高中生物人教版（2019）必修二 2.2 基因在染色体上 教案

2.2 基因在染色体上
核心素养目标
1.生命观念：通过理解基因和染色体的关系，构建细胞减数分裂的结构与功能观。
2.科学思维:运用假说--演绎法分析萨顿假说和摩尔根的果蝇杂交实验。
3.科学探究:尝试运用类比推理的方法，解释基因位于染色体上；培养学生的分析推理能力，并能阐明孟德尔遗传规律的实质。
4.社会责任:认同摩尔根等科学家尊重科学事实、敢于质疑的科学精神。
重点难点知识
1、基因位于染色体上的假说和实验证据
2、运用类比推理的方法解释基因在染色体上
3、孟德尔遗传规律的现代解释
探讨导入
引导学生阅读“问题探讨”一栏的内容，进行思考和讨论。为什么人类基因组进行测序,首先要确定一些染色体呢 为什么不能测定全部的46条染色体呢 (提示:配子的染色体与体细胞的染色体的区别在于:A.配子中的染色体数目是体细胞中的一半。B.配子的染色体是由体细胞的每对同源染色体中的一条组成的。)
萨顿的假说
请同学们阅读课文 29页萨顿假说，并思考一下基因和染色体有什么关系？并将下面的表格补充完整。
基因和染色体行为存在着明显的平行关系：
基因 染色体
在配子形成和受精时 保持完整性和独立性 保持相对稳定的形态结构
在细胞的存在方式 在配子中，成对中的一个 在体细胞中，成对存在 同左
体细胞中的来源 一个来自父方，一个来自母方 同左
形成配子时的行为 非等位基因自由组合 非同源染色体自由组合
老师请学生来回答填表，并引导学生思考填图。
结论：染色体和基因之间是平行关系
推断：基因由染色体携带着从亲代传递给下一代，即基因在染色体上。
方法：类比推理
理解类比推理
丽丽是某个中学九年级的学生，她最近偶然发现学校里有两个男孩长的很相似，行为举止也很像，下课后往同一个方向回家。然后小明推测……
提问：
（1）丽丽会推测什么内容呢？
（2）这个推测有没有理论依据？
（3）这个推测一定正确吗？
揭示类比推理的概念：像这样两个或两类对象之间在某些属性上相同的现象，因而推断它们在另外的属性上也相同的推理方法称为类比推理。由类比推理推断的结论不存在逻辑上的必然性，它的正确与否，还需要通过观察和来验证。
总结：一百多年前，美国生物学家萨顿就是运用了这种类比推理的方法，来研究基因与染色体的关系，然后他和我们一样推断：基因在染色体上，这就是萨顿假说。
质疑：这个假说正确吗？
首先我们来看看它是否能解释已有的实验现象，请同学们完成30页的思考与讨论，
从思考与讨论中的结果来看，这个假说是可以解释孟德尔的遗传杂交实验的。
但是，萨顿假说只是一个推理，并不是事实，假说要成为事实还需要经过一个环节——实验的验证。
基因位于染色体的实验证据
1、介绍摩尔根及果蝇
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。
起初，摩尔根曾明确表示不相信孟德尔的遗传理论，因此对于萨顿的假说，虽然可以解释孟德尔的遗传理论，他也持怀疑态度，他认为基因在染色体上的推论完全是萨顿的主观臆测，没有一点实验证据。因此，摩尔根总想设计一个实验，搞清楚染色体与遗传到底有没有关系，基因又是怎么一回事。
一个实验能否成功，实验材料是关键因素，摩尔根选择果蝇为实验材料有什么好处呢？
出示果蝇图片引导学生找出果蝇作为实验材料的优点（相对性状明显；容易饲养；生长周期短；雌雄易区分等）
2、提出问题
摩尔根利用果蝇的红眼白眼这对相对性状做了如下的实验：
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
提问：（1）这个实验的结果符合孟德尔的分离定律吗？理由是什么？
2）对这个实验你有什么疑问呢 (即能提出些什么问题呢？)
如：为什么F2中白眼的果蝇都是雄性的呢？
F2中白眼性状的表现为什么和性别相联系？
提出了问题，我们就要根据掌握的资料对其进行解释，也就是作出假说。这就是我们之前学习的一种科学探究方法：假说——演绎法。（复习假说——演绎法的一般程序）。
3、作出假说
当时人们已经对果蝇的染色体有了一点研究，我们来看看果蝇染色体图。（出示果蝇染色体图，介绍果蝇的染色体组成及常染色体、性染色体的概念，引导学生观察并比较雌雄果蝇体细胞中的染色体组成，找出各对同源染色体。）
假设一：
控制白眼的基因是在Y染色体 上，而X染色体上没有它的等位基因。
假设二：
控制白眼的基因在X、Y染色体上。
假设三：
控制白眼的基因在X染色体上，而Y上不含有它的等位基因。
根据学生给出的一些依据作出适当评价
