資源簡介

生物（2019版）必修二知識梳理及訓練
2.1.2減數分裂的觀察實驗、受精作用
1.借助模型構建,闡述配子中染色體組合的多樣性。
2.通過歸納與概括,說明減數分裂和受精作用在遺傳信息傳遞中的作用。
3.運用模型、裝片觀察模擬減數分裂過程中染色體的行為變化。
新知探究一　觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片
1.實驗原理
蝗蟲的精母細胞進行減數分裂可形成精細胞,再通過變形形成精子。在此過程中,細胞中的染色體形態、位置和數目都在不斷地發生變化,因而可據此識別減數分裂的各個時期。
2.實驗目的
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。
3.實驗材料的選擇
宜選用雄性(填“雄性”或“雌性”)個體的生殖器官。
4.實驗步驟
低倍鏡
觀察—在低倍鏡下觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片,識別初級精母細胞、次級精母細胞和精細胞
　　
高倍鏡
觀察—先在低倍鏡下依次找到減數分裂Ⅰ和減數分裂Ⅱ不同時期的細胞,再在高倍鏡下仔細觀察染色體的形態、位置和數目
　　
繪圖—根據觀察結果,盡可能多地繪制減數分裂不同時期的細胞簡圖
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分裂的哪個時期
提示:依據減數分裂不同時期染色體的不同特征來判斷。
問題(2):減數分裂Ⅰ與減數分裂Ⅱ相比,中期細胞中染色體的不同點是什么 末期呢
提示:減數分裂Ⅰ中期,每對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,其數目是體細胞染色體數目的一半,每條染色體均由兩條染色單體構成。減數分裂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。
問題(3):通過比較同一時刻不同細胞的染色體特點,可以推測一個精原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
提示: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原細胞的減數分裂,推測出一個精原細胞減數分裂過程中染色體的連續變化。
選用雄性個體生殖器官作為實驗材料的原因
(1)一般來說,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)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育到減數分裂Ⅱ中期,只有在受精的過程中才能繼續進行減數分裂Ⅱ,因此在卵巢中看不到完整的減數分裂。
1.下列關于觀察細胞減數分裂過程實驗的敘述中,錯誤的是(　D　)
A.可用蝗蟲卵母細胞、蠶豆花粉母細胞的裝片觀察減數分裂
B.用桃花的雄蕊制成的裝片比用桃花的雌蕊制成的裝片更容易觀察到減數分裂現象
C.能觀察到減數分裂現象的裝片中,可能觀察到同源染色體聯會現象
D.用洋蔥根尖制成裝片,能觀察到同源染色體聯會現象
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,會進行減數分裂,可以作為觀察減數分裂的實驗材料;桃花的雄蕊中進行減數分裂的花粉母細胞數量較多,而桃花的雌蕊中進行減數分裂的胚囊母細胞數量較少,故用桃花的雄蕊制成的裝片比用桃花的雌蕊制成的裝片更容易觀察到減數分裂現象;減數分裂Ⅰ前期發生同源染色體聯會,可以通過觀察細胞減數分裂裝片來觀察聯會現象;洋蔥根尖細胞進行有絲分裂,不會進行減數分裂,故用洋蔥根尖制成的裝片可以觀察到有絲分裂的細胞,但有絲分裂過程中沒有同源染色體聯會現象的發生。
2.一個班級分組進行觀察減數分裂的實驗,下列操作及表述正確的是(　A　)
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,換用高倍鏡后用粗準焦螺旋調節焦距
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
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;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;觀察染色體的形態需要用高倍鏡,換用高倍鏡后只能用細準焦螺旋調節焦距;放大倍數越大,看到的細胞數目越少。
新知探究二　配子中染色體組合的多樣性
資料:在不考慮互換的情況下,分析下列細胞產生配子的種類。
問題(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
提示:2種精子,A和a。1種卵細胞,A或a。
問題(2):若圖乙所示為一個精原細胞,則能形成多少種精子 若圖乙所示精原細胞數量足夠多,則能產生多少種精子
提示:2種精子,AB和ab或Ab和aB。若圖乙所示精原細胞數量足夠多,則能產生4種精子,即AB、ab、Ab、aB。
問題(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量足夠多,則能產生多少種卵細胞
提示:1個卵原細胞可以形成1個卵細胞,即AB或ab或Ab或aB。若圖乙所示卵原細胞數量足夠多時可產生4種卵細胞,即AB、ab、Ab、aB。
