2019-2020年高一生物染色体变异教案 人教版.doc

2019-2020年高一生物染色体变异教案 人教版教学目标知识目标：1、染色体结构变异的四种类型（B识记）。2、染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的概念（B识记）。3、单倍体和多倍体的特点，形成原因及其在育种上的意义（B：识记）。4、人工诱导多倍体的育种上的应用及成就（B：识记）。能力目标：1、以猫叫综合症产生原因为例，引出染色体结构变异的四种类型；以果蝇的染色体为例，引出染色体组的概念，训练学生由具体到抽象的思维能力。2、通过对单倍体、二倍体和多倍体的分类依据的学习，对学生进行比较、分类思维能力的训练。3、通过单倍体和多倍体的概念、原理、应用的学习，训练学生演绎思维能力。情感目标：1、通过了解在自然或人为条件下，染色体会发生结构或数目的改变进而改变生物的遗传性状，树立事物是普遍联系的，外因通过内因起作用的辩证唯物主义观念。2、通过单倍体和多倍体在育种上应用的学习，对学生进行科学价值观的教育和爱国主义教育。教学建议知识体系图解教材分析第二小节染色体变异，讲述了染色体结构和数目两方面的变异。人类的染色体结构变异常常引起许多遗传病，教材就是从一种叫做猫叫综合症的遗传病讲起，介绍了染色体结构变异的四种类型，以及染色体结构变异对生物体的影响。在染色体结构变异的内容之后，安排了“观察果蝇唾腺巨大染色体装片”的实验。果蝇唾腺巨大染色体常常作为研究染色体结构变异的材料。学生通过做这个观察实验，可以学习观察果蝇唾腺巨大染色体装片的方法。染色体数目的变异可以分为两类：一类是细胞内的个别染色体的增加或减少；另一类是细胞内的染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。由于课时有限，前一类变异仅用小字作简要介绍。后一类变异与人类的生产和生活关系比较密切，是教材重点介绍的内容。染色体组的概念是理解染色体数目变异的基础，因此，教材首先通过分析果蝇的染色体组成，得出染色体组的概念。然后，根据生物体细胞中染色体组数目的不同，区分染色体数目变异的几种主要类型二倍体、多倍体和单倍体，重点讲述多倍体和单倍体。教材还以三倍体无子西瓜的培育过程为例，讲述了人工诱导多倍体在育种上的应用，这一内容的介绍，有助于学生把所学的知识与生产和生活实际联系起来。重要知识点分析1人工诱发基因突变和人工诱导多倍体二者相同点都是用人工方法对生物进行诱导使性状发生改变。不同点是，前者使生物体内的基因发生改变，产生了新的基因；后者是生物体内的染色体数目发生了成倍增加，但没有新基因的产生，生物的性状改变是染色体数目发生改变的结果。2单倍体育种单倍体一般长势弱，体型小，高度不育，本身无什么价值，我们利用它来育种，用的是它的单一而纯质的基因型，用秋水仙素处理得纯合的个体（因每一基因复制加倍后总是一对纯合的基因）。通常采用花药离体培养的方法先获得单倍体，再人工诱导使染色体加倍，使其变为正常体细胞染色体数目的植株，大大缩短育种年限。3染色体变异在自然条件或人为条件的影响下，染色体的结构和数目都可能发生变化，染色体的任何改变都必定引起遗传信息的改变，从而导致生物性状发生变异。染色体变异与基因突变最大的区别就是前者在显微镜下可以观察到，后者在显微镜下是观察不到的。染色体变异包括染色体结构变异和染色体数目变异。(1)染色体结构的变异指细胞中原有的染色体结构发生不正常的变化，又叫染色体畸变。染色体结构的变异首先取决于染色体的断裂，然后才可能形成染色体的缺失、重复、倒位和易位四种类型。缺失是一个正常染色体断裂后丢失了一个片段，这片段上的基因也随之失去。由于一部分遗传物质的丢失，常常造成个体生活力下降以至致死。不致死的缺失往往引起不寻常的性状。重复是一条染色体的断片连接到同源的另一条染色体上，多出跟本身相同的某一片段。重复片段过大的，个体也不能存活。倒位是指染色体在断裂后倒转 。重新差错地接合起来，造成这条染色体上的基因位置顺序颠倒。如果倒位的区段较大，倒位杂合体常表现为高度不育。易位是指染色体在断裂后在非同源染色体间差错接合，更换了位置。果蝇唾液腺染色体 果蝇唾液腺染色体又叫多线染色体或巨染色体。它比其他细胞的染色体长100200倍，体积大1000xx倍。这种染色体不仅在细胞分裂时能看到，在细胞不分裂时也能看到。果蝇唾液腺染色体是经过多次分裂纵向联合，彼此紧密盘绕形成的。(2)染色体数目的变异这种变异可分两类：一类是细胞中的染色体成倍地增加或减少(整倍体)；另一类是细胞内个别染色体的增加或减少(非整倍体)。在“染色体变异”中，染色体组和单倍体的概念是学习中的重点和难点。染色体组：一般地说，多数的高等动植物是二倍体，即生物体细胞中含有两组同样的染色体，经过减数分裂，生殖细胞中的染色体数目减半，成为一组染色体，这叫一个染色体组。特点：不同种生物，其染色体组数和每个染色体组所包括的染色体数目一般是不同的；就一个染色体组而言，它包含的所有染色体在形态、大小方面各不相同。单倍体：不论细胞本身含有几个染色体组，只要细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，就叫单倍体。需要明确的是单倍体是生物的个体，同二倍体和多倍体一样。如六倍体小麦的花粉形成单倍体小麦，染色体减半为21条，且含三个染色体组。它们二者之间的关系：只有二倍体物种形成的单倍体，细胞中所有的染色体，恰恰是一个染色体组。如果四倍体或六倍体等物种形成的单倍体，细胞中就有两个或三个染色体组。