八年级下册（2024）第二节 基因在亲子代间的传递优秀学案

这是一份八年级下册（2024）第二节 基因在亲子代间的传递优秀学案，共7页。
各位同学，大家好！今天我们继续学习人教版八年级下册第六单元第二章第二节的内容 —— 基因在亲子代间的传递。在正式进入新课前，我们先明确本节课的学习目标，让大家带着方向去探究。
知识层面，我们要能描述基因、DNA 和染色体的关系，说出基因是有遗传效应的 DNA 片段；还要说明生殖过程中染色体数目的变化，解释基因在亲子代间的传递途径。能力方面，通过模拟实验，培养大家的动手操作和分析实验结果的能力；同时结合转基因番茄育种任务，提升运用遗传知识解决实际问题的能力。好，目标明确了，我们就以 “抗寒番茄研究所” 研究员的身份，开启今天的探究之旅！
首先是情景导入环节。上节课我们学习了基因控制生物的性状，还模拟了抗寒转基因番茄的培育过程。大家回顾一下，培育抗寒转基因番茄的核心步骤是什么？（稍作停顿，等待学生回应）没错，就是获取抗冻蛋白基因并将其转入普通番茄，最终获得抗寒番茄种子。那大家思考两个问题：第一，抗寒番茄能把抗寒这个优势遗传给后代吗？第二，传下去的是抗寒这个性状，还是控制抗寒的基因呢？（邀请学生回答）非常正确！抗寒番茄能将优势遗传给后代，而真正传递下去的是控制抗寒性状的基因，不是性状本身。那这节课，我们就继续扮演 “抗寒番茄研究所” 的研究员，深入探究：基因到底是如何在亲子代间传递的？
要解决这个问题，我们先自主思考一个基础问题：以人的生殖为例，基因是怎么从父母传递给子代的？大家结合之前学过的有性生殖知识想一想，亲子代之间联系的 “桥梁” 是什么？（引导学生回忆）对啦！是生殖细胞 —— 精子和卵细胞。父母的基因就是通过精子和卵细胞的结合，最终传递给子代的。那基因在生殖细胞中是如何存在的？要弄清楚这个问题，我们得先搞明白基因、DNA 和染色体三者之间的关系。
PART 01 基因、DNA 和染色体
首先进入自主学习环节，请大家阅读课本 P26-27 的内容，以小组为单位讨论解决以下三个问题：1. 抗寒转基因番茄中转入的基因是从哪里来的？2. 尝试推测基因与 DNA 的关系？3. 尝试归纳染色体与 DNA 的关系？给大家 5 分钟时间，小组内充分交流，记录讨论结果。
（5 分钟后）好，时间到。我们先来看第一个探究点：认识 DNA。科学家通过研究发现，不同生物的遗传物质有所不同，比如动物、植物、细菌的遗传物质主要是 DNA，但有些病毒的遗传物质是 RNA。所以我们可以得出一个结论：DNA 是主要的遗传物质，但不是唯一的遗传物质。而我们培育抗寒转基因番茄时，转入的抗冻蛋白基因，正是来自于其他生物的 DNA 上。
接下来探究基因与 DNA 的关系。大家看屏幕上的示意图，鱼的 DNA 上有控制是否抗寒、身体颜色、体型大小的片段；番茄的 DNA 上有控制果皮颜色、果实大小、果实形状的片段。这些能控制特定性状的 DNA 片段，就是基因。由此我们可以总结出两点：第一，基因是有遗传效应的 DNA 片段—— 只有能控制生物性状的 DNA 片段才是基因，不是 DNA 上所有片段都是基因；第二，一个 DNA 分子上有很多个基因，一个 DNA 分子可以控制生物的多种性状。
然后我们来梳理染色体与 DNA、基因的关系。大家观察染色体的结构示意图，染色体是由什么组成的？（邀请学生回答）没错，染色体是由 DNA 和蛋白质两种物质组成的。那它们的数量关系是怎样的呢？一条染色体上通常含有一个 DNA 分子，而因为一个 DNA 分子上有多个基因，所以一条染色体上也含有很多个基因。简单来说，染色体是 DNA 的载体，DNA 是基因的载体，基因就附着在染色体上，存在于细胞核中。
现在我们进行小组讨论：染色体在体细胞中是如何存在的？大家观察人的体细胞染色体分布图，思考三个问题：1. 人的体细胞中染色体的存在是否成对？尝试分析原因。2. 人的体细胞中染色体的数量有几种表示方式？3. 推测 DNA、基因在人的体细胞中存在形式？（给学生 3 分钟讨论时间）
