基因在染色体上

(共26张PPT)
第二节 基因在染色体上
①在生物的体细胞中，控制同一形状的遗传因子成对存在，不相融合；
②在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。
分离定律
①在生物的体细胞中，控制同一性状的同源染色体成对存在，不相融合；
②在形成配子时，成对的同源染色体发生分离，分离后的同源染色体分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。
初级精母细胞
次级精母细胞
精子
孟德尔分离定律中成对的遗传因子的行为与同源染色体在减数分裂过程中的行为很相似
二、推论
从上面的分析可以看出，基因和染色体的行为具有惊人的一致性。
如果是你会受到什么样的启发呢？
1903年
萨顿的推论
根据基因和染色体行为的平行关系
在研究蝗虫生殖细胞形成过程的实验背景下
提出：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。
项目 基因行为 染色体行为
染色体在配子形成和受精过程中,具有相对稳定的形态结构。
在体细胞中染色体成对存在。 在配子中成对的染色体只有一条。
体细胞中成对的染色体也是一个来自父方,一个来自母方。
非同源染色体在减数第一次分裂后期是自由组合的。
基因在杂交过程中保持完整性和独立性。
在体细胞中基因成对存在。在配子中成对的基因只有一个。
体细胞中成对的基因一个来自父方,一个来自母方。
非等位基因在形成配子时自由组合。
在配子形成和受精时
在细胞的存在方式
体细胞中的来源
形成配子时的行为
萨顿假说的依据（类比推理）
三、类比推理
根据两个对象有部分属性相同的前提，推论出他们的其他属性也相同的结论。科学家利用类比推理得出了很多重要的结论。
类比推理有科学的必然性么？
类比推理的正确性相当程度上取决于两个对象共同属性的多少？
×
减数
分裂
受 精
减数
分裂
高 茎
减数
分裂
高 茎
高 茎
高 茎
矮 茎
P
配子
F1
F1配子
d d
D D
d
D
D d
d
D
D
d
D d
D d
d d
D D
高茎
矮茎
F2
类比推理
思考讨论
正因为类比推理的非必然性，萨顿的假说遭到同时代的遗传学家摩尔根（T.H.Morgan)的强烈质疑。
摩尔根的这种大胆质疑，科学务实的研究精神是值得我们努力学习的。
四、实验证据
我不相信猛德尔，更难以相信萨顿那家伙毫无事实根据的臆测！
我更相信的是实验证据，我要通过确凿的实验找到遗传和染色体的关系！
1909年
一、“材料选对了就等于实验成功了一半”
果蝇 昆虫纲双翅目，体长3—4mm。在制醋和腐烂水果的地方常常可以看到。易饲养，10多天就繁殖一代。常用作遗传学研究的实验材料。
证据寻找之路… …
长翅
残翅
果蝇也有众多容易 区分的相对性状
1910年5月的一天，在摩尔根的实验室中诞生了一只白色眼睛的雄性果蝇，而它的兄弟姐妹的眼睛都是红色的。显然它是一个变异体，后来他成为科学史上最著名的动物!
意外的发现… …
突变不是稀罕事，而这个白眼果蝇的突变对于遗传学的研究却极为重要，它有什么特殊的地方么？
P
F1
F2
×
红眼（雌、雄）
3/4
1/4
白眼（雄）
红眼(雌.雄)
×
×
白眼
（雄）
红眼
（雌）
红眼
（雌）
红眼
（雄）
P
×
F1
F2
红眼
雌果蝇
红眼
雄果蝇
白眼
雄果蝇
2 : 1 : 1
是否符合孟德尔遗传定律？
白眼性状始终与性别联系，如何解释？
既然性染色体已经被发现，当时不难想到这个控制白眼的基因可能存在于性染色体上。
二、 现象
性染色体
常染色体
1对
3对
果蝇染色体组成模式图
♀
即使控制眼睛颜色的基因位于性染色体上就一定会出现上面的规律特点么？
用w表示控制眼睛颜色的基因，红眼W,白眼w.
