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2019-2020年高中生物《染色體變異》教案3 新人教版必修2 一、教學目標 1．染色體結構變異的4種類型（B：識記）。 2．染色體組、二倍體、多倍體、單倍體的概念（B：識記）。 　　3．單倍體和多倍體的特點、形成原因及其在育種上的意義（B：識記）。 　　4．人工誘導多倍體在育種上的應用及成就（B：識記）。 二、教學重點和難點 1.教學重點 （1）染色體組的概念。 　?。?）二倍體、多倍體和單倍體的概念。 　　（3）多倍體育種原理及在育種上的應用。 2.教學難點 ⑴多倍體的形成原因。 ⑵區(qū)分單倍體與二倍體及多倍體劃分的依據。 ?、侨绾卫斫鈫伪扼w可能只有一個染色體組，也可能有多個染色體組。 三、教學方法 講授法，談話法。 四、教學課時 2 五、教學過程 教學內容 教師組織和引導 學生活動 教學意圖 引言 通過細胞有絲分裂、減數分裂以及受精作用的學習，我們知道每種生物的染色體數目及染色體形態(tài)是穩(wěn)定的。從而保持了遺傳性狀的相對穩(wěn)定性。然而一切事物都是變化的，染色體也不例外，當自然條件和人為條件發(fā)生改變時，染色體的結構或染色體的數目可以發(fā)生改變，從而引起生物性狀發(fā)生改變。今天，我們來學習這方面的內容。 聽講 1．染色體變異的概念 問：什么是染色體變異？ 【敘述】根據染色體結構和數目的變化，染色體變異可分為染色體結構變異和染色體數目變異兩類。 在自然條件和人為條件改變的情況下，染色體結構的改變和染色體數目的增減導致生物性狀的變異。 回答 2．染色體結構的變異 問：“貓叫綜合征”是怎樣引起的？它屬于哪種染色體變異？　 問：染色體結構變異有哪4種類型？ 教師出示染色體結構變異4種類型圖解，再一進行解說歸納。 缺失：指一條染色體斷裂而失去一個片段，這個片段上的基因也隨之丟失。如果失去的基因是顯性的，同源染色體上保留下來的是隱性的，這一本來不能顯出的隱性性狀就能顯出來。 　　重復：一條染色體的斷裂片段接到同源染色體的相應部位，結果后者就有一段重復基因。 　　倒位：一條染色體的斷裂片段，位置倒過來后再接上去，造成這段染色體上的基因位置顛倒。 　　易位：染色體發(fā)生斷裂，斷裂片段接到非同源染色體上的現(xiàn)象。易位可使原來不連鎖的基因發(fā)生連鎖。 　　要注意到，染色體結構的改變，嚴重的可以造成死亡。比如當兩個同源染色體相同部分都缺失時，某些基因就都不存在，這就可以造成死亡。 　　除了染色體結構變異外，染色體數目的改變對生物新類型的產生起著很大的作用，我們一起來探討這一問題。 看書第85—86頁后回答。是人的第5號染色體部分缺失引起的遺傳病，屬染色體結構變異。 　3．染色體數目變異 （1）染色體組 （2）二倍體 （3）多倍體的概念及其形成的原因 出示果蠅的染色體圖，學生閱讀教材。 問：果蠅體細胞有幾個染色體？幾對同源染色體？其中幾對常染色體和性染色體？ 問：雄果蠅產生精子時必須進行減數分裂，精子里有哪幾條染色體？幾種精子？ 教師用雄果蠅染色體組模型演示。 問：兩種精子中染色體數相等嗎？分別是多少個？各是什么？ 問：對一個精子而言，染色體形態(tài)大小相同嗎？為什么？教師歸納：像果蠅這樣，二倍體生物配子里的一組非同源染色體，它們在形態(tài)和功能上各不相同，但攜帶著控制一種生物生長發(fā)育、遺傳和變異的全部信息，這樣的一組染色體，叫做一個染色體組。 由受精卵發(fā)育而成的個體，體細胞中含有兩個染色體組的叫做二倍體。