高中生物第二册 第2章 第1节 减数分裂和受精作用 课件

这是一份高中生物第二册 第2章 第1节 减数分裂和受精作用，共60页。
第二章基因和染色体的关系第1节　减数分裂和受精作用基础知识·双基夯实一、精子的形成过程1．场所：________。2．细胞名称的变化初级精母细胞 次级精母细胞 睾丸 3．染色体的变化 (1)减数分裂Ⅰ复制 四分体 非姐妹染色单体 同源染色体 两侧 同源染色体 (2)减数分裂Ⅱ着丝粒 着丝粒 姐妹染色单体 二、卵细胞的形成过程1．形成场所：________。2．细胞名称的变化3．结果：一个卵原细胞经过减数分裂只形成一个__________，三个________都退化消失。卵巢 　卵细胞 极体 三、减数分裂的概念分析成熟生殖 一次 两次 减半 四、配子中染色体组合的多样性在减数分裂过程中，配子中染色体组合具有多样性的原因：1．同源染色体分离的同时，非同源染色体表现为____________。2．同源染色体联会时，四分体中的非姐妹染色单体容易发生____________。自由组合 　交叉互换 五、受精作用1．概念：卵细胞与精子相互________、________成为__________的过程。2．过程识别 　融合 受精卵 　3．结果：受精卵中的__________数目又恢复到体细胞中的数目，其中有一半的染色体来自________(父方)，另一半来自__________(母方)。六、减数分裂与受精作用的意义1．保证了每种生物前后代体细胞中______________的恒定，维持了生物遗传的稳定性。2．使子代呈现多样性，有利于生物适应多变的自然环境，有利于生物在____________中进化，体现了____________的优越性。染色体 精子 卵细胞 染色体数目 自然选择 有性生殖 〔活学巧练〕判断下列叙述的正误(1)精原细胞是通过减数分裂形成的。 (　　)(2)减数分裂过程中，配对的染色体一定是同源染色体。(　　)(3)在卵细胞形成过程中，姐妹染色单体的分离发生在初级卵母细胞中。 (　　)(4)一个精原细胞和一个卵原细胞所产生成熟生殖细胞的数量相同。 (　　)(5)就有性生殖的生物来说，减数分裂和受精作用对于维持生物前后代体细胞中染色体数目恒定有重要作用。 (　　)×√××√〔思考〕1．以二倍体生物为例，减数分裂Ⅱ中还有同源染色体吗？试分析原因。提示：没有。因为减数分裂Ⅰ后，同源染色体已分离。2．减数分裂Ⅰ后期的初级精母细胞和减数分裂Ⅱ后期的次级精母细胞中分配到两极的两组染色体之间分别是什么关系？提示：减数分裂Ⅰ后期是同源染色体分离，减数分裂Ⅱ后期是姐妹染色单体分开。〔学霸记忆〕1．减数分裂的特点是染色体只复制一次，而细胞分裂两次，导致染色体数目减半。2．减数分裂Ⅰ的主要特征：①同源染色体联会形成四分体；②四分体中的非姐妹染色单体之间发生交叉互换；③同源染色体分离，非同源染色体自由组合。3．减数分裂Ⅱ的主要特征：每条染色体的着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，分别移向细胞的两极。4．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，非同源染色体自由组合；②同源染色体上非姐妹染色单体间发生交叉互换。5．受精卵中的核遗传物质一半来自父方，一半来自母方，但细胞质基因几乎全部来自母方。6．减数分裂和受精作用共同维持生物体细胞中染色体数目的恒定。课内探究·名师点睛在减数分裂过程中，染色体发生了一系列变化，因而产生了几组相似的概念，下面结合图示对这几组相关概念加以辨析。