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高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》二 受精作用学案
展开第3课时 细胞分裂图像判定、受精作用
学习目标
核心素养
1.结合图示归纳细胞分裂图像的辨析规律。
2.概述配子多样性原因。
3.概述受精作用的过程和意义。
1.生命观念:减数分裂和受精作用保证了每种物种前后代染色体数目的恒定,维持了生物遗传的稳定性,也通过产生染色体组合多样性的配子,以及精子和卵细胞的随机结合,使后代呈现多样性,这都充分的体现了生命现象的物质观。
2.科学思维:“综合概括”培养了学生能从不同的视角去看待问题、解决问题的逻辑思维方法。
知识点一 细胞分裂图像判定
细胞分裂图像判定集中于前期、中期和后期三个时期,据图分析:
(1)前期
图像
时期
有丝分裂前期
减数分裂Ⅰ前期
减数分裂Ⅱ前期
依据
有同源染色体但不联会,且染色体散乱分布
有同源染色体联会现象
无同源染色体,且染色体散乱分布
(2)中期
图像
时期
有丝分裂中期
减数分裂Ⅰ中期
减数分裂Ⅱ中期
依据
有同源染色体,且着丝粒排列在赤道板上
各对同源染色体排列在赤道板两侧
无同源染色体,且着丝粒排列在赤道板上
(3)后期
图像
时期
有丝分裂后期
减数分裂Ⅰ后期
减数分裂Ⅰ后期
减数分裂Ⅱ后期
减数分裂Ⅱ后期
细胞名称
体细胞
初级精母细胞
初级卵母细胞
次级精母细胞或第一极体
次级卵母细胞
依据
着丝粒分裂,移向同一极的染色体中有同源染色体
着丝粒不分裂,同源染色体分离并移向两极,细胞质均等分裂
着丝粒不分裂,同源染色体分离并移向两极,细胞质不均等分裂
着丝粒分裂,无同源染色体,细胞质均等分裂
着丝粒分裂,无同源染色体,细胞质不均等分裂
知识点二 受精作用
1.配子中染色体组合的多样性
(1)原因
时期
染色体行为
减数分裂Ⅰ前期
同源染色体联会后,四分体中的非姐妹染色单体之间发生互换
减数分裂Ⅰ后期
同源染色体分离的同时,非同源染色体自由组合
(2)产生配子多样性的规律
含n对同源染色体的精(卵)原细胞形成的配子(不考虑染色体互换):
配子个数
配子种类
1个精原细胞
4
2种(多数情况下)。特例:如基因型为AAbb的精原细胞只产生1种精细胞(Ab)
续表
配子个数
配子种类
1个卵原细胞
1
1种
1个生物体
—
2n种
2.受精作用
(1)概念: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卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应,以阻止其他精子进入;③精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合,使彼此的染色体会合在一起。
(3)实质:精子的细胞核和卵细胞的细胞核融合。
(4)结果:受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目,保证了物种染色体数目的稳定,其中有一半染色体来自精子(父方),另一半来自卵细胞(母方)。
(5)减数分裂和受精作用的意义:减数分裂和受精作用对于生物的遗传和变异,都是十分重要的。
①保证了每种生物前后代染色体数目的恒定,维持了生物遗传的稳定性。
②使同一双亲的后代呈现多样性,有利于生物适应多变的自然环境,有利于生物在自然选择中进化,体现了有性生殖的优越性。
1.受精卵中的遗传物质一半来自精子,一半来自卵细胞吗?
提示:受精卵的细胞核中的遗传物质一半来自精子,一半来自卵细胞;细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。
2.如果配子的形成与体细胞的增殖一样,也是通过有丝分裂形成的,结果会怎样?