所以，单倍体概念与染色体组的多少无关。4杂交育种、人工诱变育种、单倍体育种、人工诱导多倍体育种的理论、方法及优点： (1)杂交育种依据：基因重组方法：亲本杂交 代自交后代(筛选)自交后代(筛选) 后代性状稳定。主要优点：使位于不同个体的优良性状集中于一个个体上。 (2)人工诱变育种依据：基因突变方法：辐射诱变、激光诱变、化学药剂诱变。主要优点：可以提高变异频率，加速育种进程。(3)单倍体育种依据：染色体组成倍减少(染色体变异)方法：花药离体培养主要优点：明显缩短育种年限(4)多倍体育种依据：染色体组成倍增加(染色体变异)方法：秋水仙素处理法主要优点：器官巨大型、提高产量和营养成分。5育种方法及其理论基础培育生物新品种的基本思路是设法便生物产生许多不同的变异类型。然后选择与人们意愿相符的变异类型加以定向培养，逐渐形成生物新品种。产生可遗传变异的来源与育种方法之间的对应关系如下：基因重组杂交育种基因突变诱变育种6无籽西瓜和无籽番茄的培育原理不同无籽番茄是用一定浓度的人工合成的生长素处理没有授粉的番茄花蕾，则子房发育成果实；而无籽西瓜是由于三倍体植株在减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，因而不能形成正常的生殖细胞，当然就不会有种子。用二倍体西瓜成熟花粉授粉的目的，是刺激子房发育成果实，并不是受精作用。由于三倍体西瓜无种子，就必须每年用四倍体西瓜和二倍体西瓜杂交制种获取三倍体种子。无籽西瓜不但没有种子，而且瓜瓤的糖分多，甜味浓，深受人们的喜受。关于单倍体概念的教学建议单倍体概念的教学，是本部分教学中的又一个难点，学生不易理解。 尽管单倍体、多倍体是两个不同的概念，确立依据不同，但它们又都与染色体组数目有关，因此学生易对二者发生混淆。为使学生能正确掌握单倍体概念，教学中，可首先由学生比较熟悉的蜜蜂中雄蜂来引出单倍体概念。蜜蜂是二倍体生物，工蜂、蜂王都是由受精卵发育成的，体细胞中染色体数是32；雄蜂是由未受精卵细胞进行孤雌生殖而形成的生物，它的体细胞中含染色体数是16，正好与蜜蜂的配子染色体数相等，我们就把雄蜂叫作蜜蜂的单倍体。单倍体概念有两个要点：是指生物个体的体细胞；是染色体数是本物种配子染色体数。其次，可用小麦单倍体实例来巩固。普通小麦是六倍体，小麦单倍体植株体细胞中含三个染色体组，但不叫多倍体，因为它的体细胞中含小麦配子染色体数。紧接着，用列表的方法，比较单倍体和多倍体。 单倍体多倍体定义依据含本物种配子染色体数据染色体组数目定义形成原因单亲生殖的结果未减数配子受精结合，合子染色体加倍人工诱导方法花粉或卵细胞离体培养秋水仙素处理萌发种子幼苗植株特点植株弱小，高度不育，基因成单存在巨型性，生长开花延迟，结实率下降，抗逆性强“单倍体、多倍体”的判断在多年的高中生物学教学中发现：学生对“单倍体、多倍体”的判断始终难以把握，使这一内容成了难点中的难点。下面就笔者对“单倍体、多倍体”的判断谈一下看法，以供同行们参考。 1 从概念上判断教材中对单倍体定义为：生物体细胞中的染色体数和本物种配子中一样，称为单倍体。教材中对多倍体定义为：凡是体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体，称为多倍体。在实践中发现，学生往往把单倍体中含有三个或三个以上染色体组的个体，误判为多倍体。所以我认为，对单倍体的判断是否为：由配子发育形成的新个体都为单倍体(不管它含有多少个染色体组)(见图1)。例如：该新个体，虽然含有三个染色体组，但为单倍体，不能判为多倍体。2 从图形上判断21 体细胞中无相同形状染色体的，肯定为单倍体(见图2)。22 体细胞中相同形状的染色体有几条，就是几个染色体组(见图3)。图(3)中相同形状的染色体对“1”来说有四条，那么就是四个染色体组，对“2”、“3”、“4”也一样。221 图3如果是配子发育形成的，那么图3为单倍体体细胞。222 图3如果是、 配子受精形成的，那么图3为多倍体体细胞。23 从、 配子是否组合上判断。231 如果是生物的配子或 配子发育形成的新个体，没有经过配子的组合，那么该新个体必定为单倍体(见图4)。232 如果是生物的、 配子组合形成的新个体，该新个体体细胞中含有三个或三个以上染色体组，那么该新个体就为多倍体(见图5)。例如：将基因型AA和aa的两植株杂交，得到F1，若用秋水仙素处理F1幼苗，得到F2，用F2花粉直接培育成的植株是几倍体？用F2产生的、 配子组合产生新个体，该新个体为几倍体？染色体变异难点处理的教学建议染色体组和单倍体的概念，学生在学习时常易混淆，是“染色体变异”一节教学中的难点。这两个概念是学生学习二倍体和多倍体的基础，因而又是重点。怎样才能化解难度同时又能让学生熟练掌握，可以参照如下步骤进行教学： 一、运用“教具演示教师引导学生练习”法进行染色体组概念教学首先，教师用绘有雌(或雄)果蝇体细胞中染色体的两张幻灯片，重叠两片，示果蝇体细胞中染色体组成，且同源染色体两两配对。让学生回忆减数分裂的过程，然后教师逐渐推移开两片子以示同源染色体分离，非同源染色体自由组合，随之果蝇体细胞中染色体经减数分裂分成两组，分别进入到两个配子中去，每个配子中各有每对同源染色体中的一条。教师最后指出：每个配子中的一组染色体就是一个染色体组，并提出这个配子(演示)中的染色体组成有何特点的问题(即形态、大小有何不同)？引导学生得出：象果蝇生殖细胞中的这样一组染色体就叫一个染色体组。其中每个染色体组中的染色体在形态、大小方面各不相同。再指出，生物的种类不同，每个染色组中所包含的染色体在数目、形态、大小方面一般是不同的。