一减数分裂过程中的相关概念辨析(1)同源染色体与非同源染色体(2)姐妹染色单体与非姐妹染色单体染色单体的形成是DNA复制的结果，图中a与a′为姐妹染色单体，a与b、b′属于同源染色体上的非姐妹染色单体，a与c、c′、d、d′为非同源染色体上的非姐妹染色单体。(3)联会与四分体①联会：在减数分裂Ⅰ前期，同源染色体两两配对的现象。②四分体：同源染色体的特殊存在形式，在减数分裂过程中，联会后的每对同源染色体才可称为四分体，如A与B。③四分体、同源染色体与染色单体的数量关系：1个四分体＝1对同源染色体＝2条染色体＝4条染色单体(含4个DNA分子)。[易错提醒]　有关同源染色体认识的几个误区(1)大小、形态不同的染色体可以是同源染色体，如男性体细胞中的X染色体和Y染色体，X染色体较大，Y染色体较小。大小相同的染色体不一定是同源染色体，如着丝粒分裂后形成的两条染色体，因不是一条来自父方，一条来自母方，所以不叫同源染色体。只要联会的两条染色体，不管大小、形状是否相同，都叫同源染色体。(2)同源染色体既可以是复制之前不含染色单体的染色体，也可以是复制之后含染色单体的染色体。(3)有丝分裂过程中存在同源染色体，但不出现同源染色体的联会现象和四分体。 (2020·湖南名校联考改编)下列关于四分体的叙述，正确的是 (　　)A．有丝分裂和减数分裂过程中都会出现四分体B．一个四分体中含有四条染色体和四个DNA分子C．次级精母细胞中的四分体数是初级精母细胞中的1/2D．人的初级精母细胞在减数分裂I前期可形成23个四分体D 典例 1[解析]　在减数分裂Ⅰ前期，联会后的每对同源染色体叫四分体，含有四条染色单体，而有丝分裂过程中不会出现四分体，A错误。一个四分体中含有两条染色体、四条染色单体和四个DNA分子，B错误。次级精母细胞中不存在四分体，C错误。人的精原细胞中含有23对同源染色体，在减数分裂前的间期，一部分精原细胞的体积增大，染色体复制后成为初级精母细胞，此时细胞中的染色体数目不变，因此人的初级精母细胞在减数分裂Ⅰ前期可形成23个四分体，D正确(2020·江苏扬州期中)下列对体细胞染色体数为2n的某细胞分裂图像的相关描述，正确的是 (　　)C A．图示细胞中有两对同源染色体、两个四分体B．图示细胞分裂后期有四条染色体、八条染色单体C．④是一条染色体，包含①、③两条姐妹染色单体D．在分裂后期，该细胞中移向同一极的染色体均为非同源染色体[解析]　图示细胞处于有丝分裂中期，有四条染色体、两对同源染色体，没有四分体，A错误；图示细胞分裂后期有八条染色体，无染色单体，B错误；④是一条染色体，包含①、③两条姐妹染色单体，C正确；在分裂后期，该细胞中移向同一极的染色体，既有同源染色体又有非同源染色体，D错误。1．减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ过程的比较(假设体细胞内染色体数为2N)二精子和卵细胞的形成2.精子和卵细胞形成过程的区别3.减数分裂过程中染色体、染色单体数目与核DNA含量的变化曲线分析(1)间期DNA(染色体)的复制，DNA含量加倍，形成染色单体，但是染色体数目不变。(2)减数分裂Ⅰ结束时，同源染色体分配到两个子细胞中，每个细胞内DNA和染色体、染色单体数目均减半。(3)减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体数目加倍，染色单体消失，但是DNA含量不变。(4)减数分裂Ⅱ结束后，由姐妹染色单体分开后形成的两条子染色体分别分配到两个子细胞中，DNA和染色体数目再次减半。 [易错提醒]　卵细胞形成过程的“两个误认为”(1)误认为连续两次分裂均为不均等分裂：忽视了极体的分裂是均等分裂。(2)误认为卵细胞形成也要经过变形：卵细胞的形成无变形过程，只有精子的形成才有变形过程。 下列关于精子和卵细胞形成过程的叙述，错误的是 (　　)A．