模拟减数分裂过程中染色体变化的新方法.pdf

第 2 6卷第 4期 2 0 1 0年 中学生 物学 Mi d d l e S c h o o l Bi o l o ~ Vo l _ 2 6 N o ． 4 2 01 0 文件编 号 ： 1 0 0 3—7 5 8 6 ( 2 0 1 0 ) 0 4—0 0 3 6—0 2 模拟减数分裂过程中染色体变化的新方法 杨维国 ( 山东省莱芜市凤城高级中学 山东莱芜2 7 1 1 0 0 ) 用模型模拟许多生物学现象时 ， 往往会使这些现 象变得易于理解现行多个版本的教科书《 遗传与进 化》 模块中大多设置了减数分裂中染色体变化的模型 建构活动， 因其能化微观为宏观 ， 对形成减数分裂过 程中染色体数 目和行为变化的直观印象 ， 突破配子多 样性等难点有极高的价值 但本模型建构活动两人一 组合作完成， 对材料的需求量较大， 因此， 如何使模型 建构更加简便易行， 又能节约成本也是应当考虑的问 题 笔者对现行各版本高中新课标教材 比较发现 ， 该 建构活动的取材多为橡皮泥 、 细铁丝 ， 或带有不同颜 色皮圈的铅丝及木框等， 色彩鲜艳、 易于塑形， 但造价 偏高 ， 模拟过程较复杂， 笔者在教学实践中， 只用不同 颜色的纸片甚至旧报纸即可较好地完成了该建构活 动， 现简述如下。

1 材料用具 不同颜色的书写纸、 广告纸或旧报纸、 剪刀( 若由 教师准备材料， 学生可不必准备剪刀) 2 染色体的剪裁 取边长大于或等于 1 0 c n l 的不同颜色的两张纸 ， 叠加后对折 ， 按图 1 中方法剪裁( 注意： 染色体两臂相 连处 ， 即着丝点区域保留折痕 ) ， 展开后即可获得一对 同源染色体( 图 l 中 e ) 依此法， 改变尺寸后可获得 另外一对同源染色体 还可将同种颜色的一对同源染 色体按图2的方法涂色， 从而获得发生交叉互换后的 四分体 ■ 叠加 固 b 剪裁 j c i 国 C 图 1 染色体制作方法 d { 图 2 四分体制作方法 图 3 染 色体 加倍 制 作 方 法 3 模拟过程 染色体的变化是减数分裂这一课题的重点和难 点 ， 它是理解减数分裂过程 、 理解遗传和变异以及配 子多样性的关键 利用_一 述材料和方法可以顺利地模 拟复制、 联会、 交叉互换 、 分离和组合、 平均分配及着 丝点分裂等行为， 具体的模拟过程如表 1 所示 表 l 染 色 体 变 化 模 拟操 作 染色体 行 为 模 拟操 作 模 拟 含 义 按 图 l中 一 + d方法 减数 第一 次分裂 之前 的 将 剪取 的染 色体展 开 ， 间期 ， 染 色体 的 复制 ， 其 结 复制 即可获得两条共用同一 果是： 每条染色体含有两个 着丝点的姐妹 染色单体 并列着的染 色单体 将形态、 欠小相同， 颜 在减数第一次分裂的前 联会 色不同的两条染色体放 期 ， 同源染 色体两两配对 形 成了四分体 四分体中含有 在 一起 四个染色单体 在减数 第一 次分 裂的 四 交叉互 按 图 2方法将获得 的 分体时期 ， 同源染 色体的非 姐 妹 染 色单体 之 间往往发 换 染色体进行局部涂 色 生 染色单体 片段 的 交叉 互 换 现 象 将分布在 赤道板 两侧 在减数 第一次分 裂的后 分离和 的相 同形态的染色体移 期 ， 同源 染 色体分 离 ， 非 同 组合 开一定距离 ，每一对染 源染色体 自由组合 色体的去向随机决定 同源染 将每一对分开的染色 在第一次分裂的末期， 复 色体平 体分别分配至两个细胞 制 后 的染 色体 均分 到两个 均分配 轮廓申 子 细胞 中 按圈 3方法，将每条 在第二次分裂后期 ， 由于 染色体 类色体的两染色单体从 着丝点分裂， 染色体数 目暂 加倍 相连的折痕处轻轻撕 时加倍。

