資源簡介

第2章 基因和染色體的關系
第2節 基因在染色體上
一、 教學目標
知識方面
1.說出基因位于染色體上的理論假說（了解薩頓假說和類比推理的方法）
和實驗證據（假說-演繹法和摩爾根的實驗）。
2.運用有關基因和染色體的知識闡明孟德爾遺傳規律的實質。
情感態度與價值觀方面
認同科學研究需要豐富的想像力，大膽質疑和勤奮實踐的精神，以及對科學的熱愛。
能力方面
1.嘗試運用類比推理的方法，解釋基因位于染色體上。
2.熟練掌握假說-演繹法的思維過程
二、教學重點和難點
1.教學重點
（1）基因位于染色體上的理論假說和實驗證據（假說-演繹法和摩爾根的實驗）。
（2）孟德爾遺傳規律的現代解釋。
2.教學難點
（1）運用類比推理的方法，解釋基因位于染色體上（了解薩頓假說和類比推理的方法）。
（2）基因位于染色體上的實驗證據（假說-演繹法和摩爾根的實驗）。
三、教學模式和教學策略
1、“情境—探究”教學模式和討論學習教學模式
2、自主學習、合作學習以及支架式教學策略
四、教學環境及教學資源準備
1、教材、ppt課件、導學案、電子白板。相關實驗數據、實驗材料的選取與實驗成功的關鍵所在。
2、制作簡潔、能清晰體現知識層次且能有助于突破難點的課件。
3、鼓勵學生勇于探索，積極主動地講解自己的理解和認識，并能和同學之間進行交流。
五、教學過程
知識鋪墊方面
1、孟德爾已通過實驗表明基因的一系列的行為特點，知識看不到而已。
2、薩頓通過研究精卵的形成過程發現了同源染色體的行為特點。
3、一些科學家發現了性染色體的存在以及與性別的關系。特別是對果蠅的染色體了解比較清楚。
4、孟德爾的遺傳定律以及研究方法—假說演繹法。
本節知識流程
孟德爾發現了遺傳的兩大定律，人們才意識到遺傳因子（基因）是客觀存在的！基因在哪里？









一、薩頓的假說：


























１.薩頓假說的優點是：將看不見的基因和看得見的染色體的行為進行類比而推出結論的。
２.薩頓假說的不足是：缺乏直接的實驗證據。類比推理得出的結論并不具有邏輯的必然性！
二、基因在染色體上的實驗證據，摩爾根的實驗及假說演繹法。
1.運用假說演繹法孟德爾揭示了遺傳的兩大定律。
假說演繹法：
實驗現象：通過實驗或實踐活動中的觀察和分析，發現問題。
解釋或假說：針對發現的問題，依據已有的知識經驗進行合理的邏輯推理，得出解釋或假說。解釋或假說能合理的解說所發現的問題。
演繹推理： 如果解釋或假說能真實體現事物的客觀規律，就必然經得起實踐的檢驗！運用假說進行演繹推理，先從理論上預測實驗結果。
實驗驗證： 按要求進行實驗，比較實踐結果與預測實驗結果。如果是一致的則說明該解釋或假說經得起實踐檢驗。
結論： 該解釋或假說是事物的客觀規律！
2.摩爾根的實驗過程及現象：






（一）通過實驗或實踐活動中的觀察和分析，發現問題：F2中為什么沒有 ？
（為什么沒有白眼雌性果蠅呢？）白眼性狀的表現，總是與性別（雄）相聯系？
另有實踐結論的補充：雌雄果蠅體細胞染色體圖，性別與性別有關。







（二）他提出了怎樣的假設？基因在______________________________________
（摩爾根提出控制眼色的基因在 X 染色體上而不在 Y 染色體上）
學生會有什么假設（沒摩爾根的全面的推理），可能有多種情況：【激發學生提出假設】
1、控制眼色的基因是在常染色體上（老師可以根據實驗眼色與性別有關進行果斷否定）
2、控制眼色的基因在性染色體上（老師肯定大方向正確，引導在此方向做更全面的分析）
新假設：1.控制眼色的基因是在Y染色體上而X染色體沒有（師：XX雌性就不會有眼色的性狀來否定）
2.控制眼色的基因在X、Y染色體上（老師表揚此假設，先說明科學家已否定！留作課后拓展）
3.控制眼色的基因在X染色體上而不在Y染色體上。（與摩爾根一致）
運用假說來解釋摩爾根已做的實驗：















