2019-2020年高中生物《減數分裂中的染色體行為》教案3 浙科版必修2.doc

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2019-2020年高中生物《減數分裂中的染色體行為》教案3 浙科版必修2 一、教學目標 【知識目標】 1．了解細胞核內染色體和染色質的關系，了解染色體的類型，識記常見生物的染色體數量。 2．理解減數分裂和受精作用的概念，過程和遺傳學意義。 3．掌握染色體在減數分裂過程中形態(tài)、數量、行為的變化，理解同源染色體，四分體的概念。 4．通過減數分裂模型的制作，使學生加深對減數分裂過程的理解 【能力目標】 1．培養(yǎng)學生構建模型能力，空間想象和邏輯思維能力，用簡約的科學術語概括、總結和表達生物現象的能力。 2．通過手工制作模型，在制作過程中設計構思、查閱資料、尋找實驗材料、探索發(fā)現等一系列的實踐活動，培養(yǎng)學生實驗動手能力和研究性學習能力。 3．培養(yǎng)學生運用減數分裂過程中染色體的相應變化規(guī)律，來解釋和解決實際問題的能力。 【情感態(tài)度與價值觀】 1．聯系實際生活激發(fā)學生學習生物學的興趣。 2．通過減數分裂過程中染色體行為與遺傳規(guī)律的聯系明確探究性思維，在生物發(fā)展過程的重要作用，激發(fā)學生對于未知現象的探索、質疑精神。 3．養(yǎng)成學生的探究性思維品質和構建模型的能力。 4．減數分裂和受精作用等內容在于揭示生命延續(xù)體會的生物的奧妙。 二、教材分析 【教材的地位作用】 本章“染色體與遺傳”是必修2遺傳與進化的基礎，從教材編排體系來看，第一章孟德爾定律，重視學生探究性思維的培養(yǎng)，要從遺傳學上理解孟德爾定律必須系統的學習“染色體與遺傳”。這一模塊的其他內容與本章息息相關，如生物的變異和生物的進化。同時本章還是選修模塊的知識前提如人工授精、試管嬰兒等生殖技術，都是以減數分裂和受精作用為必要的知識基礎。 只有理解“減數分裂過程中的染色體行為”，才能理解“分離定律和自由組合定律”與其是現象和本質的關系，才能從根本上理解“生物變異”的重要來源基因重組以及染色體變異，為以后的生物的進化奠定基礎?？傊皽p數分裂中的染色體行為”是“遺傳與變異”中的重中之重。 【教學重難點】 重點：減數分裂各個階段染色體行為、數量、特征的變化。 難點：掌握各階段染色體數量的變化特點；理解同源染色體的概念。 【建議課時】 2課時。 三、學情分析 學生已經系統的學習完了《分子與細胞》模塊，具備了比較強的生物學習的能力，學習過了細胞的增殖和分化，對于細胞分裂有一定的知識儲備。雖然高中生的邏輯思維，空間抽象，分析判斷和歸納總結的能力都比較強，而這一節(jié)的內容相對來說非常抽象，可能對學生來說是一種能力的挑戰(zhàn)。教師在挖掘教材的基礎上盡量化抽象為直觀、具體，采用多種教學策略，這樣能夠激起學生的學習欲望和學習的成功感。 四、教學設計 【設計思路】 這一小節(jié)的教學內容,教師應該先用有絲分裂過程來回顧原有的關于細胞分裂的知識點，進而引出減數分裂的初步概念,再講述精子與卵細胞的形成過程的方法進行教學（也可以先講述精子與卵細胞的形成過程,再指導學生歸納出減數分裂的概念）。最后講述減數分裂和受精作用的意義。 學生對減數分裂概念的掌握不可能一次到位,教師在教學中應注意到學生對該知識點的認知層次需要逐步提高。