染色体变异教案 生物教学设计精选

在真核生物的体内，染色体是遗传物质DNA的载体。当染色体的数目发生改变时（缺少，增多）或者染色体的结构发生改变时，遗传信息就随之改变，带来的就是生物体的后代性状的改变，这就是染色体变异。

《染色体变异》教案

一、教学目标

【知识与技能目标】

1.举例说出并理解染色体结构变异的四种类型以及染色体数目的变异。

2.知道染色体组、单倍体、二倍体、多倍体的概念。

3.说出单倍体和多倍体的特点及其在育种上的应用，解释多倍体形成的原理。

【过程与方法目标】

通过学习染色体结构、数目变异以及染色体组、二倍体、多倍体及单倍体的概念，提高观察分析问题、总结归纳的能力。

【情感态度价值观目标】

通过对染色体结构和数目变异的理解以及对单倍体、多倍体的特点和应用，理解生物界这种可遗传的变异类型，感受生命的奥妙。

二、 教学重难点

【重点】

1.染色体结构变异的四种类型、染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的概念。

2.多倍体育种原理及应用。

【难点】

1.正确辨认染色体结构变异中的倒位、易位以及姐妹染色单体交叉互换的染色体示意图。

2.正确区分单倍体、二倍体以及多倍体划分的依据。

3.解释多倍体形成的原因。

三、教学过程

(一)创境情景，导入新课

炎炎夏日，清凉多汁的西瓜成为我们避暑的必备果品，看到大屏幕上这一块块鲜红诱人的西瓜，我看大家已经垂涎欲滴了，课下大家再想吃西瓜的事，现在大家观察一下这西瓜除了以上的特点，还有什么特别之处吗?没错，它们没有西瓜子。大家大胆猜测一下，无子西瓜是怎样形成的呢?噢，你认为是卵细胞没有受精，嗯，你说是受精卵没有正常发育。到底是什么原因造成了西瓜不结子呢?我们一起学完“染色体的变异”就能解释了。

(二)讨论交流，学习新知

1.染色体结构变异

播放猫叫综合征患儿的录像和资料，患儿的症状是怎样的?

患儿哭声轻、音调高，像猫叫，两眼较低，存在着严重的智力障碍。

演示猫叫综合征染色体缺失的动画图，患儿的病因是什么?

患儿第5号染色体部分缺失。

除了猫叫综合征这种由染色体部分缺失造成结构发生改变的变异，还有哪些类型呢?

继续演示染色体结构变异的其他三种类型的动态变化图，学生仔细观察染色体的变化情况后总结：

①重复：染色体增加某一片断;如果蝇的棒状眼

②倒位：染色体某一片断位置颠倒180°，如夜来香

③易位：染色体的某一片断移接到另一条非同源染色体上。

易位和减数第一次分裂前期姐妹染色单体交叉互换有什么区别?

观看两种变异的动画图，总结：易位是发生在非同源染色体间，能使本来不连锁的基因发生连锁。为什么染色体结构变异能引起生物性状变异?

染色体结构的变化会引起染色体上的基因数目和排列顺序发生改变。

2.染色体数目变异

出示“21-三体综合征”的染色体变化动画图，患儿的染色体数目和正常人有什么区别?

患儿的21号染色体上多出了一条染色体，即“个别染色体”增加

出示由二倍体加倍变成四倍体西瓜的实例，染色体数目发生了什么变化?

四倍体西瓜的染色体数目成倍增加了。

3.染色体组、二倍体、多倍体、单倍体

出示果蝇的染色体图，并阅读教材，提问以下问题：

(1) 果蝇体细胞有几条染色体?几对同源染色体?其中有几对常染色体，几对性染色体?

8条染色体，4对同源染色体，3对常染色体，1对性染色体。

(2) 雄果蝇产生精子进行减数分裂时，精子中有哪几条染色体?是同源染色体吗?几种精子?

有3条常染色体，1条性染色体，都互为非同源染色体，能产生2种精子。

归纳：像果蝇这样，在精子形成过程中，经过减数分裂，染色体的数目减半，雄果蝇的精子中只含有一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物生长、发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。

由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组的叫做二倍体。如人、果蝇、玉米是二倍体，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。

由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有3个或3个以上染色体组的叫做多倍体。如香蕉就是三倍体，马铃薯就是四倍体，普通小麦是六倍体。

出示初中生物中学过的雄蜂由未受精卵直接发育而成。因此，雄蜂体细胞中的染色体数是工蜂和蜂王的一半。像这样，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，称为单倍体。

由玉米花粉、普通小麦花粉直接发育成的个体是几倍体?含有几个染色体组?