其次，教师问：“每种生物的生殖细胞中的一组染色体都叫一个染色体组吗？”然后用绘有某四倍体生物体细胞中染色体组成的两张幻灯片，演示配子的形成过程，让学生观察其产生的配子中染色体的形态、大小等特点。教师问：这个生殖细胞(示配子)中含有几个染色体组？学生回答：“含有两个染色体组，因为配子中染色体在形态、大小方面两两相同。”教师指出：生物界几乎全部的动物和一半左右的高等植物的体细胞中都含有两个染色体组(即二倍体)，它们产生的配子中就只含有一个染色体组。但每种生物产生的配子中就不一定只含有一个染色体组了。最后，根据上述分析，引导学生归纳总结出染色体组的概念：“一般地说(限制词)，生殖细胞中的这样一组染色体就叫一个染色体组。”二、运用“调整教材顺序对比、归纳、总结”法进行单倍体概念教学按课本中教材内容，应先学习单倍体的概念，再学习单倍体的来源。但在教学中，应根据从个别到一般的认知规律，对教材中的内容顺序做适当调整，即先讲单倍体的来源，再根据单倍体的来源归纳总结出单倍体的概念。这样进行教学，学生较易接受，教学效果较好。首先，教师指出，单倍体的来源有二，其一，自然条件下由未受精的卵细胞直接发育而来；其二，单倍体育种上(人工条件下)采用花药离体培养的方法得到。因而，不同种类的生物，产生的单倍体中含有的染色体组数是各不相同的。随之出示一组生物体细胞中染色体组成，让学生根据单倍体的来源回答它们产生的单倍体中染色体组数：2NNN 4N2N2N6N3N3N (N表示染色体组)根据上例中染色体组数的变化情况，引导学生分析：若某生物体细胞中含有两个染色体组(即二倍体)，则它产生的单倍体的体细胞中只含有一个染色体组；若某生物体细胞中含有四个染色体组，则它产生的单倍体体细胞中就含有两个染色组即某单倍体的体细胞中的染色体组数与产生这种单倍体的生物(本物种)产生的配子中的染色体组数相同。最后根据前面的分析归纳，总结出单倍体的概念：“单倍体是指体细胞中含有本物种(产生此单倍体的物种)配子染色体数目的个体。通过上述方法教学，使学生在“异中求同”，“从个别现象中找出一般规律(概念)，”从而加深了对单倍体概念的正确理解，有利于学生分析、判断能力的提高。为了了解学生对这两个概念掌握情况，后附一组练习，供当堂练习、反馈矫正。1、韭菜的体细胞中有32条染色体，这32条染色体共有8种形状，那么韭菜应属_倍体，生殖细胞中有_个染色体组。答案：四、二。2、根据下表所给条件，填写表中空格：答案：2；2；12；12；48；4；12；24。对染色体倍数变异的教学体会 高中生物(必修本)关于“染色体倍数变异”一节的内容，既是教学的重点，又是教学的难点，学生往往不易透彻理解染色体组的概念，对单倍体与二倍体或多倍体的区别更是模糊不清。为了克服这些困难，可以在教学中采用下述一些方法，能收到较好的教学效果。 一、让学生掌握染色体组的概念先演示自制的果蝇染色体组及其配子形成过程的剪贴图，并要求学生阅读染色体组一段的课文，指出“一般地说，生殖细胞中含有的一组形态、大小各不相同的染色体，叫做一个染色体组。”再引导学生观察课前设计好的如下三个图形，并按要求回答有关问题：A、B、C三图分别表示几个染色体组？(1组、2组和3组)，每个染色体组各含多少个染色体？(4个、4个和4个)；A图中的4条染色体等不等于两对染色体？(答：不等)为什么？(由于形态、大小不相同，不能配对)；在B、C图中，你判定染色体组数目的依据是什么？(同形染色体的个数)，判定每组含几个染色体的依据是什么？(不同形染色体的个数)。这样通过学生观察、分析和思考上述问题，就较易归纳出染色体组的特点：每个染色体组内的染色体在形态、大小方面互不相同。同时较为容易引导学生得出如下结论：染色体组内每种形态的染色体都是成单存在；染色体组中无同源染色体；染色体组中无等位基因；染色体组的数目等于同形染色体的个数；染色体组中的染色体个数等于不同形染色体个数；细胞内染色体个数=染色体组数每个染色体组所含染色体个数。二、让学生分析比较单倍体与二倍体或多倍体的区别单倍体与二倍体或多倍体的区别是本节教学内容的又一难点。在教材中，对二倍体和多倍体作了如下的阐述：“凡是体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体；凡是体细胞中含有三个以上染色体组的个体叫做多倍体。”倍体也是“二倍体”或“多倍体”的错误结论，如四倍体棉花的单倍体含两个染色体组是“二倍体”，普通小麦(六倍体)经花药离体培育出的单倍体植株体细胞含三个染色体组是“三倍体”。为了使学生对上述的阐述进行正确的理解，在使学生充分领会染色体组的概念和特点的前提下，引导他们对单倍体、二倍体和多倍体的来源和染色体组的数目等方面进行分析比较。使他们认识单倍体是指含有本物种配子染色体数目的个体。单倍体由配子发育而来，其体细胞中可含一个、二个或多个染色体组。确定某生物是否为单倍体，主要是了解其来源，看该生物是否为单性生殖的后代，其次应了解该物种的正常体细胞染色体数目。二倍体或多倍体均由合子发育而来，二倍体是由含两个染色体组的合子发育而来的个体；多倍体是由含三个以上染色体组的合子发育而来的个体。附表如下：通过上述分析比较，学生从根本上弄清了单倍体与二倍体或多倍体的区别，对于回答诸如普通小麦的花粉植株含3个染色体组为何不叫三倍体之类的问题就会迎刃而解了。果蝇唾腺染色体制片方法的改进1 果蝇的培养培养基为常规的玉米粉培养基，培养基要松软、含水量较高、发酵良好。放入78对果蝇，在18恒温培养。