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高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2节 基因在染色体上学案设计
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这是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2节 基因在染色体上学案设计，共9页。学案主要包含了学习目标，学习重难点，预习新知，易错提示，深化探究，巩固训练等内容，欢迎下载使用。
【学习目标】
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。
【学习重难点】
1.教学重点
①基因位于染色体上的假说和实验证据。
②对孟德尔遗传规律做出现代解释。
教学难点
①对果蝇杂交实验结果的解释和验证。
②等位基因与同源染色体、非等位基因与非同源染色体的关系。
【预习新知】
萨顿的假说
1.等位基因： 位于同一对染色体上的同一位置，控制着一对相对性状的两个基因。
2.萨顿假说的研究方法： 类比推理
3.萨顿假说的依据：①基因在杂交过程中保持 完整性和独立性 。染色体在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构。
②在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对存在的 。在配子中只有成对的基因中的一个 ，同样，也只有成对的染色体中的一条。
③体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方。同源染色体也是如此。
④非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数分裂Ⅰ的后期也是自由组合的。
4.请你在下面的图解中填上相应的内容（图中柱形代表染色体，柱形上的横线代表基因的位置），体会萨顿假说的基因和染色体行为的平行关系。
基因位于染色体上的实验证据
1.实验材料： 果蝇
2.实验科学方法： 假说—演绎法
3.实验者：美国生物学家 摩尔根
4.果蝇作为遗传实验材料的优点：①容易饲养
②繁殖快（10多天就繁殖一代）
③后代多 ，一只雌果蝇一天能产生几百个后代
④相对形状明显，便于观察和统计
⑤染色体数目少，易于观察
5.实验过程：
①根据图示可知：F1表现的性状红眼是 显性 性状
②F2中红眼：白眼= 3:1 ，符合分离定律，表明，红眼和白眼受一对等位基因的控制
③F2中只有雄果蝇出现白眼性状，说明白眼性状与性别有关。
6.果蝇的染色体组成：
①常染色体：与性别决定无关的染色体，共 3 对；
②性染色体：与性别决定有关的染色体，共 1 对，用XY表示。
7.摩尔根验证假说的方法，是运用的测交实验，写出摩尔根测交实验图解（以XWXw红眼雌×XwY白眼雄为例）
子代中红眼雌：红眼雄：白眼雌：白眼雄=
8.摩尔根的新发现：基因和染色体的关系
①一条染色体上有 多个基因
②基因在染色体上呈 线性排列
孟德尔遗传规律的现代解释
1．基因的分离定律的实质
(1)在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性。
(2)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，独立地随配子遗传给后代。
2．基因的自由组合定律的实质
(1)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。
(2)在减数分裂过程中，同源染色体上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。
【易错提示】
基因的行为并不都遵循孟德尔遗传规律
(1)并不是所有的非等位基因都遵循基因自由组合定律，只有非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律。
(2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德尔的遗传规律，叶绿体、线粒体中的基因都不遵循。
(3)原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。
与性染色体有关的两个“并非”
(1)并非所有的生物都有性染色体。
①由性染色体决定性别的生物才有性染色体。
②雌雄同株的植物无性染色体。
(2)并非所有生物的X染色体都比Y染色体短，如人的X染色体比Y染色体长。
