資源簡介

2.2基因在染色體上的教案
【教材分析】
“基因在染色體上”位于人教版 2019年版《必修 2·遺傳與進化》第二章第二節,教材的第 1章已經詳細闡述了基因的分離和自由組合定律，又在第 2章的“減數分裂和受精作用”一節中清楚地呈現了同源染色體分離以及非同源染色體自由組合的過程。而以上知識恰好可以作為本節課的學習支架，得出基因和染色體之間的平行關系這一論斷，進而引出薩頓“基因在染色體上”的假說。在科學史上,研究減數分裂的薩頓為提出者,摩爾根團隊在研究過程中以果蠅為實驗材料,運用假說-演繹法,“誤打誤撞”地成為證明者,這個過程正好落實了課程標準“概述性染色體上的基因傳遞和性別相關聯”的要求，為下一節揭示伴性遺傳的規律做了很好的鋪墊。本節課利用了假說演繹法研究方法，幫助學生通過科學思維以及團隊合作體驗了科學規律探究過程，進一步揭示了生命現象的本質，強化了生命觀念。
【學情分析】
通過第1章的學習，學生已經掌握了基因的分離和自由組合遺傳規律，清楚了等位基因發生分離，非等位基因發生自由組合的事實。在第 2章的“減數分裂和受精作用”中，學生又了解了有性生殖過程中染色體的行為變化，明白了在形成配子的過程中同源染色體要發生分離，而非同源染色體則要進行自由組合。本節課的要旨則是利用學生已獲得的知識和已生成的能力，尋找學習的最近發展區。讓學生通過親自動手模擬非等位基因和非同源染色體的分離及自由組合，幫助學生體驗基因和染色體之間的平行關系，進而深刻理解孟德爾遺傳規律的實質。
【教學目標】
1.基于基因和染色體的相關事實，運用歸納、概括、演繹推理等科學思維，闡明基因在染色體上，進一步體會假說--演繹法。
2.從基因和染色體關系的角度，對孟德爾遺傳規律做出現代解釋。
3.認同科學研究需要豐富的想象力，敢于質疑、探索求真的科學精神以及對科學的熱愛。
【教學重難點】
1.教學重點
①基因位于染色體上的假說和實驗證據。
②對孟德爾遺傳規律做出現代解釋。
教學難點
①對果蠅雜交實驗結果的解釋和驗證。
②等位基因與同源染色體、非等位基因與非同源染色體的關系。
【新課導入】
引導學生閱讀“問題探討”一欄的內容，進行思考和討論，并回答課本中討論的問題。用PPT展示染色體的圖片，幫助學生理解。
1.對人類基因組進行測序，為什么首先要確定測哪些染色體？
2.為什么不測定全部46條染色體？
美國遺傳學家薩頓用蝗蟲細胞做材料，研究精子和卵細胞的形成過程。發現孟德爾假設的一對遺傳因子，也就是等位基因，他們的分離與減數分裂中同源染色體的分離非常相似。
用多媒體展示減數分裂過程中染色體的行為和孟德爾分離定律中F1豌豆產生配子時遺傳因子的行為，讓同學們回憶等位基因的概念，并讓同學們觀察下圖，思考染色體和基因之間的關系。
【新課講解】
薩頓的假說
1903年，美國科學家薩頓用蝗蟲細胞作材料，研究精子和卵細胞的形成過程。發現孟德爾假設的一對遺傳因子（即等位基因），其分離與減數分裂中同源染色體的分離非常相似。（即染色體的行為和基因的行為高度一致）于是他提出假說如下：
1.薩頓假說內容
基因（遺傳因子）是由染色體攜帶著從親代傳遞給下一代的，也就是說基因就在染色體上
2.薩頓假說的依據：
基因和染色體的行為存在明顯的平行關系（詳見課本29頁）
連接：如果薩頓的假說正確的話，我們來思考討論課本30頁的相關欄目（如下圖）
孟德爾的遺傳理論和薩頓的假說遭到同時代的遺傳學家摩爾根（T.H.Morgan)的強烈質疑。
他說：“我更相信的是實驗證據我要通過確鑿的實驗找到遺傳和染色體的關系！”
基因位于染色體上的實驗證據
果蠅作為遺傳研究材料的優點（P30相關信息）：
（1）個體小，易飼養；
（2）繁殖速度快（在室溫下10多天就繁殖一代）；
（3）后代數量大（一只雌果蠅一生能產生幾百個后代）；
（4）具有許多容易區分的相對性狀，便于觀察、統計；
（5）果蠅有8條染色體，遺傳組成相對簡單。
（一）摩爾根的果蠅雜交實驗
②經過推理，提出假說
控制白眼的基因（用w表示）在X染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因。
X染色體上的白眼基因w書寫為：Xw；紅眼基因W書寫為：XW
雌果蠅基因型有：學生自行書寫（三種）
雄果蠅基因型有：學生自行書寫（兩種）
注意基因型的寫法：
性染色體上的基因須將性染色體及其上的基因一同寫出
常染色體上的基因不需標明其位于常染色體上;如：Dd、dd
④ 實驗驗證，得出結論
摩爾根等人親自做了該實驗，實驗結果如下：
與理論推測一致，完全符合假說，假說正確！
摩爾根通過實驗觀察，把一個特定的基因和一條特定的染色體聯系起來，最終確定了基因在染色體上的結論。從孟德爾理論的懷疑者成為孟德爾理論堅定的支持者。
【歸納總結】回顧摩爾根的實驗：
孟德爾遺傳規律的現代解釋
1、等位基因：位于同源染色體的同一位置上，控制著一對相對性狀的兩個基因，如圖中的B與b，C與c、F和f。
2、相同基因：雖位于同源染色體的同一位置上，但不是控制一對相對性狀的基因，如圖中的A與A、E與E。
3、非同源染色體上的非等位基因，如A、B與F等，這些非等位基因遵循孟德爾遺傳定律。 4、同源染色體上的非等位基因，如A與B、C等，這些非等位基因不遵循孟德爾遺傳定律。
5、基因的分離定律的實質是:在雜合子的細胞中，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，等位基因會隨同源染色體的分開而分離，分別進入兩個配子中，獨立地隨配子遺傳給后代。
6、基因的自由組合定律的實質是: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，同源染色體上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。
【板書】
第2節 基因在染色體上
一、薩頓的假說
1.內容：基因在染色體上
2.原因：基因和染色體的行為存在著明顯的 平行 關系
3.方法：類比推理
（類比推理得出的結論并不具有邏輯的必然性，其正確與否還需要觀察和實驗的檢驗）
二、基因在染色體上的實驗證據：摩爾根的果蠅雜交實驗
一條染色體上有 許多 個基因，基因在染色體上呈 線性 排列
三、孟德爾遺傳規律的現代解釋
1.基因分離定律的實質：等位基因隨同源染色體的分開而分離
2.基因自由組合定律的實質：等位基因分離，非同源染色體上的非等位基因自由組合
【課后反思】
本節教案內容雖然是必修內容，但由于涉及的知識點較多，又有較多理科思維的探究活動，因此從課堂學生的反應，以及課后學生作業反映的情況來看，對于理科班的同學更適宜，教學效果比較令人滿意。課堂中學生積極參與思考活動，主動探究，整個課堂氣氛比較活躍，節奏緊湊。但在時間上略顯緊張，學生的表達仍不夠充分。

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