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2019-2020年高中生物 染色體變異 第2課示范教案 新人教版 ●教學(xué)過程 ［課前準(zhǔn)備］ 要求學(xué)生利用各種方式收集有關(guān)誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目變化的原理和方法方面的知識(shí)。 ［情境創(chuàng)設(shè)］ 提出問題，學(xué)生討論： 1.什么是染色體組、二倍體、單倍體、多倍體？ 2.單倍體、多倍體育種的原理是什么？操作方法如何？有何優(yōu)點(diǎn)？ 3.你所知道的誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目變化的方法有哪些？ （秋水仙素、低溫誘導(dǎo)） 教師：秋水仙素誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目變化課本中已經(jīng)詳細(xì)介紹，這節(jié)課我們來探討低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目變化的方法。 ［師生互動(dòng)］ 1.作出假設(shè) 教師：要探究問題，首先得提出假設(shè)，你作出的假設(shè)是什么？ 學(xué)生：低溫能誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目發(fā)生變化。 2.根據(jù)假設(shè)讓學(xué)生分組討論、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案 （1）你選擇的實(shí)驗(yàn)材料是： 洋蔥（2n=16）、大蔥（2n=16）、蒜（2n=16）、蠶豆（2n=12）。 （2）你選擇的實(shí)驗(yàn)器具和試劑是： 冰箱、顯微鏡、載玻片、蓋玻片、培養(yǎng)皿、剪刀、鑷子、吸水紙、滴管、小燒杯、卡諾氏固定液、鹽酸酒精解離液、質(zhì)量濃度為10 mg/mL的龍膽紫溶液。 試劑的配制： ①卡諾氏固定液的配制：取無水酒精和冰醋酸，按體積比3∶1的比例混合。該溶液最好現(xiàn)配現(xiàn)用。 ②鹽酸酒精解離液的配制：取無水酒精和鹽酸，按體積比1∶1的比例混合。該溶液最好現(xiàn)配現(xiàn)用。 ③質(zhì)量濃度為10 mg/mL的龍膽紫溶液的配制：將100 mL的體積分?jǐn)?shù)為45％的醋酸溶液煮沸，加入1 g龍膽紫后，攪勻再煮5 min，待冷卻后過濾，備用。 注意：鹽酸有刺激性和腐蝕性，應(yīng)小心使用，避免與皮膚和眼睛接觸。 （3）實(shí)驗(yàn)步驟 ①培養(yǎng)根尖 方法1：實(shí)驗(yàn)課前的3～5 d，把洋蔥放在盛滿水的廣口瓶上，讓它的底部接觸瓶內(nèi)的水面。 方法2：實(shí)驗(yàn)課前的3～5 d，取蒜瓣剝?nèi)テ渫鈬稍锏哪べ|(zhì)鱗片葉，放在盛有少量水的培養(yǎng)皿中培養(yǎng)。 方法3：把50顆干燥的蠶豆種子浸在清水中一晝夜，使它們吸脹萌動(dòng)，放在盛有少量水的培養(yǎng)皿中培養(yǎng)。 ②低溫誘導(dǎo) 當(dāng)根長到1 cm時(shí)，把數(shù)個(gè)裝置連同材料分成3份：一份放入冰箱內(nèi)4 ℃低溫下培養(yǎng)，另一份放入冰箱內(nèi)－4 ℃低溫下培養(yǎng)，還有一份仍留在25 ℃下培養(yǎng)。共處理36 h。 ③固定根尖 剪取以上3種處理的根尖，每個(gè)根尖為0.5～1 cm，分別放入卡諾氏固定液中固定30 min，然后用體積分?jǐn)?shù)為95％的酒精洗兩次，用體積分?jǐn)?shù)為70％的酒精保存于低溫處，貼好標(biāo)簽。 ④制作裝片 取固定好的根尖，進(jìn)行解離、漂洗、染色和制片4個(gè)步驟，具體操作方法與實(shí)驗(yàn)“觀察植物細(xì)胞的有絲分裂”相同。 ⑤觀察裝片 先用低倍鏡尋找染色體形態(tài)較好的分裂相，再換上高倍鏡并調(diào)節(jié)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋和反光鏡，使物像清晰，仔細(xì)觀察，辨認(rèn)哪些細(xì)胞發(fā)生染色體數(shù)目變化，找出處于細(xì)胞分裂中期的細(xì)胞，進(jìn)行染色體計(jì)數(shù)。 （4）自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)記錄表格： 3.老師指定幾組實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)較好的組，派代表到講臺(tái)讀設(shè)計(jì)方案，請(qǐng)老師和同學(xué)提出意見。