【學習目標】
1.生命觀念：通過理解基因和染色體的關(guān)系，構(gòu)建細胞減數(shù)分裂的結(jié)構(gòu)與功能觀。
2.科學思維：運用假說--演繹法分析薩頓假說和摩爾根的果蠅雜交實驗。
3.科學探究：嘗試運用類比推理的方法，解釋基因位于染色體上；培養(yǎng)學生的分析推理能力，并能闡明孟德爾遺傳規(guī)律的實質(zhì)。
4.社會責任：認同摩爾根等科學家尊重科學事實、敢于質(zhì)疑的科學精神。
【學習重難點】
1.教學重點
①基因位于染色體上的假說和實驗證據(jù)。
②對孟德爾遺傳規(guī)律做出現(xiàn)代解釋。
教學難點
①對果蠅雜交實驗結(jié)果的解釋和驗證。
②等位基因與同源染色體、非等位基因與非同源染色體的關(guān)系。
【預習新知】
薩頓的假說
1.等位基因： 位于同一對染色體上的同一位置，控制著一對相對性狀的兩個基因。
2.薩頓假說的研究方法： 類比推理
3.薩頓假說的依據(jù)：①基因在雜交過程中保持 完整性和獨立性 。染色體在配子形成和受精過程中，也有相對穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)。
②在體細胞中基因成對存在，染色體也是成對存在的 。在配子中只有成對的基因中的一個 ，同樣，也只有成對的染色體中的一條。
③體細胞中成對的基因一個來自父方，一個來自母方。同源染色體也是如此。
④非等位基因在形成配子時自由組合，非同源染色體在減數(shù)分裂Ⅰ的后期也是自由組合的。
4.請你在下面的圖解中填上相應的內(nèi)容（圖中柱形代表染色體，柱形上的橫線代表基因的位置），體會薩頓假說的基因和染色體行為的平行關(guān)系。
基因位于染色體上的實驗證據(jù)
1.實驗材料： 果蠅
2.實驗科學方法： 假說—演繹法
3.實驗者：美國生物學家 摩爾根
4.果蠅作為遺傳實驗材料的優(yōu)點：①容易飼養(yǎng)
②繁殖快（10多天就繁殖一代）
③后代多 ，一只雌果蠅一天能產(chǎn)生幾百個后代
④相對形狀明顯，便于觀察和統(tǒng)計
⑤染色體數(shù)目少，易于觀察
5.實驗過程：
①根據(jù)圖示可知：F1表現(xiàn)的性狀紅眼是 顯性 性狀
②F2中紅眼：白眼= 3:1 ，符合分離定律，表明，紅眼和白眼受一對等位基因的控制
③F2中只有雄果蠅出現(xiàn)白眼性狀，說明白眼性狀與性別有關(guān)。
6.果蠅的染色體組成：
①常染色體：與性別決定無關(guān)的染色體，共 3 對；
②性染色體：與性別決定有關(guān)的染色體，共 1 對，用XY表示。
7.摩爾根驗證假說的方法，是運用的測交實驗，寫出摩爾根測交實驗圖解（以XWXw紅眼雌×XwY白眼雄為例）
子代中紅眼雌：紅眼雄：白眼雌：白眼雄=
8.摩爾根的新發(fā)現(xiàn)：基因和染色體的關(guān)系
①一條染色體上有 多個基因
②基因在染色體上呈 線性排列
孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋
1．基因的分離定律的實質(zhì)
(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(shù)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(zhì)
(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(shù)分裂過程中，同源染色體上的等位基因彼此分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合。
【易錯提示】
基因的行為并不都遵循孟德爾遺傳規(guī)律
(1)并不是所有的非等位基因都遵循基因自由組合定律，只有非同源染色體上的非等位基因遵循自由組合定律。
(2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德爾的遺傳規(guī)律，葉綠體、線粒體中的基因都不遵循。
(3)原核生物中的基因都不遵循孟德爾遺傳規(guī)律。
與性染色體有關(guān)的兩個“并非”
(1)并非所有的生物都有性染色體。
①由性染色體決定性別的生物才有性染色體。
②雌雄同株的植物無性染色體。
(2)并非所有生物的X染色體都比Y染色體短，如人的X染色體比Y染色體長。
【深化探究】
