基因在染色体上(教学设计)卢彦军.doc

教学设计
第2章 基因和染色体的关系
第2节 基因在染色体上
岳阳市十四中 卢彦军
一、 教学目标
知识方面
1.说出基因位于染色体上的理论假说（了解萨顿假说和类比推理的方法）
和实验证据（假说-演绎法和摩尔根的实验）。
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。
情感态度与价值观方面
认同科学研究需要丰富的想像力，大胆质疑和勤奋实践的精神，以及对科学的热爱。
能力方面
1.尝试运用类比推理的方法，解释基因位于染色体上。
2.熟练掌握假说-演绎法的思维过程
二、教学重点和难点
1.教学重点
（1）基因位于染色体上的理论假说和实验证据（假说-演绎法和摩尔根的实验）。
（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（了解萨顿假说和类比推理的方法）。
（2）基因位于染色体上的实验证据（假说-演绎法和摩尔根的实验）。
三、教学模式和教学策略
1、“情境—探究”教学模式和讨论学习教学模式
2、自主学习、合作学习以及支架式教学策略
四、教学环境及教学资源准备
1、教材、ppt课件、导学案、电子白板。相关实验数据、实验材料的选取与实验成功的关键所在。
2、制作简洁、能清晰体现知识层次且能有助于突破难点的课件。
3、鼓励学生勇于探索，积极主动地讲解自己的理解和认识，并能和同学之间进行交流。
五、教学过程
知识铺垫方面
1、孟德尔已通过实验表明基因的一系列的行为特点，知识看不到而已。
2、萨顿通过研究精卵的形成过程发现了同源染色体的行为特点。
3、一些科学家发现了性染色体的存在以及与性别的关系。特别是对果蝇的染色体了解比较清楚。
4、孟德尔的遗传定律以及研究方法—假说演绎法。
本节知识流程
孟德尔发现了遗传的两大定律，人们才意识到遗传因子（基因）是客观存在的！基因在哪里？

基因在哪里？

实验证据：运用假说演绎法

类比推理

摩尔根：果蝇杂交实验
基因在染色体上

萨顿假说：
基因在染色体上

看得见的染色体
看不见的基因
方法:
类比推理法
二者存在平行关系
推理：基因在染色体上

D d

D
d

D d

D
d
一、萨顿的假说：

１.萨顿假说的优点是：将看不见的基因和看得见的染色体的行为进行类比而推出结论的。
２.萨顿假说的不足是：缺乏直接的实验证据。类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性！
二、基因在染色体上的实验证据，摩尔根的实验及假说演绎法。
1.运用假说演绎法孟德尔揭示了遗传的两大定律。
假说演绎法：
实验现象：通过实验或实践活动中的观察和分析，发现问题。
解释或假说：针对发现的问题，依据已有的知识经验进行合理的逻辑推理，得出解释或假说。解释或假说能合理的解说所发现的问题。
演绎推理： 如果解释或假说能真实体现事物的客观规律，就必然经得起实践的检验！运用假说进行演绎推理，先从理论上预测实验结果。
实验验证： 按要求进行实验，比较实践结果与预测实验结果。如果是一致的则说明该解释或假说经得起实践检验。
结论： 该解释或假说是事物的客观规律！
↓（雌雄个体相互交配）
P 红眼（雌） × 白眼（雄）
↓
F1 红眼
F2 红眼（雌、雄） 白眼（雄）
3 ︰ 1
2.摩尔根的实验过程及现象：

符合孟德尔分离定律，说明红眼和白眼是受一对等位基因控制！

（一）通过实验或实践活动中的观察和分析，发现问题：F2中为什么没有 ？
（为什么没有白眼雌性果蝇呢？）白眼性状的表现，总是与性别（雄）相联系？
另有实践结论的补充：雌雄果蝇体细胞染色体图，性别与性别有关。