提示:成熟生殖细胞中染色体数与体细胞中相同,经受精作用,后代中染色体数加倍。
1.(目标1)如图是某生物的细胞分裂模式图,下列有关此图的分析正确的是( )
①该细胞处于有丝分裂后期 ②该细胞可能是次级精母细胞或极体 ③该细胞可能是次级卵母细胞或极体 ④该细胞中的染色体1与2、3与4为同源染色体
A.①④ B.③④ C.② D.③
答案 C
解析 根据图示,细胞中无同源染色体,姐妹染色单体分离,该细胞处于减数分裂Ⅱ后期,①错误;该细胞的细胞质均等分裂,则该细胞可能是次级精母细胞或极体,②正确,③错误;该细胞中染色体1与2、3与4不是同源染色体,是姐妹染色单体分离后形成的子染色体,④错误。
2.(目标2)减数分裂产生的配子内,染色体组合具有多样性,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对应片段发生互换和非同源染色体的自由组合
D.染色体着丝粒的分裂
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对应片段发生互换和减数分裂Ⅰ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。
3.(目标3)家鸽是进行有性生殖的生物,它之所以能保持染色体数目的恒定,是因为在生殖过程中要进行( )
A.减数分裂和受精作用
B.有丝分裂和受精作用
C.减数分裂和有丝分裂
D.染色体的复制和平均分配
答案 A
解析 家鸽有性生殖过程中通过减数分裂产生了染色体数目减半的雌雄配子,通过受精作用,雌雄配子结合形成受精卵,染色体数目恢复,故由于生殖过程中进行减数分裂和受精作用从而保持染色体数目的恒定。
4.(目标3)下列关于人类受精作用的说法错误的是( )
A.受精作用过程中一个精子与一个卵细胞融合
B.受精过程中精子的膜要与卵细胞的膜融合
C.受精卵形成后再经过细胞分裂、分化形成新的个体
D.受精卵中的全部遗传物质一半来自父方,一半来自母方
答案 D
解析 受精卵中细胞核的遗传物质一半来自父方,一半来自母方,而细胞质的遗传物质几乎全部来自于母方,D错误。
5.(目标1)下图1表示某动物(AaBb)卵细胞形成过程;图2、3表示卵细胞形成过程中某阶段的细胞。请据图回答:
(1)图1中细胞Ⅱ的名称是________________,细胞Ⅲ的名称是______________,细胞Ⅳ中有________对同源染色体。
(2)图2该细胞的子细胞名称是__________________。
(3)图1中有可能观察到图3所示时期的细胞的是________(用①、②、③表示),图3同源染色体的非姐妹染色单体之间可能发生______________。此时细胞内DNA有________条。
答案 (1)次级卵母细胞 第一极体 0
(2)卵细胞和第二极体
(3)① 染色体互换 8
解析 (1)卵原细胞经过染色体复制形成初级卵母细胞,在减数分裂Ⅰ过程中,由于细胞质的不均等分裂,形成一个小的极体和一个大的次级卵母细胞。图1中细胞Ⅱ的体积较大,所以是次级卵母细胞;细胞Ⅲ的体积较小,所以是第一极体,细胞Ⅳ是卵细胞,所以细胞中没有同源染色体。
(2)图2细胞不含同源染色体,且着丝粒分裂,所以处于减数分裂Ⅱ后期,由于细胞质不均等分裂,所以该细胞的名称是次级卵母细胞,因此该细胞的子细胞为卵细胞和第二极体。
(3)图3中细胞处于减数分裂Ⅰ前期,正在发生联会现象,同源染色体的非姐妹染色单体之间可能发生染色体互换。此时细胞内DNA有8条。图1中有可能观察到图3所示时期的细胞的是①,即处于减数分裂Ⅰ过程中。
题型一 细胞分裂图像判断
[例1] 下面是某种动物细胞分裂的一组图像,有关叙述错误的是( )
A.图①过程中,每条染色体的行为相同
B.图②发生了同源染色体的分离
C.图③是有丝分裂中期
D.由图④可判断该动物一定是雄性
解题分析 图①是有丝分裂后期,分裂过程中各条染色体的行为相同,A正确;图②是减数分裂Ⅰ后期,同源染色体分离,B正确;图③处于有丝分裂中期,C正确;由图②减数分裂Ⅰ后期细胞质均等分裂可判断该动物一定是雄性,而雌性动物第一极体减数分裂Ⅱ后期细胞质也可以均等分裂,如图④,D错误。
答案 D
[例2] 某研究者用非洲爪蟾性腺为材料,对其精巢切片进行显微观察,下列说法不正确的是( )
A.甲和丁都是初级精母细胞
B.乙和丙细胞中染色单体的数目为零
C.图中含同源染色体的细胞只有甲、丁
D.丁细胞中染色体的互换增加了产生配子的多样性
