2-1 第2课时 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片及受精作用
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三、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
图示
说明
精子的头部进入卵细胞,尾部留在外面
卵细胞的细胞膜发生复杂的生理反应,以阻 止其他精子进入 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.结果 (1)受精卵中的染色体数目又恢复为体细胞中的数目。 (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)。
2.某生物精原细胞有8条染色体,正常情况下,下列数据正确的
是( )
选项
初级精母细胞染 色体数目/条
精子染色 体数目/条
受精卵染色 体数目/条
A
8
B
4
C
4
D
8
4
8
4
4
8
4
8
8
答案:A
3.下图1所示为动物初级精母细胞中的两对同源染色体,其减 数分裂过程中,同源染色体发生互换形成了图2所示的4个精 子,则来自同一个次级精母细胞的是( ) A.①② B.①③ C.②③ D.③④ 答案:B
4.某雄性生物体细胞内的DNA含量为2a,下图表示减数分裂、 受精作用及受精卵的有丝分裂过程的DNA含量变化曲线。 据图回答下列问题。
微思考2 结合细胞膜的成分,想一想精子与卵细胞相互识别 的物质基础是什么?精子与卵细胞融合的过程体现了生物膜 的什么特性?
提示:精子与卵细胞相互识别的物质基础是细胞膜表面的糖 被。精子与卵细胞融合的过程体现了生物膜的流动性。
微判断2基于受精作用的原理和意义,判断下列表述是否正 确。
(1)受精作用的实质是细胞核的融合。( √ ) (2)受精卵中的DNA一半来自父方,一半来自母方。( × ) (3)未受精时,卵细胞的细胞呼吸和物质合成进行得比较缓 慢。( √ ) (4)有性生殖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。( √ )
典例剖析 下列关于高等动物通过减数分裂形成的雌、雄 配子以及受精作用的叙述,正确的是( )
A.每个卵细胞继承了初级卵母细胞1/4的细胞质 B.同源染色体进入卵细胞的机会并不相等,因为一次减数分 裂只形成一个卵细胞 C.进入卵细胞并与之融合的精子几乎不携带细胞质 D.雌、雄配子彼此结合的机会相等,因为它们的数量相等 答案:C
1.果蝇的体细胞中有8条染色体,其中4条来自母方,4条来自父 方。果蝇经减数分裂产生配子,下列关于其中一个配子中染 色体情况的说法,正确的是( ) A.4条均来自父方或4条均来自母方 B.2条来自父方,2条来自母方 C.1条来自一个亲本,另外3条来自另一个亲本 D.以上情况都有可能 答案:D
解析:果蝇的性母细胞中的染色体4条来自母方,4条来自父方。 在进行减数分裂时,非同源染色体自由组合,因此,A、B、C 3 种情况都有可能发生。
变化的模型
1.配子中染色体组合多样性的成因
时期
原因
减数分 同源染色体联会后,四分体中的非姐妹染色单体常常 裂Ⅰ前期 发生互换
减数分 裂Ⅰ后期 同源染色体分离,非同源染色体自由组合
2.建立减数分裂中染色体变化的模型 (1)模拟减数分裂中染色体数目和主要行为的变化 ①长度相同、颜色不同的两条染色体配对代表减数分裂Ⅰ 前期同源染色体的联会。 ②长度相同、颜色不同的两条染色体的分开代表减数分裂 Ⅰ后期同源染色体的分离。 ③减数分裂结束时,每个细胞中染色体的数目是开始时的 一半,染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ。
(2)模拟减数分裂中非同源染色体的自由组合 ①要模拟减数分裂过程中非同源染色体的自由组合,细胞中 至少要有2对同源染色体。 ②假设细胞中有2对同源染色体,减数分裂Ⅰ时,非同源染色 体有2种组合方式;每个原始生殖细胞按照其中的一种组合方 式分裂,能产生2种不同染色体组成类型的配子;2个这样的原 始生殖细胞按照不同的组合方式进行分裂,理论上可以产生4 种不同染色体组成类型的配子。
(2)细胞中染色体数目的变化曲线
①OA段表示减Βιβλιοθήκη 分裂前的间期及减数分裂Ⅰ,AC段表示减 数分裂Ⅱ。
②D点表示受精作用。 ③DF段表示受精卵的有丝分裂。
每一种生物在繁衍过程中,既要保持遗传的稳定性,又要表 现出遗传的多样性。请从受精作用角度说明遗传的稳定性和 多样性的原因。
