“减数分裂和受精作用”一节的复习教学

廖 静

(安徽省淮南第二中学 232038)

1 教学内容分析

“减数分裂和受精作用”是人教版高中生物学教材《遗传与进化》第二章第一节的内容，主要是从细胞水平阐明生命的延续性。减数分裂的意义在于通过联会及受其决定的后续行为实现遗传信息的重排和随机分配，使得子代产生多样的基因型和表现型。在进化的过程中种群能够适应复杂多变的环境，从而保证物种的延续性。本节内容作为遗传的细胞基础，其中染色体行为与基因的变化、遗传的规律、可遗传的变异，以及对生物性状和生物进化的影响是如何联系起来的，既是一轮复习的重点，也是难点。

2 教学目标

2.1 知识目标 总结同源染色体的概念和特点；阐明减数分裂过程中染色体的变化及对染色体数目、染色体组成、核基因组成的影响。

2.2 能力目标 绘制减数分裂过程中染色体数目和DNA含量的变化曲线；解释有性生殖导致遗传稳定性和多样性的原因和意义。

2.3 情感态度与价值观目标 认同有性生殖对于生物遗传、变异、进化的的重大影响；领悟有性生殖的进步意义。

3 教学过程

3.1 突破重要概念：同源染色体 设置问题串，比较同源染色体中两条染色体的异同：①图1中细胞在进行哪种分裂？染色体A与B是什么关系？在该过程中存在什么特殊行为？②它们的形态、大小总是相同的吗？来源相同吗？③a与a′中所含的DNA碱基序列相同吗？a′与b呢？④同源染色体同源片段上所含的基因一定是等位基因吗？等位基因是怎样产生的？碱基序列差异大吗？

图1 减数分裂图解——联会

通过比较，总结同源染色体的概念和特点：同源染色体是在减数分裂过程中配对的两条染色体，它们的形态、大小一般相同，但来源不同；DNA碱基序列不同，但相似，同源片段上存在等位基因或相同基因。所以同源染色体本质的区别是基因的组成不同。通过这个环节，引导学生突破同源染色体这一核心概念，为后续理解减数分裂过程中交叉互换引起染色体组成和基因组成的变化做好铺垫。

3.2 减数分裂中染色体行为对染色体数目和核DNA数目的影响 进一步提出问题：图1细胞中染色体、染色单体、DNA的数目分别为多少？染色体A与B、A与C、a′与b分别是什么关系？在细胞分裂中会发生什么变化？引导学生回忆减数分裂过程中染色体和DNA的变化，师生共同讨论，并结合上述问题，完成表1。

表1 染色体行为变化对染色体数目和核DNA的影响

染色体数目的加倍是因为着丝点的断裂，减半是由于末期子细胞的形成。核DNA的加倍源于DNA的复制，核DNA的减半是由于末期子细胞的形成。

通过减数分裂，配子中获得的染色体数目是体细胞的一半。这些染色体形态、大小各不相同，是一组非同源染色体，构成一个染色体组。

3.3 减数分裂中的染色体行为对配子染色体组成和核基因组成的影响 正常情况下基因E与e、E与F、E与f、E与G、E与g会被分配到同配子中去吗？为什么？如果发生了图2中的情况，最终形成的配子中染色体的组成有多少种？基因的组成有多少种？(图3)师生共同讨论，并结合问题完成表2。

图2 减数分裂图解——交叉互换

图3 配子中染色体组成和核基因组成

图2中只考虑两对同源染色体上的三对等位基因，而人的细胞中有23对同源染色体，含约3万对基因。在减数分裂时，每对同源染色体平均发生2～3次交换[1]。经过减数分裂，配子中染色体组成和基因组成的多样性是无穷大的。

3.4 减数分裂中同源染色体联会的意义 在减数第一次分裂前期，同源染色体联会的意义在于一方面使两个同源染色体稳定在约100 nm的恒定距离中，这是同源染色体配对的必要条件；另一方面，可能在适当的条件下激活染色体的交换，这对于基因重组有重要意义[1]。减数第一次分裂中期，同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换而形成的交叉点将两条染色体连接在一起。尽管来自细胞两极的纺锤丝将同源染色体向相反方向拉扯，这些交叉点仍牢不可破。正是以这种方式，交叉点协助四分体定位和稳定在中期的平面上。直到减数第一次分裂后期，交叉点脱开，完成重组的同源染色体分离，而后分配到不同的次级性母细胞中去。与此同时，非同源染色体自由组合。

表2 染色体行为对配子中染色体组成和核基因组成的影响

同源染色体在减数分裂中的一系列行为不仅保证了其平均分配，而且通过交叉互换而产生的基因重组增大了后代的变异量，这正是有性生殖的重大进步意义所在。

3.5 受精作用中的染色体行为 经过减数分裂形成的每个配子中含有一个染色体组，这一组染色体含有每对等位基因中的一个，即拥有控制所有性状的基因。所以，一个染色体组含有本物种全套的遗传信息，可以控制生物的生长、发育、遗传和变异。由此设问：配子能独立发育成为一个个体吗？为什么自然界中绝大多数生物是二倍体而不是单倍体？

通过问题引发学生思考受精作用的意义。例如，通过雄蜂的发育及假减数分裂引导学生解释上述问题——由配子能发育成单倍体，但无法进行减数分裂；雌、雄配子中的染色体通过雌雄原核的融合组合在一起，其受精作用完成后，受精卵中染色体的数目恢复，染色体组成和基因组成多样，通过基因的表达，使得子代的性状的多种多样，为进化提供原材料；在不同自然条件的选择之下，生物朝向不同方向进化所以，有性生殖的出现大大加快了生物进化的速度。

3.6 教学小结 性状的遗传从本质上说是基因的代代相传，可遗传的变异从本质上说是生物基因组成的变化[2]。无论是通过交叉互换还是自由组合实现的遗传信息的重排，都是基于同源染色体本身遗传信息的差异。同源染色体本身的基因组成就不相同，通过交叉互换形成的四条染色单体基因组成均不相同，这是染色体组成不同的第一层含义；通过自由组合形成的两套非同源染色体，即染色体组，其基因组成也是不同的，这是染色体组成不同的第二层含义。

进行有性生殖的生物在减数分裂和受精作用的分与合中，实现了基因数目的稳定性和基因组成的多样性，即遗传的稳定性和多样性。