资源简介

2.2基因在染色体上学案
【学习目标】
1.通过分析基因在染色体上的证明过程，理解结构决定功能的基本观点，进一步领悟“假说—演绎法”。(生命观念)
2.通过对萨顿的思路分析，领悟并尝试运用类比推理的科学研究方法。(科学思维)
3.通过实验，判断基因在染色体上的位置。(科学探究)
【学习重难点】
1.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。
2.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。
【预习新知】
萨顿的假说
内容：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因在染色体上。
依据：基因和染色体行为存在着明显的平行关系。
研究方法：类比推理法。
基因和染色体行为比较
项目 基因 染色体
生殖过程中 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，有相对稳定的形态结构
存在 体细胞 成对 成对
配子 单个 单条
体细胞中来源 一个来自父方，一个来自母方 一条来自父方，一条来自母方
形成配子时 非等位基因自由组合 非同源染色体自由组合
基因位于染色体上的实验证据
1.实验者：摩尔根。
2.实验材料——果蝇
（1）果蝇作为实验材料的优点：
①有许多易于区分的相对性状；
②培养周期短；
③成本低；
④易饲养；
⑤染色体数目少，便于观察。
（2）果蝇体细胞内染色体的组成：果蝇体细胞中共有4对染色体，其中3对是常染色体，1对是性染色体。雌果蝇的性染色体是XX，雄果蝇的性染色体是XY。
3.观察现象
（1）果蝇的红眼和白眼是一对相对性状。
（2）F1全为红眼，红眼是显性性状。
（3）F2中红眼：白眼=3：l，符合分离定律，红眼和白眼受一对等位基因控制。
（4）F2中只有雄果蝇出现白眼性状，说明果蝇眼色的表现与性别相关联。
4.提出问题：白眼性状的表现为何总与性别相关联？
5.作出假设，解释现象
（1）假设：白眼基因（用w表示）、红眼基因（用W表示）位于X染色体上，Y染色体上无相应的等位基因。
（2）解释
F2
（红眼雌性） （红眼雄性）
（红眼雌性） （白眼雄性）
6.验证方法——测交
7.实验结论：决定果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上，从而证明了基因在染色体上。
8.基因和染色体关系
摩尔根进一步证明了：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
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，非同源染色体上的韭等位基因自由组合。
【易错提示】
（1）常染色体中同源染色体的大小和形态相同，但性染色体的形态、大小可能不同，如果蝇的X与Y。
（2）书写基因型时，常染色体上的基因直接书写，性染色体上的基因书写在性染色体的右上角。
（3）已知红眼基因（B）与白眼基因（b）位于X染色体上，Y染色体上没有相应的等位基因，则红眼雌果蝇的基因型有XBXB、XBXb两种，白眼雌果蝇的基因型只有XbXb一种，红眼雄果蝇的基因型只有XBY一种，白眼雄果蝇的基因型只有XbY一种。
【深化探究】
一、摩尔根果蝇杂交实验
[问题探究]
1．摩尔根果蝇杂交实验中，眼色这一相对性状符合什么遗传规律？
提示：基因分离定律。
2．由果蝇的杂交实验结果，能说明控制颜色的基因只位于X染色体上吗？
提示：不能。
归纳总结：
一、果蝇的染色体组成分析
性别 雌性 雄性
图示
同源染色体 4对 4对
常染色体 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
性染色体 XX XY
二、摩尔根果蝇杂交实验的假说一演绎分析
1．实验现象——发现问题
2．理论分析——提出假说
(1)果蝇的红眼、白眼是一对相对性状。
(2)F1全为红眼，则红眼是显性性状。
(3)F2中红眼∶白眼＝3∶1，符合分离定律，红眼和白眼受一对等位基因控制。
(4)白眼性状的表现与性别相联系。即控制眼色的基因位于X染色体上，Y染色体上没有相关基因。各种果蝇的基因型及表型如下表：
雌果蝇 雄果蝇
基因型 XWXW XWXw XwXw XWY XwY
表型 红眼 红眼 白眼 红眼 白眼
[注：其中(1)(2)(3)为理论分析，(4)为假说。]
3．演绎推理——实验检验
(1)实验一：F2中白眼雄果蝇与F1中红眼雌果蝇交配。
①若基因位于X染色体上，且Y染色体上没有它的等位基因，则遗传图解表示如下：
②若基因位于X染色体上，Y染色体上含有它的等位基因，则遗传图解表示如下：
③若基因位于常染色体上，则遗传图解表示如下：
说明：①②③实验结果相同，故根据本实验结果无法验证假说，但通过本实验得到了白眼雌果蝇。
(2)实验二：利用实验一得到的白眼雌果蝇与野生型纯种红眼雄果蝇交配。
①若基因位于X染色体上，且Y染色体上没有它的等位基因，则遗传图解表示如下：
②若基因位于X染色体上，Y染色体上含有它的等位基因，则遗传图解表示如下：
③若基因位于常染色体上，则遗传图解表示如下：
说明：杂交子代中，雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼，性状表现与①相同，与②③不同，由此可证明假说成立。