精子形成过程需要变形，而卵细胞形成过程不需要变形B．卵细胞形成过程中细胞质都是不均等分裂C．一个精原细胞经过减数分裂可形成4个精细胞D．精子与卵细胞形成过程中，都是染色体复制一次，细胞分裂两次B 典例 2[解析]　精子形成过程需要变形，而卵细胞形成过程不需要变形，A正确；卵细胞形成过程中，第一极体分裂形成第二极体时细胞质是均等分裂的，B错误；一个精原细胞经过减数分裂可形成4个精细胞，C正确；精子与卵细胞形成过程中，都是染色体复制一次，细胞分裂两次，D正确。(2020·安徽马鞍山二中月考)下列关于减数分裂形成卵细胞的过程的叙述，正确的是 (　　)①卵原细胞经减数分裂形成的只有卵细胞②对体细胞染色体数为2n的生物来说，次级卵母细胞中存在同源染色体③着丝粒在减数分裂Ⅱ后期分裂④同源染色体的分离导致子细胞中染色体数目减半⑤减数分裂的结果是子细胞中染色体数目减半，核DNA含量不变⑥染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅱ末期A．①②③ B．④⑤⑥C．③④　 D．⑥C [解析]　卵原细胞经减数分裂形成的细胞除卵细胞外还有极体，①错误；对体细胞染色体数为2n的生物来说，由于在减数分裂Ⅰ过程中，同源染色体分离，所以在次级卵母细胞中不存在同源染色体，②错误；减数分裂的结果是子细胞中染色体数目减半，核DNA含量也减半，⑤错误；染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅰ末期结束时，⑥错误，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。三观察蝗虫精母细胞减数分裂装片2．方法步骤3．观察细胞减数分裂实验材料的选择需要考虑两个方面1．雄性个体产生的精子数量远远多于雌性个体产生的卵细胞的数量，因此在选择观察减数分裂的材料时要选择分裂旺盛的雄性个体生殖器官。2．在动物卵巢内减数分裂没有进行彻底，所以要完整观察减数分裂各时期的图像，一般不选择雌性个体。 (2020·河北石家庄月考)下列关于观察细胞减数分裂过程的实验的叙述，错误的是 (　　)A．可用蝗虫卵母细胞、蚕豆花粉母细胞的装片观察减数分裂B．用桃花的雄蕊制成装片比用桃花的雌蕊制成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，可能观察到同源染色体联会现象D．用洋葱根尖制成装片，能观察到同源染色体联会现象D 典例 3[解析]　蝗虫卵母细胞和蚕豆花粉母细胞都属于原始生殖细胞，可以进行减数分裂，可以作为观察减数分裂的实验材料，A正确；桃花的雄蕊中进行减数分裂的花粉母细胞数量较多，而桃花的雌蕊中进行减数分裂的胚囊母细胞数量较少，故用桃花的雄蕊制成装片比用桃花的雌蕊制成装片更容易观察到减数分裂现象，B正确；减数分裂Ⅰ前期发生同源染色体联会，可以通过观察细胞减数分裂装片来观察联会现象，C正确；洋葱根尖细胞进行有丝分裂，用洋葱根尖制成的装片可以用来观察有丝分裂，有丝分裂过程中没有同源染色体联会现象发生，D错误。关于“观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片”实验，下列操作及表述不正确的是 (　　)A．在低倍镜下观察固定装片，识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞B．因观察材料较少，精母细胞较小，显微镜视野应适当调亮C．换用高倍镜时，从侧面观察，防止物镜与装片碰擦D．