高中生物第一節(jié)減數(shù)分裂第2課時示范名師精選教案蘇教版

1、名校名 推薦導入新課課件展示：動物細胞的減數(shù)分裂示意圖。師： 同源染色體的形態(tài)和大小都相同嗎？有絲分裂過程中有無同源染色體存在？生甲： 同源染色體是指配對的兩條染色體，一條來自父方，一條來自母方，形狀和大小一般都相同。少數(shù)特殊情況下同源染色體形態(tài)、結(jié)構(gòu)存在一定的差異。如人體內(nèi)的x、 y 染色體，屬于同源染色體，但形態(tài)結(jié)構(gòu)存在差異。生乙： 有絲分裂過程中有同源染色體的存在。師： 通過對動物細胞減數(shù)分裂過程的了解，我們知道減數(shù)分裂是進行有性生殖的 生物形成生殖細胞過程中所特有的細胞分裂方式，分裂結(jié)果是新產(chǎn)生的生殖細胞中的染色體數(shù)目比體細胞減少一半。師： 多細胞動物一般都是雌雄異體的，那么，雌、雄生

2、殖細胞都是在哪兒形成的？精子和卵細胞形成過程完全相同嗎？通過什么方式可恢復(fù)到體細胞的染色體數(shù)，以保證生物體前、后代遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性？推進新課板書：二、生殖細胞的形成和受精師： 哺乳動物的精子是在睪丸中形成的，卵細胞是在卵巢里形成的。課件展示：哺乳動物的精子形成過程示意圖。師： (1) 精原細胞是怎樣進入減數(shù)分裂第一次分裂期的？(2) 減數(shù)第一次分裂中初級精母細胞中染色體發(fā)生了什么變化？(3) 減數(shù)第二次分裂中次級精母細胞中染色體發(fā)生了什么變化？(4) 精細胞是如何形成精子的？學生活動： 學生小組討論，代表回答。生甲： 在減數(shù)第一次分裂間期，精原細胞染色體進行復(fù)制，成為初級精母細胞。復(fù)制后的每條

3、染色體都含有兩條姐妹染色單體，它們由同一個著絲粒連接著，這時仍然稱為一條染色體。生乙： 在初級精母細胞中，同源染色體兩兩配對，稱為聯(lián)會。聯(lián)會后的每對同源染色體含有四條染色單體，叫做四分體。然后各對同源染色體排列在細胞的赤道板上，染色體的著絲粒和紡錘絲相連。不久，在紡錘絲的牽引下，配對的同源染色體彼此分離，分別移向細胞的兩極，成為兩組染色體。伴隨細胞的分裂，一個初級精母細胞分裂成兩個次級精母細胞，每個次級精母細胞中的染色體數(shù)目只有初級精母細胞中染色體數(shù)目的一半。生丙： 減數(shù)第二次分裂，次級精母細胞中，每條染色體上的兩條染色單體彼此分開成為兩條染色體，在紡錘絲的牽引下，分別移向細胞的兩極，兩個次級

4、精母細胞分裂成四個精細胞。生丁： 精子細胞要經(jīng)過變形才形成精子。師： 當雄性動物性成熟后，睪丸里的部分精原細胞開始進行有絲分裂，形成初級精母細- 1 -名校名 推薦胞，初級精母細胞經(jīng)減數(shù)分裂形成次級精母細胞，再形成精細胞。精細胞經(jīng)過復(fù)雜的形態(tài)變化，形成精子。課件展示：哺乳動物的卵細胞形成過程示意的動畫模擬。師： 和精子形成過程相比，卵細胞形成過程有什么特點？生甲： 相同點是染色體復(fù)制一次，都有聯(lián)會和四分體時期，經(jīng)過第一次分裂，同源染色體分開，染色體數(shù)目減少一半，在第二次分裂過程中，有著絲點的分裂，最后形成的卵細胞，它的染色體數(shù)目也比卵原細胞減少了一半。生乙： 不同點是每次分裂都形成一大一小兩個