初次介紹減數分裂只能達到“識記的水平”,通過學習精子和卵細胞的形成過程,使學生對減數分裂概念達到“理解的水平”。在此基礎上,將減數分裂與有絲分裂相比較,并應用于對遺傳規(guī)律理解中,才能使學生對減數分裂的概念最終達到“應用”的水平。 【課前準備】 教師：有絲分裂掛圖或者CIA、精子形成過程掛圖或者CIA；哺乳動物睪丸示意圖；帶有磁性的各種染色體模型（可以自制）。建議第一課時用掛圖，第二課時用自制CIA授課。 學生：課前復習回顧關于《分子與細胞》模塊的細胞有絲分裂的內容，特別注重對一些相關基礎概念的把握：染色體、DNA、染色單體以及遺傳物質復制對三者數量造成的影響。查找關于精子、卵細胞的內容。 【教學過程】 教學思路 教 學 設 計 說明 回顧舊知 復習有關有絲分裂過程中的染色體、DNA、染色單體的行為、數量變化。 可以設計如下問題： ①有絲分裂分成幾個時期，每個時期的主要特點是什么？ ②什么時期是觀察染色體的最佳時期？ ③有絲分裂DNA復制以后，染色體的數量加倍了嗎？染色單體數量加倍了嗎？ ④有絲分裂產生的子代細胞跟親代細胞染色體數量一致嗎？ ⑤有絲分裂的意義？ 喚醒學生關于細胞分裂的相關知識點 引入新課 引入減數分裂 一、減數分裂概念： 遺傳物質復制一次，細胞連續(xù)分裂兩次。 是一種特殊的有絲分裂。 有絲分裂過程中出現了染色體和染色質兩種形態(tài)，它們存在怎么樣的聯系？ 學生回答。 教師總結：染色體和染色質是同一物質在不同時期的不同表現，他們之間的本質相同，存在形態(tài)不同。 學生自己看書，總結染色體的組成、種類的知識點？ 教師根據學生的總結，板書： ①染色體結構：著絲粒、長臂、短臂 ②染色體類型 端著絲粒染色體 近端著絲粒染色體 中間著絲粒染色體 ③常見動植物的染色體。 教師應該讓學生明確：生物體內染色體有不同的類型；不同生物染色體數量不一樣。 教師提問：總結那么多生物的遺傳物質，體細胞中的染色體是成對存在的，可以用“2n”來表示，為什么呢？。假設體細胞的染色體數不是“2n”，會帶來什么樣的影響。（教師提示學生從生物的生殖這個角度考慮。） 教師板書： 教師提出本節(jié)課探究目標：為什么染色體數由體細胞的“2n”轉變?yōu)榱恕皀”？（這也是理解減數分裂的關鍵。） 學生討論： ①有絲分裂，復制一次，分裂一次（教師提示） ②減數分裂，復制一次，分裂二次 ③減數分裂，不復制，分裂一次 教師與學生互動共同得出，減數分裂應該是遺傳物質復制一次，而染色體連續(xù)分裂兩次的細胞分裂方式，是一種特殊的有絲分裂。由于在減數分裂過程中也會出現染色體和紡錘體。 這部分知識在有絲分裂中已經涉及，可以讓學生歸納，教師總結 可以通過掛圖、投影、CIA輔助教學 提出本課主要解決的問題。在學生討論時，教師提示根據有絲分裂前后染色體的數量變化來思考。 二、精子形成過程 1、產生部位 2、減數分裂過程 三、精子形成全過程詳解 1、精原細胞 教師：下面我們以精子細胞為例系統地學習減數分裂的過程。 哺乳動物睪丸示意圖： 1、 產生部位 睪丸中的曲細精管 精原細胞 精子細胞 原始生殖細胞 成熟生殖細胞 在這里教師要把握精原細胞來源和去路問題？ 讓學生明確，精原細胞不但可以有絲分裂產生精原細胞，還可以通過減數分裂產生精子細胞。 2、 減數分裂過程（出示減數分裂整個過程的掛圖或者投影） 減數第一次分裂 減數第二次分裂 先總體分析整個減數分裂過程，讓學生總體上先把握減數分裂幾個重要階段。 