《遺傳的染色體學(xué)說》教案

1、PAGE14第二節(jié)遺傳的染色體學(xué)說一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1了解基因與染色體在細(xì)胞分裂中的平行行為。2了解遺傳的染色體學(xué)說的內(nèi)容。3能用遺傳的染色體學(xué)說闡明孟德爾的分離定律和自由組合定律的實(shí)質(zhì)。二、教材分析【教材的地位作用】在細(xì)胞和分子模塊中，學(xué)生已經(jīng)掌握了“核酸是一切生物的遺傳物質(zhì)；細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)儲存、復(fù)制的主要場所，是細(xì)胞遺傳特性和代謝活動的控制中心”，但是對基因是什么，基因與核酸、染色體是什么關(guān)系，都還未學(xué)習(xí)。在遺傳與進(jìn)化模塊中，在本節(jié)知識之前，學(xué)生先學(xué)習(xí)孟德爾的遺傳的兩個基本定律和減數(shù)分裂的過程，再學(xué)習(xí)遺傳的染色體學(xué)說，這樣的教學(xué)順序安排體現(xiàn)了科學(xué)研究的真實(shí)過程，更能使學(xué)生體會遺傳學(xué)的建立是一個

2、不斷實(shí)驗(yàn)、研究、推理、修正和發(fā)展的過程，也能使學(xué)生更好地體會科學(xué)研究往往是多角度的、多維度的。同時，這種重新演繹當(dāng)年科學(xué)家探究過程的教學(xué)安排，利用了“類比推理”方法，是對“假說演繹法”科學(xué)方法的進(jìn)一步培養(yǎng)。學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前，對孟德爾的遺傳兩個基本定律和減數(shù)分裂過程的有關(guān)知識的理解是相互孤立的，從內(nèi)容上根本沒有把這兩者聯(lián)系起來，這樣就不能解釋基因分離和自由組合的實(shí)質(zhì)，使基因的傳遞規(guī)律顯得十分抽象，沒有實(shí)實(shí)在在的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)，也使減數(shù)分裂與遺傳物質(zhì)的傳遞相隔絕，使減數(shù)分裂的過程游離于遺傳之外。通過本節(jié)知識的學(xué)習(xí)，使學(xué)生清楚基因和染色體的關(guān)系，真正把抽象的基因具體化，能夠從減數(shù)分裂的角度理解基因

3、的分離和自由組合定律的實(shí)質(zhì)，把遺傳與減數(shù)分裂、基因與染色體的關(guān)系真正融合起來。通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，也為后面的伴性遺傳、基因的表達(dá)、基因重組、染色體畸變、生物進(jìn)化的變異的學(xué)習(xí)，奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。可以說，本節(jié)內(nèi)容確實(shí)具有承前啟后的重要作用?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】重點(diǎn)：基因位于染色體上的假設(shè)和實(shí)驗(yàn)證據(jù)；孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋。難點(diǎn)：類比推理方法的運(yùn)用【建議課時】1課時。三、學(xué)情分析學(xué)生在學(xué)習(xí)本模塊內(nèi)容之前，已經(jīng)粗略地了解了核酸是生物的遺傳物質(zhì)，清楚了細(xì)胞核在生物遺傳中的作用，也清楚了基因的分離定律和基因的自由組合定律的有關(guān)內(nèi)容，同時又學(xué)習(xí)了有絲分裂和減數(shù)分裂的過程，并且高中學(xué)生已經(jīng)具有比較強(qiáng)的分析、推理的

