摩爾根的假設(shè)

1、對(duì)摩爾根果蠅雜交實(shí)驗(yàn)的分析及教學(xué)策略1 .對(duì)教材內(nèi)容的分析1903年，美國(guó)遺傳學(xué)家薩頓用 蝗蟲(chóng)細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)材料，研究精子和 卵細(xì)胞的形成過(guò)程。他 發(fā)現(xiàn)了減數(shù)分裂過(guò)程中，基因和染色體的行為的一致性， 所以薩頓用 類(lèi)比推理的方法提出假 說(shuō)：基因在染色體上。但是 類(lèi)比推理的出的結(jié)論并不具有邏輯的必然性，其正確與否，還需要觀察和實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。接下來(lái)，美國(guó) 生物學(xué)家摩爾根 用果蠅雜交實(shí)驗(yàn)為基因位于染色體上提供了證據(jù)。摩爾根選用果蠅作為實(shí)驗(yàn)材料的原因：果蠅是一種昆蟲(chóng)，有體小、繁殖快、生育力強(qiáng)、飼養(yǎng)容易等優(yōu) 點(diǎn)。1909年，摩爾根從野生型的紅眼果蠅培養(yǎng)瓶中發(fā)現(xiàn)了一只白眼的雄果蠅，這只例外的 白眼雄果蠅特別引起

2、了他的重視，他抓住這個(gè)例外不放，用它作了一系列設(shè)計(jì)精巧的實(shí)驗(yàn)。摩爾根首先做了實(shí)驗(yàn)一：P 紅眼（雌） X白眼（雄）F1 紅眼（雌、雄）J F1雌雄交配F2 紅眼（雌、雄） 白眼（雄）3/41/4從實(shí)驗(yàn)一中，不難看出 F1中，全為紅眼，說(shuō)明紅眼對(duì)白眼為顯性，而 F2中紅眼和白眼數(shù) 量之比為3:1 ,這也是符合遺傳分離規(guī)律的，也表明果蠅的紅眼和白眼由一對(duì)等位基因來(lái)控制。所不同的是白眼性狀總與性別相關(guān)聯(lián)。如何解釋這一現(xiàn)象呢？摩爾根認(rèn)為，既然果蠅的 眼色遺傳與性別相關(guān)聯(lián)，說(shuō)明控制紅眼和白眼的基因在性染色體上。在20世紀(jì)初期，生物學(xué)家 對(duì)于果蠅的性染色體 有了一定的了解。果蠅是 XY型性別決 定的生物，果

3、蠅的 Y染色體比X染色體長(zhǎng)一些。X染色體和Y染色體上的片段可以分為三 個(gè)區(qū)段：X染色體上的非同源區(qū)段、Y染色體上的非同源區(qū)段和同源區(qū)段。（如下圖）。在雌果蠅中，有一對(duì)同型的 性染色體XX,在雄果蠅中，有一對(duì)異型的性染色體XY。那果蠅的眼色基因到底在哪里呢？是在I、n、出中哪個(gè)區(qū)段上呢?教材出示了摩爾根的假設(shè)，他認(rèn)為：控制白眼性狀的隱性基因由X染色體所攜帶，丫染色體上不帶有白眼基因的 等位基因，即控制果蠅 眼色的基因在I區(qū)段上。 之后摩爾根用這個(gè)假 設(shè)合理的解釋了他所得到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象即實(shí)驗(yàn)一。后來(lái)通過(guò)測(cè)交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。到這里，難免讓人產(chǎn)生如此疑問(wèn)：摩爾根怎么如此草率”的認(rèn)為控制眼色的基因在I區(qū)段

4、上？難道不需要排除基因在n、出區(qū)段的可能性嗎？事實(shí)上，摩爾根的果蠅實(shí)驗(yàn)是很?chē)?yán)謹(jǐn)?shù)模俗隽松厦娴膶?shí)驗(yàn)一，還做了如下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)二：將實(shí)驗(yàn)一中所得的F1中的紅眼雌蠅和白眼雄蠅進(jìn)行雜交。P 紅眼（雌）x白眼（雄）F1 紅眼（雌、雄） 白眼（雌、雄）實(shí)驗(yàn)三：摩爾根將實(shí)驗(yàn)二所得白眼雌蠅和紅眼雄蠅進(jìn)行雜交。P 白眼（雌）X紅眼（雄）F1 紅眼（雌） 白眼（雄）簡(jiǎn)單推理就容易得到，控制眼色的基因不可能在山上，那么在n區(qū)段上呢？假設(shè)控制眼色的基因在n區(qū)段上，果蠅眼色基因用b、b來(lái)表示，則實(shí)驗(yàn)一、二、三的遺傳分析圖解如下：實(shí)驗(yàn)一：P XB XB （紅、雌）Xb Yb （白、雄）F1 XB Xb （紅、雌）

5、 XB Yb （紅、雄）J F1雌雄交配F2 XB XB （紅、雌）XB Xb （紅、雌）XB Yb （紅、雄） Xb Yb （白、雄）可知基因在n區(qū)段上，可以解釋實(shí)驗(yàn)一。實(shí)驗(yàn)二：將實(shí)驗(yàn)一中所得的F1中的紅眼雌蠅和白眼雄蠅進(jìn)行雜交。P XB Xb （紅、雌）Xb Yb （白、雄）F1 XB Xb （紅、雌）Xb Xb（白、雌）XB Yb （紅、雄）Xb Yb （白、雄）可知基因在n區(qū)段上，可以解釋實(shí)驗(yàn)二。實(shí)驗(yàn)三：將實(shí)驗(yàn)二所得白眼雌蠅和紅眼雄蠅進(jìn)行雜交。P Xb Xb（白、雌）次B YB （紅、雄）F1 XB Xb （紅、雌）Xb YB （紅、雄）果蠅種群中紅眼雄果蠅的 基因型 有三種，只需要以

