2024版新教材高中生物第2章基因和染色体的关系第1节减数分裂和受精作用第2课时减数分裂和受精作用课件新人教版必修2

第2课时减数分裂和受精作用课前自主预习案夯基提能•分层突破强化落实•学业达标高效课堂•实践运用疑难解答•全程培优课前自主预习案知识梳理·填准记牢——自主·预习·先知一、观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片

1．实验原理根据细胞中的染色体_________________的变化，识别减数分裂的各个时期。形态、位置和数目2．实验流程初级精母次级精母不同时期观察结果二、配子中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____________之间，可能发生交叉互换减数分裂Ⅱ后期同源染色体分离，非同源染色体________2．意义导致不同配子________有差异，使同一双亲的后代呈现________。非姐妹染色单体自由组合遗传物质多样性三、受精作用1．概念：卵细胞与精子相互______、______成为受精卵的过程。2．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______发生复杂的生理反应，阻止其他精子再进入精子的______与卵细胞的______相融合，使彼此的染色体会合在一起识别融合细胞膜细胞核细胞核3.结果(1)受精卵中的________数目恢复为体细胞中染色体的数目。(2)受精卵中的染色体一半来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)。4．意义(1)后代呈现多样性，有利于生物在自然选择中进化，体现了________的优越性。(2)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，对于生物的__________，都是十分重要的。染色体有性生殖染色体数目遗传和变异知识应用·强化落实——效果·检测·定向判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．配子的多样性只与非同源染色体的自由组合有关。(

)2．正常情况下，1个精原细胞产生的4个精子在染色体组成上两两相同。(

)3．受精时精子全部进入卵细胞内。(

)4．受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方。(

)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。(

)提示：×配子的多样性还与同源染色体中的非姐妹染色单体之间的交叉互换有关。提示：×受精时精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。√√√夯基提能•分层突破课程标准阐明减数分裂产生染色体数量减半的精细胞或卵细胞说明进行有性生殖的生物体，其遗传信息通过配子传递给子代素养达成1.建立减数分裂中染色体变化的模型，并运用模型理解配子中染色体组合的多样性。(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)3．通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，熟练掌握相关实验技能。(科学探究)学习主题一观察蝗虫精母细胞减数分裂装片任务一根据教材P24“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”的探究实践活动，探讨下列问题：1．当你的目光聚焦在显微镜视野中的一个细胞时，你怎样判断它处于减数分裂的哪个时期？

提示：减数分裂的不同时期染色体有不同的特征。2．减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ相比，中期细胞中染色体的不同点是什么？末期呢？提示：减数分裂Ⅰ中期，两条同源染色体分别排列在细胞赤道板的两侧，减数分裂Ⅱ中期，所有染色体的着丝粒排列在细胞的赤道板位置；减数分裂Ⅰ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目的一半，每条染色体均由两条染色单体构成；减数分裂Ⅱ末期细胞两极的染色体不含染色单体。3．通过比较同一时刻不同细胞的染色体特点，可以推测一个精母细胞在不同分裂时期的染色体变化。这一做法能够成立的逻辑前提是什么？

提示：逻辑前提是同一生物的不同细胞，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分裂的不同阶段。因此，可以通过观察多个精母细胞的减数分裂，推测出一个精母细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。任务二观察蝗虫精原细胞(正常体细胞染色体数为2n)的减数分裂装片时，能看到几种不同染色体数目的细胞分裂图像？提示：因为蝗虫精巢中的精原细胞既进行有丝分裂，又进行减数分裂，所以可以观察到染色体数目为n、2n、4n等不同的细胞分裂图像。

蝗虫精母细胞减数分裂的显微照片1.实验原理蝗虫的精母细胞进行减数分裂可形成精细胞，再通过变形形成精子。在此过程中，细胞中的染色体形态、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。2．实验目的通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，识别减数分裂不同时期染色体的形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。3．实验材料的选择宜选用雄性个体的生殖器官。4．方法步骤5．实验现象的区分减数分裂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会出现成单的非同源染色体的着丝粒排列在细胞赤道板位置，移向细胞两极的染色体不含染色单体。【重点笔记】1．选用雄性个体生殖器官为实验材料的原因(1)一般来说，雄性个体产生的雄配子数量远远多于雌性个体产生的雌配子的数量。(2)雌性动物排卵排出的仅仅是初级卵母细胞或次级卵母细胞，排出的细胞先在输卵管中发育到减数分裂Ⅱ

