减数分裂过程中染色体变化“动态”模型

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　　目前，在减数分裂过程的教学中没有演示染色体动态变化的教具模型，所以在教学中，学生很难理解减数分裂的微观、动态、连续过程，给准确认知带来一定难度。因此，我想发明一种教具，用于直观演示高中生物课程中的基因和染色体的关系，以及用于“减数分裂和受精作用”的课堂演示教学。
　　基本思路
　　◇用不同颜色灯串，表示核内遗传物质的来源;利用灯串上灯数量的不同，表示染色体大小不同;用灯串的散乱分布和形成一定的形态，表示染色质和染色体的关系。灯发光代表基因表达，灯与灯之间的铜丝表示非编码区，灯和铜丝外面的绝缘胶表示蛋白质，从而认识真核生物基因结构和染色体的组成。
　　◇利用磁铁的磁性，让同源染色体（不同颜色、相同灯数量的灯串）相吸，从而表示同源染色体的联会过程，联会后的同源染色体的非姐妹染色单体可能会发生交叉互换。
　　◇用弹簧扣卡住姐妹染色单体，只有把弹簧扣打开，姐妹染色单体才会分裂，才会被纺锤体拉向两边。利用电机把同源染色体（或着丝点分裂后的染色体）拉向细胞两极的同时，细胞膜也向内凹陷。
　　教具的基本组成
　　教具所使用的基本材料见图1。
　　教具的用法
　　第1板： 4串灯散乱分布在细胞核内（图2），表示精原细胞。其中红色灯串2串，表示来自母本的遗传物质，标为1号、2号;绿色灯串2串，表示来自父本的遗传物质，标为1号、2号;蒲公英灯表示着丝点。红灯串1和绿灯串1的灯数量相等，红灯串2和绿灯串2的灯数量相等，蒲公英灯连接的位置对应相等。
　　第2板：4串灯散乱分布在细胞核内，表示初级精母细胞（图3）。红灯串1、2和绿灯串1、2的灯的数量是第1板灯数量的2倍，蒲公英灯数量也加倍。用灯数量的加倍表示DNA加倍。
　　第3板：4个灯串高度螺旋形成棒状的染色体（此时核膜已消失，见图4），在磁铁的作用下，红灯串1和绿灯串1联会，红灯串2和绿灯串2联会（图5），联会后的红（绿）灯串2的1条染色单体分离出来，2个灯发生交叉互换（图6）。之后同源染色体分离，在电机的作用下分别移向两极，同时细胞膜也向内凹陷缢裂成2个子细胞。
　　第4板：染色体数目减半，每条染色体都有姐妹染色单体，在着丝点处有弹簧扣连接，此时用电机拉纺锤体，姐妹染色单体是不会分裂的，解开弹簧扣后染色体才可以向两极移动，同时细胞膜向内凹陷缢裂成2个子细胞（图7）。
　　第5板：染色体解旋变为了染色质，其数量与第1板染色质相比减半，核膜重新出现，形成精细胞（图8） 。
　　创新点
　　◇此教具利用灯串上灯的发光与间隔，颜色、灯数、灯串的不同表达真核生物的基因结构、细胞内遗传物质的来源、染色质（染色体）的不同，以及染色质与染色体的关系等直观变化。
　　◇此教具利用磁铁的磁性，让同源染色体（不同颜色、相同灯数量的燈串）相吸，清楚表示同源染色体的联会过程，联会后的同源染色体的非姐妹染色单体可能会发生交叉互换。
　　小结
　　此教具使用电池灯串，安全、可重复利用;利用灯的发光、颜色、数量，灯串的形状等可直观表示其状态和数量变化。此教具不仅可用于演示染色体的行为变化，还可演示真核生物染色体的结构、基因的重组，也可以构建有丝分裂的染色体变化。
　　该项目获得第33届全国青少年科技创新大赛科技辅导员创新成果科教制作类一等奖。
　　专家评语
　　该项目利用不同颜色、种类和数量的灯串组合发光及小电机控制的灯串位移等制作实现了高中生物减数分裂教学中可以微观、动态呈现染色体行为的变化。项目原理科学、概念清晰、构思巧妙、设计合理，作品实用性强。项目选题新颖，具有实质性创新，对传统方法有突破。作品效果显著，制作规范，具有示范推广价值。希望该项目在工艺方面作出改进和提升，更加美观和便于操作。
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