第一节 减数分裂中的染色体行为教案

高中生物教案集(浙科版) 《遗传与进化》第二章 染色体与遗传
第二章 染色体与遗传
第一节 减数分裂中的染色体行为
一、教学目标
【知识目标】
1．了解细胞核内染色体和染色质的关系，了解染色体的类型，识记常见生物的染色体数量。
2．理解减数分裂和受精作用的概念，过程和遗传学意义。
3．掌握染色体在减数分裂过程中形态、数量、行为的变化，理解同源染色体，四分体的概念。
4．通过减数分裂模型的制作，使学生加深对减数分裂过程的理解
【能力目标】
1．培养学生构建模型能力，空间想象和逻辑思维能力，用简约的科学术语概括、总结和表达生物现象的能力。
2．通过手工制作模型，在制作过程中设计构思、查阅资料、寻找实验材料、探索发现等一系列的实践活动，培养学生实验动手能力和研究性学习能力。
3．培养学生运用减数分裂过程中染色体的相应变化规律，来解释和解决实际问题的能力。
【情感态度与价值观】
1．联系实际生活激发学生学习生物学的兴趣。
2．通过减数分裂过程中染色体行为与遗传规律的联系明确探究性思维，在生物发展过程的重要作用，激发学生对于未知现象的探索、质疑精神。
3．养成学生的探究性思维品质和构建模型的能力。
4．减数分裂和受精作用等内容在于揭示生命延续体会的生物的奥妙。
二、教材分析
【教材的地位作用】
本章“染色体与遗传”是必修2遗传与进化的基础，从教材编排体系来看，第一章孟德尔定律，重视学生探究性思维的培养，要从遗传学上理解孟德尔定律必须系统的学习“染色体与遗传”。这一模块的其他内容与本章息息相关，如生物的变异和生物的进化。同时本章还是选修模块的知识前提如人工授精、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。
只有理解“减数分裂过程中的染色体行为”，才能理解“分离定律和自由组合定律”与其是现象和本质的关系，才能从根本上理解“生物变异”的重要来源基因重组以及染色体变异，为以后的生物的进化奠定基础。总之，“减数分裂中的染色体行为”是“遗传与变异”中的重中之重。
【教学重难点】
重点：减数分裂各个阶段染色体行为、数量、特征的变化。
难点：掌握各阶段染色体数量的变化特点；理解同源染色体的概念。
【建议课时】
2课时。
三、学情分析
学生已经系统的学习完了《分子与细胞》模块，具备了比较强的生物学习的能力，学习过了细胞的增殖和分化，对于细胞分裂有一定的知识储备。虽然高中生的逻辑思维，空间抽象，分析判断和归纳总结的能力都比较强，而这一节的内容相对来说非常抽象，可能对学生来说是一种能力的挑战。教师在挖掘教材的基础上尽量化抽象为直观、具体，采用多种教学策略，这样能够激起学生的学习欲望和学习的成功感。
四、教学设计
【设计思路】
这一小节的教学内容,教师应该先用有丝分裂过程来回顾原有的关于细胞分裂的知识点，进而引出减数分裂的初步概念,再讲述精子与卵细胞的形成过程的方法进行教学（也可以先讲述精子与卵细胞的形成过程,再指导学生归纳出减数分裂的概念）。最后讲述减数分裂和受精作用的意义。
学生对减数分裂概念的掌握不可能一次到位,教师在教学中应注意到学生对该知识点的认知层次需要逐步提高。初次介绍减数分裂只能达到“识记的水平”,通过学习精子和卵细胞的形成过程,使学生对减数分裂概念达到“理解的水平”。在此基础上,将减数分裂与有丝分裂相比较,并应用于对遗传规律理解中,才能使学生对减数分裂的概念最终达到“应用”的水平。
【课前准备】
教师：有丝分裂挂图或者CIA、精子形成过程挂图或者CIA；哺乳动物睾丸示意图；带有磁性的各种染色体模型（可以自制）。建议第一课时用挂图，第二课时用自制CIA授课。
学生：课前复习回顾关于《分子与细胞》模块的细胞有丝分裂的内容，特别注重对一些相关基础概念的把握：染色体、DNA、染色单体以及遗传物质复制对三者数量造成的影响。查找关于精子、卵细胞的内容。
【教学过程】
教学思路 教 学 设 计 说明