【深化探究】
探究点一 摩尔根的果蝇杂交实验
一、分析教材P30～31图2－8、2－9和2－10，结合相关文字内容，讨论下列相关问题：
1．萨顿通过类比推理法得出“基因在染色体上”的结论，下列能为该结论提供证据的是__________。
①基因在杂交过程中保持完整性和独立性，在配子形成和受精过程中，染色体保持相对稳定的形态结构；
②基因和染色体在体细胞中都成对存在；
③一个DNA分子上有很多个基因，一条染色体上有一个或两个DNA分子；
④基因和染色体在配子中都成单存在；
⑤等位基因一个来自父本，一个来自母本，同源染色体一个来自父本，一个来自母本；
⑥形成配子时，等位基因分离的同时非等位基因自由组合，同源染色体分离的同时非同源染色体自由组合。
2．决定果蝇眼色的基因位于X染色体上，其中W基因控制红色，w基因控制白色。那么，一只红眼雌果蝇与一只红眼雄果蝇杂交，其后代能否出现白眼雌果蝇？
3．如何判断控制某种性状的基因是位于常染色体上，还是位于性染色体上？
4．摩尔根证明基因位于染色体上，采用的是类比推理法吗？
5．结合孟德尔遗传规律的发现过程和萨顿假说的提出，比较假说—演绎法和类比推理法有什么不同？
二、下图1为摩尔根的果蝇杂交实验图解，图2为雌雄果蝇的染色体组成示意图。请据图思考下列问题：
(1)用果蝇作为实验材料有何优点？
(2)据图2思考：是不是所有的同源染色体形态、大小都相同？
(3)摩尔根通过杂交实验发现了什么问题？他又做出怎样的假设来解释这一问题？
(4)根据摩尔根的假设，红眼、白眼雌雄果蝇的基因型分别有哪些？(相关基因用W和w表示)
三、已知果蝇的灰体和黄体受一对等位基因控制(相关基因用H、h表示)，一只灰体雌蝇与一只黄体雄蝇杂交，子代中♀灰体:♀黄体:♂灰体:♂黄体＝1:1:1:1。
(1)能否确定灰体的显隐性？能否进一步确定H、h位于常染色体还是X染色体上？
(2)经查资料得知，灰体对黄体为显性，且H、h位于X染色体上，请写出题干中灰体雌蝇和黄体雄蝇的基因型，并从它们的子代中选择两个组合证明控制灰体和黄体的基因位于X染色体上。
探究点二 孟德尔遗传规律的现代解释
1．如图是某生物细胞内染色体和基因的分布图，①和②、③和④是两对同源染色体，请回答：
(1)图中属于等位基因的有哪些？
(2)图中属于非等位基因的有哪些？
(3)上述非等位基因中，能自由组合的有哪些？
(4)分离定律和自由组合定律发生在减数分裂的什么时期？
2．孟德尔遗传定律中的遗传因子与染色体上的基因对应关系是怎样的？
3．等位基因和非等位基因在染色体上的分布位置有何区别？
(1)同源染色体上每对等位基因的遗传均遵循分离定律，非同源染色体上的非等位基因才遵循自由组合定律。
(2)真核细胞细胞质中的基因与原核细胞中的基因在遗传过程中均不遵循孟德尔的两个遗传规律。
特别提醒：
基因的行为并不都遵循孟德尔遗传规律
(1)并不是所有的非等位基因都遵循基因自由组合定律，只有非同源染色体上的非等位基因才遵循自由组合定律。
(2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德尔的遗传规律，叶绿体、线粒体中的基因都不遵循。
两个遗传定律的细胞学基础
(1)分离定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体的分开而分离，如图：
(2)自由组合定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体的分开而分离，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合，如图：
【巩固训练】
1.下列有关基因与染色体关系的叙述，不正确的是( )
A.基因在染色体上呈线性排列
B.一条染色体上含有很多基因
C.萨顿利用假说—演绎法，推测基因位于染色体上
D.摩尔根证明了控制果蝇红、白眼的基因位于X染色体上
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.基因在染色体上的实验证据是( )
A.孟德尔的豌豆杂交实验B.萨顿蝗虫细胞观察实验
C.摩尔根的果蝇杂交实验D.现代分子生物学技术印证
4.下列关于基因和染色体关系的叙述,正确的是( )
A.基因全部在染色体上B.基因在染色体上呈线性排列
C.一条染色体上有一个基因D.染色体就是由基因组成的
5.某种家禽的豁眼和正常眼是一对相对性状，豁眼雌禽产蛋能力强。已知这种家禽的性别决定方式与鸡相同，豁眼性状由Z染色体上的隐性基因a控制，且在W染色体上没有其等位基因。
回答下列问题：
（1）用纯合体正常眼雄禽与豁眼雌禽杂交，杂交亲本的基因型为__________；理论上，F1个体的基因型和表现型为__________，F2雌禽中豁眼禽所占的比例为____________________。
