染色体变异1课时教案-生物高一必修二第五章第二节人教版

人教版生物教案必修二第五章第二节第第页第五章基因突变及其他变异第二节染色体变异（必修二）一、考纲要求1、说出染色体的结构变异的基本类型。2、说出染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的概念。3、说出多倍体的特点、形成原因及其在育种上的意义。4、以果蝇为例，引出染色体组的概念，训练学生由具体到抽象的思维能力。5、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。二、教学重点和难点教学重点：染色体数目的变异。教学难点1.染色体组的概念。2.二倍体、多倍体和单倍体的概念及其联系。3.低温诱导植物染色体数目的变化的实验。三、专家建议学习“关注人类遗传病”一节的基础，还与生产、生活和人类的健康知识有关，对学生有着相当大的吸引力。因此，本节教学通过设置问题情景，让学生观察、动手、思考和讨论，不仅可以让学生构建生物学的有关概念，而且可以激发学生学习生物科学的兴趣和发展探究学习的能力。课标对这一节内容要求是了解层次的，但教学内容的难点较集中，如染色体组数目的判断以及用字母表示几倍体情况，一般学生都难以理解。在教学过程中尝试让学生自己画图、推导、自己总结规律，利于学生掌握有关概念并能灵活运用。四、教学方法讲授法、探究法、讨论法五、教学用具教学课件六、教学过程(一)、引入新课1、可遗传变异的有哪些来源？2、染色体变异的类型有哪些？这些变异又分为哪几类？3、基因的本质是什么？它和染色体又有什么关系？4、染色体变异的类型（1）染色体结构变异缺失、重复、倒位、易位（2）染色体结构变异二、染色体结构的变异教师：基因突变是染色体的某一个位点上的改变，这种改变在光学显微镜下是无法直接观察到的。而染色体变异是可以用显微镜直接观察到的。染色体变异有结构变异和数目变异两种。不论哪一种变异，都会造成生物性状的改变，播放染色体变异实例图片。教师：请同学们阅读课本P85～P86“染色体结构的变异”后，回答：染色体结构的变异有哪四种？学生：染色体发生的结构变异主要有以下四种：缺失：染色体中某一片段缺失引起变异。例如：猫叫综合症”是人的5号染色体部分缺失引起的遗传病，病儿生长发育迟缓，头部畸形，哭声奇特，皮纹改变等特点，并有智能障碍，而其最明显的特征是哭声类似猫叫。2、重复：染色体中增加某一片段引起变异。3、易位：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异。4、倒位：染色体中某一片段位置颠倒引起变异。为什么染色体结构的改变会导致性状的发生改变?染色体结构上的缺失、重复、易位和倒位导致染色体上基因数量、排列顺序的改变导致生物性状的改变（变异）教师：请同学们思考：染色体结构变异对生物都是有害的吗？学生：大多数染色体结构变异对生物是有害的，但也有少数变异是有利的。教师：请同学们讨论：染色体变异与基因突变相比，哪一种变异引起的性状变化较大一些？学生：每条染色体上含有许多基因，染色体变异会引起多个基因的变化，引起的性状变化较大一些。三、染色体数目变异1、染色体数目变异的类型教师：请同学们阅读课本P86“染色体数目的变异”后，回答：染色体数目的变异有哪两种？学生：染色体数目的变异可以分为两类：一类是细胞内个别染色体的增加或减少，另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。教师：请同学们观察课本P86图5－8雌雄果蝇体细胞的染色体图和P87图5－9雄果蝇的染色体组图，回答下列问题：（1）果蝇体细胞有几条染色体?几对常染色体?（8条。3对）（2）Ⅱ号和Ⅱ号染色体是什么关系?Ⅲ号和Ⅳ号染色体是什么关系?（同源染色体。非同源染色体）（3）雄果蝇的体细胞中共有哪几对同源染色体?（Ⅱ和Ⅱ，Ⅲ和Ⅲ，Ⅳ和Ⅳ，X和Y）（4）果蝇的精子中有哪几条染色体?这些染色体在形态、大小和功能上有什么特点?这些染色体之间是什么关系?它们是否携带着控制生物生长发育的全部遗传信息?（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。这些染色体在形态、大小和功能上各不相同。它们是非同源染色体。它们携带着控制生物生长发育的全部遗传信息）（5）如果将果蝇的精子中的染色体看成一组，那么果蝇的体细胞中有几组染色体?（两组）2、染色体组教师：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。（播放雄果蝇染色体组图解动画）这样的一个染色体组，具有怎样的特点？