待幼虫出现后，将其移至1012恒温培养，稍低的温度有利于幼虫的充分生长发育，实验时选用肥大的三龄幼虫作为材料(最好选雌性幼虫)。2 唾腺的剥离将幼虫放在滴有一滴低渗液(0.075% KCl)的载片口，实验者两手各持一枚解剖针(或大头针)，在解剖镜下左手用解剖针压住幼虫尾端1/3处，右手用解剖针自幼虫口沟慢慢地向前拉出，一对唾腺也随之被拉出。拉出的唾腺带有脂肪体，在低渗液下处理几分钟，用解剖针疏松，即可剥离脂肪体(泡沫状)，分离出纯净的唾腺，因为低渗可使脂肪体吸水膨胀而容易剥离。3 制片将剥离后的腺体在室温下用1N盐酸水解1min左右，用滤纸条吸干盐酸溶液，再滴一滴清水或低渗液，约1min后用滤纸条吸干。重复34次，即可洗净残留的盐酸，以免影响染色效果。这样水洗可避免传统制片中水解后水流冲洗时使腺体丢失。染色用改良的石碳酸品红溶液，在室温下染色510min，然后压片。取一片干净的盖玻片和一个双面刀片，盖片时在盖玻片和载玻片间边缘处放一双面刀片，在盖玻片上用解剖针柄轻轻敲压，使盖玻片和载玻片间的液体流动，靠流动的力量将染色体臂伸展开，待将染色体完全压散后(没有红色)，将刀片取出，再用中指轻轻压片，使细胞充分分散。镜检即可看到分散良好、染色体臂充分伸展的染色体，比常规的压片方法要好得多，几乎每张装片中都可以找到伸展良好的染色体。对分散伸展较好的唾腺染色体装片，也可制成永久玻片标本。教学设计方案一重点、难点、疑点的解决办法1教学重点及解决办法（1）染色体组的概念。（2）二倍体、多倍体和单倍体的概念。（3）多倍体育种原理及在育种上的应用。解决方法（1）让学生阅读有关染色体组的内容，感知染色体组的概念；用带磁性的雄果蝇染色体组染色体模型，讲清染色体组的概念；用练习的方法巩固染色体组的概念。（2）用举例的方法讲清二倍体、多倍体和单倍体的概念；用区分单倍体与二倍体及多倍体依据的方法辨析二倍体、多倍体和单倍体的概念；用练习的方法巩固二倍体、多倍体和单倍体的概念。（3）通过复习植物细胞的有丝分裂过程，染色体数目的变化、分裂后期的特点，自然引出多倍体形成的原因，同时用八倍体小黑麦说明人工诱导多倍体育种的原理和方法。2教学难点及解决办法多倍体的形成原因。解决办法）多倍体的形成原因，通过植物细胞的有丝分裂过程。染色体数目的变化，分裂后期的特点，自然引出多倍体形成的原因。3教学疑点及解决办法（1）区分单倍体与二倍体及多倍体划分的依据。（2）如何理解单倍体可能只有一个染色体组，也可能有多个染色体组。解决方法（1）用例证的方法来明确单倍体、二倍体或多倍体的依据。（2）用例证的方法去辨析单倍体可能只有一个染色体组，也可能有多个染色体组。课时安排2课时。教学方法讲授法和谈话法。教学步骤第一课时（一）明确目标出示本节课要达到的教学目标。1染色体结构变异的4种类型（B：识记）。2染色体组，二倍体的概念（B：识记）。（二）重点、难点的学习与目标完成过程引言：通过细胞有丝分裂、减数分裂以及受精作用的学习，我们知道每种生物的染色体数目及染色体形态是稳定的。从而保持了遗传性状的相对稳定性。然而一切事物都是变化的，染色体也不例外，当自然条件和人为条件发生改变时，染色体的结构或染色体的数目可以发生改变，从而引起生物性状发生改变。今天，我们来学习这方面的内容。二、染色体变异1染色体变异的概念问：什么是染色体变异？要求学生答出：在自然条件和人为条件改变的情况下，染色体结构的改变和染色体数目的增减导致生物性状的变异。教师叙述，根据染色体结构和数目的变化，染色体变异可分为染色体结构变异和染色体数目变异两类。2染色体结构的变异问：“猫叫综合征”是怎样引起的？它属于哪种染色体变异？让学生看书第52反后回答。是人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病，属染色体结构变异。问：染色体结构变异有哪4种类型？教师出示染色体结构变异4种类型图解，再一进行解说归纳。缺失：指一条染色体断裂而失去一个片段，这个片段上的基因也随之丢失。如果失去的基因是显性的，同源染色体上保留下来的是隐性的，这一本来不能显出的隐性性状就能显出来。重复：一条染色体的断裂片段接到同源染色体的相应部位，结果后者就有一段重复基因。倒位：一条染色体的断裂片段，位置倒过来后再接上去，造成这段染色体上的基因位置颠倒。易位：染色体发生断裂，断裂片段接到非同源染色体上的现象。易位可使原来不连锁的基因发生连锁。要注意到，染色体结构的改变，严重的可以造成死亡。比如当两个同源染色体相同部分都缺失时，某些基因就都不存在，这就可以造成死亡。除了染色体结构变异外，染色体数目的改变对生物新类型的产生起着很大的作用，我们一起来探讨这一问题。3染色体数目变异（1）染色体组出示果蝇的染色体图，学生阅读教材。问：果蝇体细胞有几个染色体？几对同源染色体？其中几对常染色体和性染色体？学生回答：（略）问：雄果蝇产生精子时必须进行减数分裂，精子里有哪几条染色体？几种精子？学生回答后，教师用雄果蝇染色体组模型演示。问：两种精子中染色体数相等吗？分别是多少个？各是什么？学生答出，相等，分别是4个，应为：、和X及、和Y。又问：对一个精子而言，染色体形态大小相同吗？为什么？学生回答：不同，因为经同源染色体分离，二种精子里都不含同源染色体。教师归纳：像果蝇这样，二倍体生物配子里的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。（2）二倍体由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组的叫做二倍体。