1、揭阳第三中学教案表 课题第2章 基因和染色体的关系 第1节 减数分裂和受精作用课型新授课教学目标1知识与技能：阐明细胞的减数分裂。举例说明配子的形成过程。举例说明受精作用。使用高倍镜观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片。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情感态度与价值观：认同基因是物质实体。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。认同科学研究需要丰富的想像力，大胆质疑和勤奋实践的精神，以及对科学的热爱。重点难点【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
2、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。教具准备课时安排3课时教学过程与教学内容教学方法、教学手段与学法、学情第一课时学情分析：学生通过对细胞增殖的学习基本了解了在分裂过程中染色体的变化规律、特点，有助于学生对减数分裂的理解。【教学过程】我们以前学过，真核细胞的分裂方式有三种，哪三种？有丝分裂，无丝分裂，减数分裂。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？1减数分裂的的概念学习阅读教材，要求学生说出减数分裂的概念，并勾书，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
3、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精子的形成过程形成部位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。课件显示男性睾丸内部结构图。让学生对睾丸及曲细精管有直观的认识与感知。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。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？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。形成
4、过程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。演示精子形成的全过程的课件两遍。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。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。分步演示精子的形成过程，提高学生识图能力。首先显示精原细胞图。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
5、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条染色体是便于我们观察学习。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？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。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？1个初级精母细胞。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。分步显示联会的动态过程。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？染色体两两配对。配对的染色体有什么特点？形状和大小相同，颜色不同。配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一个来自父方
6、，一个来自母方，叫做同源染色体。为什么用红和蓝两种颜色来表示染色体？ 代表一个来自父方，一个来自母方。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）。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？4条染色体，8个染色单体，8个DNA分子。显示四分体的形成过程。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
7、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。图中有几个四分体？两个。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个染色单体=4个DNA分子显示染色体交叉互换的照片和示意图。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？ 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。非姐妹染色单体的交叉互换，可以增加配子的多样性，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。演示减数第一
8、次分裂中期的变化。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？同源染色体着丝点排列在赤道板的两侧。染色体的行为与有丝分裂的中期相比有何不同？有丝分裂中期染色体着丝点是排列在赤道板上。演示减数第一次分裂后期的变化。减数第一次分裂后期染色体的行为出现什么变化？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，每一染色体上仍有两条染色单体。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。也就是说，移向细胞两极的染色体的组合既可以
9、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。这是我们后面将学内容-自由组合定律的细胞学基础。演示初级精母细胞分裂成两个次级精母细胞的过程。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？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。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
10、减数第一次分裂。在次级精母细胞中还有没有同源染色体？没有。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？散乱分布。演示减数第二次分裂中期染色体的变化。减数第二次分裂中期染色体的变化是什么？染色体排列在赤道板上。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？减数第二次分裂的细胞图没有同源染色体。演示减数第二次分裂后期染色体的变化。减数第二次分裂后期染色体的变化又是什么？学生：
11、着丝点分裂，姐妹染色单体分开变成染色体，移向细胞两极。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？4条。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。演示次级精母细胞各分裂成两个精细胞的过程。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？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。4个精细胞共可以分为几种类型？2种。在不考虑非姐妹染色单体交叉互换的情况下，一下精原细胞通过减数分裂最终可以形成4个共2种精
12、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裂相比，它们各自的主要特征是什么？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、同源染色体分离性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。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。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
13、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数、DNA数、染色单体数和同源染色体对数的数量变化（以二倍体生物为例） 首先理解染色体主要行为变化与染色体数、DNA数、染色单体数数目变化的关系，用简笔画表示染色体的行为变化过程如下：染色体复制高度螺旋缩短变粗着丝点分裂染色体数： 1条 1条 1条 1条+1条DNA数： 1个 2个 2个 1个+1个染色单体数： 0 2个 2个 0列表比较：表2-1-1 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减数
14、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2N2N2N2NNNN2NNDNA数2a4a4a4a4a2a2a2a2aa染色单体数04N4N4N4N2N2N2N00同源染色体对数NNNN00000 细胞类型精原细胞初级精母细胞次级精母细胞精细胞16840染色体数目DNA数目2N4NN 用坐标轴表示染色体数目与DNA数的变化：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，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
15、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变化情况。 第二课时学情分析：通过对精子形成过程的学习学生对减数分裂有了一个大概的认识，知道了减数分裂的主要特征，了解什么是同源染色体为本节课的学习打下了基础。【教学过程】 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？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
16、胞。D图表示减数第二次分裂后期，叫次级精母细胞。利用CAI软件动态显示哺乳动物精子的形成过程，与上图对照，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。 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。1卵细胞形成的部位显示“女性内生殖系统示意图”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。图2-1-142.卵细胞的形成过程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
17、胞的形成过程图解”，然后请同学介绍卵细胞的形成过程。 显示“哺乳动物卵细胞的形成过程图解”，先随机提问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。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
18、细胞，极体以后都要退化，只剩下一个卵细胞。 3.精子和卵细胞形成比较学习完了精子和卵细胞的形成过程，能否总结出两者有哪些相同点？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，它们的染色体数目比卵原细胞或精原细胞减少了一半。哪两者又有什么不同？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。比较精子和卵细胞形成的异同点。表2-1-2 精子形成与卵
19、细胞形成的比较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，着丝点的分裂，最后形成的精子或卵细胞，它们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概括减数分裂的过程。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
20、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？表2-1-3 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
21、都只复制一次 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卵细胞，而三个极体最后又退化消失，所以只剩下一个较大卵细胞。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.细胞分裂图像的判断 参考图例：图10图9图13图12图11图8图4图6图3图7图2图5图1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
22、判断方法:无染色单体着丝点分裂减后期（见图5）（注）染色体形状、大小各不相同生殖细胞（见图6）有染色单体染色体散乱分布减前期（见图3）染色体排列在赤道板上减中期（见图4）（注：当染色体数为奇数时无此项。）两两配对减前期联会（见图8）前期含四个染色单体减前期四分体（见图9）前期着丝点排列在赤道板上有丝分裂中期（见图10）着丝点排列在赤道板两侧减中期（见图11）同源染色体分离减后期（见图12）染色体平均分配移向细胞两极有丝分裂后期（见图13）散乱分布有丝分裂前期（见图7）有同源染色体行为偶 数有无同源染色体奇数染色体数目“”形减后期（见图2）减后期（见图1）有染色单体无染色单体减数分裂细 胞形 状
23、“ ”形“ ”形无减数第二次分裂第三课时【教学过程】1.配子中染色体组合的多样性同学们已经知道，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。也即高等动物个体发育的起点是什么？受精卵。2受精作用播放精子与卵细胞结合受精的录像，引导学生观察、思考。什么是受精作用？卵细胞和精子相互识别，融合成为受精卵的过程。那卵细胞和精子依靠什么物质进行相互识别？细胞膜外面的糖蛋白。现在同学们能否把刚才所看到的受精作用过程录像介绍一下？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，
24、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。通过受精作用，染色体数目出现什么变化？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)。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？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。 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
25、？有丝分裂。3.减数分裂和受精作用的意义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。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？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。成体开始边讲边逐步展示减数分裂、受精作用图解。从右图可以看出，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。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）：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；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；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。板书【板书设计】一 减数分裂1.减数分裂的概念2.精子的形成过程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二 受精作用1.配子中染色体组合的多样性2.受精作用教学反思
