5.2染色体变异教学设计-2024-2025学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

课题 第5章 第2节 染色体数目的变异（2个课时） 时间 2025.4.16 教材分析 “染色体变异”讲述了染色体结构和数目两方面的变异。教材前后涉及到染色体组、二倍体、多倍体、单倍体等概念，其中染色体组是本节内容的核心概念，是学习其他概念的基础和关键。本节内容与前面学习的有丝分裂、减数分裂和受精作用等知识有联系，也是学习“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。 学情分析 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。 教学目标 1.说出染色体变异包括染色体数目的变异和染色体结构的变异。 2.阐明二倍体、多倍体和单倍体的概念及其联系。 3.进行低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验 教学重难点 1.教学重点 染色体数目的变异。 2.教学难点 (1)染色体组和单倍体的概念。 (2)低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验。 教学内容及流程 学习任务 教学过程(第1课时) 备注 问题探讨 【观看视频】水果的祖先。作为野生植物的后代，许多栽培植物的染色体数目却与它们的祖先大不相同，如马铃薯和香蕉（见右表）。 【思考讨论】1.根据前面所学减数分裂的知识，试着完成该表格。2.为什么平时吃的香蕉是没有种子的?3.马铃薯和香蕉的染色体数目为什么与它们的野生祖先有很大差别呢？ 【教师讲述】染色体变异：生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。 通过生物学事实，初步了解染色体变异。 制造认知冲突，引发学生的好奇心。 染色体数目的变异 染色体数目变异的类型： 【教师讲述】数目变异包括个别异常（增加一条、减少一条）和成套异常（一套完整的非同源染色体） 【教师讲述】实例1：21三体综合征（唐氏综合征）——多1条21号染色体。分析可能是减Ⅰ后期同源染色体未分离或减Ⅱ后期姐妹染色单体未分离。 【教师讲述】实例2：先天性卵巢发育不全综合征——44+XO，亲本X染色体移向同一极，产生了不含X染色体的配子。 【教师讲述】染色体组： ①一个染色体组不含同源染色体，不含等位基因。 ②一个染色体组所含的染色体大小、形态和功能各不相同，均为非同源染色体。 ③一个染色体组中含有控制生物生长、发育、遗传和变异的全套遗传信息。 （用果蝇体细胞区分染色体组和基因组） 【教师讲述】染色体组数判断方法： 方法1：根据染色体形态判断——细胞中同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组。 方法2： 根据基因型判断——在生物体基因型中，相同基因或等位基因出现几次，则有几个染色体组。同一字母不分大小写，重复出现几次，就含有几个染色体组。 二倍体和多倍体： 【教师讲述】二倍体：由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体。 多倍体：由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。 【教师讲述】在自然界，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。一般情况下，二倍体通过减数分裂形成的配子中只有一个染色体组。 ·异常配子（含有两个染色体组）与含有一个染色体组的正常配子结合发育成的个体体细胞中含有三个染色体组，称作三倍体。 ·如果两个含有两个染色体组的配子结合，发育成的个体的体细胞中就含有四个染色体组，称作四倍体。（如果二倍体在胚或幼苗时期受到某种因素影响，体细胞在进行有丝分裂时，染色体只复制未分离，也会形成四倍体。） 【教师讲述】多倍体：体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。多倍体在植物中很常见，在动物中极少见。 ·多倍体的优点：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。 ·多倍体的缺点：生长发育延迟，结实率低。 通过对减数分裂及有丝分裂过程中染色体异常行为的分析，探讨多倍体的概念及多倍体形成的原因。 