如人、果蝇、玉米是二倍体，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。（三）总结染色体变异分染色体结构变异和染色体数目变异。前者主要有缺失、重复、倒位和易位4种类型；后者分为两类：一类是细胞内个别染色体的增加或减少，另一类是细胞中的染色体成倍地增加或减少。像果蝇的生殖细胞那样，该细胞中的一组非同源染色体，它们在形态、大小和功能上各不相同的一组染色体叫染色体组。凡是由受精卵发育而成的生物个体，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体。（四）布置作业1认真分析下图的对照图，从A、B、C、D确认出表示含一个染色体组的细胞，是图中的（ ）答案：B2第 56再复习题一。（五）板书设计（二）染色体变异1染色体变异的概念2染色体结构的变异：4种类型：缺失 重复 倒位 易位3染色体数目变异（1）染色体组（2）二倍体第二课时（）明确目标出示本节课要达到的教学目标。1多倍体的概念、单倍体的概念（B：识记）。2单倍体和多倍体的特点、形成原因及其在育种上的意义（B：识记）。3人工诱导多倍体在育种上的应用及成就（B：议记）。（二）重点、难点的学习与目标完成过程复习提问：问：染色体结构的变异有哪4种类型？什么叫染色体组？什么叫二倍体？学生回答：（略）（3）多倍体的概念及其形成的原因学习了二倍体的概念后，我们知道，由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有3个或3个以上染色体组的叫做多倍体。其中体细胞中含有3个染色体组的叫做三倍体，如香蕉就是三倍体；体细胞中含有4个染色体组的叫做四倍体，如马铃薯就是四倍体。此外还有六倍体、八倍体等统称为多倍体。所以，体细胞中所含的染色体组数目是划分二倍体或者多倍体的依据。这些都是染色体数目变异中染色体成倍地增加或减少的一类情况。多倍体产生的原因呢？教师出示植物细胞有丝分裂过程图，并提问：植物细胞有丝分裂的各个时期染色体数目有什么变化？分裂后期有什么特点？这一阶段所含染色体数目和其他时期是否相同。学生回答完上述问题后，教师归纳：植物细胞进行有丝分裂过程中，染色体经复制后已经分裂，由于外界环境条件（如温度骤变）或生物内部因素的干扰，纺锤体的形成受到破坏，以致染色体不能被拉向两极，细胞也不能分裂成2个子细胞，于是就形成了染色体数目加倍的细胞。这种染色体加倍的细胞，继续进行正常的有丝分裂，并且通过减数分裂，形成了染色体数目也相应加倍的生殖细胞，再由这些生殖细胞结合成合子，进一步发育成的植物，就是多倍体。例如帕米尔高原的高山植物，有65的种类是多倍体。4人工诱导多倍体在育种上的应用（1）多倍体植株的特点由于染色体数目的增多，多倍体植株一般表现为茎杆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。（2）方法和原理问：人工诱导多倍体的方法是什么？用秋水仙素处理能够获得多倍体的原理是什么？让学生阅读教材第54页后回答，老师归纳。然后教师以异源八倍体小黑麦培育过程说明上述方法和原理。出示异源八倍体小黑麦培育过程图解。教师指着图解说明：普通小麦是异源六倍体（AABBDD），其雌配子中有三个染色体组（ABD），共21个染色体；以黑麦（RR）作父本，雄配子中有一个染色体组（R），7个染色体。杂交后子代含四个染色体组（ABDR），由于是异源的，联会紊乱，是高度不育的。若用一定浓度的秋水仙素处理子代幼苗即可加倍为异源八倍体（AABBDDRR），就能形成正常的雌雄配子，且都能受精、结实、繁殖后代，如图。小黑麦的创造，是中国农业科学院鲍文奎教授创造的新作物，它产量高，经试验比当地小麦增产30%以上，比黑麦增产40%以上；蛋白质含量高；抗逆性强，耐瘠薄土壤，耐寒冷气候。目前小黑麦已在贵州、甘肃等高原地区引种试种成功，推广面积约100万亩以上。5单倍体（1）单倍体的概念指体细胞中含有本物种配子的染色体数目的个体。教师着重讲清“体细胞”、“本物种”、“配子”3个生物用词的含意，并举例说明。如玉米是二倍体，它的体细胞中含有二个染色体组，20个染色体，它的单倍体植株体细胞中含有1个染色体组，10个染色体。又如普通小麦是六倍体，它的体细胞中含有六个染色体组，42条染色体，它的单倍体植株体细胞中含有3个染色体组，21条染色体。问：单倍体、二倍体和多倍体的划分根据是什么？学生回答。教师强调，虽然二倍体和多倍体的划分依据是由合子发育而来的个体，其体细胞中含有的染色体组的数目是几就是几倍体。但是单倍体的确定并不是以体细胞中含有染色体数目为依据的，而应是体细胞含有本物种配子的染色体数目。由配子直接发育而来的不同生物单倍体含有染色体组的数目可以不同，绝不能认为单倍体只含有一个染色体组，也可能有多个染色体组。如玉米的单倍体只含一个染色体，棉花的单倍体含有二个染色体组。（2）单倍体植株的特点与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且是高度不育的。（3）单倍体在育种上的意义学生回答后，老师强调，育种工作者常常采用花药离体培养的方法来获得单倍体植株，这种植株无生产价值，但在育种上有特殊的意义。用人工诱导使单倍体植株染色体加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目，且每对染色体上的基因都是纯合的，自交产生的后代不会发生性状分离。这种方法比杂交育种所需时间大大缩短，一般只需两年时间，就可以得到一个稳定的纯系品种。