学生：不含同源染色体，但含有每对同源染色体中的一条。3、二倍体和多倍体教师：请同学们阅读课本P87“二倍体和多倍体”，回答：（1）什么叫二倍体和多倍体？它们是根据什么命名的？学生：体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体。细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体叫做多倍体。教师：大家一定要注意这两个概念的前题条件：由受精卵发育而成的个体，否则就会与下面所学的单倍体混淆。（2）多倍体植株有什么特点？学生：与二倍体植株相比，多倍体植株常常是茎秆粗壮，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。教师：目前人工诱导多倍体的常用方法是什么？学生：低温和秋水仙素法。教师：秋水仙素法的具体做法是什么？原理是什么？学生：方法：用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗。原理：当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向两极，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有丝分裂，将来就可能发育成多倍体植株。教师：为什么要处理萌发的种子或幼苗，处理成熟的植株行吗？学生：不行，秋水仙素作用的对象是正在有丝分裂的细胞，成熟的植株不一定进行有丝分裂。（1）多倍体成因体细胞在有丝分裂的过程中，染色体完成复制，但是细胞受到外界环境条件（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，细胞不能分裂成两个子细胞，于是形成染色体数目加倍的细胞。（2）多倍体植株特点与二倍体植株相比，多倍体植株常常是茎秆粗壮，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。（3）人工诱导多倍体在育种上的应用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，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向两极，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有丝分裂，将来就可能发育成多倍体植株。4、单倍体教师：请同学们阅读课本P87～P88“单倍体”，回答下列问题：（1）一倍体一定是单倍体吗?单倍体一定是一倍体吗?（一倍体一定是单倍体；单倍体不一定是一倍体）（2）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?（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）（3）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?（不对，尽管其体细胞中含有两个或三个染色体组，但因为是正常的体细胞的配子所形成的物种，因此，只能称为单倍体）（4）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?（对，如果本物种是二倍体，则其配子所形成的单倍体中含有一个染色体组；如果本物种是四倍体、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）教师：对一个个体称单倍体还是几倍体，关键看什么？学生：关键看它是由受精卵发育而成的个体，还是由配子发育而成的个体。由受精卵发育而成的个体叫几倍体，由受精卵发育而成的个体叫单倍体。教师：单倍体植株有什么特点？学生：单倍体植株长得弱小，而且高度不育。教师：单倍体育种的措施和优点是什么？学生：单倍体育种常常采用花药离体培养的方法来获得单倍体植株，然后经过人工诱导使染色体数目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目。其优点是用这种方法培育得到的植株，不仅能够正常生殖，而且每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交产生的后代不会发生性状分离。