人教版高中生物必修2示范教案第二章：基因和染色体的关系

第2章 基因和染色体的关系
●章节规划
本章主要介绍遗传的细胞基础知识，内容分3节：《减数分裂和受精作用》《基因在染色体上》《伴性遗传》。这3节内容的选取与安排，是在第1章引导学生认识孟德尔遗传规律的基础上，继续依照科学史的顺序，寻找孟德尔提出的遗传因子（即基因）在细胞中的位置。不仅从细胞学层面上阐述了生命的延续性，而且立足于整个生物界及其生物多样性，从宏观层面上阐述了生命的发展过程、原因和结果；选取减数分裂和受精作用等内容在于揭示生命延续的细胞学基础，显然，这部分内容必须以细胞周期及其细胞有丝分裂等知识为基础。观察减数分裂及识别细胞内染色体变化的实验操作，也必须以观察细胞有丝分裂的技能训练为前提。用现代遗传学的研究成果，阐明杂合子体内等位基因之间的相互作用，以及配子生成时等位基因分离和非等位基因之间随机重组的细胞学基础。
本章在模块2中起承上启下的作用：上接第1章《遗传因子的发现》，下接第3章《基因的本质》。本章有关减数分裂的内容，与《分子与细胞》模块中有关细胞增殖、有丝分裂的内容有联系。另外，选修模块涉及的避孕原理和方法、人工授精、试管婴儿等生殖技术，都是以减数分裂和受精作用为必要的知识基础。
本章知识结构网：
教学价值：
1.知识方面
（1）阐明细胞的减数分裂。
（2）举例说明配子的形成过程。
（3）举例说明受精过程。
（4）说出基因位于染色体上的实验证据。
（5）概述伴性遗传。
2.情感态度与价值观方面
（1）认同基因是物质实体。
（2）认同观察、提出假说、实验的方法在建立科学理论过程中所起的重要作用。
（3）认同科学研究需要丰富的想象力，大胆质疑和勤奋实践的精神，以及对科学的热爱。
3.能力方面
（1）使用高倍镜，观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片。
（2）运用模型建构的方法，模拟减数分裂过程中染色体数目和行为的变化。
（3）尝试类比推理的方法，解释基因位于染色体上。
（4）运用资料分析的方法，总结人类红绿色盲症的遗传规律。
本章以原始生殖细胞——配子——受精卵为知识链，以配子生成与融合为核心，主要讲述减数分裂和受精过程中细胞结构（主要是染色体）的动态变化。教学时，应以演示和观察为主，先通过展示图片或放映录像为学生提供必要的感性材料，学生一旦明确减数分裂或受精过程中细胞结构变化的特征，要及时地引导他们将感性认识上升到理性认识，形成减数分裂或受精作用的概念。观察细胞的减数分裂，是要验证在配子生成过程中确实发生了染色体数目减半的变化。《建立减数分裂中染色体变化的模型》的模型建构则有利于学生理解同源染色体分离时非同源染色体的自由组合。以人为例讲述受精作用，不仅便于营造良好的教学情境，而且有利于引导学生认识配子在传种接代过程中的作用，从而达到本章教学的终极目标。
第1节 减数分裂和受精作用
●从容说课
本节内容分2个小节：《减数分裂》和《受精作用》。教学知识点主要包括减数分裂的概念、精子和卵细胞的形成过程、配子中染色体组合的多样性和受精作用，以及包括学生实验《观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片》和模型建构《建立减数分裂中染色体变化的模型》等。
本节内容与其他章节在知识上联系比较多，如通过精子和卵细胞形成过程中染色体的行为变化，是理解第1章孟德尔遗传规律的细胞学基础；运用类比推理的方法，推断基因位于染色体上，从现代遗传学的角度对杂合子体内等位基因之间的相互作用、基因的分离定律和基因自由组合定律的实质作出阐明；伴性遗传的学习主要以人们所熟悉的红绿色盲和抗维生素D佝偻病等遗传病知识为载体，可为后面第5章内容中的第3节《人类遗传病》的学习打下一定的基础。另外，选修模块涉及的避孕原理和方法、人工授精、试管婴儿等生殖技术，都是以减数分裂和受精作用为必要的知识基础的。
减数分裂是有丝分裂的延续，学生对有丝分裂中染色体行为和数目的变化已有一定知识基础，以此作为新旧知识的桥梁。精子的形成过程是本节的教学重点和教学难点,教师在教学中应特别重视利用直观教具。利用电脑动画，展示减数分裂的连续动态变化过程，将抽象的减数分裂过程直观化，将大量冗长的文字图像化；利用师生共同做手势，帮助学生更好理解同源染色体的联会过程，理解染色体行为的特点；通过学生的自主观察、归纳总结、讨论分析、表解、巩固、复习，使学生从实质上认识了减数分裂实际上是一种特殊方式的有丝分裂；通过学生的动脑、动口、动手等活动，教师的指导点拨，调动学生学习积极性，培养学生的思维能力，充分发挥教师的主导地位和学生的主体作用。
卵细胞的形成过程,教师可以组织学生分组讨论,比较卵细胞与精子形成过程的异同。通过讨论和小结,使学生巩固精子形成过程的知识,理解卵细胞的形成过程。利用表格和坐标轴的方法比较减数分裂过程中染色体和DNA数目的变化，加深学生对减数分裂过程的理解和掌握。最后,将减数分裂与有丝分裂加以比较，通过做适当的练习加以巩固。
关于受精作用,组织学生做好建立减数分裂中染色体变化的模型建构，让学生理解由于同源染色体分离时非同源染色体的自由组合而导致配子的多样性的原理。结合受精作用的录像，可以帮助学生理解卵细胞与精子的融合过程。关于减数分裂与受精作用的意义,教师可以组织学生讨论,让学生积极思考和参与教学过程,这样可以使学生加深对知识的理解。
●三维目标
1.知识与技能
（1）阐明细胞的减数分裂。
（2）举例说明配子的形成过程。
（3）举例说明受精作用。
（4）使用高倍镜观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片。
（5）运用模型建构的方法，模拟减数分裂过程中染色体数目和行为的变化。
2.过程与方法
（1）借助电脑动画，展示减数分裂的连续动态变化过程，将抽象的减数分裂过程直观化，将大量冗长的文字图像化。
（2）学生的自主观察、归纳总结、讨论分析、表解、巩固、练习，使学生理解掌握减数分裂过程中染色体的主要行为变化，并从实质上认识了减数分裂实际上是一种特殊方式的有丝分裂。
（3）通过观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片，识别减数分裂不同阶段的染色体的形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。
（4）运用模型建构的方法，模拟减数分裂过程中染色体数目和行为的变化，体验减数分裂中染色体的规律性变化，从而理解精子和卵细胞的形成。
3.情感态度与价值观
（1）认同基因是物质实体。
（2）认同观察、提出假说、实验的方法在建立科学理论过程中所起的重要作用。
（3）认同科学研究需要丰富的想象力，大胆质疑和勤奋实践的精神，以及对科学的热爱。
（4）增强动手操作能力，认同物质的规律性，树立辩证唯物主义世界观。
●教学重点
1.减数分裂的概念。
2.精子的形成过程。
3.受精作用的过程。
●教学难点
1.模拟减数分裂过程中染色体的变化。
2.比较精子和卵细胞形成过程的异同。
3.观察蝗虫精母细胞的减数分裂。
●教具准备
CAI软件：哺乳动物睾丸示意图；哺乳动物精子形成过程图解；同源染色体和四分体形成图解。
●课时安排
3课时
第1课时
●教学过程
［课前准备］
1.哺乳动物精细胞形成过程的CAI动态课件。
2.男性内生殖系统示意图、睾丸的横切面示意图。
3.哺乳动物精子形成过程图解；同源染色体和四分体形成图解。
［情境创设］
教师：我们以前学过，真核细胞的分裂方式有三种，是哪三种？
学生：有丝分裂，无丝分裂，减数分裂。
教师：以前学过了有丝分裂和无丝分裂，现在学习减数分裂。为什么要学习减数分裂呢？
教师出示人体的21三体和18三体等染色体的遗传病图像，学生立刻被这些图像吸引住了，纷纷提出问题：这些病是怎么得的？自己会得这些病吗？怎样避免这种病？
教师：我们只有认真学好减数分裂这部分的知识，才可以解决这些问题。
［师生互动］
1.减数分裂的概念
学生阅读教材，要求学生说出减数分裂的概念，并找出减数分裂的特点。强调：连续分裂两次而染色体只复制一次，分裂的结果，染色体数目减半。
讲述：减数分裂是怎样进行的，染色体数目是如何减少的呢？下面，我们结合动物的精子和卵细胞的形成过程，讲述减数分裂的基本过程。
2.精子的形成过程
（1）形成部位
教师：高等动植物的减数分裂发生在生殖器官内。人和其他哺乳动物的精子是在睾丸中形成的。
教师显示男性生殖系统（图2－1－1）正面图、精子结构示意图（图2－1－2）和睾丸内部结构图（图2－1－3）。
图2－1－1

图2－1－2 图2－1－3
教师指导学生观察并回顾男性生殖系统的构成，让学生对睾丸及曲细精管有直观的认识与感知。
教师：曲细精管有大量的精原细胞。精原细胞是原始的生殖细胞，每个精原细胞中的染色体数目都与体细胞的相同。
教师：一个成年健康男子，每天大约可产生2亿个精子。也就是说，每天有很多个精原细胞进行减数分裂，那必然每天也有很多个精原细胞产生。那么，精原细胞是通过哪种方式产生的呢？如何判断？
学生：有丝分裂。因为精原细胞所含的染色体数目与体细胞相同，相当于一种特殊的体细胞。
（2）形成过程
教师：很好。当雄性动物性成熟后，睾丸里的一部分精原细胞就开始进行减数分裂，经过两次连续的分裂，形成精细胞，再经过精细胞的变形，最后形成了精子。整个过程是如何进行的呢？请同学们观察精子形成过程的动画。
教师演示精子形成的全过程的CAI课件两遍。第一遍让学生了解精子形成的全过程，并引导学生注意观察减数分裂过程中细胞的名称及数目变化；第二遍指导学生主要观察染色体的行为变化特点。
教师：减数分裂是一个连续分裂的过程，但为了研究的方便，人们同样将减数第一次分裂和减数第二次分裂划分为不同的时期。
教师分步演示精子的形成过程，提高学生的识图能力。首先显示精原细胞图（图2－1－4）。
图2－1－4
教师：如图所示，某种含4条染色体的生物的精原细胞进行减数分裂。这里要清楚的是，在细胞分裂前，染色体呈细长的染色质状态，用光学显微镜是看不到的。此时画出4条染色体是为了便于我们观察学习。
教师：在减数第一次分裂的间期，染色体进行复制。此时，细胞有什么样的变化？
学生：细胞体积变大，且复制后每条染色体都由两条姐妹染色单体构成。
教师：很好。这点与有丝分裂是相同的。复制后的细胞叫什么细胞？有几个？
学生：1个初级精母细胞。
教师：对啦。染色体复制后，每条染色体上的两条姐妹染色单体各是一条长的细丝，在光学显微镜下还是看不到的。