中期，只有在受精的过程中才能继续进行减数分裂Ⅱ，因此在卵巢中看不到完整的减数分裂。2．观察蝗虫精母细胞减数分裂装片时，能看到染色体数目为N、2N、4N等不同的细胞分裂图像，这是因为蝗虫精巢中的精原细胞(染色体数为2N)既能进行有丝分裂，又能进行减数分裂。3．制作装片时，细胞已经死亡，不能观察到减数分裂的连续过程。1．(合格考)下列有关观察减数分裂实验的叙述，错误的是(

)A．一般选用雄性个体的生殖器官作为实验材料B．可用蚕豆花粉母细胞减数分裂装片进行观察C．在能观察到减数分裂的装片中，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答案：D解析：洋葱根尖细胞只能发生有丝分裂，有丝分裂过程中没有同源染色体联会现象发生，D错误。2．(合格考)小王同学观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片后拍摄了以下照片，图中所示细胞处于减数分裂Ⅱ中期的是(

)答案：B解析：根据题意和图示分析可知：图A染色体开始缩短变粗，散乱地分布在细胞中，说明细胞处于减数分裂Ⅰ前期；图B中不含同源染色体，排列在赤道板上，细胞处于减数分裂Ⅱ中期；图C中配对的同源染色体分离，并向细胞两极移动，说明细胞处于减数分裂Ⅰ后期；图D中已产生四个细胞核，处于减数分裂Ⅱ末期。3．(等级考)图中①～⑤是用某种方法在显微镜下拍到的二倍体生物(2n＝24)某个细胞在减数分裂过程中不同时期的图像。下列相关叙述不正确的是(

)A．图中细胞分裂顺序为①→③→②→⑤→④B．图①细胞内DNA和染色体数目均加倍C．图②、③细胞中均具有同源染色体D．图⑤细胞中染色体数目与图①②③相同答案：B解析：根据染色体的行为可判断，①～⑤依次为减数分裂前的间期、减数分裂Ⅰ后期、减数分裂Ⅰ前期、减数分裂Ⅱ末期、减数分裂Ⅱ后期。图中细胞分裂顺序是①→③→②→⑤→④，A正确；图①细胞中进行染色体的复制，但染色体数目保持不变，B错误；图②、③细胞均具有同源染色体，C正确；图⑤细胞中由于着丝粒分裂，细胞中染色体数目暂时加倍，故与图①、②、③细胞中的相同，D正确。学习主题二配子中染色体组合的多样性任务一根据教材P25～26模拟减数分裂中非同源染色体的自由组合实验，探讨下列问题：1．含有2对、3对同源染色体的精原细胞，分别可能产生多少种精子？产生每一种精子的比例是多少？提示：含有2对同源染色体的精原细胞可能产生4种精子，每一种精子的比例是1/4；含有3对同源染色体的精原细胞可能产生8种精子，产生每一种精子的比例是1/8。2．含有n对同源染色体的精原细胞，可能产生多少种精子，产生每一种精子的比例是多少？

