基因在染色体上（教学设计）-2025-2026学年高中生物人教版必修2

第2章基因和染色体的关系

第2节基因在染色体上教案

★教学目标

生命观念：利用孟德尔遗传规律和减数分裂的有关知识，比较基因与染色体行为的异同，根

据基因和染色体行为之间的平行关系，推断基因位于染色体上。

科学思维：基于基因和染色体的相关事实，运用归纳、概括、演绎推理等科学思维，阐明基

因在染色体上，进一步体会假说-演绎法；从基因和染色体关系的角度，对孟德尔遗传规律

作出现代解释。

科学探究:模拟摩尔根证明基因在染色体上的实验过程，培养实验探究能力及分析推理能力。

社会责任：认同科学研究需要丰富的想象力，敢于质疑、探索求真的科学精神，以及对科学

的热爱。

★教学重点难点

教学重点：1.基因位于染色体上的假说和实验证据；

2.对孟德尔遗传规律作出现代解释。

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。

★教学过程

一、导入新课

【教师】带领学生回顾基为行为和染色体行为。

【学生】回顾旧知。

染色体行为

高茎矮茎

看得见的看不见的

染色体鼻因

I由投行I

|推理

用

♦因在染色体上受精卵II

F,II

【教师】提出问题：基因在哪里？

悠悠百年，寻寻觅觅。

怀疑、争论、推理…一

最终是观察和实验，

探明它神秘的踪迹

引出本节所学内容——基为在染色体上。

二、讲授新课

小组讨论，问题探讨：

人有46条染色体，但是旨在揭示人类基因组遗传信息的人类基因组计划却只测定人的

24条染色体的DNA序列。

讨论：

1.对人类基因组进行测序，为什么首先要确定测哪些染色体？

提示：因为基因位于染色体上，要测定某个基因的产列，首先要知道该基因位于哪条染

色体上。如果要测定人类基因组的基因序列，就要知道包含人类基因组的全部染色体组由哪

些染色体组成。

2.为什么不测定全部46条染色体？

提示：人有22对常染色体和1对性染色体。在常染色体中，每对同源染色体的形态、

人小相同，结构相似，上面分布的基因是相同的或者是等位基因，所以只对其中一条进行测

序就可以了；而性染色体X和Y的差别很大，基因也大为不同，所以两条性染色体都需要

测序，因此人类基因组计划测定了22条常染色体和两条性染色体X和Y,共24条。如果

测定46条，耗资巨大，工作量会增加一倍，但得到的绝大多数基因序列都是重复的。

1903年，美国科学家萨顿用蝗虫细胞作材料，研究精子和卵细胞的形成过程。发现孟

德尔假设的一对遗传因子〔即等位基因），其分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。

他一生只发表了3篇生物论文，却作出了重要贡献。

萨顿(1877--1916)

