2.2基因在染色体上导学案-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

第2章 基因和染色体的关系 第2节 基因在染色体上 一、学习目标 1.基于基因和染色体的相关事实，运用归纳、概括、演绎推理等科学思维，阐明基因在染色体上，进一步体会假说一演绎法。 2.从基因和染色体关系的角度，对孟德尔遗传规律作出现代解释。 3.认同科学研究需要丰富的想象力，敢于质疑、探索求真的科学精神，以及对科学的热爱。 二、学习重点、难点 1.学习重点：（1）基因位于染色体上的假说和实验证据。 （2）对孟德尔遗传规律作出现代解释。 2.学习难点：（1）对果蝇杂交实验结果的解释和验证。 （2）对孟德尔遗传规律作出现代解释。 3、 学习过程 （一）自主预习 1、萨顿的假说 （1）内容：基因(遗传因子)是由 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，因为基因和染色体的行为存在着明显的 。 【点拨】萨顿关于基因和染色体关系的假说的提出，采用的 类比推理法 。 ①基因在杂交过程中保持 。染色体在配子形成和受精过程中，也有 的形态结构。 ②在体细胞中基因 ，染色体也是成对的。在配子中只有成对的基因中的一个，同样，也只有成对的染色体中的一条。 ③体细胞中成对的基因一个来自 ，一个来自母方。同源染色体也是如此。 ④ 在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数分裂I的后期也 是 的。 2、基因位于染色体上的实验证据 （1）实验现象 F1全为 ，F2红眼和白眼之间的数量比是 ，所不同的是白眼性状的表现，总是与性别相联系。 （2）实验现象的解释 （3）实验现象解释的验证方法： （4）实验结论：基因在 上。 （5）发展：一条染色体上有许多个基因，基因在染色体上呈 排列。 3、孟德尔遗传规律的现代解释 （1）基因的分离定律的实质 ①在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的 ，具有一定的独立性。 ②在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随 而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。 （2）基因的自由组合定律的实质 ①位于 上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的。 ②在减数分裂过程中，同源染色体上的 彼此分离的同时，非同源染色体上的 自由组合。 （2） 课堂导入 人有46条染色体，但是旨在揭示人类基因组遗传信息的人类基因组计划却只测定人的24条染色体的DNA序列。 讨论 1.对人类基因组进行测序，为什么首先要确定测哪些染色体? 2.为什么不测定全部46条染色体? （3） 正式授课 知识点一、萨顿假说（10分钟） 1.实验材料:蝗虫细胞。 2.理论基础 孟德尔假设的一对遗传因子(也就是等位基因)的分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。 3. 假说的内容 基因是由染色体携带者从亲代传递给下一代的。 也就是说，基因就在染色体上。 4. 假说依据——基因和染色体的行为存在着明显的平行关系 比较项目 基因 染色体 特点 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具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 成对的基因一个来自父方，一个来自母方。 成对的染色体一条来自父方，一条来自母方 。 形成配子的组合方式 非等位基因自由组合 非同源染色体自由组合 图示 【易错提醒】 （1）类比推理：是根据两个或两类对象有部分属性相同，从而推出它们的其他属性也相同的推理。 类比推理是科学研究的重要方法之一，但是通过类比推理得出的结论不一定正确，还需要观察和实验的检验。 （2）并非所有基因都位于染色体上。在真核生物中，细胞核基因位于染色体，但细胞质基因位于线粒体和叶绿体DNA上;在原核生物中，细胞内无染色体，其基因位于拟核区的DNA上或者质粒DNA上；病毒中有基因，但无染色体。 跟踪练习： 例1： 美国科学家萨顿依据“基因和染色体的行为存在着明显的平行关系”，推出基因就在染色体上。下列叙述错误的是（ ） A. 在杂交过程中基因和染色体都能保持完整性 B. 在体细胞中基因和染色体都成对存在，而在配子中都成单存在 C.成对的基因和染色体中的一个(条)来自父方，一个(条)来自母方 D.在减数分裂过程中，所有的非同源染色体自由组合，所有的非等位基因也自由组合 知识点二、基因位于染色体上的实验证据（18分钟） 1.实验者：美国生物学家摩尔根。 2.科学方法：假说一演绎法。 3.实验材料——果蝇 （1）果蝇作为遗传学研究的实验材料的优点 ①个体小，容易饲养，雌雄易区分。 ②繁殖速度快,在室温下10多天就繁殖一代。 ③后代数量大，一只雌果蝇一生能产生几百个后代。 ④有明显的相对性状，便于观察和统计。 ⑤染色体数目少(4对) ，便于观察。 （2）果蝇体细胞中的染色体 性别 雌性 雄性 图示 同源染色体 4对 4对 常染色体 3对（Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅳ） 3对（Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅳ） 性染色体 1对（XX） 1对（XY） 染色体组成 6+XX（同型） 6+XY（异型） 【注意】 （1）常染色体与性染色体 性染色体是指与性别决定有直接关系的染色体,除性染色体外的其他染色体为常染色体。在雌果蝇中，体细胞中两条性染色体都是X染色体，用XX表示；在雄果蝇中,体细胞中两条性染色体不一样，用XY表示。 （2）性染色体上的基因的书写方法(相关基因用B、b表示) 常染色体上的基因不需要标注其所在的染色体，只需要写出基因型,如BB。性染色体上的基因书写时需要先写性染色体符号，将基因写在性染色体符号的右上角。如仅X染色体上含有，Y染色体上没有对应基因的个体,基因型可写作XBXb、XbY等；X、Y染色体上均含有对应基因的个体，基因型可写作XBXB、XBYB等。 （3）性染色体上基因控制的性状 在描述时，需要阐明其性别。如红眼雌果蝇的基因型是XWXW(纯合子)、XWXw(杂合子)，红眼雄果蝇的基因型是XWY等。 4.摩尔根果蝇杂交实验的假说—演绎分析 （1）实验现象---提出问题 P F1 F2 红眼（雌） 红眼（雌） 红眼（雌）2/4 × → × → 红眼（雄）1/4 白眼（雄） 红眼（雄） 白眼（雄）1/4 （2）理论分析---提出假说 ①果蝇的红眼和白眼是一对相对性状 ②F1全为红眼，红眼是显性性状。 ③F2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现型如下表： 雌果蝇 雄果蝇 基因型 XWXW XWXw XwXw XWY XwY 表现型 红眼 红眼 白眼 红眼 白眼 （注：其中①②③为理论分析，④为假说） （3） 演绎推理——实验验证 实验一：F2中白眼雄果蝇与F1中红眼雌果蝇交配。 预测及实验验证的结果：红眼雌：白眼雌：红眼雄：白眼雄=1:1:1:1 结论：杂交子代中雌雄果蝇均有红眼和白眼，与基因位于常染色体上时表现相同，所以根据这个实验的结果无法验证假说，但通过本实验得到了白眼雌果蝇。 实验二：利用“实验一”得到的白眼雌果蝇与一个毫无血缘关系的野生型纯种红眼雄果蝇交配。 预测及实验验证的结果：红眼雌：白眼雄=1:1 （4） 实验结论：决定果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上，从而证明了基因在染色体上。 【易错提醒】 （1）果蝇细胞内的基因不都位于染色体上：只有核基因位于染色体上，细胞质内的基因不位于染色体上。 （2）基因在染色体上呈线性排列：每种生物的基因数量都远远多于染色体的数目，摩尔根和他的学生的研究表明，一条染色体上具有多个基因，基因在染色体上呈线性排列。 （3）位于性染色体上的等位基因在遗传时都遵循分离定律。 跟踪练习： 例2：摩尔根研究控制果蝇白眼的基因在染色体上的位置时经历了若干过程，下列叙述依次为（ ） ①白眼性状是如何遗传的，为何与性别有关 ②控制白眼的基因仅位于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因 ③对F1红眼雌果蝇进行测交 A.①为假说，②为推论，③为实验验证 B.①为观察，②为假说，③为推论 C.①为问题，②为假说，③为实验验证 D.①为推论，②为假说，③为实验验证 例3：下列有关摩尔根证明基因位于染色体上的说法,错误的是（ ） A.摩尔根利用“假说一演绎法”证明基因位于染色体上。 B.摩尔根的实验假说是“控制白眼的基因在X色体上，Y染色体上不含有它的等位基因”。 C.用野生型红眼雌果蝇和白眼雄果蝇交配即可验证摩尔根的假说是否正确。 D.依据摩尔根的假说，F1红眼果蝇应该有两种基因型。 知识点三、孟德尔遗传规律的现代解释 1. 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，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。 2. 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。 3. 分离定律和自由组合定律的细胞学基础 （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。 （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。 【易错提醒】 （1） 分离定律中一对遗传因子指的是一对同源染色体上的一对等位基因。 （2） 自由组合定律中不同对的遗传因子指的是位于非同源染色体上的非等位基因。 （3） 分离定律和自由组合定律都发生在减数分裂I后期。 （4） 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。 （5） 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。 （6） 原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。 背诵内容 1. 萨顿假说——类比推理 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 2. 并非所有基因都位于染色体上。在真核生物中，细胞核基因位于染色体，但细胞质基因位于线粒体和叶绿体DNA上;在原核生物中，细胞内无染色体，其基因位于拟核区的DNA上或者质粒DNA上；病毒中有基因，但无染色体。 3. 果蝇作为遗传学研究的实验材料的优点： ①个体小，容易饲养，雌雄易区分。 ②繁殖速度快,在室温下10多天就繁殖一代。 ③后代数量大，一只雌果蝇一生能产生几百个后代。 ④有明显的相对性状，便于观察和统计。 ⑤染色体数目少(4对) ，便于观察。 4. 果蝇细胞内的基因不都位于染色体上：只有核基因位于染色体上，细胞质内的基因不位于染色体上。 5. 位于性染色体上的等位基因在遗传时都遵循分离定律。 6. 基因在染色体上呈线性排列。 7. 基因的分离定律的实质是：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，独立地随配子遗传给后代。 8. 基因的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。 9. 分离定律和自由组合定律的细胞学基础 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。 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。 10. 分离定律中一对遗传因子指的是一对同源染色体上的一对等位基因。 11. 自由组合定律中不同对的遗传因子指的是位于非同源染色体上的非等位基因。 12. 分离定律和自由组合定律都发生在减数分裂I后期。 13. 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。 14. 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。 15. 原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。 随堂练习 1. 下列关于类比推理法和假说演绎法的说法，错误的是( ) A.类比推理法不是以实验为基础的，结论不一定正确 B.假说—演绎法是以实验检验为依据的，结果具有可靠性 C.萨顿利用类比推理法推测基因位于染色体上 D.孟德尔在利用假说一演绎法时首先提出假说，并据此开展豌豆杂交实验并设计测交进行演绎 2. 美国生物学家摩尔根以果蝇为实验材料，通过杂交实验证明了基因在染色体上。下列有关摩尔根实验的叙述，正确的是( ) A.摩尔根通过人工诱变的方式，培育了第一只白眼果蝇 B.果蝇具有易饲养、繁殖快、染色体数量多等优点 C.摩尔根证明该结论的过程中采用了假说一演绎法 D.摩尔根没有参与证明基因在染色体上呈线性排列 3. 下列有关基因和染色体的叙述，错误的是( ) ①染色体是基因的主要载体，所有的基因都位于染色体上 ②摩尔根利用果蝇进行杂交实验，运用假说一演绎法确定了基因在染色体上 ③同源染色体的相同位置上一定是等位基因 ④一条染色体上有许多基因，染色体就是由基因组成的 ⑤萨顿通过研究蝗虫的减数分裂，运用类比推理的方法提出假说“基因在染色体上” A.①②③⑤ B.②③④ C.①③④ D.①②⑤ 4. 下列遵循基因分离定律的是( ) A.同一条染色体上的两个或多个基因分离 B.一对同源染色体相同位置上的等位基因分离 C.姐妹染色单体相同位置上的两个基因分离 D.两对同源染色体上的两对等位基因分离 5. 基因自由组合定律的实质是( ) A.有丝分裂过程中，相同基因随姐妹染色单体的分开而分离 B.减数分裂过程中,等位基因随同源染色体的分开而分离 C.在等位基因分离的同时,所有的非等位基因自由组合 D.减数分裂过程中，在等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合 6. 下列有关基因在染色体上的叙述，错误的是( ) A.萨顿用类比推理法提出了基因在染色体上的假说 B.盂德尔用非同源染色体上的非等位基因自由组合阐述了基因自由组合定律的实质 C.摩尔根用假说一演绎法证明了基因在染色体上 D.一条染色体上有许多基因，基因在染色体上呈线性排列 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