教师分步显示联会的动态过程（图2－1－5）。
图2－1－5
教师：减数第一次分裂期开始不久，初级精母细胞中原来分散的染色体出现什么变化？
学生：染色体两两配对。
教师：配对的染色体有什么特点？
学生：形状和大小相同，颜色不同。
教师：没错。配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一条来自父方，一条来自母方，叫做同源染色体。为什么说同源染色体的形状和大小一般相同，难道有不同的吗？这个问题我们留在后面学习。另外，为什么用红和蓝两种颜色来表示染色体？
学生：代表一条来自父方，一条来自母方。
教师：是的。我们把同源染色体两两配对的现象叫做联会，简称同源染色体联会。对于这个概念有两个关键词：其一，同源是指来源于同一物种或同一种生物；其二，联会是指染色体两两配对。同源染色体有以下三个特征：一是染色体大小相同；二是染色体形态相同；三是染色体来源相同（即同一物种或同种生物的父母双方）。
为帮助学生对同源染色体联会的理解，可以用手势辅助教学，过程如下：先伸出两手，两手掌心向下，手背向上。中指、无名指、小指弯曲紧靠掌心，拇指向下伸出、食指伸出向上，正对学生，左右手慢慢靠近，表示染色体的运动及配对（联会）。然后安排学生跟老师把手势做一遍。
教师：请同学观察联会时期的细胞图，该细胞中染色体、染色单体和DNA的数目分别是多少？
学生：4条染色体，8条染色单体，8个DNA分子。
教师显示四分体的形成过程（图2－1－6）。
图2－1－6
教师：联会时染色体螺旋化程度低，染色体细，在光学显微镜下还看不清染色单体，因此，没有在图上表示出来。联会后，染色体进一步螺旋化变粗，逐渐在光学显微镜下可见每条染色体都含有两条姐妹染色单体，由一个着丝点相连，每对同源染色体则含有四条姐妹染色单体，叫四分体。图中有几个四分体？
学生：两个。
教师与学生共同分析以下的数量关系：
1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=2个着丝点=4条染色单体=4个DNA分子。
教师：由此，我们可以推算，果蝇体细胞有4对8个染色体，减数分裂时，形成多少个四分体？
学生：四个。
教师：如果是人呢？
学生：23个。
教师显示染色体交叉互换的照片和示意图。
教师：在四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕，并交换一部分片段。经过交换，姐妹染色单体有何不同？
学生：交换前，姐妹染色单体是相同的，经过交换后，两条姐妹染色单体不同。
教师：非姐妹染色单体的交叉互换，可以增加配子的多样性，此乃后话，我们暂时不提。人们把同源染色体的联会与四分体阶段归为减数第一次分裂前期。
教师演示减数第一次分裂中期的变化（图2－1－7）。
图2－1－7
教师：同学们说减数第一次分裂中期染色体的主要行为变化是什么？
学生：同源染色体着丝点排列在赤道板的两侧。
教师：没错。染色体的行为与有丝分裂的中期相比有何不同？
学生：有丝分裂中期染色体着丝点是排列在赤道板上的。
教师：很好。
教师演示减数第一次分裂后期的变化（图2－1－8）。
图2－1－8
教师：减数第一次分裂后期染色体的行为出现什么变化？
学生：纺锤丝收缩，牵引染色体向两极移动，配对的同源染色体分开，移向细胞的两极。但此时着丝点并未分开，每一条染色体上仍有两条染色单体。
教师：同学们观察得非常仔细。这里要提醒的是同源染色体分开，具有一定的独立性。这是由于两条同源染色体在细胞中央的排列位置是随机的，可以互相交换，因此，就决定了同源的两条染色体各移向哪一极也是随机的。也就是说，移向细胞两极的染色体的组合既可以是每边各有一条红色和一条蓝色的染色体，也可以是细胞的一极是两条蓝色染色体，而另一极是两条红色染色体的组合方式。这样，不同对的染色体之间就可以自由组合。这是我们前面所学内容——自由组合定律的细胞学基础。
教师演示初级精母细胞分裂成两个次级精母细胞的过程（图2－1－9）。
图2－1－9
教师：接着发生细胞分裂，一个初级精母细胞分裂成两个次级精母细胞。同学们仔细比较一下每个次级精母细胞与初级精母细胞的染色体数是否相同？
学生：次级精母细胞各含2条染色体，染色体数目只有初级精母细胞的一半。
教师：是的。在减数第一次分裂过程中，由于同源染色体分离，并分别进入两个子细胞，使得每个次级精母细胞只得到初级精母细胞中染色体总数的一半。因此，减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数第一次分裂中。在次级精母细胞中有没有同源染色体？
学生：没有。
教师：减数第一次分裂与减数第二次分裂之间通常没有间期，或者间期很短，染色体不再复制。所以我们一般将初级精母细胞分裂形成两个次级精母后的时期称为减数第二次分裂的前期。减数第二次分裂过程中染色体的行为变化特点与有丝分裂十分相似。在减数第二次分裂的前期，染色体排列有何特点？
学生：散乱分布。
教师演示减数第二次分裂中期染色体的变化（图2－1－10）。
图2－1－10
教师：减数第二次分裂中期染色体的变化是什么？
学生：染色体排列在赤道板上。
教师：没错。
教师：减数第二次分裂的细胞图与有丝分裂中期的细胞图如何区别？
学生：减数第二次分裂的细胞图中没有同源染色体。
教师演示减数第二次分裂后期染色体的变化（图2－1－11）。
图2－1－11
教师：减数第二次分裂后期染色体的变化又是什么？
学生：着丝点分裂，姐妹染色单体分开变成染色体，移向细胞两极。
教师：很好。同学们再算一下此时每个次级精母细胞中各有染色体几条？
学生：4条。
教师：对。在减数第二次分裂后期，由于着丝点分裂，姐妹染色单体分开形成染色体，所以染色体数目暂时加倍，恢复到原来精原细胞的数目水平。
教师演示次级精母细胞各分裂成两个精细胞的过程（图2－1－12）。
图2－1－12
教师：细胞继续分裂，两个次级精母细胞分裂成4个精细胞，减数分裂完成。把精细胞的染色体数目和刚形成的次级精母细胞以及初级精母细胞相比，有何变化？
学生：精子细胞的染色体数目与次级精母细胞相同，比初级精母细胞减少一半。
教师：同学们说，4个精细胞共可以分为几种类型？
学生：2种。
教师：是的。在不考虑非姐妹染色单体交叉互换的情况下，一个精原细胞通过减数分裂最终可以形成4个共2种精细胞。至此，减数分裂完成。现在我们回头总结一下，减数第一次分裂与减数第二次分裂相比，它们各自的主要特征是什么？
学生：减数第一次分裂的主要特征是有同源染色体的联会、四分体中的非姐妹染色单体发生交叉互换、同源染色体分离并分别移向细胞两极；减数第二次分裂的主要特征是染色体不再复制、每条染色体的着丝点分裂、姐妹染色单体分开并分别移向细胞两极。
教师：精细胞再经过变形，形成精子，呈蝌蚪状。在这个过程中，丢掉了精子细胞的大部分细胞质，带上重要的物质——细胞核内的染色体，轻装上阵，并形成了一个长长的尾，便于游动，为今后的受精作用作准备。
（3）总结
请一位同学根据挂图，来讲述精子的形成过程。（请一位学生讲述，教师根据其讲述情况，精彩处给予表扬，不足处给予补充，错误处给予纠正）最后教师强调减数第一次分裂与减数第二次分裂的主要特征。
［教师精讲］
1.为什么说减数分裂实质上是特殊方式的有丝分裂？
减数分裂过程中因为有纺锤丝和纺锤体的出现，所以属于有丝分裂范畴；但减数分裂过程中出现了有丝分裂所没有的同源染色体联会、四分体和分离等行为变化，因此说减数分裂实质上是特殊方式的有丝分裂。
2.减数分裂过程中染色体、DNA、染色单体和同源染色体对数的数量变化（以二倍体生物为例）。
（1）首先理解染色体主要行为变化与染色体、DNA、染色单体数目变化的关系，教师用简笔画表示染色体的行为变化过程，如图2－1－13：
图2－1－13
（2）列表比较：
减数分裂过程中染色体数、DNA数、染色单体数和同源染色体对数的数量变化
比较项目
减数第一次分裂
减数第二次分裂
间期
前期
中期
后期
末期
前期
中期
后期
末期
染色体数
2N
2N
2N
2N
N
N
N
2N
N
DNA数
2a→4a
4a
4a
4a
2a
2a
2a
2a
a
染色单
体数
0→4N
4N
4N
4N
2N
2N
2N
0
0
同源染色
体对数
N
N
N
N
0
0
0
0
0
（表中黑体部分内容在和学生共同分析时逐步显示）
（3）用坐标轴表示染色体数目与DNA数目的变化：
图2－1－14
引导学生分析染色体数目和DNA数目的曲线走势及转折点变化的原因。
为方便学生对上表内容的理解与掌握，教师在讲授这部分内容时，不要直接就把某种生物的染色体数用2N代入，而是安排学生具体观察课本P17“哺乳动物精子的形成过程图解”中染色体数、DNA数、染色单体数和同源染色体对数的变化情况，然后再引导学生思考：如果该图解表示的是人的精子形成过程图解，那么以上数量变化又是如何？通过以上2个具体事例的观察、分析，学生不难总结出二倍体生物的染色体数、DNA数、染色单体数和同源染色体对数的变化情况。
［评价反馈］
1.下列对一个四分体的叙述，不正确的是
A.有两个着丝 B.有四个DNA分子
C.有两对姐妹染色单体 D.有四条染色体
解析：根据四分体有关的数量关系：
1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=2个着丝点=4条染色单体=4个DNA分子。
答案：D
2.人的精巢中的精原细胞所进行的分裂为
①有丝分裂 ②无丝分裂 ③减数分裂
A.① B.③ C.①②③ D.①③
解析：人的精巢中的精原细胞一部分通过有丝分裂产生新的精原细胞，一部分则通过减数分裂产生精细胞。
答案：D
3.下列减数分裂过程按时间顺序排列，正确的是
A.复制—联会—四分体 B.复制—四分体—联会
C.联会—四分体—复制 D.联会—复制—四分体
解析：由减数分裂过程中染色体的行为变化特点可知，染色体复制发生在间期，而联会和形成四分体则发生在减数第一次分裂的前期。
答案：A
4.观察四分体最好的材料是
A.幼嫩的种子 B.幼嫩的果实 C.幼嫩的花药 D.幼嫩的柱头
解析：四分体现象发生在减数分裂过程中，幼嫩的花药需经减数分裂才产生花粉粒。而其他选项所涉及的材料只能进行有丝分裂。
答案：C
5.一条复制过的染色体，其着丝点数、染色单体数和DNA数依次为
A.2，2，4 B.1，2，2 C.1，4，4 D.2，2，2
解析：根据染色体复制时有关的数量关系：1条染色体=1个着丝点=2条染色单体=2个DNA分子。
答案：B
6.减数第一次分裂的特点是
