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2019-2020年高中生物《基因在染色體上》教案8 新人教版必修2 一、體驗類比推理，提出假說 師：基因和染色體是我們前面學(xué)習(xí)的兩個重要概念，現(xiàn)在我們已經(jīng)知道，基因和染色體都跟生物的遺傳有關(guān)，兩者之間可能存在著什么關(guān)系呢？這節(jié)課我們要和大家一起來探討這個問題。 師：（出示問題）一個基因型是AaBb的個體，在進(jìn)行減數(shù)分裂時有可能產(chǎn)生多少種配子？ 生：4種。 師：一個體細(xì)胞內(nèi)有兩對同源染色體的個體，在減數(shù)分裂時產(chǎn)生的配子最多有多少種？ 生：也是4種。 師：大家來看一下這兩幅圖。對比減數(shù)分裂中染色體和基因的行為，兩者有沒有共同的地方，誰來說說看？ 生：兩者產(chǎn)生配子的種類是一樣的。 生：兩者產(chǎn)生配子時，非等位基因、非同源染色體都是自由組合。 師：同學(xué)們講到了兩點，一個是配子的種類，另一個是配子中基因或染色體的組合。除此之外，有沒有其他相似的地方？ （學(xué)生思考） 師（笑）：講不出來也沒關(guān)系，在我們課本中有一段文字很詳細(xì)地描述了兩者相似的關(guān)系，大家可以看看教材列舉哪幾點。 （學(xué)生閱讀教材） 師：我們作一個小結(jié)（完成表格）： 染色體 基因 在體細(xì)胞中的存在方式 存在 存在 來源 一個來自 、一個來自 一個來自 、一個來自 配子中的數(shù)目 是體細(xì)胞的 是體細(xì)胞的 配子中的組合 非同源染色體 非等位基因 師：通過比較可以知道，基因和染色體有著非常相似的關(guān)系，教材中用了一個什么詞來描述這種相似性？ 生：平行關(guān)系。 師：一百多年前，美國的生物學(xué)家薩頓對兩者進(jìn)行了類比推理，提出了一個大膽的假說，認(rèn)為基因在染色體上。這就很好的解釋了兩者相似的關(guān)系。 二、師生互動，分析實驗 師：假說僅僅只是一種推理，并不等于事實，假說要成為事實，還必須經(jīng)過什么環(huán)節(jié)？ 生：實驗的驗證。 師：薩頓假說的證明是由另一個科學(xué)家摩爾根通過一個著名的實驗實現(xiàn)的。我想請大家先閱讀教材，了解實驗的過程，我們再來進(jìn)行分析。 （學(xué)生閱讀完后，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析） 師：摩爾根為什么用果蠅進(jìn)行實驗？ 生：（果蠅）容易飼養(yǎng)和繁殖。 師：這有什么好處？ 生：便于觀察和統(tǒng)計。 師：摩爾根的果蠅雜交實驗與孟德爾的豌豆雜交實驗有沒有共同的地方，誰來說說？ 生1：他們實驗的對象都有明顯的相對性狀。 生2：親本都是純合子。 生3：在F2代中，兩者（表現(xiàn)型）的比值都是3：1。 生4：F1的性狀都只有一種。 師：既然如此，用孟德爾的方法去分析摩爾根的實驗，還有哪些現(xiàn)象是解釋不了的？ 生：孟德爾的方法不能解釋性狀與性別有關(guān)的現(xiàn)象。 師：好。正是這個用孟德爾方法不能解釋的現(xiàn)象，才使得摩爾根的實驗變得有意義。他當(dāng)時提出了什么觀點？ 生：控制白眼的基因在X染色體上。 師：X染色體跟什么有關(guān)？ 生：性別。 師：（出示果蠅染色體組示意圖）從圖中可以看出果蠅共有4對同源染色體，哪一對與性別有關(guān)？ 生：下面一對 師：與性別有關(guān)的染色體我們稱之為性染色體。另外三對與性別無關(guān)的染色體，則稱之為常染色體（板書）。 師：明確這兩個概念后，怎么來表示親本中的“紅眼雌果蠅”和“白眼雄果蠅”呢？ （引導(dǎo)學(xué)生寫出基因型：XBXB、XbY） 師：根據(jù)假設(shè)，請大家請用圖解分析F1和F2的情況,看能否解釋實驗現(xiàn)象? （學(xué)生寫圖解，教師請兩名學(xué)生在黑板上寫出一個圖解，寫完后，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行點評） 師：大家可以將自己的圖解與這兩個同學(xué)的圖解對照，看看有沒有值得改正的地方。 生1：他們的圖解沒有標(biāo)出每個個體的表現(xiàn)型。 生2：F2除了要寫出基因型和表現(xiàn)型外，還要列出比例。 師：分析得很對（邊說邊改正圖解）。從圖解的分析來看，與實驗現(xiàn)象符不符合？ 生：符合。 三、設(shè)計實驗，驗證假設(shè) 師：摩爾根的假設(shè)能夠很好地解釋實驗現(xiàn)象。但單憑一個實驗就說某個假設(shè)是正確的，似乎還不夠說服力，我們通常還要設(shè)計其他的實驗來進(jìn)行驗證，如果讓大家來完成這個任務(wù)，你最多能設(shè)計出多少種方案來？你們可以兩個人或四個人一起來完成設(shè)計。 （學(xué)生討論，設(shè)計方案，教師巡回指導(dǎo)，同時請已經(jīng)設(shè)計好實驗的同學(xué)將方案列舉在黑板上，完后，師生進(jìn)行點評） 組別 ♀ ♂ F1 ① XBXB XbY XBXb XBY ② XBXb XbY XBXb XbXb XBY XbY ③ XbXb XbY XbXb XbY ④ XBXb XBY XBXB XBXb XBY XbY 師：我們一起來看看同學(xué)列舉出來的一些設(shè)計方案。在這些方案中，哪些是可行的，哪些也許不太適合？大家在點評的時候，應(yīng)該有一定的依據(jù)，我這里給大家提供一個參考，例如：（1）不應(yīng)重復(fù)教材實驗；（2）推理過程沒有錯誤；（3）F1性狀應(yīng)與性別有關(guān)。誰先來作一個點評？ 生：在第一組不太適合，因為他們的后代中，雌雄都是紅眼，看不出性別與性狀有關(guān)。 師：大家認(rèn)不認(rèn)同？ 生：認(rèn)同 。 師：其他的方案呢？ 生：第二個方案屬于測交，符合上面的要求。 生：第三組不行，后代全為白眼。不符合上面的第（3）個要求。 生：最后一組重復(fù)了教材中F1→F2的步驟。 師：觀察得很仔細(xì)?？磥碇挥械诙M的設(shè)計是符合要求的。當(dāng)然了，同學(xué)可能還有其他的設(shè)計方案，大家可以在課后進(jìn)行交流。摩爾根在當(dāng)時也設(shè)計了一些測交實驗來驗證自己的假說，結(jié)果發(fā)現(xiàn)都能得到很好的解釋和驗證，這說明他的假說是正確的。他的實驗也因此為“基因在染色體上”這個假說的論證提供了有力的證據(jù)。 四、分析方法，回顧科學(xué)史 師：摩爾根的成功不是偶然的。誰能說說是哪些因素使摩爾根取得了成功？ 生：他選用了果蠅來做實驗。 師：材料的選擇很關(guān)鍵。 生：摩爾根發(fā)現(xiàn)了白眼與性別有關(guān)。 師：發(fā)現(xiàn)果蠅的眼色與性別相關(guān)，說明他有非常敏銳的觀察能力。為了解釋這個現(xiàn)象，摩爾根還作了大膽的假設(shè)，進(jìn)行了嚴(yán)密的推理和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)尿炞C，最后得出了科學(xué)的結(jié)論?？梢哉f，摩爾根在整個研究過程中的科學(xué)方法是值得大家好好思考和借鑒的（板書）。 師：在分析摩爾根實驗的基礎(chǔ)上，我們也可以一起來回顧一下其他科學(xué)家在“基因”的研究上取得了哪些成就（出示課件）。例如，首先提出“性狀由遺傳因子決定”觀點的科學(xué)家是誰？ 生：孟德爾。 師：把“遺傳因子”改為“基因”，并且提出了 “等位基因”概念的是誰？ 生：約翰遜。 