4、抽象思維的能力，為本節(jié)課的遺傳的染色體學(xué)說的學(xué)習(xí)奠定了知識與能力上的基礎(chǔ)。學(xué)生在學(xué)習(xí)前面的知識后，也期待更深入地了解基因與染色體的關(guān)系、基因的分離定律和自由組合定律產(chǎn)生的原因，因而對本節(jié)知識的學(xué)習(xí)有心理上的準(zhǔn)備。高中學(xué)生也具有較強(qiáng)的動手能力，使本節(jié)課孟德爾定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)過程能夠順利得以實(shí)施。但是，本節(jié)課的內(nèi)容比較抽象，學(xué)生對類比推理的方法比較難理解，因此需要教師在教學(xué)中應(yīng)用多種教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將微觀的內(nèi)容具體化、形象化，從而提高學(xué)習(xí)效果。四、教學(xué)設(shè)計(jì)【設(shè)計(jì)思路】1、調(diào)動學(xué)生已有的知識和經(jīng)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的探究欲望通過“基因的分離定律和自由組合定律是生物體在前后代傳遞遺傳物質(zhì)時

5、的傳遞規(guī)律，而減數(shù)分裂又是生物體在形成有性生殖細(xì)胞時的分裂方式，這二者是否有聯(lián)系”引入課題，激發(fā)學(xué)生探究的欲望。接著通過學(xué)生回憶在基因的分離定律和自由組合定律中孟德爾對關(guān)于基因的假設(shè)，再由學(xué)生分析在減數(shù)分裂過程中有什么物質(zhì)的行為與基因的行為非常相似，通過學(xué)生思考，教師引導(dǎo)，得到細(xì)胞中染色體的行為與基因的行為相一致，從而推斷出基因在染色體上的結(jié)論。這樣采用問題串的形式，實(shí)際上就是學(xué)生在問題的驅(qū)動下帶著問題主動的積極的思考，引導(dǎo)學(xué)生步步深入地分析問題、解決問題、親歷科學(xué)家探索基因的歷程，讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)知識、體驗(yàn)知識，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中始終保持高昂的興趣，切身感受科學(xué)的魅力，并且加深對科學(xué)過程和方

6、法的理解，培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度及勇于探索、團(tuán)結(jié)合作、樂于探索生命奧秘的精神。2、設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生分析基因的分離和自由組合定律的實(shí)質(zhì)得出基因在染色體上的結(jié)論后，如果直接將基因的分離和自由組合定律的實(shí)質(zhì)告訴學(xué)生，學(xué)生會感到枯燥無味，甚至不能做到真正理解兩大遺傳基本定律的實(shí)質(zhì)，這樣又會走上死記硬背的老路。因此，在教學(xué)中設(shè)計(jì)減數(shù)分裂的模擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在染色體的一定位置上標(biāo)上基因，通過已經(jīng)學(xué)習(xí)了的減數(shù)分裂過程中染色體的行為變化，分析基因在減數(shù)分裂時的行為，從而水到渠成地得出基因的分離和自由組合定律的實(shí)質(zhì)，使整個教學(xué)過程顯得流暢，而且在前一階段學(xué)生推理分析之后，采用模擬實(shí)驗(yàn)的方式，改變了教學(xué)

7、手段，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的保持和注意力的集中，也有利于把抽象的知識具體化、直觀化，保證了教學(xué)目標(biāo)的順利完成?！窘虒W(xué)過程】（一）創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課導(dǎo)入如果對孟德爾的實(shí)驗(yàn)作進(jìn)一步的思考，一定會提出很多疑問：基因即遺傳因子是抽象的概念還是客觀存在的實(shí)體它究竟存在哪里性質(zhì)怎樣遺傳的規(guī)律性有沒有可以觀察的實(shí)驗(yàn)依據(jù)可以說，孟德爾遺傳定律所提出的問題遠(yuǎn)比它所解決的問題多得多。抽象的孟德爾因子要落實(shí)到一個客觀實(shí)體上，而且能夠知其位置，才能被世人廣泛的理解和接受。那么孟德爾的“遺傳因子”在細(xì)胞中是否真正有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)基因的分離定律和自由組合定律是生物體在前后代傳遞遺傳物質(zhì)時的傳遞規(guī)律，而減數(shù)分裂又是生