5、細胞，小的叫極體，極體以后都要退化，只剩下一個卵細胞，而一個精原細胞是形成四個精子；卵細胞形成后，不需要經(jīng)過變形，而精子要經(jīng)過變形才能形成。師： 當雌性動物性成熟后，卵巢里的卵原細胞也進行有絲分裂，形成初級卵母細胞，初級卵母細胞經(jīng)減數(shù)分裂形成一個次級卵母細胞和一個極體，次級卵母細胞分裂形成一個卵細胞和一個極體。師： 為了更好地理解精子和卵細胞的形成過程，我們來邊做邊學，模擬精子和卵細胞的形成過程。探究內(nèi)容：活動一：根據(jù)教材圖22，填寫精子和卵細胞形成過程模式圖，填在下表中?；顒佣悍纸M討論并設(shè)計模擬精子和卵細胞形成過程的方案( 假設(shè)該動物的細胞內(nèi)有2 對染色體 ) ；分工合作，根據(jù)設(shè)計方案準備

6、各種模擬材料，并實施模擬方案；相鄰小組之間進行交流?；顒咏M織：活動中教師引導：要求學生利用教材上的模式圖，選擇適當?shù)牟牧希绮煌伾拿€制作染色體，在活動中重點比較在減數(shù)分裂過程中，精子和卵細胞形成過程異同點。討論：列表比較動物精子形成與卵細胞形成過程的異同點比 較精子形成卵細胞形成形成場所動物精巢動物卵巢細胞質(zhì)分裂方式兩次分裂中細胞質(zhì)都是均等分裂，初級和次級卵母細胞的分裂均為產(chǎn)生等大的子細胞不均等分裂，產(chǎn)生一大一小細胞產(chǎn)生的生殖細胞數(shù)一個精原細胞產(chǎn)生四個精子細胞一個卵原細胞產(chǎn)生一個卵細胞和三個極體生殖細胞是否變形精細胞經(jīng)變形成為精子卵細胞不需變形相同點都是染色體復(fù)制一次，細胞連續(xù)分裂兩次，

7、子細胞內(nèi)染色體數(shù)目均減半師： 生物的細胞經(jīng)減數(shù)分裂后，細胞中的染色體數(shù)目會不會越來越少呢？課件展示：播放精子與卵細胞結(jié)合受精的錄像。學生活動： 觀察多媒體提供的信息，自主思考受精作用的過程。師： (1) 精子的頭部進入卵細胞，精子與卵細胞的細胞核結(jié)合在一起，因此，合子中染色體數(shù)目又恢復(fù)到原來的體細胞的數(shù)目，其中一半來自精子( 父方 ) ，一半來自卵細胞( 母方 ) 。(2) 從同源染色體的角度看，精子和卵細胞中的同源染色體都是成單存在，但精子帶有其中的一條，卵細胞帶有其中的另一條，受精后，這兩條同源染色體到了一個細胞中，它們就成對存在了，所以，同源染色體的概念中說，一條來自父方，一條來自母方，

8、就是這個意思。- 2 -名校名 推薦(3) 減數(shù)分裂使染色體數(shù)目減半，受精作用使染色體數(shù)目又恢復(fù)到原來的數(shù)目，從而使生物前后代染色體數(shù)目保持恒定，因此，減數(shù)分裂和受精作用對于生物前后代染色體數(shù)目的恒定性，對于生物的遺傳和變異，都是十分重要的，由此也可看出，生物的各種變化無論有多復(fù)雜，也是有規(guī)律可循的。師：在減數(shù)分裂過程中，發(fā)生了dna、染色體的一系列規(guī)律性變化，現(xiàn)在，我們能否總結(jié)出其變化規(guī)律呢？學生活動： 學生嘗試說出在減數(shù)分裂各個時期dna和染色體的數(shù)目。教師： 活動：老師根據(jù)學生提供的數(shù)目情況繪成下圖減數(shù)分裂過程中的dna和染色體數(shù)目變化。師： 現(xiàn)在，我們已經(jīng)學習了細胞分裂的三種方式，其中