其他各組設(shè)計(jì)方案等老師認(rèn)可后開始做實(shí)驗(yàn)。 4.實(shí)施實(shí)驗(yàn) 按實(shí)驗(yàn)方案從步驟③開始（前面步驟已經(jīng)由教師預(yù)先分類做好，學(xué)生只要根據(jù)自己設(shè)定的方案選擇材料即可）進(jìn)行操作，仔細(xì)觀察，認(rèn)真記錄。 5.分析與結(jié)論 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出本小組結(jié)論。 6.表達(dá)與交流 與其他小組交流。然后，各小組代表用簡明、科學(xué)的語言，在班里說出本小組的同學(xué)觀察不同溫度處理的根尖裝片，比較其誘導(dǎo)染色體數(shù)目變化的效果。 ［教師精講］ 1.實(shí)驗(yàn)原理 本實(shí)驗(yàn)是通過低溫處理植物，使根尖分生區(qū)的細(xì)胞分裂時(shí)紡錘體的形成受到抑制，以致染色體的著絲點(diǎn)分裂后，子染色體沒有紡錘絲的牽引不能被拉向兩極，細(xì)胞也不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞，于是，植物細(xì)胞染色體數(shù)目加倍（圖5－1－1）。 圖5－1－1 2.操作說明 ①培養(yǎng)根尖：分小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不同的小組可選用不同的實(shí)驗(yàn)材料。根的培養(yǎng)應(yīng)保持在25 ℃左右，注意勤換水，以促使生根。 ②低溫誘導(dǎo)：也可以多設(shè)置幾種溫度。 ③固定根尖：教師固定細(xì)胞的形態(tài)，收集足夠的根尖供學(xué)生做實(shí)驗(yàn)。學(xué)生只要根據(jù)自己設(shè)定的方案選擇材料即可。 ④制作裝片：同一小組的同學(xué)每人制作其中一種處理的根尖裝片。同一小組的同學(xué)交換。 ⑤觀察裝片：觀察不同溫度處理的根尖裝片，比較其誘導(dǎo)染色體數(shù)目變化的效果。 3.本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選取根尖才方便處理和觀察，因?yàn)檫@部分的細(xì)胞正在進(jìn)行旺盛的分裂。 4.要挑選處于細(xì)胞分裂中期的細(xì)胞進(jìn)行染色體計(jì)數(shù)，因?yàn)檫@一時(shí)期的染色體形態(tài)比較固定，數(shù)目比較清楚。 ［評(píng)價(jià)反饋］ 各小組分別匯報(bào)是如何統(tǒng)計(jì)不同溫度處理對(duì)染色體數(shù)目變異的誘導(dǎo)效果，學(xué)生討論、分析哪種統(tǒng)計(jì)方法最簡單、最嚴(yán)謹(jǐn)。教師作出評(píng)價(jià)。 ［課堂小結(jié)］ 1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? （1）體驗(yàn)低溫誘導(dǎo)染色體加倍的實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)習(xí)低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目變化的方法。養(yǎng)成與他人合作、共享并能夠欣賞別人的觀點(diǎn)和創(chuàng)意的習(xí)慣。 （2）能夠解釋低溫誘導(dǎo)染色體加倍的原理，評(píng)價(jià)不同作物、不同的溫度對(duì)染色體加倍實(shí)驗(yàn)的影響效果，關(guān)注染色體加倍對(duì)人類未來的發(fā)展影響。 2.實(shí)驗(yàn)原理： 本實(shí)驗(yàn)是通過低溫處理植物，使根尖分生區(qū)的細(xì)胞分裂時(shí)紡錘體的形成受到抑制，以致染色體的著絲點(diǎn)分裂后，子染色體沒有紡錘絲的牽引不能被拉向兩極，細(xì)胞也不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞，于是，植物細(xì)胞染色體數(shù)目加倍。 3.實(shí)驗(yàn)步驟： ①培養(yǎng)根尖； ②低溫誘導(dǎo)； ③固定根尖； ④制作裝片； ⑤觀察裝片。 4.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 通過低溫處理植物，染色體數(shù)目加倍。 5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 低溫可誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目加倍。 ［布置作業(yè)］ 寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 ［課后拓展］ 1.試述多倍體形成的途徑。 通過某種處理，使細(xì)胞分裂時(shí)紡錘體的形成受到抑制，以致染色體的著絲點(diǎn)分裂后，子染色體沒有紡錘絲的牽引不能被拉向兩極，細(xì)胞也不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞，于是，細(xì)胞染色體數(shù)目加倍。 2.除低溫誘導(dǎo)外，還有哪些常用的誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍的方法?試簡述其原理。多倍體在生產(chǎn)上有什么應(yīng)用價(jià)值? 除低溫誘導(dǎo)外，生產(chǎn)上還常用秋水仙素來處理萌發(fā)的種子或幼苗誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍的方法。其原理是：當(dāng)秋水仙素作用于正在分裂的細(xì)胞時(shí)，能夠抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不能移向兩極，從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行有絲分裂，將來就可能發(fā)育成多倍體植株。 多倍體在生產(chǎn)上的應(yīng)用價(jià)值：與二倍體植株相比，多倍體植株常常是莖稈粗壯，葉片、果實(shí)和種子都比較大，糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加。 3.分析以下資料，并回答問題： 自然界中的多倍體植物，主要是受外界條件劇烈變化的影響而形成的。人們通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)：在自然條件（溫度、濕度等）變化很劇烈的高山或沙漠地區(qū)，會(huì)找到較多的多倍體植物。例如，帕米爾高原的高山植物，其中有65％是多倍體。 （1）請(qǐng)分析帕米爾高原多倍體高山植物形成的原因。 帕米爾高原的自然條件（溫度、濕度等）變化很劇烈，使細(xì)胞分裂時(shí)紡錘體的形成受到抑制，以致染色體的著絲點(diǎn)分裂后，子染色體沒有紡錘絲的牽引不能被拉向兩極，細(xì)胞也不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞，于是，細(xì)胞染色體數(shù)目加倍。 （2）嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，探究帕米爾高原植物形成多倍體的原因。 選取正在萌發(fā)的種子或幼苗，放在可調(diào)溫度、濕度等的環(huán)境中生長，控制條件，使溫度或濕度等條件劇烈變化，過一段時(shí)間后選取具有分生能力的組織放在顯微鏡下觀察，分析得出結(jié)論。 ●板書設(shè)計(jì) 1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? （1）體驗(yàn)低溫誘導(dǎo)染色體加倍的實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)習(xí)低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目變化的方法。養(yǎng)成與他人合作、共享并能夠欣賞別人的觀點(diǎn)和創(chuàng)意的習(xí)慣。 （2）能夠解釋低溫誘導(dǎo)染色體加倍的原理，評(píng)價(jià)不同作物、不同的溫度對(duì)染色體加倍實(shí)驗(yàn)的影響效果，關(guān)注染色體加倍對(duì)人類未來的發(fā)展影響。 2.實(shí)驗(yàn)原理： 本實(shí)驗(yàn)是通過低溫處理植物，使根尖分生區(qū)的細(xì)胞分裂時(shí)紡錘體的形成受到抑制，以致染色體的著絲點(diǎn)分裂后，子染色體沒有紡錘絲的牽引不能被拉向兩極，細(xì)胞也不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞，于是，植物細(xì)胞染色體數(shù)目加倍。 3.實(shí)驗(yàn)步驟： ①培養(yǎng)根尖； ②低溫誘導(dǎo)； ③固定根尖； ④制作裝片； ⑤觀察裝片。 4.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論： ●習(xí)題詳解 （見第1課時(shí)） ●備課資料 （見第1課時(shí)）