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第2章
第1节　减数分裂和受精作用
基因和染色体的关系
第1课时　受精作用
知识目标 素养目标
1．通过模型构建分析配子中染色体组合的多样性，阐明减数分裂过程中染色体发生自由组合和交换的重要意义(难点)； 2．概述受精作用的过程(重点)； 3．阐明减数分裂和受精作用对生物遗传的重要意义(重难点) 生命观念：基于对配子多样性的分析以及减数分裂和受精作用的意义的理解，构建对立统一的生命观念；理解减数分裂和受精作用的意义，认识到遗传的稳定性和多样性；
科学思维：通过“建立减数分裂中染色体的变化模型”训练模型法
新知导学
1．具有n对同源染色体的个体产生配子情况(不考虑基因突变和交换)
目标一　配子中染色体组合的多样性
项目 可能产生配子的种类 实际产生配子的种类
1个精原细胞 2n种 _____种
1个雄性个体 2n种 2n种
1个卵原细胞 2n种 _____种
1个雌性个体 2n种 2n种
2
1
2．人的体细胞中有23对同源染色体，如果不考虑交换和变异，一个人能产生染色体组成不同的成熟配子的种类数为_______种；但实际情况下，四分体中的非姐妹染色单体经常发生交换，所以人体能产生的配子种类会更多。
3．实验：建立减数分裂中染色体变化的模型
(1) 模拟一：减数分裂中染色体数目和行为的变化
可以用橡皮泥制作染色体，如果要制作一个含2对同源染色体的细胞模型，需要用____种颜色的橡皮泥制作染色体，不同颜色代表____________________________。下图为几位同学制作的模型，其中没有科学性错误的是______。
223
两
不同来源(或来自父方或母方)
③
(2) 模拟二：减数分裂中非同源染色体的自由组合
减数分裂Ⅰ后期，______________分离，________________自由组合。下图为某个雄性个体内的一个初级精母细胞，请在空白细胞中画出相应的染色体模拟非同源染色体不同的组合方式(注意染色体的颜色、大小)：
同源染色体
非同源染色体
由图分析可知，该初级精母细胞分裂结束后，能产生______种不同的精细胞，分别是________和________，或者______和__________(填图中字母)。睾丸内同时会有多个细胞进行减数分裂，有的发生情况1，有的发生情况2，所以该雄性个体能产生______种不同的精细胞，分别是__________________________(填图中字母)。
两
AB′
A′B
AB
A′B′
四
AB′、A′B、AB、A′B′
如下图所示：
(3) 模拟三：减数分裂中四分体时期非姐妹染色单体间的交换
减数分裂Ⅰ前期，同源染色体联会形成四分体后，____________________ __________之间经常发生缠绕，并交换相应的片段。请在空白细胞中画出相应的染色体，模拟一个发生了非姐妹染色单体交换的初级精母细胞的减数分裂过程：
同源染色体的非姐妹
染色单体
如下图所示：
由图分析可知，由于发生了非姐妹染色单体交换，该初级精母细胞分裂结束后，能产生______种不同的精细胞，在一个雄性个体内，不同的精原细胞内可能发生不同位点的交换，最终导致该个体产生的精子种类十分多样。
四
B
图1为某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，同源染色体发生交换形成了如图2所示的四个精子，则来自同一个次级精母细胞的是 (　 )
A．①② B．①③
C．②③ D．③④
1
解析：减数分裂Ⅱ的特点：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开成为两条子染色体并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，但在减数分裂Ⅰ前期同源染色体的非姐妹染色单体之间可能会发生交换，所以同一个次级精母细胞产生的两个精细胞之间大部分相同，可能存在较小的差异，①与③、②与④的染色体组成基本相同，B符合。
一、 受精作用
1．过程
目标二　受 精 作 用
识别
进行细胞
间信息交流
糖蛋白
头部　
尾部
具有
一定的流动性
细胞膜
其他精子进入
控制物质
进出
受精卵
父方
母方
卵细胞
概念：
精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。
2．意义(教材P27)
____________和____________保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异都十分重要。
[判断]
(1) 受精卵中染色体一半来自父方，一半来自母方。 (　 )
(2) 受精卵细胞核中的DNA一半来自父方，一半来自母方。 (　 )
(3) 受精卵的遗传物质一半来自父方，一半来自母方。 (　 )
(4) 受精卵中基因一半来自父方，一半来自母方。 (　 )
减数分裂
受精作用
√
√
×
×
二、 减数分裂过程中染色体异常分配导致受精卵异常
13三体综合征是如何产生的——教材P28“拓展应用”T1
