人教版生物高中必修二《减数分裂和受精作用》教学设计(教案).pdf

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1、减数分裂和受精作用 教学过程 课前准备 1.某家庭的亲子照片（如某知名人物或本校教师等）。2.进行“建立减数分裂中染色体变化的模型”的建构所需的材料。3.实物投影仪、白纸（或投影机和透明胶片）。情境创设 教师用投影显示萨达姆与其长子乌代（左）和次子库赛（右）合影的资料照片。如图2125。图 2125 教师：照片上的三个人分别是谁啊？学生：萨达姆与其长子乌代（左）和次子库赛（右）。教师：乌代与库赛均为萨达姆与其妻子所生，但为什么他们三个人会长得不一样？要想明白其中的道理，还需学习“受精作用”的内容。师生互动 1.配子中染色体组合的多样性 教师：同学们已经知道，减数分裂形成的精子和卵细胞，必须相互

2、结合形成受精卵，才能发育成新个体。那么高等动物个体发育的起点是什么？学生：受精卵。教师：很好。我们已经知道，父亲体内所有的精原细胞，染色体组成并无差别；母亲体内的卵原细胞也是如此。但为什么会出现萨达姆与其儿子乌代和库赛的情况？学生：是不是参加受精作用的精子和卵细胞的染色体组成是不一样的呢？教师：这猜想有道理。究竟是不是这样，我们可以通过模型建构“建立减数分裂中染色体变化的模型”来寻找答案。教师：在我们进行模型建构之前，让我们一起来复习减数分裂过程中染色体的数目与主要行为变化。教师投影显示“哺乳动物精子的形成过程图解”，师生共同回顾减数分裂过程中染色体的数目与主要行为变化。教师：下面让我们进行“

3、建立减数分裂中染色体变化的模型”的模型建构。教师组织学生按下表的“活动准备”“模拟减数分裂中染色体数目及主要行为的变化”，和“模拟减数分裂过程中非同源染色体的自由组合”的顺序进行模型建构，教师则巡视检查学生在模型建构过程中存在的问题，并提醒学生在动手建构的过程中思考相应的问题。“表达与交流”一项采用两组学生分别演示，一方面起示范作用，另一方面也有利于发现学生在模型建构中存在的问题。由于本活动项目由两人合作完成，为更好地培养学生的合作精神，提高实验效率，所以教师可建议学生在活动准备和染色体的行为变化等方面进行分工合作。实验方案如下：建构过程 方法步骤 学生思考 活动准备 本活动由两人一组合作完成

4、 1.染色体在什么时候复制？2.初级精母细胞中有几个中心体？几个中心粒？1.用橡皮泥做出 4 条黄色和 4 条红色的染色单体，其中 2 条黄色的染色单体长 34cm,2 条长 68cm；2 条红色的染色单体长34cm,2 条长 68cm 2.把颜色、长度相同的两条染色单体成对并排放置。用同一种颜色的小块橡皮泥代表着丝点，在两条染色单体中部用小块橡皮泥粘起来，代表减数分裂开始时已完成复制的染色体 建构过程 方法步骤 学生思考 3.在纸上画一个足够大的初级精母细胞的轮廓，能够容纳所做的 4 条染色体。画出中心体和纺锤体 1.模拟减数分裂中染色体数目及主要行为1.把做好的染色体放在画好的细胞内，让长

5、度相同、颜色不同的两条染色体配对，使着丝点靠近。红色、黄色分别代表来自母方和父方的染色体 1.各 步 骤 分别模拟了减数分裂过程中何时何种染色体行为？的变化 2.将两对染色体横向排列在纺锤体中部赤道板处，红色和黄色染色体分别放在赤道板的两侧 2.减 数 分 裂开始时细胞内有几条染色体？有多少个DNA分子？染色体数目减半发 生 在 什 么 时候？3.减 数 分 裂结束时形成的每个子细胞中有多少条染色体？4.如 果 模 拟卵细胞的形成，应该怎么做？3.双手分别抓住并移动染色体的着丝点，使红色和黄色的染色体分离，分别移向细胞的两极 4.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