由玉米花粉直接发育成的个体称之为单倍体，玉米是二倍体所以其配子含一个染色体组。

普通小麦花粉直接发育成的个体也是单倍体，含有三个染色体组。

凡是由其配子直接发育成的个体，无论含有几个染色体组都叫单倍体。

二倍体、多倍体和单倍体的划分依据是什么?

学生讨论总结出：二倍体、多倍体是由受精卵发育来的，根据染色体组的数目来划分;单倍体是由配子发育来的，只含有本物种体细胞染色体数目的一半，与含染色体组的数目多少没有关系。

(三)知识拓展

结合教材，谈一谈多倍体和单倍体植株有哪些特点?

由于染色体数目的增多，多倍体植株一般表现为茎杆粗壮，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。与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。

出示植物细胞有丝分裂过程动画，分裂后期有什么特点?

植物细胞有丝分裂后期：着丝点分裂，染色体数目加倍，在纺锤体的牵引下向细胞两极移动。

育种上经常低温或者用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体，获得多倍体的原理是什么?

由于外界环境条件(如温度骤变)或生物内部因素的干扰，抑制了植物细胞分裂过程中纺锤体的形成，导致染色体不能被移向细胞两极，细胞也不能分裂成2个子细胞，形成染色体数目加倍的细胞。这种染色体加倍的细胞，通过正常的减数分裂，形成了染色体数目也相应加倍的生殖细胞，再由这些生殖细胞结合成合子，进一步发育成的植物，就是多倍体。

出示无子西瓜的培育过程图解，获得无子西瓜的原理是什么?

二倍体幼苗经秋水仙素处理后得到四倍体植株，其开花后形成的雌配子中有2个染色体组，与普通二倍体的父本进行杂交，得到的子代中含3个染色体组，子代在形成配子的过程中联会紊乱，不能正常形成配子，是高度不育的。

结合教材，总结育种上获得单倍体的方法和优点是什么?

育种者常常用花药(或花粉)离体培养得到单倍体植株，再人工诱导染色体数目加倍，得到纯合的植株，自交后其后代也不会发生性状分离，并且大大降低了育种年限。

(四)课外延伸

大家课下自主搜集单倍体、多倍体以及太空育种的资料，面对无穷的生命奥妙你有哪些感想?

《染色体变异》教学设计

1新设计

本小节可用两课时，第1课时主要是讲解染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的概念，第2课时做实验。而染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的概念的理解是本章节的又一个难点，这组概念学生不容易理解，而课本上没有把单倍体、二倍体、多倍体的概念放在一起讲，造成了学生理解上的困难。高一的学生已具备一些网络和计算机知识，可以利用网络搜集资料，在本节课，尝试让学生先查找有关蜜蜂的资料来分析，从具体到抽象，帮助学生轻松理解单倍体的概念。