二、孟德尔遗传规律的现代解释
[问题探究]
1．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？
提示：(1)分离定律中的一对遗传因子指一对同源染色体上的一对等位基因。
(2)自由组合定律中的不同对的遗传因子指位于非同源染色体上的非等位基因。
2．分离定律和自由组合定律发生在什么时期？
提示：减数分裂Ⅰ后期。
归纳总结：
1．等位基因与非等位基因的辨析
等位基因 非等位基因
位置 同源染色体的同一位置 同源染色体、非同源染色体
特点 控制一对相对性状 控制不同相对性状
行为 随同源染色体分开而分离 非同源染色体上的非等位基因，随非同源染色体自由组合而自由组合
图示 (1)A和a、B和b、C和c为等位基因(即孟德尔所说的成对的遗传因子) (2)A和B、A和C、B和C、A和b等均为非等位基因(即孟德尔所提出的不同对的遗传因子)，其中A和B位于一条染色体上，A和b位于同源染色体上，不能自由组合；A和C、B和C位于非同源染色体上，可自由组合
2.两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.摩尔根证明了控制果蝇红、白眼的基因位于X染色体上
B.萨顿利用演绎—推理法，推测基因位于染色体上
C.一条染色体上含有很多基因
D.基因在染色体上呈线性排列
2.下列关于基因在染色体上的相关叙述，错误的是( )
A. 摩尔根证明基因位于染色体上所用的实验材料是果蝇
B. 摩尔根是最早提出基因和染色体存在平行关系的科学家
C. 萨顿通过研究蝗虫的减数分裂提出“基因在染色体上”的假说
D. 染色体是基因的主要载体，基因在染色体上呈线性排列
3.基因和染色体的行为存在平行关系。下列叙述错误的是( )
A.等位基因随同源染色体的分开而分离
B.复制的两个基因随染色单体分离而分开
C.非等位基因的重组都来自于非同源染色体的自由组合
D.非等位基因组合的种类随非同源染色体数量的增多而增多
4.判断下列有关基因与染色体关系的叙述，错误的是( )
A.孟德尔总结出基因和染色体的行为存在明显的平行关系
B.基因在染色体上的提出者是萨顿，证明者是摩尔根
C.摩尔根证明了控制果蝇红、白眼的基因位于X染色体上
D.染色体和基因并不是一一对应关系，一条染色体上含有多个基因
5.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
6.下列有关基因和染色体的叙述错误的是( )
①染色体是基因的主要载体，基因在染色体上呈线性排列
②摩尔根利用果蝇进行杂交实验，运用“假说-演绎”法确定了基因在染色体上
③同源染色体的相同位置上一定是等位基因
④一条染色体上有许多基因，染色体就是由基因组成的
⑤萨顿提出“基因在染色体上”的假说
A.①②③⑤ B.②③④ C.③④ D.①②⑤
参考答案
1.答案：B
解析：A、摩尔根的果蝇杂交实验采用假说-演绎法，证明了果蝇红眼、白眼基因位于X染色体上，A正确；B、萨顿利用类比推理法，即将基因和染色体进行对比，发现基因遗传行为与染色体的行为是平行的，推测基因位于染色体上，B错误；CD、基因在染色体上，且一条染色体含有多个基因，基因在染色体上呈线性排列，CD正确。故选：B。
2.答案：B
解析： A.摩尔根通过果蝇红白眼的实验，用假说演绎法证明基因在染色体上, A正确;
B、萨顿最早发现基因和染色体存在平行关系，提出基因在染色体上的假说，B错误;
C、萨顿通过观察进的染色体的关系,用类比推理法提出基因在染色体上的假说，C正确;
D、基因在染色体上，且呈线性排列，D正确。
故选B。
3.答案：C
解析：A、等位基因随同源染色体的分开而分离，这是基因分离定律的实质，A正确；B、着丝粒分裂后，复制的两个基因随染色单体分离而分开，B正确；C、非等位基因的重组不都来自于非同源染色体的自由组合，也可来源于同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换，C错误；D、非同源染色体上的非等位基因自由组合，非等位基因组合的种类随非同源染色体数量的增多而增多，D正确。
4.答案：A
解析：A、基因和染色体的行为存在明显平行关系是萨顿做出的推论，A错误；B、萨顿运用类比推理的方法提出基因在染色体上，摩尔根通过假说演绎法证明基因在染色体上，B正确；C、摩尔根发现了白眼基因与性别有关，证明了控制果蝇红、白眼的基因位于X染色体上，C正确；D、染色体和基因并不是一一对应关系，一条染色体上含有多个基因，D正确。
5.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。
6.答案：C
解析：①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，染色体是基因的主要载体，基因在染色体上呈线性排列，①正确；
②摩尔根利用果蝇进行杂交实验，运用“假说-演绎”法验证了基因在染色体上，②正确；
③同源染色体的相同位置上不一定是等位基因，也可能是相同基因，③错误；
④一条染色体上有许多基因，染色体主要由蛋白质和DNA组成，④错误；
⑤萨顿研究蝗虫的减数分裂，运用了类比推理法提出假说“基因在染色体上”，⑤正确。
综上所述，③④错误，C正确，ABD错误。
故选C。

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