A.同源染色体分离，着丝点分裂 B.同源染色体分离，着丝点不分裂
C.同源染色体不分离，着丝点分裂 D.同源染色体不分离，着丝点不分裂
解析：减数第一次分裂的最主要特征就是同源染色体分离，而着丝点是在减数第二次分裂后期才分裂的。
答案：B
7.减数分裂过程中，染色体数目减半发生在
A.初级精母细胞形成时 B.次级精母细胞形成时
C.精子细胞形成时 D.精子形成时
解析：染色体数目发生在减数第一次分裂过程中，即次级精母细胞形成时。
答案：B
8.人的体细胞有23对同源染色体，减数第一次分裂的初级精母细胞中有四分体
A.46个 B.92个 C.184个 D.23个
解析：由题意中人有23对同源染色体可知减数第一次分裂的初级精母细胞中有四分体23个。
答案：D
9.关于同源染色体的叙述确切的是
A.由一条染色体复制成的两条染色体 B.一条来自父方，一条来自母方的染色体
C.形状、大小完全相同的染色体 D.在减数分裂过程中能联会的染色体
解析：根据同源染色体概念，可排除选项A。而同源染色体的核心概念是在减数分裂过程中能联会的染色体。
答案：D
10.细胞内没有同源染色体的是
A.体细胞 B.精原细胞 C.初级精母细胞 D.次级精母细胞
解析：因次级精母细胞是经减数第一次分裂产生的，同源染色体在减数第一次分裂后期已分离，所以无同源染色体。
答案：D
［课堂小结］
1.减数分裂的概念。
2.精子的形成过程。
［布置作业］
1.完成课本P18的旁栏思考题。
2.仔细阅读课文，思考减数分裂与有丝分裂有哪些异同点。
［课后拓展］
1.若精子中DNA含量为a，则初级精母细胞和次级精母细胞的DNA含量分别是
A.2a和a B.4a和2a C.a和2a D.2a和4a
解析：由1个初级精母细胞→2个次级精母细胞→4个精细胞可知，细胞每分裂一次，DNA减少一半。
答案：B
2.某生物细胞在减数第二次分裂后期有24条染色体，那么该生物在细胞有丝分裂后期的染色体数目应是
A.12条 B.48条 C.24条 D.36条
解析：减数第二次分裂后期由于着丝点分裂使染色体数目暂时加倍，故次级精母细胞中染色体数与体细胞相同，可知该生物正常体细胞染色体数为24条。有丝分裂后期染色体数目是体细胞的2倍。
答案：B
3.果蝇的体细胞中有4对染色体，次级精母细胞中有同源染色体
A.2对 B.4对 C.1对 D.0对
解析：次级精母细胞由初级精母细胞经减数第一次分裂产生，同源染色体在减数第一次分裂后期分开并分别进入2个次级精母细胞中，所以次级精母细胞中无同源染色体。
答案：D
4.在有丝分裂过程中不发生，而发生在减数分裂过程中的是
A.染色体复制 B.同源染色体分开 C.染色单体分开 D.细胞质分裂
解析：减数分裂过程中出现了有丝分裂所没有的同源染色体的联会与分离等行为。
答案：B
5.在减数分裂过程中，没有染色单体的时期是
A.减Ⅰ后期 B.减Ⅱ后期 C.减Ⅱ前期 D.分裂间期
解析：减数第二次分裂后期由于着丝点分裂，姐妹染色单体分开形成染色体，所以不存在染色单体。
答案：B
6.减数第二次分裂的主要特征是
A.染色体自我复制 B.着丝点不分裂，同源染色体分开
C.着丝点分裂为二，两条染色单体分开 D.染色体恢复成染色质细丝
解析：减数第二次分裂的最大特征就是着丝点分裂，姐妹染色单体分开并移向细胞两极，进入不同的配子中。
答案：C
●板书设计
第2章 基因和染色体的关系
第1节 减数分裂和受精作用
一、减数分裂
1.减数分裂的概念
2.精子的形成过程
●习题详解
一、问题探讨（课本P16）
1.配子染色体与体细胞染色体的区别在于：
（1）配子染色体数是体细胞染色体数的一半；
（2）配子染色体是由体细胞每对同源染色体中分别取出一条组成的。
2.提示：在配子成熟的过程中，必然有一个特殊的过程使染色体数目减少一半。
二、本节聚焦（课本P16）
1.提示：减数分裂的含义参见课本P16减数分裂的概念。
2.提示：经过减数分裂所形成的配子染色体数目减少一半，通过受精作用精子与卵细胞的融合，恢复正常的染色体数目，从而维持生物有性生殖时亲代与子代间染色体数目的恒定。
3.提示：减数分裂过程中染色体只复制一次，而细胞却连续分裂两次。
三、旁栏思考题（课本P18）
1.减数分裂的染色体复制发生在减数第一次分裂的间期，减数第二次分裂的间期不复制。
2.初级精母细胞两极的这两组染色体，非同源染色体之间是自由组合的。
3.在减数第一次分裂中出现了同源染色体联会、四分体形成、非同源染色单体间交叉互换、同源染色体分离，使得细胞两极各有一整套非同源染色体，从而使形成的次级精母细胞中染色体数目减少为初级精母细胞的一半。
上述过程中可使配子中染色体数目减半。这样再通过以后发生的两性配子结合成合子的受精作用，就能维持生物前后代体细胞染色体数目的恒定，从而保证遗传的稳定性。上述过程还可以使经过减数分裂产生的配子类型多样，从而增加了生物的变异，增强了生物适应环境的能力，有利于生物的进化。
●备课资料
雄蜂的减数分裂
蜜蜂家族中的蜂王是二倍体（2N=32），是具有生殖能力的雌性个体，按通常的减数分裂产生卵细胞；工蜂也是二倍体（2N=32），但为无生育能力的雌性个体；雄蜂是单倍体（N=16），是由未受精的卵细胞经孤雌生殖而产生的，成熟的雄蜂是通过“假减数分裂”产生精子的。具体过程如下：雄蜂的精原细胞经染色体复制，本身略微增大，成为初级精母细胞。这样的初级精母细胞经减数分裂的第一次分裂，染色体数目并未减半，只是细胞质分成大小不等的两部分：大的那部分含有完整的细胞核，即形成次级精母细胞；小的那部分只不过是一小团细胞质而已。次级精母细胞经减数分裂的第二次分裂，姐妹染色单体相互分开，细胞质则进行不均等的分离：含细胞质多的那部分（内含16条染色体）即精子细胞，将进一步变形发育成精子；含细胞质少的那部分（也含16条染色体）则逐渐退化。总之，雄蜂的一个初级精母细胞，通过这种减数分裂，只产生出一个精子。这种特殊的减数分裂被称为“假减数分裂”。
第2课时
●教学过程
［课前准备］
1.哺乳动物卵细胞形成过程的CAI动态课件。
2.女性内生殖系统示意图、卵巢的横切面示意图。
3.蝗虫精母细胞减数分裂固定装片，显微镜。
［情境创设］
复习提问：说出下列细胞分别属于减数分裂的哪一个时期？叫什么名称？
图2－1－15
参考答案：A图表示减数分裂第二次分裂时期，叫次级精母细胞。
B图表示减数第一次分裂的联会时期，叫初级精母细胞。
C图表示减数分裂完成后形成的精子细胞。
D图表示减数第二次分裂后期，叫次级精母细胞。
教师利用CAI软件动态显示哺乳动物精子的形成过程，与图2－1－15对照，并复习精子的形成过程，引导学生回顾减数分裂过程中染色体的主要行为变化，着重强调减数第一次分裂与减数第二次分裂的主要特征。
教师：人和哺乳动物的卵细胞又是在哪里，以及如何形成的呢？这就是我们今天要了解的内容。
［师生互动］
1.卵细胞形成的部位
教师显示“女性内生殖系统示意图”（图2－1－16），引导学生，分析女性内生殖系统的组成，指出卵细胞是在卵巢内形成的。卵巢有两个，位于腹腔的两侧。让学生对女性内生殖系统及卵巢所在的部位有较清晰的认识。

图2－1－16 图2－1－17 卵巢的横切面示意图
教师显示“卵巢的横切面示意图”（图2－1－17），让学生通过观察知道卵巢内部有许多发育程度不同的卵泡，位于卵泡中央的一个细胞就是卵细胞。在每个月经周期中只有一个原始卵泡成熟并排出一个卵细胞。
2.卵细胞的形成过程
教师：卵细胞的形成过程与精子的基本相同，也有不同。那么，哪些是相同的，又有什么不同呢？请同学们仔细阅读课本P19的最后一段内容和观察课本P20图2－5“哺乳动物卵细胞的形成过程图解”，然后请同学为我们介绍卵细胞的形成过程。
学生自学、讨论、分析。
教师显示“哺乳动物卵细胞的形成过程图解”，先随机提问2名学生分别阐明卵细胞形成过程中减数第一次分裂和减数第二次分裂的情况，然后集体提问减数分裂过程中染色体、DNA和染色单体的数量变化，以及精子和卵细胞形成的异同点等。通过学生的回答，判断学生对卵细胞形成过程的掌握情况。
教师利用CAI软件动态显示哺乳动物卵细胞的形成过程，进一步帮助学生领悟同源染色体的联会、四分体等概念，加深学生对减数第一次分裂同源染色体分离、减数第二次分裂着丝点分裂等染色体行为变化的理解，并着重强调每次分裂都形成一大一小两个细胞，小的叫极体，最终一个卵原细胞经减数分裂形成三个极体和一个卵细胞，极体以后都要退化，只剩下一个卵细胞。
讲授完卵细胞的形成过程逐步完成如下板书。
3.精子和卵细胞形成比较
教师：学习完了精子和卵细胞的形成过程，同学们能否总结出两者有哪些相同点？
学生：相同点是染色体复制一次，都有联会和四分体时期，经过第一次分裂，同源染色体分开，染色体数目减少一半；在第二次分裂过程中，有着丝点的分裂，最后形成的精子或卵细胞，它们的染色体数目也比卵原细胞或精原细胞减少了一半。
教师：同学们总结得很好。那两者又有什么不同？
学生：不同点是卵细胞形成过程中每次分裂都形成一大一小两个细胞，小的叫极体，极体以后都要退化，只剩下一个卵细胞，而一个精原细胞是形成4个精子；卵细胞形成后，不需要经过变形，而精子要经过变形才能形成。
教师：非常好。现在请同学们完成以下表格，比较精子和卵细胞形成的异同点。
精子形成过程与卵细胞形成过程的比较
比 较 项 目
精子的形成过程
卵细胞的形成过程
相同点
染色体复制一次；都有联会和四分体时期；经过第一次分裂，同源染色体分开，染色体数目减少一半；在第二次分裂过程中，着丝点分裂，最后形成的精子或卵细胞的染色体数目比卵原细胞或精原细胞减少了一半
不同点
场所
精巢
卵巢
分裂形式
细胞质均等分裂
细胞质不均等分裂
子细胞个数及名称
1个精原细胞→4个精细胞
1个卵原细胞→1个卵细胞+3个极体（消失）
是否变形
有变形过程
无变形过程
（表中楷体部分内容由学生回答后教师再逐一显示）
教师：接下来我们一起来概括减数分裂的过程。
教师显示课本P20“图2－6 减数分裂的图解”。提醒学生识记减数分裂过程中细胞的名称及数目变化，主要引导学生分析非姐妹染色单体交叉互换对配子多样性的影响：如果不考虑非姐妹染色单体交叉互换，1个精原细胞经过减数分裂形成4个共2种精细胞；而考虑非姐妹染色单体交叉互换的话，则1个精原细胞经过减数分裂形成4个共4种精细胞。从而让学生更好地理解非姐妹染色单体交叉互换对提高配子的多样性、增强有性生殖后代的变异性和适应力的意义。
4.减数分裂与有丝分裂的比较
教师：减数分裂实际上是特殊方式的有丝分裂，那么它与有丝分裂相比较，有又何异同点呢？请同学们完成下表。