Walter.Sutton,遗传学家

（一）萨顿的假说

【教师】组织学生阅读教材P29,结合教材内容，引导学生说出萨顿假说的内容和依据。

【学生】阅读教材，说出萨顿假说的内容和依据。

【教师讲述】萨顿发现，有一种蝗虫的体细胞中有24条染色体，生殖细胞中只有12条染色

体。精子和卵细胞结合形成的受精卵，又具有了24条染色体。蝗虫子代体细胞中的染色体

数R，与双亲体细胞中的染色体数目一样。子代体细胞中的这24条染色体，按形态结构来

分，两两成对，共12对，每对染色体中的一条来自父方，另一条来自母方。

发现问题：用蝗虫作材料研究精子和卵细胞的形成过程，发现孟德尔遗传定律中遗传因子（基

因）的分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。

①①

【教师】结合上述学习内容，引导学生说出萨顿假说的推论内容，并说明其依据。

【学生】分析学习，说出萨顿假说的推论和依据。

推论：基因（遗传因子）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。

理由：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。

基因行为染色体行为

基因在杂交过程中保持完整性和独染色体在配子形成和受精过程中具有

独立性

立性。相对稳定的形态结构。

在体细胞中基因成对存在在体细胞中染色体成对存在

存在方式

在配子中成对基因中只有一个在配子中成对染色体只有一条

体细胞中成对的基因体细胞中成对的染色体也是

来源

一个来自父方，一个来自母方一条来自父方，一条来自母方

非同源染色体在减数第一次分裂后期

分配非等位基因在形成配子时自由组合

是自由组合的

由此可以得出，推理：基因在染色体上。

【教师】组织学生阅读教"思考讨论的内容，小组讨论，结合萨顿假说的基本内容，分析减

数分裂中基因和染色体的关系。

【学生】阅读教材思考讨论的内容，讨论交流，分析减数分裂中基因和染色体的关系。

思考•讨论分析减数分裂中基因和染色体的关系

你同意以上分析吗？如果你也认为基因在染色体匕请你在图中染色体上标注基因符号,

解释孟德尔一对相对•性状的杂交实验（）图中染色体上的黑色横线代表基因的位置）。

P配子Fi©

F2

攀阳飘y

提出质疑：基因真的位于染色体I：吗？

（二）基因位于染色体上的实验证据

【教师讲述】孟德尔的遗传理论和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。

美国生物学家摩尔根曾经明确表示过不相信孟德尔的遗传理论。对萨顿的基因位于染色

体上的学说更持怀疑态度，这是主管的臆测，缺少实验证据。

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！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。

