新教材生物人教版必修2配套课堂探究案2.第2节基因在染色体上

第2节基因在染色体上课堂互动探究案课程标准概述性染色体上的基因传递和性别相关联素养达成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”。(生命观念)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。(科学思维)3．通过实验，判断基因在染色体上的位置。(科学探究)加拿大前外交官朗宁曾在竞选省议员时，由于他幼儿时期吃过中国奶妈的奶水一事，受到政敌的攻击，说他身上一定有中国血统。朗宁反驳说：“你们是喝牛奶长大的，你们身上一定有牛的血统了！”你知道朗宁反驳使用的是生物学中的什么方法吗？

探究点一摩尔根的果蝇杂交实验【师问导学】一、分析教材P30～31图2－8、2－9和2－10，结合相关文字内容，讨论下列相关问题：1．萨顿通过类比推理法得出“基因在染色体上”的结论，下列能为该结论提供证据的是__________。①基因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，染色体保持相对稳定的形态结构；②基因和染色体在体细胞中都成对存在；③一个DNA分子上有很多个基因，一条染色体上有一个或两个DNA分子；④基因和染色体在配子中都成单存在；⑤等位基因一个来自父本，一个来自母本，同源染色体一个来自父本，一个来自母本；⑥形成配子时，等位基因分离的同时非等位基因自由组合，同源染色体分离的同时非同源染色体自由组合。2．决定果蝇眼色的基因位于X染色体上，其中W基因控制红色，w基因控制白色。那么，一只红眼雌果蝇与一只红眼雄果蝇杂交，其后代能否出现白眼雌果蝇？3．如何判断控制某种性状的基因是位于常染色体上，还是位于性染色体上？4．摩尔根证明基因位于染色体上，采用的是类比推理法吗？5．结合孟德尔遗传规律的发现过程和萨顿假说的提出，比较假说—演绎法和类比推理法有什么不同？二、下图1为摩尔根的果蝇杂交实验图解，图2为雌雄果蝇的染色体组成示意图。请据图思考下列问题：(1)用果蝇作为实验材料有何优点？(2)据图2思考：是不是所有的同源染色体形态、大小都相同？(3)摩尔根通过杂交实验发现了什么问题？他又做出怎样的假设来解释这一问题？(4)根据摩尔根的假设，红眼、白眼雌雄果蝇的基因型分别有哪些？(相关基因用W和w表示)三、已知果蝇的灰体和黄体受一对等位基因控制(相关基因用H、h表示)，一只灰体雌蝇与一只黄体雄蝇杂交，子代中♀灰体:♀黄体:♂灰体:♂黄体＝1:1:1:1。(1)能否确定灰体的显隐性？能否进一步确定H、h位于常染色体还是X染色体上？(2)经查资料得知，灰体对黄体为显性，且H、h位于X染色体上，请写出题干中灰体雌蝇和黄体雄蝇的基因型，并从它们的子代中选择两个组合证明控制灰体和黄体的基因位于X染色体上。【智涂笔记】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。类比推理法与假说—演绎法的比较(1)类比推理法：将未知事物同已知事物的性质类比，依据其相似性，提出关于未知事物某些性质的假说——类比推理得出的结论，并不具有逻辑的必然性，其正确与否，还需要通过观察和实验来进行检验。萨顿根据蝗虫细胞中染色体与基因的平行关系，由可见的染色体的行为推测看不见的基因的行为，但这种方法得出的结论不一定是正确的，只是一种思维的产物。(2)假说—演绎法：在观察和分析基础上提出问题→通过推理和想象提出解释问题的假说→根据假说进行演绎推理→通过实验检验演绎推理的结论。若实验结果与预期结论相符，则证明假说是正确的；反之，则假说是错误的。无论是孟德尔还是摩尔根，都利用该方法，先通过杂交实验发现问题，并提出解释问题的假说，然后再设计测交实验进行验证，在测交实验出现结果以前，先运用自己的假说预测实验结果即演绎。【师说核心】摩尔根果蝇杂交实验的假说—演绎分析1．实验现象——发现问题PF1Feq\a\vs4\al\co1(红眼雌,×,白眼雄)→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(红眼雌,×,红眼雄))→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(红眼雌2/4,红眼雄1/4))3/4,白眼雄1/4))2．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现型如下表：雌果蝇雄果蝇基因型XWXWXWXwXwXwXWYXwY表现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，则遗传图解如下：③若基因位于常染色体上，则遗传图解如下说明：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一个毫无血缘关系的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，则遗传图解如下：③若基因位于常染色体上，则遗传图解如下：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。【针对检测】1．能证明基因与染色体之间存在平行关系的实验是()A．摩尔根的果蝇杂交实验B．孟德尔的具有一对相对性状的豌豆杂交实验C．孟德尔的具有两对相对性状的豌豆杂交实验D．细胞全能性的实验2．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，雌雄比例为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3．(等级考选做，多选)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，正确的是()A．果蝇的眼色遗传遵循基因的分离定律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．摩尔根所做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XWXW探究点二孟德尔遗传规律的现代解释【师问导学】1．如图是某生物细胞内染色体和基因的分布图，①和②、③和④是两对同源染色体，请回答：(1)图中属于等位基因的有哪些？(2)图中属于非等位基因的有哪些？(3)上述非等位基因中，能自由组合的有哪些？(4)分离定律和自由组合定律发生在减数分裂的什么时期？2．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？3．等位基因和非等位基因在染色体上的分布位置有何区别？