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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1课时 减数分裂 精子的形成过程
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
当孟德尔的遗传规律被重新发现以后，有一个问题始终没有解决：基因在细胞中究竟有没有物质基础呢？孟德尔所假设的颗粒状的因子，究竟是不是物质的实体？如果是，又存在于细胞中的什么位置？
对细胞分裂的深入研究和观察，使人们推测到基因和染色体的关联。摩尔根著名的果蝇杂交实验，使这一问题有了确凿的答案。
引出本章学习内容——基因与染色体的关系。
小组讨论，问题探讨
在腐烂的水果周围常可看到飞舞的果蝇。果蝇的生长周期短，繁殖快，染色体少且容易观察，是遗传学上常用的实验材料。下图是黑腹果蝇雌雄个体的体细胞和配子的染色体示意图。
小组讨论，问题探讨：
1.配子的染色体与体细胞的染色体有什么差别？
提示：配子的染色体与体细胞的染色体的区别在于：（1）配子中的染色体数目是体细胞中的一半；（2）配子的染色体是由体细胞的每对同源染色体中的一条组合而成的。
2.针对这幅图，你还能提出什么问题或猜想？
【教师】带领学生回顾高等植物细胞有丝分裂。
【提出问题】进行有性生殖的生物也是通过有丝分裂的方式产生雌雄配子吗？
【学生】思考并回答。
【思考】受精卵染色体46条，人体体细胞染色体数46条，精子和卵细胞的染色体数目是多少？
【学生】思考问题。
【教师】提出问题：如果配子的形成与体细胞的增殖一样，也是通过有丝分裂形成的，结果会怎样？
【学生】思考并回答。
提示：如果配子也是通过有丝分裂形成的，那么配子中的染色体数目和体细胞中的将是一致的。
【魏斯曼的预测】魏斯曼从理论上预测：在精子和卵细胞成熟的过程中，必然有一个特殊的过程使染色体数目减少一半；受精时，精子和卵细胞融合，染色体数目得以恢复正常。这个天才的预见被其他科学家通过显微镜观察所证实。
进而引出课题——特殊方式的有丝分裂——减数分裂。
二、讲授新课
第1课时 减数分裂
【教师】组织学生阅读课本19-21页的相关内容，归纳总结精子的形成过程。
【学生】自主阅读课本19-21页的相关内容，老师进行归纳强化。
（一）精子的形成过程
1.形成场所：睾丸的曲细精管（哺乳动物）。
（1）精子是在睾丸的曲细精管中形成；
（2）曲细精管中有原始的雄性生殖细胞——精原细胞。
曲细精管中有大量原始的雄性生殖细胞——精原细胞，每个精原细胞的染色体数目都与体细胞相同。
精原细胞可通过有丝分裂进行自我增殖。
2.形成的过程：
【教师】展示精子的形成过程示意图，结合教材内容，引导学生概括精子的形成过程。
【教师讲解】
当雄性动物性成熟时，睾丸里的一部分精原细胞就开始进行减数分裂。科学家发现，在减数分裂前，睾丸中的部分精原细胞的染色体复制一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次，最后形成四个精细胞。
这两次分裂分别为减数分裂I（也叫减数第一次分裂）和减数分裂II（也叫减数第二次分裂）。
精细胞再经过变形，就形成了成熟的雄性生殖细胞——精子。
【学生】认真听讲，做好笔记，
【教师】展示哺乳动物精子的形成过程示意图，通过分析，概括减数分裂每个时期的主要特征变化。
【学生】分析哺乳动物精子的形成过程示意图，概括减数分裂每个时期的主要特征变化。
【教师】进行补充讲解。师生共同进行归纳。
3.过程中各时期的特征
（1）减数分裂前的间期：精原细胞完成进行DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长。
（2）减数分裂Ⅰ前期：同源染色体（质）联会配对，形成四分体。在四分体中，非姐妹染色单体会发生片段上的交换（交叉互换）。
①膜仁渐失现两体；
②同源染色体联会（配对），形成四分体；
③四分体的非姐妹染色单体可以发生互换。
【补充讲解】同源染色体：是指一条来自父方、一条来自母方，形态和大小一般相同的两条染色体。
①配对的两条染色体，形状和大小一般都相同；
②一条来自父方，一条来自母方。如：A与B，C与D。