基因位于X染色体特有区段(XW , Y)
基因位于X和Y染色体同源区段(XW , YW)
基因位于Y染色体特有区段( X , YW)
讨论各种情况，并画出遗传图解
三、 解释
×
白眼
（雄）
红眼
（雌）
P
… …
同源区段
非同源区段
注：常染色体上的基因不需标明其位于常染色体上( 例DD、dd)，而性染色体上的基因需标明（性染色体要大写）
红眼（雌）
白眼（雄）
XWXW
XwY
练习：
写出纯合亲本中红眼（雌）和白眼（雄）杂交产生F1的遗传图解
XWXW红眼（雌）
XwY白眼（雄）
XW
Xw
Y
×
P
配子
F1
XWXw红眼（雌）
XWY红眼（雄）
XW Y
XW XWXW红眼（雌） XWY红眼（雄）
Xw XWXw红眼（雌） XwY白眼（雄）
F2
摩尔根的解释：
如何设计实验来验证你的解释呢？
测交实验： 雌性白眼果蝇 与 雄性红眼果蝇
四、 验证
试验设计与预测… …
这个实验的意义
摩尔根通过实验观察，把一个特定的基因和一条特定的染色体联系起来，最终确定了基因在染色体上的结论。
从孟德尔理论的怀疑者成为孟德尔理论坚定的支持者。
已经发现了基因和染色体具有平行关系，
并且证明了基因在染色体上，
那么基因是不是就是染色体呢？
果蝇被人们研究过的基因就达数百个，体细胞内却只有4对染色体；人只有23对染色体，却有几万个基因，这些都说明 一条染色体上应该有许多个基因。
基因在染色体上呈线性排列
摩尔根的连锁图
荧光标记基因在染色体上的位置
孟德尔遗传规律的现代解释
根据所学的知识，补充和完善遗传规律
1903年
1860年
1909年
等位基因随同源染色体的分开而分离,分别进入两个配子中。
a a
a
a
A
A
A A
A Aa a
基因分离定律的实质
Y Yy y
R Rr r
Y Y
r r
y y
R R
Y Y
R R
y y
r r
R
R
Y
Y
R
R
y
y
r
r
Y
Y
r
r
y
y
同源染色体上的等位基因分离 非同源染色体上的非等位基因自由组合第2章基因和染色体的关系
第2节 基因在染色体上
课标要求：
1.阐明基因的分离规律与自由组合规律
学习目标：
1.说出基因位于染色体上的理论假说和实验证据。
2.运用有关基因和染色体的知识阐明孟德尔遗传规律的实质。
3.尝试运用类比推理的方法，解释基因位于染色体上。
4.认同科学研究需要丰富的想像力，大胆质疑和勤奋实践的精神，以及对科学的热爱。
二、教学重点和难点
1.教学重点
（1）基因位于染色体上的理论假说和实验证据。
（2）孟德尔遗传规律的现代解释。
2.教学难点
（1）运用类比推理的方法，解释基因位于染色体上。
（2）基因位于染色体上的实验证据。
我的课堂:
新课预习:
一、萨顿的假说
假说：基因在
推理依据：基因和染色体行为存在着明显的 关系，如：
基因的行为 染色体的行为
在配子形成和受精时 保持 ___ ___和__ _____ 保持相对稳定的形态结构
体细胞中存在形式 ____ _____存在 ___________存在
体细胞中的来源 成对的基因一个来自______　　　一个来自______ 同源染色体一条来自______一条来自______
在配子中存在形式 只有成对基因中的_______ 只有同源染色体中的_________
形成配子时组合方式 非等位基因：______________ 非同源染色体：______________
科学研究方法： （得出的结论并不具有逻辑必然性，正确与否，还需要观察和实验的检验。）
二、基因位于染色体上的实验证据-----摩尔根的果蝇实验
1、.实验材料：果蝇
果蝇作为材料的优点是：_______________________________________________________。
2、果蝇杂交实验的结果（现象）
F1的表现型是___ _____ ，F2的红眼和白眼之间的数量比是_____________，这样的遗传表现符合_______ 定律，表明果蝇的红眼和白眼是受一对等位基因控制的，且白眼是_________（显/隐性）性状。
思考：为什么白眼性状的表现总是与性别相联系，如何解释这一现象呢？
3、摩尔根的假设
（1） 3对常染色体
果蝇体细胞中 1对性染色体 _______（同型的）：雌性果蝇中
_______（异型的）：雄性果蝇中
（2）摩尔根的假设