【摩尔根的实验】

摩尔根一直琢磨着设计一个实验，看看生物的遗传与染色体到底有什么关系，基因乂是

怎么回事。

用什么作实验材料呢？这是个关键问题。腐烂水果周围飞舞的果蝇吸引了他的注意，经

过观察，他发现果蝇正是一种合适的实验材料。

实验材料：果蝇，遗传学常用实验材料，昆虫纲双翅目的一种小型蝇类，体长3~4mm,在

制醋和腐烂水果的地方常常可以看到。优点是①个体小，易饲养，培养周期短，繁殖快（10

多天就繁殖一代）。②后代数量多，便于统计。③具有多对易于区分且稳定遗传的相对性状。

④染色体数目少，便于观察。常用作遗传学研究的实验材料。

在同一时期，一些生物学家已经在一些昆虫的细胞中发现了性染色体。果蝇的体细胞中

有4对染色体，3对是常染色体，I对是性染色体。在雌果蝇中，这对性染色体是同型的，

用XX表示；在雄果蝇中，这对性染色体是异型的，用XY表示。

补充知识：果蝇的染色体组成

常染色体：（II、川、IV）,与性别决定无关的染色体

性染色体：（X、Y染色体），与性别决定有关的染色体

IVTV

XXxY

it雄果蝴体的胞染色体示意图

1.观察实验、发现问题

从1909年开始，摩尔根开始潜心研究果蝇的遗传行为。一天，他偶然在一群红眼果蝇

中发现了一只白眼雄果蝇，白眼性状是如何遗传的呢？他做了如图2-8所示的实验。

【教师】展示图2-8果蝇杂交实验示意图，引导学生对果蝇杂交实验的现象进行分析，并

提出问题。

红眼白眼

2459986982

红眼白眼

3：1

【学生】仔细观察果蝇杂交实验示意图，对实验现象进行分析，并提出自己的疑问。

【教师】布置任务：观察P30图2-8果蝇杂交实验图解，思考回答卜.列问题。

【学生】思考回答。

（1）摩尔根果蝇实验是否符合孟德尔分离定律？符合。

（2）有什么现象和孟德尔的杂交实验不一样？F2中白眼果蝇全为雄果蝇。

【教师讲解】

从实验中不难发现，就果蝇红眼和白眼这一对相对性状来看，B全是红眼，说明白眼对红

眼是隐性，Fz中红眼和白眼的数量比是3：1,这样的遗传表现符合分离定律，表明果蝇的

红眼和白眼是受一对•等位基因控制的。所不同的是白眼性状的表现，总是与性别相关联。如

何解释这一现象呢？

【总结】

现象分析：B全为红眼，说明白眼是隐性性状。

F2中红眼和白眼的数量比是3：1,说明果蝇的红眼和白眼是受一对等位基

因控制的，并且符合分离定律。

提出问题：白眼性状的表现，总是与性别相关联八如何解释这一现象呢？

提示：与性别决定有关的染色体就是性染色体；与性别决定无关的染色体是常染色体。

补充知识：

A

同源非同源

相

同

基

因

再次提出疑问：为什么白眼性状的表现，总是与性别相联系呢？

2.经过推理、想象作出假说一控制白眼的基因在X染色体上

猜想：如果按照萨顿的理论，控制果蝇眼色的基因应该在哪？

【教师讲述】由于白眼的遗传和性别相关联，而且与X染色体的遗传相似，于是摩尔根及

其同事设想，如果控制白眼的基因（用w表示）在X染色体上，而Y染色体上不含有它的

等位基因，上述遗传现象就可以得到合理的解释（如图。

【教师】展示图2-10,让学生仔细观察P."图2-10果蝇杂交实验分析图解。

X”XWX”红眼（雌）X"Y白眼（雄）

3/4红眼（雌、雄）1/4白眼（雄）

【学生】观察果蝇杂交实验分析图解。

根据上述推理，作出假设：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。

3.演绎推理、实验验证

思考讨论摩尔根解释的验证

从图2-10可以看出，摩尔根等人的设想可以合理地解释实验现象。但是判断一种设想

或假说是否正确，仅能解释已有的实验现象是不够的，还应运用假说-演绎法，预测另外设

计的实验结果，再通过实验来检验。

小组讨论，合作探究：

讨论：

讨论1.你能运用上述果蝇杂交实验的知识设计一个实验，来验证他们的解释吗？

提示：实验结果雌果期均为红色，雄果蝇均为白色。与理论推测•致，证明了控制果蝇

眼色的基因在X染色体上。

讨论2.如果控制白眼的基因在Y染色体上，还能解释摩尔根的果蝇杂交实验吗？

提小：

①如果控制白眼的基因在Y染色体上，且X染色体上没有显性红眼基因，果蝇的基因

型为XYw,白眼基因只会随Y染色体遗传，白眼雄果蝇与红眼雌果蝇的杂交后代中雄果蝇

全为白眼。与实验结果不符。

②如果控制白眼的基因在Y染色体上，红眼基因在X染色体上，则果蝇的基因型为

XWYw,红眼基因对白眼基因为显性，不会出现白眼雄果蝇。与实验结果不符。

【教师】摩尔根等人为了验证其解释设计门则交实验，并预测结果。

根据孟德尔演绎推理所设计的巧妙实验，设计实验并推导实验结果。

提示：设计测交实验，将B红眼雌果蝇和白眼雄果蝇测交。

F]XWX-XX・Y

配子

子代x»x-mx・x-x-Y

红眼（雌、雄）白眼（雌、雄）

理论比：1：i：i：1

（五）进行实验、验证假说

摩尔根等人亲自做了该实验，测交后代结果如下:

表现型红眼白眼

性别雌雄雌雄

个体数量126132120115

此结果与理论推测致，完全符合假说，证明了控制果蝇眼色的基因在X染色体上。

摩尔根首次把一个特定基因（决定果蝇眼色的基因）和一个特定染色体（X染色体）联系起

来从而用实验证明了基因在染色体上。

三、基因与染色体的数量关系

1.果蝇的体细胞有4对染色体，携带的基因有1.3万多个。人的体细胞有23对染色体，携带

的基因有2.6万多个。说明：一条染色体上应该有许多个基因。

PPT展示：果蝇X染色体上一些基因的示意图。

黄最

白宝

红石眼

截翅

朱细眼

眼

深红

■一

舞就

三二

上呈

色体

在染

基因

说明

置，

的位

体上

染色

因在

定基

法确

标记

荧光

通过

生们

的学

和他

尔根

2.摩

列。

线性排

释

代解

的现

规律

遗传

孟德尔

四、

是：

的实质

离定律

因的分

1.基

裂形

数分

；在减

独立性

一定的

，具有

位基因

上的等

染色体

对同源

位于一

胞中，

子的细

在杂合

地随

独立

子中，

两个配

别进入

离，分

开而分

体的分

源染色

会随同

位基因

中，等

的过程

成配子

代。

传给后

配子遗

配子。

的两种

量相等

形成数

分离，

分开而

色体的

同源染

基因随

，等位

裂后期

一次分

减数第

：

质是

的实

定律

组合

自由

因的

2.基

染