如人、果蠅、玉米是二倍體，幾乎全部動物和過半數的高等植物都是二倍體。 學習了二倍體的概念后，我們知道，由受精卵發(fā)育而來的個體，體細胞中含有3個或3個以上染色體組的叫做多倍體。其中體細胞中含有3個染色體組的叫做三倍體，如香蕉就是三倍體；體細胞中含有4個染色體組的叫做四倍體，如馬鈴薯就是四倍體。此外還有六倍體、八倍體等統(tǒng)稱為多倍體。所以，體細胞中所含的染色體組數目是劃分二倍體或者多倍體的依據。這些都是染色體數目變異中染色體成倍地增加或減少的一類情況。 　　多倍體產生的原因呢？教師出示植物細胞有絲分裂過程圖，并提問：植物細胞有絲分裂的各個時期染色體數目有什么變化？分裂后期有什么特點？這一階段所含染色體數目和其他時期是否相同。 學生回答完上述問題后，教師歸納：植物細胞進行有絲分裂過程中，染色體經復制后已經分裂，由于外界環(huán)境條件（如溫度驟變）或生物內部因素的干擾，紡錘體的形成受到破壞，以致染色體不能被拉向兩極，細胞也不能分裂成2個子細胞，于是就形成了染色體數目加倍的細胞。這種染色體加倍的細胞，繼續(xù)進行正常的有絲分裂，并且通過減數分裂，形成了染色體數目也相應加倍的生殖細胞，再由這些生殖細胞結合成合子，進一步發(fā)育成的植物，就是多倍體。例如帕米爾高原的高山植物，有65％的種類是多倍體。 回答（略）回答 相等，分別是4個，應為：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和X及Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Y。 不同，因為經同源染色體分離，二種精子里都不含同源染色體。 4．人工誘導多倍體在育種上的應用 （1）多倍體植株的特點 　　由于染色體數目的增多，多倍體植株一般表現(xiàn)為莖桿粗壯，葉片、果實和種子都比較大，糖類和蛋白質等營養(yǎng)物質的含量都有所增加。 （2）方法和原理 問：人工誘導多倍體的方法是什么？用秋水仙素處理能夠獲得多倍體的原理是什么？ 教師以異源八倍體小黑麥培育過程說明上述方法和原理。出示異源八倍體小黑麥培育過程圖解。 　教師指著圖解說明：普通小麥是異源六倍體（AABBDD），其雌配子中有三個染色體組（ABD），共21個染色體；以黑麥（RR）作父本，雄配子中有一個染色體組（R），7個染色體。雜交后子代含四個染色體組（ABDR），由于是異源的，聯(lián)會紊亂，是高度不育的。若用一定濃度的秋水仙素處理子代幼苗即可加倍為異源八倍體（AABBDDRR），就能形成正常的雌雄配子，且都能受精、結實、繁殖后代，如圖。（見下頁） 　　小黑麥的創(chuàng)造，是中國農業(yè)科學院鮑文奎教授創(chuàng)造的新作物，它產量高，經試驗比當地小麥增產30%以上，比黑麥增產40%以上；蛋白質含量高；抗逆性強，耐瘠薄土壤，耐寒冷氣候。目前小黑麥已在貴州、甘肅等高原地區(qū)引種試種成功，推廣面積約100萬畝以上。 閱讀教材第54頁后回答 5．單倍體 （1）單倍體的概念 　　指體細胞中含有本物種配子的染色體數目的個體。教師著重講清“體細胞”、“本物種”、“配子”3個生物用詞的含意，并舉例說明。如玉米是二倍體，它的體細胞中含有二個染色體組，20個染色體，它的單倍體植株體細胞中含有1個染色體組，10個染色體。又如普通小麥是六倍體，它的體細胞中含有六個染色體組，42條染色體，它的單倍體植株體細胞中含有3個染色體組，21條染色體。 問：單倍體、二倍體和多倍體的劃分根據是什么？ 教師強調，雖然二倍體和多倍體的劃分依據是由合子發(fā)育而來的個體，其體細胞中含有的染色體組的數目是幾就是幾倍體。