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2019-2020年高中生物 染色體變異 第2課示范教案 新人教版 ●教學過程 ［課前準備］ 要求學生利用各種方式收集有關誘導植物染色體數(shù)目變化的原理和方法方面的知識。 ［情境創(chuàng)設］ 提出問題，學生討論： 1.什么是染色體組、二倍體、單倍體、多倍體？ 2.單倍體、多倍體育種的原理是什么？操作方法如何？有何優(yōu)點？ 3.你所知道的誘導植物染色體數(shù)目變化的方法有哪些？ （秋水仙素、低溫誘導） 教師：秋水仙素誘導植物染色體數(shù)目變化課本中已經(jīng)詳細介紹，這節(jié)課我們來探討低溫誘導植物染色體數(shù)目變化的方法。 ［師生互動］ 1.作出假設 教師：要探究問題，首先得提出假設，你作出的假設是什么？ 學生：低溫能誘導植物細胞染色體數(shù)目發(fā)生變化。 2.根據(jù)假設讓學生分組討論、設計實驗方案 （1）你選擇的實驗材料是： 洋蔥（2n=16）、大蔥（2n=16）、蒜（2n=16）、蠶豆（2n=12）。 （2）你選擇的實驗器具和試劑是： 冰箱、顯微鏡、載玻片、蓋玻片、培養(yǎng)皿、剪刀、鑷子、吸水紙、滴管、小燒杯、卡諾氏固定液、鹽酸酒精解離液、質(zhì)量濃度為10 mg/mL的龍膽紫溶液。 試劑的配制： ①卡諾氏固定液的配制：取無水酒精和冰醋酸，按體積比3∶1的比例混合。該溶液最好現(xiàn)配現(xiàn)用。 ②鹽酸酒精解離液的配制：取無水酒精和鹽酸，按體積比1∶1的比例混合。該溶液最好現(xiàn)配現(xiàn)用。 ③質(zhì)量濃度為10 mg/mL的龍膽紫溶液的配制：將100 mL的體積分數(shù)為45％的醋酸溶液煮沸，加入1 g龍膽紫后，攪勻再煮5 min，待冷卻后過濾，備用。 注意：鹽酸有刺激性和腐蝕性，應小心使用，避免與皮膚和眼睛接觸。 （3）實驗步驟 ①培養(yǎng)根尖 方法1：實驗課前的3～5 d，把洋蔥放在盛滿水的廣口瓶上，讓它的底部接觸瓶內(nèi)的水面。 方法2：實驗課前的3～5 d，取蒜瓣剝?nèi)テ渫鈬稍锏哪べ|(zhì)鱗片葉，放在盛有少量水的培養(yǎng)皿中培養(yǎng)。 方法3：把50顆干燥的蠶豆種子浸在清水中一晝夜，使它們吸脹萌動，放在盛有少量水的培養(yǎng)皿中培養(yǎng)。 ②低溫誘導 當根長到1 cm時，把數(shù)個裝置連同材料分成3份：一份放入冰箱內(nèi)4 ℃低溫下培養(yǎng)，另一份放入冰箱內(nèi)－4 ℃低溫下培養(yǎng)，還有一份仍留在25 ℃下培養(yǎng)。共處理36 h。 ③固定根尖 剪取以上3種處理的根尖，每個根尖為0.5～1 cm，分別放入卡諾氏固定液中固定30 min，然后用體積分數(shù)為95％的酒精洗兩次，用體積分數(shù)為70％的酒精保存于低溫處，貼好標簽。 ④制作裝片 取固定好的根尖，進行解離、漂洗、染色和制片4個步驟，具體操作方法與實驗“觀察植物細胞的有絲分裂”相同。 ⑤觀察裝片 先用低倍鏡尋找染色體形態(tài)較好的分裂相，再換上高倍鏡并調(diào)節(jié)細準焦螺旋和反光鏡，使物像清晰，仔細觀察，辨認哪些細胞發(fā)生染色體數(shù)目變化，找出處于細胞分裂中期的細胞，進行染色體計數(shù)。 （4）自己設計的實驗記錄表格： 3.老師指定幾組實驗方案設計較好的組，派代表到講臺讀設計方案，請老師和同學提出意見。其他各組設計方案等老師認可后開始做實驗。 4.實施實驗 按實驗方案從步驟③開始（前面步驟已經(jīng)由教師預先分類做好，學生只要根據(jù)自己設定的方案選擇材料即可）進行操作，仔細觀察，認真記錄。 5.分析與結論 根據(jù)實驗結果得出本小組結論。 6.表達與交流 與其他小組交流。然后，各小組代表用簡明、科學的語言，在班里說出本小組的同學觀察不同溫度處理的根尖裝片，比較其誘導染色體數(shù)目變化的效果。 ［教師精講］ 1.實驗原理 本實驗是通過低溫處理植物，使根尖分生區(qū)的細胞分裂時紡錘體的形成受到抑制，以致染色體的著絲點分裂后，子染色體沒有紡錘絲的牽引不能被拉向兩極，細胞也不能分裂成兩個子細胞，于是，植物細胞染色體數(shù)目加倍（圖5－1－1）。 圖5－1－1 2.操作說明 ①培養(yǎng)根尖：分小組進行實驗，不同的小組可選用不同的實驗材料。根的培養(yǎng)應保持在25 ℃左右，注意勤換水，以促使生根。 ②低溫誘導：也可以多設置幾種溫度。 ③固定根尖：教師固定細胞的形態(tài)，收集足夠的根尖供學生做實驗。學生只要根據(jù)自己設定的方案選擇材料即可。 ④制作裝片：同一小組的同學每人制作其中一種處理的根尖裝片。同一小組的同學交換。 ⑤觀察裝片：觀察不同溫度處理的根尖裝片，比較其誘導染色體數(shù)目變化的效果。 3.本實驗應選取根尖才方便處理和觀察，因為這部分的細胞正在進行旺盛的分裂。 4.要挑選處于細胞分裂中期的細胞進行染色體計數(shù)，因為這一時期的染色體形態(tài)比較固定，數(shù)目比較清楚。 ［評價反饋］ 各小組分別匯報是如何統(tǒng)計不同溫度處理對染色體數(shù)目變異的誘導效果，學生討論、分析哪種統(tǒng)計方法最簡單、最嚴謹。教師作出評價。 ［課堂小結］ 1.實驗目的： （1）體驗低溫誘導染色體加倍的實驗過程，學習低溫誘導植物染色體數(shù)目變化的方法。養(yǎng)成與他人合作、共享并能夠欣賞別人的觀點和創(chuàng)意的習慣。 （2）能夠解釋低溫誘導染色體加倍的原理，評價不同作物、不同的溫度對染色體加倍實驗的影響效果，關注染色體加倍對人類未來的發(fā)展影響。 2.實驗原理： 本實驗是通過低溫處理植物，使根尖分生區(qū)的細胞分裂時紡錘體的形成受到抑制，以致染色體的著絲點分裂后，子染色體沒有紡錘絲的牽引不能被拉向兩極，細胞也不能分裂成兩個子細胞，于是，植物細胞染色體數(shù)目加倍。 3.實驗步驟： ①培養(yǎng)根尖； ②低溫誘導； ③固定根尖； ④制作裝片； ⑤觀察裝片。 4.實驗現(xiàn)象： 通過低溫處理植物，染色體數(shù)目加倍。 5.實驗結論： 低溫可誘導植物染色體數(shù)目加倍。 ［布置作業(yè)］ 寫好實驗報告。 ［課后拓展］ 1.試述多倍體形成的途徑。 通過某種處理，使細胞分裂時紡錘體的形成受到抑制，以致染色體的著絲點分裂后，子染色體沒有紡錘絲的牽引不能被拉向兩極，細胞也不能分裂成兩個子細胞，于是，細胞染色體數(shù)目加倍。 2.除低溫誘導外，還有哪些常用的誘導染色體數(shù)目加倍的方法?試簡述其原理。多倍體在生產(chǎn)上有什么應用價值? 除低溫誘導外，生產(chǎn)上還常用秋水仙素來處理萌發(fā)的種子或幼苗誘導染色體數(shù)目加倍的方法。其原理是：當秋水仙素作用于正在分裂的細胞時，能夠抑制紡錘體的形成，導致染色體不能移向兩極，從而引起細胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。染色體數(shù)目加倍的細胞繼續(xù)進行有絲分裂，將來就可能發(fā)育成多倍體植株。 多倍體在生產(chǎn)上的應用價值：與二倍體植株相比，多倍體植株常常是莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加。 3.分析以下資料，并回答問題： 自然界中的多倍體植物，主要是受外界條件劇烈變化的影響而形成的。人們通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)：在自然條件（溫度、濕度等）變化很劇烈的高山或沙漠地區(qū)，會找到較多的多倍體植物。例如，帕米爾高原的高山植物，其中有65％是多倍體。 （1）請分析帕米爾高原多倍體高山植物形成的原因。 帕米爾高原的自然條件（溫度、濕度等）變化很劇烈，使細胞分裂時紡錘體的形成受到抑制，以致染色體的著絲點分裂后，子染色體沒有紡錘絲的牽引不能被拉向兩極，細胞也不能分裂成兩個子細胞，于是，細胞染色體數(shù)目加倍。 （2）嘗試設計一個實驗，探究帕米爾高原植物形成多倍體的原因。 選取正在萌發(fā)的種子或幼苗，放在可調(diào)溫度、濕度等的環(huán)境中生長，控制條件，使溫度或濕度等條件劇烈變化，過一段時間后選取具有分生能力的組織放在顯微鏡下觀察，分析得出結論。 ●板書設計 1.實驗目的： （1）體驗低溫誘導染色體加倍的實驗過程，學習低溫誘導植物染色體數(shù)目變化的方法。養(yǎng)成與他人合作、共享并能夠欣賞別人的觀點和創(chuàng)意的習慣。 （2）能夠解釋低溫誘導染色體加倍的原理，評價不同作物、不同的溫度對染色體加倍實驗的影響效果，關注染色體加倍對人類未來的發(fā)展影響。 2.實驗原理： 本實驗是通過低溫處理植物，使根尖分生區(qū)的細胞分裂時紡錘體的形成受到抑制，以致染色體的著絲點分裂后，子染色體沒有紡錘絲的牽引不能被拉向兩極，細胞也不能分裂成兩個子細胞，于是，植物細胞染色體數(shù)目加倍。 3.實驗步驟： ①培養(yǎng)根尖； ②低溫誘導； ③固定根尖； ④制作裝片； ⑤觀察裝片。 4.實驗現(xiàn)象： 5.實驗結論： ●習題詳解 （見第1課時） ●備課資料 （見第1課時）