减数分裂与有丝分裂的比较
比 较 项 目
减 数 分 裂
有 丝 分 裂
不同点
产生的细胞
生殖细胞
体细胞
分裂次数
2次
1次
子细胞数目
4个
2个
有无联会、四分体
有
无
有无同源染色体分离
有
无
子细胞染色体数目
染色体数目减半
与母细胞染色体数目相同
相 同 点
都有纺锤体的出现；染色体都只复制一次
（表中楷体部分内容由学生回答后教师再逐一显示）
5.《观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片》实验
教师：同学们，我们前面所用到的“哺乳动物精子的形成过程图解”和“哺乳动物卵细胞的形成过程图解”是一种为方便我们学习的示意图而已，那哺乳动物精母细胞减数分裂过程的实际情况是怎么样的呢？下面我们一起来进行实验《观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片》。
观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
方 法 步 骤
学生思考与讨论
学
生
观
察
1.在低倍显微镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片。识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞
1.如何判断你所观察的细胞是初级精母细胞、次级精母细胞还是精细胞？
2.能否观察到进行有丝分裂的细胞？
2.先在低倍镜下依次找到减数第一次分裂中期、后期和减数第二次分裂中期、后期的细胞，再在高倍镜下仔细观察染色体的形态、位置和数目
1.你是依据什么特征来找出右边所述的4种细胞的？
2.你在低倍镜下的视野中看到右上角有一减数第二次分裂中期的细胞，想将其放大观察，如何操作？
3.根据观察结果，尽可能多地绘制减数分裂不同时期的细胞简图
根据观察，每位同学至少画2个不同时期的减数分裂图
学生绘图展示与交流
观察别人所绘制的减数分裂图，找出值得自己学习的地方，并学会客观地指出他人作品的不足
教师总结归纳并指正学生在实验过程中所存在的问题。
［教师精讲］
1.为什么卵原细胞通过减数分裂最终只形成一个较大的卵细胞？
卵原细胞在减数分裂过程中，由于初级卵母细胞和次级卵母细胞在分裂时细胞质都是不均等分裂，最终产生三个较小的极体和一个较大的卵细胞，而三个极体最后又退化消失，所以只剩下一个较大的卵细胞。其作用主要是通过细胞质的不均等分裂，使减数分裂形成的卵细胞含有原来卵原细胞较多的营养物质，以便为将来受精作用以后受精卵早期的分裂分化提供能量。
2.观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片能否看到有丝分裂的细胞？
可以。因为所观察的材料取材于蝗虫的精巢，精巢中的精原细胞一部分进行有丝分裂产生新的精原细胞，而另一部分精原细胞则进行减数分裂产生精子。
3.细胞分裂图像的判断
细胞分裂图像是减数分裂还是有丝分裂，可根据细胞形状、染色体数目、有无同源染色体和同源染色体的行为进行判断，具体判断方法如下：
参考图例：
图2－1－18
［评价反馈］
1.动物的卵细胞的形成与精子形成过程的不同点是
①次级卵母细胞将进行普通的有丝分裂 ②一个卵原细胞最终分裂只形成一个卵细胞 ③一个卵原细胞经复制后形成一个初级卵母细胞 ④卵细胞不经过变形阶段 ⑤一个初级卵母细胞分裂成的两个细胞大小不等 ⑥卵细胞中的染色体数目是初级卵母细胞的一半
A.②④⑤ B.①③⑤ C.②③⑥ D.①④⑥
解析：准确解答本题的关键是识记精子和卵细胞形成过程中的不同点。或可用排除法来解答：①是错误的说法，先排除答案B和D，而③和⑥是精子和卵细胞形成过程中的相同特征，可排除选项C。
答案：A
2.减数分裂第二次分裂后期，下列各组中数量比例是1∶1的是
A.染色体和染色单体 B.染色体和DNA分子
C.DNA分子和染色单体 D.DNA分子和染色单体
解析：减数第二次分裂后期不存在染色单体。
答案：B
3.（多选）人体细胞的有丝分裂与减数分裂的共同特点是
A.有纺锤体出现 B.有同源染色体出现
C.有同源染色体联会 D.有着丝点分裂
解析：同源染色体联会是减数分裂所独有的染色体行为变化，而其他三项特征为减数分裂和有丝分裂所共有。
答案：ABD
4.关于图2－1－19的说法正确的是
图2－1－19
A.此细胞处于减数分裂的联会时期，有四分体4个
B.此细胞中含有1个染色体组
C.此细胞分裂产生的子细胞染色体组合为 12、34或 13、24
D.此细胞核中含染色单体8条，DNA分子8个，染色体4条
解析：提示：该图中有四分体2个，染色体组2个，此细胞分裂产生的子细胞染色体组合为 13、14或 23、24。
答案：D
5.DNA含量与正常体细胞相同，但不含同源染色体的细胞是
A.精子 B.受精卵 C.次级精母细胞 D.初级卵母细胞
解析：精子DNA含量为体细胞的一半，受精卵有同源染色体，初级精母细胞DNA含量是体细胞的两倍。
答案：C
6.家兔的一个初级卵母细胞在减数分裂中，形成22个四分体，则形成的卵细胞中的染色体数为
A.11条 B.22条 C.33条 D.44条
解析：根据家兔的一个初级卵母细胞在减数分裂中形成22个四分体，可知家兔体细胞染色体数目为44个，又由卵细胞所含染色体数目为体细胞的一半，所以卵细胞中的染色体数为22个。
答案：B
7.100个精原细胞和100个卵原细胞，经减数分裂产生的精子和卵细胞结合，最多能形成多少个受精卵
A.100 B.200 C.300 D.400
解析：100个精原细胞最多可产生400个精子，但100个卵原细胞最多可产生100个卵细胞，根据一个精子与一个卵细胞受精融合，所以最多能形成100个受精卵。
答案：A
［课堂小结］
2.卵细胞的形成过程
（1）形成部位：卵巢。
（2）卵细胞的形成过程：
3.精子形成与卵细胞形成的比较。
4.减数分裂与有丝分裂的比较。
5.实验《观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片》。
［布置作业］
1.完成课本P21实验后面的讨论题。
2.完成课本P22的练习。
［课后拓展］
1.某生物有4对染色体，如1个初级精母细胞在产生精细胞的过程中，其中1个次级精母细胞在分裂后期有1对姐妹染色单体移向同一极，则这个初级精母细胞产生正常精细胞和异常精细胞的比例为
A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.0∶4
解析：其中1个次级精母细胞在分裂后期有1对姐妹染色单体分开后所形成的2条染色体移向同一极，则该次级精母细胞所产生的2个精细胞都是异常的，而另一个次级精母细胞正常分裂产生2个正常精细胞。因此异常精细胞和正常精细胞的比例是1∶1。
答案：A
2.性染色体为（a）XY和（b）YY的精子是如何产生的
A.a减数分裂的第一次分裂出错，b减数分裂的第一次分裂出错
B.a减数分裂的第二次分裂出错，b减数分裂的第二次分裂出错
C.a减数分裂的第一次分裂出错，b减数分裂的第二次分裂出错
D.a减数分裂的第二次分裂出错，b减数分裂的第一次分裂出错
解析：XY为同源染色体，本应在减数第一次分裂后期分离并移向细胞两极，如果减数第一次分裂过程中XY不分离而进入其中的一个次级精母细胞中，则最终将产生含XY的精子；而YY本应在减数第二次分裂后期着丝点分裂（减数第二次分裂）后两条Y染色体移向细胞两极，但如果两条Y染色体移向细胞的同一极，则将产生含YY的精子。
答案：C
3.图2－1－20为一种二倍体高等动物细胞分裂过程中某时期的示意图。请回答：
图2－1－20
（1）该细胞所处分裂期为____________，它的名称为_____________或_____________。
（2）该生物的体细胞中染色体最多时为_________条，染色单体最多时为_________条，DNA分子最多时为__________个。
解析：根据细胞为“8”型，可判断为后期的细胞，再由细胞的每一极各有染色体5条，数目为奇数，说明是减数第二次分裂的细胞，故可知该细胞处于减数第二次分裂后期。另由于细胞质是均等分裂，故属于次级卵母细胞的分裂。减数第二次分裂后期染色体数目与体细胞相同，说明体细胞染色体数目为10条，而染色体最多时是有丝分裂的后期，则有20条，染色单体和DNA最多时也各有20个。
答案：（1）减数第二次分裂后期 次级精母细胞 第一极体 （2）20 20 20
4.搜集相关史实，撰写有关减数分裂发现过程的科学小论文。
答案：（略）
●板书设计
3.卵细胞的形成过程
4.精子形成与卵细胞形成的比较
5.减数分裂与有丝分裂的比较
6.实验《观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片》
●习题详解
一、练习（课本P22）
（一）基础题
1.判断题
（1）解析：在减数第一次分裂过程中，由于同源染色体分离，并分别进入两个子细胞中，使得所形成的次级精母细胞或次级卵细胞染色体数目减少一半。
答案：√
（2）解析：玉米卵细胞的染色体数目与体细胞相比减少一半，有10条。但不能说有5对，因为“对”其实是指“同源染色体对”。由于卵细胞不含同源染色体，所以只能说卵细胞有10条染色体，但不能说有5对。
答案：×
（3）解析：1个卵原细胞经减数分裂才形成1个生殖细胞（卵细胞）。
答案：×
（4）解析：卵细胞的染色单体数应为0。
答案：×
2.解析：同源染色体联会和四分体是减数分裂过程中所独有的现象，而选项A、C和D则是有丝分裂和减数分裂所共同的染色体行为。
答案：B
3.解析：染色体数目为3条，为奇数，说明是减数第二次分裂的细胞。
答案：D
4.答案：（1）①这个细胞正在进行减数分裂。因为该细胞中出现了四分体。
②该细胞有4条染色体，8条染色单体。
③该细胞有2对同源染色体。其中A与C，A与D，B与C， B与D是非同源染色体。
④细胞中a与a′，b与b′，c与c′，d与d′是姐妹染色单体。
⑤该细胞分裂完成后，子细胞中有2条染色体。
⑥参见教科书图2－2。
（2）①4 ②2个 2个
（二）拓展题
提示：不一定。若减数分裂过程中发生异常情况，比如减数第一次分裂时联会的同源染色体，有一对或几对没有分别移向两极而是集中到一个次级精（卵）母细胞中，再经过减数第二次分裂产生的精子或卵细胞中的染色体数目就会比正常的多一条或几条染色体。再如减数分裂过程（无论第一次分裂还是第二次分裂）中，染色体已移向细胞两极，但因某种原因细胞未分裂成两个子细胞，这样就可能出现精子或卵细胞中染色体加倍的现象。