要注意以下幾點 ①減數第一次分裂與減數第二次分裂不同起點和終點 ②精子細胞變形成精子的過程不屬于減數分裂的范疇。在這個過程中丟掉了大部分的細胞質，只留下精子頭部細胞核。 ③一個精原細胞最后產生四個精子細胞，染色體數為體細胞的一半。 ④教師說明，根據減數分裂過程中染色體變化特征將減數分裂分為減數分裂間期，減數第一次分裂（前、中、后、末）、減數第二次分裂（前、中、后、末） 1、精原細胞（減數分裂間期） 注意①DNA復制，有關PRO合成 ②染色體呈現染色質形態(tài) ③復制后DNA數量加倍，染色單體形成，染色體數不變 講述減數分裂內容前要明確這節(jié)課的重點“減數分裂過程中的染色體行為”。 以上的講解都是為學習減數分裂的全過程清除障礙，接下來學生就可以全身心的投入到減數分裂全過程的學習中。 與有絲分裂間期聯系 2、 初級精母細胞 （1）前期 同源染色體、四分體 （2）中期 同源染色體排列在赤道板的兩側 （3）后期 特點：同源染色體分離，非同源染色體自由組合 2、初級精母細胞 （1）前期I 教師提示學生觀察染色體特點。 ① 每條染色體都有2個DNA，2條姐妹染色單體 ② 染色體會出現兩兩配對的現象。 ③ 配對的這一對染色體稱為同源染色體（學生觀察并總結同源染色體特點。） ④ 配對的這一對染色體由于有四條染色單體，所以又稱為四分體。 ⑤ 在四分體時期有交叉互換，適當講解交叉互換的意思。 總結：1個四分體=1對同源染色體=4條染色單體=4個DNA 教師引導學生討論同源染色體的知識點（設計問題如下） ① 在生物體細胞中存在著同源染色體嗎？有絲分裂過程中有同源染色體嗎？出不出現配對的現象？ ② 人總共有46條染色體，那么同源染色體有多少對？能理解同源染色體一條來自父方，一條來自母方嗎？ ③ 同源染色體的形態(tài)、大小一定相同嗎？ （2）中期I 特點：每一對同源染色體排列在赤道板的兩側 引導學生討論：這樣排列有什么樣的生物學意義？為學習同源染色體后期的分離，非同源染色體隨機組合做準備。 （3）后期I 特點：紡錘絲牽引下，同源染色體分離，非同源染色體自由組合 ① 比較有絲分裂后期染色體行為的不同點。（特別要注意非同源染色體的概念和行為） ② 圖示：分析細胞兩極得到的非同源染色體的可能性。 學生分析，教師總結：到兩極的染色體可能性 兩種可能性1、AB和ab 2、Ab和aB 拓展：假設現在細胞中有3對同源染色體呢？比如人體23對呢？學生總結：同源染色體為n對，兩極的染色體組合類型？（注意提問方法，一個細胞還是生物個體） 減數第一次分裂前期最主要把握同源染色體的概念。 著重理解同源染色體和非同源染色體的行為，才能從本質上理解孟德爾遺傳定律。 （4）末期I 3、 次級精母細胞 （1）前期Ⅱ （2）中期Ⅱ （3）后期Ⅱ （4）末期Ⅱ （4）末期I：細胞質分裂形成兩個次級精母細胞，著絲點沒有分開。 注意點：要讓學生明確，同原染色體分離后，非同原染色體組合的類型決定了次級精母細胞的類型。 3、次級精母細胞 （1）前期Ⅱ ① 再次強化初級精母細胞同源染色體對數與產生的次級精母細胞種類的關系。 ② 分析次級精母細胞的特點 （注意：沒有同源染色體，并且次級精母細胞的染色體的姐妹染色單體沒有分開） ③ 染色體散亂的排布在細胞上 ④ 經過減數第一次分裂產生的子代細胞的染色體數量是親代細胞的一半。 （2）中期Ⅱ：著絲點排列在赤道板 （3）后期Ⅱ：著絲點分開，姐妹染色單體分開成為染色體移向細胞的兩極。 （4）末期Ⅱ：染色體到達細胞兩極，兩個子細胞各自分開最終形成四個精子細胞。 總結精子形成的全過程提出問題： ① 減數分裂中沒有同源染色體的細胞有那些？ ② 真正意義上使染色體數量減半的應該是減數第一次還是減數第二次？ ③ 教師圖示減數分裂過程中染色體、DNA、染色單體數量，列表如下： 精原細胞 初級精母細胞 次級精母細胞 減數第一次分裂 減數第二次分裂 間 前 中 后 末 前 中 后 末 DNA 2n→4n 4n 4n 4n 4n 2n 2n 2n 2n 染色體 2N→2N 2N 2N 2N 2N N N N N 染色單體 0→4N 4N 4N 4N 4N 2N 2N 0 0 注意與減數第一次分裂中的染色體行為的區(qū)別 學生完成圖表填充 三、減數分裂過程中的同源染色體行為 四、卵細胞的形成 五、受精作用 六、減數分裂和有絲分裂的比較 ④ 把表中的數量轉變?yōu)榍€圖 時期 2n 4n 染色體數 染色單體數 DNA分子數 減數第一次分裂 減數第二次分裂 減數分裂過程中幾個規(guī)律性變化曲線圖 教師提問 ①歸納減數分裂過程中有同源染色體的時期 ②歸納同源染色體在減數分裂中的特殊行為。 學生總結 ①減數第Ⅱ次分裂時已經沒有同源染色體了。 ②減數第Ⅰ次分裂前期同源染色體回出現配對的現象，配對的染色體會發(fā)生局部的交叉互換。 ③ 減數第Ⅰ次分裂后期同源染色體移向兩極，非同源染色體在兩極自由組合。 設計問題，鞏固學生對同源染色體的把握： 問題1、一個生物個體精原細胞有1對同源染色體 ① 在不交叉互換的情況下，可以產生幾種精子細胞。 ② 在交叉互換的情況下，可以產生幾種精子細胞。 ③ 引導學生推出假設有2對同源染色體，在交叉互換存在的情況下可以產生幾種類型的配子。 問題2、再次強調同源染色體與減數分裂產生精子細胞的關系，并且總結出其中的規(guī)律。 問題3、學生討論為什么人體產生精子的種類那么多？ 四、卵細胞的形成過程與精子細胞形成過程的比較。 （1）形成過程：減數分裂中同樣有染色體行為和數目的變化。 （2）細胞質不均等分裂：減數分裂第一次分裂末期，由于細胞質分配的不均等，所以，只形成了一個次級卵母細胞和一個第一極體，減數第二次分裂末期，又是由于細胞質分配的不均等，而只能形成一個卵細胞和一個第二極體，同時第一極體細胞質均等分裂產生兩個第二極體。 意義：這種分裂方式，使較多的細胞質存在于卵細胞中，以保證精子和卵結合成的受精卵在發(fā)育初期所需要的養(yǎng)料，這是生物在長期的進化過程中形成的一種適應。 （3）卵細胞一經形成，不需要變形，這一點也是與精子的形成過程的不同點。 （4）一個卵原細胞只能產生一個卵細胞和三個第二極體，一個精原細胞能夠產生四個精子細胞。 五、受精作用及其意義 精子的頭部進入卵細胞，精子與卵細胞的細胞核結合在一起，因此，受精卵中染色體數目又恢復到原來的體細胞的數目，其中一半來自精子(父方)，一半來自卵細胞(母方)。從同源染色體的角度看，精子和卵細胞中的同源染色體都是成單存在，但精子帶有其中的一條，卵細胞帶有其中的另一條，受精后，這兩條同源染色體到了一個細胞中，它們就成對存在了，所以，關于同源染色體的概念說，一條來自父方，一條來自母方，就是這個意思。 受精作用的特點： 精核和卵核的融合，但是受精卵中的細胞質幾乎全部由卵細胞提供的。 受精作用的意義： ① 遺傳的角度 減數分裂使染色體數目減半，受精作用使染色體數目又恢復到原來的數目，從而使生物前后代染色體數目保持恒定 ② 變異的角度 在減數分裂過程中由于染色體的一些特殊行為產生了多種多樣的配子，從而使后代產生了變異，推動了生物的進化。 