控制白眼的基因（用w表示）在_________________上，而Y染色体不含有它的等位基因。
XW Y
XW XWXW红眼（雌）
Xw
4.测交实验验证（写出遗传图解，写全表现型和基因型）：
雌雄配子
F1红眼雌果蝇_____
白眼雄果蝇_____
5.结论：___________________________________________________________。
小结：基因在染色体上呈线性排列，一条染色体上应该有多个基因。
三、孟德尔遗传规律的现代解释
①分离定律：在杂合体的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；在减数分裂形成配子的过程中， 随 的分开而分离，独立地随 遗传给后代。
②自由组合定律：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体的等位基因彼此分离的同时， 上的 自由组合。
自我检测：
1．一对同源染色体上（ ）
A．只有一对等位基因 B．至少有一对等位基因 C．可能有多对等位基因 D．最多一对等位基因
2.下列关于基因和染色体关系的叙述，错误的是：
A．染色体是基因的主要载体 B．基因在染色体上呈线性排列
C．一条染色体上有多个基因 D．染色体就是由基因组成的
3.下列关于基因和染色体在减数分裂过程中行为变化的描述，错误的是：
A．同源染色体分离的同时，等位基因也随之分离
B．非同源染色体自由组合，使所有非等位基因之间也发生自由组合
C．染色单体分开时，复制而来的两个基因也随之分开
D．非同源染色体数量越多，非等位基因组合的种类也越多
4.能证明基因与染色体之间存在平等关系的实验是：
A．摩尔根的果蝇杂交实验 B．孟德尔的具有一对相对性状的豌豆杂交实验
C．孟德尔的具有两对相对性状的豌豆杂交实验 D．细胞全能性的实验
5．猴的下列各组细胞中，肯定都有Y染色体的是（ ）
A．受精卵和次级精母细胞 B．受精卵和初级精母细胞
C．初级精母细胞和雄猴的神经元 D．精子和猴的肠上皮细胞
6．右图示某生物正在进行分裂的细胞，等位基因A和a
位于染色体的位置（不考虑互换和突变）可能是
A.A位于①上，a位于⑤上
B.A位于⑤上，a位于⑦上
C.该细胞只有a，分别位于⑤和⑧上
D.该细胞只有A，分别位于②和⑥上
7．在人的精子形成过程中，次级精母细胞处于后期，细胞中可能有（ ）
A．22对常染色体+XY B．22对同源染色体
C．44条常染色体+XY D．44条常染色体+XX
8.已知果蝇的体细胞内有4对同源染色体，根据萨顿的假说，关于该动物减数分裂产生配子的说法正确的是：
A．果蝇的精子中含有成对的基因 B．果蝇的体细胞中只含有一个基因
C．果蝇的4对同源染色体上含有的基因可以同时来自父方，也可以同时来自母方
D．在体细胞中，基因是成对存在的，在配子中成对的基因只有一个
9.果绳的红眼为伴性显性遗传，其隐性性状为白眼，在下列杂交组合中，通过眼色即可直接判断子代果蝇性别的一组是
A、杂合红眼雌果蝇×红眼雄果蝇 B、白眼雌果蝇×红眼雄果蝇
C、杂合红眼雌果蝇×白眼雄果蝇 D、白眼雌果蝇×白眼雄果蝇
●拓展题
10.图为某一雄性动物体内的细胞分裂示意图。分析回答：
(1)图中各细胞可同时在该动物的 结构中找到，若甲细胞为果蝇体细胞，图中少画的一对染色体应为 染色体。
(2)若甲细胞形成乙细胞，分裂方式为 ，其最终产生的子细胞的基因型一般为 　　　　 。
(3)丙细胞内有 个染色体组，其产生的子细胞的基因组成可能是
(4)若该动物患有由线粒体DNA缺陷引起的疾病，若它与正常的雌性个体交配，后代中患病的几率为 。
(5)在甲细胞形成乙细胞过程和甲细胞形成丙细胞过程中均可发生可以遗传的变异，但前者比后者少 （方式）。　
11．粗糙型链孢霉属于真核生物，在繁殖过程中，通常由单倍体菌丝杂交形成二倍体合子，合子先进行一次减数分裂后，再进行一次有丝分裂，形成8个孢子。已知子囊孢子大型(R)对小型(r)显性，黑色(T)对白色(t) 显性。下图表示某一合子形成子囊孢子的过程。请据图回答
(1)该合子的基因型是 。
（2)图中黑、白以及大、小不同的圆圈表示子囊孢子a、b、c、d的 。
(3)子囊孢子b、c的基因型分别是 。
(4)该实验可证明 定律的真实性
●拓展题
1-9CDBAC DDDB
10.
