这一小节的教学内容,教师可以采用先介绍减数分裂的概念,再讲述精子与卵细胞的形成过程的方法进行教学也可以先讲述精子与卵细胞的形成过程,再指导学生归纳出减数分裂的概念。

学生对减数分裂概念的掌握不可能一次到位,教师在教学中应注意到学生对该知识点的认知层次需要逐步提高。初次介绍减数分裂只能达到“识记的水平,通过学习精子和卵细胞的形成过程,使学生对减数分裂概念达到“理解的水平。在此基础上,将减数分裂与有丝分裂相比较,并应用于以后的遗传规律的学习中,才能使学生对减数分裂的概念最终达到“应用”的水平。

精子的形成过程是本节的教学重点和教学难点,教师在教学中应特别重视利用直观教具。如果学校条件允许,教师可以安排学生看录像片,或者应用计算机软件辅助本课的教学。没有条件的学校,教师要自制剪贴图、投影片等,帮助学生突破教学难点。此外,教师还可以设计一些问题,启发学生思考并引导学生讨论,从而突出教学重点,突破教学难点。

如果教师采用先讲述减数分裂的概念,再讲述精子形成过程的方法进行教学,那么所提的问题应当紧扣减数分裂的概念。例如,①精原细胞发育为精子的过程发生在哺乳动物的什么部位？②在减数分裂的什么时期“染色体复制一次”？③“细胞连续分裂两次”使一个精原细胞最终形成几个精子？④“精子中的染色体数目比精原细胞减少了一半”,是由两次细胞分裂中的哪一次分裂决定的？由此引导学生详细分析减数第一次分裂的染色体行为,重点讲述同源染色体、联会、四分体等概念。在分析同源染色体的分离导致染色体数目减半时,可以进一步分析此时的非同源染色体自由组合,以及联会时非姐妹染色单体的交叉互换,为以后学习遗传规律和基因重组留下伏笔。

如果教师采用先讲述精子与卵细胞的形成过程,再让学生归纳出减数分裂的概念的方法进行教学,则提出的问题要引导学生注意染色体形态、行为和数目的变化,还要引导学生能够抓住精子形成过程中的要点,有利于学生概括减数分裂的概念。例如,①在精原细胞发展成为精子的过程中,染色体复制了几次？细胞分裂了几次？②一个精原细胞形成几个精子？精子中的染色体数目与精原细胞相比有什么变化？③染色体数目的减半,是由两次细胞分裂中的第几次分裂决定的？④在决定染色体数目减半的这次分裂过程中,染色体在间期、分裂开始后不久以及较后阶段,各发生了什么变化？教师可以在学生思考与讨论的基础上,将精子形成过程归纳成下表,边总结边写板书。

关于卵细胞的形成过程,教师可以组织学生分组讨论,比较卵细胞与精子形成过程的异同。通过比较与讨论,找到二者的染色体在形态、运动、数目上的变化相同,从而加深对减数分裂概念的理解。再通过比较二者的不同之处,理解一个卵原细胞只能形成一个卵细胞。通过讨论和小结,使学生巩固精子形成过程的知识,理解卵细胞的形成过程。

关于受精作用,教师可以利用教科书上的彩图进行讲述。有条件的学校,可以将教学软件引入课堂,利用计算机辅助教学,这样可以帮助学生理解卵细胞与精子的融合过程。

关于减数分裂与受精作用的意义,教师可以组织学生讨论,让学生积极思考和参与教学过程,这样可以使学生加深对知识的理解。最后通过做课后复习题,将减数分裂与有丝分裂加以比较。

六、参考资料

减数分裂的三种类型

进行有性生殖的生物,它们的减数分裂有三种类型:合子减数分裂,配子减数分裂和居间减数分裂。

1.合子减数分裂　　部分低等植物(如衣藻、团藻、丝藻、水绵和轮藻等),在进行有性生殖时,合子刚一萌发就进行减数分裂,所以这类植物的减数分裂叫做合子减数分裂。

2.配子减数分裂　　绝大部分动物和人类以及部分低等植物(如马尾藻、鹿角菜、墨角藻、海松藻和各种硅藻等)是在产生配子时进行减数分裂的,所以这类生物的减数分裂叫做配子减数分裂。

3.居间减数分裂　　全部的高等植物(苔藓植物、蕨类植物和种子植物)以及部分的低等植物(如石莼等)的减数分裂,既不是在合子萌发时进行的,也不是在产生配子时进行的,而是在产生孢子的过程中进行的,所以这类植物的减数分裂叫做居间减数分裂。

减数分裂与有丝分裂的比较

与有丝分裂相比,减数分裂具有两个显著的特点:一是减数分裂要连续进行两次细胞分裂,但是,染色体只复制一次,结果,分裂后形成的细胞里只含有单倍数的染色体,即染色体数目减少了一半,而有丝分裂则是染色体复制一次,细胞也分裂一次,分裂后所形成的细胞中染色体的数目没有变化(图5-7)二是减数分裂中染色体的变化情况,主要出现在第一次细胞分裂之中,并且前期比有丝分裂的前期更为复杂。

在减数第一次分裂的前期,同源染色体要相互配对,形成四分体,并且四分体中的非姐妹染色单体间常发生交叉、互换。这是基因重组的来源之一。

减数分裂中的两次细胞分裂之前的间期有一个重要的区别,就是在减数第一次分裂前的间期,染色体的复制已经完成。在减数第二次分裂前的间期没有进行染色体的复制。在不同的生物中,减数第二次分裂之前的间期的长短是不同的,有些生物具有短暂的间期,而有些生物则在末期结束以后,立即进入前期Ⅱ。

受精

两性生殖细胞成熟以后,精子与卵相遇,精子入卵并与卵结合时,所引起的一系列复杂的变化称为受精。动物的受精过程包括顶体反应、卵的激活、精卵融合等主要阶段。

顶体反应 绝大多数动物卵的外周都有卵膜(包括卵黄膜、透明带、放射冠等),主要成分是黏蛋白或黏多糖。当精子与卵外周的卵膜接触时,就与卵膜上的糖蛋白产生特异性的结合。这种结合能够激发精子产生顶体反应:顶体前面的部分质膜消失,顶体内所含的水解酶被释放出来。在这些酶的作用下,精子穿过透明带等,附着在卵黄膜的一定部位上。

卵细胞的激活 精子一旦与卵接触,能够激发卵本身发生一系列的激活变化。这些变化包括皮层反应、透明带反应等。卵黄膜的下面是皮层,皮层中含有大量的皮层颗粒。皮层反应发生在精子与卵黄膜融合的时候,它是指从融合点开始,皮层颗粒破裂,内含物外排,由此波及到整个皮层。透明带反应是指皮层颗粒的外排物与透明带一起形成受精膜的过程。这些反应起到阻止多个精子进入卵内和激发卵进一步发育的作用。

精卵融合 精子头部进入卵的细胞质以后,迅速膨大,并且出现核仁,形成核膜。精子和卵的细胞核相互靠近,有些动物的这两个核融合成一个,如海胆有些动物的这两个核不融合,而是相互并列,核膜消失,仅染色体组合在一起,形成受精卵的染色体组,这样就完成了受精作用,如哺乳类。