在减数分裂过程中，偶尔会发生染色体不能正常分配的现象，导致子细胞中的染色体数目出现异常，进而使生物的性状发生巨大改变，请补充下图中空白细胞内的染色体，分析以下两种情况下，精子中的染色体数会发生哪些变化：
情况一：减数分裂Ⅰ后期，一对同源染色体移向同一极，减数分裂Ⅱ完全正常，每条染色体的着丝粒都正常分裂。最终产生的4个精子中，不正常的有_____个。
4
如下图所示：
情况二：减数分裂Ⅰ完全正常，减数分裂Ⅱ过程中，一个次级精母细胞中有一对姐妹染色单体在着丝粒分裂后移向同一极。最终产生的4个精子中，不正常的有_____个。
2
如下图所示：
人体细胞内有23对染色体，可编为1～23号，13三体综合征患者的体细胞内含有3条13号染色体。据以上分析可以推测，13三体综合征患者的病因可能有以下几种：
(1) 母亲卵原细胞的减数分裂__________(选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅰ或Ⅱ”)发生异常，产生了含 2条13号染色体的卵细胞，与正常精子发生受精作用，产生了含3条13号染色体的受精卵。
(2) 父亲精原细胞的减数分裂__________(选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅰ或Ⅱ”)发生异常，产生了含 2条13号染色体的精子，与正常卵细胞发生受精作用，产生了含3条13号染色体的受精卵。
Ⅰ或Ⅱ
Ⅰ或Ⅱ
有性生殖过程中，通过减数分裂和受精作用，既能保证每种生物前后代染色体数目的恒定，又可以使同一双亲的后代的表型呈现多样性。下列相关叙述正确的是 (　 )
A．某正常夫妇生了一个13三体综合征的孩子，一定是父方在减数分裂Ⅰ异常
B．受精卵细胞中的遗传物质，一半来自精子，一半来自卵细胞
C．非同源染色体自由组合和同源染色体非姐妹染色单体片段交换增加了配子的多样性
D．受精时，雌雄配子间的随机结合导致的基因自由组合是形成合子多样性的重要原因
2
C
解析：13三体综合征孩子的形成可能是因为父方减数分裂异常，也可能是母方减数分裂异常，且可能是减数分裂Ⅰ异常，也可能是减数分裂Ⅱ异常，A错误；受精卵的核遗传物质一半来自精子，一半来自卵细胞，但细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞，B错误；非同源染色体自由组合(减数分裂Ⅰ后期)和同源染色体非姐妹染色单体片段交换(减数分裂Ⅰ前期)均能增加配子的多样性，C正确；基因自由组合发生在减数分裂过程中，而非受精作用时，受精时雌雄配子的随机结合是合子多样性的原因之一，但不属于基因自由组合，D错误。
生命观念
人体细胞内的23对同源染色体中，有一对是性染色体，决定人的性别，女性的两条性染色体形态、大小完全相同，记为XX，正常减数分裂形成的卵细胞中含有一条X染色体；男性的两条性染色体形态、大小不同，记为XY，在减数分裂中也能联会、分离，正常减数分裂形成的精子中含有一条X染色体或者一条Y染色体。1961年，首次报道了性染色体组成为XYY的男性，患者性格多变，容易冲动，推测这种病是因为______(填“父”或“母”)方减数分裂______(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅰ或Ⅱ”)发生异常，可在孕妇的产前诊断中对胎儿的染色体进行分析检查，预防患儿的出生。
父
Ⅱ
随堂内化
一、 知识构建评价
交换
自由组合
雌雄配子
多样
二、 概念诊断评价
(1) 精子和卵细胞的相互识别是通过细胞的直接接触完成的。 (　 )
(2) 精子和卵细胞形成过程中，精子需变形，卵细胞不需要变形，其余完全相同。 (　 )
(3) 受精卵中来自母方的遗传物质更多一些。 (　 )
(4) 配子的多样性只与非同源染色体的自由组合有关。 (　 )
(5) 精卵结合的随机性是导致有性生殖的后代呈现多样性的原因之一。 (　 )
√
×
√
×
√
解析：10个初级卵母细胞经减数分裂产生10个卵细胞，10个初级精母细胞经减数分裂产生40个精子，因此最多能形成的受精卵数目是10个。
三、 学情随堂评价
1．假如蛙的10个初级卵母细胞和10个初级精母细胞都能正常分裂，并在最大限度内受精，则最多能形成的受精卵数目是 (　 )
A．20个 B．15个
C．10个 D．5个
C
D
解析：减数分裂过程中，一整套非同源染色体组合在一起，形成的配子中的染色体数目减半；受精作用可使受精卵中的染色体数目恢复到体细胞中的数目，都保证了遗传的稳定性，A、B、C项合理；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，与稳定性无关，D项不合理。
2．每一种生物在繁衍的过程中都要保持遗传的稳定性。下列关于果蝇有性生殖过程中保持这种遗传稳定性原因的叙述，不合理的是 (　 　)
A．减数分裂形成的配子中染色体的数目减半
B．配子中都含有一整套非同源染色体的组合
C．受精卵中的染色体数目是精子和卵细胞之和
D．受精过程中，精子和卵细胞的结合是随机的
B
解析：不同颜色的染色体表示来自不同的亲本，由于受精卵中一半的染色体来自父方，一半的染色体来自母方，故不管模拟的细胞含几对同源染色体，均只需准备2种颜色的橡皮泥，B错误。
