高三一轮复习生物《基因在染色体上》教学设计

“基因在染色体上”教学设计 一、（教学目标）学习目标与重难点 1.学习目标（教学目标） (1)说出基因位于染色体上的理论假说和实验证据。 (2)运用有关基因和染色体的知识阐明孟德尔遗传规律的实质。 (3)尝试运用类比推理的方法，解释基因位于染色体上。 (4)认同科学研究需要丰富的想像力，大胆质疑的精神,以及对科学的热爱。 2.学习重难点（教学重难点） （1）学习重点（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）学习难点（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。 二、教学过程 教学环节 师生活动 设计意图 课程导入 我们先来回忆孟德尔的分离定律。 在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传 因子成对存在，不相融合； 在形成配子时，成对的遗传因子发生分 离， 分离后的遗传因子分别进入不同的配子 中，随配子遗传给后代。 我们接着再来回忆孟德尔的自由组合定 律。 控制不同性状的遗传因子的分离和组合 是互不干扰的； 在形成配子时，决定同一性状的成对的遗 传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因 子自由组合。 二、萨顿的假说 基因为什么会有这样的行为呢？在当时， 孟德尔也无法给出解释，19 世纪 80 年代， 科学家利用显微镜观察到了生物的减数 分裂过程，但当时人们还没有将减数分裂 和遗传规律联系起来。直到 1903 年，才 有一个人将遗传规律和减数分裂联系起 来，这个人就是美国的遗传学家萨顿。 萨顿用一种蝗虫细胞作材料，研究精子和 卵细胞的形成过程。他通过观察蝗虫细胞 的减数分裂，发现染色体行为与孟德尔描 述的基因行为及其相似，他认为两者之间 存在着明显的平行关系。 二、萨顿的假说 萨顿发现蝗虫的体细胞有 24 条染色体， 生殖细胞中只有 12 条染色体，精子和卵 细胞结合后形成受精卵，使子代又具有了 24 条染色体，与双亲染色体数目是一样 的。子代体细胞中这 24 条染色体按形态 结构分，可两两成对，共 12 对。每对染 色体中的一条来自父方，另一条来自母 方。萨顿由此推论，基因，也就是孟德尔 所说的遗传因子是由染色体携带着由亲 代传递给子代，也就是说基因在染色体 上，因为基因和染色体的行为存在着明显 的平行关系。 二、萨顿的假说 证据一，基因在杂交过程中保持完整性和 独立性。萨顿在观察染色体行为时发现， 在有性生殖过程中，染色体也有相对稳定 的形态结构。 证据二，基因在体细胞中成对存在，在配 子中只有成对的基因中的一个。 萨顿观察发现：同源染色体也是成对的， 在配子中也只有成对的同源染色体中的 一条。同学们都学过，减数第一次分裂后 期同源染色体会彼此分离，就像图上所展 示的，进入到不同的细胞，进而进入不同 的配子。 证据三，体细胞中成对的基因一个来自父 方，一个来自母方。由精子和卵细胞分别 携带而来；体细胞中同源染色体也是一条 来自父方，一条来自母方。 证据四，非等位基因在形成配子时自由组 合，就像刚才我们所说的，产生四种等比 的配子；而非同源染色体在减数第一次分 裂后期也是自由组合的。 二、萨顿的假说 现在我们在染色体上标注相应的基因符 号，来解释一下孟德尔的杂交实验。 请同学们动手试一试。 三、基因位于染色体 上的实验证据 第一个证明萨顿假说正确的实验是摩尔 根设计的果蝇眼色杂交实验。 果蝇具有以下的特点： 1 易饲养，繁殖快。在室温下，十多天 就能繁殖一代。 2 后代数量多，便于统计。一只雌果蝇 的一生能产生几百个后代。 3 果蝇也具有多对易于区分且稳定遗传 的相对性状。 4 果蝇的染色体数目少，便于观察。 