【补充讲解】姐妹染色单体：一条染色体复制后形成的两条完全一样的染色单体，由着丝点连在一起。如：a与a'，b与b'。
A与C→非同源染色体；a与b→非姐妹染色单体。
【补充讲解】联会：同源染色体两两配对的现象。
【补充讲解】四分体：联会后的每对同源染色体就含有四条染色单体，叫做四分体。
【注意】同源染色体联会时，四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕，并交换相应的片段。
[一个四分体 = 两条同源染色体 = 四条染色单体 ]
【补充讲解】交叉互换：四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕并交换相应片段。
（3）减数分裂Ⅰ中期：同源染色体两两成对，整齐的排列在细胞中央的赤道板两侧，每条染色体的着丝粒都附着在纺锤丝上。
（4）减数分裂Ⅰ后期：在纺锤丝的牵引下，配对的两条同源染色体彼此分离，非同源染色体自由组合，分别向细胞的两极移动。
【思考】细胞两极的这两组染色体，非同源染色体之间是自由组合的吗？
初级精母细胞两极的这两组染色体，非同源染色体之间是自由组合的。
（5）减数分裂Ⅰ末期：在两组染色体到达细胞的两级后，细胞膜从中间向内凹陷，细胞均分为两个次级精母细胞。一个初级精母细胞分裂形成两个次级精母细胞，染色体数目减半。
减数分裂Ⅰ的主要特征：同源染色体配对——联会；四分体中的非姐妹染色单体可以发生互换；同源染色体分离，分别移向细胞的两极，非同源染色体自由组合；染色体数目减半。
【特别强调】染色体数目减半。
次级精母细胞中染色体数目只有初级精母细胞中的一半，且不存在同源染色体。
原因：减数分裂Ⅰ中，同源染色体分离，并分别进入两个子细胞。
【思考】在减数分裂Ⅰ中染色体出现了哪些特殊的行为？这对于生物的遗传有什么重要意义？
在减数分裂Ⅰ中出现了同源染色体联会、四分体形成、非姐妹染色单体间的互换、同源染色体分离等行为，使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的染色体数目比初级精母细胞的减少一半。上述过程可使配子的染色体数目减半。再通过卵细胞和精子结合成受精卵的受精作用，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。上述过程还可以使通过减数分裂产生的配子种类多样化，从而增加了生物遗传的多样性，有利于生物适应多变的自然环境，有利于生物的进化。
【教师讲述】减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ之间通常没有间期，或者间期时间很短，染色体不在复制。减数分裂Ⅱ细胞中的变化和有丝分裂期近似。
（6）减数分裂Ⅱ前期：非同源染色体散乱分布，每个次级精母细胞中无同源染色体，染色体比减数分裂Ⅰ减少一半。
注意：减数分裂Ⅱ间期的时间很短（几乎没有），但一定无染色体的复制。
（7）减数分裂Ⅱ中期：每个次级精母细胞中无同源染色体，染色体的着丝粒排列在赤道板上。
（8）减数分裂Ⅱ后期：每个次级精母细胞中无同源染色体，每条染色体的着丝粒分裂，两条姐妹染色单体随之分开，成为两条染色体。在纺锤丝的牵引下，分别向细胞的两极移动（染色体数暂时加倍）。
（9）减数分裂Ⅱ末期：两个次级精母细胞分裂成四个精细胞，每个精细胞中无同源染色体。
减数分裂Ⅱ的主要特征：每条染色体的着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，分别移向细胞的两极。
减数分裂后，精细胞经过复杂的变形成为呈蝌蚪状的精子。
【思考】精细胞的变形对受精作用有什么意义？
精细胞的变形是指由精细胞变为精子的过程，其中细胞核变成精子头部的主要部分，高尔基体发育为头部的顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体集中在尾的基部形成线粒体鞘。变形后的精子具备了游向卵细胞并进行受精作用的能力。
（二）课堂小结
★板书设计
2.1 减数分裂和受精作用
第1课时 减数分裂（精子的形成过程）
一、精子的形成过程
1.形成场所：睾丸的曲细精管
2.形成过程
3.减数分裂各时期的特征

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