为观察染色体不同层面的精细结构，用细准焦螺旋调节焦距B [解析]　显微镜的使用原则是先用低倍镜观察，根据染色体的行为找出各时期的细胞，A正确；显微镜的放大倍数与视野亮度是相反的，即显微镜的放大倍数越大(如高倍镜)，镜头透光直径越小，通光量越少，照在单位面积上的光就越少，视野变暗，所以将视野调亮的原因是本实验要换用高倍镜观察，而不是因观察材料较少，精母细胞较小，B错误；换用高倍镜时，从侧面观察，防止物镜与装片碰擦，C正确；观察染色体不同层面的精细结构时，要用细准焦螺旋调节，D正确。指点迷津·拨云见日一、减数分裂与有丝分裂过程中细胞分裂图像的辨析[方法规律]　鉴别细胞分裂图像的方法(1)前期(2)中期(3)后期 (2020·河北保定期末)如图表示某种动物不同个体中处于不同分裂时期的细胞，下列有关叙述错误的是 (　　)A．四个细胞中均有同源染色体B．与减数分裂Ⅱ中期相比，乙、丁细胞中染色体数目暂时加倍C．甲、丙细胞均可表示处于减数分裂Ⅰ后期的细胞D．丁细胞所处时期不发生非姐妹染色单体间的互换A 典例 4[解析]　分析题图：甲细胞含有同源染色体，且同源染色体正在分离，处于减数分裂Ⅰ后期；乙细胞不含同源染色体，且着丝粒分裂，处于减数分裂Ⅱ后期；丙细胞含有同源染色体，且同源染色体正在分离，处于减数分裂Ⅰ后期；丁细胞不含同源染色体，且着丝粒分裂，处于减数分裂Ⅱ后期。乙和丁细胞中不含同源染色体，A错误；与减数分裂Ⅱ中期相比，乙、丁细胞中着丝粒分裂，染色体数目暂时加倍，B正确；甲、丙细胞处于减数分裂Ⅰ后期，C正确；丁细胞处于减数分裂Ⅱ后期，非姐妹染色单体间的互换发生在减数分裂Ⅰ前期，D正确。二、减数分裂与有丝分裂过程中相关数量变化曲线及其变形1．减数分裂和有丝分裂过程中染色体与核DNA数量变化(1)曲线模型(2)判断方法2．每条染色体中DNA含量的变化对图中曲线的解释注：MⅠ、MⅡ分别表示减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ(后同)。3．细胞分裂过程中染色体和核DNA数量变化曲线的变式——直方图直方图实质上是坐标曲线图的变形，反映染色体、核DNA或染色单体数量的变化。在直方图中，染色体和DNA的含量不可能是0，但染色单体会因着丝粒的分裂而消失，所以直方图中表示的某结构如出现0，则其一定表示染色单体。如图所示： (2020·山东济南模拟)如图分别表示对几种生物(2N)体内正在进行分裂的细胞进行观察的结果，有关假设和推论正确的是 (　　)C A．若图甲表示有丝分裂过程中的某阶段，则下一时期细胞中央将出现赤道板B．若图乙表示有丝分裂过程中的某阶段，则着丝粒分裂可发生在这一阶段C．若图乙表示减数分裂过程中的某阶段，则同源染色体的分离可发生在这一阶段D．若图丙表示雄果蝇精巢内的几种细胞，则f组细胞中可能出现四分体典例 5[解析]　赤道板不是真实存在的细胞结构，图甲表示植物细胞，下一时期细胞中央将出现细胞板，A错误；图乙中有染色单体，不可能表示有丝分裂后期，因此不可能发生着丝粒分裂，B错误；若图乙表示减数分裂过程中的某阶段，则可表示减数分裂Ⅰ过程，同源染色体的分离可发生在该过程中，C正确：若图丙表示果蝇精巢内的几种细胞，f组细胞可能处于有丝分裂后期或末期，不可能出现四分体，D错误。三、减数分裂配子来源的判定1．无互换时，配子来源的判断方法：(1)来自同一初级精母细胞的四个精子，染色体组成两两相同，与另两个完全互补。(2)来自同一次级精母细胞的两个精子，染色体组成完全相同。2．有互换时，配子来源的判断方法：(1)来自同一初级精母细胞的四个精子，染色体组成各不相同，但是除互换区域外，两两相同，与另两个完全互补。(2)来自同一次级精母细胞的两个精子，除互换区域外，其他完全相同。 图1所示为含两对同源染色体的某动物的初级精母细胞，其减数分裂过程中，同源染色体发生互换形成了如图2所示的四个精细胞，则来自同一个次级精母细胞的是 (　　)A．①②B．①③C．②③D．