資源簡介

2.2基因在染色體上學案
【學習目標】
1.通過分析基因在染色體上的證明過程，理解結構決定功能的基本觀點，進一步領悟“假說—演繹法”。(生命觀念)
2.通過對薩頓的思路分析，領悟并嘗試運用類比推理的科學研究方法。(科學思維)
3.通過實驗，判斷基因在染色體上的位置。(科學探究)
【學習重難點】
1.教學重點
（1）基因位于染色體上的理論假說和實驗證據。
（2）孟德爾遺傳規律的現代解釋。
2.教學難點
（1）運用類比推理的方法，解釋基因位于染色體上。
（2）基因位于染色體上的實驗證據。
【預習新知】
薩頓的假說
內容：基因是由染色體攜帶著從親代傳遞給下一代的，即基因在染色體上。
依據：基因和染色體行為存在著明顯的平行關系。
研究方法：類比推理法。
基因和染色體行為比較
項目 基因 染色體
生殖過程中 在雜交過程中保持完整性和獨立性 在配子形成和受精過程中，有相對穩定的形態結構
存在 體細胞 成對 成對
配子 單個 單條
體細胞中來源 一個來自父方，一個來自母方 一條來自父方，一條來自母方
形成配子時 非等位基因自由組合 非同源染色體自由組合
基因位于染色體上的實驗證據
1.實驗者：摩爾根。
2.實驗材料——果蠅
（1）果蠅作為實驗材料的優點：
①有許多易于區分的相對性狀；
②培養周期短；
③成本低；
④易飼養；
⑤染色體數目少，便于觀察。
（2）果蠅體細胞內染色體的組成：果蠅體細胞中共有4對染色體，其中3對是常染色體，1對是性染色體。雌果蠅的性染色體是XX，雄果蠅的性染色體是XY。
3.觀察現象
（1）果蠅的紅眼和白眼是一對相對性狀。
（2）F1全為紅眼，紅眼是顯性性狀。
（3）F2中紅眼：白眼=3：l，符合分離定律，紅眼和白眼受一對等位基因控制。
（4）F2中只有雄果蠅出現白眼性狀，說明果蠅眼色的表現與性別相關聯。
4.提出問題：白眼性狀的表現為何總與性別相關聯？
5.作出假設，解釋現象
（1）假設：白眼基因（用w表示）、紅眼基因（用W表示）位于X染色體上，Y染色體上無相應的等位基因。
（2）解釋
F2
（紅眼雌性） （紅眼雄性）
（紅眼雌性） （白眼雄性）
6.驗證方法——測交
7.實驗結論：決定果蠅紅眼和白眼的基因位于X染色體上，從而證明了基因在染色體上。
8.基因和染色體關系
摩爾根進一步證明了：一條染色體上有許多個基因；基因在染色體上呈線性排列。
孟德爾遺傳規律的現代解釋
1.基因的分離定律的實質
（1）在雜合子的細胞中，位于一對同源染色體上的等位基因，具有一定的獨立性。
（2）在減數分裂形成配子的過程中，等位基因會隨同源染色體的分開而分離，分別進入兩個配子中，獨立地隨配子遺傳給后代。
2.基因的自由組合定律的實質
（1）位于非同源染色體上的非等位基因的分離或組合是互不干擾的。
（2）在減數分裂過程中，同源染色體上的等位基因彼此分離的同時，非同源染色體上的韭等位基因自由組合。
【易錯提示】
（1）常染色體中同源染色體的大小和形態相同，但性染色體的形態、大小可能不同，如果蠅的X與Y。
（2）書寫基因型時，常染色體上的基因直接書寫，性染色體上的基因書寫在性染色體的右上角。
（3）已知紅眼基因（B）與白眼基因（b）位于X染色體上，Y染色體上沒有相應的等位基因，則紅眼雌果蠅的基因型有XBXB、XBXb兩種，白眼雌果蠅的基因型只有XbXb一種，紅眼雄果蠅的基因型只有XBY一種，白眼雄果蠅的基因型只有XbY一種。
【深化探究】
一、摩爾根果蠅雜交實驗
[問題探究]
1．摩爾根果蠅雜交實驗中，眼色這一相對性狀符合什么遺傳規律？
提示：基因分離定律。
2．由果蠅的雜交實驗結果，能說明控制顏色的基因只位于X染色體上嗎？
提示：不能。
歸納總結：
一、果蠅的染色體組成分析
