用超輕黏土模型解決細(xì)胞分裂中的同位素標(biāo)記問(wèn)題

糜洛施

摘要利用超輕黏土制作細(xì)胞分裂模型，體驗(yàn)細(xì)胞分裂動(dòng)態(tài)過(guò)程，突破細(xì)胞分裂與DNA復(fù)制相關(guān)的難點(diǎn)，解決細(xì)胞分裂中的同位素標(biāo)記問(wèn)題。

關(guān)鍵詞模型 細(xì)胞分裂 同位素標(biāo)記

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》強(qiáng)調(diào)，學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程是主動(dòng)參與的過(guò)程，讓學(xué)生積極參與動(dòng)手和動(dòng)腦的活動(dòng)，加深對(duì)生物學(xué)概念的理解，提升應(yīng)用知識(shí)的能力?？茖W(xué)思維是生物學(xué)科素養(yǎng)內(nèi)容之一，學(xué)生能夠基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法。

模型可將知識(shí)可視化，將抽象的事物或過(guò)程轉(zhuǎn)變成圖形、圖像等展示出來(lái)，但部分學(xué)生對(duì)符號(hào)語(yǔ)言理解、運(yùn)用、推理能力較為薄弱。因此，細(xì)胞分裂專題復(fù)習(xí)中，通過(guò)制作超輕黏土細(xì)胞分裂模型，實(shí)現(xiàn)生生、師生互動(dòng)，突破教學(xué)重難點(diǎn)，簡(jiǎn)化試題分析，提高學(xué)生解題能力。

1簡(jiǎn)易模型，突破核心概念

學(xué)生經(jīng)常在關(guān)于細(xì)胞分裂中的同位素標(biāo)記的題目中失分，根本原因還是在于沒(méi)有掌握核心概念，這里涉及的是“基因”和“染色體”兩個(gè)核心概念中的下位概念：半保留復(fù)制、同源染色體與非同源染色體、性染色體與常染色體。

教學(xué)過(guò)程中，全體學(xué)生利用不同顏色的超輕黏土制作簡(jiǎn)易模型（圖1）。白色表示未標(biāo)記的DNA分子，綠色表示標(biāo)記的DNA分子，紅色和藍(lán)色表示染色體。

通過(guò)學(xué)生的自我展示、學(xué)生互評(píng)和教師指導(dǎo)，學(xué)生基本掌握在染色體未復(fù)制或在己復(fù)制條件時(shí)，分辨同源染色體與非同源染色體、性染色體與常染色體，學(xué)會(huì)分析未標(biāo)記的DNA在有標(biāo)記的培養(yǎng)基中、標(biāo)記的DNA在未標(biāo)記培養(yǎng)基中復(fù)制一次的基本過(guò)程。

2互動(dòng)模型，體驗(yàn)動(dòng)態(tài)過(guò)程

因課時(shí)緊張，超輕黏土干燥的時(shí)間約為3 h。課前，興趣小組學(xué)生完成DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂中涉及的一定數(shù)量的相關(guān)模型。課堂上，學(xué)生分別在三塊展示板上完善模型，請(qǐng)其他同學(xué)點(diǎn)評(píng)，糾出錯(cuò)誤并及時(shí)更正。有絲分裂、精卯細(xì)胞形成動(dòng)態(tài)過(guò)程、細(xì)胞分裂中DNA復(fù)制相關(guān)情況全部呈現(xiàn)于展示板上后，教師帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)3個(gè)細(xì)胞分裂圖像進(jìn)行比較分析。

2.1染色體行為比較

通過(guò)有絲分裂（圖2）、精細(xì)胞形成過(guò)程（圖3）和卯細(xì)胞形成過(guò)程（圖4）的比較，學(xué)生分析并總結(jié)細(xì)胞分裂染色體數(shù)目的變化情況、有絲分裂與減數(shù)分裂中染色體行為的異同點(diǎn)、端著絲粒染色體與中間著絲粒染色體的形態(tài)變化。

