第2章第2节 基因在染色体上导学案导学案

第2章基因和染色体的关系第2节基因在染色体上一、学习目标1.知识目标：阐明基因位于染色体上的理论假说和实验证据；说出基因在染色体上的线性排列；阐明孟德尔遗传规律的实质。2.能力目标：尝试运用类比推理的方法，解释基因位于染色体上；通过分析摩尔根的果蝇杂交实验，体验科学探究的一般过程，培养逻辑思维和实验分析能力。3.情感态度与价值观目标：认同科学研究需要丰富的想象力、大胆质疑和勤奋实践的精神；体会科学家在探索过程中的不懈努力和严谨的科学态度。二、学习重难点1.重点：基因位于染色体上的实验证据；孟德尔遗传规律的现代解释。2.难点：运用类比推理的方法解释基因位于染色体上；摩尔根果蝇杂交实验的分析。三、课前预习（在学习新课之前，请回顾以下内容，并尝试完成相关思考）1.回顾孟德尔遗传定律：*基因的分离定律的核心内容是什么？*基因的自由组合定律的核心内容是什么？2.回顾减数分裂：*在减数第一次分裂后期，同源染色体的行为变化是怎样的？*在减数第一次分裂后期，非同源染色体的行为变化是怎样的？3.思考：你认为基因和染色体之间可能存在什么关系？请说出你的初步想法。四、新课学习（一）萨顿的假说1903年，美国遗传学家萨顿在研究蝗虫精子和卵细胞形成过程时，注意到了一个有趣的现象：基因的行为和染色体的行为在很多方面具有惊人的一致性。1.基因与染色体行为的平行关系（填表并思考）：基因的行为染色体的行为:-------------------------------------------:---------------------------------------------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，也有相对稳定的形态结构在体细胞中基因成对存在体细胞中染色体也是成对存在的在配子中只有成对基因中的一个配子中也只有成对的染色体中的一条体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方体细胞中成对的染色体也是一条来自父方，一条来自母方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后期也是自由组合的2.萨顿的推论：基于以上观察到的平行关系，萨顿提出了他的假说：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，也就是说，基因在染色体上。3.提出假说的科学方法——类比推理：*类比推理是指根据两个或两类对象在某些属性上相同，推断出它们在另外的属性上（这一属性已为类比的一个对象所具有，另一个类比的对象那里尚未发现）也相同的一种推理。*萨顿将看不见的基因与看得见的染色体的行为进行类比，根据其惊人的一致性，提出基因位于染色体上的假说。*思考：类比推理得出的结论是否一定正确？为什么？（二）基因位于染色体上的实验证据——摩尔根的果蝇杂交实验萨顿的假说提出后，由于缺乏实验证据，并未得到广泛认可。美国生物学家摩尔根对孟德尔的遗传理论，以及萨顿的假说持怀疑态度，他希望通过实验来验证或否定这些观点。他选择了果蝇作为实验材料。1.实验材料——果蝇：*选择果蝇的优点：体型小、繁殖快、后代多、染色体数目少（易于观察）、相对性状明显等。2.摩尔根的果蝇杂交实验过程及现象：*野生型果蝇的眼色一般为红色。摩尔根偶然发现了一只白眼雄果蝇。*实验一：让这只白眼雄果蝇与野生型红眼雌果蝇杂交。*F1代：全部表现为红眼。这说明什么？（红眼为显性性状，白眼为隐性性状）*实验二：让F1代的红眼雌、雄果蝇相互交配。*F2代：红眼果蝇与白眼果蝇的数量比接近3:1，符合孟德尔的分离定律。*特别现象：白眼果蝇全部是雄性，没有雌性。*思考：这一特殊现象如何解释？白眼性状的遗传是否总是与性别相关联？3.对实验现象的解释（提出假设）：*摩尔根及其同事设想：果蝇的白眼基因（用w表示）位于X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。*果蝇的性别决定方式：与人类相同，为XY型。雌性果蝇的性染色体组成为XX，雄性为XY。*相关基因的表示方法：*红眼基因（显性）：W*白眼基因（隐性）：w*由于基因位于X染色体上，所以在表示时，通常将基因写在X染色体的右上角，如X^W、X^w。Y染色体上没有对应的基因，用Y表示。*请根据上述假设，写出实验一和实验二中果蝇的基因型及遗传图解：*实验一：P：红眼雌（X^WX^W）×白眼雄（X^wY）*实验二：F1红眼雌（X^WX^w）×F1红眼雄（X^WY）*通过遗传图解分析，上述假设是否能够完美解释实验中观察到的现象？（是的，F2代中白眼果蝇只出现在雄性个体中）4.对假设的验证——测交实验：*为了验证上述解释是否正确，摩尔根等人又设计了测交实验。*测交方案一：让F1的红眼雌果蝇（X^WX^w）与白眼雄果蝇（X^wY）杂交。*请预测后代的表现型及比例，并写出遗传图解。*预期结果：红眼雌（X^WX^w）：红眼雄（X^WY）：白眼雌（X^wX^w）：白眼雄（X^wY）=1:1:1:1。*实验结果与预期相符，进一步证实了假设。*测交方案二：让实验二中得到的白眼雄果蝇（X^wY）与野生型红眼雌果蝇（X^WX^W）杂交，其后代的表现型如何？这与哪个实验结果相似？5.实验结论：摩尔根通过果蝇杂交实验，证明了基因在染色体上。6.后续研究：*摩尔根和他的学生们经过多年的努力，发明了测定基因位于染色体上相对位置的方法，并绘出了第一个果蝇各种基因在染色体上的相对位置图，说明基因在染色体上呈线性排列。（三）孟德尔遗传规律的现代解释有了基因在染色体上的结论，我们就可以从细胞水平（染色体的行为）来解释孟德尔的遗传规律了。1.基因的分离定律的实质：*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；*在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随着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：*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彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。3.思考与讨论：*同源染色体上的非等位基因是否遵循自由组合定律？为什么？*请结合减数分裂过程中染色体的行为变化，画图说明基因的分离定律和自由组合定律的实质。五、知识梳理与总结*萨顿的假说：基因在染色体上（类比推理法）。*摩尔根的果蝇杂交实验：证明了基因在染色体上（假说-演绎法）。*基因与染色体的关系：一条染色体上有许多个基因；基因在染色体上呈线性排列。*孟德尔遗传规律的现代解释：*分离定律的实质：等位基因随同源染色体的分开而分离。*自由组合定律的实质：非同源染色体上的非等位基因自由组合。六、思考与讨论1.为什么说摩尔根的果蝇杂交实验能够证明基因在染色体上？2.类比推理和假说-演绎法在科学研究中各有什么作用？它们之间有什么区别？3.结合本节课内容，你认为科学发现具有哪些特点？七、课堂练习1.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2.果蝇的红眼对白眼为显性，且控制眼色的基因在X染色体上。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3.请用现代遗传学理论解释为什么孟德尔的两对相对性状的杂交实验中，F2代会出现9:3:3:1的性状分离比。八、课后作业1.完成教材对应章节的练习题。2.查阅资料，了解更多关于萨顿、摩尔根等科学家在遗传学发展史上的贡献，体会他们的科学精神。3.尝试用图解的方式总结“基因、DNA、染色体”三者之间的关系。---学习反思：（请记录本节课学习过程中你认为重要的知识点、存在的疑问以及学习心得等）*