【生物】人教版必修2同步精练精析：212 受精作用(新人教版必修2)

第1节减数分裂和受精作用二受精作用【典例导悟】【典例1】图甲是某生物的一个精细胞，根据染色体的类型和数目，判断图乙中与其来自同一个精原细胞的有A.①②B.①④C.①③D.②④B.【思路点拨】此题考查配子来源的判断，解答本题要明确以下几点：【自主解答】选C。减数第一次分裂的特点：同源染色体分离；减数第二次分裂的特点：次级精母细胞内由同一着丝点相连的两条姐妹染色单体分开成为两条子染色体分别进入两个精细胞中，所以由同一精原细胞最终分裂形成的精细胞中，染色体组成基本相同或恰好“互补”。根据图乙中各细胞内染色体特点分析，①图与图甲的染色体组成互补，③图与图甲的染色体组成基本相同，由此可判断出①③与图甲精细胞可能来自同一精原细胞。【互动探究】（1）图甲中精细胞内大白染色体的一端有一小段黑色长段，出现这一结果的原因是什么？有何意义？（2）图乙中所示的4个精细胞，至少来自几个次级精母细胞？至少来自几个精原细胞？提示：（1）产生该细胞的初级精母细胞在四分体时期非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，这样可增加配子种类的多样性。（2）至少来自4个次级精母细胞，2个精原细胞。 【变式训练】（2009·晋江高一检测）如图表示某个生物的精细胞，根据细胞内基因的类型，判断其精细胞至少来自（）A.2个精原细胞B.4个精原细胞C.3个精原细胞D.5个精原细胞【解析】选B。解答本题的关键是要知道1个精原细胞产生4个精细胞，但只有两种。一个次级精母细胞可产生两个相同的精细胞。根据分离定律和自由组合定律可知，①和④、②和⑥、③和⑦、⑤和⑧分别来自同一个精原细胞，因此题干中的8个精细胞至少来自4个精原细胞。【典例2】下列有关高等动物减数分裂和受精作用的叙述，正确的是A.每个卵细胞继承了初级卵母细胞核中1/2的遗传物质B.整个精子进入卵细胞内，完成受精作用C.减数分裂产生的配子是多种多样的，受精时雌雄配子的结合是随机的，因此，有性生殖产生的后代可有多种表现型D.受精卵中的遗传物质，来自父母双方的各占一半【规范解答】选C。解答本题需要理解减数分裂的过程及受精作用的特点，逐项分析如下： 【学业达标训练】1.减数分裂产生的配子内，染色体组成具有多样性，主要取决于（）[来源:学科网]A.同源染色体的复制B.同源染色体的联会和分离C.非姐妹染色单体的交叉互换和非同源染色体的自由组合D.染色体着丝点的分裂【解析】选C。减数分裂过程中，联会后非姐妹染色单体的交叉互换和减数第一次分裂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。2.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（）【解析】选A。本题考查减数分裂过程中染色体的行为变化。图A中同源染色体的联会错误，联会的两条染色体形态和大小应该是相同的。图B表示同源染色体联会；图C表示同源染色体正移向两极；图D表示着丝点分裂后，子染色体正移向两极。3.一个精原细胞和一个卵原细胞最多产生多少种精子和多少种卵细胞（考虑交叉互换）（）A.2，1B.不确定，不确定C.4，4D.4，1 【解析】选D。1个精原细胞，如果不考虑交叉互换，染色单体相同，减数分裂最多产生两两相同的4个精子，如果考虑交叉互换，染色单体并不完全相同，减数第二次分裂后期着丝点分裂，得到的4个精子都不相同。1个卵原细胞减数分裂只产生1个卵细胞，最多也就1种卵细胞。[来源:学科网ZXXK]4.维持生物前后代体细胞中染色体数目恒定的重要过程是（）A.遗传和变异B.无丝分裂和有丝分裂C.