6、已经移到细胞两极的染色体分别放到这两个新细胞中 5.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的小块橡皮泥相当于着丝点分裂。抓住粘有小块橡皮泥（即着丝点）的部位，把染色体分别拉向细胞的两极。尽量一次移动所有的染色体，像在活细胞中发生的一样。然后，在两极有染色体的部分画出细胞轮廓，代表新细胞生成 2.模 拟1.同活动一的方法步骤“染色体配对”1.你 认 为 含减数分裂过程中非同源染色体的自由组合 2.将两对染色体横向排列在纺锤体中部赤道板处 注意：这次要在赤道板每一侧放两条不同颜色的染色体 有两对同源染色体的初级精母细胞能产生几种配子？产生每一种配子的比例是多少？如果含

7、有3 对同源染色体呢？如果有 n 对呢？2.从 建 立 模型的过程来看，减数第一次分裂与减数第二次分裂的 不 同 点 有 哪些？3.同活动一的方法步骤“染色体移向细胞的两极”4.同活动一的方法步骤“一个细胞分裂成两个细胞”5.同活动一的方法步骤“模拟减数分裂第二次分裂”3.表达与交流 1.教师准备实物投影仪（或投影机），画有一个初级精母细胞和画有两个次级精母细胞的白纸（或透明胶片）各一张 1.教 师 与 学生共同观看学生的演示过程，并作点评。（对演示学生的评价尽量以肯定为主）2.任选一组学生演示“模拟减数分裂中染色体数目及主要行为的变化”，并予以相应的说明 3.任选一组学生演示“模拟减数分裂过

8、程中非同源染色体的自由组合”，并予以相应的说明 2.染色体的初级精母细胞共能产生几种配子呢？教师：从我们进行“减数分裂过程中非同源染色体的自由组合”的实验中，大家可以发现有两对同源染色体的初级精母细胞共能产生几种配子呢？学生：4 种。教师：如果初级精母细胞有 3 对同源染色体呢？学生：8 种。教师：大家可以推算一下我们人类成熟男性共能产生多少种的精子（不考虑非姐妹染色单体的交叉互换）。学生：223种。教师：因此，在不考虑非姐妹染色体的交叉互换的情况下，如果一种生物有 n 对同源染色体，则该生物能产生的配子种类数是2n。4.受精作用 教师播放精子与卵细胞结合受精的录像，引导学生观察、思考。教师：

9、什么是受精作用？学生：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。教师：那卵细胞和精子依靠什么物质进行相互识别？学生：细胞膜外面的糖蛋白。教师：很好。现在同学们能否把刚才所看到的受精作用过程的录像介绍一下？学生：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，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。教师：通过受精作用，染色体数目出现什么变化？学生：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）。教师：现在我们回头看看同

10、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呢？学生：明白。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。教师：总结得很好。接下来我们来看看卵细胞在受精前后的变化。未受精时，卵细胞好像睡着了，细胞呼吸和物质合成进行得比较缓慢。受精过程使卵细胞变得十分活跃。教师显示以下胚胎分裂分化系列图片（如图2126）。图 2126 教师：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

11、卵以什么方式进行分裂？学生：有丝分裂。教师：同学们，当我们看这些图片的时候，不知你是否也感觉到生命的神奇和来之不易：一个成熟的男子每次释放的精子约为2 亿3 亿个，但能到达卵细胞周围的只剩下几十至数百个，而最终完成受精作用的只有一个精子。受精卵发育成新生儿要经过“十月怀胎”，在母亲怀孕和我们成长的过程中，只要有任何的意外，都会让我们提早离开这美好的世界。所以，我们有理由不爱惜自己的生命吗？学生：没有。我们要珍惜生命，爱护自己。5.减数分裂和受精作用的意义 教师：现在大家是否明白我们课前所提的问题“乌代与库赛均为萨达姆与其妻子所生，但为什么他们三个人会长得不一样”的原因啦？学生：主要是因为减数分

12、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。教师：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？教师：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。教师从成体开始边讲边逐步展示减数分裂、受精作用图解（图 2127）。图 2127 教师：从图 2127 中可以看出，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

13、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，都是有规律可循的。教师精讲 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）：（1）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。（2）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。（3）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。评价反馈 1.青蛙的精子与卵细胞按受精过程可分为下列步骤，其中体现受精作用实质的是 A.精子和卵细胞接触 B.精子头部进入细胞内 C.卵细胞形成受精膜 D.精子与卵细胞核的融合

