資源簡介

2.2 基因在染色體上
核心素養目標
1.生命觀念：通過理解基因和染色體的關系，構建細胞減數分裂的結構與功能觀。
2.科學思維:運用假說--演繹法分析薩頓假說和摩爾根的果蠅雜交實驗。
3.科學探究:嘗試運用類比推理的方法，解釋基因位于染色體上；培養學生的分析推理能力，并能闡明孟德爾遺傳規律的實質。
4.社會責任:認同摩爾根等科學家尊重科學事實、敢于質疑的科學精神。
重點難點知識
1、基因位于染色體上的假說和實驗證據
2、運用類比推理的方法解釋基因在染色體上
3、孟德爾遺傳規律的現代解釋
探討導入
引導學生閱讀“問題探討”一欄的內容，進行思考和討論。為什么人類基因組進行測序,首先要確定一些染色體呢 為什么不能測定全部的46條染色體呢 (提示:配子的染色體與體細胞的染色體的區別在于:A.配子中的染色體數目是體細胞中的一半。B.配子的染色體是由體細胞的每對同源染色體中的一條組成的。)
薩頓的假說
請同學們閱讀課文 29頁薩頓假說，并思考一下基因和染色體有什么關系？并將下面的表格補充完整。
基因和染色體行為存在著明顯的平行關系：
基因 染色體
在配子形成和受精時 保持完整性和獨立性 保持相對穩定的形態結構
在細胞的存在方式 在配子中，成對中的一個 在體細胞中，成對存在 同左
體細胞中的來源 一個來自父方，一個來自母方 同左
形成配子時的行為 非等位基因自由組合 非同源染色體自由組合
老師請學生來回答填表，并引導學生思考填圖。
結論：染色體和基因之間是平行關系
推斷：基因由染色體攜帶著從親代傳遞給下一代，即基因在染色體上。
方法：類比推理
理解類比推理
麗麗是某個中學九年級的學生，她最近偶然發現學校里有兩個男孩長的很相似，行為舉止也很像，下課后往同一個方向回家。然后小明推測……
提問：
（1）麗麗會推測什么內容呢？
（2）這個推測有沒有理論依據？
（3）這個推測一定正確嗎？
揭示類比推理的概念：像這樣兩個或兩類對象之間在某些屬性上相同的現象，因而推斷它們在另外的屬性上也相同的推理方法稱為類比推理。由類比推理推斷的結論不存在邏輯上的必然性，它的正確與否，還需要通過觀察和來驗證。
總結：一百多年前，美國生物學家薩頓就是運用了這種類比推理的方法，來研究基因與染色體的關系，然后他和我們一樣推斷：基因在染色體上，這就是薩頓假說。
質疑：這個假說正確嗎？
首先我們來看看它是否能解釋已有的實驗現象，請同學們完成30頁的思考與討論，
從思考與討論中的結果來看，這個假說是可以解釋孟德爾的遺傳雜交實驗的。
但是，薩頓假說只是一個推理，并不是事實，假說要成為事實還需要經過一個環節——實驗的驗證。
基因位于染色體的實驗證據
1、介紹摩爾根及果蠅
薩頓的假說是由另一位科學家通過一個著名的果蠅雜交實驗來證明的，他就是美國生物學家摩爾根。
起初，摩爾根曾明確表示不相信孟德爾的遺傳理論，因此對于薩頓的假說，雖然可以解釋孟德爾的遺傳理論，他也持懷疑態度，他認為基因在染色體上的推論完全是薩頓的主觀臆測，沒有一點實驗證據。因此，摩爾根總想設計一個實驗，搞清楚染色體與遺傳到底有沒有關系，基因又是怎么一回事。
一個實驗能否成功，實驗材料是關鍵因素，摩爾根選擇果蠅為實驗材料有什么好處呢？
出示果蠅圖片引導學生找出果蠅作為實驗材料的優點（相對性狀明顯；容易飼養；生長周期短；雌雄易區分等）
2、提出問題
摩爾根利用果蠅的紅眼白眼這對相對性狀做了如下的實驗：
P 紅眼（雌） X 白眼（雄）
F1 紅眼（雌、雄）
F1雌雄交配
F2 紅眼(雌、雄) 白眼(雄)
3/4 1/4
提問：（1）這個實驗的結果符合孟德爾的分離定律嗎？理由是什么？
2）對這個實驗你有什么疑問呢 (即能提出些什么問題呢？)
如：為什么F2中白眼的果蠅都是雄性的呢？
F2中白眼性狀的表現為什么和性別相聯系？
提出了問題，我們就要根據掌握的資料對其進行解釋，也就是作出假說。這就是我們之前學習的一種科學探究方法：假說——演繹法。（復習假說——演繹法的一般程序）。
3、作出假說
當時人們已經對果蠅的染色體有了一點研究，我們來看看果蠅染色體圖。（出示果蠅染色體圖，介紹果蠅的染色體組成及常染色體、性染色體的概念，引導學生觀察并比較雌雄果蠅體細胞中的染色體組成，找出各對同源染色體。）
假設一：
控制白眼的基因是在Y染色體 上，而X染色體上沒有它的等位基因。
假設二：
控制白眼的基因在X、Y染色體上。
假設三：
控制白眼的基因在X染色體上，而Y上不含有它的等位基因。
根據學生給出的一些依據作出適當評價
講解排除該基因在Y染色體上的情況