（二）他提出了怎样的假设？基因在__________________
（摩尔根提出控制眼色的基因在 X 染色体上而不在 Y 染色体上）
学生会有什么假设（没摩尔根的全面的推理），可能有多种情况：【激发学生提出假设】
1、控制眼色的基因是在常染色体上（老师可以根据实验眼色与性别有关进行果断否定）
2、控制眼色的基因在性染色体上（老师肯定大方向正确，引导在此方向做更全面的分析）
新假设：1.控制眼色的基因是在Y染色体上而X染色体没有（师：XX雌性就不会有眼色的性状来否定）
2.控制眼色的基因在X、Y染色体上（老师表扬此假设，先说明科学家已否定！留作课后拓展）
3.控制眼色的基因在X染色体上而不在Y染色体上。与摩尔根一致）
P
红眼（雌）
XWXW
白眼（雄）
XwY
配子
XW
Xw
×
Y
F1
XWXw红眼（雌）
XWY红眼（雄）
F2
XW
×
Y
XW
Xw
XWXW红眼（雌）
XWY红眼（雄）
XWXw红眼（雌）
XwY白眼（雄）
运用假说来解释摩尔根已做的实验：

（三）演绎推理 （理论分析测交实验）
F1：
白眼♂
红眼♀

XWY
XWXW
×

XW
配子：
Xw
Xw
Y

F2：

XwY
XWY
Xw Xw
XW Xw

白眼♂
白眼♀
红眼♂
红眼♀

1 : 1 ： 1 : 1
演绎推理结果：

（四）实施实验验证（实施测交实验）
真实结果F2 红眼雌 ： 红眼雄 ： 白眼雌 ： 白眼雄
126 ： 120 ： 132 ： 115
与理论值： 1 ： 1 ：　　１　　：　　１　　非常吻合
统计的结果与理论上的推测完全符合假说，则假说就是正确的！
（五）结论：摩尔根通过实验验证一个特定的基因在一条特定的染色体上，指出基因在染色体上。
摩尔根又进一步研究：一条染色体上有许多个基因；基因在染色体上呈线性排列。

三、孟德尔遗传定律的现代解释

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，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别记入俩个配子中，独立地随配子遗传给后代。
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。

四、练习巩固与拓展
1、如何获得白眼雌果蝇呢？

2、如果摩尔根用豌豆作实验材料会得到“基因位于染色体上”的结论吗？

3、如果果蝇Y染色体上有白眼基因，摩尔根对果蝇眼色遗传结果的解释正确吗？

4、你能否设计实验证明眼色的基因在X染色体上而不在Y染色体上？
（思路：选取雌性为隐性性状，雄性为显性性状进行演绎推理，并与实验的真实结果比较进行否定）

四、教学反思
五、板书设计
一、萨顿的假说

二、基因在染色体上的实验证据

三、假说演绎法的步骤

四、实验过程

备课资料：（阅读下面的资料，尝试用遗传图解说明实验一、二、三）

摩尔根从野生型的红眼果蝇培养瓶中发现了一只白眼的雄果蝇，这只例外的白眼雄果蝇特别引起了他的重视，他抓住这个例外不放，用它作了一系列设计精巧的实验。 摩尔根首先做了实验一：

从实验一[红眼（雌）与白眼（雄）杂交]中，不难看出F1中，全为红眼，说明红眼对白眼为显性，而F2中红眼和白眼数量之比为3:1，这也是符合遗传分离规律的，也表明果蝇的红眼和白眼由一对等位基因来控制。所不同的是白眼性状总与性别相关联。如何解释这一现象呢？

