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第2节　减数分裂和受精作用
第2课时　受精作用 · 高中生物学 必修2 遗传与进化 · 学案
班级：________　姓名：________　学号：________
学习目标
1．【生命观念】：通过分析减数分裂形成配子与受精作用的过程，理解减数分裂和受精作用对维持前后代体细胞染色体数目恒定、维持遗传稳定性的意义。
2．【科学思维】：运用归纳与逻辑推理，概括配子中染色体组合多样性的两个细胞学原因，总结根据染色体组成判断配子来源的一般规律。
3．【科学探究】：通过建立减数分裂中染色体变化的模型，体会模型与模拟方法在探究减数分裂过程及配子多样性中的作用。
4．【社会责任】：结合受精作用机制与遗传多样性的意义，认同有性生殖在生物适应多变的自然环境和进化中的价值。
情境导入
同一对宠物犬父母所生的幼崽，其毛色、斑纹与体型常各不相同；而一对同卵双胞胎却几乎一模一样。为什么同一双亲的后代既有相似又有差异？人的体细胞有23对（46条）染色体，若精子和卵细胞的染色体数与体细胞相同，受精后子代染色体数将成倍增加。那么减数分裂与受精作用是如何在保证染色体数目稳定遗传的同时，又造就了子代的多样性？（材料改写自人教版必修2本节“问题探讨”）
1．精子和卵细胞中的染色体数与体细胞相比有何变化？减数分裂、受精作用各承担怎样的作用？
2．同一双亲的后代表现出多样性的原因有哪些？
自主预学
任务一　配子中染色体组合多样性的原因
1．建立减数分裂中染色体变化的模型时，需模拟染色体数目和主要行为的变化，包括减数分裂Ⅰ后期同源染色体________、非同源染色体________，以及减数分裂Ⅰ前期四分体中的非姐妹染色单体间发生________。
图1　减数分裂Ⅰ前期同源染色体非姐妹染色单体互换示意
图2　减数分裂Ⅰ后期非同源染色体自由组合示意
2．配子中染色体组合多样性的原因可概括为：
（1）减数分裂Ⅰ前期，四分体中的________之间的对应片段可能发生互换；
（2）减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离的同时，________之间发生自由组合。
任务二　配子中染色体组合的规律
1．正常情况下（不考虑互换），含n对同源染色体的细胞经减数分裂产生配子：
(1) 1个精原细胞经减数分裂产生________个精子，染色体组合为________种；
(2) 1个卵原细胞经减数分裂产生________个卵细胞，染色体组合为________种；
(3) 1个生物体（含足够多生殖细胞）经减数分裂可产生的配子种类为________种。
2．由同一个精原细胞形成的4个精细胞（不考虑互换），染色体组合具有“两两________、完全________”的特点。
任务三　受精作用
1．概念：卵细胞和精子相互________，融合而成为________的过程。
2．受精作用的结果：
(1) 受精卵中的________数目恢复到________细胞中的数目，并且出现________染色体；
(2) 受精卵中染色体一半来自________（父方），另一半来自________（母方）。
3．受精卵中的遗传物质并非一半来自父方、一半来自母方：细胞核中遗传物质一半来自父方、一半来自母方，但细胞质中的遗传物质几乎全部来自________。
任务四　减数分裂与受精作用的意义
1．减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代的________恒定，维持了生物遗传的稳定性。
2．减数分裂形成的配子具有多样性，受精时精卵结合又具有随机性，使子代呈现________，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。
课堂探究
探究一　配子中染色体组合的多样性
用两种颜色的橡皮泥分别模拟来自父方与母方的染色体，据此模拟基因型为AaBb的精原细胞经减数分裂形成配子的全过程，观察不同类型配子的产生。
图3　基因型为AaBb的精原细胞示意
1．不考虑互换，一个含两对同源染色体（AaBb）的精原细胞经减数分裂最多能产生几种类型的精子？一个卵原细胞呢？若一个雄性个体可产生大量精细胞，其精细胞染色体组合共有哪几种？
图4　一个精原细胞形成的次级精母细胞与精细胞染色体分布
2．一个含n对同源染色体的生物个体，理论上可产生的配子类型有多少种？为什么其实际配子类型有时会多于该数值？
图5　四分体中非姐妹染色单体互换示意
图6　减数分裂Ⅰ后期非同源染色体自由组合的两种方式
3．结合图5、图6，从染色体行为的角度，归纳配子中染色体组合多样性的细胞学原因。
图7　依据染色体组成判断配子来源的方法示意
4．当某两个精细胞所含染色体组合完全相同，它们很可能来自同一个次级精母细胞；当一个精原细胞产生的四个精细胞“两两相同、完全互补”时，则来自同一精原细胞。据此说明如何判断两个精细胞的来源。
方法点拨：判断配子来源时，①染色体组合完全相同→来自同一次级精母细胞（不考虑互换）；②若出现一条染色体同时具有两种来源颜色的嵌合片段，说明发生了互换；③同一精原细胞的4个精细胞“两种组合、两种互补”。
探究二　受精作用的过程与意义
下图反映了生物有性生殖过程中，减数分裂形成雌雄配子、受精作用恢复体细胞染色体数目的整体过程。
图8　有性生殖过程中减数分裂与受精作用（染色体数目变化）示意
1．受精卵中的染色体数目为什么能恢复到体细胞水平？受精卵中的染色体在来源上有何特点？
2．同种生物的精子和卵细胞相互识别的物质基础是什么？精子与卵细胞的识别、融合分别体现了细胞膜的哪些功能特点？
3．受精卵中的遗传物质是一半来自父方、一半来自母方吗？请结合细胞结构说明理由。