9、，有絲分裂是體細胞進行細胞分裂的主要方式，在有性生殖過程中，則要通過減數(shù)分裂產(chǎn)生生殖細胞，那么，把這兩種分裂方式相比，它們有什么異同呢？學生活動： 學生小組討論，嘗試總結(jié)。師生互動： 教師分發(fā)下表，學生自主完成其楷體字部分。比較項目 減數(shù)分裂 有絲分裂產(chǎn)生的細胞生殖細胞體細胞分裂次數(shù)2 次1 次不子細胞數(shù)4 個2 個同目點有無聯(lián)會有無子細胞染染色體數(shù)目減半與母細胞染色體數(shù)目相同色體數(shù)目相同點都有紡錘體的出現(xiàn)，染色體都只復(fù)制一次課堂小結(jié)生物減數(shù)分裂的類型一般可分為三種：(1) 配子減數(shù)分裂：絕大多數(shù)動物和人及部分低等植物( 如馬尾藻、海松藻和各種硅藻等)在形成配子時進行減數(shù)分裂，經(jīng)減數(shù)分裂后形成

10、的配子染色體數(shù)目是體細胞染色體數(shù)的一半，本教材中的減數(shù)分裂即為此種類型。(2) 合子減數(shù)分裂：部分低等植物( 如衣藻、團藻、輪藻、水綿等) 在有性 生殖時，合子剛一萌發(fā)就進行減數(shù)分裂，所以稱合子減數(shù)分裂，分裂的結(jié)果，形成染色體數(shù)目比合子減半的游動孢子，再由孢子發(fā)育成單倍體的植物體。(3) 居間減數(shù)分裂：全部高等植物及部分低等植物( 如石莼等 ) 的減數(shù)分裂，發(fā) 生于植物體產(chǎn) 生孢子時，孢子萌發(fā)形成配子體，再經(jīng)有絲分裂形成配子。- 3 -名校名 推薦二、生殖細胞的形成和受精1哺乳動物精子和卵細胞形成的場所2精子和卵細胞形成過程的異同點3受精作用的過程及意義探究題目：建議學生在課后完成，高等植物在

11、形成花粉的過程中進行減數(shù)分裂，形成小孢子( 單倍體 ) 。設(shè)計實驗觀察小麥等植物的小孢子的形成過程?；顒影才牛?1) 選擇小麥為材料觀察小孢子的形成，因為小麥穗上小孢子的形成和成熟有一定的時間順序，這樣便于找到正處于減數(shù)分裂的花粉母細胞，也便于觀察到減數(shù)分裂的不同分裂相。(2) 注意，在選取小麥穗時一定要在揚花前！在秋季時可選用水稻來替代。在小麥開始挑旗，旗葉與下一葉耳間距約為3 4 cm，花藥長度大致為1.5 2.0 毫米，黃綠色時取材最好。(3) 上午 7：00 8： 00 為取材最佳時間。通常制作幼小花藥壓片時，可不經(jīng)固定，直接放在醋酸洋紅染液中，同時進行固定和染色。1解析： 大腸桿菌為

12、原核生物，其繁殖方式主要為分裂生殖，即通過二分裂繁殖后代，不通過減數(shù)分裂產(chǎn)生配子后繁殖后代。答案： a2解析： 在減數(shù)分裂過程中，由于同源染色體分離，非同源染色體的自由組合，導致一個成熟的 生殖細胞內(nèi)來自父母雙方的染色體是隨機的，全部來自母方的可能性是(1/2) n。答案： d3解析： 該人的染色體組成是44 xxy，其原因可能是卵細胞染色體數(shù)目異?；蚓尤旧w數(shù)目異常。若卵細胞染色體數(shù)目異常，則卵細胞染色體組成可能為22 xx，其形成原因可能有兩種：減數(shù)第一次分裂的后期，一對同源染色體xx沒有正常分離，同時進入了一個次級卵母細胞，而減數(shù)分裂的第二次分裂正常；或者是減數(shù)第一次分裂正常，而在減數(shù)