好，哪个小组愿意分享你们的讨论结果？（邀请小组代表发言）非常棒！我们一起来总结：第一，人的体细胞中染色体是成对存在的，这是因为成对的染色体中，一半来自父亲的精子，一半来自母亲的卵细胞，结合后形成的受精卵发育成新个体，体细胞就继承了这种成对的特点。第二，人的体细胞中染色体数量有两种表示方式：46 条或者 23 对。第三，因为染色体成对存在，而 DNA 和基因都在染色体上，所以DNA 在体细胞中成对存在，基因在体细胞中也成对存在。
现在我们来整体总结一下染色体、DNA、蛋白质、基因、细胞、细胞核之间的载体关系：基因附着在 DNA 上，DNA 和蛋白质组成染色体，染色体存在于细胞核中，细胞核是细胞的控制中心。用通俗的比喻来说，细胞是一座 “房子”，细胞核是房子里的 “控制室”，染色体是控制室里的 “文件柜”，DNA 是文件柜里的 “遗传密码本”，基因就是密码本上有具体功能的 “段落”。
现在我们回到自主学习的三个问题，大家应该能准确回答了：1. 抗寒转基因番茄中转入的基因，是从鱼的 DNA 上 “剪切” 下来的；2. 基因是有遗传效应的 DNA 片段；3. 染色体是 DNA 的载体，一条染色体上有一个 DNA 分子。
解决了基因的位置和来源问题，接下来我们就要探究核心问题：番茄的基因随着染色体，是如何传递给子代的？
PART 02 基因的传递
首先我们来探究染色体的传递规律。请大家观看马蛔虫生殖过程中染色体变化的视频，注意观察体细胞、生殖细胞、受精卵中染色体的数量和存在形式变化。（播放视频）
视频看完了，大家发现了什么规律？（引导学生回答）没错，马蛔虫的体细胞中染色体成对存在，而生殖细胞（精子和卵细胞）中染色体成单存在，数量是体细胞的一半；当精子和卵细胞结合形成受精卵后，染色体数量又恢复到体细胞的水平，重新成对存在。
现在我们自主思考：番茄的体细胞中染色体的数量都是 24 条（12 对），我们先以其中一对染色体为例，完成染色体的传递过程图。大家看黑板上的示意图：父方体细胞中染色体成对存在，母方体细胞中染色体也成对存在；父亲产生精子时，染色体数量减半，成单存在；母亲产生卵细胞时，染色体数量也减半，成单存在；精子和卵细胞结合形成受精卵后，染色体数量恢复到 24 条（12 对），重新成对存在。
接下来我们具体填写番茄染色体传递过程中数量的变化：父方体细胞 24 条（12 对），母方体细胞 24 条（12 对）；精子是生殖细胞，染色体数量减半为 12 条（成单），卵细胞也是 12 条（成单）；受精卵中染色体数量为 12 条 + 12 条 = 24 条（12 对），恢复成对存在。
由此我们可以归纳出体细胞和生殖细胞中染色体、DNA、基因的存在形式，大家一起填写这个表格：
这就是生殖过程中染色体数目的变化规律：体细胞中染色体成对存在，生殖细胞中染色体成单存在且数量减半，受精卵中染色体数目恢复成对，这也保证了亲子代间染色体数目的稳定性，为基因的传递提供了基础。
那大家再思考一个问题：研究员在研究抗寒番茄时发现，抗寒番茄的后代有的具有抗寒能力，有的却没有，这是为什么呢？要解决这个问题，我们通过模拟实验来探究。
现在进入实验探究环节：模拟有性生殖过程中染色体和基因的传递。首先，老师会给每个小组分发提前准备好的纸、剪刀、彩笔。实验要求如下：1. 请大家依据课本 P29 探究实验的方法步骤，分组进行实验，组长负责分配组员工作，做到分工明确，比如有的同学绘制染色体和基因，有的同学模拟减数分裂产生生殖细胞，有的同学模拟受精作用，最终将实验结果记录在课本的表格中。2. 实验的关键是：精子和卵细胞的结合是随机的，细胞内的染色体可以自由组合，因此不同染色体上携带的基因也会自由组合。3. 实验结束后，每个小组选一人展示模拟结果，分享你们的实验过程和发现。
（给学生 10 分钟实验时间，教师巡视指导）
好，时间到，哪个小组先来展示你们的实验结果？（邀请 2-3 个小组展示）非常精彩！从大家的实验结果可以看出，亲代在产生生殖细胞时，成对的染色体和基因会彼此分离，分别进入不同的生殖细胞中，所以亲代可以产生基因组成不同的生殖细胞；而受精作用时，精子和卵细胞的结合是随机的，不同基因组成的生殖细胞结合后，形成的受精卵就会多种多样，由受精卵发育成的新个体也就多种多样。
