”或“降為零”)，染色單體數目________(填“加倍”“不變”“減半”或“降為零”)。
(4)由H→I，核DNA的含量又增加一倍，恢復到原來的數目，是因為____________使兩配子結合成受精卵。
答案　(1)有絲
(2)CD
(3)減半　減半
(4)受精作用
解析　(1)圖示是某雄性動物的細胞內核DNA含量變化的曲線圖。A→C表示減數分裂前的間期，C→D表示減數分裂Ⅰ，E→G表示減數分裂Ⅱ，H→I表示受精作用，I→K表示有絲分裂前的間期，K→O表示有絲分裂。(2)初級精母細胞對應減數分裂Ⅰ過程，即CD段。(3)DE段表示減數分裂Ⅰ結束，細胞質分裂，則核DNA的含量減少一半，同時染色體數目減半，染色單體數目減半。(4)由H→I，核DNA的含量又增加一倍，恢復到原來的數目，是因為受精作用使兩配子結合成受精卵。

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