 摩尔根认为，既然果蝇的眼色遗传与性别相关联，说明控制红眼和白眼的基因在性染色体上。在20世纪初期，生物学家对于果蝇的性染色体有了一定的了解。果蝇是XY型性别决定的生物，果蝇的Y染色体比X染色体长一些。X染色体和Y染色体上的片段可以分为三个区段：X染色体上的非同源区段、Y染色体上的非同源区段和同源区段。（如上图XY）。
在雌果蝇中，有一对同型的性染色体XX，在雄果蝇中，
有一对异型的性染色体XY。那果蝇的眼色基因到底在
哪里呢？是在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中哪个区段上呢？
教材出示了摩尔根的假设，他认为：控制白眼性状的隐性
基因由X染色体所携带，Y染色体上不带有白眼基因的等
位基因，即控制果蝇眼色的基因在Ⅰ区段上。之后摩尔根
用这个假设合理的解释了他所得到的实验现象即实验一。后来通过测交实验进行了验证。到这里，难免让人产生如此疑问：摩尔根怎么如此“草率”的认为控制眼色的基因在Ⅰ区段上？难道不需要排除基因在Ⅱ、Ⅲ区段的可能性吗？
 事实上，摩尔根的果蝇实验是很严谨的，他除了做了上面的实验一，还做了如下两个实验。
 实验二：将实验一中所得的F1中的红眼雌蝇和白眼雄蝇进行杂交。
 实验三：摩尔根将实验二所得白眼雌蝇和红眼雄蝇进行杂交。
 简单推理就容易得到，控制眼色的基因不可能在Ⅲ上，那么在Ⅱ区段上呢?
假设控制眼色的基因在Ⅱ区段上，果蝇眼色基因用B、b来表示，则实验一、二、三的遗传分析图解如下：

实验一： P    XB XB  (红、雌)  ×  Xb Yb  ( 白、雄) 可知基因在Ⅱ区段上，可以解释实验一。 

实验二：将实验一中所得的F1中的红眼雌蝇和白眼雄蝇进行杂交。 可知基因在Ⅱ区段上，能解释实验二。 

实验三：将实验二所得白眼雌蝇和红眼雄蝇进行杂交。
 果蝇种群中红眼雄果蝇的基因型有三种，只需要以上一个杂交组合就足以证明基因在Ⅱ区段上，不能解释实验三。
 综上所述，控制果蝇红眼和白眼的基因在X染色体的非同源区段上，即Y染色体上并没有其等位基因。

 P     红眼（雌）  ×   白眼（雄） (实验一)
　　　　　　　　　↓ 
F1          红眼（雌、雄）  
　　　　　　　　　↓F1雌雄交配 
F2    红眼（雌、雄）   白眼雄） 
        3/4              1/4

      P    红眼（雌）  ×  白眼（雄）（实验二） 
　　　　　　　　↓ 
 F1    红眼（雌、雄）  白眼（雌、雄） 

     P    白眼（雌）  ×  红眼（雄） （实验三）
　　　　　　　　↓ 
F1      红眼（雌）  白眼（雄） 

实验一： P    XB XB  (红、雌)  ×  Xb Yb  ( 白、雄) 
　　　　　　　　　　　↓ 
F1    XB Xb (红、雌)      XB Yb（红、雄） 
　　　　　　　　　　　↓F1雌雄交配 
F2  XB XB  (红、雌)  XB Xb (红、雌)  XB Yb（红、雄）Xb Yb  ( 白、雄)

实验二：将实验一中所得的F1中的红眼雌蝇和白眼雄蝇进行杂交。

P      XB Xb (红、雌)  ×  Xb Yb  ( 白、雄) 
F1   XB Xb (红、雌)  Xb Xb(白、雌)  XB Yb（红、雄）Xb Yb  ( 白、雄)
 可知基因在Ⅱ区段上，可以解释实验二。 

实验三：将实验二所得白眼雌蝇和红眼雄蝇进行杂交。
 P  Xb Xb(白、雌) × XB YB（红、雄）  
　　　　　　　　↓ 
F1  XB Xb (红、雌)  Xb YB  ( 红、雄)   
 果蝇种群中红眼雄果蝇的基因型有三种，只需要以上一个杂交组合就足以证明基因在Ⅱ区段上，不能解释实验三。
 综上所述，控制果蝇红眼和白眼的基因在X染色体的非同源区段上，即Y染色体上并没有其等位基因。