现在我们回到之前的问题：抗寒番茄后代有的抗寒、有的不抗寒，原因是什么呢？（引导学生结合实验结果回答）没错！抗寒番茄作为亲代，其体细胞中含有控制抗寒的基因（假设为 A）和不控制抗寒的基因（假设为 a），成对存在（Aa）。在产生生殖细胞时，成对的基因会分离，一部分生殖细胞携带抗寒基因 A，另一部分携带不抗寒基因 a；当受精时，携带 A 的生殖细胞和携带 A 的生殖细胞结合，受精卵基因型为 AA，发育成的后代具有抗寒能力；携带 A 的生殖细胞和携带 a 的生殖细胞结合，受精卵基因型为 Aa，也具有抗寒能力；而携带 a 的生殖细胞和携带 a 的生殖细胞结合，受精卵基因型为 aa，就不具有抗寒能力。这就是为什么抗寒番茄的后代会出现性状差异。
课堂小结
到这里，我们今天的探究任务就完成了，现在我们来梳理本节课的核心知识点：
1.基因、DNA、染色体的关系：①基因是有遗传效应的 DNA 片段；②染色体由 DNA 和蛋白质组成，基因位于染色体上，三者的载体关系是：基因→DNA→染色体→细胞核→细胞。
2.基因的传递：①在体细胞中染色体成对存在，在生殖细胞中染色体成单存在（数目减半），受精卵中染色体数目恢复成对，这保证了亲子代间遗传物质的稳定性；②亲代产生生殖细胞时，成对的基因会分离，形成基因组成不同的生殖细胞，受精作用时生殖细胞随机结合，导致受精卵多种多样，进而使新个体呈现多样性。
随堂检测
接下来我们通过几道题目检验一下大家的学习效果，大家先独立完成，然后我们一起核对答案、分析知识点。
番茄细胞中，携带抗虫基因的遗传物质载体主要是（ ）
A. 细胞膜 B. 细胞质 C. 染色体 D. 线粒体
大家思考一下，遗传物质的载体是什么？我们刚才学过，染色体是 DNA 的载体，基因在 DNA 上，所以携带基因的遗传物质载体主要是染色体。细胞膜起到保护和控制物质进出的作用，细胞质是代谢场所，线粒体是能量转换器，都不携带基因。所以这道题的答案是 C。
番茄体细胞中有 12 对染色体，其生殖细胞中的染色体数目为（ ）
A. 6 对 B. 12 对 C. 6 条 D. 12 条
体细胞中染色体成对存在，生殖细胞中染色体成单存在且数量减半。番茄体细胞 12 对（24 条），生殖细胞中就是 12 条，成单，不是 6 对（6 对是 12 条，但表述错误，因为生殖细胞中染色体不成对）。所以答案是 D。
受精卵中的抗虫基因，其来源是（ ）
全部来自父方 B. 全部来自母方
C. 一半来自父方，一半来自母方 D. 随机来自父方或母方
这道题的答题关键是：亲代产生的生殖细胞有携带抗虫基因和不携带抗虫基因两种类型，受精时生殖细胞随机结合。如果受精卵获得了抗虫基因，可能是来自父方的精子携带，也可能是来自母方的卵细胞携带，或者双方都携带，所以抗虫基因的来源是随机来自父方或母方。A、B、C 选项都过于绝对，所以答案是 D。
下列关于基因的叙述，不正确的是（ ）
基因是控制生物性状的基本单位 B. 基因是有遗传效应的 DNA 片段
C. 基因主要存在于细胞核中的染色体上 D. 一个 DNA 分子上只有一个基因
我们逐一分析：A 选项，基因控制生物性状，是基本单位，正确；B 选项，基因是有遗传效应的 DNA 片段，正确；C 选项，基因主要在细胞核的染色体上，还有少量在细胞质中，正确；D 选项，一个 DNA 分子上有很多个基因，不是只有一个，所以 D 不正确。答案是 D。
已知人的体细胞中有 23 对染色体，那么人的精子和受精卵中的染色体数目分别是（ ）
A. 23 条、23 条B. 23 对、23 条C. 23 条、23 对D. 23 对、23 对
人的体细胞 23 对染色体，精子是生殖细胞，染色体成单存在，数目减半为 23 条；受精卵是精子和卵细胞结合形成的，染色体数目恢复为 23 对。所以答案是 C。
大家都做对了吗？如果有错误，课后一定要结合知识点再巩固一下。
今天的课就上到这里，我们通过探究明确了基因、DNA 和染色体的关系，也弄清楚了基因在亲子代间的传递规律。课后请大家完成课本上的练习题，同时思考：如果我们想让抗寒番茄的后代都具有抗寒能力，应该怎么做？下节课我们继续探讨这个问题。如果有疑问，随时可以来问老师。下课！
体细胞
生殖细胞（精子和卵细胞）
染色体
成对存在
成单存在（数量减半）
DNA
成对存在
成单存在（数量减半）
基因
成对存在
成单存在（数量减半）