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第二章 基因和染色体的关系 第 1 节 减数分裂和受精作用 一、教学目标 ⑴ 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.阐明减数分裂和受精作用对于生物遗传和变异的重要性。 ⑵ 情感态度与价值观方面 认同物质的规律性，树立辨证唯物主义世界观。 ⑶ 能力方面 1.使用高倍显微镜，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。 二、教学重点和难点 1.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 2.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 三、教学方法 实验探究法、讲述法、比较法 四、教学课时 3 五、教具： 挂图、模型 六、教学过程 教学内 容 教师组织和引导 学生活动 教学 意图 章引言 〖章引言〗大家请认真看P15的第2章基因和染色体的关系引言。 阅读 第1节 减数分 裂和受 精作用 引言 〖问〗我们上学期学过，真核细胞的分裂方式有三种，是哪三种？ 以前学过了有丝分裂和无丝分裂，现在学习减数分裂。 〖问〗首先请看“问题探讨”中的图，仔细观察果蝇的体细胞和配子 中染色体有什么区别？ （答：配子染色体数是体细胞染色体数的一半；配子染色体是由体 细胞每对染色体中分别取出一条组成的。） 〖问〗：这说明配子是如何产生的？（答：由体细胞分裂而来的。） 〖答〗有丝 分裂、无 丝分裂、 减数分裂。 思考“问 题探讨” 的问题并 设疑 激趣 温旧 学新 惠来实验中学 绿竹三思笑 第 1 页 共 7 页 〖问〗这个过程是通过有丝分裂实现的吗？有丝分裂的特点是什么？ （答：染色体复制、均分；有丝分裂前后染色体数目不变；从而在生 物亲代和子代间保持遗传性状的稳定性。） 而配子的形成需要分裂后染色体数目减半，可见它不是通过普通的 有丝分裂产生的，而是通过一种特殊方式的有丝分裂，即减数分裂 产生。 回答。答 如左。 一、减 数分裂 〖问〗减数分裂的含义是什么？配子的形成为什么必须经过减数分裂？ 强调：(1)范围: 进行有性生殖的生物。（无性生殖的生物不进行减 数分裂） (2)特点:在整个减数分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞 连续分裂两次。 (3)结果:新产生的成熟生殖细胞中的染色体数目，比原始生殖 细胞中的染色体数目减少了—半。 阅读教材， 说出减数 分裂的概 念并找出 其特点。 （一） 精子的 形成过 程 间期 减数第 一次分 裂分裂 下面我们结合哺乳动物精子和卵细胞的形成，介绍减数分裂的过程。 讲述：高等动植物的减数分裂发生在有性生殖器官内。人和其他哺乳 动物的精子是在睾丸中形成的。(指导学生观察课本图2-1。) 睾丸里有许多弯弯曲曲的曲细精管。在曲细精管中，通过有丝分 裂产生大量的精原细胞。每个精原细胞的染色体数目与体细胞染色体 数目相同，这说明精原细胞是通过哪种方式产生的？ 在精原细胞时期，进行了染色体复制。此时相当于有丝分裂的哪 一个时期？ 复制的结果，染色体由2个染单体组成 (板画)，也和 有丝分裂间期一样，染色体是细丝状，用光学显微镜是看不到的。 间期复制完成后，细胞进入减数第一次分裂分裂期，此时的细 胞，叫初级精母细胞。第一次分裂的前期，细胞中的同源染色体两两 配对，叫联会。所谓的同源染色体，指减数分裂时配对的两条染色 体，形状和大小一般都相同，一个来自父方，一个来自母方。 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 每个染色体都含有两个姐妹染色单体，由一个着丝点相连，每对同 源染色体则含有四个姐妹染色单体，叫四分体。 强调：1个四分体＝1对同源染色体＝2条染色体＝4条染色单体 （DNA） 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？人呢？ 把四分体时期和联会时比较，由于染色体复制在精原细胞时就 发生了，因此，它们所含的染色单体、DNA数目都是相同的，不同的 主要是染色体的螺旋化程度不同，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。四分体时期，染色体螺旋化程度高，染色体变粗了，可在光 学显微镜下清楚地看到每一个染色体有两个单体。 随后，各个四分体排列在细胞中央，同源染色体好象手拉手似 地排成两排，(教师指着相应的图说明)纺锤丝收缩，牵引染色体向 阅读P16 ～P17 (答：有 丝分裂。) (答：间 期。) (答：四 个。) (答： 23个。) 思考： 联会与四 分体时期 染色体的 区别 先整 体了 解减 数分 裂的 过程 惠来实验中学 绿竹三思笑 第 2 页 共 7 页 减数第 二次分 裂 两极移动，导致四分体平分为二，配对的同源染色体分开，但此时 着丝点并未分开，每一染色体上仍有两条染色单体。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，而每个次级精 母细胞中的染色体数目就只有初级精母细胞的一半了。 联会的同源染色体分开，说明染色体具有一定的独立性，由于 两个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，就决定了同源的两个染色体各移向哪一极也是随机的，这样， 不同对的染色体（非同源染色体）之间就可以自由组合。 〖提示〗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，非姐妹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等行为。 上述过程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。 减数第二次分裂的基本过程与有丝分裂相似：中期，染色体的 着丝点排成一排，后期，着丝点一分为二，两个姐妹染色单体成为 两个染色体（但无同源染色体），在纺锤丝的牵引下，移向两极， 接着，细胞分裂，两个次级精母细胞分裂成4个精子细胞，减数分 裂完成。 提问：把精子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？ 