6、上一個(gè)雜交組合就足以證明基因在n區(qū) 段上，不能解釋實(shí)驗(yàn)三。綜上所述，控制果蠅紅眼和白眼的基因在X染色體的非同源區(qū)段上，即 Y染色體上并沒(méi)有其等位基因。2 .摩爾根果蠅雜交試驗(yàn)的 教學(xué)策略我在設(shè)計(jì)之初也想按照課本思路進(jìn)行授課，也聽(tīng)過(guò)類(lèi)似思路的課，而且我發(fā)現(xiàn)大家的處理都是在引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)果蠅眼色的遺傳符合孟德?tīng)栆?guī)律，跟性別有關(guān)之后，教師就出示了摩爾根的假設(shè)，之后用假設(shè)來(lái)解釋他所做的實(shí)驗(yàn)。這種處理方式使得科學(xué)家經(jīng)過(guò)那么艱難的思維過(guò)程才得出的結(jié)論現(xiàn)在被我們不費(fèi)任 何力氣就得到了，這個(gè)過(guò)程好像 太容易了 ：感覺(jué)沒(méi)有 充分利用好這個(gè)實(shí)驗(yàn)， 而且設(shè)計(jì)過(guò)程沒(méi)有真正引導(dǎo)學(xué)生去探究，也沒(méi)有引起學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的矛盾沖

7、突，那么到底應(yīng)該怎么設(shè)計(jì)才能充分利用好這個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生充分探究呢？為引導(dǎo)學(xué)生重演摩爾根當(dāng)年的思維過(guò)程，我進(jìn)行了如下的教學(xué)嘗試：【教學(xué)片斷】布置學(xué)生閱讀課本上的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)。師：大家思考一下，摩爾根的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)與前面的孟德?tīng)栠z傳規(guī)律矛盾嗎?生：從3: 1的分離比可知，并不矛盾。師：那這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果有沒(méi)有特別之處呢？生：白眼性狀與性別有關(guān)。師：（出示果蠅體細(xì)胞染色體圖解，引導(dǎo)學(xué)生明確性染色體的形態(tài)）針對(duì)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象， 你能提出怎樣的假設(shè)呢？生：控制果蠅眼色的基因在性染色體上。師：很好。（出示果蠅 X、Y染色體圖，介紹 X非同源區(qū)段、Y非同源區(qū)段和同源區(qū)段） 請(qǐng)大家再認(rèn)真的觀察一下果蠅的X、Y染色體

8、，結(jié)合果蠅雜交實(shí)驗(yàn)，你能提出什么問(wèn)題呢？生：控制果蠅眼色的基因到底是在哪個(gè)區(qū)段上？師：大家能自己找到解決這個(gè)問(wèn)題的方法嗎？（學(xué)生分組討論，教師下去巡視，及時(shí)提示 并觀察問(wèn)題解決的進(jìn)度。學(xué)生很容易排除基因在 Y染色體非同源區(qū)段上，但是通過(guò)遺傳圖解的書(shū)寫(xiě)，學(xué)生們發(fā)現(xiàn)另外兩種情況都能解釋課本上的實(shí)驗(yàn)）師：（正當(dāng)學(xué)生一籌莫展時(shí)給予及時(shí)提示）X非同源區(qū)段和同源區(qū)段的差異表現(xiàn)在雄性個(gè)體的基因型上。如果在同區(qū)段上，那么一只純合紅眼雄蠅 基因型應(yīng)該是XBYB ,如果在X 非同源區(qū)段上，則紅眼雄基因型為 XBY，那如何讓這兩種情況下產(chǎn)生的 配子都顯現(xiàn)出來(lái)呢？生：測(cè)交，即與白眼雌果蠅雜交。師：那如何獲得白眼雌果蠅

9、呢？（學(xué)生討論）生：將實(shí)驗(yàn)中所得的 F1中的紅眼雌蠅和白眼雄蠅進(jìn)行雜交。然后，師生共同完善相應(yīng)的遺傳圖解及推理過(guò)程，很快，學(xué)生們就得到基因在X染色體非同源區(qū)段上的結(jié)論。最后，教師再介紹摩爾根的實(shí)驗(yàn)二和實(shí)驗(yàn)三，到這時(shí)，學(xué)生們才恍然大悟，原來(lái)他們想到 的方法和摩爾根是一樣的！3 .對(duì)本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)感悟在這個(gè)教學(xué)片斷中，我沒(méi)有直接按照課本上的教學(xué)內(nèi)容來(lái)進(jìn)行教學(xué)，而是對(duì)其進(jìn)行了合理 的再加工。以上教學(xué)過(guò)程 的設(shè)計(jì)以學(xué)生的思維過(guò)程為線索， 力求再現(xiàn)摩爾根當(dāng)初的探究過(guò)程， 可能當(dāng)初摩爾根的思路和我們想的并不完全一樣，但是我覺(jué)得這種教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)有利于引起學(xué)生探究過(guò)程中的矛盾沖突，便于突破教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。在這節(jié)課中，學(xué)生經(jīng)歷了一個(gè)科學(xué)探究過(guò)程，首先深入思考作出自己的假設(shè)，并與其他同學(xué)一起探討交流，然后自己的推理分析又推翻了自認(rèn)為很有道理的假設(shè)，當(dāng)三組提出不同假設(shè)的學(xué)生集合自己的智慧結(jié)晶，最終用遺傳圖解的方式解決這個(gè)矛盾后，學(xué)生對(duì)正確的結(jié)論會(huì)有更深刻的認(rèn)識(shí)，在自己的