（2）为了给饲养场提供产蛋能力强的该种家禽，请确定一个合适的杂交组合，使其子代中雌禽均为豁眼，雄禽均为正常眼。写出杂交组合和预期结果，要求标明亲本和子代的表现型、基因型。
参考答案
1.答案：C
解析：萨顿采用类比推理法提出基因位于染色体上，摩尔根采用假说一演绎法证明基因在染色体上。
2.答案：D
解析：A、基因是具有遗传效应的DNA片段，而DNA的主要载体是染色体，所以说染色体是基因的主要载体，此外在线粒体、叶绿体等结构中也存在基因，但其DNA不与蛋白质结合形成染色体，A正确；
B、基因与染色体的关系是基因在染色体上且呈线性排列，B正确；
C、一条染色体上有1或2个DNA分子，每个DNA分子上具有多个基因，所以每条染色体上有多个基因，C正确；
D、染色体主要是由DNA和蛋白质构成的，基因是具有遗传效应的DNA片段，只是组成染色体的一部分，D错误。故选D。
3.答案：C
解析：孟德尔的豌豆杂交实验推翻了传统的融合遗传理论,A错。萨顿蝗虫细胞观察实验只证明基因的行为和染色体的行为具有一致性,B错。摩尔根的果蝇杂交实验证明了果蝇眼色基因位于X染色体上,C对。现代分子生物学技术进一步标出了各基因在染色体上的位置,D错。
4.答案：B
解析：A、基因绝大多数在染色体上,A错误;
B、染色体是基因的主要载体,基因在染色体上呈线性排列,B正确;
C、一条染色体上有多个基因,C错误;
D、染色体主要由DNA和蛋白质组成,基因是有遗传效应的DNA片段,D错误。故选:B。
5.答案：答案：（1）ZAZA，ZaW；ZAW、ZAZa，雌雄均为正常眼；1/2
（2）杂交组合：豁眼雄禽（ZaZa）×正常眼雌禽（ZAW）
预期结果：子代雌禽为豁眼（ZaW），雄禽为正常眼（ZAZa）
解析：(1)本题考查性别决定的类型、伴性遗传和基因的自由组合定律,要求考生具有较强的理解能力、信息获取和转换能力。豁眼性状受Z染色体上的隐性基因a控制,且雌、雄家禽的性染色体组成分别为ZW和ZZ,因此,纯合体正常眼雄禽和豁眼雌禽的基因型分别为ZAZA、ZaW;两者杂交产生的F1的基因型及表现型为ZAZa(正常眼雄禽)和ZAW(正常眼雌禽);F2中雌禽的基因型及比例为1/2ZAW(表现为正常眼)和1/2ZaW(表现为豁眼)。
(2)欲使子代中不同性别的个体表现不同的性状,对于ZW型性别决定的生物应该选择“隐性雄性个体”和“显性雌性个体”进行杂交,因此,选择的杂交组合是豁眼雄禽(ZaZa)×正常眼雌禽(ZAW),其产生子代的表现型及基因型为正常眼雄禽(ZAZa)和豁眼雌禽(ZaW)。
【学习目标】
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。
【学习重难点】
1.教学重点
①基因位于染色体上的假说和实验证据。
②对孟德尔遗传规律做出现代解释。
教学难点
①对果蝇杂交实验结果的解释和验证。
②等位基因与同源染色体、非等位基因与非同源染色体的关系。
【预习新知】
萨顿的假说
1.等位基因： 位于同一对染色体上的同一位置，控制着一对相对性状的两个基因。
2.萨顿假说的研究方法： 类比推理
3.萨顿假说的依据：①基因在杂交过程中保持 完整性和独立性 。染色体在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构。
②在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对存在的 。在配子中只有成对的基因中的一个 ，同样，也只有成对的染色体中的一条。
③体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方。同源染色体也是如此。
④非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数分裂Ⅰ的后期也是自由组合的。
4.请你在下面的图解中填上相应的内容（图中柱形代表染色体，柱形上的横线代表基因的位置），体会萨顿假说的基因和染色体行为的平行关系。
基因位于染色体上的实验证据
1.实验材料： 果蝇
2.实验科学方法： 假说—演绎法
3.实验者：美国生物学家 摩尔根
4.果蝇作为遗传实验材料的优点：①容易饲养
②繁殖快（10多天就繁殖一代）
③后代多 ，一只雌果蝇一天能产生几百个后代
④相对形状明显，便于观察和统计
⑤染色体数目少，易于观察
5.实验过程：
①根据图示可知：F1表现的性状红眼是 显性 性状
②F2中红眼：白眼= 3:1 ，符合分离定律，表明，红眼和白眼受一对等位基因的控制
③F2中只有雄果蝇出现白眼性状，说明白眼性状与性别有关。
6.果蝇的染色体组成：