提示：可能产生2n种精子，产生每一种精子的比例为1/2n。3．考虑染色体互换，分析含两对同源染色体的1个精原细胞和卵原细胞，减数分裂最多能产生几种精子和卵细胞？

提示：①四分体时期发生互换，则4个精子各不相同，即4种类型。②无论是否发生互换，1个卵原细胞经减数分裂后，只能产生1个卵细胞，即1种类型。任务二如图见【图文联动】，在不考虑染色体互换的情况下，分析产生配子的种类。1．若图甲所示为一个精原细胞，则能形成多少种精子？若甲图所示为一个卵原细胞，则能形成多少种卵细胞？提示：2种精子：A和a；1种卵细胞：A或a。2．若图乙所示为一个精原细胞，则能形成多少种精子？若所示精原细胞数量足够多，则能产生多少种精子？提示：2种精子，AB和ab或Ab和aB；若所示精原细胞数量足够多，则能产生4种精子，AB、ab、Ab、aB。3．若图乙所示为一个卵原细胞，则能形成多少种卵细胞？若图乙所示卵原细胞数量足够多，则能产生多少种卵细胞？提示：1个卵原细胞可以形成1种卵细胞，即AB或ab或Ab或aB；该种卵原细胞数量足够多时可产生4种卵细胞，即AB、ab、Ab、aB。根据染色体组成判断配子来源的方法：1.配子中染色体组合多样性的原因(1)减数分裂Ⅰ后期，非同源染色体的自由组合。如【图文联动】图1所示。(2)四分体时期，同源染色体上非姐妹染色单体之间的互换。如【图文联动】图2所示。2．配子来源的判断方法(1)以二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(不考虑互换)为例，如图所示：由图可知：①E和F、G和H的染色体组成完全相同，分别来自同一次级精母细胞C、D；②E(F)与G(H)中的染色体“互补”，来自同一个初级精母细胞。(2)二倍体生物一个精原细胞的减数分裂(考虑互换)，如图所示：由图可知：①E和F，G和H的染色体组成大同小异，分别来自同一次级精母细胞C、D；②E(F)与G(H)中的染色体“互补”，来自同一初级精母细胞。3．一般情况下减数分裂产生配子的种类(1)只考虑非同源染色体自由组合，不考虑互换的情况。Y与y、R与r分别表示两对同源染色体。(2)若考虑互换，会增加配子的种类，如一个含n对同源染色体的生物产生的配子种类会大于2n种。【重点笔记】若只考虑非同源染色体的自由组合，不考虑互换，则含n对同源染色体的精(卵)原细胞产生的配子如下(n足够大)：精(卵)原细胞个数配子个数配子实际种类1个精原细胞42种，表现为两两相同1个次级精母细胞21种1个卵原细胞11种1个次级卵母细胞11种m个精原细胞4m2nm个卵原细胞m2n1．(合格考)如图是部分同学在“建立减数分裂中染色体变化的模型”实验中制作的细胞分裂的模型，其中错误的是(

)答案：C解析：减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，A正确；减数分裂Ⅰ中期，同源染色体成对地排列在赤道板两侧，B正确、C错误；减数分裂Ⅱ后期，细胞中不含同源染色体，且着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，成为两条染色体并在纺锤丝的牵引下移向两极，D正确。2．(等级考)图中甲表示某动物精原细胞中的一对同源染色体，在减数分裂过程中，该对同源染色体发生了互换，结果形成了①～④所示的四个精细胞。这四个精细胞中，来自同一个次级精母细胞的是(

)A．①与②

B．②与③C．①与③D．②与④答案：B解析：在减数分裂Ⅰ同源染色体的非姐妹染色单体之间发生互换后，同一个着丝粒上连接着的两条染色单体，绝大部分相同，少数部分不相同，因此来自同一个次级精母细胞的有②与③、①与④。3．(等级考)(不定项)如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，在不考虑互换的情况下，下列相关叙述，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：ABC解析：在不考虑互换的情况下，每个精原细胞可产生两个不同的次级精母细胞，每个次级精母细胞又可产生2个基因组成相同的精细胞，因此图中①④可能来自同一个精原细胞，②⑥可能来自同一个精原细胞，③⑦可能来自同一个精原细胞，⑤⑧可能来自同一个精原细胞，因此上述精细胞至少来自4个精原细胞，故A、B正确；1个次级精母细胞能产生2个相同的精细胞，图中8个精细胞的基因型各不相同，至少来自8个次级精母细胞，故C正确；①⑦不可能来自同一个精原细胞，D错误。学习主题三受精作用及相关曲线任务一完成下列两个问题的填充：1．受精作用的细胞学基础(1)细胞膜的

功能——使同种生物的两性生殖细胞能够相互识别。(2)细胞膜的

——使两性生殖细胞融合为一个受精卵。2．受精作用的实质精子的细胞核与卵细胞的

的过程。任务二遗传的稳定性和多样性的原因分析。每一种生物在繁衍过程中，既保持遗传的稳定性，又表现出遗传的多样性，从配子形成和受精作用两个方面，分别对遗传的稳定性与多样性的原因进行概述，完成下表。项目遗传的稳定性遗传的多样性配子形成减数分裂形成的配子中的染色体数目