2.2 DNA標(biāo)記情況比較

若己標(biāo)記的細(xì)胞放于普通培養(yǎng)基中培養(yǎng)，教師請(qǐng)學(xué)生在展板上完成第一次有絲分裂和第二次有絲分裂中染色體上的DNA標(biāo)記情況。學(xué)生討論后，一起得出結(jié)論：第一次分裂結(jié)束的兩個(gè)子細(xì)胞中，染色體都有標(biāo)記；第二次分裂結(jié)束的子細(xì)胞中，有標(biāo)記染色體可能有0～4條。

3思維可視，提升推理能力

思維可視化是利用圖形化、形象化的形式來(lái)表達(dá)人們頭腦中形成的概念、知識(shí)、思想等。教師利用超輕黏土制作的互動(dòng)模型進(jìn)行例題分析，呈現(xiàn)思考路徑與思維規(guī)律，實(shí)現(xiàn)思維可視化，有利于學(xué)生迅速理解，促進(jìn)知識(shí)遷移。

[例1]若將處于G1期的胡蘿卜愈傷組織細(xì)胞置于。H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷培養(yǎng)液中，培養(yǎng)至第二次分裂中期。下列敘述正確的是（

）

A.每條染色體中的兩條染色單體均含3H

B.每個(gè)DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈均含3H

C.每個(gè)DNA分子中均只有一條脫氧核苷酸鏈含3H

D.每條染色單體均只有一個(gè)DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈含3H

根據(jù)題干信息，請(qǐng)學(xué)生完成染色體標(biāo)記的模型。根據(jù)模型的有絲分裂中期染色體標(biāo)記情況，請(qǐng)學(xué)生完成此題分析，得出答案A。

[變式1]將蠶豆根尖置于含放射性H標(biāo)記胸腺嘧啶的培養(yǎng)液中，培養(yǎng)一個(gè)細(xì)胞周期的時(shí)間。取出根尖，移至不含放射性物質(zhì)的培養(yǎng)液中，繼續(xù)培養(yǎng)兩個(gè)細(xì)胞周期的時(shí)間。在第一個(gè)、第二個(gè)和第三個(gè)細(xì)胞周期取樣，檢測(cè)中期細(xì)胞染色體上的放射性分布（圖5）。下列判斷錯(cuò)誤的是（

）

A.第一個(gè)細(xì)胞周期中的染色體均如甲所示

B.第二個(gè)細(xì)胞周期中的染色體均如乙所示

C.第三個(gè)細(xì)胞周期中1/4的染色體如丙所示

D.圖丙所示染色體僅出現(xiàn)在第三個(gè)細(xì)胞周期

根據(jù)題干信息，第一個(gè)細(xì)胞周期情況如圖6所示，第二個(gè)細(xì)胞周期如圖7所示，請(qǐng)學(xué)生分析第三個(gè)細(xì)胞周期情況。因第二個(gè)細(xì)胞周期后的子細(xì)胞中，有標(biāo)記染色體可能有0～4條，得出答案C。

[變式2]將某一經(jīng)3H充分標(biāo)記DNA的雄性動(dòng)物細(xì)胞（染色體數(shù)為2N）置于不含。H的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)過(guò)連續(xù)兩次細(xì)胞分裂。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是

（

）

A.若進(jìn)行有絲分裂，則子細(xì)胞含。H的染色體數(shù)一定為N

B.若進(jìn)行減數(shù)分裂，則子細(xì)胞含3H的DNA分子數(shù)為N/2

C.若子細(xì)胞中有的染色體不含3H，則是因?yàn)橥慈旧w彼此分離

D.若子細(xì)胞中染色體都含3H，則細(xì)胞分裂過(guò)程中可能發(fā)生基因重組

連續(xù)兩次細(xì)胞分裂可能是一次減數(shù)分裂，也可能是兩次有絲分裂。若進(jìn)行有絲分裂，則染色體標(biāo)記情況如圖6、7所示，故A、C選項(xiàng)錯(cuò)誤。若進(jìn)行減數(shù)分裂，由圖8可分析得出答案D。

通過(guò)制作、演示超輕黏土細(xì)胞分裂模型，將抽象轉(zhuǎn)化為具體，有利于學(xué)生理解細(xì)胞分裂以及與細(xì)胞分裂相關(guān)的同位素標(biāo)記問(wèn)題。同時(shí)也能提高學(xué)生識(shí)圖、繪圖的能力。