①常染色体：与性别决定无关的染色体，共 3 对；
②性染色体：与性别决定有关的染色体，共 1 对，用XY表示。
7.摩尔根验证假说的方法，是运用的测交实验，写出摩尔根测交实验图解（以XWXw红眼雌×XwY白眼雄为例）
子代中红眼雌：红眼雄：白眼雌：白眼雄=
8.摩尔根的新发现：基因和染色体的关系
①一条染色体上有 多个基因
②基因在染色体上呈 线性排列
孟德尔遗传规律的现代解释
1．基因的分离定律的实质
(1)在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性。
(2)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，独立地随配子遗传给后代。
2．基因的自由组合定律的实质
(1)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。
(2)在减数分裂过程中，同源染色体上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。
【易错提示】
基因的行为并不都遵循孟德尔遗传规律
(1)并不是所有的非等位基因都遵循基因自由组合定律，只有非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律。
(2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德尔的遗传规律，叶绿体、线粒体中的基因都不遵循。
(3)原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。
与性染色体有关的两个“并非”
(1)并非所有的生物都有性染色体。
①由性染色体决定性别的生物才有性染色体。
②雌雄同株的植物无性染色体。
(2)并非所有生物的X染色体都比Y染色体短，如人的X染色体比Y染色体长。
【深化探究】
探究点一 摩尔根的果蝇杂交实验
一、分析教材P30～31图2－8、2－9和2－10，结合相关文字内容，讨论下列相关问题：
1．萨顿通过类比推理法得出“基因在染色体上”的结论，下列能为该结论提供证据的是__________。
①基因在杂交过程中保持完整性和独立性，在配子形成和受精过程中，染色体保持相对稳定的形态结构；
②基因和染色体在体细胞中都成对存在；
③一个DNA分子上有很多个基因，一条染色体上有一个或两个DNA分子；
④基因和染色体在配子中都成单存在；
⑤等位基因一个来自父本，一个来自母本，同源染色体一个来自父本，一个来自母本；
⑥形成配子时，等位基因分离的同时非等位基因自由组合，同源染色体分离的同时非同源染色体自由组合。
2．决定果蝇眼色的基因位于X染色体上，其中W基因控制红色，w基因控制白色。那么，一只红眼雌果蝇与一只红眼雄果蝇杂交，其后代能否出现白眼雌果蝇？
3．如何判断控制某种性状的基因是位于常染色体上，还是位于性染色体上？
4．摩尔根证明基因位于染色体上，采用的是类比推理法吗？
5．结合孟德尔遗传规律的发现过程和萨顿假说的提出，比较假说—演绎法和类比推理法有什么不同？
二、下图1为摩尔根的果蝇杂交实验图解，图2为雌雄果蝇的染色体组成示意图。请据图思考下列问题：
(1)用果蝇作为实验材料有何优点？
(2)据图2思考：是不是所有的同源染色体形态、大小都相同？
(3)摩尔根通过杂交实验发现了什么问题？他又做出怎样的假设来解释这一问题？
(4)根据摩尔根的假设，红眼、白眼雌雄果蝇的基因型分别有哪些？(相关基因用W和w表示)
三、已知果蝇的灰体和黄体受一对等位基因控制(相关基因用H、h表示)，一只灰体雌蝇与一只黄体雄蝇杂交，子代中♀灰体:♀黄体:♂灰体:♂黄体＝1:1:1:1。
(1)能否确定灰体的显隐性？能否进一步确定H、h位于常染色体还是X染色体上？
(2)经查资料得知，灰体对黄体为显性，且H、h位于X染色体上，请写出题干中灰体雌蝇和黄体雄蝇的基因型，并从它们的子代中选择两个组合证明控制灰体和黄体的基因位于X染色体上。
探究点二 孟德尔遗传规律的现代解释
1．如图是某生物细胞内染色体和基因的分布图，①和②、③和④是两对同源染色体，请回答：
(1)图中属于等位基因的有哪些？
(2)图中属于非等位基因的有哪些？
(3)上述非等位基因中，能自由组合的有哪些？
(4)分离定律和自由组合定律发生在减数分裂的什么时期？
2．孟德尔遗传定律中的遗传因子与染色体上的基因对应关系是怎样的？
3．等位基因和非等位基因在染色体上的分布位置有何区别？
(1)同源染色体上每对等位基因的遗传均遵循分离定律，非同源染色体上的非等位基因才遵循自由组合定律。
(2)真核细胞细胞质中的基因与原核细胞中的基因在遗传过程中均不遵循孟德尔的两个遗传规律。
