用超輕黏土模型解決細胞分裂中的同位素標記問題

糜洛施

摘要利用超輕黏土制作細胞分裂模型，體驗細胞分裂動態過程，突破細胞分裂與DNA復制相關的難點，解決細胞分裂中的同位素標記問題。

關鍵詞模型 細胞分裂 同位素標記

《普通高中生物學課程標準（2017版）》強調，學生學習的過程是主動參與的過程，讓學生積極參與動手和動腦的活動，加深對生物學概念的理解，提升應用知識的能力。科學思維是生物學科素養內容之一，學生能夠基于生物學事實和證據運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法。

模型可將知識可視化，將抽象的事物或過程轉變成圖形、圖像等展示出來，但部分學生對符號語言理解、運用、推理能力較為薄弱。因此，細胞分裂專題復習中，通過制作超輕黏土細胞分裂模型，實現生生、師生互動，突破教學重難點，簡化試題分析，提高學生解題能力。

1簡易模型，突破核心概念

學生經常在關于細胞分裂中的同位素標記的題目中失分，根本原因還是在于沒有掌握核心概念，這里涉及的是“基因”和“染色體”兩個核心概念中的下位概念：半保留復制、同源染色體與非同源染色體、性染色體與常染色體。

教學過程中，全體學生利用不同顏色的超輕黏土制作簡易模型（圖1）。白色表示未標記的DNA分子，綠色表示標記的DNA分子，紅色和藍色表示染色體。

通過學生的自我展示、學生互評和教師指導，學生基本掌握在染色體未復制或在己復制條件時，分辨同源染色體與非同源染色體、性染色體與常染色體，學會分析未標記的DNA在有標記的培養基中、標記的DNA在未標記培養基中復制一次的基本過程。

2互動模型，體驗動態過程

因課時緊張，超輕黏土干燥的時間約為3 h。課前，興趣小組學生完成DNA復制與細胞分裂中涉及的一定數量的相關模型。課堂上，學生分別在三塊展示板上完善模型，請其他同學點評，糾出錯誤并及時更正。有絲分裂、精卯細胞形成動態過程、細胞分裂中DNA復制相關情況全部呈現于展示板上后，教師帶領學生對3個細胞分裂圖像進行比較分析。

2.1染色體行為比較

通過有絲分裂（圖2）、精細胞形成過程（圖3）和卯細胞形成過程（圖4）的比較，學生分析并總結細胞分裂染色體數目的變化情況、有絲分裂與減數分裂中染色體行為的異同點、端著絲粒染色體與中間著絲粒染色體的形態變化。

2.2 DNA標記情況比較

若己標記的細胞放于普通培養基中培養，教師請學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標記情況。學生討論后，一起得出結論：第一次分裂結束的兩個子細胞中，染色體都有標記；第二次分裂結束的子細胞中，有標記染色體可能有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、形象化的形式來表達人們頭腦中形成的概念、知識、思想等。教師利用超輕黏土制作的互動模型進行例題分析，呈現思考路徑與思維規律，實現思維可視化，有利于學生迅速理解，促進知識遷移。

[例1]若將處于G1期的胡蘿卜愈傷組織細胞置于。H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷培養液中，培養至第二次分裂中期。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DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈均含3H

C.每個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DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈含3H

根據題干信息，請學生完成染色體標記的模型。根據模型的有絲分裂中期染色體標記情況，請學生完成此題分析，得出答案A。

[變式1]將蠶豆根尖置于含放射性H標記胸腺嘧啶的培養液中，培養一個細胞周期的時間。取出根尖，移至不含放射性物質的培養液中，繼續培養兩個細胞周期的時間。在第一個、第二個和第三個細胞周期取樣，檢測中期細胞染色體上的放射性分布（圖5）。下列判斷錯誤的是（

）

A.第一個細胞周期中的染色體均如甲所示

B.第二個細胞周期中的染色體均如乙所示

C.第三個細胞周期中1/4的染色體如丙所示

D.圖丙所示染色體僅出現在第三個細胞周期

根據題干信息，第一個細胞周期情況如圖6所示，第二個細胞周期如圖7所示，請學生分析第三個細胞周期情況。因第二個細胞周期后的子細胞中，有標記染色體可能有0～4條，得出答案C。

[變式2]將某一經3H充分標記DNA的雄性動物細胞（染色體數為2N）置于不含。H的培養基中培養，經過連續兩次細胞分裂。下列有關說法正確的是

（

）

A.若進行有絲分裂，則子細胞含。H的染色體數一定為N

B.若進行減數分裂，則子細胞含3H的DNA分子數為N/2

C.若子細胞中有的染色體不含3H，則是因為同源染色體彼此分離

D.若子細胞中染色體都含3H，則細胞分裂過程中可能發生基因重組

連續兩次細胞分裂可能是一次減數分裂，也可能是兩次有絲分裂。若進行有絲分裂，則染色體標記情況如圖6、7所示，故A、C選項錯誤。若進行減數分裂，由圖8可分析得出答案D。

通過制作、演示超輕黏土細胞分裂模型，將抽象轉化為具體，有利于學生理解細胞分裂以及與細胞分裂相關的同位素標記問題。同時也能提高學生識圖、繪圖的能力。