探究點一 摩爾根的果蠅雜交實驗
一、分析教材P30～31圖2－8、2－9和2－10，結(jié)合相關(guān)文字內(nèi)容，討論下列相關(guān)問題：
1．薩頓通過類比推理法得出“基因在染色體上”的結(jié)論，下列能為該結(jié)論提供證據(jù)的是__________。
①基因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，染色體保持相對穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)；
②基因和染色體在體細胞中都成對存在；
③一個DNA分子上有很多個基因，一條染色體上有一個或兩個DNA分子；
④基因和染色體在配子中都成單存在；
⑤等位基因一個來自父本，一個來自母本，同源染色體一個來自父本，一個來自母本；
⑥形成配子時，等位基因分離的同時非等位基因自由組合，同源染色體分離的同時非同源染色體自由組合。
2．決定果蠅眼色的基因位于X染色體上，其中W基因控制紅色，w基因控制白色。那么，一只紅眼雌果蠅與一只紅眼雄果蠅雜交，其后代能否出現(xiàn)白眼雌果蠅？
3．如何判斷控制某種性狀的基因是位于常染色體上，還是位于性染色體上？
4．摩爾根證明基因位于染色體上，采用的是類比推理法嗎？
5．結(jié)合孟德爾遺傳規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程和薩頓假說的提出，比較假說—演繹法和類比推理法有什么不同？
二、下圖1為摩爾根的果蠅雜交實驗圖解，圖2為雌雄果蠅的染色體組成示意圖。請據(jù)圖思考下列問題：
(1)用果蠅作為實驗材料有何優(yōu)點？
(2)據(jù)圖2思考：是不是所有的同源染色體形態(tài)、大小都相同？
(3)摩爾根通過雜交實驗發(fā)現(xiàn)了什么問題？他又做出怎樣的假設(shè)來解釋這一問題？
(4)根據(jù)摩爾根的假設(shè)，紅眼、白眼雌雄果蠅的基因型分別有哪些？(相關(guān)基因用W和w表示)
三、已知果蠅的灰體和黃體受一對等位基因控制(相關(guān)基因用H、h表示)，一只灰體雌蠅與一只黃體雄蠅雜交，子代中♀灰體:♀黃體:♂灰體:♂黃體＝1:1:1:1。
(1)能否確定灰體的顯隱性？能否進一步確定H、h位于常染色體還是X染色體上？
(2)經(jīng)查資料得知，灰體對黃體為顯性，且H、h位于X染色體上，請寫出題干中灰體雌蠅和黃體雄蠅的基因型，并從它們的子代中選擇兩個組合證明控制灰體和黃體的基因位于X染色體上。
探究點二 孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋
1．如圖是某生物細胞內(nèi)染色體和基因的分布圖，①和②、③和④是兩對同源染色體，請回答：
(1)圖中屬于等位基因的有哪些？
(2)圖中屬于非等位基因的有哪些？
(3)上述非等位基因中，能自由組合的有哪些？
(4)分離定律和自由組合定律發(fā)生在減數(shù)分裂的什么時期？
2．孟德爾遺傳定律中的遺傳因子與染色體上的基因?qū)P(guān)系是怎樣的？
3．等位基因和非等位基因在染色體上的分布位置有何區(qū)別？
(1)同源染色體上每對等位基因的遺傳均遵循分離定律，非同源染色體上的非等位基因才遵循自由組合定律。
(2)真核細胞細胞質(zhì)中的基因與原核細胞中的基因在遺傳過程中均不遵循孟德爾的兩個遺傳規(guī)律。
特別提醒：
基因的行為并不都遵循孟德爾遺傳規(guī)律
(1)并不是所有的非等位基因都遵循基因自由組合定律，只有非同源染色體上的非等位基因才遵循自由組合定律。
(2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德爾的遺傳規(guī)律，葉綠體、線粒體中的基因都不遵循。
兩個遺傳定律的細胞學基礎(chǔ)
(1)分離定律的細胞學基礎(chǔ)是等位基因隨同源染色體的分開而分離，如圖：
(2)自由組合定律的細胞學基礎(chǔ)是等位基因隨同源染色體的分開而分離，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(guān)基因與染色體關(guān)系的敘述，不正確的是( )
A.基因在染色體上呈線性排列
B.一條染色體上含有很多基因
C.薩頓利用假說—演繹法，推測基因位于染色體上
D.摩爾根證明了控制果蠅紅、白眼的基因位于X染色體上