13、第二次分裂的后期， x 染色體的著絲點分裂后，姐妹染色單體分開，但是并沒有進入兩個子細胞，而是同時進入一個卵細胞。若精子染色體數(shù)目異常，則精子染色體組成可能為22 xy，其形成原因應(yīng)該是在減數(shù)分裂第一次分裂的后期，一對同源染色體xy沒有正常分離，同時進入了一個次級精母細胞，而減數(shù)分裂的第二次分裂正常。答案： a4解析： 1 個精原細胞一次減數(shù)分裂形成4 個精子， 2 種類型；而1 個卵原細胞一次減數(shù)分裂形成1 個卵細胞， 1 種類型。答案： a5解析： 減數(shù)分裂中染色體數(shù)目減半的原因是同源染色體分離，進入兩個子細胞所導致的。答案： b6 解析： (1) 甲圖無同源染色體，為減數(shù)第二次分裂，染色

14、體排列在細胞赤道板中央部位，為減數(shù)第二次分裂的中期；分裂產(chǎn)生的子細胞是精細胞或者卵細胞與極體。(2) 乙圖細胞4 條染色體排列在細胞赤道板中央部位，為有絲分裂的中期，分裂產(chǎn)生的子- 4 -名校名 推薦細胞是體細胞。(3) 丙圖細胞有8 條染色體，被拉向二極，為有絲分裂的中期，分裂產(chǎn)生的子細胞是體細胞。(4) 丁圖細胞有四條染色體，一條染色體中有兩條姐妹染色單體，每條染色體都由一條星射線牽引，被拉向兩極，為減數(shù)分裂的第一次分裂的后期，分裂產(chǎn)生的子細胞是次級精母細胞或次級卵母細胞與第一極體。答案： (1) 減數(shù)第二次分裂中只有兩條染色體排列在細胞赤道板中央精細胞或者卵細胞與極體(2) 有絲中期體(

15、3) 有絲后44(4) 減數(shù)分裂的第一次后24881受精兩性生殖細胞成熟以后，精子與卵相遇，精子入卵并與卵結(jié)合時，所引起的一系列復(fù)雜的變化稱為受精。動物的受精過程包括頂體反應(yīng)、卵的激活、精卵融合等主要階段。頂體反應(yīng) 絕大多數(shù)動物卵的外周都有卵膜 ( 包括卵黃膜、透明帶、放射冠等 ) ，主要成分是黏蛋白或黏多糖。當精子與卵外周的卵膜接觸時，就與卵膜上的糖蛋白產(chǎn)生特異性的結(jié)合。這種結(jié)合能夠激發(fā)精子產(chǎn)生頂體反應(yīng)：頂體前面的部分質(zhì)膜消失，頂體內(nèi)所含的水解酶被釋放出來。在這些酶的作用下，精子穿過透明帶等，附著在卵黃膜的一定部位上。卵細胞的激活 精子一旦與卵接觸，能夠激發(fā)卵本身發(fā)生一系列的激活變化。這些變

16、化包括皮層反應(yīng)、透明帶反應(yīng)等。卵黃膜的下面是皮層，皮層中含有大量的皮層顆粒。皮層反應(yīng)發(fā)生在精子與卵黃膜融合的時候，它是指從融合點開始，皮層顆粒破裂，內(nèi)含物外排，由此波及到整個皮層。透明帶反應(yīng)是指皮層顆粒的外排物與透明帶一起形成受精膜的過程。這些反應(yīng)起到阻止多個精子進入卵內(nèi)和激發(fā)卵進一步發(fā)育的作用。精卵融合 精子頭部進入卵的細胞質(zhì)以后，迅速膨大，并且出現(xiàn)核仁，形成核膜。精子和卵的細胞核相互靠近，有些動物的這兩個核融合成一個，如海膽有些動物的這兩個核不融合，而是相互并列，核膜消失，僅染色體組合在一起，形成受精卵的染色體組，這樣就完成了受精作用，如哺乳類。2被子植物體外受精操作進展有性生殖的核心過程