性別 雌性 雄性
圖示
同源染色體 4對 4對
常染色體 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
性染色體 XX XY
二、摩爾根果蠅雜交實驗的假說一演繹分析
1．實驗現象——發現問題
2．理論分析——提出假說
(1)果蠅的紅眼、白眼是一對相對性狀。
(2)F1全為紅眼，則紅眼是顯性性狀。
(3)F2中紅眼∶白眼＝3∶1，符合分離定律，紅眼和白眼受一對等位基因控制。
(4)白眼性狀的表現與性別相聯系。即控制眼色的基因位于X染色體上，Y染色體上沒有相關基因。各種果蠅的基因型及表型如下表：
雌果蠅 雄果蠅
基因型 XWXW XWXw XwXw XWY XwY
表型 紅眼 紅眼 白眼 紅眼 白眼
[注：其中(1)(2)(3)為理論分析，(4)為假說。]
3．演繹推理——實驗檢驗
(1)實驗一：F2中白眼雄果蠅與F1中紅眼雌果蠅交配。
①若基因位于X染色體上，且Y染色體上沒有它的等位基因，則遺傳圖解表示如下：
②若基因位于X染色體上，Y染色體上含有它的等位基因，則遺傳圖解表示如下：
③若基因位于常染色體上，則遺傳圖解表示如下：
說明：①②③實驗結果相同，故根據本實驗結果無法驗證假說，但通過本實驗得到了白眼雌果蠅。
(2)實驗二：利用實驗一得到的白眼雌果蠅與野生型純種紅眼雄果蠅交配。
①若基因位于X染色體上，且Y染色體上沒有它的等位基因，則遺傳圖解表示如下：
②若基因位于X染色體上，Y染色體上含有它的等位基因，則遺傳圖解表示如下：
③若基因位于常染色體上，則遺傳圖解表示如下：
說明：雜交子代中，雌果蠅全為紅眼，雄果蠅全為白眼，性狀表現與①相同，與②③不同，由此可證明假說成立。
二、孟德爾遺傳規律的現代解釋
[問題探究]
1．孟德爾遺傳定律中的遺傳因子與染色體上的基因對應關系是怎樣的？
提示：(1)分離定律中的一對遺傳因子指一對同源染色體上的一對等位基因。
(2)自由組合定律中的不同對的遺傳因子指位于非同源染色體上的非等位基因。
2．分離定律和自由組合定律發生在什么時期？
提示：減數分裂Ⅰ后期。
歸納總結：
1．等位基因與非等位基因的辨析
等位基因 非等位基因
位置 同源染色體的同一位置 同源染色體、非同源染色體
特點 控制一對相對性狀 控制不同相對性狀
行為 隨同源染色體分開而分離 非同源染色體上的非等位基因，隨非同源染色體自由組合而自由組合
圖示 (1)A和a、B和b、C和c為等位基因(即孟德爾所說的成對的遺傳因子) (2)A和B、A和C、B和C、A和b等均為非等位基因(即孟德爾所提出的不同對的遺傳因子)，其中A和B位于一條染色體上，A和b位于同源染色體上，不能自由組合；A和C、B和C位于非同源染色體上，可自由組合
2.兩個遺傳定律的細胞學基礎
(1)分離定律的細胞學基礎是等位基因隨同源染色體分開而分離，如圖：
(2)自由組合定律的細胞學基礎是等位基因隨同源染色體分開而分離，位于非同源染色體上的非等位基因自由組合，如圖：
【鞏固訓練】
1.下列有關基因與染色體關系的敘述，不正確的是( )
A.摩爾根證明了控制果蠅紅、白眼的基因位于X染色體上
B.薩頓利用演繹—推理法，推測基因位于染色體上
C.一條染色體上含有很多基因
D.基因在染色體上呈線性排列
2.下列關于基因在染色體上的相關敘述，錯誤的是( )
A. 摩爾根證明基因位于染色體上所用的實驗材料是果蠅
B. 摩爾根是最早提出基因和染色體存在平行關系的科學家
C. 薩頓通過研究蝗蟲的減數分裂提出“基因在染色體上”的假說
D. 染色體是基因的主要載體，基因在染色體上呈線性排列
3.基因和染色體的行為存在平行關系。下列敘述錯誤的是( )
A.等位基因隨同源染色體的分開而分離
