高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2节 基因在染色体上教案设计

第2节 基因在染色体上

◆      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。

◆      教学重难点

【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。

【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。

◆      教学准备

教师：多媒体课件。

学生：提前预习。

◆      教学过程

一、    导入新课

回到19世纪，1866年孟德尔发现了遗传的两大定律，人们意识到遗传因子（1900年，基因）是客观存在的。那么基因在哪里？

二、    讲授新课

（一）萨顿的假说

问题探讨：

请你试一试，将孟德尔分离定律中的遗传因子换成同源染色体，把分离定律念一遍，你觉得这个替换有问题吗？由此你联系到了什么？

孟德尔第一定律（分离定律）：

在生物的体细胞中，控制同一对相对性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，同一性状的成对遗传因子彼此分离，不同性状的遗传因子自由组合。

替换后：

在生物的体细胞中，控制同一对相对性状的同源染色体成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的同源染色体彼此分离，非同源染色体自由组合。

（这个替换没有问题）

一百多年前，萨顿在研究蝗虫的精子和卵细胞形成过程时发现孟德尔的遗传因子也就是等位基因的分离同减数分裂的同源染色体的分离非常相似。由此推论：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。也就是说，基因就在染色体上，因为基因和染色体行为存在明显的平行关系。

尝试分析基因与染色体的关系：

基因真的位于染色体上吗？

类比推理具有非必然性，萨顿的假说遭到同时代的遗传学家摩尔根的强烈质疑。“我不相信孟德尔，更难以相信萨顿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关系。”

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。

（二）摩尔根的实验

1. 实验材料：果蝇

昆虫纲双翅目，体长3~4 mm。在制醋和腐烂水果的地方常常可以看到。常用作遗传学研究的实验材料。

作为实验动物，果蝇有什么优点？

（1）个体小，易饲养

用一只牛奶瓶，放一些捣烂的香蕉，就可以饲养数百甚至上千只果蝇。

（2）繁殖快

在25℃左右温度下十几天就繁殖一代，一只雌果蝇一代能繁殖数百只。

（3）果蝇体细胞中染色体数目少且形状有明显差别

常染色体：与性别决定无关的染色体。

性染色体：与性别决定有关的染色体

（4）果蝇有众多容易区分的相对性状

摩尔根和他的学生在实验室里养了大群野生型红眼果蝇，几年里没发现白眼果蝇。说明野生果蝇的红眼基因是纯合的还是杂合的？（野生果蝇的红眼基因纯合）

1910年5月，摩尔根果蝇室的大群野生型红眼果蝇中，出现了一只白眼雄果蝇。这是一只变异个体，临死前与一只红眼果蝇交配，把突变基因传了下来。

摩尔根的果蝇杂交实验：

红眼是显性性状。

3:1的性状分离比符合分离定律，与孟德尔一对相对性状的实验结果相同。但F2代中白眼为什么全部是雄性？怎么解释F2代白眼果蝇全部为雄性？这与性别相联系吗？

提出假设：控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。

（注意：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）。

摩尔根对设想的解释：

验证假说——测交：

统计的结果与理论上的推测完全符合假说，假说就是正确的！

回顾摩尔根的实验：

提出问题：白眼性状的表现总是与性别相联系？

作出假说：控制白眼基因（w）在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。

验证假说：测交

得出结论：基因在染色体上

这种演绎方法称为假说——演绎法。

从此，摩尔根成了孟德尔理论的坚定支持者。

思考：果蝇的4对染色体上却有数百个基因。人的体细胞只有23对染色体，却有3～3.5万个基因，基因与染色体可能有怎样的对应关系呢？

结论：一条染色体上有许多个基因。基因在染色体上呈线性排列。

“线性排列”是什么意思？一个接一个的意思。简单来说，就是指基因在染色体上一个接一个地排列，没有分支或分叉的现象。

等位基因：同源染色体的相同位置上控制相对性状的基因。

（三）孟德尔遗传规律的现代解释

1. 基因分离定律的实质：

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，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立的随配子遗传给后代。

2. 基因自由组合定律的实质：

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，同源染色体上的等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。

三、课堂小结

【教师】课堂小结，多媒体课件展示。