8、物體在形成有性生殖細(xì)胞時的分裂方式，這二者是否有聯(lián)系科學(xué)家對這個問題產(chǎn)生了濃厚的興趣，并進(jìn)行了分析和研究?，F(xiàn)在讓我們沿著科學(xué)家研究的足跡，追尋科學(xué)家的研究思路，體會研究的方法，并學(xué)習(xí)相應(yīng)的知識。（二）問題探究，學(xué)習(xí)新知1、遺傳的染色體學(xué)說教師活動多媒體呈現(xiàn)材料一：孟德爾定律重新發(fā)現(xiàn)不久，引起人們的極大興趣。1902年，美國細(xì)胞學(xué)家薩頓（）和德國胚胎學(xué)家鮑維里THBoveri18621915），他們獨(dú)立地認(rèn)識到豌豆產(chǎn)生配子時孟德爾的遺傳因子（基因）的行為和減數(shù)分裂中的一種物質(zhì)的行為有著精確的平行關(guān)系。多媒體呈現(xiàn)問題一：請分析，你認(rèn)為這是什么物質(zhì)這種物質(zhì)與孟德爾的遺傳因子（基因）的行為有哪些平行關(guān)

9、系教師可以提示分析的方法：先分析基因的分離定律和自由組合定律中孟德爾提出的基因有哪些行為，再分析減數(shù)分裂中什么物質(zhì)也有相似行為，然后進(jìn)行聯(lián)系歸納。（對于學(xué)生分析和解決問題能力較強(qiáng)的班級，教師可以簡略地提示甚至不做提示，完全交給學(xué)生進(jìn)行分析，這樣對學(xué)生來說，具有更大的挑戰(zhàn)性，更能激發(fā)他們學(xué)習(xí)的興趣和激情。但對于學(xué)生基礎(chǔ)比較差，對遺傳的兩大定律中基因的行為和減數(shù)分裂中染色體的行為仍然不甚明了，或者分析和解決問題比較弱的班級，則應(yīng)進(jìn)行具體指導(dǎo)，并且分析時應(yīng)分步進(jìn)行。）學(xué)生活動學(xué)生以四人小組為單位進(jìn)行分析、討論、交流。然后，學(xué)生小組為單位，匯報討論的結(jié)果。師生總結(jié)（1）孟德爾對基因的存在和行為的假設(shè)：

10、基因在體細(xì)胞中成對存在，其中一個來自母本，另一個來自父本基因在生殖細(xì)胞中成單存在F1體細(xì)胞內(nèi)成對的等位基因各自獨(dú)立，互不混雜F1形成配子時，等位基因的分離，非等位基因表現(xiàn)出自由組合（2）同源染色體的存在和行為與以上基因的存在和行為有一致現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為：同源染色體在體細(xì)胞中成對存在，一個來自母方，一個來自父方同源染色體經(jīng)過減數(shù)分裂，在生殖細(xì)胞中成單存在在體細(xì)胞中存在的兩條同源染色體各自獨(dú)立，互不混雜在原始的生殖細(xì)胞形成配子進(jìn)行減數(shù)第一次分裂時，同源染色體分離，非同源染色體表現(xiàn)出自由組合教師活動多媒體呈現(xiàn)問題二：對此現(xiàn)象，你可能作出怎樣的推測學(xué)生活動學(xué)生討論后得出結(jié)論：可能基因在染色體上，染色體

11、是基因的載體教師活動這也正是科學(xué)家在當(dāng)時得出的結(jié)論：1902年，薩頓和鮑維里各自比較研究了減數(shù)分裂過程中染色體行為與遺傳因子之間的平行關(guān)系，這種比較研究的結(jié)果令他們極為振奮，因?yàn)樗麄円呀?jīng)意識到，基因很可能就在染色體上，由此提出了著名的“薩頓鮑維里假想”：他們認(rèn)為孟德爾的“遺傳因子”與配子形成和受精過程中的染色體傳遞行為具有平行性，認(rèn)為孟德爾的遺傳因子位于染色體上?，F(xiàn)在我們也許認(rèn)為染色體學(xué)說并無驚人之處，但在20世紀(jì)初薩頓和鮑維里的假說卻十分轟動，對此學(xué)說發(fā)表的第一個反應(yīng)當(dāng)然是尋找它的漏洞，幾年之后終于引發(fā)了一場激烈的爭論，使得遺傳的染色體學(xué)說更具魅力。多媒體呈現(xiàn)問題三：為什么會爆發(fā)這一場激烈的