回顾旧知 复习有关有丝分裂过程中的染色体、DNA、染色单体的行为、数量变化。可以设计如下问题：①有丝分裂分成几个时期，每个时期的主要特点是什么？②什么时期是观察染色体的最佳时期？③有丝分裂DNA复制以后，染色体的数量加倍了吗？染色单体数量加倍了吗？ ④有丝分裂产生的子代细胞跟亲代细胞染色体数量一致吗？⑤有丝分裂的意义？ 唤醒学生关于细胞分裂的相关知识点
引入新课引入减数分裂一、减数分裂概念：遗传物质复制一次，细胞连续分裂两次。是一种特殊的有丝分裂。 有丝分裂过程中出现了染色体和染色质两种形态，它们存在怎么样的联系？学生回答。教师总结：染色体和染色质是同一物质在不同时期的不同表现，他们之间的本质相同，存在形态不同。学生自己看书，总结染色体的组成、种类的知识点？教师根据学生的总结，板书：①染色体结构：着丝粒、长臂、短臂②染色体类型 端着丝粒染色体 近端着丝粒染色体 中间着丝粒染色体③常见动植物的染色体。教师应该让学生明确：生物体内染色体有不同的类型；不同生物染色体数量不一样。教师提问：总结那么多生物的遗传物质，体细胞中的染色体是成对存在的，可以用“2n”来表示，为什么呢？。假设体细胞的染色体数不是“2n”，会带来什么样的影响。（教师提示学生从生物的生殖这个角度考虑。）教师板书：教师提出本节课探究目标：为什么染色体数由体细胞的“2n”转变为了“n”？（这也是理解减数分裂的关键。）学生讨论：①有丝分裂，复制一次，分裂一次（教师提示）②减数分裂，复制一次，分裂二次③减数分裂，不复制，分裂一次教师与学生互动共同得出，减数分裂应该是遗传物质复制一次，而染色体连续分裂两次的细胞分裂方式，是一种特殊的有丝分裂。由于在减数分裂过程中也会出现染色体和纺锤体。 这部分知识在有丝分裂中已经涉及，可以让学生归纳，教师总结可以通过挂图、投影、CIA辅助教学提出本课主要解决的问题。在学生讨论时，教师提示根据有丝分裂前后染色体的数量变化来思考。
二、精子形成过程1、产生部位2、减数分裂过程三、精子形成全过程详解1、精原细胞 教师：下面我们以精子细胞为例系统地学习减数分裂的过程。哺乳动物睾丸示意图：产生部位睾丸中的曲细精管 精原细胞 精子细胞 原始生殖细胞 成熟生殖细胞在这里教师要把握精原细胞来源和去路问题？让学生明确，精原细胞不但可以有丝分裂产生精原细胞，还可以通过减数分裂产生精子细胞。减数分裂过程（出示减数分裂整个过程的挂图或者投影） 减数第一次分裂 减数第二次分裂先总体分析整个减数分裂过程，让学生总体上先把握减数分裂几个重要阶段。要注意以下几点①减数第一次分裂与减数第二次分裂不同起点和终点②精子细胞变形成精子的过程不属于减数分裂的范畴。在这个过程中丢掉了大部分的细胞质，只留下精子头部细胞核。③一个精原细胞最后产生四个精子细胞，染色体数为体细胞的一半。④教师说明，根据减数分裂过程中染色体变化特征将减数分裂分为减数分裂间期，减数第一次分裂（前、中、后、末）、减数第二次分裂（前、中、后、末）1、精原细胞（减数分裂间期）注意①DNA复制，有关PRO合成②染色体呈现染色质形态③复制后DNA数量加倍，染色单体形成，染色体数不变 讲述减数分裂内容前要明确这节课的重点“减数分裂过程中的染色体行为”。以上的讲解都是为学习减数分裂的全过程清除障碍，接下来学生就可以全身心的投入到减数分裂全过程的学习中。与有丝分裂间期联系
初级精母细胞（1）前期同源染色体、四分体（2）中期同源染色体排列在赤道板的两侧（3）后期特点：同源染色体分离，非同源染色体自由组合 2、初级精母细胞（1）前期I教师提示学生观察染色体特点。每条染色体都有2个DNA，2条姐妹染色单体染色体会出现两两配对的现象。配对的这一对染色体称为同源染色体（学生观察并总结同源染色体特点。）配对的这一对染色体由于有四条染色单体，所以又称为四分体。在四分体时期有交叉互换，适当讲解交叉互换的意思。总结：1个四分体=1对同源染色体=4条染色单体=4个DNA教师引导学生讨论同源染色体的知识点（设计问题如下）在生物体细胞中存在着同源染色体吗？