（三）演繹推理 （理論分析測交實驗）
















演繹推理結果：

（四）實施實驗驗證（實施測交實驗）
真實結果F2 紅眼雌 ： 紅眼雄 ： 白眼雌 ： 白眼雄
126 ： 120 ： 132 ： 115
與理論值： 1 ： 1 ：　?。薄　。骸　。薄　》浅Ｎ呛?br/>統計的結果與理論上的推測完全符合假說，則假說就是正確的！
（五）結論：摩爾根通過實驗驗證一個特定的基因在一條特定的染色體上，指出基因在染色體上。
摩爾根又進一步研究：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、孟德爾遺傳定律的現代解釋

基因的分離定律的實質：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，分別記入倆個配子中，獨立地隨配子遺傳給后代。
基因的自由組合定律的實質：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。

四、練習鞏固與拓展
1、如何獲得白眼雌果蠅呢？

2、如果摩爾根用豌豆作實驗材料會得到“基因位于染色體上”的結論嗎？

3、如果果蠅Y染色體上有白眼基因，摩爾根對果蠅眼色遺傳結果的解釋正確嗎？


4、你能否設計實驗證明眼色的基因在X染色體上而不在Y染色體上？
（思路：選取雌性為隱性性狀，雄性為顯性性狀進行演繹推理，并與實驗的真實結果比較進行否定）

備課資料：（閱讀下面的資料，嘗試用遺傳圖解說明實驗一、二、三）

摩爾根從野生型的紅眼果蠅培養瓶中發現了一只白眼的雄果蠅，這只例外的白眼雄果蠅特別引起了他的重視，他抓住這個例外不放，用它作了一系列設計精巧的實驗。?摩爾根首先做了實驗一：
?
從實驗一[紅眼（雌）與白眼（雄）雜交]中，不難看出F1中，全為紅眼，說明紅眼對白眼為顯性，而F2中紅眼和白眼數量之比為3:1，這也是符合遺傳分離規律的，也表明果蠅的紅眼和白眼由一對等位基因來控制。所不同的是白眼性狀總與性別相關聯。如何解釋這一現象呢？

?摩爾根認為，既然果蠅的眼色遺傳與性別相關聯，說明控制紅眼和白眼的基因在性染色體上。在20世紀初期，生物學家對于果蠅的性染色體有了一定的了解。果蠅是XY型性別決定的生物，果蠅的Y染色體比X染色體長一些。X染色體和Y染色體上的片段可以分為三個區段：X染色體上的非同源區段、Y染色體上的非同源區段和同源區段。（如上圖XY）。
在雌果蠅中，有一對同型的性染色體XX，在雄果蠅中，
有一對異型的性染色體XY。那果蠅的眼色基因到底在
哪里呢？是在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中哪個區段上呢？
教材出示了摩爾根的假設，他認為：控制白眼性狀的隱性
基因由X染色體所攜帶，Y染色體上不帶有白眼基因的等
位基因，即控制果蠅眼色的基因在Ⅰ區段上。之后摩爾根
用這個假設合理的解釋了他所得到的實驗現象即實驗一。后來通過測交實驗進行了驗證。到這里，難免讓人產生如此疑問：摩爾根怎么如此“草率”的認為控制眼色的基因在Ⅰ區段上？難道不需要排除基因在Ⅱ、Ⅲ區段的可能性嗎？
?事實上，摩爾根的果蠅實驗是很嚴謹的，他除了做了上面的實驗一，還做了如下兩個實驗。
?實驗二：將實驗一中所得的F1中的紅眼雌蠅和白眼雄蠅進行雜交。
?實驗三：摩爾根將實驗二所得白眼雌蠅和紅眼雄蠅進行雜交。
?簡單推理就容易得到，控制眼色的基因不可能在Ⅲ上，那么在Ⅱ區段上呢?
假設控制眼色的基因在Ⅱ區段上，果蠅眼色基因用B、b來表示，則實驗一、二、三的遺傳分析圖解如下：


實驗一：?P??? XB XB ?(紅、雌)? ×? Xb Yb? ( 白、雄)?可知基因在Ⅱ區段上，可以解釋實驗一。?