3．某学习小组建立了果蝇(2n＝8)减数分裂中染色体变化的模型，下列叙述错误的是 (　 )
A．实验过程中可以模拟形成16种或更多类型子细胞
B．因需要制作4对同源染色体，所以需要用4种颜色的橡皮泥
C．建立减数分裂中染色体变化的模型采用了物理模型构建法
D．模拟减数分裂的后期时，移向细胞同一极的橡皮泥颜色不一定相同第2课时　受 精 作 用
1．下列有关减数分裂和受精作用的叙述，正确的是(　　)
A．玉米体细胞中有10对染色体，经减数分裂后，卵细胞中染色体数目为5对
B．形成100个受精卵，至少需要100个精原细胞和100个卵原细胞
C．精子形成过程中细胞质均分，卵细胞形成过程中没有细胞质的均分
D．在减数分裂过程中，染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ
2．武昌鱼(2n＝48)与长江白鱼(2n＝48)经人工杂交可得到具有生殖能力的子代。在显微观察子代精巢中的细胞时，下列有关说法正确的是(　　)
A．能观察到有些细胞中移到两极的染色体每一极都包含同源染色体和姐妹染色单体
B．减数分裂的两次细胞分裂前都要进行染色质的复制
C．子代精巢中可观察到含有24个四分体的细胞
D．人工杂交得到的受精卵中遗传物质一半来自武昌鱼，一半来自长江白鱼
3．从某动物个体的睾丸中取出的两个精细胞，它们的染色体组成如右下图所示。如果不考虑染色体交换，这两个精细胞的来源不可能是(　　)
　
A．来自一个精原细胞
B．来自一个初级精母细胞
C．来自两个初级精母细胞
D．来自一个次级精母细胞
4．下图为某动物卵原细胞中染色体组成情况，该卵原细胞经减数分裂产生3个极体和1个卵细胞，其中一个极体的染色体组成是①③，则卵细胞中的染色体组成是(　　)
A．①③或②④ B．①③
C．①④或②③ D．②④
5．下列关于减数分裂和受精作用的叙述，错误的是(　　)
A．减数分裂过程中，一个精原细胞连续分裂两次后产生四个精子
B．配子中染色体组合的多样性导致了不同配子遗传物质的差异
C．减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代体细胞染色体数目的恒定
D．受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程
6．下图是某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
7．下列关于“减数分裂模型的制作研究”活动的描述，正确的是(　　)
A．配对的同源染色体移向两极时应将代表着丝粒的铁丝解开
B．将大小不同、颜色相同的染色体的着丝粒放在赤道面上表示减数分裂Ⅰ中期
C．把大小相同、颜色不同的染色单体扎在一起表示染色体复制
D．在纸上画的减数分裂Ⅱ的两个纺锤体都要与减数分裂Ⅰ的纺锤体垂直
8．在大多数生物繁衍过程中，减数分裂和受精作用既维持了遗传的稳定性，也导致了遗传多样性。下列叙述错误的是(　　)
A．亲代精子和卵细胞的随机结合，会使子代呈现多样性
B．联会时一对同源染色体的姐妹染色单体之间发生交换，丰富了遗传的多样性
C．减数分裂Ⅰ时非同源染色体的自由组合，导致了配子中染色体组合的多样性
D．受精卵中核遗传物质一半来自父方，一半来自母方
9．有一对夫妇男方家族是江南水乡的传统世家，有着独特的外貌和性格特质传承；女方来自北方草原，家族的豪放与坚毅特质代代相传，他们好奇未来宝宝可能遗传到哪些独特的家族特征。下列选项中，不是造成他们后代可能呈现多样化遗传特征原因的是(　　)
A．减数分裂Ⅰ前期，同源染色体的非姐妹染色单体发生交换
B．减数分裂Ⅰ后期，非同源染色体进行自由组合
C．受精过程中，精子和卵细胞的随机结合
D．有丝分裂过程中，姐妹染色单体分离
10．下列关于真核生物遗传的稳定性和多样性的原因，叙述错误的是(　　)
A．减数分裂形成的配子中的染色体数目减半，其中的染色体是一整套非同源染色体的组合
B．受精卵中的染色体数目恢复到体细胞中的数目，染色体数目的恒定维持了遗传的稳定性
C．在减数分裂过程中的遗传物质交换和自由组合，都会导致配子中染色体组合的多样性
D．卵细胞和精子结合时发生基因重组，增加了遗传的多样性
11．减数分裂时，姐妹染色单体可分别将自身两端粘在一起，着丝粒分开后，2个环状染色体互锁在一起，2个环状染色体随机交换一部分染色体片段后分开，分别进入2个子细胞，如下图所示。基因组成为AaBbCc的生物的一个精原细胞在其分裂过程发生了上述现象。下列叙述正确的是(　　)
A．上述过程发生在减数分裂Ⅰ过程中
B．若染色体片段对等交换，对生物性状无影响
C．若染色体片段不对等交换，产生的配子染色体数目不变
D．若某精子的基因型为ab，同时产生的另一个精子的基因型为AB
12．图1表示某基因型为AaBB的高等雌性动物不同分裂时期的细胞图像，图2表示该动物体内相关细胞分裂过程中染色体数目变化曲线，图3是某精细胞的形成过程图，该过程中发生一次异常。据图回答下列问题：
图1
图2
图3
(1) 图1中E细胞的名称是________________________，图1中F细胞的分裂时期处于图2中________(填数字)阶段，基因的分离定律和自由组合定律发生在图2中的________(填数字)阶段，图2中的b阶段是____________。