B.復制的兩個基因隨染色單體分離而分開
C.非等位基因的重組都來自于非同源染色體的自由組合
D.非等位基因組合的種類隨非同源染色體數量的增多而增多
4.判斷下列有關基因與染色體關系的敘述，錯誤的是( )
A.孟德爾總結出基因和染色體的行為存在明顯的平行關系
B.基因在染色體上的提出者是薩頓，證明者是摩爾根
C.摩爾根證明了控制果蠅紅、白眼的基因位于X染色體上
D.染色體和基因并不是一一對應關系，一條染色體上含有多個基因
5.下列關于基因和染色體關系的敘述,正確的是( )
A.基因全部在染色體上 B.基因在染色體上呈線性排列
C.一條染色體上有一個基因 D.染色體就是由基因組成的
6.下列有關基因和染色體的敘述錯誤的是( )
①染色體是基因的主要載體，基因在染色體上呈線性排列
②摩爾根利用果蠅進行雜交實驗，運用“假說-演繹”法確定了基因在染色體上
③同源染色體的相同位置上一定是等位基因
④一條染色體上有許多基因，染色體就是由基因組成的
⑤薩頓提出“基因在染色體上”的假說
A.①②③⑤ B.②③④ C.③④ D.①②⑤
參考答案
1.答案：B
解析：A、摩爾根的果蠅雜交實驗采用假說-演繹法，證明了果蠅紅眼、白眼基因位于X染色體上，A正確；B、薩頓利用類比推理法，即將基因和染色體進行對比，發現基因遺傳行為與染色體的行為是平行的，推測基因位于染色體上，B錯誤；CD、基因在染色體上，且一條染色體含有多個基因，基因在染色體上呈線性排列，CD正確。故選：B。
2.答案：B
解析： A.摩爾根通過果蠅紅白眼的實驗，用假說演繹法證明基因在染色體上, A正確;
B、薩頓最早發現基因和染色體存在平行關系，提出基因在染色體上的假說，B錯誤;
C、薩頓通過觀察進的染色體的關系,用類比推理法提出基因在染色體上的假說，C正確;
D、基因在染色體上，且呈線性排列，D正確。
故選B。
3.答案：C
解析：A、等位基因隨同源染色體的分開而分離，這是基因分離定律的實質，A正確；B、著絲粒分裂后，復制的兩個基因隨染色單體分離而分開，B正確；C、非等位基因的重組不都來自于非同源染色體的自由組合，也可來源于同源染色體上非姐妹染色單體之間的交叉互換，C錯誤；D、非同源染色體上的非等位基因自由組合，非等位基因組合的種類隨非同源染色體數量的增多而增多，D正確。
4.答案：A
解析：A、基因和染色體的行為存在明顯平行關系是薩頓做出的推論，A錯誤；B、薩頓運用類比推理的方法提出基因在染色體上，摩爾根通過假說演繹法證明基因在染色體上，B正確；C、摩爾根發現了白眼基因與性別有關，證明了控制果蠅紅、白眼的基因位于X染色體上，C正確；D、染色體和基因并不是一一對應關系，一條染色體上含有多個基因，D正確。
5.答案：B
解析：A、基因絕大多數在染色體上,A錯誤;
B、染色體是基因的主要載體,基因在染色體上呈線性排列,B正確;
C、一條染色體上有多個基因,C錯誤;
D、染色體主要由DNA和蛋白質組成,基因是有遺傳效應的DNA片段,D錯誤。故選:B。
6.答案：C
解析：①染色體主要由DNA和蛋白質組成，基因是有遺傳效應的DNA片段，染色體是基因的主要載體，基因在染色體上呈線性排列，①正確；
②摩爾根利用果蠅進行雜交實驗，運用“假說-演繹”法驗證了基因在染色體上，②正確；
③同源染色體的相同位置上不一定是等位基因，也可能是相同基因，③錯誤；
④一條染色體上有許多基因，染色體主要由蛋白質和DNA組成，④錯誤；
⑤薩頓研究蝗蟲的減數分裂，運用了類比推理法提出假說“基因在染色體上”，⑤正確。
綜上所述，③④錯誤，C正確，ABD錯誤。
故選C。

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