精子细胞再经过变形，形成精子，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。 总结：现在，我们再重复回顾一遍精子的形成过程(板书总结过程)。 染色体 同源染色体联会成 着丝点分裂 精原 复制 初级四分体（交叉互换）次级 单体分开 精 变形 精 细胞 精母 分离（自由组合） 精母 细胞 子 染色体 2N 2N N 2N N N DNA 2C 4C 4C 2C 2C C C 思考完成 〖旁栏思 考题3〗 (答：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。) 师生共同 总结 反馈 效果 反馈 效果 惠来实验中学 绿竹三思笑 第 3 页 共 7 页 强调：1．染色体复制在精原细胞时期。 2．染色体数目减半发生在第一次分裂时期，减半的原因是同源染色 体的分开。 3．着丝点的分裂，染色体一分为二，发生在减数第二次分裂过程中。 第 2 课 时卵细 胞的形 成过程 下面我们再来了解卵细胞的形成过程。 讲述：人和其他哺乳动物的卵细胞是在卵巢中形成的，其过程与精 子形成过程基本相同，但也有区别。(示卵细胞形成过程挂图，并随 讲授内容完成板书) 提问：请同学们将卵细胞的形成过程与精子形成过程相比较，找出 二者的相同与不同处？ （答：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，有着丝点的分裂，最后形成的卵细胞，它的染色体数目也 比卵原细胞减少了一半。 不同点：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。） 不知大家注意到没有？精子或卵细胞的形成过程中，还发生了 一个重大变化，即四分体中的非姐妹染色单体之间有时会发生缠绕， 并交换一部分片段，这种现象称为交叉互换，容易引起生物的变异。 (指示课本中减数分裂图解相应处，教师粗略介绍四分体时期的交叉 互换。) 思考讨论 并回答。 比较 分析 精子 和卵 细胞 形成 过程 的异 同， 温故 知新 判断分 裂图象 奇数 减Ⅱ或生殖细胞 染 不 有丝 色 有 配对 体 偶数 同源染色体 有 减Ⅰ 无 减Ⅱ 总结 对比， 得出 规则 实验： 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 实验，思 考讨论回 培养 操作 惠来实验中学 绿竹三思笑 第 4 页 共 7 页 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 道板的两侧，末期在细胞两极的染色体由该细胞一整套非同源染色 体组成，其数目是体细胞染色体数的一半，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。 答 能力 观察 能力 第3课 时 二、受 精作用 （一）、 配子中 染色体 组合的 多样性 模型建 构 （二）、 受精作 用 讨论一1.代表分别来自父方和母方的同源染色体联会。 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。 提问：生物的细胞经减数分裂后，产生染色体数目减半的精子和卵 细胞。那么，这些成熟的生殖细胞和体细胞之间又有什么关联呢？生 物的体细胞是怎样形成的？（答：通过受精作用形成。） 提问：什么是受精作用？ （答：卵细胞与精子相互识别、融合成为受精卵的过程。） (请学生看教材彩图2-7，设想受精的具体过程，并在教师引导下尝 试描述。) （答：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，精子的细胞核就与 卵细胞的细胞核相融合，使彼此的染色体会合在一起。） 提问：通过受精作用，染色体的数目出现什么变化？ （答：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)。） 提问：现在我们再回头看看同源染色体的概念，同学们现在是否真 正明白了同源染色体一条来自父方，一条来自母方的意思了？ （答：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，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 学生已准 备好的实 验材料进 行模型建 构并思考 回答“讨 论”的问 题 阐明 减数 分裂 和受 精作 用对 于生 物遗 传和 变异 的重 性。 认同 物质 的规 性， 树立 惠来实验中学 绿竹三思笑 第 5 页 共 7 页 同源染色体的概念说法，就是这个意思。） 受精后，受精卵迅速地进行细胞分裂、分化，新生命由此开始了 遗传物质与环境相互作用的发育过程。 总结：减数分裂，受精作用图解(教师从成体开始边讲边板画逐步展 示)。略 同学们已经知道减数分裂形成的精子和卵细胞，必须通过受精 作用结合形成受精卵，才能发育成新个体。对于生物个体而言，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。可是“一母生九子，九子各不同。” 提问：那为什么同样双亲的后代会呈现多样性呢？ （教师引导学生讨论分析原因：新一代继承了父母双方的遗传物质。 由于减数分裂过程中同源染色体分离、非同源染色体自由组合以及非 姐妹染色单体间交叉互换，形成的配子的染色体组成具有多样性， 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，所以必然导致后代性状的多样性。） 提问：这种多样性对于生物进化有什么作用？ （答：这种多样性有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖 的优越性。） 此外，从上面的图中可以看出，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，也是有规律可循的。 辨证 唯物 主义 世界 观。 技能训 练 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 精原细胞形成精子过程中染色体数目变化表 细胞类型 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 学生画图 填表格 培养 学生 以所 学以 画图 形式 表现 出来 惠来实验中学 绿竹三思笑 第 6 页 共 7 页 精原细胞形成精子过程中染色体数目变化图 惠来实验中学 绿竹三思笑 第 7 页 共 7 页