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高中生物人教版必修二第五章基因突变及其他变异5.2染色体变异B1教案

查看最受欢迎《第2节染色体变异》教案 2024年人教版高中生物必修二遗传与进化教案（全册）

2023-09-04 19:33
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高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2节染色体变异教学设计及反思

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这是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2节染色体变异教学设计及反思，共9页。教案主要包含了知识与技能，过程与方法，情感等内容，欢迎下载使用。

第五章基因突变及其他变异 5.2 染色体变异B1

教学目标

一、知识与技能

1．理解染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的概念。

2．理解单倍体以及多倍体的特点、形成原因及其在育种上的意义。

3．说出染色体结构变异的基本类型。

4．让学生初步了解单倍体育种、化学方法诱导多倍体育种及杂交育种的几种方法。

二、过程与方法

1．以果绳为例，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。

三、情感、态度与价值观

1．人工诱导多倍体的育种上的应用及成就。

2．培养学生的思维能力，建立外因通过内因起作用的辩证唯物主义观念，对学生进行科学价值观的教育和爱国主义教育。

教学重点及解决办法

1．教学重点

（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。

2．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；用多媒体教学出示制作的雄果蝇染色体组图解活动课件，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，用八倍体小黑麦说明人工诱导多倍体育种的原理和方法。

教学难点及解决办法

1．教学难点

多倍体和单倍体的形成原因。

2．解决方法

（1）多倍体的形成原因，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。

（2）单倍体形成原因，给学生足够的时间，同桌相互讨论，再集中疑难问题，老师给予点拨。

教学过程

第一课时

一、导入新课

1．故事导入

上海第五人民医院曾经降生过一个猫叫综合征男婴，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。此病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？

2．问题导入

（1）可遗传的变异主要有几个来源？

（2）基因突变导致生物变异的原因是什么？

（3）什么是基因？它与染色体的关系是什么？

通过对细胞有丝分裂、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，染色体的结构和染色体的数目可以发生改变。今天，我们来学习这方面的内容。

二、新课教学

（一）染色体结构的变异

对于一个生物体来说，正常情况下，其染色体的结构和数量都是稳定的。但在自然条件或人为因素的影响下，染色体的结构和数量均会发生改变，那么染色体的变异会使生物性状发生怎样的变化呢？

1．染色体变异的概念

在自然条件和人为条件的改变的情况下，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。

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

教师引导学生阅读P85教材内容及图5-5，然后通过问答的形式让学生总结出结构变异的4种类型。

问：“猫叫综合征”的症状是什么？是怎样引起的？它属于哪种染色体变异？

答：婴儿哭声像猫叫。是人的第五号染色体部分缺失引起的遗传病，属于染色体结构变异。

问：染色体结构变异有哪几种类型？

染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位四种类型。

缺失：染色体断裂而丢失了一段，其中所含的基因也随之丧失，使生物性状有明显的改变。例如儿童中的猫叫综合征，患儿哭声像猫叫，两眼距离较远，智力低下，生活力差。这种病就是由于第五对常染色体有一短臂缺失所致。

重复：染色体增加了片段，重复与缺失常相伴发生。从进化的观点看，重复很重要，因为它提供了额外的遗传物质，有可能执行新的功能。

倒位：染色体某一片段作180°的颠倒，造成染色体上的基因排列顺序改变。在灵长类染色体进化的研究中证实，染色体倒位是进化中的重要事件。如在染色体结构的比较中发现，人与黑猩猩之间发生过6次倒位，黑猩猩与大猩猩之间发生过8次倒位。

易位：非同源的染色体之间互换染色体片段，改变了染色体上基因的连锁关系。人类中也发现有染色体易位的疾病，如人的慢性粒细胞白血病，就是22号染色体长臂片段易位到其他染色体上所致。

注意：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位都缺失时，某些基因都不存在，就有可能造成死亡。

除染色体结构变异外，染色体数目的改变对生物新类型的产生起着很大的作用，特别是细胞内整套染色体数目的成倍增加或减少在生产实践中应用比较普遍。我们重点探讨这一问题。

（二）染色体数目变异

1．染色体数目变异的类型

染色体数目改变包括两类：

（1）细胞内个别染色体增加或减少。

人类有一种叫21三体综合征的遗传病，患者比正常人多了一条21号染色体，其症状是智力底下，身体发育缓慢等。再如人类的另一种遗传病叫性腺发育不良，患者比正常人少了一条X染色体，外观表现为女性，但性腺发育不良，没有生育能力。