(2) 导致精细胞异常的原因发生在细胞________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
(3) 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概括遗传多样性的原因：________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(至少写3个)。
13．下列关于细胞分裂与生物遗传关系的叙述，不正确的是(　　)
A．孟德尔的遗传定律在无丝分裂中不起作用
B．两对相对性状遗传时分别符合基因分离定律，则这两对相对性状遗传一定符合基因自由组合定律
C．基因的分离和自由组合定律都发生在减数分裂Ⅰ
D．生物体通过减数分裂和受精作用，使同一双亲的后代呈现出多样性
第2课时　受精作用
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13
答案 D C D A A A D B D D C B
1．D　解析：玉米体细胞中有10对染色体，经减数分裂后，卵细胞中染色体数目为10条，但因为没有同源染色体，因此没有成对的染色体，A错误；一个精原细胞能形成4个精子，一个卵原细胞只能形成1个卵细胞，因此形成100个受精卵，至少需要25个精原细胞和100个卵原细胞，B错误；精子形成过程中细胞质均分，卵细胞形成过程中第一极体形成第二极体时存在细胞质的均分，C错误；在减数分裂过程中，染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ，由于同源染色体分离，一个细胞分裂形成两个子细胞，因此染色体数目减半，D正确。
2．C　解析：在有丝分裂后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为两条子染色体，移向细胞两极，此时每一极都含有同源染色体，但没有姐妹染色单体，在减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，移向两极的每一极都含有姐妹染色单体，但没有同源染色体，所以不会观察到有些细胞中移到两极的染色体每一极都包含同源染色体和姐妹染色单体，A错误；减数分裂Ⅰ前的间期进行染色质的复制，而减数分裂Ⅱ前不进行染色质的复制，B错误；子代的染色体数为48条(2n＝48)，在减数分裂Ⅰ前期，同源染色体联会形成四分体，48条染色体可形成24个四分体，所以子代精巢中可观察到含有24个四分体的细胞，C正确；人工杂交得到的受精卵中，细胞核中的遗传物质一半来自武昌鱼，一半来自长江白鱼，但细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞，D错误。
3．D　解析：来自同一个次级精母细胞的两个精细胞的染色体应该是完全相同的(颜色和大小均相同)，这两个细胞中的染色体形态相同，但颜色不同，不可能来自同一个次级精母细胞。
4．A　解析：由次级卵母细胞分裂产生的极体与卵细胞的染色体组成相同，另外两个极体的染色体组成与卵细胞“互补”，如果极体的染色体组成为①③，卵细胞的染色体组成可能和它相同，即①③，也可能互补，为②④。
5．A　 解析：减数分裂过程中，一个精原细胞DNA复制一次，细胞连续分裂两次产生四个精细胞，精细胞变形后才形成精子，A错误；形成配子时同源染色体分离、非同源染色体自由组合，导致染色体组合的多样性，进而导致了不同配子遗传物质的差异，B正确；减数分裂使配子染色体数目减半，通过受精作用使受精卵中染色体数目恢复，保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，C正确；受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程，该过程体现了膜的流动性、细胞间可进行直接识别，D正确。
6．A　解析：非同源染色体的自由组合发生在减数分裂Ⅰ的后期形成配子时，A正确；受精卵中的染色体由精子和卵细胞各提供一半，受精卵中的细胞质主要来自卵细胞，B错误；同源染色体的分离发生在过程Ⅰ中减数分裂Ⅰ后期，C错误；过程Ⅰ减数分裂和Ⅱ受精作用共同维持亲子代间染色体数目的恒定，D错误。
7．D　解析：同源染色体在减数分裂Ⅰ后期分离，此时着丝粒不分裂，因此配对的染色体移向两极时不应将铁丝解开，A错误；减数分裂Ⅰ中期时，大小相同、颜色不同的同源染色体排列在赤道面两侧，B错误；姐妹染色单体是间期复制形成的，两者完全相同，因此在减数分裂模型的制作中，用同种颜色的橡皮泥表示姐妹染色单体，C错误。
8．B　解析：减数分裂过程中，联会时一对同源染色体的非姐妹染色单体间的交换导致基因重组，这会形成配子多样性，进而增加了遗传多样性，B错误。
9．D　解析：同源染色体的非姐妹染色体单体交换、非同源染色体自由组合均发生在减数分裂过程中，可增加配子多样性。精卵随机结合使后代基因组合更丰富。有丝分裂与配子形成及后代多样性无关，D符合题意。