讲解排除该基因在Y染色体上的情况
若在Y 染色体上，则F2是白眼，则逆推F1雄性应该均为白眼，且雌果蝇也不可能有白眼的，这与事实不符。
指出摩尔根推测基因在X染色体上而Y染色体上没有相应的等位基因。
要求学生自己分析，说明摩尔根的推测能否解释实验现象。
给予学生板演的遗传图解给予适当的评价和修正。
4、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。那么这个验证实验要如何设计呢？这将作为课后的任务，请同学们课后去思考。
提问学生上节课的验证实验的设计
验证实验——测交实验
P 红眼（雌） X 白眼（雄）
XWXw XwY
配子XW Xw Xw Y
F1 XWXw XWY XwXw XwY
1红眼(雌) ：1 红眼(雄) ：1白眼(雌)：1 白眼(雄)
出示摩尔根的实验结果，与预测结果吻合。
5、结论：基因在染色体上。
摩尔根的果蝇杂交实验把一个特定的基因和一条特定的染色体联系在一起，从而证明了基因的确在染色体上。
三、介绍现代分子生物学技术的研究成果。
设置疑问：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？比如人有23对染色体，但是控制各种形状的基因有上万个，基因和染色体该有怎样的对应关系呢？
摩尔根和他的同事用十多年的时间发明了测定基因在染色体上相对位置的方法，并画出了第一个果蝇各种基因在染色体上的相对位置的图，证明了得出基因在染色体上呈线性排列，即一条染色体上确实有多个。
孟德尔遗传规律的现代解释
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，等位基因随同源染色体的分开而分离，独立地随配子遗传给后代。
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，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
小总结：根据前面学习的结论：基因在染色体上，因此孟德尔遗传定律将中所说的遗传因子就是位于一对同源染色体上的等位基因，不同对的遗传因子就是位于非同源染色上的非等位基因。我们来看看染色体上基因之间的几种关系。
等位基因（再次明确概念）；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。）
引导学生理解分离定律和自由组合定律的实质，并引导学生课后根据孟德尔遗传规律的现代解释，画出两对相对性状（独立遗传）的生物体减数分裂形成配子的图。（以AaBb为例）
课堂练习
1．下列各项中，不能说明基因和染色体行为存在平行关系的是(　　)
A．基因、染色体在生殖过程中的完整性和独立性
B．体细胞中基因、染色体成对存在，配子中二者都是单一存在
C．体细胞中成对的基因、同源染色体都是一个(条)来自母方，一个(条)来自父方
D．等位基因、非同源染色体的自由组合
答案　D
解析　在减数第一次分裂后期，等位基因随同源染色体的分离而分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
2．基因和染色体的行为存在平行关系。下列相关表述，错误的是(　　)
A．复制的两个基因随染色单体分开而分开
B．同源染色体分离时，等位基因也随之分离
C．非同源染色体数量越多，非等位基因组合的种类也越多
D．非同源染色体自由组合，使所有非等位基因也自由组合
答案　D
3．果蝇的体细胞中有4对(8条)染色体，其体细胞的染色体组成可表示为(　　)
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　果蝇体细胞中有4对染色体，其中3对常染色体，1对性染色体，雌性果蝇具有两条同型性染色体，雄性果蝇具有两条异型性染色体，因此果蝇体细胞的染色体组成可表示为6＋XX(雌性)或6＋XY(雄性)。
4．已知白眼为隐性性状，一只白眼雄果蝇的基因型的正确写法为(　　)
A．XwYw B．XWY C．XwY D．XYw
答案　C
解析　雄性果蝇的性别为XY型，且性染色体为异型的，用XY表示，白眼为隐性性状，基因位于X染色体上，基因型为XwY，C正确。
课堂小结及作业布置
1、引导学生进行总结本节的知识内容——萨顿假说（类比推理）及摩尔根的果蝇杂交实验（假说——演绎法）。
2、布置作业：
a.完成课后习题
b.根据孟德尔遗传规律的现代解释，画出两对相对性状（独立遗传）的生物体减数分裂形成配子的图。（以AaBb为例）