答案：（1）睾丸（精巢） 性染色体（XY染色体） （2）有丝分裂 AaBbCC
（3）2 ABC、abC、AbC 、Abc（4）0 （5）基因重组
11．
答案：（1）RrTt （2）表现型（3）RT rt （4）基因的自由组合
F1
P
F2
F1雌雄交配
XWXW红眼（雌）
×
XwY白眼（雄）
XW
Xw
Y
XWXw红眼（雌）
XW Y红眼（雄）
×湖北大学附中新课标教学设计案
年级：高二 学科： 生物 主备人： 陈晓方 审核人：
通用教案 个性设计
课题 第2章基因和染色体的关系第2节基因在染色体上 备课人：
使用班级及授课日期：
课标解析 《基因在染色体上》是人教版《普通高中课程标准实验教科书 生物必修②〈遗传与进化〉》第二章第二节的内容，它是沿着遗传学史的发展顺序，在第1章人们是如何发现遗传因子的存在的基础上，引导学生寻找遗传因子，即基因在细胞中的位置。因此，第1章和本章的第1节是本节学习的基础。该节的内容包括萨顿的假说、基因位于染色体上的实验证据及孟德尔遗传规律的现代解释三部分，新教材中的这些生物知识是为学生的思维能力培养服务的，是重新演绎当年科学家探究过程。本节提出“类比推理”方法，是对“假说演绎法”科学方法的进一步培养，是对提出正确的“假说”的一种具体指导，对培养学生的提出假说很有帮助。摩尔根实验证据是验证“类比推理”假说，同时摩尔根实验本身也是一个完整的“假说演绎法”的科学思维方法，这在教材中逻辑关系不是很清晰。
教学目标 一、 教学目标1.说出基因位于染色体上的理论假说和实验证据。2.运用有关基因和染色体的知识阐明孟德尔遗传规律的实质。3.尝试运用类比推理的方法，解释基因位于染色体上。4.认同科学研究需要丰富的想像力，大胆质疑和勤奋实践的精神，以及对科学的热爱。二、教学重点和难点1.教学重点（1）基因位于染色体上的理论假说和实验证据。（2）孟德尔遗传规律的现代解释。2.教学难点（1）运用类比推理的方法，解释基因位于染色体上。（2）基因位于染色体上的实验证据。
学情分析 学生整体生物学知识基础较弱，学生思维的训练不够，空间想象、分类类比、数理演算、归纳概括等思维能力都不强。本节的教学是建立在学生已了解了孟德尔豌豆杂交实验中基因的行为和减数分裂中染色体的行为基础上展开的。要求学生运用类比推理的方法，提出基因与染色体关系的假说，这不是难事，难就难在实验证据的收集与分析。面对新一轮课程改革，提高他们思维能力并取得好成绩是一个艰巨长期的任务。新的课程实际教学中掌握好知识性目标，同时兼顾体现新课程特点，培养学生科学的方法和体验科学过程，培养正确的情感态度价值观，教学中往往难以同时做到，常常顾此失彼。摸索一条切实可行的实际课堂教学模式是我想和大家探讨的。
评价方式 1．课堂提问2．学案反馈 3．课后作业
教材的使用 使用人教版必修二，按照教材顺序安排进行教学，利用模具进行模拟分裂过程中染色体的变化；使用高倍镜，观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片。
教学方法与辅助 讲述引导，模型构建，分组自学，演示法，归纳总结，相关多媒体课件。
教学过程设 计教学过程设计 教学步骤教师活动学生活动设计意图问题探讨：基因和染色体的关系引言一：将分离定律、自由组合定律中的遗传因子换成同源染色体，这个替换有问题吗？为什么？由此你联想到什么？学生回答问题．这种替换没有问题给出理由．基因在体细胞中成对存在，在配子中成单；同源染色体在体细胞中也是成对存在，在减数分裂形成配子时分离，配子中也没有同源染色体．非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数第一次分裂时也是自由组合。　遗传因子与同源染色体的行为相似，所以替换没有问题。引言二：基因和染色体是我们前面学习的两个重要概念，现在我们已经知道，基因和染色体都与生物的遗传有关，它们二者可能存在什么关系？播放课件：显示问题1、根据孟德尔遗传定律分析：一个基因型为AaBb的个体，可产生多少种配子？2、一个体细胞内有两对同源染色体的生物，在减数分裂形成配子时最多可产生多少配子？3、观察下面二图：分析染色体和基因的行为有没有共同之处？猜想它们可能存在的关系？根据孟德尔遗传理论和减数分裂知识解决问题，并通过类比，提出问题，猜想它们可能存在的关系。