现举例如下：两对基因YyRr的杂合豌豆，要想获得Yyrr品种，如何运用单倍方法培育？此种方法培养稳定的性状，第二年种植下去的，就是所需的纯品种了，不会发生性状分离，和杂交育种相比，明显缩短了育种年限。（三）总结、扩展多倍体划分的依据是体细胞中含有3个或3个以上染色体组；单倍体的确定不是以体细胞中含有染色组数目为依据，而是指体细胞中是否含有本物种配子的染色体数目的个体。由配子直接发育而来的不同生物单倍体含有染色体组的数目可以不同，绝不能认为单倍体只含有一个染色体组，它也可能有多个染色体组。我们已经学习过了杂交育种、人工诱变育种、人工诱导多倍体育种和单倍体育种等几种遗传育种的方法，现将它们的原理和方法列表比较如下（可用银幕显示）：种类原理方法单倍体育种染色体变异花粉离体培养后再人工加倍人工诱导多倍体育种染色体变异用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗人工诱导变育种基因突变用一定剂量范围内的各种射线或激光处理，也可用化学药剂处理杂交育种基因重组杂交实验法（四）布置作业1用亲本基因型为DD和dd的植株进行杂交，其子一代的幼苗用秋水仙素处理产生了多倍体，该多倍体的基因型是（ ）ADDDd BDDDD CDDdd Ddddd2用基因型为AaBb的个体产生的花粉粒，分别离体培养成幼苗，再用秋水仙素处理使其成为二倍体，这些幼苗成熟的后代（ ）A全部杂种 B全部纯种 C1/16纯种 D4/16纯种3课本第56页复习题二，三。（五）板书设计（3）多倍体的概念及其形成的原因4人工诱导多倍体在育种上的应用（1）多倍体植株的特点（2）方法和原理5单倍体（1）单倍体的概念（2）单倍体植株的特点（3）单倍体在育种上的意义教学设计方案二第一课时教学模式“问题情境式”教学模式。教学手段染色体结构变异、雌雄果蝇减数分裂形成有性生殖细胞过程的教学课件、三倍体无籽西瓜培育过程的教学软件或图解、八倍体小黑麦培育过程的课件，教师创设问题情境，学生小组讨论。参考课时本小节参考课时为2课时。第一课时学习染色体结构的变异和染色体组的概念；第二课时学习二倍体、多倍体、单倍体的概念及其在育种上的应用。设计思路本节课的学习目标是染色体变异引起生物性状的改变，为了激发学生的学习兴趣，上课之初通过与本节课有关的图片、实例、实物等来激发学生的求知欲，进而成为学习本节内容的内驱力。染色体组的概念是理解二倍体、多倍体、单倍体的基础，为了加深学生的理解，教师可以制作果蝇减数分裂过程的课件，通过动态的过程优化学生的理解过程。学生对本节内容相对陌生，教师应多举一些实例，体现理论联系实际，对一些不易理解的知识可以组织学生讨论，通过科学的计算推理来得出结论，例如为什么说单倍体是高度不育的？为了更好地理解本节内容，教师应该引导学生激活原有的知识系统，包括有丝分裂、减数分裂、染色体是遗传物质的载体、植物杂交、生长素在农业上的应用等知识，创设问题情境，新旧知识融会贯通，形成完整的认知结构。对单倍体、多倍体育种不但应了解原理，更应强化学生体会到科学技术对促进社会进步的重要性，介绍我国科学家取得的成就，激发爱国主义情感。教学过程第一课时教师引入新课：近日报载，在上海第五人民医院降生一猫叫综合症男婴，婴儿面容特殊：小头小脸、眼距宽、塌鼻梁、皮纹改变，生长发育迟缓，智力低下，因哭声像猫而得名，发病率只有十万分之一，解放后全国有记载的仅20例。研究证明，这是因为人的第5号染色体部分缺失而引起的遗传病。为什么染色体部分缺失就会引起这么严重的后果呢？学生：染色体是遗传物质的载体，染色体的改变会引起基因的改变。教师：我们上一节课学习的基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变，这种改变发生在分子水平上，在光学显微镜下是看不见的。但是如果生物体染色体数目发生了增减或者在结构上发生某些变化，在显微镜下就可以直接观察到，我们把染色体的这些变化称为染色体变异。既然基因位于染色体上，染色体的变化必然在遗传性状上会有所反映，所以染色体变异是生物可遗传变异的一个重要来源，也正是我们这节课所要研究的内容。板书：二、染色体变异教师利用大屏幕提供如下资料：（1）人的第5号染色体短臂缺失，患猫叫综合症。（2）果蝇X染色体上某一区段的重复，可使正常的卵圆形眼变为棒状眼。（3）近日由杭州市中医院妇科专家对一位来自浙江的妇女检查发现，她的第9号染色体臂内倒位是导致她多年习惯性流产的病因。（4）如果人的第22号染色体和第14号染色体发生易位，会使人患惯性粒细胞白血病。 （5）在黑腹果蝇中，X染色体和Y染色体多一个或少一个会影响生育力，第2染色体第3染色体多一个或少一个都是致死的。对玉米和番茄来说细胞内少一条染色体就不能成活。（6）人的第21号染色体如果多一条，就会患21-三体综合症（示照片）记作47，XX或XY，+21。第13号染色体多一条，患 综合症，记作47，XX或XY，+13，患者兔唇、腭裂、先天性心脏病、严重智力迟钝，常在出生后3个月内死亡，也有少数活到5岁，发生率为15000。如果人的第18号染色体多一条，患 Edwards综合症，记作47，XX或 XY，+18，患者头面长、大脑门、鼻梁窄而长、小嘴、腭狭窄、耳位低、短颈，几乎所有器官系统畸形，平均寿命6个月，发病率为1/10000。如果男性多一条Y染色体，记作47，XYY，有人称这样的个体为超雄性，据说这种人有反社会行为，智能稍差，但也有智能高于一般人的。（7）如果女性少一条X染色体，记作45，X，患 综合症，并患有先天性心脏病，伴有蹼颈和肘外翻。