問題(4):含有n對同源染色體的精原細胞,且數量足夠多,則可能產生多少種精子,產生每一種精子的比例是多少
提示:可能產生2n種精子,產生每一種精子的比例為1/2n。
問題(5):考慮四分體的互換,分析含兩對同源染色體的1個精原細胞和卵原細胞,減數分裂最多能產生幾種精子和卵細胞
提示:①1個精原細胞減數分裂和變形后產生4個精子,在不發生互換的情況下,4個精子兩兩相同,即有2種類型;若四分體時期發生互換,則4個精子各不相同,即4種類型。
②無論是否發生互換,1個卵原細胞經減數分裂后,只能產生1個卵細胞,即1種類型。
(1)配子中染色體組合多樣性的原因
①減數第一次分裂后期,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分裂(不考慮互換)為例,如圖所示。
由圖可知,E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;E(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分裂(考慮互換)如圖所示。
由圖可知,E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;E(F)與G(H)中的染色體“互補”,來自同一初級精母細胞。
(3)減數分裂產生配子的種類
①對個體而言,由于一個個體能產生許多性原細胞,不同的性原細胞減數分裂時非同源染色體組合方式不同,因此,一個個體經減數分裂最多能產生2n種配子(二倍體),n代表同源染色體的對數。
②只考慮非同源染色體自由組合,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。
　　　配子種類 細胞或個體　 　 YyRr能產生 配子的種類 n對同源染色體 產生的配子種類
一個精原細胞 2種(YR、yr 或Yr、yR) 2種
一個雄性個體 4種(YR、yr、 Yr、yR) 2n種
一個卵原細胞 1種(YR或yr 或Yr或yR) 1種
一個雌性個體 4種(YR、yr、 Yr、yR) 2n種
③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生的配子種類會大于2n種。
根據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體不同精原細胞的減數分裂過程。簡記為“同、補同一體”。
3.如圖表示染色體組成為AaCcDd的生物產生的精細胞。試根據細胞內染色體的組合分析,在不考慮互換的情況下,下列相關敘述不正確的是(　D　)
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
解析:在不考慮互換的情況下,每個精原細胞可產生兩個不同的次級精母細胞(染色體互補),每個次級精母細胞又可產生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;1個次級精母細胞能產生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;由于同一個精原細胞產生的精細胞,基因組成相同或互補,故①⑦不可能來自同一個精原細胞。
4.某動物能產生基因型為AB、Ab、aB、ab的四種精子(無互換和基因突變),下列說法正確的是(　B　)
A.這四種精子可能來自同一個精原細胞
B.這四種精子可能來自兩個精原細胞
C.這四種精子可能來自兩個次級精母細胞
D.這四種精子可能來自三個次級精母細胞
解析:在無互換和基因突變的情況下,一個精原細胞減數分裂只能產生兩種精子;由題意可知,AB和ab可能來自一個精原細胞,而Ab和aB可能來自另一個精原細胞,所以這四種精子可能來自兩個精原細胞;每個次級精母細胞只能形成一種精子。
新知探究三　受精作用
資料:如圖所示為生物體的有性生殖過程。
問題(1):從減數分裂角度分析,生殖細胞與原始生殖細胞相比,染色體數目有何變化
提示:染色體數目減半,且不含同源染色體。
問題(2):從受精作用角度分析,受精卵與生殖細胞相比,染色體數目有何變化
提示:受精卵染色體數目恢復為體細胞染色體數目,且出現同源染色體。
問題(3):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了生物膜的什么特點
提示:精子與卵細胞相互識別的物質基礎是細胞膜表面的糖蛋白。精子與卵細胞相互融合體現了生物膜的流動性。
問題(4):受精卵中的染色體一半來自精子,一半來自卵細胞,是否意味著父、母雙方各為后代提供一半的遺傳物質 試分析原因。
提示:不是。受精卵細胞核中的遺傳物質一半來自父方,一半來自母方,但細胞質中的遺傳物質幾乎全部來自母方(卵細胞)。
問題(5):受精作用的實質是什么 受精作用有什么意義
提示:受精作用的實質是精子和卵細胞的細胞核融合成為受精卵。減數分裂和受精作用對于維持生物前后代體細胞中染色體數目的恒定性,以及生物的遺傳和變異具有重要的意義。
(1)受精作用的細胞學基礎
①細胞膜的信息交流功能——同種生物的精子和卵細胞相互識別。
②細胞膜的流動性——精子和卵細胞融合為受精卵。
(2)受精卵中的遺傳物質(DNA)并非一半來自父方、一半來自母方。因為細胞質中含有少量遺傳物質(DNA),而受精卵的細胞質幾乎全部來自卵細胞。經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)。受精作用使受精卵中的染色體數目恢復為體細胞染色體數目,且出現同源染色體。