总结：单倍体育种与多倍体育种的比较多倍体育种单倍体育种处理用秋水仙素处理种子或幼苗花药离体培养原理抑制细胞分裂中纺锤体的形成，使染色体数目加倍后不能形成两个细胞诱导配子直接发育成植株，再用秋水仙素加倍成纯合体特点器官大，营养物质含量高，但发育延迟，结实率低缩短育种年限，但方法复杂，成活率较低举例三倍体西瓜、八倍体小黑麦抗病植株的育成总结：基因重组、基因突变、染色体变异的比较基因突变基因重组染色体数目变异多倍体单倍体发生时期间期有性生殖有丝分裂期单性生殖时发生机理碱基顺序改变减数分裂和受精作用分裂受阻配子直接发育是否产生新基因产生没有产生没有产生没有产生生产实践中的应用诱变育种杂交育种多倍体育种单倍体育种四、低温诱导植物染色体数目变化的方法。1.作出假设教师：要探究问题，首先得提出假设，你作出的假设是什么？学生：低温能诱导植物细胞染色体数目发生变化。2.根据假设让学生分组讨论、设计实验方案（1）你选择的实验材料是：洋葱（2n=16）、大葱（2n=16）、蒜（2n=16）、蚕豆（2n=12）。（2）你选择的实验器具和试剂是：冰箱、显微镜、载玻片、盖玻片、培养皿、剪刀、镊子、吸水纸、滴管、小烧杯、卡诺氏固定液、盐酸酒精解离液、质量浓度为10mg/mL的龙胆紫溶液。试剂的配制：①卡诺氏固定液的配制：取无水酒精和冰醋酸，按体积比3∶1的比例混合。该溶液最好现配现用。②盐酸酒精解离液的配制：取无水酒精和盐酸，按体积比1∶1的比例混合。该溶液最好现配现用。③质量浓度为10mg/mL的龙胆紫溶液的配制：将100mL的体积分数为45％的醋酸溶液煮沸，加入1g龙胆紫后，搅匀再煮5min，待冷却后过滤，备用。注意：盐酸有刺激性和腐蚀性，应小心使用，避免与皮肤和眼睛接触。（3）实验步骤①培养根尖方法1：实验课前的3～5d，把洋葱放在盛满水的广口瓶上，让它的底部接触瓶内的水面。方法2：实验课前的3～5d，取蒜瓣剥去其外围干燥的膜质鳞片叶，放在盛有少量水的培养皿中培养。方法3：把50颗干燥的蚕豆种子浸在清水中一昼夜，使它们吸胀萌动，放在盛有少量水的培养皿中培养。②低温诱导当根长到1cm时，把数个装置连同材料分成3份：一份放入冰箱内4℃低温下培养，另一份放入冰箱内－4℃低温下培养，还有一份仍留在25℃下培养。共处理36h。③固定根尖剪取以上3种处理的根尖，每个根尖为0.5～1cm，分别放入卡诺氏固定液中固定30min，然后用体积分数为95％的酒精洗两次，用体积分数为70％的酒精保存于低温处，贴好标签。④制作装片取固定好的根尖，进行解离、漂洗、染色和制片4个步骤，具体操作方法与实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同。⑤观察装片先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相，再换上高倍镜并调节细准焦螺旋和反光镜，使物像清晰，仔细观察，辨认哪些细胞发生染色体数目变化，找出处于细胞分裂中期的细胞，进行染色体计数。（4）自己设计的实验记录表格：3.老师指定几组实验方案设计较好的组，派代表到讲台读设计方案，请老师和同学提出意见。其他各组设计方案等老师认可后开始做实验。4.实施实验按实验方案从步骤③开始（前面步骤已经由教师预先分类做好，学生只要根据自己设定的方案选择材料即可）进行操作，仔细观察，认真记录。5.分析与结论根据实验结果得出本小组结论。6.表达与交流与其他小组交流。然后，各小组代表用简明、科学的语言，在班里说出本小组的同学观察不同温度处理的根尖装片，比较其诱导染色体数目变化的效果。教师精讲1.实验原理本实验是通过低温处理植物，使根尖分生区的细胞分裂时纺锤体的形成受到抑制，以致染色体的着丝点分裂后，子染色体没有纺锤丝的牵引不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目加倍。2.操作说明①培养根尖：分小组进行实验，不同的小组可选用不同的实验材料。根的培养应保持在25℃左右，注意勤换水，以促使生根。②低温诱导：也可以多设置几种温度。③固定根尖：教师固定细胞的形态，收集足够的根尖供学生做实验。学生只要根据自己设定的方案选择材料即可。④制作装片：同一小组的同学每人制作其中一种处理的根尖装片。同一小组的同学交换。⑤观察装片：观察不同温度处理的根尖装片，比较其诱导染色体数目变化的效果。3.本实验应选取根尖才方便处理和观察，因为这部分的细胞正在进行旺盛的分裂。4.要挑选处于细胞分裂中期的细胞进行染色体计数，因为这一时期的染色体形态比较固定，数目比较清楚。评价反馈各小组分别汇报是如何统计不同温度处理对染色体数目变异的诱导效果，学生讨论、分析哪种统计方法最简单、最严谨。教师作出评价。七、课堂总结本节内容主要讲述了“染色体结构的变异”和“染色体数目的变异”以及实验“低温诱导植物染色体数目的变化”。“染色体结构的变异”与人类遗传病有关，“染色体数目的变异”