（8）如果使萝卜的染色体增加一倍则主根粗大产量高；如果使番茄的染色体增加一倍则所含的维生素C大约多了一倍。请学生根据上述材料，分析染色体的变异包括哪些类型？染色体变异有什么特点？为什么？学生：染色体变异可以分为结构的变异和数目的变异。染色体变异对生物的影响大多数是有害的，因为遗传物质的稳定性是生物长期进化的结果，也是生物正常生命活动的基础。板书： （一）染色体结构的变异教师：在某些自然或人为因素的作用下，染色体可能发生断裂，断裂端具有愈合和重接的能力。当染色体在不同区段发生断裂后，在同一条染色体内或不同染色体之间以不同的方式重接时就会导致各种结构变异的出现。计算机演示：染色体结构变异的四种类型，由学生用语言来描述。1缺失教师：缺失是指染色体上某一区段及其带有的基因一起丢失从而引起变异的现象。请思考，发生缺失的染色体在什么时期容易看到？为什么？在显微镜下有什么特殊的形态？学生讨论，教师引导：在减数分裂过程中，同源染色体联会时，因为发生缺失的染色体不能和它的正常同源染色体完全相应地配对，所以此时可以看到正常的一条染色体多出了一段或者形成一个拱形结构，还要看缺失的区段发生在染色体的一端还是两臂的内部。在屏幕上显示：染色体结构变异中的中间缺失所形成的拱形结构示意图。教师：缺失影响个体的生活力，所引起的遗传效应随着缺失片段大小和细胞所处发育时期的不同而不同。在个体发育中，缺失发生得越早，影响越大；缺失的片段越大，对个体的影响也越严重，重则引起个体死亡，轻则引起个体生活能力下降，如猫叫综合症患者。那么缺失纯合体和缺失杂合体相比，哪个的生活力更低呢？为什么？学生：应该是缺失纯合体，因为在缺失纯合体中，缺失基因所担负的重要机能都不能进行了。教师：在缺失杂合体中，例如一个杂合体Aa中，缺失带有显性基因A的一个染色体片段和缺失带有隐性基因a的一个染色体片段引起的表型效应有什么不同？对遗传工作者有什么启示？学生：一个显性基因的缺失，会使原来不应显现出来的一个隐性基因的效应显现出来，而隐性基因的缺失就没有这种效应。教师：对遗传工作者来说，出现了缺失是对基因进行定位的最好机会，只要看一看缺失后出现了什么新的表型或不正常的病态，就可以知道缺失的染色体区段上存在着与新的表型或病态有关的基因了。2重复教师：染色体上增加了相同的某个区段而引起变异的现象，叫做重复。在重复杂合体中，当同源染色体联会时，也会形成一个拱形结构或多出一段，这与缺失有什么不同？学生：拱出来或长出来的一段是重复的片段。教师：重复的遗传学效应比缺失来得缓和，并且具有累加作用，例如前述第二个实例中，果蝇的显性基因B是使复眼中的小眼数目减少，所以使复眼呈棒状，而不是正常的卵圆形，当检查果蝇X染色体上至少有四个明显的横纹，显示该基因重复了四次时，其复眼极度细小，叫做重棒眼，表明该段染色体重复次数越多，复眼中的小眼数越减少。重复对生物进化有重要作用。这是因为多余的基因可能向多个方向突变，而不至于损害细胞和个体的正常机能。突变的最终结果，有可能使“多余”的基因成为一个能执行新功能的新基因，从而为生物适应新环境提供了机会，因此在遗传学上往往把重复看做是新基因的一个重要来源。3倒位教师：染色体在两个点发生断裂后，产生3个区段，中间的区段发生180的倒转，与另外两个区段重新接合而引起的变异的现象称为倒位。请你推测一下倒位杂合体在联会时会出现什么特征？学生讨论分析，教师引导推理：一个倒位杂合体在减数分裂时为了完成同源染色体的配对，可能形成一个倒位环。教师可出示此示意图：教师提供资料：（1）倒位杂合体形成的配子大多是异常的，从而影响个体的育性，如前述人类的不孕症。（2）普通果蝇的第3号染色体上有三个基因，按猩红眼一桃红眼一三角翅脉的顺序排列。（StPD1），它的倒位纯合体的这三个基因的顺序是StD1P，虽可以正常生活，但不能与普通果蝇进行有性生殖。请分析上述二个实例说明什么问题？学生分析：倒位杂合体往往形成不平衡的配子，后代的生活力下降；倒位纯合体由于形成生殖隔离便形成了新的物种，为新物种的进化提供了有利条件。4易位教师：什么是染色体的交叉互换？发生在什么时期？学生：在减数分裂四分体时期，一对同源染色体的非姐妹染色单体之间常常会发生交叉并且相互交换一部分染色体，这是基因重组的一种形式。教师：当初学习那部分内容时就有些同学问，这种交换会不会发生在两条非同源染色体之间，现在大家应该知道，这种情形应该称为相互易位，是易位中比较常见的一种。易位是指一条染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上，从而引起变异的现象。相互易位的遗传效应主要是产生部分异常的配子，使配子的育性降低或产生有遗传病的后代，例如人类的慢性粒细胞白血病。学生提问：染色体发生断裂后，有没有可能在原处愈合？教师解疑：完全有可能，这样染色体就回复到原来的结构，不会产生变异。教师提供资料：（l）用X射线、 射线和其他射线，或某些化学药品处理，可以增加染色体断裂和结构改变的频率。（2）有人把洋葱磨碎，提取出液体，用来处理洋葱的细胞，可以引起染色体断裂。（3）在白细胞培养中，添加诱变剂（如二甲基苯蒽）可以增加染色体断裂的频率，但同时添加抗氧化剂（如维生素C、维生素E、亚硒酸钠 等）时，可降低染色体断裂的频率。（4）有实验证明，染色体断裂与致癌作用和衰老有关。教师：上述实验能说明什么？给我们什么启示？学生：某些物理和化学因素以及生物体内的代谢产物可能引起染色体断裂，而抗氧化剂有保护染色体不断裂的作用。服用抗氧化剂可能有助于癌症的预防和衰老的延缓。教师：上述染色体结构变异最早是在果蝇中发现的，因为果蝇唾腺巨大染色体是观察染色体形态、研究染色体结构变异的好材料，你觉得作为研究染色体结构变异的好材料，应具备哪些特点呢？