，而且每个配子中的染色体是一整套非同源染色体的组合在减数分裂过程中，联会时同源染色体

，减数分裂Ⅰ后期

，都导致了配子中染色体组合的多样性受精作用卵细胞和精子的结合，使受精卵中的染色体数目又

到体细胞中的数目，生物体的性状主要是由染色体上的遗传物质控制的，因此，染色体数目的

维持了遗传的稳定性

，进一步增加了受精卵中染色体组合的多样性，因而增加了遗传的多样性受精作用：精子和卵细胞的随机结合1.过程分析(1)对减数分裂结果的分析：经减数分裂形成的生殖细胞(精子或卵细胞)的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。配子中的染色体数目只有体细胞的一半，并且没有同源染色体。(2)对受精作用结果的分析：经受精作用形成的受精卵中的染色体一半来自精子(父方)、一半来自卵细胞(母方)。使受精卵中的染色体数目恢复为体细胞染色体数，且出现同源染色体。(3)同一双亲的子代遗传呈现多样性的原因：2．曲线分析(1)细胞中DNA含量变化曲线。①ab段为减数分裂前的间期，bc段为减数分裂Ⅰ，cd段为减数分裂Ⅱ，即ad段为减数分裂。②e点表示进行受精作用。③eg段为受精卵的有丝分裂，其中ef段为有丝分裂前的间期，fg段为分裂期。(2)细胞中染色体数变化曲线。①O～a表示减数分裂前的间期及减数分裂Ⅰ，a～c表示减数分裂Ⅱ。②d点表示进行受精作用。③d～f表示受精卵的有丝分裂。【重点笔记】可以说受精卵中的染色体一半来自精子，一半来自卵细胞，但不能说受精卵的遗传物质(或DNA)一半来自精子，一半来自卵细胞。因为受精卵细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。1．(合格考)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生殖细胞；通过受精作用，雌雄配子结合形成受精卵，维持染色体数目恒定。2．(合格考)下图为受精作用示意图，下列叙述不正确的是(

)A．受精作用的过程也是精子和卵细胞相互识别并融合的过程B.受精卵中绝大部分细胞质来自卵细胞C．精子和卵细胞的结合依赖于细胞膜的流动性D．同一双亲后代遗传的多样性只与卵细胞和精子的随机结合有关解析：在有性生殖过程中，减数分裂形成的配子中，其染色体组合具有多样性，进而导致不同配子遗传物质的差异，另外受精过程中卵细胞和精子结合的随机性，使同一双亲的后代必然呈现多样性。答案：D3．(等级考)如图是生物的有性生殖过程，下列叙述，正确的是(

)A.

非同源染色体的自由组合发生在过程Ⅰ中B．由过程Ⅱ可知受精卵中的细胞质主要来自精子C．同源染色体的分离发生在过程Ⅰ和Ⅱ中D．仅有过程Ⅰ即可维持亲子间染色体数目的恒定答案：A解析：分析题图可知，过程Ⅰ是减数分裂，过程Ⅱ是受精作用。非同源染色体的自由组合发生在减数分裂Ⅰ的后期，A正确；受精卵中的细胞质主要来自卵细胞，B错误；同源染色体的分离仅发生在过程Ⅰ中，C错误；过程Ⅰ和Ⅱ共同维持亲子间染色体数目的恒定，D错误。强化落实•学业达标网络建构主干落实1.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可发生互换。2．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。3．受精作用的实质是精子和卵细胞细胞核的融合。4．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。高效课堂•实践运用1.如图为某种植物细胞减数分裂过程中几个特定时期的显微照片，下列叙述正确的是(

)A．图甲中，细胞的同源染色体之间可以发生互换B．图乙中，移向细胞同一极的染色体组成相同C．图丙中，染色体的复制正在进行，着丝粒尚未分裂D．图丁中，细胞的同源染色体分离，染色体数目减半答案：A解析：根据图甲染色体的特点，可知图甲中细胞处于减数分裂Ⅰ前期，同源染色体的非姐妹染色单体之间可以发生互换，A正确；图乙中细胞处于减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，故移向细胞同一极的染色体组成不相同，B错误；图丙中细胞处于减数分裂Ⅰ末期，并无染色体的复制，C错误；图丁中细胞处于减数分裂Ⅱ后期，此时着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，导致细胞中染色体数目暂时加倍，而此时细胞中已没有同源染色体，D错误。2．A和A′、B和B′分别代表细胞中的两对同源染色体，下列来自同一个精原细胞的一组精子是(

