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第2章 基因和染色体的关系
第1节 减数分裂和受精作用
第3课时 受精作用
教案
★教学目标
生命观念：
1.通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片及精子和卵细胞的形成过程视频，概述精子和卵细胞的形成过程，比较其异同，并归纳减数分裂的定义。
2.说明减数第一次分裂和减数第二次分裂的特征及区别。
科学思维：
1.分析减数分裂过程，归纳概括减数分裂中DNA、染色体等的变化；阐明减数分裂过程中染色体的行为变化特点以及染色体和DNA的数量变化关系。
2.阐明有性生殖中基因的分离和自由组合使得子代的基因型和表型有多种可能。
科学探究：
1.通过观察蝗虫精母细胞分裂装片，掌握实验技能，达到对减数分裂的感性认识。
2.通过探究建立减数分裂中染色体变化的模型，理解配子中染色体组合的多样性。
社会责任：说出减数分裂和受精作用对生物遗传和变异的重要意义。
★教学重点难点
教学重点：1.减数分裂的概念和过程以及减数分裂过程中染色体的行为变化和DNA的数量变化。
2.受精作用的过程及其意义。
3.理解配子中染色体组合的多样性。
教学难点：1.减数分裂过程中染色体、DNA分子数目的变化规律。
2.分裂过程中染色体组合的多样性。
3.建立减数分裂中染色体变化的模型。
★教学过程
一、导入新课
【教师】旧知温习：精子和卵细胞的形成过程。带领学生回顾旧知识。
【学生】回顾旧知。
【教师】经减数分裂形成的精子和卵细胞，要相互结合形成受精卵，才能发育成新个体。对胚子的额进一步了解，有助于理解受精作用的实质和意义。
【提出问题】父亲体内的所有精原细胞，其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”，同样的精（卵）原细胞会产生不同的配子吗？
进而引出接下来所学习的内容——配子中染色体组合的多样性。
二、讲授新课
（一）配子中染色体组合的多样性
【教师】展示性原细胞的图像，引导学生思考下面两个问题。
【思考1】若为一个精原细胞，减数分裂能形成几种精细胞？
【思考2】若为一个卵原细胞，减数分裂能形成几种卵细胞？
【探究·实践】建立减数分裂中染色体变化的模型
1.目的要求
通过建立减数分裂中染色体数目和行为变化的模型，加深对减数分裂过程及其特点的认识，理解配子中染色体组合的多样性，领悟减数分裂的意义。
2.材料用具
较大的白纸，铅笔或彩笔，适于制作染色体的材料（如橡皮泥、扭扭棒、细树枝、纸卷等）
选材要求：①细胞内染色体数量较少。
②选择雄性个体的生殖器官进行取材观察。
3.实验步骤
（1）模拟减数分裂中染色体数目和主要行为的变化
①用两种颜色的橡皮泥制作染色体，每种颜色制作两条大小不同染色体，每条染色体由两条单体组成（注意：一种颜色的两条染色体分别与另一种颜色的两条染色体大小相同）。两种颜色分别代表来自父方和母方。
②在纸上画一个足够大的初级精母细胞的轮廓，能够容纳所制作的四条染色体。画出中心体和纺锤体。
③将染色体放在画好的细胞内，让两条长度相同、颜色不同的染色体配对，使着丝粒靠近。
④将两对染色体横向分别排列在细胞中央的赤道板两侧。
⑤双手分别抓住并移动染色体的着丝粒，使两种颜色的染色体分离，分别移向细胞的两极。
⑥在另一张纸上再画两个次级精母细胞的轮廓，并画出中心体和纺锤体。将已经移到细胞两极的染色体分别放到这两个新细胞中。
⑦将新细胞中的染色体横向排列在细胞中央的赤道板处。平均分开每条染色体上连接染色单体的小橡皮泥——相当于着丝粒分离。
⑧分开着丝粒，再将染色体分别拉向细胞的两极。
⑨在两极有染色体部分画出细胞轮廓，代表新细胞生成。
（2）模拟减数分裂中非同源染色体的自由组合
进行模拟活动前应该先设计，并考虑以下问题：
①细胞中至少需要几对染色体？
②假设细胞中有2对染色体，减数分裂Ⅰ时，非同源染色体有几种组合方式？
③怎么模拟减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ所产生的子细胞？
（3）模拟减数分裂中四分体时期非姐妹染色单体间的互换
进行模拟活动前应该先设计，并考虑以下问题：
①怎样模拟四分体时期非姐妹染色单体间的互换？
②如果发生了互换，怎样模拟减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ所产生的子细胞？
小组讨论，问题探讨：
讨论1.描述减数分裂中染色体的数目和主要行为的变化，分析其意义。
在减数分裂Ⅰ中，先后出现同源染色体联会、四分体形成、非姐妹染色单体间的互换、同源染色体分离并移向细胞两极等行为变化；减数分裂Ⅰ后，细胞中的染色体数目减半。在减数分裂Ⅱ中，每条染色体的着丝粒分裂，两条姐妹染色单体随之分开，并分别移向细胞的两极，最终进入两个子细胞。减数分裂产生了多种多样的配子，配子的染色体数目减半。这为之后通过受精作用使同一双亲的后代呈现多样性，并维持每种生物前后代染色体数目的恒定提供了保证。总的来讲，减数分裂和受精作用共同保证了遗传的稳定性和多样性。