實驗二：將實驗一中所得的F1中的紅眼雌蠅和白眼雄蠅進行雜交。?可知基因在Ⅱ區段上，能解釋實驗二。?


實驗三：將實驗二所得白眼雌蠅和紅眼雄蠅進行雜交。
?果蠅種群中紅眼雄果蠅的基因型有三種，只需要以上一個雜交組合就足以證明基因在Ⅱ區段上，不能解釋實驗三。
?綜上所述，控制果蠅紅眼和白眼的基因在X染色體的非同源區段上，即Y染色體上并沒有其等位基因。





?

















































基因在哪里？



實驗證據：運用假說演繹法



類比推理

摩爾根：果蠅雜交實驗
基因在染色體上



薩頓假說：
基因在染色體上



看得見的染色體

看不見的基因

方法:
類比推理法

二者存在平行關系

推理：基因在染色體上










D d





D

d









D d





D

d

↓（雌雄個體相互交配）

P 紅眼（雌） × 白眼（雄）

↓

F1 紅眼

F2 紅眼（雌、雄） 白眼（雄）
3 ︰ 1

符合孟德爾分離定律，說明紅眼和白眼是受一對等位基因控制！

P

紅眼（雌）

XWXW

白眼（雄）

XwY

配子

XW

Xw

×

Y

F1

XWXw紅眼（雌）

XWY紅眼（雄）

F2

XW

×

Y

XW

Xw

XWXW紅眼（雌）

XWY紅眼（雄）

XWXw紅眼（雌）

XwY白眼（雄）

F1：

白眼♂

紅眼♀

XWY

XWXW

×

XW

配子：

Xw

Xw

Y

F2：

XwY

XWY

Xw Xw

XW Xw

白眼♂

白眼♀

紅眼♂

紅眼♀

1 : 1 ： 1 : 1

?P???? 紅眼（雌）? ×?? 白眼（雄）?(實驗一)
　　　　　　　　　↓?
F1????????? 紅眼（雌、雄）??
　　　　　　　　　↓F1雌雄交配?
F2 ???紅眼（雌、雄）?? 白眼（雄）?
??????? 3/4????????????? 1/4


??????P??? 紅眼（雌）? ×? 白眼（雄）（實驗二）?
　　　　　　　　↓?
?F1??? 紅眼（雌、雄）? 白眼（雌、雄）?

?????P??? 白眼（雌）? ×? 紅眼（雄）?（實驗三）
　　　　　　　　↓?
F1????? 紅眼（雌）? 白眼（雄）?


實驗一：?P??? XB XB ?(紅、雌)? ×? Xb Yb? ( 白、雄)?
　　　　　　　　　　　↓?
F1??? XB Xb (紅、雌)????? XB Yb（紅、雄）?
　　　　　　　　　　　↓F1雌雄交配?
F2? XB XB ?(紅、雌)? XB Xb (紅、雌)? XB Yb（紅、雄）Xb Yb? ( 白、雄)

實驗二：將實驗一中所得的F1中的紅眼雌蠅和白眼雄蠅進行雜交。
?
P????? XB Xb (紅、雌)? ×? Xb Yb? ( 白、雄)?
F1?? XB Xb (紅、雌)? Xb Xb(白、雌)? XB Yb（紅、雄）Xb Yb? ( 白、雄)
?可知基因在Ⅱ區段上，可以解釋實驗二。?

實驗三：將實驗二所得白眼雌蠅和紅眼雄蠅進行雜交。
?P? Xb Xb(白、雌) × XB YB（紅、雄） ?
　　　　　　　　↓?
F1 ?XB Xb (紅、雌)? Xb YB? ( 紅、雄)???
?果蠅種群中紅眼雄果蠅的基因型有三種，只需要以上一個雜交組合就足以證明基因在Ⅱ區段上，不能解釋實驗三。
?綜上所述，控制果蠅紅眼和白眼的基因在X染色體的非同源區段上，即Y染色體上并沒有其等位基因。

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