有时，学生们会对一些与进化有关的概念感到困惑。减数分裂是一个有点复杂的过程，但必须混合后代的遗传，这样自然选择就可以通过选择最理想的性状遗传给下一代来影响种群。

实践活动可以帮助一些学生掌握概念。特别是在细胞过程中，很难想象这么小的东西。这项活动中的材料很常见，很容易找到。该程序不依赖昂贵的设备，如显微镜或占用大量空间。

准备建模减数分裂课堂实验活动

实验前词汇

开始实验前，确保学生能够定义以下术语：

• 减数分裂
• 染色体
• 跨越
• 单倍体
• 二倍体
• 同源对
• 配子
• 合子

课程的目的

理解和描述减数分裂的过程及其使用模型的目的。

背景资料

多细胞生物如动植物中的大多数细胞都是二倍体。二倍体细胞有两组染色体，形成同源对。只有一组染色体的细胞被认为是单倍体。配子，像人类的卵子和精子一样，是单倍体的例子。配子在有性生殖过程中融合形成合子，合子又是二倍体，每个亲本有一套染色体。

减数分裂是一个从一个二倍体细胞开始并产生四个单倍体细胞的过程。减数分裂与有丝分裂相似，必须先复制细胞的DNA才能开始。这就产生了由两个姐妹染色单体组成的染色体，两个姐妹染色单体通过着丝粒相连。与有丝分裂不同，减数分裂需要两轮分裂才能使一半的染色体进入所有子细胞。

减数分裂始于减数分裂1，此时同源染色体对将被分裂。减数分裂1的阶段与有丝分裂阶段的名称相似，也有相似的里程碑：

• 前期1：同源对聚在一起形成四分体，核膜消失，纺锤形（在此阶段也可能发生交叉）
• 中期1：四分体按照独立分类法则在赤道排列
• 后期1：同源对被拉开
• 末期1：细胞质分裂，核膜可能或可能不重组

努切利人现在只有一组（重复的）染色体。

减数分裂2会看到姐妹染色单体分裂。这个过程就像有丝分裂一样。这些阶段的名称与有丝分裂相同，但它们后面有数字2（前期2、中期2、后期2、末期2）。主要区别在于DNA在减数分裂2开始之前不进行复制。

材料和程序

您将需要以下材料：

• 一串
• 4种不同颜色的纸张（最好是浅蓝色、深蓝色、浅绿色、深绿色）
• 尺
• 剪刀
• 标记
• 4个回形针
• 磁带

程序：

1. 用一根1米长的绳子，在桌子上画一个圆圈来代表细胞膜。用一根40厘米长的绳子，在细胞内为核膜做另一个圈。
2. 从每种颜色的纸（一种浅蓝色、一种深蓝色、一种浅绿色和一种深绿色）上剪下一条6厘米长、4厘米宽的纸，将四条纸纵向对折。然后将每种颜色的折叠条放在细胞核内，在复制之前代表一条染色体。相同颜色的亮条和暗条代表同源染色体。在深蓝色条带的一端，在浅蓝色上写一个大B（棕色眼睛），再写一个小写B（蓝色眼睛）。在尖端的深绿色上写T（表示高），在浅绿色上写小写的T（表示短）
3. 建模间期：为了表示DNA复制，将每个纸条展开并纵向切成两半。切割每一条产生的两个片段代表染色单体。用回形针将两条相同的染色单体带固定在中心，这样就形成了一个X。每个回形针代表一个着丝粒
4. 建模前期1：移除核膜并将其放在一边。将浅蓝色和深蓝色染色体并排放置，将浅绿色和深绿色染色体并排放置。通过测量并切割一个2厘米长的浅蓝色条带，其中包括你之前在上面画的字母，模拟穿越。用深蓝色的带子做同样的事情。用胶带将浅蓝色尖端粘到深蓝色条上，反之亦然。对浅绿色和深绿色染色体重复这个过程。
5. 建模中期1：在单元内放置四条10 cm的线，以便两条线从一侧延伸到单元的中心，两条线从对面延伸到单元的中心。该字符串表示纺锤形纤维。用胶带在每条染色体的着丝粒上粘上一串。将染色体移到细胞的中心。确保连接到两条蓝色染色体的线来自细胞的对侧（两条绿色染色体相同）。
6. 建模后期1：抓住细胞两侧的绳子末端，慢慢向相反方向拉动绳子，使染色体移动到细胞的两端。
7. 建模末期1：从每个着丝粒上移除字符串。在每组染色单体周围放置一条40厘米长的绳子，形成两个细胞核。在每个细胞周围放置一根1米长的绳子，形成两层膜。您现在有两个不同的子单元。

减数分裂2

1. 建模前期2：去除两个细胞中代表核膜的字符串。在每个染色单体上贴上一条10厘米长的线。
2. 建模中期2：将染色体移动到每个细胞的中心，使它们在赤道处排列。确保每个染色体上连接到两条带上的线来自细胞的对侧。
3. 建模后期2：抓住每个单元两侧的线，并朝相反方向缓慢拉动。这些条带应该分开。只有一个染色单体的回形针仍然附着在其上。
4. 建模末期2：删除字符串和回形针。每一张纸条现在代表一条染色体。放置一个40厘米长的容器。每一组染色体周围的一条绳子，形成四个细胞核。在每个细胞周围放一根1米长的绳子，形成四个单独的细胞，每个细胞只有一条染色体。

分析问题

让学生回答以下问题，以理解本活动中探讨的概念。

1. 当你在中间阶段将板条切成两半时，你模拟了什么过程？
2. 你的回形针有什么功能？为什么用它来表示着丝粒？
3. 将相同颜色的明暗条并排放置的目的是什么？
4. 减数分裂1结束时每个细胞中有多少条染色体？描述模型的每个部分代表什么。
5. 模型中原始细胞的二倍体染色体数目是多少？你做了多少对同源的？
6. 如果一个拥有8条染色体的二倍体细胞经历减数分裂，画出该细胞在末期1后的样子。
7. 如果细胞在有性生殖之前没有经历减数分裂，后代会怎么样？
8. 杂交如何改变群体中性状的多样性？
9. 预测如果同源染色体在前期1没有配对会发生什么。使用您的模型来显示这一点。