12、爭論學(xué)生活動鮑維里和薩頓雖然證明了基因行為和染色體行為是平行的，但是平行并沒有反映出兩者具有一定的前因后果和空間位置的必然聯(lián)系，那么基因和染色體的關(guān)系究竟是怎樣的呢還必需通過一定的實(shí)驗(yàn)予以驗(yàn)證。教師活動確實(shí)，薩頓提出的假設(shè)在當(dāng)時并沒被多數(shù)人認(rèn)同。持不同意見的人認(rèn)為，基因和染色體的那種相互關(guān)系最多不過是彼此同時發(fā)生而已，把孟德爾的基因同染色體相提并論顯得有點(diǎn)似是而非。美國的哥倫比亞大學(xué)生物系的生物胚胎學(xué)家摩爾根，18661945就持有這種看法，他認(rèn)為這是“思辨”臆測，要求提供更直接的證據(jù)，宣稱絕不接受這種“沒有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)”的理論，因此他試圖用實(shí)驗(yàn)來解決這個問題。多媒體呈現(xiàn)材料二：摩爾根從1905年

13、開始選擇果蠅作為實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行研究（嚴(yán)格地講并不是為了解決遺傳學(xué)問題，他是想用果蠅進(jìn)行連續(xù)不斷的近親交配以觀察后代的產(chǎn)卵量和成活率是否下降的問題），多年以后摩爾根及其同事通過果蠅實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)果蠅的白眼性狀的伴性遺傳現(xiàn)象，即白眼性狀始終在雄性果蠅中出現(xiàn)，第一次把一個特定的基因定位于一條特定的染色體上，以令人信服的實(shí)驗(yàn)證明基因存在于細(xì)胞染色體上并作有規(guī)律的傳遞，這使得摩爾根從剛開始反對孟德爾學(xué)說轉(zhuǎn)而開始相信并支持它了。1926年，摩爾根發(fā)表基因論，使遺傳的染色體學(xué)說得以確立。（對于次項(xiàng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的介紹，可詳也可略，視學(xué)生的而定）教師講解迄今為止，從最高等的哺乳動物到最低等的細(xì)菌和病毒，基因在染色體上的原

14、理都是適用的?；蛘摽茖W(xué)地反映了生物界的遺傳規(guī)律?；蛘摰奶岢觯瑯?biāo)志著現(xiàn)代遺傳學(xué)的正式建立。有人曾對遺傳的染色體學(xué)說的建立作了一個形象的比喻：若將孟德爾學(xué)說比作是從生物雄壯的交響樂中分解出七個音符，那么摩爾根的染色體遺傳理論則不僅證實(shí)了六弦琴上六根琴弦的存在，而且證明了這七個音符就是從這只大弦琴上發(fā)出來的。遺傳的染色體學(xué)說的誕生是細(xì)胞學(xué)和遺傳學(xué)的結(jié)晶，宣告了細(xì)胞遺傳學(xué)的日臻成熟，正如米勒所言：“它為整個現(xiàn)代遺傳學(xué)奠定了基礎(chǔ)養(yǎng)料”。諾貝爾委員會認(rèn)為：“沒有摩爾根的研究，就沒有人類遺傳學(xué)”。摩爾根本人因此在諾貝爾誕生100周年的1933年獲諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎。遺傳學(xué)的飛速發(fā)展業(yè)已表明，當(dāng)時的這種