14、解析：精子和卵细胞通过受精作用过程中的细胞核融合，使受精卵染色体数目恢复到原来体细胞的正常水平，所以最能体现受精作用实质的是精子与卵细胞核的融合。答案：D 2.1988年 5 月 23 日，杭州某妇女生了“单卵四胎”，这四个婴儿的性别应是 A.一男三女 B.二男二女 C.三男一女 D.完 全 一样 解析：“单卵四胎”四个婴儿的形成来自于同一个受精卵，在早期胚胎的分裂分化过程中受某种因素的影响而分裂成具有全能性的四个胚胎，所以遗传物质相同（不考虑突变），性别也应相同。答案：D 3.在兔子的精细胞核中，DNA 重量为 41012g，那么在有丝分裂前期时，其骨髓细胞中DNA 重量为 A.81012g

15、 B.1.61011g C.3.21011g D.大于 1.61011g 解析：在兔子的精细胞核中，DNA 重量为 41012 g，可知兔子体细胞（如骨髓细胞）的细胞核 DNA 重量为 81012 g，因细胞质中也含有少量的 DNA，故骨髓细胞的 DNA 重量应大于为 81012 g。而有丝分裂前期，DNA 已完成复制，故 DNA 含量加倍，所以骨髓细胞中 DNA 重量应大于 1.61011 g。答案：D 4.含有三对同源染色体的生物，经减数分裂产生的配子，同时含有三个父方（或母方）染色体的配子占 A.1/2 B.1/4 C.1/8 D.1/16 解析：根据体细胞含有 n 对同源染色体的生物个

16、体，经减数分裂产生的配子类型有 2n种，可知该生物最多可产生 8 种类型的配子，而同时含有三个父方（或母方）染色体的配子是其中的一种，即为 1/8。答案：C 课堂小结 布置作业 完成课本 P25P26的练习。课后拓展 1.人的下列各组细胞中，肯定都有 Y 染色体的是 A.受精卵和次级精母细胞 B.受精卵和初级精母细胞 C.初级精母细胞和男性的神经元 D.精子和人的肠上皮细胞 解析：受精卵、次级精母细胞和精子不一定含 Y 染色体。答案：C 2.（多选）胚胎移植技术目前主要应用于 A.解决某些不孕症者的生育问题 B.治疗某些遗传病 C.提高良种家畜的繁殖力 D.提高动物的抗病力 解析：胚胎移植技术

17、由于是以体外受精技术为前提，所以可以用于治疗诸如因输卵管堵塞而造成不孕的生育问题，也可以通过提取良种家畜的精子和卵细胞在试管或培养皿中受精以后形成受精卵，再将 28 个细胞阶段的胚胎移植到其他普通家畜子宫内发育，从而提高良种家畜的繁殖力。答案：AC 3.一个具有 AA和 BB两对同源染色体的卵原细胞，当形成的卵细胞中存在 AB染色体时，三个极体中的染色体应是 A.AB、AB、AB B.AB、AB、AB C.AB、AB、AB D.AB、AB、AB 解析：由“哺乳动物卵细胞的形成过程图解”可知，与卵细胞来自同一个次级精母细胞的极体所含的染色体组成与卵细胞相同，含有每对同源染色体的一半。而另一个次级

18、精母细胞产生的两个极体染色体组成也相同，含有每对同源染色体的另一半。答案：A 4.某动物精巢内处于减数第二次分裂后期的次级精母细胞有48 条染色体，则该动物在有丝分裂后期的细胞中有DNA 分子数 A.24 个 B.48 个 C.96 个 D.192 个 解析：减数第二次分裂后期染色体数与体细胞相同，说明体细胞染色体数目为 48 条（DNA 有 48 个）。而有丝分裂后期时DNA 已完成复制，故DNA 加倍，即为 96 个。答案：C 5.某动物的卵细胞内有8 条染色体，其中来自母方的染色体有 A.2 条 B.4 条 C.8 条 D.不能确定 解析：卵细胞所含染色体是卵原细胞中每对同源染色体的一半