10．D　解析：减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，因此最后形成的配子中的染色体数目减半，其中的染色体是一整套非同源染色体的组合，A正确；减数分裂过程中，染色体复制一次，而细胞连续分裂两次，减数分裂产生的配子中的染色体数目是体细胞的一半，受精作用使受精卵中的染色体数目又恢复到该物种体细胞中的数目，体现了遗传的稳定性，B正确；联会时同源染色体的非姐妹染色单体间的交换和同源染色体分离时非同源染色体自由组合是基因重组的两种类型，都会导致配子中染色体组合的多样性，C正确；受精时，精卵细胞随机结合，并没有发生基因重组，D错误。
11．C　解析：着丝粒分开发生在减数分裂Ⅱ后期，故题述过程发生在减数分裂Ⅱ过程中，A错误；对等交换(即交换的片段大小相同)不会改变基因总量，但可能因基因位置变化导致性状变化，即若染色体片段对等交换，对生物性状可能会产生影响，B错误；分析题意，2个环状染色体随机交换一部分染色体片段后分开，分别进入2个子细胞，未涉及染色体丢失或获得，所以若染色体片段不对等交换，产生的配子染色体数目不变，C正确；姐妹染色单体是复制形成的，其上的基因相同，因交换仅发生在姐妹染色单体之间，故若某精子的基因型为ab，若是对等交换，则同时产生的另一个精子的基因型为ab，D错误。
12．(1) 第一极体或次级卵母细胞　③　①　受精作用　(2) Ⅱ
(3) 受精过程中卵细胞和精子随机结合、减数分裂Ⅰ前期四分体中的非姐妹染色单体之间发生交换、减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离和非同源染色体的自由组合
解析：(1) 图1中E细胞没有同源染色体，染色体散乱排列，处于减数分裂Ⅱ的前期，该动物是雌性动物，因此E细胞的名称是第一极体或次级卵母细胞。图1中F细胞不均等分裂，细胞中不含同源染色体，处于减数分裂Ⅱ后期，图2中③过程代表减数分裂Ⅱ后期，与F细胞对应。基因的分离定律和自由组合定律的实质是同源染色体上的等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合，发生在减数分裂Ⅰ后期，即图2中的①阶段。图2中的b阶段是受精作用，可以使染色体数目恢复到与体细胞数目相同。(2) 图3中ABb的精细胞中出现等位基因B和b，由图可知，精原细胞基因型为AaBb，又因为在减数分裂过程中仅发生过一次异常，没有发生基因突变，所以可以推测精细胞中同时出现B和b的原因是初级精母细胞在减数分裂Ⅰ的后期，B与b所在的同源染色体没有分离，移向了同一极，减数分裂Ⅱ正常。
13．B　解析：孟德尔的遗传定律适用于真核生物在减数分裂过程中染色体基因的遗传，A正确；两对相对性状遗传时分别符合基因分离定律，这两对基因若位于一对同源染色体上，就不遵循基因自由组合定律，B错误；在减数分裂Ⅰ过程中，等位基因随同源染色体的分开而分离(基因的分离定律实质)，同时非同源染色体自由组合，则非同源染色体上的非等位基因自由组合(自由组合定律实质)，C正确；减数分裂过程中发生了基因重组，因此产生的配子具有多样性，受精时雌、雄配子随机结合也会使后代具有多样性，所以生物体通过减数分裂和受精作用，使同一双亲的后代呈现出多样性，D正确。第2课时　受 精 作 用
知识目标 素养目标
1．通过模型构建分析配子中染色体组合的多样性，阐明减数分裂过程中染色体发生自由组合和交换的重要意义(难点)； 2．概述受精作用的过程(重点)； 3．阐明减数分裂和受精作用对生物遗传的重要意义(重难点) 生命观念：基于对配子多样性的分析以及减数分裂和受精作用的意义的理解，构建对立统一的生命观念；理解减数分裂和受精作用的意义，认识到遗传的稳定性和多样性； 科学思维：通过“建立减数分裂中染色体的变化模型”训练模型法
目标一　配子中染色体组合的多样性
1．具有n对同源染色体的个体产生配子情况(不考虑基因突变和交换)
项目 可能产生 配子的种类 实际产生配子 的种类
1个精原细胞 2n种 ____种
1个雄性个体 2n种 2n种
1个卵原细胞 2n种 ____种
1个雌性个体 2n种 2n种
2．人的体细胞中有23对同源染色体，如果不考虑交换和变异，一个人能产生染色体组成不同的成熟配子的种类数为____种；但实际情况下，四分体中的非姐妹染色单体经常发生交换，所以人体能产生的配子种类会更多。
3．实验：建立减数分裂中染色体变化的模型
(1) 模拟一：减数分裂中染色体数目和行为的变化
可以用橡皮泥制作染色体，如果要制作一个含2对同源染色体的细胞模型，需要用__ __种颜色的橡皮泥制作染色体，不同颜色代表__ __。下图为几位同学制作的模型，其中没有科学性错误的是____。
(2) 模拟二：减数分裂中非同源染色体的自由组合
减数分裂Ⅰ后期，__ __分离，__ __自由组合。下图为某个雄性个体内的一个初级精母细胞，请在空白细胞中画出相应的染色体模拟非同源染色体不同的组合方式(注意染色体的颜色、大小)：
如下图所示：
由图分析可知，该初级精母细胞分裂结束后，能产生____种不同的精细胞，分别是____和__ __，或者__ __和__ __(填图中字母)。睾丸内同时会有多个细胞进行减数分裂，有的发生情况1，有的发生情况2，所以该雄性个体能产生__ __种不同的精细胞，分别是__ __(填图中字母)。