如果上述现象出现，则受精卵中染色体数目就会出现异常，由该受精卵发育成的个体细胞中染色体数目也不正常。由于染色体是遗传物质的载体，生物体的性状又是由遗传物质控制的，那么当该个体的遗传物质出现异常时，该个体的性状也会是异常的。例如，人类的“21三体综合征”遗传病患者就是由含有24条染色体（其中21号染色体是2条）的精子或卵细胞与正常的卵细胞或精子结合后发育成的。
二、旁栏思考题（课本P19）
经过减数第一次分裂，一个卵原细胞会分裂成一个较大的次级卵母细胞和一个较小的极体。经过减数第二次分裂，一个次级卵母细胞会分裂成一个含细胞质多的卵细胞和一个含细胞质少的极体，而减数第一次分裂形成的极体也经过减数第二次分裂成为两个含细胞质少的极体。最后三个极体退化消失，只剩下一个卵细胞。
三、实验（课本P21）
1.减数第一次分裂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。
减数第二次分裂的中期，非同源染色体成单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。
2.减数第一次分裂的中期，两条同源染色体分别排列在细胞赤道板两侧，末期在细胞两极的染色体由该细胞的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。
减数第二次分裂的中期，所有染色体的着丝点排列在细胞的赤道板的位置。末期细胞两极的染色体不含染色单体。
3.同一生物的细胞，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周期的不同阶段。因此，可以通过观察多个精原细胞的减数分裂，推测出一个精原细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。
第3课时
●教学过程
［课前准备］
1.某家庭的亲子照片（如某知名人物或本校教师等）。
2.进行“建立减数分裂中染色体变化的模型”的建构所需的材料。
3.实物投影仪、白纸（或投影机和透明胶片）。
［情境创设］
教师用投影显示萨达姆与其长子乌代（左）和次子库赛（右）合影的资料照片。如图2－1－25。
图2－1－25
教师：照片上的三个人分别是谁啊？
学生：萨达姆与其长子乌代（左）和次子库赛（右）。
教师：乌代与库赛均为萨达姆与其妻子所生，但为什么他们三个人会长得不一样？要想明白其中的道理，还需学习“受精作用”的内容。
［师生互动］
1.配子中染色体组合的多样性
教师：同学们已经知道，减数分裂形成的精子和卵细胞，必须相互结合形成受精卵，才能发育成新个体。那么高等动物个体发育的起点是什么？
学生：受精卵。
教师：很好。我们已经知道，父亲体内所有的精原细胞，染色体组成并无差别；母亲体内的卵原细胞也是如此。但为什么会出现萨达姆与其儿子乌代和库赛的情况？
学生：是不是参加受精作用的精子和卵细胞的染色体组成是不一样的呢？
教师：这猜想有道理。究竟是不是这样，我们可以通过模型建构“建立减数分裂中染色体变化的模型”来寻找答案。
教师：在我们进行模型建构之前，让我们一起来复习减数分裂过程中染色体的数目与主要行为变化。
教师投影显示“哺乳动物精子的形成过程图解”，师生共同回顾减数分裂过程中染色体的数目与主要行为变化。
教师：下面让我们进行“建立减数分裂中染色体变化的模型”的模型建构。
教师组织学生按下表的“活动准备”“模拟减数分裂中染色体数目及主要行为的变化”，和“模拟减数分裂过程中非同源染色体的自由组合”的顺序进行模型建构，教师则巡视检查学生在模型建构过程中存在的问题，并提醒学生在动手建构的过程中思考相应的问题。“表达与交流”一项采用两组学生分别演示，一方面起示范作用，另一方面也有利于发现学生在模型建构中存在的问题。
由于本活动项目由两人合作完成，为更好地培养学生的合作精神，提高实验效率，所以教师可建议学生在活动准备和染色体的行为变化等方面进行分工合作。实验方案如下：
建 构 过 程
方 法 步 骤
学 生 思 考
活动准备
本活动由两人一组合作完成
1.染色体在什么时候复制？
2.初级精母细胞中有几个中心体？几个中心粒？
1.用橡皮泥做出4条黄色和4条红色的染色单体，其中2条黄色的染色单体长3～4cm,2条长6～8cm；2条红色的染色单体长3～4cm, 2条长6～8cm
2.把颜色、长度相同的两条染色单体成对并排放置。用同一种颜色的小块橡皮泥代表着丝点，在两条染色单体中部用小块橡皮泥粘起来，代表减数分裂开始时已完成复制的染色体
建 构 过 程
方 法 步 骤
学 生 思 考
3.在纸上画一个足够大的初级精母细胞的轮廓，能够容纳所做的4条染色体。画出中心体和纺锤体
1.模拟减数分裂中染色体数目及主要行为的变化
1.把做好的染色体放在画好的细胞内，让长度相同、颜色不同的两条染色体配对，使着丝点靠近。红色、黄色分别代表来自母方和父方的染色体
1.各步骤分别模拟了减数分裂过程中何时何种染色体行为？
2.减数分裂开始时细胞内有几条染色体？有多少个DNA分子？染色体数目减半发生在什么时候？
3.减数分裂结束时形成的每个子细胞中有多少条染色体？
4.如果模拟卵细胞的形成，应该怎么做？
2.将两对染色体横向排列在纺锤体中部赤道板处，红色和黄色染色体分别放在赤道板的两侧
3.双手分别抓住并移动染色体的着丝点，使红色和黄色的染色体分离，分别移向细胞的两极
4.在另一张纸上再画两个次级精母细胞的轮廓，并画出中心体和纺锤体。将已经移到细胞两极的染色体分别放到这两个新细胞中
5.将新细胞中的染色体横向排列在细胞中央的赤道板处。平均分开每条染色体上的小块橡皮泥——相当于着丝点分裂。抓住粘有小块橡皮泥（即着丝点）的部位，把染色体分别拉向细胞的两极。尽量一次移动所有的染色体，像在活细胞中发生的一样。然后，在两极有染色体的部分画出细胞轮廓，代表新细胞生成
2.模拟减数分裂过程中非同源染色体的自由组合
1.同活动一的方法步骤“染色体配对”
1.你认为含有两对同源染色体的初级精母细胞能产生几种配子？产生每一种配子的比例是多少？如果含有3对同源染色体呢？如果有n对呢？
2.从建立模型的过程来看，减数第一次分裂与减数第二次分裂的不同点有哪些？
2.将两对染色体横向排列在纺锤体中部赤道板处
注意：这次要在赤道板每一侧放两条不同颜色的染色体
3.同活动一的方法步骤“染色体移向细胞的两极”
4.同活动一的方法步骤“一个细胞分裂成两个细胞”
5.同活动一的方法步骤“模拟减数分裂第二次分裂”
3.表达与交流
1.教师准备实物投影仪（或投影机），画有一个初级精母细胞和画有两个次级精母细胞的白纸（或透明胶片）各一张
1.教师与学生共同观看学生的演示过程，并作点评。（对演示学生的评价尽量以肯定为主）
2.染色体的初级精母细胞共能产生几种配子呢？
2.任选一组学生演示“模拟减数分裂中染色体数目及主要行为的变化”，并予以相应的说明
3.任选一组学生演示“模拟减数分裂过程中非同源染色体的自由组合”，并予以相应的说明
教师：从我们进行“减数分裂过程中非同源染色体的自由组合”的实验中，大家可以发现有两对同源染色体的初级精母细胞共能产生几种配子呢？
学生：4种。
教师：如果初级精母细胞有3对同源染色体呢？
学生：8种。
教师：大家可以推算一下我们人类成熟男性共能产生多少种的精子（不考虑非姐妹染色单体的交叉互换）。
学生：223种。
教师：因此，在不考虑非姐妹染色体的交叉互换的情况下，如果一种生物有n对同源染色体，则该生物能产生的配子种类数是2n。
4.受精作用
教师播放精子与卵细胞结合受精的录像，引导学生观察、思考。
教师：什么是受精作用？
学生：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
教师：那卵细胞和精子依靠什么物质进行相互识别？
学生：细胞膜外面的糖蛋白。
教师：很好。现在同学们能否把刚才所看到的受精作用过程的录像介绍一下？
学生：在受精作用进行时，通常是精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。与此同时，卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子再进入。精子的头部进入卵细胞后不久，精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合，使彼此的染色体会合在一起。
教师：通过受精作用，染色体数目出现什么变化？
学生：受精卵中染色体数目又恢复到原来体细胞中的数目，其中一半来自精子（父方），一半来自卵细胞（母方）。
教师：现在我们回头看看同源染色体的概念，同学们现在是否明白了同源染色体一条来自父方、一条来自母方的意思呢？
学生：明白。精子和卵细胞中的同源染色体都是成单存在，精子带有其中的一条，卵细胞带有其中的另一条，受精后，这两条同源染色体到了一个细胞中，它们就成对存在了。
教师：总结得很好。接下来我们来看看卵细胞在受精前后的变化。未受精时，卵细胞好像睡着了，细胞呼吸和物质合成进行得比较缓慢。受精过程使卵细胞变得十分活跃。
教师显示以下胚胎分裂分化系列图片（如图2－1－26）。
图2－1－26
教师：受精作用发生后，受精卵将迅速进行细胞分裂、分化，最终发育成新生命。新生命诞生以后由此开始了遗传物质与环境相互作用的发育过程。这里要注意的是，受精卵以什么方式进行分裂？
学生：有丝分裂。
教师：同学们，当我们看这些图片的时候，不知你是否也感觉到生命的神奇和来之不易：一个成熟的男子每次释放的精子约为2亿～3亿个，但能到达卵细胞周围的只剩下几十至数百个，而最终完成受精作用的只有一个精子。受精卵发育成新生儿要经过“十月怀胎”，在母亲怀孕和我们成长的过程中，只要有任何的意外，都会让我们提早离开这美好的世界。所以，我们有理由不爱惜自己的生命吗？
学生：没有。我们要珍惜生命，爱护自己。
5.减数分裂和受精作用的意义
教师：现在大家是否明白我们课前所提的问题“乌代与库赛均为萨达姆与其妻子所生，但为什么他们三个人会长得不一样”的原因啦？
学生：主要是因为减数分裂形成配子的过程中，染色体组成具有多样性，非姐妹染色单体的交叉互换，导致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。
教师：进行有性生殖的后代由于具有双亲的遗传物质而在性状表现上具有多样性，这有何意义？