4．受精作用的实质是什么？减数分裂和受精作用在维持遗传稳定性和增加遗传多样性两方面分别起到了什么作用？
典例精析　下列关于受精作用的叙述，正确的是（　　）
A．受精卵中的遗传物质全部来自母方
B．受精作用体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能
C．受精作用是雌雄配子细胞质相互融合的过程
D．一个精子可以同时与多个卵细胞融合形成受精卵
分层训练
A组　基础巩固
1．判断正误。
(1) 受精作用的实质是精子的细胞核与卵细胞的细胞核相互融合。　　（　　）
(2) 受精卵中的遗传物质一半来自父方、一半来自母方。　　（　　）
(3) 一个卵细胞一般只能与一个精子结合形成受精卵。　　（　　）
(4) 受精作用的发生可以说明细胞膜具有流动性。　　（　　）
2．下列有关减数分裂和受精作用的叙述，错误的是（　　）
A．受精作用体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能
B．受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成受精卵的过程
C．减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅰ
D．每个原始生殖细胞经减数分裂后都能产生4个成熟的生殖细胞
3．某种动物有50个初级卵母细胞和20个初级精母细胞，经减数分裂后产生的卵细胞与精子完成受精，最多可形成多少个受精卵（　　）
A．20个　　　　B．50个
C．70个　　　　D．200个
4．减数分裂产生的配子中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．四分体中非姐妹染色单体的互换和减数分裂Ⅰ后期非同源染色体的自由组合
D．染色体的着丝粒分裂
B组　素养提升
5．下图表示某生物的一个初级精母细胞及其产生的五个精细胞，其中可能来自同一个次级精母细胞的是（　　）
图9　初级精母细胞及其产生的五种精细胞示意
A．①和②　　　　B．②和④
C．③和⑤　　　　D．①和④
6．下图表示某生物（基因组成为AaCcDd）产生的精细胞，据图中染色体组合分析，下列叙述不正确的是（　　）
图10　某生物（AaCcDd）产生的8个精细胞
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
7．下图1表示某生物精原细胞中的一对同源染色体，减数分裂过程中发生了互换，结果形成图2中①~④四个精细胞。这四个精细胞中，来自同一个次级精母细胞的是（　　）
图11　互换后的四个精细胞
A．①与②　　B．①与③
C．②与④　　D．②与③
8．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。请从配子形成和受精作用两个方面，将遗传稳定性与多样性的成因填入下表。
项目 遗传稳定性 遗传多样性
配子形成
受精作用
9．有性生殖的后代呈现多样性，这有什么意义？
参考答案
情境导入
1．精子和卵细胞中的染色体数为体细胞的一半。减数分裂使染色体数减半，受精作用使受精卵染色体数恢复为体细胞水平。
2．配子中染色体组合多样（互换＋自由组合）＋受精时精卵结合的随机性。
自主预学
任务一：1．分离　自由组合　发生互换；2．(1) 非姐妹染色单体；(2) 非同源染色体。
任务二：1．(1) 4　2；(2) 1　1；(3) 2n；2．相同　互补。
任务三：1．识别　受精卵；2．(1) 染色体　体　同源；(2) 精子　卵细胞；3．卵细胞（母方）。
任务四：1．数目；2．多样性　自然选择　有性生殖。
探究一
1．1个精原细胞产生4个精子、2种类型；1个卵原细胞产生1个卵细胞、1种类型；大量精原细胞的雄性个体可产生2^n种（如n=2时为4种：AB、Ab、aB、ab）精细胞。
2．理论上为2n种；实际多于2n种，是因为减数分裂Ⅰ前期同源染色体的非姐妹染色单体间发生了互换。
3．减数分裂Ⅰ前期同源染色体的非姐妹染色单体间发生互换、减数分裂Ⅰ后期非同源染色体的自由组合，共同导致配子中染色体组合多样。
4．若两精细胞染色体组合完全相同，则来自同一次级精母细胞；若来自同一精原细胞的四个精细胞两两相同、两种互补，则可据此判断配子来源。
图12　次级精母细胞与精细胞染色体组合示意
探究二
1．受精卵中的染色体数目恢复到体细胞水平；受精卵中的染色体一半来自父方、一半来自母方，出现同源染色体。
2．识别物质基础是精子和卵细胞细胞膜上的蛋白质（糖蛋白）。识别、融合体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能，并依赖细胞膜的流动性。
3．不是。受精卵细胞核中遗传物质一半来自父方、一半来自母方，但细胞质中遗传物质几乎全部来自母方（卵细胞）。
4．实质是精子的细胞核和卵细胞的细胞核融合。减数分裂和受精作用保证了前后代染色体数目的恒定，维持遗传稳定性；配子多样性和受精的随机性增加了遗传多样性。
典例精析
B。
分层训练
1．(1) √　(2) ×　(3) √　(4) √
2．D。
3．B。
4．C。
5．B。
6．D。
7．D。
8．配子形成——遗传稳定性：减数分裂使配子染色体数目减半，且每个配子含一整套非同源染色体；遗传多样性：互换与自由组合使配子组合多样。受精作用——遗传稳定性：雌雄配子结合恢复体细胞染色体数目；遗传多样性：精子与卵细胞随机结合，进一步增加受精卵的染色体组合多样。
9．有性生殖的后代具有遗传多样性（可遗传变异），增加了生物面对多变自然环境的生存和繁衍机会，有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。

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