课题 第2节 基因在染色体上 课型 新授课 教学

目标 　　1．知识与技能：

　①说出基因位于染色体上的理论假说和实验证据。

　②概述孟德尔遗传规律的现代解释。

2．情感态度与价值观：

　　①认同科学研究需要丰富的想象力，大胆质疑和勤奋实践的精神，以及对科学的热爱。

②参与类比推理的过程，提出与萨顿假说相似的观点，体验成功的喜悦。 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。

【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。 教具

准备 课时

安排 1课时 教学过程与教学内容 教学方法、教学手段与学法、学情 【教学过程】

前面学习了孟德尔分离定律，有哪位同学能够把它回忆出来？

　　在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子（也即等位基因）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。也即配子中只含有每对等位基因中的一个。那同学们是否思考过这样的问题：成对的等位基因是如何分离并分别进入不同的配子中的呢？

显示哺乳动物精子（或卵细胞）的形成过程图解。

　　我们知道，在减数分裂过程中同源染色体发生分离，结果配子只含每对同源染色体中的一条。在这里我们可以发现等位基因与同源染色体的行为有何相似之处？

　　都存在分离现象：等位基因分离和同源染色体分离；配子中只有原来的一半：配子只含每对等位基因中的一个和只含每对同源染色体中的一条。

　　基因与染色体到底是什么样的关系呢？带着这样的问题，我们一起来学习"第2节 基因在染色体上"。

1.萨顿的假说[]

　　有同学看了这一节的标题以后会想："基因在染色体上"这一结论是如何推导得出的呢？下面请同学们将孟德尔分离定律中的遗传因子换成同源染色体，将分离定律念一遍，看看这样替换是否有问题。由此你联想到什么？阅读，进行思考和讨论。

是否可说明基因在染色体上。

　　现在如果我们把等位基因标在同源染色体上，并以此画含一对同源染色体（假设其上有一对等位基因）和含二对同源染色体（假设其上各有一对等位基因）的精原细胞减数分裂示意图。看看结果如何？

基因和染色体有何相似的地方？

　　精原细胞中基因成对存在，染色体也是成对；但配子只含有等位基因中的一个，也只是有同源染色体中的一条。另外，非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数第一次分裂后期也是自由组合的。 根据画图和大家的分析，我们可以得出什么结论？

基因和染色体行为存在明显的平行关系。

　　那么基因和染色体行为主要有哪些平行关系呢？

　　我们可以根据基因与染色体行为存在明显的平行关系，能够推论基因就在染色体上。这是科学研究中常用的方法之一，叫做类比推理。在研究基因与染色体的关系方面，美国遗传学家萨顿应用类比推理法做出了突出的贡献。他用蝗虫细胞作材料，发现有一种蝗虫的体细胞中有24条染色体，生殖细胞中只有12条染色体。精子和卵细胞结合形成的受精卵，又具有24条染色体。蝗虫子代体细胞中的染色体数目，与双亲的体细胞染色体数目一样。子代体细胞中的这24条染色体，按形态结构来分，两两成对，共12对，每对染色体中一条来自父方，另一条来自母方。萨顿由此推论：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。也就是说，萨顿做出了大家完全一样的假说：基因就在染色体上。

　　由此我们可以发现，只要有缜密的思考和严谨的推理，我们一样能得出与伟大遗传学家一样的结论。但问题是如果萨顿的推论成立，它应该能够解释孟德尔的豌豆杂交实验。下面请同学们利用课本P28的"思考与讨论"所提供的孟德尔一对相对性状的杂交实验图解，在染色体上标注出相应基因，看看对实验现象的解释是否仍然成立？

成立。

那是否就可以据此认为我们利用类比推理得出的结论就是正确的呢？其实，类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否，还需要观察和实验的检验。如何用实验证明基因就在染色体上呢？我们一起来看看美国生物学家摩尔根是怎么做的？

　　2.基因位于染色体上的实验证据

　　摩尔根一开始对待孟德尔的遗传理论和萨顿的基因位于染色体上的学说抱不相信、怀疑的态度，他认为以上两个学说是主观的臆测。但是尽管如此，他没有批评、挖苦，而是认真钻研，设计实验，寻找证据解决疑点。摩尔根实验的成功同样离不开实验材料的正确选择----果蝇。