(3) 模拟三：减数分裂中四分体时期非姐妹染色单体间的交换
减数分裂Ⅰ前期，同源染色体联会形成四分体后，__ __之间经常发生缠绕，并交换相应的片段。请在空白细胞中画出相应的染色体，模拟一个发生了非姐妹染色单体交换的初级精母细胞的减数分裂过程：
如下图所示：
由图分析可知，由于发生了非姐妹染色单体交换，该初级精母细胞分裂结束后，能产生__ __种不同的精细胞，在一个雄性个体内，不同的精原细胞内可能发生不同位点的交换，最终导致该个体产生的精子种类十分多样。
图1
图1为某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，同源染色体发生交换形成了如图2所示的四个精子，则来自同一个次级精母细胞的是(　　)
图2
A．①② B．①③
C．②③ D．③④
目标二　受 精 作 用
一、 受精作用
1．过程
2．意义
__ _和__ __保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异都十分重要。
[判断]
(1) 受精卵中染色体一半来自父方，一半来自母方。(　　)
(2) 受精卵细胞核中的DNA一半来自父方，一半来自母方。(　　)
(3) 受精卵的遗传物质一半来自父方，一半来自母方。(　　)
(4) 受精卵中基因一半来自父方，一半来自母方。(　　)
二、 减数分裂过程中染色体异常分配导致受精卵异常
13三体综合征是如何产生的——教材P28“拓展应用”T1
在减数分裂过程中，偶尔会发生染色体不能正常分配的现象，导致子细胞中的染色体数目出现异常，进而使生物的性状发生巨大改变，请补充下图中空白细胞内的染色体，分析以下两种情况下，精子中的染色体数会发生哪些变化：
情况一：减数分裂Ⅰ后期，一对同源染色体移向同一极，减数分裂Ⅱ完全正常，每条染色体的着丝粒都正常分裂。最终产生的4个精子中，不正常的有___个。
如下图所示：
情况二：减数分裂Ⅰ完全正常，减数分裂Ⅱ过程中，一个次级精母细胞中有一对姐妹染色单体在着丝粒分裂后移向同一极。最终产生的4个精子中，不正常的有____个。
如下图所示：
人体细胞内有23对染色体，可编为1～23号，13三体综合征患者的体细胞内含有3条13号染色体。据以上分析可以推测，13三体综合征患者的病因可能有以下几种：
(1) 母亲卵原细胞的减数分裂____(选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅰ或Ⅱ”)发生异常，产生了含 2条13号染色体的卵细胞，与正常精子发生受精作用，产生了含3条13号染色体的受精卵。
(2) 父亲精原细胞的减数分裂____(选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅰ或Ⅱ”)发生异常，产生了含 2条13号染色体的精子，与正常卵细胞发生受精作用，产生了含3条13号染色体的受精卵。
有性生殖过程中，通过减数分裂和受精作用，既能保证每种生物前后代染色体数目的恒定，又可以使同一双亲的后代的表型呈现多样性。下列相关叙述正确的是(　　)
A．某正常夫妇生了一个13三体综合征的孩子，一定是父方在减数分裂Ⅰ异常
B．受精卵细胞中的遗传物质，一半来自精子，一半来自卵细胞
C．非同源染色体自由组合和同源染色体非姐妹染色单体片段交换增加了配子的多样性
D．受精时，雌雄配子间的随机结合导致的基因自由组合是形成合子多样性的重要原因
生命观念
人体细胞内的23对同源染色体中，有一对是性染色体，决定人的性别，女性的两条性染色体形态、大小完全相同，记为XX，正常减数分裂形成的卵细胞中含有一条X染色体；男性的两条性染色体形态、大小不同，记为XY，在减数分裂中也能联会、分离，正常减数分裂形成的精子中含有一条X染色体或者一条Y染色体。1961年，首次报道了性染色体组成为XYY的男性，患者性格多变，容易冲动，推测这种病是因为__ __(填“父”或“母”)方减数分裂____(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅰ或Ⅱ”)发生异常，可在孕妇的产前诊断中对胎儿的染色体进行分析检查，预防患儿的出生。
一、 知识构建评价
二、 概念诊断评价
(1) 精子和卵细胞的相互识别是通过细胞的直接接触完成的。(　　)
(2) 精子和卵细胞形成过程中，精子需变形，卵细胞不需要变形，其余完全相同。(　　)
(3) 受精卵中来自母方的遗传物质更多一些。 (　　)
(4) 配子的多样性只与非同源染色体的自由组合有关。(　　)
(5) 精卵结合的随机性是导致有性生殖的后代呈现多样性的原因之一。(　　)
三、 学情随堂评价
1．假如蛙的10个初级卵母细胞和10个初级精母细胞都能正常分裂，并在最大限度内受精，则最多能形成的受精卵数目是(　　)
A．20个 B．15个
C．10个 D．5个
2．每一种生物在繁衍的过程中都要保持遗传的稳定性。下列关于果蝇有性生殖过程中保持这种遗传稳定性原因的叙述，不合理的是(　　)
A．减数分裂形成的配子中染色体的数目减半