特别提醒：
基因的行为并不都遵循孟德尔遗传规律
(1)并不是所有的非等位基因都遵循基因自由组合定律，只有非同源染色体上的非等位基因才遵循自由组合定律。
(2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德尔的遗传规律，叶绿体、线粒体中的基因都不遵循。
两个遗传定律的细胞学基础
(1)分离定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体的分开而分离，如图：
(2)自由组合定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体的分开而分离，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合，如图：
【巩固训练】
1.下列有关基因与染色体关系的叙述，不正确的是( )
A.基因在染色体上呈线性排列
B.一条染色体上含有很多基因
C.萨顿利用假说—演绎法，推测基因位于染色体上
D.摩尔根证明了控制果蝇红、白眼的基因位于X染色体上
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.基因在染色体上的实验证据是( )
A.孟德尔的豌豆杂交实验B.萨顿蝗虫细胞观察实验
C.摩尔根的果蝇杂交实验D.现代分子生物学技术印证
4.下列关于基因和染色体关系的叙述,正确的是( )
A.基因全部在染色体上B.基因在染色体上呈线性排列
C.一条染色体上有一个基因D.染色体就是由基因组成的
5.某种家禽的豁眼和正常眼是一对相对性状，豁眼雌禽产蛋能力强。已知这种家禽的性别决定方式与鸡相同，豁眼性状由Z染色体上的隐性基因a控制，且在W染色体上没有其等位基因。
回答下列问题：
（1）用纯合体正常眼雄禽与豁眼雌禽杂交，杂交亲本的基因型为__________；理论上，F1个体的基因型和表现型为__________，F2雌禽中豁眼禽所占的比例为____________________。
（2）为了给饲养场提供产蛋能力强的该种家禽，请确定一个合适的杂交组合，使其子代中雌禽均为豁眼，雄禽均为正常眼。写出杂交组合和预期结果，要求标明亲本和子代的表现型、基因型。
参考答案
1.答案：C
解析：萨顿采用类比推理法提出基因位于染色体上，摩尔根采用假说一演绎法证明基因在染色体上。
2.答案：D
解析：A、基因是具有遗传效应的DNA片段，而DNA的主要载体是染色体，所以说染色体是基因的主要载体，此外在线粒体、叶绿体等结构中也存在基因，但其DNA不与蛋白质结合形成染色体，A正确；
B、基因与染色体的关系是基因在染色体上且呈线性排列，B正确；
C、一条染色体上有1或2个DNA分子，每个DNA分子上具有多个基因，所以每条染色体上有多个基因，C正确；
D、染色体主要是由DNA和蛋白质构成的，基因是具有遗传效应的DNA片段，只是组成染色体的一部分，D错误。故选D。
3.答案：C
解析：孟德尔的豌豆杂交实验推翻了传统的融合遗传理论,A错。萨顿蝗虫细胞观察实验只证明基因的行为和染色体的行为具有一致性,B错。摩尔根的果蝇杂交实验证明了果蝇眼色基因位于X染色体上,C对。现代分子生物学技术进一步标出了各基因在染色体上的位置,D错。
4.答案：B
解析：A、基因绝大多数在染色体上,A错误;
B、染色体是基因的主要载体,基因在染色体上呈线性排列,B正确;
C、一条染色体上有多个基因,C错误;
D、染色体主要由DNA和蛋白质组成,基因是有遗传效应的DNA片段,D错误。故选:B。
5.答案：答案：（1）ZAZA，ZaW；ZAW、ZAZa，雌雄均为正常眼；1/2
（2）杂交组合：豁眼雄禽（ZaZa）×正常眼雌禽（ZAW）
预期结果：子代雌禽为豁眼（ZaW），雄禽为正常眼（ZAZa）
解析：(1)本题考查性别决定的类型、伴性遗传和基因的自由组合定律,要求考生具有较强的理解能力、信息获取和转换能力。豁眼性状受Z染色体上的隐性基因a控制,且雌、雄家禽的性染色体组成分别为ZW和ZZ,因此,纯合体正常眼雄禽和豁眼雌禽的基因型分别为ZAZA、ZaW;两者杂交产生的F1的基因型及表现型为ZAZa(正常眼雄禽)和ZAW(正常眼雌禽);F2中雌禽的基因型及比例为1/2ZAW(表现为正常眼)和1/2ZaW(表现为豁眼)。
(2)欲使子代中不同性别的个体表现不同的性状,对于ZW型性别决定的生物应该选择“隐性雄性个体”和“显性雌性个体”进行杂交,因此,选择的杂交组合是豁眼雄禽(ZaZa)×正常眼雌禽(ZAW),其产生子代的表现型及基因型为正常眼雄禽(ZAZa)和豁眼雌禽(ZaW)。
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