教师：这种多样性使生物具有更强的适应力，有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。
教师从成体开始边讲边逐步展示减数分裂、受精作用图解（图2－1－27）。
图2－1－27
教师：从图2－1－27中可以看出，减数分裂使染色体数目减半，受精作用使染色体数目又恢复到原来的数目，从而使生物前后代染色体数目保持恒定，因此，减数分裂和受精作用对于生物前后代染色体数目的恒定性，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的，由此也可看出，生物的各种变化无论有多复杂，都是有规律可循的。
［教师精讲］
1.减数分裂过程中非同源染色体的自由组合（不考虑交叉互换）：
（1）一个含n对同源染色体的精原细胞，经减数分裂产生的精子类型有2种。
（2）一个含n对同源染色体的卵原细胞，经减数分裂产生的卵细胞类型有1种。
（3）体细胞含有n对同源染色体的生物个体，经减数分裂产生的配子类型有2n种。
［评价反馈］
1.青蛙的精子与卵细胞按受精过程可分为下列步骤，其中体现受精作用实质的是
A.精子和卵细胞接触 B.精子头部进入细胞内
C.卵细胞形成受精膜 D.精子与卵细胞核的融合
解析：精子和卵细胞通过受精作用过程中的细胞核融合，使受精卵染色体数目恢复到原来体细胞的正常水平，所以最能体现受精作用实质的是精子与卵细胞核的融合。
答案：D
2.1988年5月23日，杭州某妇女生了“单卵四胎”，这四个婴儿的性别应是
A.一男三女 B.二男二女 C.三男一女 D.完全一样
解析：“单卵四胎”四个婴儿的形成来自于同一个受精卵，在早期胚胎的分裂分化过程中受某种因素的影响而分裂成具有全能性的四个胚胎，所以遗传物质相同（不考虑突变），性别也应相同。
答案：D
3.在兔子的精细胞核中，DNA重量为4×10－12g，那么在有丝分裂前期时，其骨髓细胞中DNA重量为
A.8×10－12g B.1.6×10－11g
C.3.2×10－11g D.大于1.6×10－11g
解析：在兔子的精细胞核中，DNA重量为4×10－12 g，可知兔子体细胞（如骨髓细胞）的细胞核DNA重量为8×10－12 g，因细胞质中也含有少量的DNA，故骨髓细胞的DNA重量应大于为8×10－12 g。而有丝分裂前期，DNA已完成复制，故DNA含量加倍，所以骨髓细胞中DNA重量应大于1.6×10－11 g。
答案：D
4.含有三对同源染色体的生物，经减数分裂产生的配子，同时含有三个父方（或母方）染色体的配子占
A.1/2 B.1/4 C.1/8 D.1/16
解析：根据体细胞含有n对同源染色体的生物个体，经减数分裂产生的配子类型有2n种，可知该生物最多可产生8种类型的配子，而同时含有三个父方（或母方）染色体的配子是其中的一种，即为1/8。
答案：C
［课堂小结］
［布置作业］
完成课本P25～P26的练习。
［课后拓展］
1.人的下列各组细胞中，肯定都有Y染色体的是
A.受精卵和次级精母细胞 B.受精卵和初级精母细胞
C.初级精母细胞和男性的神经元 D.精子和人的肠上皮细胞
解析：受精卵、次级精母细胞和精子不一定含Y染色体。
答案：C
2.（多选）胚胎移植技术目前主要应用于
A.解决某些不孕症者的生育问题 B.治疗某些遗传病
C.提高良种家畜的繁殖力 D.提高动物的抗病力
解析：胚胎移植技术由于是以体外受精技术为前提，所以可以用于治疗诸如因输卵管堵塞而造成不孕的生育问题，也可以通过提取良种家畜的精子和卵细胞在试管或培养皿中受精以后形成受精卵，再将2～8个细胞阶段的胚胎移植到其他普通家畜子宫内发育，从而提高良种家畜的繁殖力。
答案：AC
3.一个具有AA′和BB′两对同源染色体的卵原细胞，当形成的卵细胞中存在AB′染色体时，三个极体中的染色体应是
A.AB′、A′B、A′B B.AB、A′B′、A′B
C.A′B′、AB、AB D.A′B、A′B、A′B′
解析：由“哺乳动物卵细胞的形成过程图解”可知，与卵细胞来自同一个次级精母细胞的极体所含的染色体组成与卵细胞相同，含有每对同源染色体的一半。而另一个次级精母细胞产生的两个极体染色体组成也相同，含有每对同源染色体的另一半。
答案：A
4.某动物精巢内处于减数第二次分裂后期的次级精母细胞有48条染色体，则该动物在有丝分裂后期的细胞中有DNA分子数
A.24个 B.48个 C.96个 D.192个
解析：减数第二次分裂后期染色体数与体细胞相同，说明体细胞染色体数目为48条（DNA有48个）。而有丝分裂后期时DNA已完成复制，故DNA加倍，即为96个。
答案：C
5.某动物的卵细胞内有8条染色体，其中来自母方的染色体有
A.2条 B.4条 C.8条 D.不能确定
解析：卵细胞所含染色体是卵原细胞中每对同源染色体的一半，由于减数分裂过程中同源染色体的分离是随机的，故其中有多少条来自于母方不能确定。
答案：D
6.搜集有关试管婴儿的资料，评价其意义及伦理问题。
答案：（略）
●板书设计
二、受精作用
1.配子中染色体组合的多样性
2.受精作用
●习题详解
一、技能训练（课本P25）
1. 精原细胞有丝分裂过程中染色体数目变化表
时期
间期
前期
中期
后期
末期
染色体数目（条）
8
8
8
16
8
2. 精原细胞形成精子过程中染色体数目变化表
时期
精原细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
精细胞
染色体数目（条）
8
8
4
4
图2－1－28
二、练习（课本P26）
（一）基础题
1.判断题
（1）解析：同一个生物体在不同时刻产生的精子或卵细胞，染色体数都是体细胞的一半，即它们的染色体数相同。
答案：√
（2）解析：同一个生物体产生的精子或卵细胞，由于在减数分裂过程中同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合，因此精子或卵细胞中的染色体组成一般是不同的。
答案：√
（3）解析：有两种机制保证了只有一个精子与卵细胞融合（详见后面《备课资料》中的《卵细胞如何防止多精受精？》）。
答案：√
2.提示：配子形成过程中，由于减数第一次分裂的四分体时期，非姐妹染色单体间可能互换部分遗传物质；中期时，同源染色体随机排列在细胞赤道板两侧，导致了配子中非同源染色体的自由组合，因此，配子中染色体组成是多样的。受精作用又是精子和卵细胞的随机结合，因此，后代的性状表现是多样的。
由于减数分裂是有规律的正常的细胞分裂，在减数分裂的过程中，染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次。这样每个物种正常的雌、雄配子都含有该物种体细胞染色体数目一半的染色体，并且都是一整套非同源染色体的组合。而受精作用时精卵结合使受精卵及其发育成的个体体细胞中又可以恢复该种生物的染色体数目。性状是由染色体中的遗传物质控制的，生物前后代细胞中染色体数目的恒定，保证了前后代遗传性状的相对稳定。
（二）拓展题
提示：在形成精子或卵细胞的减数分裂过程中，如果由于某种原因减数第一次分裂时两条21号染色体没有分离而是进入了同一个次级精（卵）母细胞，再经过减数第二次分裂，就会形成含有2条21号染色体的精子或卵细胞；如果减数第一次分裂正常，减数第二次分裂时21号染色体的着丝点分裂，形成了2条21号染色体，但没有分别移向细胞两极，而是进入了同一个精子或卵细胞中。这样异常的精子或卵细胞就含有24条染色体，其中21号染色体是2条。当一个正常的精子或卵细胞（含23条非同源染色体，其中只含有1条21号染色体）与上述异常的卵细胞或精子结合成受精卵时，则该受精卵含47条染色体，其中21号染色体为3条。当该受精卵发育成熟时，这个人的体细胞中的染色体数目就是47条，含有3条21号染色体。
三、本节聚焦（课本P23）
1.减数第一次分裂中期时，同源染色体随机排列在细胞赤道板两侧，而到了减数第一次分裂后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合移向细胞两极，因此，配子中染色体组成是多样的。
2.受精作用是指卵细胞和精子相互识别，融合成为受精卵的过程。通过受精作用精子和卵细胞的融合，使受精卵染色体恢复到原来体细胞的水平，从而保证了生物有性生殖过程中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，有十分重要的意义。
四、模型建构（课本P23）
讨论一：
1.代表分别来自父方和母方的同源染色体。
2.4条。减数第一次分裂结束。2条。
3.减数第一次分裂过程中的同源染色体联会，形成四分体，同源染色体在赤道板位置成双排列，同源染色体分离，分别移向细胞两极；减数第二次分裂过程中非同源染色体的着丝点排列在细胞的赤道板上，着丝点分裂，染色单体成为染色体，移向细胞两极。
4.2个。2个。
讨论二：
1.每个配子都含有两种颜色的染色体。
2.4种。
3.8种。
五、想像空间（课本P25）
不一样。受精过程中，仅精子的头部进入卵细胞，而精子的头部除了细胞核外，只含极少量的细胞质。而细胞质中线粒体含少量DNA（植物细胞质中的叶绿体也含少量DNA），对生物的遗传也有影响。
第2节 基因在染色体上
●从容说课
本节内容包括了萨顿的假说、基因位于染色体上的实验证据和孟德尔遗传规律的现代解释3个教学知识点。在人类对基因与染色体关系的探索过程中，萨顿和摩尔根都作出了杰出的贡献。因此在我们的课堂教学中,通过组织学生活动、思考和讨论，帮助学生领悟科学家独到的研究方法、缜密的思考、严谨的推理，进行探究并得出相关的结论。
由于本节从上一节《减数分裂和受精作用》引过来，所以在教学安排上思路如下：
（1）通过回忆孟德尔分离定律和观察哺乳动物精子（或卵细胞）的形成过程图解，引导学生联想等位基因与同源染色体的行为之间究竟是什么关系？学生的这种疑惑源于头脑中的认知冲突，由认知冲突产生的问题会激发学生的探究兴趣。
（2）接着引导学生把孟德尔分离定律中的遗传因子换成同源染色体，重读分离定律，画含一对同源染色体（假设其上有一对等位基因）和含两对同源染色体（假设其上各有一对等位基因）的精原细胞减数分裂示意图，让学生强烈意识到基因和染色体行为存在明显的平行关系。采取学生活动的教学方式有利于落实探究性学习的课程理念，培养学生的探究意识和动手、动脑的能力，并使学生在活动中加深对生物学原理的理解，提高学生对生物学观点的认同程度。教师肯定学生的发现并介绍萨顿的假说，让学生体验到成功的喜悦。