若在Y 染色體上，則F2是白眼，則逆推F1雄性應該均為白眼，且雌果蠅也不可能有白眼的，這與事實不符。
指出摩爾根推測基因在X染色體上而Y染色體上沒有相應的等位基因。
要求學生自己分析，說明摩爾根的推測能否解釋實驗現象。
給予學生板演的遺傳圖解給予適當的評價和修正。
4、假說的驗證
一種正確的假說既要能解釋已完成的實驗現象，又要能正確的預測未做的實驗結果。那么這個驗證實驗要如何設計呢？這將作為課后的任務，請同學們課后去思考。
提問學生上節課的驗證實驗的設計
驗證實驗——測交實驗
P 紅眼（雌） X 白眼（雄）
XWXw XwY
配子XW Xw Xw Y
F1 XWXw XWY XwXw XwY
1紅眼(雌) ：1 紅眼(雄) ：1白眼(雌)：1 白眼(雄)
出示摩爾根的實驗結果，與預測結果吻合。
5、結論：基因在染色體上。
摩爾根的果蠅雜交實驗把一個特定的基因和一條特定的染色體聯系在一起，從而證明了基因的確在染色體上。
三、介紹現代分子生物學技術的研究成果。
設置疑問：基因既然在染色體上，那么一條染色體上是不是只有一個基因？比如人有23對染色體，但是控制各種形狀的基因有上萬個，基因和染色體該有怎樣的對應關系呢？
摩爾根和他的同事用十多年的時間發明了測定基因在染色體上相對位置的方法，并畫出了第一個果蠅各種基因在染色體上的相對位置的圖，證明了得出基因在染色體上呈線性排列，即一條染色體上確實有多個。
孟德爾遺傳規律的現代解釋
分離定律：在雜合體的細胞中，位于一對同源染色體上的等位基因，具有一定的獨立性；在減數分裂形成配子的過程中，等位基因隨同源染色體的分開而分離，獨立地隨配子遺傳給后代。
自由組合定律：位于非同源染色體上的非等位基因的分離或組合是互不干擾的；在減數分裂過程中，同源染色體的等位基因彼此分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合。
小總結：根據前面學習的結論：基因在染色體上，因此孟德爾遺傳定律將中所說的遺傳因子就是位于一對同源染色體上的等位基因，不同對的遺傳因子就是位于非同源染色上的非等位基因。我們來看看染色體上基因之間的幾種關系。
等位基因（再次明確概念）；非等位基因存在的三種情況（①同源染色體上的非等位基因。②非同源染色體上的非等位基因。③同一條染色體上呈連鎖關系的基因。）
引導學生理解分離定律和自由組合定律的實質，并引導學生課后根據孟德爾遺傳規律的現代解釋，畫出兩對相對性狀（獨立遺傳）的生物體減數分裂形成配子的圖。（以AaBb為例）
課堂練習
1．下列各項中，不能說明基因和染色體行為存在平行關系的是(　　)
A．基因、染色體在生殖過程中的完整性和獨立性
B．體細胞中基因、染色體成對存在，配子中二者都是單一存在
C．體細胞中成對的基因、同源染色體都是一個(條)來自母方，一個(條)來自父方
D．等位基因、非同源染色體的自由組合
答案　D
解析　在減數第一次分裂后期，等位基因隨同源染色體的分離而分離，非同源染色體上的非等位基因自由組合。
2．基因和染色體的行為存在平行關系。下列相關表述，錯誤的是(　　)
A．復制的兩個基因隨染色單體分開而分開
B．同源染色體分離時，等位基因也隨之分離
C．非同源染色體數量越多，非等位基因組合的種類也越多
D．非同源染色體自由組合，使所有非等位基因也自由組合
答案　D
3．果蠅的體細胞中有4對(8條)染色體，其體細胞的染色體組成可表示為(　　)
A．3＋X或3＋Y B．6＋X或6＋Y
C．6＋XX或6＋YY D．6＋XX或6＋XY
答案　D
解析　果蠅體細胞中有4對染色體，其中3對常染色體，1對性染色體，雌性果蠅具有兩條同型性染色體，雄性果蠅具有兩條異型性染色體，因此果蠅體細胞的染色體組成可表示為6＋XX(雌性)或6＋XY(雄性)。
4．已知白眼為隱性性狀，一只白眼雄果蠅的基因型的正確寫法為(　　)
A．XwYw B．XWY C．XwY D．XYw
答案　C
解析　雄性果蠅的性別為XY型，且性染色體為異型的，用XY表示，白眼為隱性性狀，基因位于X染色體上，基因型為XwY，C正確。
課堂小結及作業布置
1、引導學生進行總結本節的知識內容——薩頓假說（類比推理）及摩爾根的果蠅雜交實驗（假說——演繹法）。
2、布置作業：
a.完成課后習題
b.根據孟德爾遺傳規律的現代解釋，畫出兩對相對性狀（獨立遺傳）的生物體減數分裂形成配子的圖。（以AaBb為例）

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