2教学目标

（一）知识与能力

1、说出染色体结构变异的基本类型。

2、理解染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的概念。

3、通过对单倍体、二倍体和多倍体的分类依据的学习，学生得到了比较、分类思维能力的训练。

（二）过程方法

从学生的日常生活中的信息体验入手，合理设计问题，发挥学生的思维能力，结合多媒体，使学生轻松自主获取新知识。

（三）情感态度价值观

1、通过单倍体和多倍体育种学习，对学生进行科学价值观教育。

2、通过查阅资料，激发学生的求知欲；课堂上讨论交流，进行合作学习

3学情分析

对于不同层次的班级，分层次讲授。

4重点难点

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。

5教学过程 5.1 第一学时   教学活动 活动1【导入】染色体变异

教学过程

（一）复习

（二）新课导入

（播放视频“猫叫综合征”）

（三）进行新课

第2节 染色体变异

（板书）

1、染色体结构的变异（板书）

（展示PPT）

2、染色体数目的变异（板书）

（PPT图片）

展示PPT图片

（1）染色体组

（板书）

（PPT果蝇染色体图）

识图练习

（2）二倍体和多倍体

（小资料）

人工诱导多倍体在育种上的应用

（应用多媒体）

三倍体无籽西瓜

（示课件）

（3）单倍体

（板书）

（多媒体）

单倍体在育种中的应用

四、课堂反馈

（多媒体示练习题）

五、小结

（多媒体展示）

六、布置作业

问题：生物可遗传的变异有哪三个主要来源？

提问：这是一种遗传病，你能否给这种遗传病起个名字？

猫叫综合症是人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病，因为患病儿童哭声轻，音调高，很像猫叫而得名。猫叫综合症患者的两眼距离较远，耳位低下，生长发育迟缓，而且存在严重的智力障碍。

这是由于染色体变异造成的。

回忆基因突变，比较一下，基因突变和染色体变异有什么区别？

问题: 在自然条件或人为因素的影响下，染色体发生的结构变异有哪些类型？会造成什么后果？

一般来说，每一种生物的染色体数目都是稳定的，但是，在某些特定的环境条件下，生物体的染色体数目会发生改变，从而产生可遗传的变异，这类变异属于染色体数目的增减。染色体数目的变异可以分为两类：一类是细胞内的个别染色体增加或减少，例如21三体综合征就属于这一类。

（21三体综合征简介：21三体综合征又叫先天愚型，患者比正常人多了一条21号染色体，智力低下，身体发育缓慢，50%的患者有先天性心脏病。我国人口中21三体综合征的患者估计不少于100万。）

问题：另一类呢？

学生看书，并要求能叙述自己对染色体组的理解

染色体组：在大多数生物的体细胞中，染色体都是两两成对的。例如，果蝇有4对共8条染色体，这4对染色体可以分成两组，每一组中包括3条常染色体和1条性染色体。就雄果蝇来说，其中的一组包括X、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，另一组包括Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。在精子形成的过程中，经过减数分裂，染色体的数目减半，所以雄果蝇的精子中只含有一组染色体(X、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ或Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)，这一组染色体中的4条染色体，形状和大小各不相同。

请大家认真观察这几幅图，找出只有一个染色体组的图

（自然界中，几乎全部动物和大多数高等植物都是二倍体。多倍体植物在自然界中很常见，多倍体的动物非常罕见。）

问题：21三体综合征的患者是不是多倍体，为什么？

几乎全部的动物和过半数的高等植物都是二倍体。

多倍体产生的主要原因

染色体数目加倍也可以发生在配子形成的减数分裂过程中，这样就会产生染色体数目加倍的配子(如二倍体生物产生二倍体配子)，染色体数目加倍的配子在受精以后也会发育成多倍体。

与二倍体植株相比，多倍体植株的茎秆粗壮，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高。例如，四倍体葡萄的果实比二倍体品种的大得多，四倍体番茄的维生素C的含量比二倍体品种的几乎增加了一倍（看课件上的图）。因此，人们常常采用人工诱导多倍体的方法来获得多倍体，培育新品种。

人工诱导多倍体的方法

问题：为什么不能用秋水仙素处理成熟的植株？

在多倍体育种中，三倍体无子西瓜的培育比较具有代表性。我国科技工作者经过多年探索，培育出不少三倍体无子西瓜的优良品种。下面以三倍体无子西瓜为例，介绍多倍体的培育过程(看课件上的示意图)。人们平常食用的西瓜是二倍体。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。然后，用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，进行杂交，得到含有三个染色体组的种子。把这些种子种下去，就会长出三倍体植株。由于三倍体植株在减数分裂的过程中，染色体的联会发生紊乱，因而不能形成正常的生殖细胞。当三倍体植株开花时，需要授给普通西瓜(二倍体)成熟的花粉，刺激子房发育而成为果实(西瓜)。因为胚珠并不发育成为种子，所以这种西瓜叫做无子西瓜。（减数分裂形成配子过程中联会紊乱）