（3）在摩尔根的果蝇杂交实验中，教师采取问题串的形式、环环相扣、层层深入的设问、引导学生思考和讨论，逐步揭开遗传的奥秘，最终证实基因的确位于染色体上。通过介绍多种生物的染色体和基因的数量关系，让学生理解到一条染色体上应该有许多个基因，且基因在染色体上呈线性排列。另外，还简要介绍现代分子生物学技术在基因定位上的应用，有利于拓展学生视野，增强学生学习生物学知识的时代感，体现教材内容的先进性。
（4）在以上内容的基础上，引导学生在染色体和基因水平上阐明基因分离定律和基因自由组合定律，以达到课程标准的要求。培养学生的分析归纳能力，让学生不仅在观念上逐渐认同，在知识结构上也获得了科学知识。
●三维目标
1.知识与技能
（1）说出基因位于染色体上的理论假说和实验证据。
（2）概述孟德尔遗传规律的现代解释。
2.过程与方法
（1）运用有关基因与染色体的知识阐明孟德尔遗传规律的实质。
（2）尝试运用类比推理的方法，解释基因位于染色体上。
3.情感态度与价值观
（1）认同科学研究需要丰富的想象力，大胆质疑和勤奋实践的精神，以及对科学的热爱。
（2）参与类比推理的过程，提出与萨顿假说相似的观点，体验成功的喜悦。
●教学重点
1.基因位于染色体上的理论假说和实验证据。
2.孟德尔遗传规律的现代解释。
●教学难点
1.运用类比推理的方法，解释基因位于染色体上。
2.基因位于染色体上的实验证据。
●教具准备
教学课件。
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
1.画有孟德尔一对相对性状的杂交实验图解的小黑板（或实物投影仪）。
2.教学课件。
［情境创设］
教师：同学们，前段时间我们学习了孟德尔分离定律，有哪位同学能够回忆出来？
学生：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子（即等位基因）成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。
教师：很好。这就是说配子中只含有每对等位基因中的一个。那同学们是否思考过这样的问题：成对的等位基因是如何分离并分别进入不同的配子中的呢？
教师显示哺乳动物精子（或卵细胞）的形成过程图解。
教师：我们知道，在减数分裂过程中同源染色体发生分离，结果配子只含每对同源染色体中的一条。在这里我们可以发现等位基因与同源染色体的行为有何相似之处？
学生：都存在分离现象：等位基因分离和同源染色体分离；配子中只有原来的一半：配子只含每对等位基因中的一个和只含每对同源染色体中的一条。
教师：没错。基因与染色体到底是什么样的关系呢？带着这样的问题，我们一起来学习第2节《基因在染色体上》。
［师生互动］
1.萨顿的假说
教师：有同学看了这一节的标题以后会想，“基因在染色体上”这一结论是如何推导出来的呢？下面请同学们将孟德尔分离定律中的遗传因子换成同源染色体，将分离定律念一遍，看看这样替换是否有问题。由此你联想到什么？
学生阅读，进行思考和讨论。
学生：没有问题。是否可说明基因在染色体上？
教师：是否可说明基因在染色体上，对于这个问题，由同学们自己去探究。现在如果我们把等位基因标在同源染色体上，并以此画含一对同源染色体（假设其上有一对等位基因）和含两对同源染色体（假设其上各有一对等位基因）的精原细胞减数分裂示意图。看看结果如何？
学生画图，教师巡视学生画图情况并给予一定的指导。随机叫两名学生上讲台在黑板上画图。
教师：经过画图，同学们可发现基因和染色体有何相似的地方？
学生：精原细胞中基因成对存在，染色体也是成对的；但配子只含有等位基因中的一个，也只是有同源染色体中的一条。另外，非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数第一次分裂后期也是自由组合的。
教师：根据画图和大家的分析，我们可以得出什么结论？
学生：基因和染色体行为存在明显的平行关系。
教师：正确。那么基因和染色体行为主要有哪些平行关系呢？
学生分小组思考、讨论并表述。
教师根据学生的简述情况进行引导、补充、肯定和鼓励，并逐个显示基因与染色体的4点平行关系。
教师：我们可以根据基因与染色体行为存在明显的平行关系，能够推论基因就在染色体上。这是科学研究中常用的方法之一，叫做类比推理。在研究基因与染色体的关系方面，美国遗传学家萨顿应用类比推理法作出了突出的贡献。他用蝗虫细胞作材料，发现有一种蝗虫的体细胞中有24条染色体，生殖细胞中只有12条染色体。精子和卵细胞结合形成的受精卵，又具有24条染色体。蝗虫子代体细胞中的染色体数目，与双亲的体细胞染色体数目一样。子代体细胞中的这24条染色体，按形态结构来分，两两成对，共12对，每对染色体中的一条来自父方，另一条来自母方。萨顿由此推论：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。也就是说，萨顿做出了与大家完全一样的假说：基因就在染色体上。
教师：由此我们可以发现，只要有缜密的思考和严谨的推理，我们一样能得出与伟大遗传学家一样的结论。但问题是如果萨顿的推论成立，它应该能够解释孟德尔的豌豆杂交实验。下面请同学们利用课本P28的“思考与讨论”所提供的孟德尔一对相对性状的杂交实验图解，在染色体上标注出相应基因，看看对实验现象的解释是否仍然成立。
学生画图，教师巡视学生画图情况，并利用小黑板（或实物投影仪）随机叫1名学生上讲台画图。
教师：解释是否成立？
学生：成立。
教师：那是否就可以认为我们利用类比推理得出的结论就是正确的呢？其实，类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否，还需要观察和实验的检验。如何用实验证明基因就在染色体上呢？我们一起来看看美国生物学家摩尔根是怎么做的。
2.基因位于染色体上的实验证据
教师：摩尔根一开始对待孟德尔的遗传理论和萨顿的基因位于染色体上的学说抱不相信、怀疑的态度，他认为以上两个学说是主观的臆测。但是尽管如此，他没有批评、挖苦，而是认真钻研，设计实验，寻找证据解决疑点。科学家这种对待科学的态度和高尚的人品，非常值得我们学习。摩尔根实验的成功同样离不开实验材料的正确选择——果蝇。
教师显示果蝇的照片，并简要介绍选择果蝇作为遗传学实验研究材料的优点。
教师：从1909年开始，摩尔根就开始潜心研究果蝇的遗传行为，并利用在一群红眼果蝇中偶然发现的一只白眼雄果蝇做了如下的杂交实验。
教师显示课本P29“图2－8 果蝇杂交实验图解”，并简要介绍实验的过程与结果。
教师：根据实验，果蝇红眼和白眼的遗传是否符合基因的分离定律？如何判断？
学生：符合。因为F2红眼和白眼之间的数量比是3∶1。
教师：那通过哪一个杂交组合可判断果蝇的显性性状？
学生：亲本雌性红眼果蝇和雄性白眼果蝇杂交所产生的后代全部是红眼，说明红眼是显性性状，白眼是隐性性状。
教师：很好。根据果蝇杂交实验图解，果蝇的白眼性状遗传有什么特点？
学生：只有雄性才出现白眼。
教师：是的。那为什么会这样？
教师显示雌、雄果蝇体细胞的染色体图解，介绍果蝇体细胞中染色体的分类与数量，重点提示果蝇的性别决定方式与人类相同，同为XY型，且性染色体与性别决定有关。
教师：前面我们已经推论基因在染色体上，结合果蝇白眼性状的表现总是与性别相联系，我们又可以作出什么样的设想？
学生：控制白眼的基因在性染色体上。
教师：当时摩尔根和他的同事也是这样假设的，他们设想控制白眼的基因（用w表示）在X染色体上，并假设Y染色体不含有它的等位基因。如是，雌性红眼果蝇的基因型怎么写？按照前面学过的知识，写成WW正确吗？
学生：不对。
教师：那应该如何表示？
学生：因为果蝇眼色的遗传与性染色体有关，应先把性染色体写出来，如雌性应先写出XX，然后把控制红眼的基因写在两条性染色体的右上方，所以雌性红眼果蝇应写成XWXW。
教师：那我们又该如何去表示一个雄性白眼果蝇的基因型呢？写成XwYw对吗？
学生：不对。因为我们已经假设Y染色体上没有与X配对的基因w，所以不能写成XwYw。因此雄性白眼果蝇的基因型应该表示为XwY。
教师：很好。请同学们画出果蝇杂交实验的基因遗传图解。
学生画图，然后逐步显示下边的分析图解，师生共同分析讨论。
教师：从图2－2－1的图解可以看出，摩尔根等人的设想可以合理地解释。但能否就说以上的解释是正确的呢？
图2－2－1
学生：不能。还需要通过测交实验加以证明。
教师：没错。后来摩尔根他们通过测交等方法，进一步验证了以上解释。正是他们的工作，把一个特定的基因和一条特定的染色体——X染色体联系起来，从而用实验证明了基因在染色体上。从此，摩尔根成了孟德尔理论的坚定支持者。
教师：实验证明基因在染色体上以后，人们又在思考：果蝇体细胞的染色体只有4对，但被人们研究过的基因就达数百个；人类体细胞的染色体只有23对，但携带的基因大约有几万个。这又能说明什么问题？
学生：说明一条染色体上应该有许多个基因。
教师：没错。摩尔根与其学生经过十多年的努力发明了测定基因位于染色体上的相对位置的方法，并绘出了第一个果蝇各种基因在染色体上相对位置的图。
教师显示课本P30“图2－11 果蝇某一条染色体上的几个基因”，帮助学生理解基因在染色体上呈线性排列。
教师结合课本图解简单介绍现代分子生物技术将基因定位在染色体上的研究成果。
3.孟德尔遗传规律的现代解释
教师引导、帮助学生用关于基因和染色体的知识解释孟德尔的分离定律和自由组合定律，提高学生的分析归纳能力，获得科学知识。如可引导学生分析等位基因是如何并在何时分离的，或组织学生将两对等位基因标在两对同源染色体上，画出遗传图解，解释孟德尔两对相对性状的杂交实验。
［教师精讲］
1.常染色体和性染色体：常染色体是指与性别决定没有直接关系的染色体，性染色体是指与性别决定有关的染色体。
2.2种性别决定的方式：
XY型：雌性性染色体为XX，雄性性染色体为XY。如果蝇、哺乳动物以及人类的性别决定属于这种形式。
ZW型：雌性性染色体为ZW，雄性性染色体为ZZ。如鸟类、蝶类和蛾类的性别决定属于这种形式。
［评价反馈］
1.基因型为AaBb的动物，在其精子的形成过程中，基因AA分开发生在
A.精原细胞形成初级精母细胞的过程中
B.初级精母细胞形成次级精母细胞的过程中
C.次级精母细胞形成精细胞的过程中
D.精细胞形成精子的过程中
解析：基因AA是随着着丝点分裂姐妹染色单体的分离而分开，发生在减数第二次分裂后期，即在次级精母细胞形成精细胞的过程中。
答案：C
2.假设某动物精原细胞的两对等位基因（Aa、Bb）分别位于两对同源染色体上，该细胞通过减数分裂产生精子时，可表示其减数第二次分裂后期染色体和基因变化的是图2－2－2中的