師：提出“基因在染色體上”這個假說的科學(xué)家 呢？ 生：薩頓。 師：摩爾根一開始是抱著質(zhì)疑的態(tài)度來對待這些 科學(xué)家的理論的，知道個中的原因嗎？ 生：他們的理論只是假說，沒有實驗證據(jù)。 師：很好。摩爾根后來通過自己的實驗，驗證了這些科學(xué)家的假說是正確的，他也由原來的懷疑者變成了堅定的支持者。 五、自主學(xué)習(xí)，了解新進(jìn)展 師：在摩爾根實驗之后，科學(xué)家對基因與染色體之間關(guān)系的研究又取得了那些新的進(jìn)展呢？大家可以看看教材的介紹。 （學(xué)生閱讀教材） 師：哪個同學(xué)來介紹一下？ 生：基因在染色體上呈線性排列。 師：“線性排列”是什么意思？ 生：一個接一個的意思。 師：簡單來說，就是指基因在染色體上一個接一個地排列，沒有分支或分叉的現(xiàn)象。你繼續(xù)說。 生：沒有了。 師（笑）：其他同學(xué)有沒補充？ 生：染色體上的基因有多個。 師：這是從數(shù)量上闡述兩者的關(guān)系。很好。在課本的小體字部分還介紹科學(xué)家運用標(biāo)記法在染色體上看到了基因真實存在的情況。有興趣的同學(xué)可以課后看看。 六、補充并完善孟德爾定律 師：現(xiàn)在我們已經(jīng)知道了基因在染色體，如果要求你把下面左邊的基因?qū)懙接疫叺娜旧w上，你會怎么寫？ （學(xué)生填寫） 師：A和a、B和b是什么關(guān)系? 生：等位基因。 師：它們分別位于什么染色體上? 生：同源染色體上。 師：在形成配子的時候,等位基因為什么會發(fā)生分離? 生：等位基因會隨同源染色體的分開而分開。 師：現(xiàn)在把問題綜合起來，看能不能填寫下面的表述：①在雜合子的體細(xì)胞中，控制同一性狀的等位基因成對存在于( )，具有一定的獨立性,不相融合；②在減數(shù)分裂形成配子時，等位基因會隨( )而分離，③分離后的基因分別進(jìn)入配子中,隨配子遺傳給后代。 （學(xué)生完成填寫） 師：這個表述把染色體與基因聯(lián)系起來了，是對孟德爾分離定律的補充和完善，被稱為“分離定律的現(xiàn)代解釋”。 師：依照這種分析方法，大家能不能也對孟德爾的自由組合定律進(jìn)行補充？ 生1：非等位基因位于非同源染色體上。他們分離或組合是互不干擾的。 師：大家認(rèn)同這個表述嗎？ 生2：非等位基因不一定位于非同源染色體上，同源染色體上也有非等位基因。 師：那應(yīng)該怎么改？ 生3：非同源染色體上的非等位基因的分離和組合是互不干擾的。 師：好，請繼續(xù)說。 生4：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。 師：非常好（出示教材表述）。 七、總結(jié)提升，問題探討 師：在這節(jié)課的最后，看看還有沒有問題需要提出來和大家一起討論的？ （沉思片刻后，有學(xué)生起來提問） 生：剛才在設(shè)計實驗時，為什么要強調(diào)“性狀與性別有關(guān)”？ 師：哪個同學(xué)能來回答這個問題？ 生：就是這種性狀在雌雄個體中的分布情況不一樣，例如白眼雄果蠅的數(shù)目多于白眼雌果蠅。 師（問提問的同學(xué)）：你滿意這個解釋嗎？ （學(xué)生點頭，表示滿意） 師：還有沒有其他的疑問？ 生：摩爾根的實驗中只有雄果蠅出現(xiàn)白眼，為什么會有白眼雌果蠅出現(xiàn)呢？ 師：這個問題誰來回答？ 生：摩爾根的實驗并沒有說“只有雄果蠅出現(xiàn)白眼”，它只是說“白眼與雄性有關(guān)”。 師：那有沒有可能得到白眼雌果蠅？ 生：只要把F2中的雜合的紅眼雌果蠅（XBXb）與白眼雄果蠅（XbY）雜交，它們的后代就會出現(xiàn)白眼的雌果蠅。 師：分析得很好。因為時間的問題，我們的討論只能暫時到此為止。如果還有疑問需要和老師或同學(xué)討論的，大家可以在課后進(jìn)行討論。