)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′答案：B解析：由于减数分裂Ⅰ过程中同源染色体分离，非同源染色体自由组合，一个精原细胞应产生两个“互补”类型的次级精母细胞，而减数分裂Ⅱ相当于有丝分裂，因此最终产生的4个精细胞(精子)只有两种类型，且互补。3．在漫长的生物进化历程中，有性生殖的出现大大丰富了生物的多样性，加快了进化速度。下列行为与有性生殖后代的多样性无关的是(

)A．四分体时期姐妹染色单体片段间的互换B．减数分裂Ⅰ后期非同源染色体间的自由组合C．受精作用时雌雄配子间的随机结合D．四分体时期非姐妹染色单体片段间的互换解析：四分体时期非姐妹染色单体片段间的互换会导致后代具有多样性，A符合题意，D不符合题意。答案：A4．精子内的顶体由来自高尔基体的溶酶体特化而来，精卵识别后，顶体膜与精子细胞膜融合，释放溶酶体酶(顶体酶)使卵子外层形成孔洞，以利于精卵融合形成受精卵，下列叙述正确的是(

)A．顶体内储存的溶酶体酶是在精子的溶酶体中合成的B．精子游向卵子所需的能量来自线粒体和细胞质基质C．顶体膜和精子细胞膜融合体现生物膜的选择透过性D．受精卵中的遗传物质一半来自父方另一半来自母方解析：酶的化学本质是蛋白质，溶酶体酶是在核糖体上合成的，A错误；精子游向卵子所需的能量来自细胞呼吸，而细胞呼吸的场所是线粒体和细胞质基质，B正确；顶体膜和精子细胞膜融合体现生物膜的流动性，C错误；受精卵中的细胞核遗传物质一半来自父方另一半来自母方，而细胞质遗传物质几乎都来自母方，D错误。答案：B5．(不定项)下图是某种动物细胞分裂过程中染色体数目变化情况，下列相关叙述不正确的是(

)A．图中显示了减数分裂、有丝分裂和受精作用过程B．C～H、I～M段可分别表示为一个细胞周期C．A～I段表示减数分裂D．E～F段发生了同源染色体的分离解析：依据曲线所示染色体数目的变化可知，A～G段表示减数分裂，H～I段表示受精作用，I～M段表示有丝分裂，A正确，C错误；C～G为减数分裂Ⅱ过程，C～H不能表示一个细胞周期，B错误；E～F段表示减数分裂Ⅱ后期，细胞中着丝粒分裂，姐妹染色单体分离形成染色体，染色体数目加倍，同源染色体分离发生在减数分裂Ⅰ后期，D错误。答案：BCD6．如图是高等动物的生殖发育周期图解(2N、N表示染色体数)，试回答以下问题：(1)由成体开始到受精卵的形成主要需要经过[

]________和[

]__________两个过程。这两个过程的重要意义是________________________________________________________________________________。(2)哺乳动物的A过程发生在___________中。(3)受精卵经_________和_________最终发育为成体，此过程中细胞的分裂方式为_____________。A减数分裂B受精作用

维持生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，保持亲代和子代的稳定遗传，促进遗传物质的重新组合卵巢和睾丸细胞分裂细胞分化有丝分裂解析：(1)分析图解可知，高等动物个体发育成熟后，通过减数分裂(A过程)产生配子，雌雄配子经过受精作用(B过程)结合以形成受精卵，继续进行个体发育，由此可见，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的恒定，保持亲代和子代遗传的稳定性，促进遗传物质的重新组合有重要意义。(2)哺乳动物的减数分裂发生在卵巢和睾丸中。(3)受精卵经细胞分裂和细胞分化最终发育为成体，此过程中细胞的分裂方式为有丝分裂。疑难解答•全程培优教材第25～26页►【探究·实践】1．提示：间期：DNA复制，蛋白质合成，形成染色体，数目为2N；减数分裂Ⅰ前