解题分析 甲是减数分裂Ⅰ的中期,丁是减数分裂Ⅰ的后期,均是初级精母细胞,A正确;乙和丙细胞中着丝粒已经分裂,染色单体数目为零,B正确;乙为减数分裂Ⅱ的后期,丙为有丝分裂的后期,图中甲、丙、丁均含有同源染色体,C错误。
答案 C
题型二 配子的种类和来源
[例3] 图中a是某生物的一个初级精母细胞,b是该生物的五个精细胞。可能来自同一个次级精母细胞的是( )
A.①和② B.②和④
C.③和⑤ D.①和④
解题分析 在不发生染色体互换的情况下,一个次级精母细胞产生的精细胞是一样的,②和④基本一样,①和③基本一样,①②中的精细胞可能是在联会时发生部分染色体互换导致的。
答案 B
技法提升
根据染色体组成判断配子来源的方法
(1)若两个精细胞中染色体完全相同,则它们可能来自同一个次级精母细胞。简记为“同为同一‘次’”。
(2)若两个精细胞中染色体恰好“互补”,则它们可能来自同一个初级精母细胞分裂产生的两个次级精母细胞。简记为“补为同一‘初’”。
题型三 受精作用分析
[例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
解题分析 形成卵细胞时,减数分裂后期细胞质存在不均等分裂,A错误;受精时,通常是精子的头部进入卵细胞,尾部留在外面,C错误;对高等动物来说,雄配子的数量多于雌配子,D错误。
答案 B
[例5] 植物的有性生殖过程中,一个卵细胞与一个精子成功融合后通常不再与其他精子融合。我国科学家最新研究发现,当卵细胞与精子融合后,植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2。这两种酶能降解一种吸引花粉管的信号分子,避免受精卵再度与精子融合。下列叙述错误的是( )
A.多精入卵会产生更多的种子
B.防止多精入卵能保持后代染色体数目稳定
C.未受精的情况下,卵细胞不分泌ECS1和ECS2
D.ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合
解题分析 多精入卵会导致子代有来自卵细胞和多个精细胞的染色体,破坏亲子代之间遗传信息的稳定性,因此一个卵细胞与一个精子成功融合后通常不再与其他精子融合。防止多精入卵可以保证子代遗传信息来自一个精子和一个卵细胞,能保持后代染色体数目稳定,A错误,B正确;结合题意“当卵细胞与精子融合后,植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2”可知,未受精的情况下,卵细胞不分泌ECS1和ECS2,C正确;据题意可知,ECS1和ECS2能降解一种吸引花粉管的信号分子,避免受精卵再度与精子融合,推测该过程是由于ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合,D正确。
答案 A
[基础对点]
知识点一 细胞分裂图像判定
1.如图为高等动物的细胞分裂示意图。下列叙述正确的是( )
A.图甲一定为次级精母细胞
B.图乙一定为初级精母细胞
C.图丙为次级卵母细胞或极体
D.图丙中的M、m为一对同源染色体
答案 B
解析 图甲所示细胞处于减数分裂Ⅱ后期,其细胞质是均等分裂的,可能为次级精母细胞或第一极体,A错误;图乙所示细胞处于减数分裂Ⅰ后期,其细胞质是均等分裂的,应是初级精母细胞,B正确;图丙所示细胞处于减数分裂Ⅱ后期,其细胞质不均等分裂,应是次级卵母细胞,不可能为极体,C错误;图丙中的M、m不是同源染色体,是姐妹染色单体分开后形成的两条子染色体,D错误。
2.如图所示为处于不同分裂时期的某种生物的细胞示意图,下列叙述正确的是( )
A.甲、乙、丙中都有同源染色体
B.乙细胞的名称是次级精母细胞或次级卵母细胞
C.丙细胞中染色单体数为4
D.睾丸中不可能同时出现这三种细胞
答案 D
解析 甲、乙、丙分别处于有丝分裂中期、减数分裂Ⅰ的后期、减数分裂Ⅱ的后期,丙细胞中没有同源染色体,A错误;乙细胞中存在同源染色体,不可能是次级性母细胞,B错误;丙细胞中没有染色单体,C错误;丙细胞是次级卵母细胞,不可能在睾丸中出现,D正确。
3.下列各图所示细胞均来自同一生物体,有关叙述正确的是( )
A.属于有丝分裂过程的图是③④⑤
B.细胞①的形成过程:④→③→⑤→②→⑥→①
C.图①和图②可能来自于同一个初级精母细胞
D.图③④⑤⑥中都具有同源染色体
答案 C
解析 图中属于有丝分裂的是④⑤,A错误;细胞①的形成过程:④→③→②→⑥→①,B错误;细胞⑥处于减数分裂Ⅱ后期,不含同源染色体,D错误。
4.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染色体互换