B．配子中都含有一整套非同源染色体的组合
C．受精卵中的染色体数目是精子和卵细胞之和
D．受精过程中，精子和卵细胞的结合是随机的
3．某学习小组建立了果蝇(2n＝8)减数分裂中染色体变化的模型，下列叙述错误的是(　　)
A．实验过程中可以模拟形成16种或更多类型子细胞
B．因需要制作4对同源染色体，所以需要用4种颜色的橡皮泥
C．建立减数分裂中染色体变化的模型采用了物理模型构建法
D．模拟减数分裂的后期时，移向细胞同一极的橡皮泥颜色不一定相同
第2课时　受 精 作 用
知识目标 素养目标
1．通过模型构建分析配子中染色体组合的多样性，阐明减数分裂过程中染色体发生自由组合和交换的重要意义(难点)； 2．概述受精作用的过程(重点)； 3．阐明减数分裂和受精作用对生物遗传的重要意义(重难点) 生命观念：基于对配子多样性的分析以及减数分裂和受精作用的意义的理解，构建对立统一的生命观念；理解减数分裂和受精作用的意义，认识到遗传的稳定性和多样性； 科学思维：通过“建立减数分裂中染色体的变化模型”训练模型法
目标一　配子中染色体组合的多样性
1．具有n对同源染色体的个体产生配子情况(不考虑基因突变和交换)
项目 可能产生 配子的种类 实际产生配子 的种类
1个精原细胞 2n种 __2__种
1个雄性个体 2n种 2n种
1个卵原细胞 2n种 __1__种
1个雌性个体 2n种 2n种
2．人的体细胞中有23对同源染色体，如果不考虑交换和变异，一个人能产生染色体组成不同的成熟配子的种类数为__223__种；但实际情况下，四分体中的非姐妹染色单体经常发生交换，所以人体能产生的配子种类会更多。
3．实验：建立减数分裂中染色体变化的模型
(1) 模拟一：减数分裂中染色体数目和行为的变化
可以用橡皮泥制作染色体，如果要制作一个含2对同源染色体的细胞模型，需要用__两__种颜色的橡皮泥制作染色体，不同颜色代表__不同来源(或来自父方或母方)__。下图为几位同学制作的模型，其中没有科学性错误的是__③__。
(2) 模拟二：减数分裂中非同源染色体的自由组合
减数分裂Ⅰ后期，__同源染色体__分离，__非同源染色体__自由组合。下图为某个雄性个体内的一个初级精母细胞，请在空白细胞中画出相应的染色体模拟非同源染色体不同的组合方式(注意染色体的颜色、大小)：
如下图所示：
由图分析可知，该初级精母细胞分裂结束后，能产生__两__种不同的精细胞，分别是__AB′__和__A′B__，或者__AB__和__A′B′__(填图中字母)。睾丸内同时会有多个细胞进行减数分裂，有的发生情况1，有的发生情况2，所以该雄性个体能产生__四__种不同的精细胞，分别是__AB′、A′B、AB、A′B′__(填图中字母)。
(3) 模拟三：减数分裂中四分体时期非姐妹染色单体间的交换
减数分裂Ⅰ前期，同源染色体联会形成四分体后，__同源染色体的非姐妹染色单体__之间经常发生缠绕，并交换相应的片段。请在空白细胞中画出相应的染色体，模拟一个发生了非姐妹染色单体交换的初级精母细胞的减数分裂过程：
如下图所示：
由图分析可知，由于发生了非姐妹染色单体交换，该初级精母细胞分裂结束后，能产生__四__种不同的精细胞，在一个雄性个体内，不同的精原细胞内可能发生不同位点的交换，最终导致该个体产生的精子种类十分多样。
图1
图1为某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，同源染色体发生交换形成了如图2所示的四个精子，则来自同一个次级精母细胞的是(　B　)
图2
A．①② B．①③
C．②③ D．③④
解析：减数分裂Ⅱ的特点：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开成为两条子染色体并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，但在减数分裂Ⅰ前期同源染色体的非姐妹染色单体之间可能会发生交换，所以同一个次级精母细胞产生的两个精细胞之间大部分相同，可能存在较小的差异，①与③、②与④的染色体组成基本相同，B符合。
目标二　受 精 作 用
一、 受精作用
1．过程
2．意义(教材P27)
__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，对于生物的遗传和变异都十分重要。
[判断]
(1) 受精卵中染色体一半来自父方，一半来自母方。(　√　)
(2) 受精卵细胞核中的DNA一半来自父方，一半来自母方。(　√　)
(3) 受精卵的遗传物质一半来自父方，一半来自母方。(　×　)
(4) 受精卵中基因一半来自父方，一半来自母方。(　×　)
二、 减数分裂过程中染色体异常分配导致受精卵异常
13三体综合征是如何产生的——教材P28“拓展应用”T1
在减数分裂过程中，偶尔会发生染色体不能正常分配的现象，导致子细胞中的染色体数目出现异常，进而使生物的性状发生巨大改变，请补充下图中空白细胞内的染色体，分析以下两种情况下，精子中的染色体数会发生哪些变化：
情况一：减数分裂Ⅰ后期，一对同源染色体移向同一极，减数分裂Ⅱ完全正常，每条染色体的着丝粒都正常分裂。最终产生的4个精子中，不正常的有__4__个。
如下图所示：