③④B 典例 6[解析]　减数分裂Ⅰ的特点是同源染色体分离；减数分裂Ⅱ的特点是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离，分别进入两个精细胞中，所以由同一个次级精母细胞最终分裂形成的精细胞中，染色体组成应相同。综上所述，根据图2中各细胞内染色体组成特点推知，①与③、②与④的染色体组成基本相同，B项正确。四、配子中染色体组合的多样性1．含2对同源染色体(Yy、Rr)的细胞(个体)产生的配子的种类(不考虑交叉互换)2.含n对同源染色体的细胞(个体)产生的配子的种类(不考虑交叉互换) (2019·山西太原月考改编)1个有3对同源染色体AaBbCc(A和a、B和b、C和c表示同源染色体，下同)的卵原细胞实际能产生几种类型的卵细胞？1个有3对同源染色体AaBbCc的精原细胞实际能产生几种类型的精子？1个体细胞中具有3对同源染色体(AaBbCc)的生物体可能产生几种类型的精子？(不考虑互换) (　　)A．1,2,8 B．1,2,3C．3,3,3 D．2,2,8A 典例 7[解析]　1个卵原细胞经减数分裂只能产生1个卵细胞，1种类型；1个精原细胞能产生4个精子，这4个精子两两相同，有2种类型；1个体细胞中具有3对同源染色体的生物体，由于非同源染色体自由组合，可能产生23种类型的精子，即8种。教材问题·解疑答惑问题探讨☞P181．提示：配子染色体与体细胞染色体的差别在于：(1)配子染色体数是体细胞染色体数的一半。(2)配子染色体是由体细胞每对同源染色体中分别取出一条组成的。2．提示：(1)提出的问题可以有“配子中染色体数目为何减半”“配子中的染色体大小、形态为何不同”“配子是如何形成的”等。(2)猜想：配子是通过一种不同于有丝分裂能使染色体数目减半的分裂方式产生的。旁栏思考☞P19提示：会导致受精卵中的染色体数目加倍，不能保持遗传的稳定性。旁栏思考☞P20·提示：初级精母细胞两极的这两组染色体，非同源染色体之间是自由组合的。·提示：在减数分裂Ⅰ中出现了同源染色体联会、四分体形成、非姐妹染色单体间互换、同源染色体分离等行为。上述过程可使配子中染色体数目减半。这样再通过以后发生的两性配子结合成合子的受精作用，就能维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，从而保证遗传的稳定性。上述过程还可以使经过减数分裂产生的配子类型多样，从而增加了生物变异的概率，增强了生物适应环境的能力，有利于生物的进化。旁栏思考☞P21提示：精子头部含有细胞核，携带遗传物质，尾长，能够摆动，有利于受精作用的顺利进行。练习与应用☞P23一、概念检测1．(1)×　卵细胞中染色体数目为10条，无同源染色体，不成对。(2)√2．B　同源染色体联会是减数分裂特有的行为变化。3．C　图中含有3条染色体，无同源染色体，处于减数分裂Ⅱ，其名称可能是次级精母细胞、次级卵母细胞或极体。4．(1)提示：这个细胞正在进行减数分裂。因为该细胞中出现了四分体。(2)提示：该细胞中有4条染色体、8条染色单体。(3)提示：该细胞中有2对同源染色体。其中染色体A与C，A与D，B与C，B与D是非同源染色体。(4)提示：细胞中a与a′，b与b′，c与c′，d与d′是姐妹染色单体。(5)提示：该细胞分裂完成后，子细胞中有2条染色体。(6)提示：参见教材P19图2－2和P22图2－5画图。二、拓展应用1．根据染色体的行为变化和细胞的数目变化，可判断减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ。减数分裂Ⅰ过程出现联会，细胞由1个分裂为2个；减数分裂Ⅱ过程无联会出现，细胞由2个分裂为4个。2．提示：不一定。可能存在例外。