但是單倍體的確定并不是以體細胞中含有染色體數目為依據的，而應是體細胞含有本物種配子的染色體數目。由配子直接發(fā)育而來的不同生物單倍體含有染色體組的數目可以不同，絕不能認為單倍體只含有一個染色體組，也可能有多個染色體組。如玉米的單倍體只含一個染色體，棉花的單倍體含有二個染色體組。 （2）單倍體植株的特點 　　與正常植株相比，單倍體植株長得弱小，而且是高度不育的。 　?。?）單倍體在育種上的意義 　　老師強調，育種工作者常常采用花藥離體培養(yǎng)的方法來獲得單倍體植株，這種植株無生產價值，但在育種上有特殊的意義。用人工誘導使單倍體植株染色體加倍，重新恢復到正常植株的染色體數目，且每對染色體上的基因都是純合的，自交產生的后代不會發(fā)生性狀分離。這種方法比雜交育種所需時間大大縮短，一般只需兩年時間，就可以得到一個穩(wěn)定的純系品種。 　　現(xiàn)舉例如下：兩對基因YyRr的雜合豌豆，要想獲得Yyrr品種，如何運用單倍方法培育？ 　此種方法培養(yǎng)穩(wěn)定的性狀，第二年種植下去的，就是所需的純品種了，不會發(fā)生性狀分離，和雜交育種相比，明顯縮短了育種年限。 回答 （三）總結 　　染色體變異分染色體結構變異和染色體數目變異。前者主要有缺失、重復、倒位和易位4種類型；后者分為兩類：一類是細胞內個別染色體的增加或減少，另一類是細胞中的染色體成倍地增加或減少。 　　像果蠅的生殖細胞那樣，該細胞中的一組非同源染色體，它們在形態(tài)、大小和功能上各不相同的一組染色體叫染色體組。凡是由受精卵發(fā)育而成的生物個體，體細胞中含有兩個染色體組的個體叫二倍體。 多倍體劃分的依據是體細胞中含有3個或3個以上染色體組；單倍體的確定不是以體細胞中含有染色組數目為依據，而是指體細胞中是否含有本物種配子的染色體數目的個體。由配子直接發(fā)育而來的不同生物單倍體含有染色體組的數目可以不同，絕不能認為單倍體只含有一個染色體組，它也可能有多個染色體組。 　　我們已經學習了人工誘導多倍體育種和單倍體育種等遺傳育種的方法，現(xiàn)將它們的原理和方法列表比較如下（可用銀幕顯示）： 種類 原理 方法 單倍體育種 染色體變異 花粉離體培養(yǎng)后再人工加倍 人工誘導多倍體育種 染色體變異 用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 【板書設計】 第2節(jié) 染色體變異 1．染色體變異的概念 2．染色體結構的變異 　　4種類型：缺失 重復 倒位 易位 3．染色體數目變異 　　（1）染色體組 　?。?）二倍體 （3）多倍體的概念及其形成的原因 4．人工誘導多倍體在育種上的應用 ?。?）多倍體植株的特點 　（2）方法和原理 5．單倍體 ?。?）單倍體的概念 　（2）單倍體植株的特點 ?。?）單倍體在育種上的意義 【典型例題】 1．用馬鈴薯的花藥離體培養(yǎng)出的單倍體植株，可以正常地進行減數分裂，用顯微鏡可以觀察到染色體兩兩配對形成12對。據此現(xiàn)象可推知產生該花藥的馬鈴薯是（ ） 　　 A．三倍體 B．二倍體 C．四倍體 D．六倍體 　　解析：用花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株，單倍體的體細胞中含有本物種配子的染色體數目，單倍體植株進行減數分裂時，染色體能兩兩配對，說明細胞中含有兩組染色體，據此可推知產生花藥的馬鈴薯的體細胞中含有四組染色體故為四倍體，所以應選C。 　　