普通小麦是六倍体，体细胞有？个染色体组？

普通小麦减数分裂产生的配子（如花粉）有几个染色体组？

如果利用植物的全能性把花粉培养成植物体，这样的植物体是几倍体？

应该是单倍体！！！

为什么雄蜂是单倍体？

能否总结出如何判断单倍体、二倍体、多倍体？

问题：现有一细胞内含3个染色体组，我们是应该叫它三倍体生物的细胞呢，还是单倍体生物的细胞？

问题：能不能认为人类的精子和卵细胞是单倍体？为什么？

问题：1、为什么染色体组数为奇数的生物个体是高度不育的？

2、单倍体呢？

与正常植株比较又长得弱小，

问题：培育单倍体有什么用？

对于二倍体生物而言，它的单倍体的体细胞中只含有一个染色体组。例如，玉米是二倍体，它的体细胞中含有2个染色体组、20条染色体，它的单倍体植株的体细胞中含有1个染色体组、10条染色体。

1、有没有同源染色体？

2、有没有等位基因？

3、如果人工诱导其染色体数目加倍，植株是几倍体？

4、能不能正常产生后代？

5、后代会不会发生性状分离？

6、为什么？

问题：你能不能设计一个利用单倍体得到纯合体的育种方法？

问题：除单倍体育种外，还有没有其他获得纯种植株的方法？单倍体育种有什么样的优势？

1. 个别染色体增加或减少；

2.染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少；

(1)染色体组

(2)二倍体和多倍体

(3)单倍体及单倍体育种

1、P89练习题

2、预习实验：低温诱导植物染色体数目的变化

基因重组、基因突变、染色体变异

学生看书：猫叫综合征

基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变，这种改变在光学显微镜下是看不见的。而染色体变异是可以用显微镜直接观察到的比较明显的染色体变化，如染色体结构的改变、染色体数目的增减等。

主要有四种：

1．染色体中某一片段的缺失；

2．染色体中增加了某一片段；

3．染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上；

4．染色体某一片段的位置颠倒。

上述染色体结构的改变，都会使排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。

另一类是细胞内的染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。

像雄果蝇精子中的4条染色体这样，一个生殖细胞内的全部染色体，在形态和功能上各不相同，但是包含了控制生物体生长发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组完整的非同源染色体，叫做一个染色体组。

B

体细胞中含有两个染色体组的个体，叫做二倍体；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。其中，体细胞中含有三个染色体组的个体，叫做三倍体，比如香蕉；体细胞中含有四个染色体组的个体，叫做四倍体，比如马铃薯。

不是，21三体综合征患者只是体细胞内个别染色体数目发生了改变

体细胞在有丝分裂的过程中，染色体完成了复制，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，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是就形成染色体数目加倍的细胞。如果这样的细胞继续进行正常的有丝分裂，就可以发育成染色体数目加倍的组织或个体。

多倍体在产量上有优势，营养成分多

学生阅读课本

目前最常用而且最有效的方法，是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，能够抑制纺锤体形成，导致染色体不分离，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正常的有丝分裂，将来就可以发育成多倍体植株。目前世界各国利用人工诱导多倍体的方法已经培育出不少新品种，如含糖量高的三倍体无子西瓜和甜菜等。

（1、成熟植株正处于分裂期的细胞少。2、成熟植株细胞多，用秋水仙素处理不可能使大多数细胞内的染色体数加倍。）

6个

3个

三倍体、六倍体、多倍体。。。。。。

阅读课文

单倍体：在生物的体细胞中，染色体的数目不仅可以成倍地增加，还可以成倍地减少。例如，蜜蜂的蜂王和工蜂的体细胞中有32条染色体，而雄蜂的体细胞中只有16条染色体。像蜜蜂的雄蜂这样，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，叫做单倍体。

雄蜂是由卵细胞直接发育而成

如果生物体由受精卵发育而成，生物体细胞内有几个染色体组就叫几倍体

如果生物体是由生殖细胞(配子细胞)—卵细胞或者花粉直接发育而成，无论细胞内含有几个染色体组只能叫单倍体

如果是由受精卵发育的，是三倍体；如果是由配子发育的，则是单倍体

（不能，精子和卵细胞不是体细胞）

联会紊乱，不能产生正常配子

一般也高度不育。

学生找答案

没有

没有

二倍体正常植株

可以

不会

这样得到的植株是纯合的。

取植物花粉离体培养，得到单倍体植株，再经过人工诱导使染色体数目加倍，重新回到正常植株的染色体数目

（还有自交，测交，杂交等方法。与常规的杂交育种方法相比，明显地缩短了育种年限。）

复习巩固

为第2课时做准备