染色体结构变异

一、 教学目标

1.说出染色体结构变异的基本类型。

2.说出染色体数目的变异。

3.进行低温诱导染色体数目变化的实验。

二、教学重点和难点

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）低温诱导染色体数目变化的实验。

三、教学策略

染色体变异包括染色体结构的变异和染色体数目的变异，其中染色体数目的变异是本节的教学重点。建议本节的教学时间为2课时，第1课时完成理论教学部分，第2课时完成低温诱导植物染色体数目变化的实验。

在复习基因突变的基础上，教师可以引导学生回忆基因和染色体的关系。基因能够发生突变，那么染色体能不能发生变化呢？如果染色体发生变化，它会发生什么样的变化呢？生物的性状又会发生什么样的变化呢？从而引出染色体变异包括染色体结构的变异和染色体数目的变异。

染色体结构的变异是学生了解的内容，教材通过4个示意图直观形象地说明了染色体结构变异的类型。但需要提醒学生的是，尽管大多数染色体结构的变异对生物是有害的，但也有少数变异是有利的，人们研究染色体结构的变异可以为生产实践服务，也可以为人类健康服务。关于染色体数目的变异可以采取下面的教学策略。

1.以辨图、设问、讨论和复习的方式理解染色体组的概念。

染色体组的概念较为复杂，如果直接讲述，学生是很难理解其实质的。建议教师从雌雄果蝇体细胞和生殖细胞的染色体的形态和数目分析入手，设置一系列的问题情境，通过联系以前所学的知识，帮助学生认识染色体组的概念。问题情境如下。

观察教科书图5-8雌雄果蝇体细胞的染色体和图5 9雄果蝇的染色体组，回答下列问题。

(1)果蝇体细胞有几条染色体？几对常染色体？（答：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？

（答：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？

（答：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？

（答：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？（答：两组。）

通过以上的问题情境，再加上教师的引导和总结，学生能够比较容易理解染色体组的概念，并能很好地理解二倍体和多倍体与染色体组之间的关系。

2.通过具体实例、概念的辨析和对比，认识单倍体、二倍体和多倍体之间的关系。

单倍体的概念是教学中的难点。教师可以采用教材中提供的蜜蜂的实例来分析蜂王、工蜂和雄蜂体内的染色体组数目，提出单倍体的概念，并设置一些问题情境，让学生区分单倍体与一倍体，单倍体、二倍体和多倍体之间的区别和联系。

例如，教师可以提出下列问题。

（1）一倍体一定是单倍体吗？单倍体一定是一倍体吗？

（答：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？

（答：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？

（答：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？

（答：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。）

学生很容易将单倍体与一倍体相混淆。一倍体只含有一个染色体组，肯定是单倍体，但单倍体不一定只含有一个染色体组，因此，不一定是一倍体。对于多倍体的配子所形成的单倍体，学生又容易与二倍体、三倍体和四倍体等相混淆。区分的关键是判断生物体是由受精卵还是由配子发育而成的。由受精卵发育而成的个体，含有几个染色体组就是几倍体；由配子直接发育而成的生物个体，不管含有几个染色体组，都只能称做单倍体。

3.用图解、事例和图表的形式引导学生学习多倍体和单倍体育种。

之所以将多倍体和单倍体育种放在一起来学习，是因为二倍体、多倍体和单倍体具有可比性，有助于学生对概念的理解。同时，育种的学习是建立在这些概念的基础之上的。

多倍体育种可以用下列的流程图表示。

单倍体育种的教学可采用实例分析并结合流程图的方法。例如，假设体细胞的基因型为aabb，育种过程中基因型的变化如下图所示。

最后列表让学生总结两种育种方法的原理、操作方法和优缺点，表中的内容由学生讨论填写。

多倍体育种

单倍体育种

原理

染色体组成倍增加

染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种(指每对染色体上成对的基因都是纯合的)

常用方法

秋水仙素处理萌发的种子、幼苗

花药的离体培养后，人工诱导染色体加倍

优点

器官大，提高产量和营养成分

明显缩短育种年限

缺点

适用于植物，在动物方面难以开展

技术复杂一些，须与杂交育种配合

4.关于“低温诱导植物染色体数目的变化”的实验。

教师在实验开始前，可以先复习染色体组、二倍体、多倍体和单倍体的概念，以及多倍体和单倍体育种的原理、操作方法和优点。同时复习“观察植物细胞的有丝分裂”的实验步骤，为本实验打好基础。

在低温诱导染色体数目的变化的实验中，低温的作用与秋水仙素的作用基本相似。与秋水仙素相比，低温条件容易创造和控制，成本低、对人体无害、易于操作。但通过显微镜观察时，只能观察到染色体数目的增加，增加的具体数目不容易确定。

四、答案和提示

（一）问题探讨

提示：参见练习中的拓展题，了解无子西瓜的形成过程。

（二）实验

两者都是通过抑制分裂细胞内纺锤体的形成，使染色体不能移向细胞两极，而引起细胞内染色体数目加倍。

（三）练习

基础题

1.（1） ；（2） 。

2.b。

3.填表

体细胞
中的染
色体数

配子
中的染
色体数

体细胞
中的染
色体组数

配子中
的染色
体组数

属于几
倍体生物

豌豆

14

7

2

1

二倍体

普通小麦

42

21

6

3

六倍体

小黑麦

56

28

8

4

八倍体

拓展题

1.西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，从而形成四倍体西瓜植株。

2.杂交可以获得三倍体植株。多倍体产生的途径为：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。

3.三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此，不能形成种子。但并不是绝对一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞。

4.有其他的方法可以替代。方法一，进行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获取大量的组培苗，再进行移栽。方法二，利用生长素或生长素类似物处理二倍体未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实，在此过程中要进行套袋处理，以避免受粉。