19、，由于减数分裂过程中同源染色体的分离是随机的，故其中有多少条来自于母方不能确定。答案：D 6.搜集有关试管婴儿的资料，评价其意义及伦理问题。答案：（略）板书设计 二、受精作用 1.配子中染色体组合的多样性 2.受精作用 习题详解 一、技能训练（课本 P25）1.精原细胞有丝分裂过程中染色体数目变化表 时期 间期 前期 中期 后期 末期 染色体数目（条）8 8 8 16 8 2.精原细胞形成精子过程中染色体数目变化表 时期 精原细胞 初级精母细胞 次级精母细胞 精细胞 染色体数目（条）8 8 4 4 图 2128 二、练习（课本 P26）（一）基础题 1.判断题（1）解析：同一个生物体在不同时刻

20、产生的精子或卵细胞，染色体数都是体细胞的一半，即它们的染色体数相同。答案：（2）解析：同一个生物体产生的精子或卵细胞，由于在减数分裂过程中同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合，因此精子或卵细胞中的染色体组成一般是不同的。答案：（3）解析：有两种机制保证了只有一个精子与卵细胞融合（详见后面备课资料中的卵细胞如何防止多精受精？）。答案：2.提示：配子形成过程中，由于减数第一次分裂的四分体时期，非姐妹染色单体间可能互换部分遗传物质；中期时，同源染色体随机排列在细胞赤道板两侧，导致了配子中非同源染色体的自由组合，因此，配子中染色体组成是多样的。受精作用又是精子和卵细胞的随机结合，因此，后代的性状表

21、现是多样的。由于减数分裂是有规律的正常的细胞分裂，在减数分裂的过程中，染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次。这样每个物种正常的雌、雄配子都含有该物种体细胞染色体数目一半的染色体，并且都是一整套非同源染色体的组合。而受精作用时精卵结合使受精卵及其发育成的个体体细胞中又可以恢复该种生物的染色体数目。性状是由染色体中的遗传物质控制的，生物前后代细胞中染色体数目的恒定，保证了前后代遗传性状的相对稳定。（二）拓展题 提示：在形成精子或卵细胞的减数分裂过程中，如果由于某种原因减数第一次分裂时两条21 号染色体没有分离而是进入了同一个次级精（卵）母细胞，再经过减数第二次分裂，就会形成含有 2 条 21 号染

22、色体的精子或卵细胞；如果减数第一次分裂正常，减数第二次分裂时 21 号染色体的着丝点分裂，形成了 2条 21 号染色体，但没有分别移向细胞两极，而是进入了同一个精子或卵细胞中。这样异常的精子或卵细胞就含有 24 条染色体，其中 21 号染色体是 2 条。当一个正常的精子或卵细胞（含 23 条非同源染色体，其中只含有 1 条 21 号染色体）与上述异常的卵细胞或精子结合成受精卵时，则该受精卵含 47 条染色体，其中21 号染色体为 3 条。当该受精卵发育成熟时，这个人的体细胞中的染色体数目就是 47 条，含有 3 条 21 号染色体。三、本节聚焦（课本 P23）1.减数第一次分裂中期时，同源染色

23、体随机排列在细胞赤道板两侧，而到了减数第一次分裂后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合移向细胞两极，因此，配子中染色体组成是多样的。2.受精作用是指卵细胞和精子相互识别，融合成为受精卵的过程。通过受精作用精子和卵细胞的融合，使受精卵染色体恢复到原来体细胞的水平，从而保证了生物有性生殖过程中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，有十分重要的意义。四、模型建构（课本P23）讨论一：1.代表分别来自父方和母方的同源染色体。2.4 条。减数第一次分裂结束。2 条。3.减数第一次分裂过程中的同源染色体联会，形成四分体，同源染色体在赤道板位置成双排列，同源染色体分离，分别移向细胞两极；减数第二次分裂过程中非同源染色体的着丝点排列在细胞的赤道板上，着丝点分裂，染色单体成为染色体，移向细胞两极。4.2 个。2 个。讨论二：1.每个配子都含有两种颜色的染色体。2.4 种。3.8 种。五、想像空间（课本P25）不一样。受精过程中，仅精子的头部进入卵细胞，而精子的头部除了细胞核外，只含极少量的细胞质。而细胞质中线粒体含少量 DNA（植物细胞质中的叶绿体也含少量 DNA），对生物的遗传也有影响。