提示:卵细胞和精子的结合,使受精卵中的染色体数目又恢 复到体细胞中的数目。生物体的性状是由染色体上的遗传物 质控制的,因此,染色体数目的恒定维持了遗传的稳定性。卵 细胞和精子的随机结合,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。
知识概览
一、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片 1.实验原理 根据细胞中的染色体形态、位置和数目,识别减数分裂的各 个时期。
2.实验流程
微点拨 观察减数分裂实验时通常不选择雌性个体,原因有: ①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 子数量;②动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底,排卵时排出 的仅仅是初级卵母细胞或次级卵母细胞。
(3)模拟减数分裂中四分体时期非姐妹染色单体间的互换 ①假设细胞中有2对同源染色体,仅有2条非姐妹染色单体在 四分体时期发生了1次互换,1个这样的原始生殖细胞理论上 可以产生4种不同染色体组成类型的配子。 ②减数分裂Ⅰ四分体时期非姐妹染色单体间的互换和后期 非同源染色体的自由组合,导致了配子染色体组合的多样性。
一 配子中染色体组合的多样性 重难归纳
1.配子中染色体组合的多样性的原因 (1)减数分裂Ⅰ后期,非同源染色体自由组合。 (2)四分体时期,同源染色体上非姐妹染色单体之间经常发 生互换。
2.配子来源的判断方法 (1)以某生物一个精原细胞的减数分裂(不考虑互换)为 例,如下图所示。
由图可知:①E和F,G和H的染色体组成大同小异,分别来自 同一个次级精母细胞C、D;②E(F)与G(H)中的染色体“互补”, 来自同一初级精母细胞。
4.减数分裂和受精作用的意义 (1)稳定性:减数分裂和受精作用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)多样性:减数分裂形成的配子,其染色体组合具有多样性, 导致了不同配子遗传物质的差异,加上受精过程中卵细胞和 精子结合的随机性,同一双亲的后代必然呈现多样性。这种 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。
微思考1假设某生物体细胞含有的染色体数目为2N,在其精 巢内可以观察到几种染色体数目不同的细胞? 请分析说明。
提示:精巢中的精原细胞有些进行有丝分裂,产生新的精原 细胞。有些进行减数分裂产生精细胞,因此在精巢内可以观 察到染色体数目分别为N、2N和4N的3种细胞。
微训练 为了观察减数分裂各时期细胞的特点,可选择下列 实验材料中的( )
与y、R与r分别表示两对同源染色体)
细胞或个体
YyRr 能产生配子的种类
n 对同源染色体 产生的配子种类
一个精原细胞 一个雄性个体 一个卵原细胞 一个雌性个体
2 种(YR、yr 或 Yr、yR) 4 种(YR、yr、Yr、yR) 1 种(YR 或 yr 或 Yr 或 yR) 4 种(YR、yr、Yr、yR)
解析:卵细胞的形成过程中细胞质进行不均等分裂,所以每 个卵细胞继承的初级卵母细胞的细胞质应大于1/4,A项错误。 同源染色体进入卵细胞的机会相等,B项错误。受精时,精子 的头部进入卵细胞,尾部留在外面,而精子的头部主要含细胞 核,因此进入卵细胞并与之融合的精子几乎不携带细胞质,C 项正确。雌、雄配子彼此结合的机会相等,但它们的数量不 相等,D项错误。
(2)在考虑互换的情况下,某生物一个精原细胞的减数分裂 如下图所示。
由图可知:①E和F,G和H的染色体组成大同小异,分别来自 同一个次级精母细胞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
二 受精作用 重难归纳
1.减数分裂与受精作用过程分析
(1)减数分裂结果分析:经减数分裂形成的成熟生殖细胞(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)受精作用结果分析: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的染色体数目,且有同源染色体。
2种 2n 种 1种 2n 种
(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。
四分体中的非姐妹染色单体之间的互换发生在什么时期? 结合下图分析,如果不发生互换,经减数分裂能产生几种配子? 如果发生了互换,能产生几种配子?
