2019-2020学年新教材高中生物 第2章 基因和染色体的关系 第2节 基因在染色体上教学案 新人

-1-第2节基因在染色体上学习目标核心素养1.描述萨顿假说内容，理解基因位于染色体上。2.用假说—演绎法证明基因在染色体上。(重、难点)3.说出孟德尔遗传规律的实质。(重点)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”。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。一、萨顿的假说1．内容：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。也就是说，基因就在染色体上。2．依据：基因和染色体行为存在着明显的平行关系。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二、基因位于染色体上的实验证据1．实验者：美国生物学家摩尔根。2．实验科学方法：假说—演绎法。3．实验材料：果蝇。4．实验证据：(1)实验过程：P红眼(♀)×白眼()↓F1红眼(♀、)↓F1雌雄交配F2红眼(♀、)∶白眼()＝3∶1(2)实验分析：-2-①F1的结果说明红眼是显性性状。②F2的比例关系说明果蝇眼色的遗传符合基因分离定律，红眼和白眼受一对等位基因控制。③F2白眼果蝇只有雄性，说明白眼性状的表现与性别相联系。(3)假设与解释：①假设：控制果蝇红眼、白眼的基因只位于X染色体上，Y染色体上无相应的等位基因。②解释：(4)测交预期：白眼雄蝇和F1中的红眼雌蝇交配→子代雌性红眼∶雌性白眼∶雄性红眼∶雄性白眼＝1∶1∶1∶1。(5)测交结果：与预期相符。(6)实验结论：控制果蝇红眼、白眼的基因只位于X染色体上→基因位于染色体上。5．摩尔根新发现观察图示，得出以下结论：(1)一条染色体上有许多个基因。(2)基因在染色体上呈线性排列。三、孟德尔遗传规律的现代解释1．基因的分离定律的实质2．基因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。-3-(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，非同源染色体上的非等位基因自由组合。判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．萨顿的假说和摩尔根的果蝇杂交实验所用的实验方法相同。()2．染色体和基因并不是一一对应关系，一条染色体上含有很多基因。()3．蝗虫的所有基因都位于染色体上。()4．非等位基因都位于非同源染色体上。()5．等位基因随同源染色体的分开而分离，发生在减数分裂Ⅰ的后期。()提示：1.×萨顿的假说利用的是类比推理，而摩尔根的果蝇杂交实验利用的是假说—演绎法。2．√3．×蝗虫细胞的细胞质(如线粒体)中也含有少量基因，这些基因不存在于染色体上。4．×有些非等位基因也可以位于同源染色体上。5．√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、ⅣⅡ、Ⅲ、Ⅳ性染色体XXXY-4-二、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PF1F2红眼（雌）×白眼（雄）―→红眼（雌）×红眼（雄）―→红眼（雌）2/4红眼（雄）1/43/4白眼（雄）1/42．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XWXWXWXwXwXwXWYXwY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：-5-③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：-6-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。易错提醒：与性染色体有关的两个“并非”(1)并非所有的生物都有性染色体。①由性染色体决定性别的生物才有性染色体。②雌雄同株的植物无性染色体。(2)并非所有生物的X染色体都比Y染色体短，如人的X染色体比Y染色体长。1．在摩尔根所做的果蝇野生型与白眼突变体杂交实验中，最早能够判断白眼基因位于X染色体上的最关键的实验结果是()A．白眼突变体与野生型杂交，F1全部表现为野生型，雌雄比例1∶1B．F1相互交配，后代出现性状分离，白眼全部是雄性C．F1雌性与白眼雄性杂交，后代出现白眼，且雌雄比例为1∶1D．白眼雌性与野生型雄性杂交，后代白眼全部为雄性，野生型全部为雌性B[A项能说明野生型相对于突变型是显性性状，但不能判断白眼基因位于X染色体上，与题意不符；B项能说明这一对性状的遗传与性别有关，即控制该性状的基因位于X染色体上，且这是在摩尔根果蝇杂交实验中最早出现的实验现象，与题意相符；C项属于测交类型，不能说明白眼基因位于X染色体上，与题意不符；D项能说明控制该性状的基因位于X染色体上，但这是在摩尔根利用测交实验验证假说中出现的，不是最早，与题意不符。]2．摩尔根研究果蝇的眼色遗传实验过程如图所示。下列相关叙述中，错误的是()A．果蝇的眼色遗传遵循基因的分离定律-7-B．