减数分裂和有丝分裂[来源:学科网ZXXK][来源:学科网ZXXK]D.减数分裂和受精作用【解析】选D。减数分裂产生的配子内染色体数目是正常体细胞的一半，雌雄配子经过受精作用形成受精卵，染色体数目又恢复到与正常体细胞的一样，从而维持了每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定。5.下列有关受精作用的叙述错误的是（）A.精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面B.精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合C.受精后，卵细胞细胞呼吸和物质合成进行得比较缓慢D.受精后的卵细胞能阻止其他精子的进入【解析】选C。受精前，卵细胞代谢缓慢，受精过程使卵细胞变得十分活跃，然后受精卵迅速进行细胞分裂、分化，开始了个体发育的过程。6.人类的生育过程中，常常出现多胞胎现象，若要形成异卵四胞胎，在双亲体内至少有多少个卵原细胞和精原细胞同时参与减数分裂（）A.4个，1个B.4个，2个[来源:学+科+网]C.4个，4个D.1个，4个【解析】选A。受精卵是个体发育的起点，每个卵原细胞分裂最终产生1个卵细胞，每个精原细胞分裂最终产生4个精子，异卵四胞胎由4个不同的受精卵发育而来，需要4个精子和4个卵细胞。7.精子和卵细胞经过受精作用形成受精卵，在受精卵中（）A.细胞核的遗传物质完全来自卵细胞B.细胞质中的遗传物质几乎完全来自卵细胞C.细胞核和细胞质中的遗传物质都平均来自精子和卵细胞D.细胞中营养由精子和卵细胞各提供一半【解析】选B。受精卵的细胞核内遗传物质一半来自父方，一半来自母方；细胞质中的遗传物质几乎完全来自卵细胞；细胞的营养物质存在于细胞质中，绝大多数由卵细胞提供。8.下图表示高等生物的生活史示意图，据图回答： （1）过程A表示________，它发生在哺乳动物的_______中。（2）过程B表示_______，其实质是__________。（3）如果该图表示被子植物的生活史，那么个体发育的起点是从______开始的，主要进行_______分裂。（4）假设成体Ⅰ的染色体数目为20条，那么图中Ⅲ和Ⅳ的染色体数目依次为_________。【解析】生物体成熟后通过减数分裂产生有性生殖细胞，有性生殖细胞再通过受精作用形成受精卵，受精卵是高等生物个体发育的起点，再经过有丝分裂和细胞分化形成完整的生物个体。减数分裂和受精作用维持了生物体前后代体细胞中染色体数目的恒定。答案：（1）减数分裂睾丸或卵巢（2）受精作用精子细胞核与卵细胞细胞核融合（3）受精卵有丝（4）10条和20条【素能综合检测】一、选择题（本题包括7小题，每小题3分，共21分）1.某高等动物的卵原细胞内有12对同源染色体，在不发生姐妹染色单体交叉互换的情况下，该动物产生的卵细胞内染色体的组合方式有（）【解析】选A。在减数第一次分裂后期，同源染色体分离的同时，非同源染色体之间自由组合。卵原细胞内有12对同源染色体，在减数第一次分裂时有212种组合，即最终产生的卵细胞内染色体组合方式就有212种。2.某动物精原细胞中有3对同源染色体，经减数分裂产生配子的过程中，同时含有3个母方染色体的配子占的比例是（）A.1/2B.1/4C.1/8D.1/16【解析】选C。3对同源染色体之间的非同源染色体是自由组合的。就每一对同源染色体来说，每一对中的母方染色体都可以移到任一极，在每一极的可能性都是1/2。3个都在同一极的可能性就是1/2×1/2×1/2=1/8。 3.下列符号代表精子的染色体，A和a，B和b分别是两对同源染色体，下列哪四个精子来自同一个初级精母细胞（不考虑染色单体间的互换）（）A.Ab、Ab、ab、abB.aB、Ab、AB、ABC.Ab、aB、Ab、aBD.AB、Ab、ab、aB【解析】选C。