有丝分裂过程中有同源染色体吗？出不出现配对的现象？人总共有46条染色体，那么同源染色体有多少对？能理解同源染色体一条来自父方，一条来自母方吗？同源染色体的形态、大小一定相同吗？（2）中期I特点：每一对同源染色体排列在赤道板的两侧引导学生讨论：这样排列有什么样的生物学意义？为学习同源染色体后期的分离，非同源染色体随机组合做准备。（3）后期I特点：纺锤丝牵引下，同源染色体分离，非同源染色体自由组合比较有丝分裂后期染色体行为的不同点。（特别要注意非同源染色体的概念和行为）图示：分析细胞两极得到的非同源染色体的可能性。学生分析，教师总结：到两极的染色体可能性两种可能性1、AB和ab 2、Ab和aB拓展：假设现在细胞中有3对同源染色体呢？比如人体23对呢？学生总结：同源染色体为n对，两极的染色体组合类型？（注意提问方法，一个细胞还是生物个体） 减数第一次分裂前期最主要把握同源染色体的概念。着重理解同源染色体和非同源染色体的行为，才能从本质上理解孟德尔遗传定律。
（4）末期I次级精母细胞（1）前期Ⅱ（2）中期Ⅱ（3）后期Ⅱ（4）末期Ⅱ （4）末期I：细胞质分裂形成两个次级精母细胞，着丝点没有分开。注意点：要让学生明确，同原染色体分离后，非同原染色体组合的类型决定了次级精母细胞的类型。3、次级精母细胞（1）前期Ⅱ① 再次强化初级精母细胞同源染色体对数与产生的次级精母细胞种类的关系。分析次级精母细胞的特点（注意：没有同源染色体，并且次级精母细胞的染色体的姐妹染色单体没有分开）染色体散乱的排布在细胞上经过减数第一次分裂产生的子代细胞的染色体数量是亲代细胞的一半。（2）中期Ⅱ：着丝点排列在赤道板（3）后期Ⅱ：着丝点分开，姐妹染色单体分开成为染色体移向细胞的两极。（4）末期Ⅱ：染色体到达细胞两极，两个子细胞各自分开最终形成四个精子细胞。总结精子形成的全过程提出问题：减数分裂中没有同源染色体的细胞有那些？真正意义上使染色体数量减半的应该是减数第一次还是减数第二次？教师图示减数分裂过程中染色体、DNA、染色单体数量，列表如下：精原细胞初级精母细胞次级精母细胞减数第一次分裂减数第二次分裂间前中后末前中后末DNA2n→4n4n4n4n4n2n2n2n2n染色体2N→2N2N2N2N2NNNNN染色单体0→4N4N4N4N4N2N2N00 注意与减数第一次分裂中的染色体行为的区别学生完成图表填充
三、减数分裂过程中的同源染色体行为四、卵细胞的形成五、受精作用六、减数分裂和有丝分裂的比较 把表中的数量转变为曲线图教师提问①归纳减数分裂过程中有同源染色体的时期②归纳同源染色体在减数分裂中的特殊行为。学生总结①减数第Ⅱ次分裂时已经没有同源染色体了。②减数第Ⅰ次分裂前期同源染色体回出现配对的现象，配对的染色体会发生局部的交叉互换。减数第Ⅰ次分裂后期同源染色体移向两极，非同源染色体在两极自由组合。设计问题，巩固学生对同源染色体的把握：问题1、一个生物个体精原细胞有1对同源染色体在不交叉互换的情况下，可以产生几种精子细胞。在交叉互换的情况下，可以产生几种精子细胞。引导学生推出假设有2对同源染色体，在交叉互换存在的情况下可以产生几种类型的配子。问题2、再次强调同源染色体与减数分裂产生精子细胞的关系，并且总结出其中的规律。问题3、学生讨论为什么人体产生精子的种类那么多？四、卵细胞的形成过程与精子细胞形成过程的比较。（1）形成过程：减数分裂中同样有染色体行为和数目的变化。（2）细胞质不均等分裂：减数分裂第一次分裂末期，由于细胞质分配的不均等，所以，只形成了一个次级卵母细胞和一个第一极体，减数第二次分裂末期，又是由于细胞质分配的不均等，而只能形成一个卵细胞和一个第二极体，同时第一极体细胞质均等分裂产生两个第二极体。意义：这种分裂方式，使较多的细胞质存在于卵细胞中，以保证精子和卵结合成的受精卵在发育初期所需要的养料，这是生物在长期的进化过程中形成的一种适应。（3）卵细胞一经形成，不需要变形，这一点也是与精子的形成过程的不同点。 （4）一个卵原细胞只能产生一个卵细胞和三个第二极体，一个精原细胞能够产生四个精子细胞。五、受精作用及其意义精子的头部进入卵细胞，精子与卵细胞的细胞核结合在一起，因此，受精卵中染色体数目又恢复到原来的体细胞的数目，其中一半来自精子(父方)，一半来自卵细胞(母方)。从同源染色体的角度看，精子和卵细胞中的同源染色体都是成单存在，但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，所以，关于同源染色体的概念说，一条来自父方，一条来自母方，就是这个意思。受精作用的特点：精核和卵核的融合，但是受精卵中的细胞质几乎全部由卵细胞提供的。受精作用的意义：遗传的角度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变异的角度在减数分裂过程中由于染色体的一些特殊行为产生了多种多样的配子，从而使后代产生了变异，推动了生物的进化。六、减数分裂和有丝分裂的比较1、请学生总结，可前后左右邻近的学生互相讨论，在归纳学生总结的基础上，列成下表：比较项目减数分裂有丝分裂不同点范围有性生殖细胞产生体细胞增殖子细胞数量1或者42分裂次数21同源染色体配对行为有配对行为无配对行为子细胞染色体数量染色体数减半与母细胞染色体数相同相同点都有染色体和纺锤体的出现；染色体都只复制一次。2、根据同源染色体的变化规律分析如何判定细胞分裂的图象。教师用多媒体展示用来辨析的图象，引导学生归纳有同源染色体。减数第一次分裂（同源染色体有配对的现象）有丝分裂（同源染色体没有配对的现象）无同源染色体减数第二次分裂出示图象，判断什么分裂，什么时期： A B C D E F教师总结，生物通过减数分裂产生生殖细胞，再通过生殖的结合产生合子（受精卵），使染色体数再恢复体细胞水平，通过有丝分裂使体细胞数量增多，在通过细胞分化成各种组织器官，从而成为一个新的生物个体。在这个过程中既有遗传，又产生了一定的变异。 借助多媒体或者挂图帮助学生理解巩固学生的理解可以用图表的方式结合挂图（课件）中的精子，卵细胞中的染色体情况，使学生更直观。减数分裂，受精作用图解把学生对染色体行为的理解上升到应用水平
五、检测反馈
1、人的初级精母细胞、次级精母细胞和精子中染色体数与DNA分子数比例分别是 ( )
A. 4:2:1和4:2:1 B. 2:1:1和4:2:1 C. 2:1:1和2:2:1 D. 2:2:1和2:1:1
2、下列人体细胞不含同源染色体的是（ ）
①口腔上皮细胞 ②精子细胞 ③初级精母细胞
④极体 ⑤卵细胞 ⑥次级卵母细胞
A.①②③④ B.②③④⑤ C.②④⑤⑥ D.①④⑤⑥
3、在下列有关减数分裂的叙述中，正确的是 （ ）
A.减数分裂是动物个体形成时一种必要的细胞分裂
B.玉米体细胞中染色体数目是20条，经减数分裂形成的生殖细胞中，有10条染色体。
C.任何生物体细胞都含有同源染色体
D.进行减数分裂的细胞有同源染色体联会现象，进行有丝分裂细胞不发生联会现象是没有同源染色体缘故。
4、在细胞第一次分裂期间，如果细胞核内有2个四分体，那么它体细胞所含的染色体数和DNA分子数依次是（ ）
A. 2和4 B. 4和4 C. 4和8 D .8和16
5、与一般的有丝分裂相比，减数分裂过程中染色体变化最显著的特征是（ ）
A.染色体进行复制 B.同源染色体联会和分离
C.有纺锤体的形成 D.有着丝点的分裂
6、图为一种高等生物细胞分裂示意图。该种生物的细胞核中
染色单体数目最多为（ ）
A．8条 B．12条 C．16条 D．24条
7、在个体中，从父亲传下来A、B、C、D 4个着丝点，母亲传下来A′、B′、C′、D′4个着丝点，某一配子从这样的个体随机获得A、B′、C、D′4个着丝点的概率是（ ）
A．1／2 B．1／4 C．1／8 D．1／16
8、甲、乙、丙、丁4个图分别表示某种生物（假定只含有两对染色体）的4个正在进行分裂的细胞，请据图回答下列问题：
(1)4个图表示的细胞分裂顺序是__________。