摩尔根的果蝇杂交实验和孟德尔的豌豆杂交实验一样，都采用了假说—演绎法C．摩尔根所作的假设是控制白眼的基因只位于X染色体上，亲本中白眼雄果蝇的基因型是XwYD．F2中的红眼雌果蝇的基因型只有XWXWD[子二代中，红眼和白眼的比例为3∶1，说明果蝇的眼色遗传遵循基因的分离定律，A正确；摩尔根的果蝇杂交实验和孟德尔的豌豆杂交实验一样，都采用了假说—演绎法，B正确；摩尔根所作的假设是控制白眼的基因只位于X染色体上，亲本中白眼雄果蝇的基因型是XwY，C正确；F2中的红眼雌果蝇的基因型有XWXW和XWXw，D错误。]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：-8-(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：易错提醒：基因的行为并不都遵循孟德尔遗传规律(1)并不是所有的非等位基因都遵循基因自由组合定律，只有非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律。(2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德尔的遗传规律，叶绿体、线粒体中的基因都不遵循。(3)原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。1．据下图，下列选项中不遵循基因自由组合定律的是()A[基因自由组合定律的实质是位于非同源染色体上的非等位基因的自由组合。在选项A中的与是位于同源染色体上的基因，是不能自由组合的。]2．果蝇的红眼基因(R)对白眼基因(r)为显性，位于X染色体上；长翅基因(B)对残翅基-9-因(b)为显性，位于常染色体上。现有一只红眼长翅果蝇与一只白眼长翅果蝇交配，F1雄蝇中有1/8为白眼残翅。下列叙述错误的是()A．亲本雌蝇的基因型是BbXRXrB．F1中出现长翅雄蝇的概率为3/16C．雌、雄亲本产生含Xr配子的比例相同D．白眼残翅雌蝇可形成基因型为bXr的极体B[根据亲本为一只红眼长翅果蝇与一只白眼长翅果蝇，后代雄蝇中有1/8为白眼残翅，首先推知亲本关于翅型的基因型为Bb、Bb，进而可知子代残翅出现概率为1/4，则子代雄蝇中白眼出现概率为1/2，进而推知亲本关于眼色的基因型分别为XRXr、XrY。A对：亲本雌蝇的基因型是BbXRXr，雄蝇的基因型是BbXrY。B错：F1中出现长翅雄蝇(B－X－Y)的概率为3/4长翅×1/2雄性＝3/8。C对：雌、雄亲本产生含Xr配子的比例相同，均为1/2。D对：白眼残翅雌蝇(bbXrXr)可形成基因型为bXr的极体。][课堂小结]知识网络构建核心语句归纳1.基因和染色体行为存在着明显的平行关系。2.由于果蝇易饲养，繁殖快，后代多，所以常用它作为遗传学研究的实验材料。3.基因在染色体上呈线性排列，一条染色体上有许多个基因。4.基因分离定律的实质是等位基因随同源染色体的分开而分离。5.基因自由组合定律的实质是等位基因随同源染色体分开而分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。1．下列各项中不能说明基因和染色体行为存在平行关系的是()A．体细胞中基因和染色体成对存在，生殖细胞中二者都是成单存在B．体细胞成对的基因和同源染色体都是一个来自父方、一个来自母方C．非同源染色体及其上的非等位基因自由组合D．基因和染色体在生殖过程中都可能发生变异D[在生殖过程中基因和染色体的变异是随机发生的，没有必然的联系，不能体现二者间的平行关系，故选D。]2．红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配，子一代雌雄果蝇都表现红眼，这些果蝇交配产生的子-10-二代中，红眼雄果蝇占1/4，白眼雄果蝇占1/4，红眼雌果蝇占1/2。下列叙述错误的是()A．红眼对白眼是显性B．眼色的遗传遵循分离定律C．眼色和性别表现为自由组合D．子二代红眼雌果蝇有两种基因型C[若控制眼色的基因用M、m表示，该过程遗传图解为P：红眼雌蝇(XMXM)×白眼雄蝇(XmY)→F1：红眼雌蝇(XMXm)×红眼雄蝇(XMY)→F2：红眼雌蝇(XMXM、XMXm)∶红眼雄蝇(XMY)∶白眼雄蝇(XmY)＝2∶1∶1。由于控制眼色的基因位于性染色体上，所以眼色和性别不会自由组合。]3．如图表示果蝇某一条染色体上的几个基因，下列相关说法错误的是()A．果蝇细胞内基因数目要远远多于染色体数目B．基因在染色体上呈线性排列C．黄身基因与白眼基因的遗传不遵循自由组合定律D．细胞内的基因都在染色体上D[一条染色体上有多个基因，所以果蝇细胞内基因数目要远远多于染色体数目，A项正确；基因在染色体上呈线性排列，B项正确；黄身基因与白眼基因位于同一条染色体上，因此它们的遗传不遵循自由组合定律，C项正确；细胞核内的基因位于染色体上，细胞质内的基因位于线粒体和叶绿体中，D项错误。]4．下图能正确表示基因分离定律实质的是()ABCDC[基因分离定律的实质：杂合子在产生配子时，等位基因随同源染色体的分开而分离，独立地进入不同的配子中。]5．果蝇的灰身(B)和黑身(b)、红眼(R)和白眼(r)分别受一对等位基因控制，B、b基因位于常染色体上，R、r基因