在减数第一次分裂时期，同源染色体分离的同时，非同源染色体之间自由组合。对于含AaBb两对同源染色体的初级精母细胞来说有两种分离情况：若一组是A与B组合，另一组则是a与b组合，经第二次分裂和变形后分别形成两个AB和两个ab的精子；或者是另一种分离情况，即形成两个Ab和两个aB的精子。但对于一个细胞来说只能有其中的一种分离情况，因此只能产生两种类型的精子。4.下列有关精子和卵细胞形成的说法正确的是（）A.二者形成过程中都出现联会、四分体、同源染色体分离、非同源染色体自由组合现象B.二者形成过程中都有染色体的复制和均分，二者所含遗传物质均是正常体细胞的一半C.精子和卵细胞形成过程中不同的地方是精子需变形，卵细胞不需要变形，其余完全相同D.形成100个受精卵，至少需要100个精原细胞和100个卵原细胞【解析】选A。精子和卵细胞都是经减数分裂产生的，减数第一次分裂有同源染色体的联会、四分体形成、同源染色体分离、非同源染色体自由组合，故A正确。精子和卵细胞的细胞核中的遗传物质均是正常体细胞的一半，而卵细胞在形成过程中细胞质不均等分裂，细胞质中的遗传物质多于正常体细胞细胞质中遗传物质的一半，精子则几乎不含细胞质，故B错误。精子与卵细胞形成中除精子需变形外还有细胞质的分裂分配情况不同、分裂结果不同等，故C错误。1个精原细胞产生4个精子，只需25个精原细胞就能产生100个精子，故D错误。5.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1/4的细胞质B.受精作用的实质为精子与卵细胞相互识别后精子细胞核与卵细胞细胞核相互融合C.受精卵中的线粒体大部分来自精子的尾部D.雌、雄配子彼此结合的机会相等，因为它们的数量相等【解析】选B。在卵细胞的形成过程中，初级卵母细胞中大部分的细胞质最后分配到了卵细胞中；受精卵中的线粒体等细胞质几乎全部来自卵细胞；雌、雄配子结合的机会相等，但是它们的数量并不相等，一般是精子的数量远远超过卵细胞的数量。6.（2010·南京高一检测）如图表示细胞分裂和受精作用过程中，核DNA含量和染色体数目的变化，据图分析不能得出的结论是（） A.a阶段为有丝分裂，b阶段为减数分裂B.L→M点所示过程与细胞膜的流动性有关C.GH段和OP段，细胞中含有的染色体数是相等的D.MN段发生了核DNA含量的加倍【解析】选C。图中AE段表示有丝分裂，FK段表示减数分裂，其中GH段属于减数第一次分裂阶段，LM段表示受精作用，MR段表示受精卵的有丝分裂，其中OP段为有丝分裂后期，染色体数目是GH段染色体数目的两倍。7.减数分裂和受精作用对于维持每种生物前后代体细胞染色体数目的恒定具有十分重要的意义，原因是（多选）（）A.减数分裂使配子中的染色体数目减半B.受精作用使受精卵中染色体数目恢复C.减数分裂过程中有染色体的交叉互换D.受精作用进行时，精子只有头部进入卵细胞【解析】选A、B。减数分裂使配子中的染色体数目减半，受精作用是精子和卵细胞结合成受精卵的过程，受精卵中的染色体数目恢复到体细胞中染色体数目。这样，经过减数分裂和受精作用维持了生物前后代体细胞中染色体数目的恒定。二、非选择题（本题包括2小题，共29分）8.（13分）（思维拓展题）某雌性动物体细胞内的核DNA分子数为2a，如图表示该雌性动物卵细胞的产生及受精作用和受精卵分裂过程中细胞内核DNA分子数的变化情况。请据图回答： （1）_________段表示减数分裂过程，其中同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合发生在______段，姐妹染色单体的分离发生在_________段（用图中的字母表示）。