15、評價遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。正如科學(xué)史學(xué)家邁爾EMayr1984年所言：“接受遺傳的染色體理論絕不是染色體研究的終止，而是進(jìn)入染色體研究新時代的標(biāo)志”。教師活動多媒體呈現(xiàn)問題四：基因在染色體上，怎么存在一基因一染色體嗎教師可以提示：人體的體細(xì)胞中有幾條染色體，又有多少個基因?qū)W生得出結(jié)論：一條染色體上有多個基因（因?yàn)閷W(xué)生在課外對人類基因組計(jì)劃的研究結(jié)果很可能有所了解，所以對課外知識豐富，分析能力強(qiáng)的學(xué)生，完全可以不作提示，而是由學(xué)生介紹、分析）教師講解：基因在染色體上呈直線排列師生歸納（1）遺傳的染色體學(xué)說的建立需要幾代科學(xué)家共同努力，是一個不斷開拓、繼承、修正和發(fā)展的過程，需要勇于探索、團(tuán)結(jié)合作、尊重科學(xué)、

16、樂于探索生命奧秘、勇于自我否定的科學(xué)精神。（2）關(guān)于遺傳物質(zhì)和遺傳規(guī)律的科學(xué)研究，不只是從一個角度展開的，而是多角度的、多維度的（從細(xì)胞學(xué)的角度、經(jīng)典遺傳學(xué)的角度、分子遺傳學(xué)的角度等）（3）遺傳的染色體學(xué)說的基本內(nèi)容：基因在染色體上，染色體是基因的載體2、孟德爾定律的細(xì)胞學(xué)解釋教師活動既然基因是在染色體上，我們能否從細(xì)胞形成配子的過程中分析孟德爾的基因分離和自由組合的原因呢下面讓我們像前一節(jié)課中模擬減數(shù)分裂的過程一樣，用電線模擬兩對染色體（5cm長的藍(lán)色、8cm長的紅色），在電線的相應(yīng)位置上扎上紅色和綠色、黑色和白色的橡皮筋，模擬兩對等位基因A和a、B和b，其他的操作方法與減數(shù)分裂模擬過程相同

17、，先研究一對同源染色體的減數(shù)分裂，再研究二對同源染色體的減數(shù)分裂，著重觀察：在減數(shù)分裂過程中染色體與基因的關(guān)系，在減數(shù)分裂形成配子時基因是否表現(xiàn)出分離和自由組合、及其原因。多媒體呈現(xiàn)問題四：在減數(shù)分裂形成配子時基因?yàn)槭裁幢憩F(xiàn)出分離和自由組合學(xué)生活動以小組為單位模擬減數(shù)分裂的過程，研究基因在減數(shù)分裂形成配子時的行為。教師活動在此過程中不斷的對各組學(xué)生加以指點(diǎn)和指導(dǎo)，回答學(xué)生提出的各種問題，并適時予以評價和鼓勵。師生歸納師生結(jié)合孟德爾分離定律和自由組合定律的染色體基礎(chǔ)的圖示，共同歸納：（1）F1在減數(shù)分裂形成配子時等位基因表現(xiàn)出分離。等位分離的原因：等位基因位于同源染色體的相同位置上，減數(shù)分裂時隨

18、著同源染色體的分離而分離。等位基因分離的時間：減數(shù)第一次分裂的后期。等位基因分離的結(jié)果：形成含A或a基因的兩種類型的配子，并且比例為11。F2出現(xiàn)31比例的原因：F1產(chǎn)生A、a兩種類型的配子且比例為11，在受精作用形成受精卵時，雌雄配子結(jié)合是隨機(jī)的，所以F2出現(xiàn)三種基因型比例為121，出現(xiàn)二種表現(xiàn)型比例為31。（2）在減數(shù)分裂形成配子時非等位基因表現(xiàn)出自由組合。非等位自由組合的原因：非等位基因位于非同源染色體的上，減數(shù)分裂時隨著非同源染色體的自由組合而自由組合。非等位基因自由組合的時間：減數(shù)第一次分裂的后期。非等位基因自由組合的結(jié)果：形成含AB、Ab、aB、ab基因的四種類型的配子，并且比例為1111。F2出現(xiàn)9331比例的原因：F1產(chǎn)生AB、Ab、aB、ab四種類型的配子且比例為1111，在受精作用形成受精卵時，雌雄配子結(jié)合是隨機(jī)的，所以F2出現(xiàn)四種