正是因为这些特点，所以果蝇是一种非常 好的实验材料 三、基因位于染色体 上的实验证据 野生果蝇都是红眼，摩尔根在一群红眼果 蝇中发现了一只白眼果蝇，这只果蝇是一 只罕见的突变品种。 摩尔根就用红眼雌果蝇和该白眼雄果蝇 杂交，发现子一代无论雌雄都是红眼，这 说明红眼性状是显性性状，白眼性状是隐 性性状。然后摩尔根让子一代的雌雄果蝇 随机交配，得到了子二代，发现子二代中 红眼和白眼的数量比是 3:1。 摩尔根又做了回交实验。用最初出现的那 只白眼雄蝇和它的后代中的红眼雌蝇交 配，结果子代既有红眼雌蝇、红眼雄蝇、 也有白眼雌蝇、白眼雄蝇，而且比例均等。 三、基因位于染色体 上的实验证据 雌果蝇的性染色体是两条同形的，即 XX 两条染色体；雄果蝇的性染色体是异形 的，即 XY 两条染色体。所以雌果蝇体内 有三对常染色体和一对 XX；雄果蝇体内 有三对常染色体和一对 XY 三、基因位于染色体 上的实验证据 亲本红眼雌果蝇的基因型记为 XWXW，产生 一种 XW 的配子，白眼雄果蝇的基因型记为 XwY，产生 XW 和 Y 两种配子，比例为 1:1。 雌雄果蝇配子随机结合后，产生子一代， 有红眼雌果蝇，基因型为（大小）XWXw；； 和红眼雄果蝇基因型为（大）XWY。 雌果蝇可产生（大小）XW 和 XW 两种雌配子， 比例为 1:1；雄果蝇也产生（大）XW 和 Y 两种比例相同的雄配子。雌雄配子随机结 合，产生子二代其中雌果蝇基因型有（大） XWXW 表现为红眼，和（大小）XWXw 也表现 为红眼；雄果蝇基因型有（大）XWY，表 现为红眼，以及（小）XwY，表现为白眼。 这个结果与杂交实验的结果是一致的。 三、基因位于染色体 上的实验证据 在摩尔根所做的回交实验中，子一代红眼 雌蝇与白眼雄蝇交配，子一代红眼雌蝇的 基因型是 XWXw，产生两种卵细胞，一种是 XW，一种是 Xw。白眼雄蝇的基因型是 XWY, 产生两种精子，一种是 XW，一种是 Y。雌 雄配子结合后，后代有 4 种表现型:红眼 雌蝇 XWXw、白眼雌蝇(XwXw)、 红眼雄蝇 (XWY)、白眼雄蝇(XWY)，比例是 1:1:1:1。 摩尔根圆满地说明了他的实验结果。 三、基因位于染色体 上的实验证据 摩尔根为了验证他的假设，设计了三个实 验。验证实验一：用子二代红眼雌蝇与白 眼雄蝇交配。验证实验二：用白眼雌蝇与 红眼雄蝇交配。验证实验三：用白眼雌蝇 和白眼雄蝇交配。 摩尔根完成了这三个实验，实验的结果跟 预期完全符合，假设得到了证实。 这样摩尔根就通过实验证明了基因在染 色体上。 四、基因与染色体 的关系 随后摩尔根和他的学生们经过努力，发明 了测定基因在染色体上相对位置的方法 并绘制出了果蝇各个基因在染色体上相 对位置的图，发现基因在染色体上是呈线 型排列的。 五、德尔遗传规律 的现代解释 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，等位基因会随同源染色体的分开而分 离，分别进入两个配子中，独立的随配子 遗传给后代。 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。 五、德尔遗传规律 的现代解释 孟德尔遗传规律的现代解释。 时间上：他们都发生在减数第一次分裂的 后期， 发生的细胞学基础是同源染色体彼此分 离，而非同源染色体可以自由组合； 实质是同源染色体上的等位基因随着同 源染色体的分开而彼此分离，非同源染色 体上的非等位基因是随着非同源染色体 而自由组合。 结果是，就会形成多种多样的配子，使受 精卵有新的基因型，使得同一双亲的后代 在性状表现上呈现多样性，这种多样性有 利于生物在自然选择中进化。 五、作业或实践 同学们能不能利用下图工具模拟同源染色体的 交叉互换呢？试一试吧 培养学生的动手操 作能力以便更好的 理解相关知识。