（2）_______段表示有丝分裂过程，其中间期在_____段（用图中的字母表示）。（3）卵细胞与精子的相互识别与细胞膜上的_______有关。受精时，只有精子的______进入卵细胞。（4）受精过程使得卵细胞的细胞呼吸和物质合成速率_______，新生命的起点是_________。（5）F点所能表示的生理活动过程是__________。[来源:学科网]【解析】减数分裂过程中，DNA的含量变化是2a→4a→2a→a，在减数第一次分裂后期发生同源染色体的分离、非同源染色体的自由组合，而姐妹染色单体的分开发生在减数第二次分裂后期，有丝分裂的DNA的含量变化是2a→4a→2a。而受精作用包括精子和卵细胞相互识别并融合的复杂过程，精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面，其实质是精子细胞核与卵细胞的细胞核相融合的过程，从而将来自双亲的遗传物质结合起来，保证了物种前后代遗传物质的稳定性和连续性。答案：（1）AECDDE（2）FKFH（3）糖蛋白（糖被）头部（4）加快受精卵（5）受精作用［实验·探究］9.（16分）正常人的体细胞中含23对同源染色体，分别编号为1号～23号，在人类的遗传病中，有一种叫21三体综合征，也叫先天性愚型，是一种常见的染色体异常遗传病，表现为智力低下，身体发育缓慢。患儿常表现出特殊的面容：眼间距宽，外眼角上斜，口常半张，舌常伸出口外，所以又叫做伸舌样痴呆。对患者染色体进行检查，发现患者比正常人多了一条21号染色体。（1）正常人产生的配子中染色体的组合类型共有_____种，从理论上分析，一对夫妇所生的两个孩子（非同卵双胞胎）所含染色体组成完全相同的概率是___________。（2）请从减数分裂和受精作用的角度解释21三体综合征患者产生的可能原因。（3）若一个正常人与一个21三体综合征患者婚配，他们的后代发病率是多少？为什么？【解析】（1）正常人的体细胞内含有23对同源染色体，经减数分裂产生的配子中含有23条染色体，由于非同源染色体的自由组合，导致了配子中染色体组合类型有223种。从理论上讲，丈夫产生的两个相同的精子与妻子产生的两个相同的卵细胞结合后，所形成的两个受精卵发育成的个体内染色体组成才完全相同，所以一对夫妇所生两个孩子所含染色体组成完全相同的概率为 （2）由题干可知，21三体综合征患者体内为47条染色体，可能是正常精子（23条）和异常卵细胞（24条）结合成的，也可能是异常精子（24条）和正常卵细胞（23条）结合而成的。异常精子或卵细胞的形成可能是减数第一次分裂21号同源染色体不分离或减数第二次分裂姐妹染色单体分离后形成的两条21号子染色体未移向两极造成的。（3）21三体综合征患者产生的配子，有一半的可能为正常配子（23条），一半的可能为异常配子（24条），所以当患者与正常人婚配后，正常配子可产生正常后代，异常配子可产生异常后代，子代患病率为1/2。【精品题库】1.5个初级卵母细胞和5个初级精母细胞，经过两次连续的细胞分裂，形成以下哪种结果（）A.20个卵细胞和20个精细胞B.15个卵细胞和20个精细胞C.15个极体和20个精细胞D.5个卵细胞和5个极体【解析】选C。5个初级卵母细胞经过两次连续的细胞分裂，形成5个卵细胞和15个极体；5个初级精母细胞经过两次连续的细胞分裂则形成20个精细胞。2.一个基因型为AaBb的精原细胞经减数分裂能产生____种精子，基因型为_________；一个基因型为AaBb的生物体经减数分裂能产生_____种精子，基因型为_______。【解析】减数分裂产生的配子类型，主要在于减数第一次分裂过程中非同源染色体之间的自由组合。