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、减数分裂Ⅰ中期、有丝分裂中期、减数分裂Ⅱ后期,细胞中同源染色体分别有4、2、2、0对,A错误;②为减数分裂Ⅰ中期,而染色体互换发生在减数分裂Ⅰ前期,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,因为卵细胞的数量较少,一般不选择雌性生物的性腺来观察减数分裂,D正确。
5.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,A错误;图Ⅱ表示的细胞为次级精母细胞,没有同源染色体,B正确;没有染色体互换的情况下,图中a与b、c与d染色体组成相同,C错误;该图为雄果蝇细胞减数分裂图,故a~d均为精细胞,不是1个卵细胞和3个极体,D错误。
6.下图是某雄性动物细胞分裂的示意图,相关叙述不正确的是( )
A.该生物体细胞中含有2对同源染色体
B.甲、丙、丁细胞属于减数分裂的过程
C.乙细胞是有丝分裂中期,不含同源染色体
D.甲、乙、丙细胞中DNA数∶染色体数=2∶1
答案 C
解析 由图甲和图乙可知该生物体细胞中含有2对同源染色体,A正确;图中甲细胞处于减数分裂Ⅰ后期,丙细胞处于减数分裂Ⅰ中期,丁细胞处于减数分裂Ⅱ后期,则甲、丙、丁细胞属于减数分裂的过程,B正确;乙细胞是有丝分裂中期,含同源染色体,C错误;甲、乙、丙细胞都含有姐妹染色单体,其中DNA数∶染色体数=2∶1,D正确。
7.下图为玉米的花粉母细胞减数分裂过程中几个特定时期的显微照片,下列叙述不正确的是( )
A.细胞①所处时期为减数分裂Ⅰ
B.细胞②中同源染色体发生联会
C.细胞③与花粉粒中染色体数目相同
D.细胞④内不存在同源染色体
答案 B
知识点二 受精作用
8.下列不属于减数分裂和受精作用的意义的是( )
A.同一双亲的后代呈现多样性,有利于生物的生存和进化
B.维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定
C.能够基本保持双亲的一切遗传性状
D.对于生物的遗传和变异具有十分重要的意义
答案 C
9.下列有关受精作用的叙述,错误的是( )
A.受精卵中的全部遗传物质,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 细胞中的遗传物质并不是全部存在于染色体上的,在细胞质内的线粒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,所以受精卵中来自母方的遗传物质比来自父方的多。
10.下列与生物多样性和稳定性无关的是( )
A.配子中染色体组合具有多样性
B.卵细胞和精子结合的随机性
C.精子细胞核和卵细胞细胞核的融合过程
D.减数分裂和受精作用
答案 C
[能力提升]
11.下图表示染色体组成为AaCcDd的生物产生的精细胞。试根据细胞内染色体的组合分析,在不考虑染色体互换的情况下,下列相关叙述不正确的是( )
A.上述精细胞至少来自4个精原细胞
B.⑤⑧可能来自同一个精原细胞
C.上述精细胞至少来自8个次级精母细胞
D.①⑦可能来自同一个精原细胞
答案 D
解析 由于体细胞中含有3对同源染色体,最多能产生8种配子,如题图所示,每个初级精母细胞在不发生染色体互换时,只能产生2种配子,图中任何两个能组合成染色体组成为AaCcDd的子细胞都有可能来自同一个精原细胞,如①与④、③与⑦、⑤与⑧、②与⑥,但①与⑦不可以。所以上述细胞至少来自4个精原细胞,8个次级精母细胞。
12.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细胞前一个时期,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为减数分裂Ⅰ后期,③为有丝分裂中期,C错误;细胞中染色体与DNA分子数目的比例为1∶2的图像中,应有染色单体,据图可知①中无染色单体,②③符合,A错误;④为减数分裂Ⅱ后期,此细胞前一个时期,即减数分裂Ⅱ中期,细胞中有染色单体,染色体与DNA分子数目比例为1∶2,D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产生的子细胞中无同源染色体,B错误。
13.下列示意图分别表示某雌性动物(2n=4)体内细胞正常分裂过程中不同时期细胞内染色体、染色单体和DNA含量的关系以及细胞分裂图像。
请分析并回答:
(1)图1中a、b、c柱表示染色体的是________,图2中表示体细胞分裂时期的是图________。
(2)图1中Ⅲ的数量关系对应于图2中的____________。
(3)图1中的数量关系由Ⅱ变化为Ⅲ,相当于图2中的________→________过程。
(4)符合图1中Ⅳ所示数量关系的某细胞名称是____________________。图1中哪些时期所对应的细胞内不存在同源染色体?________(填编号)。
(5)请在下图所示坐标中绘出该动物体内细胞在进行减数分裂过程中,每条染色体上DNA分子含量的变化曲线。
答案 (1)a 甲 (2)乙 (3)丙 乙
(4)卵细胞或第二极体 Ⅲ和Ⅳ
(5)如图所示
解析 (1)图1表示的是细胞分裂过程中不同时期细胞内染色体、染色单体和DNA含量的关系,b从无到有再到无,表示染色单体;a在Ⅱ、Ⅲ中是b的一半,表示染色体;c加倍(复制)再两次减半,表示DNA。图2中甲是有丝分裂中期,乙是减数分裂Ⅱ中期,丙是减数分裂Ⅰ后期。
(2)图1中Ⅲ染色体数目已减半,而且含有染色单体,可表示减数分裂Ⅱ的前、中期,对应图2中的乙。
(3)图1中的数量关系由Ⅱ变化为Ⅲ是同源染色体分开,染色体数目减半的过程,相当于图2中的丙→乙过程。
(4)图1中Ⅳ所示数量关系中,染色体和DNA均是体细胞的一半,可表示卵细胞或(第二)极体。图1中Ⅲ表示减数分裂Ⅱ前、中期,Ⅳ表示减数分裂结束后的细胞,细胞内不存在同源染色体。
(5)绘图的第一步是标出横、纵坐标的意义。本题绘图要特别注意纵坐标为每条染色体上DNA分子含量,其中的关键变化点有:分裂前的间期DNA分子复制,DNA含量逐渐加倍后,1条染色体上有2个DNA分子;减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂后,1条染色体上有1个DNA分子。
14.图甲表示某高等动物在进行细胞分裂时的图像,图乙为该种生物的细胞内染色体及DNA相对含量变化的曲线图。根据此曲线和图示回答下列问题:
(1)图甲中A处于________________期,细胞中有________条染色体;B处于____________期,此细胞的名称是________________;C细胞分裂后得到的子细胞是________________________。
(2)图甲中B细胞对应图乙中的区间是________。
(3)图乙中表示细胞内含有染色单体的区间是________和9~11,表示细胞不含同源染色体的区间是________。
(4)假如图甲B细胞中有一对同源染色体未分离,其他过程均正常,该减数分裂形成的卵细胞正常受精后,预期其形成下一代的情况并阐述其理由。
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)预期:一种情况是发育成的下一代可能会有严重的疾病,另一种情况可能是不能形成下一代。理由:由于B细胞有一对同源染色体未分离,那么形成的卵细胞中就会比正常的卵细胞多出一条或少了一条染色体,就会影响下一代正常的生命活动,表现出严重的疾病;也有可能会使受精卵无法形成胚胎或者在胚胎早期死亡,不能形成下一代。
解析 (1)图甲中A含有同源染色体,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;B含有同源染色体,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;C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)乙图中3~4为减数分裂Ⅰ后期,对应图甲中B细胞。
(3)染色单体随染色体复制出现,到着丝粒分裂后消失。图乙中0~1段为减数分裂前的间期,1~7段为减数分裂,在减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂后,染色单体消失,结合曲线可知1~6段含有染色单体;减数分裂Ⅱ及减数分裂结束后的细胞不含同源染色体,对应曲线中的5~8段。
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高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2章 基因和染色体的关系第1节 减数分裂和受精作用二 受精作用学案: 这是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2章 基因和染色体的关系第1节 减数分裂和受精作用二 受精作用学案,共13页。