【智涂笔记】(1)同源染色体上每对等位基因的遗传均遵循分离定律，非同源染色体上的非等位基因才遵循自由组合定律。(2)真核细胞细胞质中的基因与原核细胞中的基因在遗传过程中均不遵循孟德尔的两个遗传规律。特别提醒：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才遵循自由组合定律。(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。【师说核心】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的分开而分离，如图：(2)自由组合定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体的分开而分离，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合，如图：【针对检测】1．据下图，下列选项中不遵循基因自由组合定律的是()2．下列各种基因型的个体自交后代表现型比例为9:3:3:1的是()3．(等级考选做)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【网络建构】【主干落实】1．基因和染色体行为存在着明显的平行关系。2．基因在染色体上呈线性排列，一条染色体上有许多基因。3．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。4．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。5．萨顿的“基因和染色体行为存在着明显的平行关系”的假说运用了类比推理法。6．摩尔根的果蝇杂交实验利用了假说—演绎法。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3．下图能正确表示基因分离定律实质的是()4．1909年摩尔根用纯合红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交，得到F1均为红眼，F1雌雄个体杂交，F2雌果蝇均为红眼，雄果蝇中红眼与白眼各占eq\f(1,2)。摩尔根假设控制果蝇眼色的基因只位于X染色体上(用XA和Xa表示)，并对上述杂交实验进行了解释。请回答下列问题：(1)依据摩尔根的假设，写出上述杂交实验得到的F2的相应基因型：红眼雄果蝇________；白眼雄果蝇________；红眼雌果蝇________。(2)为了验证上述假设的正确性，摩尔根等人选取________眼雌果蝇与________眼雄果蝇进行了一次杂交实验，所得子代的表型及比例为)________________，即证明假设是正确的。教材第29页►【问题探讨】1．22条常染色体和X、Y两条性染色性。2．人的体细胞中有23对(46条)染色体，其中22对常染色体为同源染色体，具有相同的基因和碱基序列，而X染色体与Y染色体具有不同的基因和碱基序列。教材第31页►【思考·讨论】1．答案合理即可。2．不能。教材第32页►【练习与应用】一、概念检测1．(1)√位于一对同源染色体上相同位置的基因是相同基因(如D与D)或等位基因(如D与d)，它们控制着同一种性状(如茎的高度)。(2)×非等位基因可能位于同源染色体上，也可能位于非同源染色体上。2．B染色体主要由DNA和蛋白质组成。3．D位于同源染色体上的非等位基因不会随着非同源染色体的自由组合而发生自由组合。二、拓展应用1．提示：因为控制白眼的基因是隐性基因且位于X染色体上。用其他杂交组合不能通过眼睛颜色判断子代果蝇的性别。2．提示：这些生物的体细胞中的染色体数目虽然减少一半，但仍具有一整套非同源染色体。这一组染色体，携带有控制该种生物体所有性状的一整套基因。3．提示：人体细胞染色体数目变异，会严重影响生殖、发育等各种生命活动，未发现其他染色体数目变异的婴儿，很可能是发生这类变异的受精卵不能发育或在胚胎期就死亡了的缘故。eq\x(温馨提示：请完成课后分层检测案7)第2节基因在染色体上互动·探究·智涂探究点一【师问导学】一、1．提示：①②④⑤⑥2．提示：不能，因为后代的雌果蝇一定含有来自父方的显性的红眼基因，所以后代中不可能出现白眼雌果蝇。3．提示：用具有相对性状的亲本进行正交、反交，若正、反交后代雌雄个体中性状表现一致，则为常染色体上的基因所控制。若正、反交后代雌雄个体性状表现有明显差异，则为性染色体上的基因所控制。4．提示：不是。采用的是假说—演绎法。5．提示：假说—演绎法对提出的假说进行实验验证，得出相应结论；类比推理只根据类比事物、现象之间的相同、相似之处作出假设，但没有对假设进行实验验证，因此类比推理得出的结论不具备逻辑的必然性。二、(1)提示：①相对性状多、易于区分；②培养周期短；③成本低；④易饲养；⑤染色体数目少，便于观察等。(2)提示：不是，常染色体中同源染色体的大小和形态相同，但性染色体的形态、大小可能不同。(3)提示：白眼性状的表现总是与性别相联系。控制白眼的基因只位于X染色体上，在Y染色体上没有它的等位基因。(4)提示：雌果蝇：红眼——XWXW、XWXw，白眼——XwXw；雄果蝇：红眼——XWY，白眼——XwY。三、(1)提示：不能；不能。(2)提示：XHXh、XhY；XHXh×XHY或XhXh×XHY。【针对检测】1．解析：孟德尔的实验证明的是分离定律和自由组合定律；细胞全能性实验证明细胞中含有全套的遗传物质；摩尔根的果蝇杂交实验证明了基因位于染色体上。答案：A2．解析：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。答案：B3．解析：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；摩尔根所做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。答案：ABC探究点二【师问导学】1．提示：(1)A与a、B与b、C与c。(2)除(1)之外，其他情况均属非等位基因。(3)A/a与C、c、B/b与C、c可自由组合。(4)都发生在减数第一次分裂后期。2．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。3．提示：等位基因位于一对同源染色体的相同位置；非等位基因位于非同源染色体上或同源染色体的不同位置。【针对检测】1．解析：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中的与是位于一对同源染色体上的两对基因，是不能自由组合的。答案：A2．解析：由比例9:3:3:1可知，涉及两对等位基因，且两对等位基因遵循基因的自由组合定律，分别位于两对同源染色体上。答案：C3．解析：一条染色体上有多个基