讨论2.根据以上三个模型，说说减数分裂产生多种配子的原因。
在减数分裂中，非同源染色体的自由组合、联会时非姐妹染色单体间的互换，都会使减数分裂产生多种配子。
讨论3.与其他小组交流建构模型的过程，如果条件允许，建议在计算机上制作减数分裂的动态模型。
【教师】在生物的体细胞内，染色体的数目往往是比较多的。例如，人的体细胞中就有23对染色体。那么人在形成精子或卵细胞时，可能产生多少种类型的配子呢？
【学生】回答。
1个有n对同源染色体的精原细胞可以产生（ 2 ）种精子
1个有n对同源染色体的雄性个体可以产生（ 2n ）种精子
1个有n对同源染色体的卵原细胞可以产生（ 1 ）种卵细胞
1个有n对同源染色体的雌性个体可以产生（ 2n ）种卵细胞
【总结】
1.配子种类：
组合方式（或产生的配子种类）=2n（n为同源染色体的对数）
2.配子中染色体组合多样性的原因
（1）减数分裂 Ⅰ 后期，非同源染色体自由组合
【提出问题】人的体细胞中有23对同源染色体，那么人在形成精子或卵细胞时，可能产生多少种配子呢？
【学生】回答问题。
【总结】含有 n 对同源染色体的精（卵）原细胞形成的配子种类。
①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；
②一个含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；
③一个含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。
（2）减数分裂 Ⅰ 前期，四分体中非姐妹染色单体交叉互换
【提问】（1）细胞中至少需要几对染色体？
【学生】回答：至少需要2对染色体。
【提问】（2）假设细胞中有2对染色体，减数分裂Ⅰ时，非同源染色体有几种组合方式？
【学生】回答：有2种组合方式。假设分别用A、A'和B、B'表示2对染色体，则减数分裂Ⅰ时，非同源染色体的组合有两种：（1）A、B和A'、B'；（2）A、B'和A'、B。
【教师】如果再把非姐妹染色单体间的交叉互换考虑进去，通过减数分裂产生的配子种类就更多了。请你想一想，这对于生物的多样性的形成有什么意义。
（二）受精作用
【教师】引导学生从受精作用的定义、过程和结果三个方面进行总结归纳。
1.定义：受精作用是卵细胞和精子相互识别，融合成为受精卵的过程。
2.过程：
再受精作用进行时，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融合，使彼此的染色体会合在一起。
（受精卵的细胞质几乎全部来自卵细胞）
3.结果：
受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，保证了物种染色体数目的稳定，其中有一半的染色体来自精子（父方），另一半来自卵细胞（母方）。
未受精时，卵细胞代谢比较缓慢。受精过程使卵细胞变得十分活跃。受精卵迅速进行分裂和分化，开始了个体发育过程。
（三）减数分裂和受精作用的意义
1.减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性。对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。
2.配子的多样性和精卵结合的随机性，使同一双亲的后代呈现多样性。有利于生物适应多变的自然环境，有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。
【思维训练】
项目 遗传稳定性 遗传多样性
配子形成 减数分裂形成的配子的染色体数目减半；而且每个配子中的染色体是一整套非同源染色体的组合。 在减数分裂过程中，联会时非姐妹染色单体间的互换，减数分裂Ⅰ时非同源染色体的自由组合，都导致了配子中染色体组合的多样性。
受精作用 卵细胞和精子的结合，使受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，生物的性状是由染色体上的遗传物质控制的，因此，染色体数目的恒定维持了遗传的稳定性。 卵细胞和精子的随机结合，进一步增加了受精卵中染色体组合的多样性，因而增加了遗传的多样性。
（四）课堂小结
★板书设计
2.1 减数分裂和受精作用
第3课时 受精作用
一、配子中染色体组合的多样性
1.探究实践：建立减数分裂中染色体变化的模型
2.配子中染色体组合多样性的原因
二、受精作用：定义、过程和结果
三、减数分裂和受精作用的意义

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