图2－2－2
解析：减数第二次分裂后期，着丝点分裂，姐妹染色单体分开形成2条染色体，2条染色体基因相同。
答案：B
3.果蝇白眼为伴X染色体隐性遗传，显性性状为红眼。下列哪组杂交子代中，通过眼色就可直接判断果蝇的性别
A.白♀╳白♂ B.杂合红♀╳红♂
C.白♀╳红♂ D.杂合红♀╳白♂
解析：根据基因分离定律，C组所产生后代，雌性全部为红眼，雄性则全部为白眼。
答案：C
［课堂小结］
［布置作业］
完成课本P31的练习。
［课后拓展］
1.将两对等位基因标在两对同源染色体上，解释孟德尔两对相对性状的杂交实验，画出遗传图解。
2.设计一个测交实验验证摩尔根的果蝇杂交实验。
●板书设计
第2节 基因在染色体上
1.萨顿的假说
2.基因位于染色体上的实验证据
3.孟德尔遗传规律的现代解释
●习题详解
一、练习（课本P31）
（一）基础题
1.解析：不能说染色体就是由基因组成的，而只能说染色体上有多个基因。染色体由DNA和蛋白质构成。
答案：D
2.解析：同一对同源染色体上不同位置的非等位基因是连锁遗传的，或在四分体时期由于同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换而交换了部分基因，而不是所有的非等位基因都可自由组合。
答案：B
（二）拓展题
1.这些生物的体细胞中的染色体虽然减少一半，但仍具有一整套非同源染色体。这一组染色体，携带有控制该种生物体所有性状的一整套基因。
2.提示：人体细胞染色体数目变异，会严重影响生殖、发育等各种生命活动，未发现其他染色体数目变异的婴儿，很可能是发生这类变异的受精卵不能发育，或在胚胎早期就死亡的缘故。
二、问题探讨（课本P27）
1.这个替换似乎可行。由此联想到孟德尔分离定律中成对的遗传因子的行为与同源染色体在减数分裂过程中的行为很相似。
2.一条染色体上可能有许多个基因。
三、本节聚焦（课本P27）
1.基因和染色体行为存在着明显的平行关系，主要体现在如下四个方面：
（1）基因在杂交过程中保持完整性和独立性。染色体在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形成结构。
（2）在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对的。在配子中成对的基因只有一个，同样，成对的染色体也只有一条。
（3）体细胞中成对的基因一条来自父方，一条来自母方。同源染色体也是如此。
（4）非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数第一次分裂后期也是自由组合的。
2.摩尔根所做的果蝇杂交实验。
3.对孟德尔遗传规律的现代解释如下：
（1）基因的分离定律的实质是：在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。
（2）基因的自由组合定律的实质是：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
四、思考与讨论（课本P28）
图2－2－3
五、技能训练（课本P30）
不同的基因也许是DNA长链上的一个个片段。
第3节 伴性遗传
●从容说课
本节包括了伴性遗传的概念、人类红绿色盲症、抗维生素D佝偻病和伴性遗传在实践中的应用等4个教学知识点。
本节内容以上一节课果蝇的杂交实验中有关的性染色体知识为出发点，以基因的分离定律为依据，通过人类红绿色盲症和抗维生素D佝偻病的分析讨论，让学生明白性染色体上的基因在遗传上与性别相关联。本部分内容的学习还可为今后人类遗传病的学习打下基础。
在讲授伴性遗传时,可以适当调整教材结构,课堂教学过程大致如下：
1.教师利用投影显示的红绿色盲检查图,引导学生自我判断是否为红绿色盲症患者，并介绍我国男女色盲患者的比例，启发学生思考以下问题：①红绿色盲与哪种染色体有关？它是由显性基因控制还是隐性基因控制的？②为什么男性红绿色盲的发病率远大于女性？③红绿色盲的遗传有什么特点？从而导入新课。
2.教师显示经整理后的男、女成对染色体排序图，结合前面学习过的果蝇的染色体可分为性染色体和常染色体知识，根据男女色盲患者的比例不同，引导学生分析得出红绿色盲的致病基因位于性染色体上，再指导学生阅读课本P34材料《分析人类红绿色盲症》，然后师生共同分析推断出红绿色盲的遗传性质属于X染色体上的隐性遗传病。进而引导学生写出男女之间红绿色盲的基因型和表现型,使学生领会到红绿色盲的表现型与性别有关。再引导学生分析男性红绿色盲的发病率大于女性的原因。
3.在自然人群的随机婚配中,隐性基因（b）随X染色体传递的方式和概率,是理论解释的重点和难点。教学中可以让学生写出一个男性色盲患者与一个正常女性结婚，他们后代的基因型和表现型,再分析携带者女儿与一个正常男性结婚后代的基因型与表现型。通过综合分析,学生掌握红绿色盲遗传具有交叉遗传和隔代遗传的特点。组织学生自己绘制红绿色盲其他类型的遗传图解，从而得出红绿色盲遗传的规律：母亲患病，儿子全部有病；女儿有病，父亲也有病。
4.关于抗维生素D佝偻病内容的教学可组织学生根据其遗传病类型（X染色体显性遗传）讨论分析该病的遗传特点，并根据学生对人类红绿色盲和抗维生素D佝偻病的理论解释,引导学生概括归纳伴性遗传的概念。至于伴性遗传在实践中的应用，课本内容可由学生自学，教师再以具体事例组织学生就伴性遗传与优生进行讨论，从而让学生体会到学习好伴性遗传的知识，不仅能指导我们的生产实践，创造更多的物质财富满足人类生活的需要，而且还有利于指导人类本身的优生优育，从而提高人口素质。
●三维目标
1.知识与技能
（1）概述伴性遗传的特点。
（2）举例说明伴性遗传在实践中的应用。
2.过程与方法
运用资料分析的方法，总结人类红绿色盲症的遗传规律。
3.情感态度与价值观
（1）认同道尔顿勇于承认自己是色盲患者，并将自己的发现公之于众的献身科学、尊重科学的精神。
（2）探讨如何利用伴性遗传的知识指导人类本身的优生优育，从而提高人口素质。
●教学重点
伴性遗传的特点。
●教学难点
分析人类红绿色盲症的遗传。
●教具准备
1.简易红绿色盲检查图。
2.经整理后的男、女成对染色体排序图。
3.教学课件。
●课时安排
1课时
●教学过程
［课前准备］
1.简易红绿色盲检查图；
2.经整理后的男、女成对染色体排序图。
［情境创设］
教师投影显示下边的红绿色盲检查图（图2－3－1）。
图2－3－1 红绿色盲检查图
教师：上面三张红绿色盲检查图中的数字、动物和图形分别是什么？
学生：数字“628”、动物“蝴蝶”和图案“五角星”。
教师：我们从平时的体检中就已经知道，如果看不清以上三张图片内容的同学，很可能就是红绿色盲患者。红绿色盲是一种常见的人类遗传病。据统计，我国男色盲患者的比例是7%，而女色盲患者的比例只有0.5%。
教师：同学们是否思考过以下问题：
①红绿色盲与哪种染色体有关？它是由显性基因控制还是隐性基因控制的？
②为什么男性红绿色盲的发病率远大于女性？
③红绿色盲的遗传有什么特点？带着这些问题，我们一起来学习新的内容：第3节《伴性遗传》。
［师生互动］
1.红绿色盲
（1）遗传性质
教师：上一节课我们学习了果蝇眼色的遗传，知道了果蝇细胞内的染色体可分为常染色体和性染色体，性染色体与生物的性别有关。
教师显示经整理后的男、女成对染色体排序图（如图2－32）。
图2－3－2
教师：现在同学们所看到的是经整理后的男、女成对染色体排序图。人类细胞内染色体组成与果蝇是相似的，性染色体都是XY型。所不同的是人体细胞内有常染色体22对。
教师：同学们说哪张图是男性的染色体排序图，哪张是女性的？
学生：左边是男性的，右边是女性的。
教师：正确。
教师：如何分析得出的？
学生：因为男性的性染色体是XY，形态大小不同，而女性的性染色体是XX，形态大小一样。
教师：那红绿色盲基因是位于哪类染色体上？
学生：性染色体。
教师：为什么？
学生分小组讨论分析，选派代表回答，其他组员作补充。
学生：理由：①假设红绿色盲基因位于常染色体上，那么，男女患者红绿色盲的几率应该一样。但男性红绿色盲发病率大约是女性红绿色盲发病率的14倍，说明该基因不位于常染色体上，而应该位于性染色体上。②男性发病率明显高于女性发病率，说明该遗传病与性别有关，即该遗传病的基因位于性染色体上。③假设该基因位于Y染色体上。但是女性中也有红绿色盲患者，故红绿色盲基因不可能在Y染色体上。红绿色盲基因只位于X染色体上。
教师：同学们总结得相当好。下面请同学们阅读课本P34材料《分析人类红绿色盲症》，然后回答控制红绿色盲的基因是显性的还是隐性的呢？
学生：隐性。
教师：如何得知？
学生：从材料可知，Ⅲ6、Ⅲ7和Ⅲ12都是红绿色盲患者，但他们的父母Ⅱ3和Ⅱ4、Ⅱ5和Ⅱ6色觉都正常。根据基因的分离定律可推知，控制该病的基因是隐性基因。
教师：没错。那么我们可以得出红绿色盲的遗传性质是属于哪种类型的呢？
学生：X染色体上的隐性遗传病。
（2）基因型分析
教师：怎么写一个女性色盲患者的基因型？按照前面学过的知识，写成bb正确吗？
学生：不对。
教师：那应该如何表示呢？
学生：因为色盲的遗传与性染色体有关，应先把性染色体写出来，如女性应先写出XX。然后把控制色盲的基因写在两条性染色体的右上方，所以女性色盲患者应写成XbXb。
教师：那我们又该如何去表示一个男性色盲患者呢？写成XbYb对吗？
学生：不对。因为Y染色体的长度只有X染色体长度的1/5左右，没有与X配对的基因b，所以不能写成XbYb。因此男性红绿色盲患者应该表示为XbY。
教师：很好。下面请同学们完成下表。
人的正常色觉和红绿色盲的基因型和表现型
女 性
男 性
基因型
XBXB
XBXb
XbXb
XBY
XbY
表现型
正常
正常（携带者）
色盲
正常
色盲
（表中楷体部分由学生填写）
教师：根据上表内容和性染色体XY的结构特点，同学们能否分析得出红绿色盲患者男性高于女性的原因呢？
学生讨论分析后由小组代表回答，其他组员补充。
学生：原因主要有两方面：①因为Y染色体短，所以在Y染色体上没有红绿色盲的等位基因，即红绿色盲基因在男性体内没有显性和隐性之分，男性只要有红绿色盲基因就表现为红绿色盲。②女性只有隐性纯合子时才表现为红绿色盲，而携带有红绿色盲基因时女性仍表现为正常。
教师：不错。
（3）遗传特点
教师：红绿色盲的遗传除了男性患者比女性患者多以外，红绿色盲基因在遗传上有什么特点或规律呢？我们一起来分析下面的病例：一个