多倍体育种和单倍体育种 【教师讲述】多倍体育种： 方法1：秋水仙素诱发——作用于分裂前期的细胞，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，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，就可能发育成多倍体植株。（染色体只复制未分离） 【思考讨论】1.秋水仙素抑制纺锤体形成，那么着丝粒能否正常分裂?2.染色体加倍于什么时期？3.为什么要处理萌发的种子或幼苗，处理成熟的植株可以不？因为萌发的种子和幼苗具有分生能力，细胞进行有丝分裂，秋水仙素处理后可达到使产生的新细胞染色体数目加倍的目的。成熟的植株大多细胞不进行有丝分裂。4.处理后植物体的所有体细胞染色体都加倍吗？不一定。若处理茎尖则只有地上部分加倍，若处理种子则有可能全部加倍。 【教师讲述】三倍体无籽西瓜的培育： ①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。 ②用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，进行杂交，得到的种子细胞中含有三个染色体组。（如果以二倍体为母本，四倍体为父本进行杂交，也能得到三倍体的种子，但是这种种子结的西瓜，因珠被发育成厚硬的种皮，播种时这样的三倍体种子难以突破种皮萌发。） ③把这些种子种下去，就会长出三倍体植株。 （第一次传粉杂交获得三倍体种子；第二次传粉刺激子房发育成果实，因为“西瓜”的“长大”需要发育中的种子提供生长素） 【观看视频】无籽西瓜的形成过程 【思考讨论】1.秋水仙素处理后，新产生的四倍体，各部分细胞都含有四个染色体组吗？2.有时可以看到三倍体西瓜中有少量发育并成熟的种子，请推测产生这些种子的原因。三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成配子（染色体联会紊乱），因此，不能形成种子。但是，也有可能在减数分裂时形成正常的配子，从而形成正常的种子，但这种概率特别小。3.三倍体真的完全不育吗？不是，只是可育的概率太低，即高度不育，而且植物能进行无性生殖。 【教师讲述】单倍体：体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体（如雄峰）。单倍体细胞中不一定含有1个染色体组。如四倍体和六倍体植物的配子发育成的单倍体分别含有2个和3个染色体组。 【教师讲述】如何判断是单倍体、二倍体和多倍体生物？ 【教师讲述】单倍体植株长得弱小，而且高度不育。 【教师讲述】单倍体育种： 优点：①明显缩短育种年限②纯合体，自交后代不会发生性状分离； 缺点：技术复杂，需与杂交育种配合。 （比较杂交育种和单倍体育种） 注意： ①花药离体培养≠单倍体育种，单倍体育种一般包括：杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选4个过程。 ②不能选择特定基因型的花粉，因为花粉不能表现出相关性状应在秋水仙素处理后获得的纯合子中选择具有所需性状的个体。 【比较归纳】表格比较归纳单倍体育种和多倍体育种。 由无子西瓜以及小麦的育种的实例引导学生分析几种育种方式的原理、处理方法及其优缺点，将理论与生产实际联系起来。 由无子西瓜、普通小麦的培育过程引导学生绘制育种流程图、分析过程及原理,既培养了学生将生物学原理应用到实例中的能力,也培养了学生构建育种过程模型的能力。 小结与练习 【课堂小结】同板书 【课堂练习】处理教材中的思考讨论、练习与应用，处理双导学案和分层作业 引导学生关注知识内容的梳理，尝试构建概念图。 板书设计 5.2.1 染色体变异 一、染色体数目的变异 1.染色体数目变异的类型 2.二倍体和多倍体 3.单倍体 二、多倍体育种和单倍体育种 作业布置 【课后作业】1.完成分层训练课后素养评价、2.完成双导学案对应内容和下一节问题式预习部分 教学反思 利用野生马铃薯的染色体组成帮助学生建构染色体变异、染色体组等概念；再结合减数分裂过程图引导学生构建二倍体、多倍体、单倍体等概念,不仅着眼于染色体变异的原因,还及变异的结果,也使知识具有连续性。在建构概念的过程中引导学生逐步绘制概念图，使学生的思维逐渐连续。设计的问题串重点突出、层层递进,有效地训练了学生的分析、比较纳等思维；育种与现实生活息息相关,有助于引导学生关注白然、联系社会,做到理性思考 形成概念是本节课的重要目标。通过这节课的学习，学生能清楚地理解染色体变异、染色体组等概念。为此，教师先讲染色体数目的变异，利用野生马铃薯的染色体组成帮助学生建构概念，再学习染色体结构的变异。这样的安排自然流畅，体现了基于科学事实形成相关概念的科学认知过程。 