17、就是受精作用。在動物中，體內(nèi)或體外的受精只在性細胞間進行，就是說只需性細胞參與即可完成受精；而在被子植物中，體內(nèi)受精過程不僅有性細胞本身而且還有配子體其他成員的直接參與。近來活體動態(tài)觀察及解剖學特別是超微結(jié)構(gòu)研究表明，被子植物體內(nèi)作為雌雄配子體的胚囊和花粉發(fā)育成熟之后，經(jīng)授粉，花粉管通過柱頭沿花柱生長穿過珠心進入一個退化的助細胞，管端破裂釋放一對精細胞，一個精細胞與卵結(jié)合，融合后發(fā)育成胚，另一個精細胞與中央細胞結(jié)合，融合后發(fā)育成胚乳。是配子體中雄性生殖單位 ( 營養(yǎng)核和兩個精細胞 ) 和雌性生殖單位 ( 助細胞、中央細胞和卵細胞 ) 參與的雙受精過程。被子植物體外受精的早期研究從20 世紀 6

18、0 年代開始，其工作主要是配子體水平甚至孢子體水平的試管受精，都是由雄性生殖單位與雌性生殖單位參與情況下完成的。而真正的體外受精應(yīng)是性細胞的直接接觸、融合和培養(yǎng)，這方面工作近來已取得突破性進展。配子水平的體外受精離不開現(xiàn)代細胞生物技術(shù)的發(fā)展，主要是活性細胞分離技術(shù)、細胞融合技術(shù)、細胞顯微操作技術(shù)和胚性細胞培養(yǎng)技術(shù)等。本文主要介紹應(yīng)用這些技術(shù)進行的植物體外受精操作的進展。(1) 性細胞 ( 精細胞和卵細胞 ) 的分離體外直接的精卵融合的實現(xiàn)，首先必須分離出大量的有受精活力的精細胞和卵細胞。初- 5 -名校名 推薦步統(tǒng)計到 1992 年底已成功地從 12 科近 20 種植物花粉或花粉管中分離出精細

19、胞，從10 多種植物胚珠中分離出胚囊和卵細胞，雖然不能直接檢測其受精活力，但通過熒光素二乙酸酯熒光反應(yīng)以及細胞形態(tài)分析等證明它們是完整的生活的細胞。精細胞的分離操作包括分離、純化和保存分離 對精細胞的大量分離已確立了幾套實驗程序，主要是利用機械力或滲透沖擊及酶解破裂花粉壁或花粉管壁使得精細胞被釋放出來。研磨法：利用玻璃勻漿器的機械力使通過預(yù)處理( 消毒，水合，一定濃度介質(zhì)溫育等) 的花粉的壁破裂而釋放性細胞。滲透壓沖擊一步法：將花粉置于適宜滲透壓條件下任其吸水后自行破裂，釋放出性細胞。滲透壓沖擊二步法：先將花粉在一定濃度蔗糖溶液或其他介質(zhì)中水合一段時間再加入等量蒸餾水造成滲透壓驟降，促使花粉大

20、量并較為同步地破裂而釋放出性細胞。也有將溫育后的蔗糖液離心除去后加入帶保護劑的低濃度蔗糖液形成滲透壓驟降?；铙w離體技術(shù)：先對柱頭進行人工授粉，當花粉管在花柱中生長到一定程度后，切下一段花柱 ( 一般切取 1 cm 左右 ) ，將切口插入液體培養(yǎng)基中繼續(xù)生長，待花粉管中已有精細胞出現(xiàn)后，即可將之從基部切斷，用酶液( 纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶等) 水解，或繼而再低滲沖擊使花粉管破裂而釋放出精細胞。當然也可使花粉在人工條件下在培養(yǎng)基中萌發(fā)進行精細胞的分離。對于二細胞型花粉只能采用花粉管中分離方法，而三細胞型花粉則都可使用，但使用活體離體技術(shù)分離精細胞對于保證受精能力可能會有幫助，這點在文章下段體

21、外融合部分附有分析說明。純化和活性保存精細胞從花粉或花粉管中釋放出來后，還要進行純化處理，先用一定孔徑 ( 小于 35 m)的篩網(wǎng)過濾除去壁物質(zhì)及營養(yǎng)核，再用密度梯度離心進一步純化。保存純化精細胞多用一定培養(yǎng)基( 如 bk)以適宜濃度蔗糖、山梨醇等維持滲透壓，加入膜穩(wěn)定劑如葡聚糖硫酸鉀(pds)、牛血清白蛋白、 ca2等，合適的 ph(6 7) 低溫保存。如zhangguichang 等利用 bk 培養(yǎng)基分離的玉米精細胞用膜保護劑，mes(ph6.7)緩沖液，在室溫下有70%存活 72 h。 cass 和 fabi 將分離玉米精細胞保存于 75下兩周后解冰有10%復(fù)活。莫永勝等利用膜保護劑和培