提示:互换发生在减数分裂Ⅰ的前期。若不发生互换,则只 产生AB、ab 2种配子;若发生互换,则可产生AB、ab、Ab、 aB 4种配子。
(3)同一双亲的子代遗传呈现多样性的原因: 非同源染色体的自由组合
①配子的多样性 同源染色体中非姐妹染色单体间的互换
②受精时雌、雄配子的随机结合。
2.减数分裂与受精作用曲线分析 (1)细胞中核DNA分子数目的变化曲线。
①OA段为减数分裂前的间期,AB段为减数分裂Ⅰ,BC 段为减数分裂Ⅱ。
②D点表示受精作用。 ③DF段为受精卵的有丝分裂,其中DE段为有丝分裂前 的间期,EF段为分裂期。
典例剖析 下图是雄性哺乳动物体内处于分裂某时期的一 个细胞的染色体示意图。下列相关叙述错误的是( )
A.该个体的基因型为AaBbDd B.该细胞正在进行减数分裂 C.该细胞分裂完成后只产生2种基因型的精子 D.A、a和D、d基因的遗传遵循自由组合定律 答案:C
解析:题图中细胞发生了同源染色体非姐妹染色单体之间的 互换,由此可知该细胞分裂完成后可以产生4种配子。
学以致用 下图为某动物受精作用的示意图,据图判断,下列 分析错误的是( )
A.①②分别表示精子、卵细胞 B.①②细胞先识别后融合 C.③表示受精卵,将进行有丝分裂 D.③中的全部遗传物质1/2来自①,1/2来自② 答案:D 解析:③中的细胞核中的遗传物质一半来自精子,一半来自 卵细胞,而细胞质中的遗传物质几乎都来自卵细胞。
2-1 减数分裂和受精作用 第2课时 观察蝗虫精母细胞减数
分裂装片及受精作用
目标素养 1.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,培养科学思维能力和科学探究能力。 2.通过“建立细胞减数分裂中染色体变化的模型”,阐明减数分 裂过程中染色体发生自由组合和互换的重要意义。 3.举例说明受精作用的过程。 4.阐明减数分裂和受精作用对生物遗传的重要意义。
①蚕豆的雄蕊 ②桃花的雌蕊
③蝗虫的精巢 ④小鼠的卵巢 A.①② B.③④ C.①③ D.②④ 答案:C 解析:蚕豆的雄蕊和蝗虫的精巢中的细胞能够完整地进行减 数分裂且数量多;而桃花的雌蕊和动物的卵巢中进行减数分 裂的细胞数量很少,并且减数分裂过程不完整,不容易观察到 减数分裂各时期的细胞。
二、配子中染色体组合的多样性与建立减数分裂中染色体
微判断1根据减数分裂的过程,判断下列表述是否正确。 (1)配子的多样性只与非同源染色体的自由组合有关。
(×) (2)大熊猫的体细胞有42条染色体,一只雄性大熊猫在不同 时期产生的精子,染色体数目一般都是21条。( √ ) (3)一只雌性大熊猫在不同时期产生的卵细胞,其染色体组 合具有多样性。( √ )
学以致用 下列符号代表精子的染色体组成,A 和 a 是一对 同源染色体,据此推测,下列哪个选项中的4个精子来自同一个 精原细胞? ( )
A.Abc、Abc、abC、Abc B.aBc、AbC、ABC、ABC C.Abc、aBC、Abc、aBC D.ABC、Abc、abc、aBC 答案:C 解析:由于一个初级精母细胞能产生2种基因型不同的次级 精母细胞,进而产生2种基因型不同的精细胞,所以只有Abc、 aBC、Abc、aBC 4个精子来自同一个精原细胞。
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2条姐妹染色单体 分开,成为2条子染色体并分别进入2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,由题图2中各细胞内染色体组成特点可知,①与 ③、②与④的染色体组成基本相同,即来自同一个次级精母 细胞的是①③或②④。