若减数分裂过程中发生异常情况，比如减数分裂Ⅰ时联会的同源染色体，有一对或几对没有分别移向两极而是集中到一个次级精(卵)母细胞中，再经过减数分裂Ⅱ产生的精子或卵细胞中的染色体数目就会比正常的多一条或几条。再如减数分裂过程(无论分裂Ⅰ还是分裂Ⅱ)中，染色体已移向细胞两极，但因某种原因细胞未分裂成两个子细胞，这样就有可能出现精子或卵细胞中染色体数目加倍的现象。如果上述现象出现，则受精卵中染色体数目就会出现异常，由该受精卵发育成的个体细胞中染色体数目也不正常。由于染色体是遗传物质的载体，生物体的性状又是由遗传物质控制的，那么当该个体的遗传物质出现异常时，该个体的性状也会是异常的。例如，人类的“21三体综合征”遗传病患者就是由含有24条染色体(其中21号染色体是2条)的精子或卵细胞与正常的卵细胞或精子结合后发育成的。3．提示：精子的头部保留了细胞核，即保留了全部的染色体，抛弃了大部分细胞质和细胞器，但保留了全部线粒体，既能保证精子的灵活运动，又能保证精子运动所需的足够的能量。讨论☞P241．提示：根据同源染色体及染色体的数目和行为判断。减数分裂I会出现同源染色体联会、四分体形成、同源染色体在赤道板位置成对排列、同源染色体分离、移向细胞两极的染色体分别由两条染色单体组成等现象。减数分裂Ⅱ的中期，非同源染色体成单排列在细胞赤道板位置，后期移向细胞两极的染色体不含染色单体。2．提示：减数分裂Ⅰ的中期，成对的同源染色体分别排列在细胞赤道板的两侧，末期在细胞两极的染色体由该细胞一整套非同源染色体组成，其数目是体细胞染色体数的一半，每条染色体均由两条染色单体构成。减数分裂Ⅱ的中期，所有染色体的着丝粒排列在细胞的赤道板的位置，末期细胞两极的染色体不含染色单体。3．提示：同一生物的细胞，所含遗传物质相同，增殖的过程相同，不同细胞可能处于细胞周期的不同阶段。因此，可以通过观察多个精原细胞的减数分裂，推测出一个精原细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。讨论☞P261．减数分裂过程中，同源染色体先进行复制，再联会形成四分体，之后再分离，在减数分裂Ⅱ后期由于着丝粒分裂，染色体数目暂时加倍后减半，随后分别进入子细胞中。减数分裂的结果是成熟生殖细胞中染色体数目比原始生殖细胞减少一半。后通过受精作用配子结合，从而保证了生物前后代染色体数目的恒定。2．减数分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体的互换及非同源染色体的自由组合都会导致产生多种配子。3．略。练习与应用☞P28一、概念检测1．(1)√　(2)√2．B　15个初级卵母细胞能形成15个卵细胞，5个初级精母细胞最多形成20个精子，因此最多可形成15个受精卵。3．D　减数分裂产生染色体数目减半的配子，受精作用使受精卵获得了雌雄配子的全部染色体，染色体数目恢复到体细胞水平。二、拓展应用1．提示：在减数分裂形成精子或卵细胞的过程中，如果由于某种原因减数分裂I时两条13号染色体没有分离而是进入了同一个次级精(卵)母细胞，再经过减数分裂Ⅱ，就会形成含有2条13号染色体的精子或卵细胞；如果减数分裂Ⅰ正常，减数分裂Ⅱ时13号染色体的着丝粒分裂，形成了2条13号染色体，但没有分别移向细胞两极，而是进入了同一个精子或卵细胞。这样异常的精子或卵细胞就含有24条染色体，其中13号染色体有2条。当一个正常的精子或卵细胞(含23条非同源染色体，其中只含有1条13号染色体)与上述异常的卵细胞或精子结合形成受精卵，则该受精卵含47条染色体，其中13号染色体为3条。当该受精卵发育成人时，这个人的体细胞中的染色体数目就是47条，含有3条13号染色体。2．提示：63条；骡的原始生殖细胞内无同源染色体，不能联会，因此不能发生正常的减数分裂。