2.下列關(guān)于基因和染色體關(guān)系的敘述，錯誤的是( )
A.染色體是基因的主要載體B.基因在染色體上呈線性排列
C.一條染色體上有多個基因D.染色體就是由基因組成的
3.基因在染色體上的實驗證據(jù)是( )
A.孟德爾的豌豆雜交實驗B.薩頓蝗蟲細胞觀察實驗
C.摩爾根的果蠅雜交實驗D.現(xiàn)代分子生物學技術(shù)印證
4.下列關(guān)于基因和染色體關(guān)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
5.某種家禽的豁眼和正常眼是一對相對性狀，豁眼雌禽產(chǎn)蛋能力強。已知這種家禽的性別決定方式與雞相同，豁眼性狀由Z染色體上的隱性基因a控制，且在W染色體上沒有其等位基因。
回答下列問題：
（1）用純合體正常眼雄禽與豁眼雌禽雜交，雜交親本的基因型為__________；理論上，F(xiàn)1個體的基因型和表現(xiàn)型為__________，F(xiàn)2雌禽中豁眼禽所占的比例為____________________。
（2）為了給飼養(yǎng)場提供產(chǎn)蛋能力強的該種家禽，請確定一個合適的雜交組合，使其子代中雌禽均為豁眼，雄禽均為正常眼。寫出雜交組合和預期結(jié)果，要求標明親本和子代的表現(xiàn)型、基因型。
參考答案
1.答案：C
解析：薩頓采用類比推理法提出基因位于染色體上，摩爾根采用假說一演繹法證明基因在染色體上。
2.答案：D
解析：A、基因是具有遺傳效應的DNA片段，而DNA的主要載體是染色體，所以說染色體是基因的主要載體，此外在線粒體、葉綠體等結(jié)構(gòu)中也存在基因，但其DNA不與蛋白質(zhì)結(jié)合形成染色體，A正確；
B、基因與染色體的關(guān)系是基因在染色體上且呈線性排列，B正確；
C、一條染色體上有1或2個DNA分子，每個DNA分子上具有多個基因，所以每條染色體上有多個基因，C正確；
D、染色體主要是由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成的，基因是具有遺傳效應的DNA片段，只是組成染色體的一部分，D錯誤。故選D。
3.答案：C
解析：孟德爾的豌豆雜交實驗推翻了傳統(tǒng)的融合遺傳理論,A錯。薩頓蝗蟲細胞觀察實驗只證明基因的行為和染色體的行為具有一致性,B錯。摩爾根的果蠅雜交實驗證明了果蠅眼色基因位于X染色體上,C對?，F(xiàn)代分子生物學技術(shù)進一步標出了各基因在染色體上的位置,D錯。
4.答案：B
解析：A、基因絕大多數(shù)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(zhì)組成,基因是有遺傳效應的DNA片段,D錯誤。故選:B。
5.答案：答案：（1）ZAZA，ZaW；ZAW、ZAZa，雌雄均為正常眼；1/2
（2）雜交組合：豁眼雄禽（ZaZa）×正常眼雌禽（ZAW）
預期結(jié)果：子代雌禽為豁眼（ZaW），雄禽為正常眼（ZAZa）
解析：(1)本題考查性別決定的類型、伴性遺傳和基因的自由組合定律,要求考生具有較強的理解能力、信息獲取和轉(zhuǎn)換能力?；硌坌誀钍躗染色體上的隱性基因a控制,且雌、雄家禽的性染色體組成分別為ZW和ZZ,因此,純合體正常眼雄禽和豁眼雌禽的基因型分別為ZAZA、ZaW;兩者雜交產(chǎn)生的F1的基因型及表現(xiàn)型為ZAZa(正常眼雄禽)和ZAW(正常眼雌禽);F2中雌禽的基因型及比例為1/2ZAW(表現(xiàn)為正常眼)和1/2ZaW(表現(xiàn)為豁眼)。
(2)欲使子代中不同性別的個體表現(xiàn)不同的性狀,對于ZW型性別決定的生物應該選擇“隱性雄性個體”和“顯性雌性個體”進行雜交,因此,選擇的雜交組合是豁眼雄禽(ZaZa)×正常眼雌禽(ZAW),其產(chǎn)生子代的表現(xiàn)型及基因型為正常眼雄禽(ZAZa)和豁眼雌禽(ZaW)。

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第2節(jié) 基因在染色體上

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修2《遺傳與進化》

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