（2）细胞内的染色体数目以染色体组形式成倍地增加或减少。

例如，二倍体（2n）细胞有丝分裂时，若染色体复制了，但由于某种原因细胞并未分裂，则这个细胞的染色体就加倍成四倍体（4n）。四倍体细胞减数分裂产生的配子，其染色体就为原来二倍体产生配子的染色体数的二倍，这样的雌、雄配子结合产生的合子为四倍体，这样的配子与原来的二倍体产生的配子结合而成的合子为三倍体（3n）。普通西瓜为二倍体（2n=22），产生的配子有11条染色体，即n=11。普通西瓜在幼苗期用秋水仙素处理，可以得到四倍体西瓜（4n=44）。把四倍体作为母本（配子2n=22），普通西瓜为父本（配子n=11），杂交产生三倍体西瓜（3n=33），它不能产生可育的配子，不能正常结子，即为无子西瓜。这种类型的变异在实践中的应用很普遍。那么，什么是染色体组呢？

2．染色体组

出示果蝇的染色体图，学生阅读教材。

问：果蝇体细胞中有几条染色体？几对同源染色体？其中有几对常染色体和性染色体？

答：8条；4对；3对常染色体和1对性染色体。

问：什么是减数分裂？减数分裂最主要的特点是什么？

答；减数分裂是指细胞连续分裂两次，而染色体在整个分裂过程中只复制一次的细胞分裂方式。减数分裂最主要的特点是：同源染色体分离，非同源染色体自由组合。

问：雄果蝇产生精子时必须进行减数分裂，能产生几种精子？数目相等吗？

答：两种；数目相等。

问：每个精子所含的染色体分别是什么？

答：II、III、IV、X ；II、III、IV、Y。

问：对一个精子而言，染色体的形态、大小相同吗？为什么？

答：不同，因为经同源染色体分离，精子中都不含同源染色体。

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。

问：果蝇、玉米、人的一个染色体组中分别有多少条染色体？

答：4条、10条、23条。

3．二倍体和多倍体

（1）二倍体

①概念：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二倍体。

②实例：人、玉米、果蝇等几乎全部的动物和过半数的高等植物都是二倍体。

强调：我们以前研究的生物基本上都是二倍体，用2N表示染色体的数目，2表示2个染色体组，N表示一个染色体组含有的染色体的数目。

（2）多倍体

①概念

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。

②多倍体产生的原因

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。

③人工诱导多倍体在育种上的应用

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。

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？

目前最常用而且最有效的方法，是用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗。当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体形成，导致染色体不分离，从而引起细胞内染色体数目加倍。染色体数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂，将来就可以发育成多倍体植株。目前世界各国利用人工诱导多倍体的方法已经培育出不少新品种，如含糖量高的三倍体无子西瓜和甜菜等。

（秋水仙素是一种从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取出来的一种植物碱。呈白色或淡黄色的粉末或针状结晶，易溶于冷水，酒精，一般多使用它的水溶液。有剧毒，使用时应特别注意。）

问：为什么不能用秋水仙素处理成熟的植株？

A．成熟植株正处于分裂期的细胞少。

B．成熟植株细胞多，用秋水仙素处理不可能使大多数细胞内的染色体数加倍。

三倍体无子西瓜的培育

在多倍体育种中，三倍体无子西瓜的培育比较具有代表性。我国科技工作者经过多年探索，培育出不少三倍体无子西瓜的优良品种。下面以三倍体无子西瓜为例，介绍多倍体的培育过程（看课件上的示意图）。人们平常食用的西瓜是二倍体。在二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理，可以得到四倍体植株。然后，用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，进行杂交，得到含有三个染色体组的种子。把这些种子种下去，就会长出三倍体植株。由于三倍体植株在减数分裂的过程中，染色体的联会发生紊乱，因而不能形成正常的生殖细胞。当三倍体植株开花时，需要授给普通西瓜（二倍体）成熟的花粉，刺激子房发育而成为果实（西瓜）。因为胚珠并不发育成为种子，所以这种西瓜叫做无子西瓜。

4．单倍体

在生物的体细胞中，染色体数目不仅可以成倍增加，也可以成倍减少。

例如，我们在初中生物中学过蜜蜂中的工蜂和蜂王由受精卵发育而成，而雄蜂由未受精卵直接发育而成。因此，雄蜂体细胞中的染色体数是工蜂和蜂王的一半。像这样，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，称为单倍体。

提问：一倍体一定是单倍体吗？单倍体一定是一倍体吗？

提示：一倍体一定是单倍体；单倍体不一定是一倍体。

提问：二倍体物种所形成的单倍体中，其体细胞中只含有一个染色体组，这种说法对吗？为什么？

提示：对，因为在体细胞进行减数分裂形成配子时，同源染色体分开，导致染色体数目减半。

提问：如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体，其体细胞中就含有两个或三个染色体组，我们可以称它为二倍体或三倍体，这种说法对吗？

提示：不对，尽管其体细胞中含有两个或三个染色体组，但因为是正常体细胞的配子所形成的物种，因此，只能称为单倍体。

提问：单倍体中可以只有一个染色体组，但也可以有多个染色体组，对吗？

提示：对，如果某物种是二倍体，则其配子所形成的单倍体中含有一个染色体组；如果某物种是四倍体、六倍体等多倍体，则其配子所形成的单倍体含有两个或两个以上的染色体组。

提问：单倍体与普通植株相比具有什么特点？