回忆旧知识并让学生亲身体会“类比推理”这种常见的科学研究方法。萨顿的假说一百多年前，美国生物学家萨顿运用了这种类比推理的方法，来研究基因与染色体的关系，提出了一个大胆的、天才的假说，认为基因是在染色体上。如果这种假说是正确的，请完成P28的“思考与讨论”。萨顿的假说只是一种推理，并不等于实事，假说要成为实事，还必须经过一个什么环节？完成P28的“思考与讨论”学生根据已知回答通过图解让学生感受如果基因在染色体上，它们的行为将表现为一致性。重温“假说——演绎法”。基因位于染色体上的证据萨顿的假说是由另一位科学家通过一个著名的果蝇杂交实验来证明的，他就是美国生物学家摩尔根。播放课件：显示问题，指导学生阅读教材。引导学生提出问题并讨论作答:1.根据哪一个杂交组合看出果蝇的显性性状 为什么 2.果蝇的白眼性状遗传有什么特点 是否与性别有关 3.如果控制果蝇眼色的基因用字母W表示,而且它是位于X染色体上,你能用基因W和X染色体写出摩尔根的两组果蝇杂交实验的遗传图解吗 4.如果你是摩尔根,你将如何解释果蝇白眼性状的遗传5.需要设计一个测交实验来验证你的解释吗 为什么 如何设计 教师讲解介绍摩尔根和果蝇。阅读摩尔根的相关故事。思考实验材料是什么？为什么选择它作为实验材料？实验材料—果蝇优点：①个体小易饲养 ②繁殖速度快 ③有各种易于区分的性状等分析果蝇杂交实验现象1：P 红眼（雌） X 白眼（雄）F1 红眼（雌、雄） F1雌雄交配F2 红眼 白眼 3/4 1/4（1）亲本的果蝇是纯合子还杂合子？（2）判断果蝇眼色的显隐性关系。（3）用孟德尔遗传理论来解释，请画出遗传图解（果蝇色眼的基因用W或w表示）。相对性状：红眼（显性）—白眼（隐性）分析果蝇杂交实验现象2：P 红眼（雌） X 白眼（雄）F1 红眼（雌、雄） F1雌雄交配F2 红眼(雌、雄) 白眼(雄) 3/4 1/4（1）F2中，白眼果蝇均为雄性，如何解释？（2）比较雌雄果蝇体细胞中的染色体组成当时对果蝇的染色体已经有了一定了解。怎样解释F2代白眼果蝇全部为雄性这一与性别相联系的现象？排除该基因在Y染色体上：（3）根据摩尔根的假说，画出果蝇杂交的遗传图解（先介绍伴性遗传基因型的书写方法）。4、摩尔根假说的验证一种正确的假说既要能解释已完成的实验现象，又要能正确的预测未做的实验结果。应选择什么样的实验，用摩尔根的假说去预测？5、结论：基因在染色体上。学生阅读教材，思考教师提出的问题。学生根据教师的提问回答，并画出遗传图解。（派学生代表上台画遗传图解）根据据摩尔根的假说（决定果蝇眼色的基因位于X染色体上），重新画出果蝇杂交的遗传图解。写出测交的遗传图解，测预测交的结果初步了解摩尔根这位科学家；知道用果蝇作实验材料的好处；了解果蝇杂交实验的过程。回忆孟德尔的遗传理论以及巩固遗传图解的书写方法。通过学习基因位于染色体上的实验证据，培养学生实验分析能力，规范的写出遗传图解。孟德尔遗传规律的现代解释1、基因既然在染色体上，那么一条染色体上是不是只有一个基因？播放课件：说明一条染色体上应该有许多的基因，并且摩尔根和他的同事已发明了测定基因在染色体上相对位置的方法，得出基因在染色体上呈线性排列。2、孟德尔遗传定律的现代解释。播放课件：通过染色体和基因关系的示意图，进一步说明什么是等位基因？什么是非等位基因？以及非等位基因存在的三种情况（①同源染色体上的非等位基因。②非同源染色体上的非等位基因。③同一条染色体上呈连锁关系的基因。）小组讨论，请代表回答运用有关染色体的知识阐明孟德尔遗传定律的实质课堂练习课件显示：1、课后基础题练习。 2学案 3、补充回顾科学史：在基因研究中，有许多科学家取得成就。下列成就分别是由哪些科学家来完成的？①提出“性状是由遗传因子决定的”观点。②把“遗传因子”改为“基因”，并提出“等位基因”概念。③提出“基因在染色体上”的假说。④用实验证明了“基因在染色体上”。完成课堂练习1、巩固知识，强化本节的主要内容。2、从科学史的角度对学生进行教育课堂小结作业布置1、引导、帮助学生总结。2、布置作业：运用类比推理的研究方法，推断基因与DNA长链的关系（完成P30技能训练）。尝试归纳本节所学的内容。进行技能训练，培养自学能力。
课后反思
E
A
B
C
E
A
b
c
D
3
d
4
f f
1 2