(3)減數分裂和受精作用保證了每種生物前后代染色體數目的恒定,也維持了遺傳信息在親子代間的連續性。
(4)同一雙親的子代遺傳呈現多樣性的原因
5.如圖是生物的有性生殖過程。下列敘述正確的是(　A　)
A.非同源染色體的自由組合發生在過程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生在過程Ⅰ和Ⅱ中
D.僅有過程Ⅰ即可維持親子代間染色體數目的恒定
解析:分析題圖可知,過程Ⅰ是減數分裂,過程Ⅱ是受精作用。非同源染色體的自由組合發生在減數分裂Ⅰ的后期;受精卵中的細胞質主要來自卵細胞;同源染色體的分離僅發生在過程Ⅰ中;過程Ⅰ和Ⅱ共同維持親子代間染色體數目的恒定。
6.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(　A　)
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.①②④ B.②③④ C.①③④ D.①②③
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。
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
[科研情境]
有性生殖的生物通過細胞分裂和受精作用完成個體的繁殖(如圖)。
探究:(1)同時含有同源染色體和姐妹染色單體的細胞是哪個
提示:Ⅱ。
(2)細胞Ⅳ的生成通過什么過程 該細胞中遺傳物質來源有哪些
提示:受精作用。核遺傳物質一半來自父方,一半來自母方,細胞質遺傳物質幾乎都來自母方。
課堂小結
完善概念圖 關鍵語句
1.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發生互換。 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.減數分裂和受精作用共同維持生物體細胞中染色體數目的恒定。
隨堂反饋
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
1.欲觀察細胞減數分裂過程,在下列材料中應該選用的是(　C　)
A.馬蛔蟲受精卵 B.成熟的花粉粒
C.小鼠睪丸 D.根尖分生區
解析:馬蛔蟲受精卵的增殖方式為有絲分裂,屬于觀察有絲分裂的材料;成熟花粉粒里面含有精子,說明減數分裂已經完成,觀察不到減數分裂的過程;小鼠的睪丸是雄性生殖器官,該器官減數分裂進行旺盛,并且產生的精子數量較多,適宜作為觀察材料;根尖分生區細胞增殖方式屬于有絲分裂,因此觀察不到減數分裂。
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(　B　)
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′
解析:由于減數第一次分裂過程中同源染色體分離,非同源染色體自由組合,一個精原細胞應產生兩個“互補”類型的次級精母細胞,而減數第二次分裂相當于有絲分裂,因此最終產生的4個精細胞(精子)只有兩種類型。
3.關于“建立減數分裂中染色體變化的模型”的活動,下列敘述錯誤的是(　C　)
A.用紅色和藍色的橡皮泥制成的長度相同的染色體,可以表示來源不同的一對同源染色體
B.可以把顏色和長短一樣的兩個染色單體的中部用鐵絲扎起來,代表減數分裂開始時已復制完成的一條染色體
C.在模擬減數分裂Ⅰ中期時,必須是紅色的染色體都放在赤道板的一側,藍色的染色體都放在赤道板的另一側
D.模型制作完成時,可以得到四個子細胞,只有兩種類型
解析:減數分裂Ⅰ中期時,同源染色體排列在赤道板的兩側,但是一對同源染色體的兩條染色體是隨機分布在赤道板兩側的,相同顏色的染色體不一定全在同一側。
4.圖甲是某生物的一個精細胞,圖中染色體的灰色和白色分別代表染色體的來源,來自父方和母方。根據染色體的類型和數目判斷圖乙中與圖甲來自同一個精原細胞的有(　C　)
A.①② B.①④ C.①③ D.②④
解析:由圖甲可知,形成該細胞的過程中,同源染色體的非姐妹染色單體之間發生了互換,依據染色體組成情況可判斷,圖甲和圖乙中的③可能來自同一個次級精母細胞;圖甲和圖乙中的①可能來自同一個精原細胞,故圖乙中的①③與圖甲來自同一個精原細胞。
5.如圖是高等動物的生殖發育周期圖解(2N、N表示染色體數),回答以下問題。
(1)由成體開始到受精卵的形成需要經過[　]　　　　　　　　和[　]　　　　　　　　兩個過程。從遺傳的角度看這兩個過程的重要意義是　
　。
(2)哺乳動物的A過程發生在　　　　　　　　(填腺體名稱)中。
(3)受精卵經　　　　　　　　和　　　　　　　最終發育為成體,此過程中細胞的分裂方式為　　　　　　　　。
解析:(1)分析圖解可知,高等動物個體發育成熟后,通過減數分裂(A過程)產生配子,雌雄配子經過受精作用(B過程)結合形成受精卵,繼續進行個體發育,由此可見,減數分裂和受精作用對于維持生物前后代染色體數目的恒定,維持生物遺傳的穩定性具有重要意義。
(2)哺乳動物的減數分裂發生在卵巢和睪丸中。
(3)受精卵經細胞分裂和細胞分化最終發育為成體,此過程中細胞的分裂方式為有絲分裂。
答案:(1)A　減數分裂　B　受精作用　維持生物前后代染色體數目的恒定,維持生物遺傳的穩定性
(2)卵巢和睪丸　(3)細胞分裂　細胞分化　有絲分裂

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