(2)甲图表示_____分裂_____时期。判断的依据是_____。分裂产生的子细胞是____细胞。
(3)乙图表示_____分裂_____时期。分裂产生的子细胞是_____细胞。
(4)丙图表示____分裂_____时期。分裂产生的子细胞中有_____条染色体，_____个DNA分子。
(5)丁图表示_____分裂_____时期。该细胞中有_____对同源染色体，_____条染色体，_____条染色单体，_____个DNA分子。
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六、相关链接
减数分裂的三种类型
进行有性生殖的生物,它们的减数分裂有三种类型:合子减数分裂,配子减数分裂和居间减数分裂。
1.合子减数分裂　　部分低等植物(如衣藻、团藻、丝藻、水绵和轮藻等),在进行有性生殖时,合子刚一萌发就进行减数分裂,所以这类植物的减数分裂叫做合子减数分裂。
2.配子减数分裂　　绝大部分动物和人类以及部分低等植物(如马尾藻、鹿角菜、墨角藻、海松藻和各种硅藻等)是在产生配子时进行减数分裂的,所以这类生物的减数分裂叫做配子减数分裂。
3.居间减数分裂　　全部的高等植物(苔藓植物、蕨类植物和种子植物)以及部分的低等植物(如石莼等)的减数分裂,既不是在合子萌发时进行的,也不是在产生配子时进行的,而是在产生孢子的过程中进行的,所以这类植物的减数分裂叫做居间减数分裂。
减数分裂与有丝分裂的比较
与有丝分裂相比,减数分裂具有两个显著的特点:一是减数分裂要连续进行两次细胞分裂,但是,染色体只复制一次,结果,分裂后形成的细胞里只含有单倍数的染色体,即染色体数目减少了一半,而有丝分裂则是染色体复制一次,细胞也分裂一次,分裂后所形成的细胞中染色体的数目没有变化(图5-7)二是减数分裂中染色体的变化情况,主要出现在第一次细胞分裂之中,并且前期比有丝分裂的前期更为复杂。
在减数第一次分裂的前期,同源染色体要相互配对,形成四分体,并且四分体中的非姐妹染色单体间常发生交叉、互换。这是基因重组的来源之一。
减数分裂中的两次细胞分裂之前的间期有一个重要的区别,就是在减数第一次分裂前的间期,染色体的复制已经完成。在减数第二次分裂前的间期没有进行染色体的复制。在不同的生物中,减数第二次分裂之前的间期的长短是不同的,有些生物具有短暂的间期,而有些生物则在末期结束以后,立即进入前期Ⅱ。
受精
两性生殖细胞成熟以后,精子与卵相遇,精子入卵并与卵结合时,所引起的一系列复杂的变化称为受精。动物的受精过程包括顶体反应、卵的激活、精卵融合等主要阶段。
顶体反应 绝大多数动物卵的外周都有卵膜(包括卵黄膜、透明带、放射冠等),主要成分是黏蛋白或黏多糖。当精子与卵外周的卵膜接触时,就与卵膜上的糖蛋白产生特异性的结合。这种结合能够激发精子产生顶体反应:顶体前面的部分质膜消失,顶体内所含的水解酶被释放出来。在这些酶的作用下,精子穿过透明带等,附着在卵黄膜的一定部位上。
卵细胞的激活 精子一旦与卵接触,能够激发卵本身发生一系列的激活变化。这些变化包括皮层反应、透明带反应等。卵黄膜的下面是皮层,皮层中含有大量的皮层颗粒。皮层反应发生在精子与卵黄膜融合的时候,它是指从融合点开始,皮层颗粒破裂,内含物外排,由此波及到整个皮层。透明带反应是指皮层颗粒的外排物与透明带一起形成受精膜的过程。这些反应起到阻止多个精子进入卵内和激发卵进一步发育的作用。
精卵融合 精子头部进入卵的细胞质以后,迅速膨大,并且出现核仁,形成核膜。精子和卵的细胞核相互靠近,有些动物的这两个核融合成一个,如海胆有些动物的这两个核不融合,而是相互并列,核膜消失,仅染色体组合在一起,形成受精卵的染色体组,这样就完成了受精作用,如哺乳类。
减数分裂过程中几个规律性变化曲线图
减数第二次分裂
减数第一次分裂
DNA分子数
染色单体数
染色体数
4n
2n
时期
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