　　显示果蝇的照片，简要介绍选择果蝇作为遗传学实验研究材料优点。

　　从1909年开始，摩尔根就开始潜心研究果蝇的遗传行为，并利用在一群红眼果蝇中偶然发现的一只白眼雄果蝇做了如下的杂交实验：

　　显示课本P29"图2-8 果蝇杂交实验图解"，并简要介绍实验的过程与结果。

　　根据实验，果蝇红眼和白眼的遗传是否符合基因的分离定律？如何判断？

符合。因为F2红眼和白眼之间的数量比是3:1。

那通过哪一个杂交组合可判断果蝇的显性性状？

　　亲本雌性红眼果蝇和雄性白眼果蝇杂交所产生的后代全部是红眼，说明红眼是显性性状，白眼是隐性性状。

根据果蝇杂交实验图解，果蝇的白眼性状遗传有什么特点？

只是雄性才出现白眼。哪为什么会这样？

　　显示雌雄果蝇体细胞的染色体图解，介绍果蝇体细胞中染色体的分类与数量，重点提示果蝇的性别决定方式与人类相同，同为XY型，且性染色体与性别决定有关。

　　前面我们已经推论基因在染色体上，结合果蝇白眼性状的表现总是与性别相联系，我们又可以作出什么样的设想？

控制白眼的基因在性染色体上。

　　当时摩尔根和他的同事也是这样假设的，他们设想控制白眼的基因（用w表示）在X染色体上，并假设Y染色体不含有它的等位基因。如是，雌性红眼果蝇的基因型怎么写？按照前面学过的知识，可否写成WW？

　　不对。那应该如何表示？

　　因为果蝇眼色的遗传与性染色体有关，应先把性染色体写出来，如雌性应先写出XX。然后把控制红眼的基因写在两条性染色体的右上方，所以雌性红眼果蝇应写成XWXW。

　　那又该如何去表示一个雄性白眼果蝇的基因型呢？写成XwYw对吗？

　　不对。因为我们已经假设Y染色体上没有与X配对的基因w，所以不能写成XwYw。因此雄性白眼果蝇的基因型应该表示为XwY。

画出果蝇杂交实验的基因遗传图解。

　　逐步显示右边的分析图解，

　　师生共同分析讨论。

　　从右边的图解可以看出，

摩尔根等人的设想可以合理

地解释。但能否就说以上的

解释说是正确的呢？

不能。还需要通过测交实验

加以证明。

后来摩尔根他们通过测

交等方法，进一步验证了以

上解释。正是他们的工作，

把一个特定的基因和一条特定的染色体---X染色体联系起来，从而用实验证明了基因在染色体上。从此，摩尔根成了孟德尔理论的坚定支持者。

　　实验证明基因在染色体以后，人们又在思考：果蝇体细胞的染色体只有4对，但被人们研究过的基因就达数百个；另，人类体细胞的染色体只有23对，但携带的基因大约有几万个。这又能说明什么问题？

　　说明一条染色体上应该有许多个基因。

　　摩尔根与其学生经过十多年的努力发明了测定基因位于染色体上的相对位置的方法，绘出了第一个果蝇各种基因在染色体上相对位置的图。

　　显示课本P30"图2-11 果蝇某一条染色体上的几个基因"，帮助学生理解基因在染色体呈线性排列。

　　结合课本图解简单介绍现代分子生物技术将基因定位在染色体上的的研究成果。

　　3.孟德尔遗传规律的现代解释。

　　引导、帮助学生用关于基因和染色体的知识解释孟德尔的分离定律和自由组合定律，提高学生的分析归纳能力，获得科学知识。如可引导学生分析等位基因是如何并在何时分离的？或组织学生将两对等位基因标在两对同源染色体上，画出遗传图解，解释孟德尔二对相对性状的杂交实验。

精讲

　　1．常染色体和性染色体：

常染色体是指与性别决定没有直接关系的染色体，性染色体是指与性别决定有关的染色体

2．2种性别决定的方式：

XY型：雌性性染色体为XX，雄性染性色体为XY。如果蝇、哺乳动物以及人类的性别决定属于这种形式。

　　 ZW型：雌性性染色体为ZW，雄性染性色体为ZZ。如鸟类、蝶类和蛾类的性别决定属于这种形式。