點評：單倍體的概念是學生較難理解的難點，要通過識記概念并結合具體的例子來分析理解。 　　2．水稻的某3對相對性狀，分別由位于非同源染色體上的3對等位基因控制。利用它的花藥進行離體培養(yǎng)，再用濃度適當的秋水仙素處理。經此種方法培育出的水稻植株，其表現(xiàn)型最多可有（ ） 　　 A．l種 B．4種 C．8種 D．16種 　　解析：由于水稻為3對等位基因的遺傳，因此產生配子基因型為 種，用花藥離體培養(yǎng)獲得的單倍體植物基因型亦為8種，該單倍體用秋水仙素處理得到的正常植株，基因型亦為8種，由于它們皆是純合體，因此，它們的表現(xiàn)型亦為8種。答案：C 　　點評：本題綜合考查基因的自由組合定律、單倍體育種。 　3．用四倍體西瓜與二倍體西瓜雜交所得的子一代植株開化后，經適當處理，則（ ） 　　 A．能產生正常配子，結出種子形成果實 B．結出的果實為五倍體 　　C．不能產生正常配子，但可形成無籽西瓜 D．結出的果實為三倍體 　　解析：四倍體西瓜與二倍體西瓜雜交產生的子一代西瓜植株是三倍體，由于其染色體組數為奇數，在減數分裂時同源染色體配對紊亂，因而不能產生正常生殖細胞，故不能結種子。若經適當處理，如用二倍體花粉刺激其子房，可結出無籽西瓜。該果實僅由果皮構成，由于果皮細胞屬于三倍體西瓜植株的體細胞，故該果實為三倍體。答案：CD 　　點評：三倍體無籽西瓜的培育過程較復雜，應利用課本插圖加深理解。 　　4．用基因型為 一植株所產生的花粉粒，經分別離體培養(yǎng)成幼苗，再用秋水仙素處理，使其成為二倍體，這些幼苗長成后的自交后代（ ） 　　A．全部為純合體 B．全部為雜合體 　C． 為純合體 D． 為純合體 　　解析：經二倍體植物的花藥離體培養(yǎng)形成的單倍體，經秋水仙素處理后形成的個體均是純合體。無論上述純合體基因型如何，純合體自交的后代均為純合體。答案：A 　　點評：基因型為 植株產生的花粉的基因型有 、 、 、 四種，經秋水仙素處理得到DDTT、 、 、 的植株，全部為純合體。 　　5． 到右圖為果蠅的原始生殖細胞示意圖。圖中1、 ，……4、 表示染色體； 、 、 、 、 、 分別表示控制不同性狀基因。試據圖回答下列問題： 　?。╨）此原始生殖細胞是_____________細胞； 　?。?）圖中的________屬常染色體上，而_________屬性染色體； 　?。?）此原始生殖細胞中有二個染色體組，它們分別是_______； 　?。?）該細胞中有_________個DNA分子； 　?。?）該果蠅基因型可寫成__________； 　?。?）經減數分裂它可產生_________種配子。 　　解析：解答本題要從觀察著手，（l）4和 是一對性染色體，從圖觀察可知此細胞為卵原細胞，因為4和 形態(tài)和大小相同；（2）1和 、2和 、3和 都屬常染色體，4和 屬性染色體；（3）果蠅屬二倍體生物，含二個染色體組，它們分別是：1、2、3、4與 、 、 、 （或由非同源染色體自由組合形成的其他兩組染色體組合）；（4）細胞不處在分裂期時染色體的個數即為DNA分子數；（5）基因型為 ；（6）經減數分裂形成的配子數為： 。 　　答案：（l）卵原；（2）l、 、2、 、3、 、4、 ；（3）l、2、3、4與 、 、 、 （或由非同源染色體自由組合形成的其他兩組染色體組合）；（4）8；（5） ；（6）8。 　　點評：本題考查的考點有：減數分裂、性染色體、常染色體、染色體組等概念、基因自由組合定律等，涉及面廣、綜合性強，屬綜合能力試題。學習時，要以本習題為例，對相關知識進行分析，比較、歸納整理，提高發(fā)散思維與聚會思維能力。