22、養(yǎng)基系統(tǒng)使紫菜苔等精細胞在零上低溫保存一周后仍有部分存活。以上操作程序?qū)τ诓煌参锓N類精細胞分離會有不同情況，應(yīng)選擇不同方法進行實驗，方法越簡單，處理時間越短，分離精細胞的獲得率越高，對精細胞活力保存與受精操作越有利。胚囊和卵細胞的分離操作雌性生殖細胞的分離比精細胞的分離難度要大得多，獲得大批量的胚珠比獲得大量花粉相對困難一些，其次胚囊外有珠被和珠心，內(nèi)部成員復(fù)雜，要分離并純化出大量有活力的卵細胞難以實現(xiàn)。但少量分離胚囊和卵細胞已獲得成功。對于胚囊分離常采用的方法有：解剖法：將子房或胚珠進行預(yù)處理 ( 消毒、去雜等 ) ，再在解剖鏡下手工剝除胚囊周圍的細胞。酶解法：主要依靠幾種水解酶的作用，結(jié)

23、合液體振動，使胚囊由離散的胚珠細胞逸出。壓片法：結(jié)合解剖法與酶解法，先用解剖或酶解的 ( 早期用酸解 ) 方法處理，再用玻片壓力使胚珠細胞分散，胚囊游離出來，用適宜培養(yǎng)液清洗保存。使用解剖法與壓片法費時較多，需要相當?shù)氖止ぜ记膳c經(jīng)驗，難以分離大量的活胚囊。酶解法發(fā)展前途較大，但其分離效果與植物種類和生理發(fā)育狀況、酶的種類及酶解條件都有關(guān)系，需要廣泛的研究。卵細胞分離多是先用解剖法除去大部分胚珠外圍細胞，再用幾種水解酶在一定滲透保護- 6 -名校名 推薦( 如一定濃度甘露醇) 下進行酶解作用除去細胞壁，先是胚囊游離出，然后進一步水解，則單個胚囊內(nèi)細胞相互分開可得離散的游離卵細胞，通過微吸管挑選出

24、來，于一定培養(yǎng)介質(zhì)中保存。(2) 體外融合高等動物體外受精早已成功，而植物體外受精則只是離體子房或胚珠授粉和受精。在 1988年，有人 (keijzer等 ) 進行人工授精的顯微操作嘗試，通過微吸管將分離的精子注射到離體培養(yǎng)的藍豬耳草胚珠的胚囊內(nèi)，成功地實現(xiàn)了受精并形成了小植株。但這對其他植物不一定適合，因為它的胚囊有突出珠被之外的特殊形態(tài)，更不意味著目前即可進行精卵細胞體外直接融合。實際上還有很多問題，有人將生長的狼尾草花粉管與分離的胚囊一起培養(yǎng)，沒能觀察到花粉管能進入胚囊受精。這里可能還有其他未知的很多限制因子，人的精子還有一個獲能反應(yīng)過程才能得到受精能力，由此可以推測，或許精細胞在花粉管與花柱中生長過程被修飾或釋放到助細胞內(nèi)被修飾而易于受精，或者花粉管的刺激對卵接受精子是必需的，也可能還有其他細胞的信息傳遞等。這也是有人認為利用活體離體技術(shù)提取精細胞利于保證其受精能力的原因。目前進行體外受精是利用人工誘導融合的方法。植物原生質(zhì)體融合有化學方法，采用化學藥劑 ( 聚乙二醇，高ph、高鈣等 ) 使細胞發(fā)生融合；物理方法( 電融合法 ) 。ueda， k. 等用電融合法使麝香百合雄性生殖細胞間以及生殖細胞與花粉原生質(zhì)體之間進行了融合；