六、減數分裂和有絲分裂的比較 1、請學生總結，可前后左右鄰近的學生互相討論，在歸納學生總結的基礎上，列成下表： 比較項目 減數分裂 有絲分裂 不同點 范圍 有性生殖細胞產生 體細胞增殖 子細胞數量 1或者4 2 分裂次數 2 1 同源染色體配對行為 有配對行為 無配對行為 子細胞染色體數量 染色體數減半 與母細胞染色體數相同 相同點 都有染色體和紡錘體的出現； 染色體都只復制一次。 2、根據同源染色體的變化規(guī)律分析如何判定細胞分裂的圖象。 教師用多媒體展示用來辨析的圖象，引導學生歸納 ① 有同源染色體。 減數第一次分裂（同源染色體有配對的現象） 有絲分裂（同源染色體沒有配對的現象） ② 無同源染色體 減數第二次分裂 出示圖象，判斷什么分裂，什么時期： A B C D E F 教師總結，生物通過減數分裂產生生殖細胞，再通過生殖的結合產生合子（受精卵），使染色體數再恢復體細胞水平，通過有絲分裂使體細胞數量增多，在通過細胞分化成各種組織器官，從而成為一個新的生物個體。在這個過程中既有遺傳，又產生了一定的變異。 借助多媒體或者掛圖幫助學生理解 鞏固學生的理解 可以用圖表的方式 結合掛圖（課件）中的精子，卵細胞中的染色體情況，使學生更直觀。 減數分裂，受精作用圖解 把學生對染色體行為的理解上升到應用水平 五、檢測反饋 1、人的初級精母細胞、次級精母細胞和精子中染色體數與DNA分子數比例分別是 ( ) 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、下列人體細胞不含同源染色體的是（ ） ①口腔上皮細胞 ②精子細胞 ③初級精母細胞 ④極體 ⑤卵細胞 ⑥次級卵母細胞 A.①②③④ B.②③④⑤ C.②④⑤⑥ D.①④⑤⑥ 3、在下列有關減數分裂的敘述中，正確的是 （ ） A.減數分裂是動物個體形成時一種必要的細胞分裂 B.玉米體細胞中染色體數目是20條，經減數分裂形成的生殖細胞中，有10條染色體。 C.任何生物體細胞都含有同源染色體 D.進行減數分裂的細胞有同源染色體聯會現象，進行有絲分裂細胞不發(fā)生聯會現象是沒有同源染色體緣故。 4、在細胞第一次分裂期間，如果細胞核內有2個四分體，那么它體細胞所含的染色體數和DNA分子數依次是（ ） A. 2和4 B. 4和4 C. 4和8 D .8和16 5、與一般的有絲分裂相比，減數分裂過程中染色體變化最顯著的特征是（ ） A.染色體進行復制 B.同源染色體聯會和分離 C.有紡錘體的形成 D.有著絲點的分裂 6、圖為一種高等生物細胞分裂示意圖。該種生物的細胞核中 染色單體數目最多為（ ） A．8條 B．12條 C．16條 D．24條 7、在個體中，從父親傳下來A、B、C、D 4個著絲點，母親傳下來A′、B′、C′、D′4個著絲點，某一配子從這樣的個體隨機獲得A、B′、C、D′4個著絲點的概率是（ ） A．1／2 B．1／4 C．1／8 D．1／16 8、甲、乙、丙、丁4個圖分別表示某種生物（假定只含有兩對染色體）的4個正在進行分裂的細胞，請據圖回答下列問題： (1)4個圖表示的細胞分裂順序是__________。 (2)甲圖表示_____分裂_____時期。判斷的依據是_____。分裂產生的子細胞是____細胞。 (3)乙圖表示_____分裂_____時期。分裂產生的子細胞是_____細胞。 (4)丙圖表示____分裂_____時期。分裂產生的子細胞中有_____條染色體，_____個DNA分子。 (5)丁圖表示_____分裂_____時期。該細胞中有_____對同源染色體，_____條染色體，_____條染色單體，_____個DNA分子。 ] 六、相關鏈接 減數分裂的三種類型 進行有性生殖的生物,它們的減數分裂有三種類型:合子減數分裂,配子減數分裂和居間減數分裂。 1.合子減數分裂　　部分低等植物(如衣藻、團藻、絲藻、水綿和輪藻等),在進行有性生殖時,合子剛一萌發(fā)就進行減數分裂,所以這類植物的減數分裂叫做合子減數分裂。 2.配子減數分裂　　絕大部分動物和人類以及部分低等植物(如馬尾藻、鹿角菜、墨角藻、海松藻和各種硅藻等)是在產生配子時進行減數分裂的,所以這類生物的減數分裂叫做配子減數分裂。 3.居間減數分裂　　全部的高等植物(苔蘚植物、蕨類植物和種子植物)以及部分的低等植物(如石莼等)的減數分裂,既不是在合子萌發(fā)時進行的,也不是在產生配子時進行的,而是在產生孢子的過程中進行的,所以這類植物的減數分裂叫做居間減數分裂。 減數分裂與有絲分裂的比較 與有絲分裂相比,減數分裂具有兩個顯著的特點:一是減數分裂要連續(xù)進行兩次細胞分裂,但是,染色體只復制一次,結果,分裂后形成的細胞里只含有單倍數的染色體,即染色體數目減少了一半,而有絲分裂則是染色體復制一次,細胞也分裂一次,分裂后所形成的細胞中染色體的數目沒有變化(圖5-7)二是減數分裂中染色體的變化情況,主要出現在第一次細胞分裂之中,并且前期比有絲分裂的前期更為復雜。 在減數第一次分裂的前期,同源染色體要相互配對,形成四分體,并且四分體中的非姐妹染色單體間常發(fā)生交叉、互換。這是基因重組的來源之一。 減數分裂中的兩次細胞分裂之前的間期有一個重要的區(qū)別,就是在減數第一次分裂前的間期,染色體的復制已經完成。在減數第二次分裂前的間期沒有進行染色體的復制。在不同的生物中,減數第二次分裂之前的間期的長短是不同的,有些生物具有短暫的間期,而有些生物則在末期結束以后,立即進入前期Ⅱ。 受精 兩性生殖細胞成熟以后,精子與卵相遇,精子入卵并與卵結合時,所引起的一系列復雜的變化稱為受精。動物的受精過程包括頂體反應、卵的激活、精卵融合等主要階段。 頂體反應 絕大多數動物卵的外周都有卵膜(包括卵黃膜、透明帶、放射冠等),主要成分是黏蛋白或黏多糖。當精子與卵外周的卵膜接觸時,就與卵膜上的糖蛋白產生特異性的結合。這種結合能夠激發(fā)精子產生頂體反應:頂體前面的部分質膜消失,頂體內所含的水解酶被釋放出來。在這些酶的作用下,精子穿過透明帶等,附著在卵黃膜的一定部位上。 卵細胞的激活 精子一旦與卵接觸,能夠激發(fā)卵本身發(fā)生一系列的激活變化。這些變化包括皮層反應、透明帶反應等。卵黃膜的下面是皮層,皮層中含有大量的皮層顆粒。皮層反應發(fā)生在精子與卵黃膜融合的時候,它是指從融合點開始,皮層顆粒破裂,內含物外排,由此波及到整個皮層。透明帶反應是指皮層顆粒的外排物與透明帶一起形成受精膜的過程。這些反應起到阻止多個精子進入卵內和激發(fā)卵進一步發(fā)育的作用。 精卵融合 精子頭部進入卵的細胞質以后,迅速膨大,并且出現核仁,形成核膜。精子和卵的細胞核相互靠近,有些動物的這兩個核融合成一個,如海膽有些動物的這兩個核不融合,而是相互并列,核膜消失,僅染色體組合在一起,形成受精卵的染色體組,這樣就完成了受精作用,如哺乳類。