这时， 不再具有姐 开 ， 分开一定的距 离 妹 染色单体 ( 下转第 4 l 页) ㈤ 磐 ： 表 3校园不同地 区的 昆虫数量变化 高中部 初 中部 实验楼 男生宿舍 女生宿舍 小岛 其他 总计 教 学楼 教学楼 弹 尾 目 砖 虽| 口 、 5 3 8 蜻 蜓 目 蜻 蜓 ／ 只 5 9 8 2 1 2 1 4 8 l 9 3 2 6 7 6 2 8 2 3 蝗 虫／ 只 5 1 7 3 3 6 2 5 蟋 蟀／ 只 2 9 1 4 7 2 6 5 3 1 1 1 直翅 目 蝼 蛄 | 口 、 】 2 1 5 1 8 蚱 蜢， 只 1 3 7 2 5 3 3 1 8 5 2 7 8 5 4 1 半翅 目 臭虫／ 只 7 6 2 l 1 2 l 8 3 6 8 2 同翅 目 蝉( 知 了) ， 只 4 8 1 2 3 2 7 5 1 l 4 2 7 6 4 1 3 9 5 2 蝶 类， 只 9 7 1 4 4 l 6 6 5 7 8 21 6 4 8 3 l 0 9 9 鳞 翅 目 蛾 类／ 只 1 2 8 l 5 9 8 4 1 6 l 1 1 5 3 1 6 2 1 9 l 1 8 2 鞘 翅 目 金 龟子 3 2 3 4 8 1 6 l 0 5 3 膜翅 目 蜂 | R l 7 2 9 3 5 2 2 3 l 1 0 7 蝇 ／ 只 l 7 l 3 l 1 3 6 8 3 8 2 5 9 3 双翅 目 埘 只 8 2 1 0 7 4 3 1 5 4 8 8 2 7 0 6 2 5 1 3 6 9 等翅 目 白蚁／ 只 2 2 7 1 4 3 3 7 0 空 白／ 只 6 9 8 1 2 3 9 2 4 9 8 总计f R 4 8 0 6 9 3 l 8 8 7 5 7 6 l 8 2 l O 6 3 5 8 9 8 4 3 1 6 结论分析 2 0 0 9年 3月 1 8日～ 9月 1 0日问，兴趣小组分别 在校园高中部教学区、 初 中部教学区、 实验楼 、 男生宿 舍 、 女生宿舍 、 学校小岛及其他场所七个点进行 常见 昆虫及多样性的抽样调查研究。

共收集 、 估测校园常 见昆虫 8 4 3 1 只 个体数量蛾类最多 1 1 8 2只、 蝶类次 之， 以调查天数累加为 1 0 9 9 只， 再次金龟子为 1 0 5 3只 最后蝉 ( 知了)以 4 月 2 2日～ 8月 1 2日这间估测为 ( 上接第 3 6页) 续表 染 色体 模拟操作 模拟含义 行 为 子染色 将获得 的子 染色体分 第二次分裂末期 ， 染 色体 体平均 别分配至两个子细胞轮 平均分配到两个子细胞 中， 染 色体 数 又恢 复为减 半 的 分配 廓 中 状态 4 优势所在 尽管教师可用现代教育技术手段， 运用动画对以 上过程进行模拟 ， 但毕竟难以达到学生亲手实践所取 得的效果 因此 ， 模型模拟具有独特的价值 笔者所尝 试的这种模拟方法除能达到现行教材模拟方法所能 达到的效果外 ， 还具有以下优势 ： ( 1 )材料易得 ， 成本低廉 ， 符合“ 教师应创造条 件、 就地取材、 因陋就简地开好生物实验” 的理念 ( 2 )方便大规模使用， 可使每个学生都拥有一对 染色体， 提高参与度 可以实现同桌之间的合作学习， 9 5 2 只 各样地的多样性和昆虫丰富度排序为校园其 他区域> 校园小岛> 男生宿舍区> 初中部教学区> 女生 宿舍区> 高中部教学区> 实验楼区。

通过为期 9 个月的课题研究 ， 学生获得了亲身参 与 、 实地调查 、 亲 自动手能力的体验 ， 在真实 的情境 中， 在团体实践和制作的过程中， 体验到研究的过程、 步骤及调查的艰辛 ，学到了难 于诉诸文字的实践技 能， 收集、 调查和处理资料的能力及团队合作的精神 通过分工， 每人控制一对同源染色体的行为， 便于模 拟非同源染色体间的自由组合 ( 3 )与将两段橡皮泥条的中部粘起来表示染色 体的复制相比， 本方法通过将合着的染色体展开获得 中部相连的两染色单体( 图 1 ． 中 c d ) ， 符合姐妹染 色单体因复制而成这一事实，更具真实性和科学性 而且 ，通过将相连的折痕轻轻撕开模拟着丝点的分 裂 ， 会给学生留下深刻的印象 ( 4 )通过图 2的涂色方法即可体现交叉互换现 象， 无须断开和重新粘贴， 也没有必要用水彩笔之类 的文具， 只需用常用的书写工具通过涂色与不涂色即 可体现染色体片段的来源 ( 5 )若由教师准备材料， 可通过多张纸叠放 ， 一 次即可裁出大量的染色体 而且不必太在意其尺寸， 只 要保证每位学生得到的两条染色体形态大小相同即 可。

若同桌之间染色体相同了， 则可由学生自 行撕去一 小段即可， 这样学生不用准备任何特殊的器材和文具。