学生讨论分析：比较粗大，染色体上有些明显的标志，在形态上容易相互区别教师：玉米的染色体就是研究染色体结构变异的好材料。玉米的10条染色体在形态上可以相互区别，特别是在减数分裂的粗线期，细丝状的同源染色体紧密地配合在一起，上面又有各种标记，如着丝粒的位置、两臂的相对长短、球节的存在与否和染色体上着色较浓的染色粒的分布等。对每一条染色体来讲，这些标记都是以一定的形式直线地排列着，所以如果这些标记不见了或重复出现，或者它们的原有排列顺序改变了，就是染色体结构变异的明确证据。果蝇唾腺细胞内的染色体一般认为是处于间期或前期状态，由于染色体连续复制，复制后形成的染色丝并不相互分开，而是纵向地密集在一起成为多线染色体，而且其上有明显的横纹，横纹的相对大小和空间排列是恒定的，可以作为识别唾腺染色体的标志。因为同源的唾腺染色体总是紧密地结合在一起，像在减数分裂的粗线期一样，所以两条同源染色体间有差别时，很容易看出来。由于这些原因，唾腺染色体也是研究染色体结构变异的好材料。教师：染色体除了可以发生结构上的变异以外，在特定的环境条件下，生物体染色体的数目也会发生改变，一类是细胞内个别染色体的增加或减少，如前述实例中的（5）、（6）、（7），会引起生物性状的改变，甚至导致生物体死亡；另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。那么，什么叫染色体组呢？计算机课讲演示：雌雄果蝇减数分裂形成精子和卵细胞的过程。教师：果蝇的精子和卵细胞中只含有一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。（二）染色体数目的变异1染色体组的概念教师：为什么染色体组又称为基因组呢？学生分析讨论：因为染色体组是指某种生物的一套完整的非同源染色体，由于一个染色体组携带着本物种的一套遗传基因，所以又叫做基因组。反馈巩固练习：（1）果蝇的体细胞中有几个染色体组？如何表示？（2）水稻有24条染色体配成12对，它的一个染色体组包含多少条染色体？（3）你认为人类基因组计划应该完成多少条染色体的基因组作图和分析？为什么？（提示：因为人的一个染色体组包括了23条非同源染色体，而人属于XY型性别决定，Y染色体的基因与X上的不尽相同，所以还应该加上Y染色体。）第二课时引入新课：上课之初，教师可以拿几块市售无籽西瓜和一些多倍体草莓分给几个同学吃，并提示学生：“这些与普通的西瓜和草莓相比有什么不同？”学生：无籽，食用方便，个大，味甜教师：这些都是经过染色体加信而形成的多倍体生物，那么它们是如何培育出来的呢？这就与我们今天要学习的染色体数目变异的内容有关。首先复习上节课的内容：什么叫染色体组？假如我们把一副扑克牌去除大王和小王，剩下的看成一个细胞中全部的染色体，你认为这个细胞中包括几个染色体组？每个染色体组中有多少条染色体？学生：相当于四个染色体组，每组有13条染色体。教师结合下表概述染色体数目变异的一些基本类型：类别名称符号染色体组示例整倍体单倍体二倍体三倍体同源四倍体异源四倍体 （ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（WNPQ）（WNPQ）非整倍体单体缺体三体双三体四体（ABCD）（ABC）（ABC）（ABC）（ABCD）（ABCD）（A）（ABCD）（ABCD）（AB）（ABCD）（ABCD）（AA）教师结合果蝇体细胞的染色体图解指出：果蝇就是二倍体，那么什么叫二倍体？哪些生物是二倍体呢？2学生：由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组的叫做二倍体。例如人、果蝇、玉米、几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。教师：什么是多倍体？哪些生物是多倍体？3多倍体：（1）概念；（2）举例。教师出示下表列举的常见多倍体植物，使学生认识到多倍体植物的普遍存在：三倍体同源四倍体异源四倍体异源六倍体异源八倍体香蕉（33）四倍体水稻（48）陆地棉（53）普通小麦（42）小黑麦（56）黄花菜（33）四倍体洋葱（32）烟草（48）燕麦（42） 无子西瓜（33）唐菖蒲（60）萝卜甘蓝（36） 唐菖蒲（45）四倍体槐（92） 桑（45）四倍体桑（60） 教师：研究表明，帕米尔高原的高山植物有65的种类是多倍体，请分析多倍体产生的主要诱因？细胞中染色体加倍的机制是什么？（3）产生的原因学生根据有丝分裂和减数分裂各时期的图像分析：在自然界中，多倍体的形成可以发生在有丝分裂过程中也可发生在减数分裂过程中，细胞由于受到外界环境条件（如温度骤变）或生物内部因素的干扰，纺锤体的形成受到破坏，以致染色体不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是就形成染色体数目加倍的细胞。如果这样的细胞继续进行正常的有丝分裂，或者染色体数目加倍的配子发生受精作用，都可以发育成染色体数目加倍的组织或个体。教师提供下列资料：四倍体水稻的千粒重量是二倍体水稻的两倍，蛋白质含量提高515，但每穗粒数稍有降低，单位面积增产达50以上。四倍体葡萄的果实比二倍体品种的大得多。四倍体番茄的维生素C的含量比二倍体的品种几乎增加了一倍。四倍体萝卜的主根粗大，产量比最好的二倍体品种还要高。三倍体甜菜比较耐寒，含糖量和产量都较高，成熟也比较早。三倍体的杜鹃花因为不育，所以开花时间特别长。三倍体的西瓜