一个基因型为AaBb的精原细胞有两种自由组合的方式，两种可能的结果，但是最终只能选择一种方式进行，产生四个精子，两种基因型；而一个基因型为AaBb的生物体，其体内有成千上万个基因型为AaBb的精原细胞，按概率原则，两种组合方式都有，最终能产生四种精子。 答案：两AB、ab或Ab、aB四AB、ab、Ab、aB3.下图表示在不同生命活动过程中，细胞内染色体数目的变化曲线，下列叙述正确的是（）A.a过程没有姐妹染色单体B.b过程细胞数目不变C.c过程发生细胞融合D.d过程没有同源染色体【解析】选C。根据图中染色体数目的变化规律：2N→N→2N→N→2N→4N→2N，结合减数分裂、受精作用和有丝分裂的特点可知：a过程表示减数第一次分裂阶段，着丝点未分裂，仍然存在姐妹染色单体；b过程表示减数第二次分裂阶段，一个次级精母细胞分裂成两个精细胞或是一个次级卵母细胞分裂成一个卵细胞和一个极体或是一个极体分裂为两个极体，总之细胞数目会加倍；c过程表示精子和卵细胞发生融合，完成受精作用；d过程表示受精卵的有丝分裂，整个过程一直存在同源染色体。4.高等动物的后代都是通过两性生殖细胞的两两结合发育而成的。但是，随着科学的发展，人们用人工的方法在鱼类和两栖类中获得了单性后代。例如，我国著名的实验胚胎学家朱冼教授，用玻璃细丝刺激上海蟾蜍产生的卵细胞(①)，经过多年实验，前后获得了25只无父亲的小蟾蜍(②)，其中一只小蟾蜍在次年三月顺利地产出了3000多枚卵细胞(③)，受精后发育良好，并获得了新一代的小蟾蜍800多只(④)，这就是世界上第一批没有外祖父的蟾蜍。用这种方法获得的后代，也叫做雌核发育。（1）卵细胞产生的方式是________。（2）②小蟾蜍的性状和谁相似？____________，原因是___________________。（3）这些卵细胞（③）的遗传物质和①中卵细胞的遗传物质是否一样？_________，原因是____________。（4）新一代小蟾蜍（④）的遗传物质和②中小蟾蜍的遗传物质是否完全一样？__________，原因是___________。【解析】动物的精子和卵细胞产生的方式是减数分裂，通常情况下，精子和卵细胞首先进行受精作用融合成受精卵，再由受精卵发育成新的个体，由于新个体从双亲那里各继承一半的染色体，所以具备双亲的遗传性状。但在自然或人为条件下，有些卵细胞未经受精就能发育成一个新的个体，这样发育而来的个体，仅继承母体的染色体，所以其性状与母体几乎完全一样，这种生殖方式称为孤雌生殖。 答案：（1）减数分裂（2）上海蟾蜍小蟾蜍的遗传物质完全来自上海蟾蜍[来源:Z§xx§k.Com]（3）基本一样产生卵细胞③的蟾蜍是由卵细胞①发育的蟾蜍经单性生殖发育来的（4）不完全一样这些小蟾蜍是由卵细胞③受精后发育成的，遗传物质由卵细胞③和外源精子共同提供，发生了基因重组5.如图是雌性动物的一个细胞，请据图回答下列问题。（1）图中的细胞名称是______，处在减数分裂的_____时期。（2）图中有_______对同源染色体，它们是______。（3）形成配子时，非同源染色体有______种组合的可能性。而一个这样的细胞，最后实际只能产生________种配子。（4）发生交叉互换时，a可能与__________发生交换片段，增加配子种类的多样性。【解析】由图可知，A与B联会，C与D联会，说明细胞正处于减数第一次分裂前期的四分体时期，细胞名称为初级卵母细胞。该细胞分裂时，非同源染色体自由组合，可以有A与C、A与D、B与C、B与D四种组合。如果只有一个初级卵母细胞，最后只形成一种卵细胞，即上述四种组合中的一种。同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换可增加配子种类的多样性。答案：（1）初级卵母细胞四分体（第一次分裂前期）（2）2A和B、C和D（3）41（4）b或b′