情况二：减数分裂Ⅰ完全正常，减数分裂Ⅱ过程中，一个次级精母细胞中有一对姐妹染色单体在着丝粒分裂后移向同一极。最终产生的4个精子中，不正常的有__2__个。
如下图所示：
人体细胞内有23对染色体，可编为1～23号，13三体综合征患者的体细胞内含有3条13号染色体。据以上分析可以推测，13三体综合征患者的病因可能有以下几种：
(1) 母亲卵原细胞的减数分裂__Ⅰ或Ⅱ__(选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅰ或Ⅱ”)发生异常，产生了含 2条13号染色体的卵细胞，与正常精子发生受精作用，产生了含3条13号染色体的受精卵。
(2) 父亲精原细胞的减数分裂__Ⅰ或Ⅱ__(选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅰ或Ⅱ”)发生异常，产生了含 2条13号染色体的精子，与正常卵细胞发生受精作用，产生了含3条13号染色体的受精卵。
有性生殖过程中，通过减数分裂和受精作用，既能保证每种生物前后代染色体数目的恒定，又可以使同一双亲的后代的表型呈现多样性。下列相关叙述正确的是(　C　)
A．某正常夫妇生了一个13三体综合征的孩子，一定是父方在减数分裂Ⅰ异常
B．受精卵细胞中的遗传物质，一半来自精子，一半来自卵细胞
C．非同源染色体自由组合和同源染色体非姐妹染色单体片段交换增加了配子的多样性
D．受精时，雌雄配子间的随机结合导致的基因自由组合是形成合子多样性的重要原因
解析：13三体综合征孩子的形成可能是因为父方减数分裂异常，也可能是母方减数分裂异常，且可能是减数分裂Ⅰ异常，也可能是减数分裂Ⅱ异常，A错误；受精卵的核遗传物质一半来自精子，一半来自卵细胞，但细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞，B错误；非同源染色体自由组合(减数分裂Ⅰ后期)和同源染色体非姐妹染色单体片段交换(减数分裂Ⅰ前期)均能增加配子的多样性，C正确；基因自由组合发生在减数分裂过程中，而非受精作用时，受精时雌雄配子的随机结合是合子多样性的原因之一，但不属于基因自由组合，D错误。
生命观念
人体细胞内的23对同源染色体中，有一对是性染色体，决定人的性别，女性的两条性染色体形态、大小完全相同，记为XX，正常减数分裂形成的卵细胞中含有一条X染色体；男性的两条性染色体形态、大小不同，记为XY，在减数分裂中也能联会、分离，正常减数分裂形成的精子中含有一条X染色体或者一条Y染色体。1961年，首次报道了性染色体组成为XYY的男性，患者性格多变，容易冲动，推测这种病是因为__父__(填“父”或“母”)方减数分裂__Ⅱ__(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅰ或Ⅱ”)发生异常，可在孕妇的产前诊断中对胎儿的染色体进行分析检查，预防患儿的出生。
一、 知识构建评价
二、 概念诊断评价
(1) 精子和卵细胞的相互识别是通过细胞的直接接触完成的。(　√　)
(2) 精子和卵细胞形成过程中，精子需变形，卵细胞不需要变形，其余完全相同。(　×　)
(3) 受精卵中来自母方的遗传物质更多一些。 (　√　)
(4) 配子的多样性只与非同源染色体的自由组合有关。(　×　)
(5) 精卵结合的随机性是导致有性生殖的后代呈现多样性的原因之一。(　√　)
三、 学情随堂评价
1．假如蛙的10个初级卵母细胞和10个初级精母细胞都能正常分裂，并在最大限度内受精，则最多能形成的受精卵数目是(　C　)
A．20个 B．15个
C．10个 D．5个
解析：10个初级卵母细胞经减数分裂产生10个卵细胞，10个初级精母细胞经减数分裂产生40个精子，因此最多能形成的受精卵数目是10个。
2．每一种生物在繁衍的过程中都要保持遗传的稳定性。下列关于果蝇有性生殖过程中保持这种遗传稳定性原因的叙述，不合理的是(　D　)
A．减数分裂形成的配子中染色体的数目减半
B．配子中都含有一整套非同源染色体的组合
C．受精卵中的染色体数目是精子和卵细胞之和
D．受精过程中，精子和卵细胞的结合是随机的
解析：减数分裂过程中，一整套非同源染色体组合在一起，形成的配子中的染色体数目减半；受精作用可使受精卵中的染色体数目恢复到体细胞中的数目，都保证了遗传的稳定性，A、B、C项合理；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，与稳定性无关，D项不合理。
3．某学习小组建立了果蝇(2n＝8)减数分裂中染色体变化的模型，下列叙述错误的是(　B　)
A．实验过程中可以模拟形成16种或更多类型子细胞
B．因需要制作4对同源染色体，所以需要用4种颜色的橡皮泥
C．建立减数分裂中染色体变化的模型采用了物理模型构建法
D．模拟减数分裂的后期时，移向细胞同一极的橡皮泥颜色不一定相同
解析：不同颜色的染色体表示来自不同的亲本，由于受精卵中一半的染色体来自父方，一半的染色体来自母方，故不管模拟的细胞含几对同源染色体，均只需准备2种颜色的橡皮泥，B错误。

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