学习任务 教学过程(第1课时) 备注 低温诱导染色体数目的变化实验探究 【教师讲述】实验原理：低温处理植物的分生组织细胞，能够抑制纺锤体形成，以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极细胞不能被分裂成两个子细胞，于是植物细胞中的染色体数目发生变化（加倍）。 【教师讲述】介绍材料用具，重点分析本实验中用到的各种试剂的用途： ·卡诺氏液：固定细胞形态 ·95%酒精：冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液 ·解离液：使组织中的细胞相互分离开 ·0.01g/mL的甲紫溶液：使染色体（染色质）着色，便于观察染色体（染色质）的形态、数目和行为 【教师讲述】实验步骤： ①诱导培养 培养不定根： ·将蒜（或洋葱）在冰箱冷藏室内（4℃）放置一周 ·取出后，将蒜放在装满清水的容器上方，让蒜的底部接触水面，于室温（约25℃）进行培养 低温诱导： 待蒜长出约1 cm长的不定根时，将整个装置放入冰箱冷藏室内，诱导培养48-72h（适当低温，过低会对细胞造成伤害） ②固定 剪取诱导处理的根尖0.5-1cm，放入卡诺氏液浸泡0.5-1h，以固定细胞形态，然后用体积分数为95%放入酒精冲洗2次。 ③制片 解离—漂洗—染色—制片 ④观察 ·先用低倍镜寻找染色体形态好的分裂图象 ·视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞 ·确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察 【视频学习】观看低温诱导染色体数目的变化的实验视频；实验结果：诱导率不是百分之百，因此视野中既有二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞，且前者数目多于后者。 【思考讨论】1.秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，这两种方法在原理上有什么相似之处？ ·秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，都与抑制纺锤体的形成有关，着丝粒分裂后，没有纺锤体的牵引作用，因而不能将染色体拉向细胞的两极，导致细胞中的染色体数目加倍。 ·相较于秋水仙素，低温条件容易创造和控制，成本低、对人体无害、易于操作。 让学生在阅读教材的基础上填写实验的概念图,帮助学生理清实验原理、步骤及预期实验现象,为学生实施实验提供理论基础 染色体结构的变异 【教师讲述】人类的许多疾病是由染色体结构改变引起的，如猫叫综合征，5号染色体部分缺失。 【教师讲述】①缺失：染色体的某一段片段缺失引起变异。结果导致基因数目减少。 【比较分析】列表比较染色体片段缺失和碱基对缺失。 【教师讲述】②重复：染色体中增加某一片段引起变异。结果导致基因数目增加。 ③易位：一条染色体某一片段，移接到另一条非同源染色体上引起变异。结果导致基因排列顺序变化。 【比较分析】比较易位和染色体互换的区别。 【教师讲述】④倒位：染色体的某一片段位置颠倒也可引起变异。结果导致基因排列顺序变化。 【教师讲述】染色体结构变异的4种类型会导致染色体上基因数目、排列顺序发生改变，最终结果导致性状变异（改变）。大多数染色体结构变异对生物体是不利的，甚至会导致生物体死亡。 【比较分析】列表比较基因突变、基因重组和染色体变异三种可遗传变异。 借助图形比较各种染色体结构变异和三类可遗传的变异,意在帮助学生对可遗传的变异有较为清晰、完整的理解。 可以利用自备的材料，以小组为单位设计模拟染色体结构变异的方案。按照方案模拟染色体的各种结构变异。在此过程中引导学生构建染色体结构变异的模型,展示过程中，锻炼学生的合作能力及语言表达能力。 小结与练习 【课堂小结】同板书 【课堂练习】处理教材中的思考讨论、练习与应用，处理双导学案和分层作业 引导学生关注知识内容的梳理，尝试构建概念图。 板书设计 5.2.2 染色体变异 作业布置 【课后作业】1.完成分层训练课后素养评价、2.完成双导学案对应内容和下一节问题式预习部分 教学反思 借助图形分别比较各种染色体结构变异和三类可遗传的变异,意在帮助学生对可遗传的变异有较为清晰、完整的理解,并运用结构与功能观说明染色体变异的可能的严重后果。让学生在阅读教材的基础上填写实验的概念图,帮助学生理清实验原理、步骤及预期实验现象为学生实施实验提供理论基础,同时培养学生辩证地认识生命活动中的变化的意识,提高科学探究能力。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$