摩尔根果蝇杂交实验的三种假设
摩尔根果蝇实验假说演绎五步制
摩尔根果蝇实验假说演绎五步制
1.观察现象。
摩尔根在观察果蝇遗传性状时，发现有些性状是紧密连锁的，即它们经常一起遗传，而另一些性状则是相对独立的，它们独立地遗传。
2.建立假说。
基于这些观察到的现象，摩尔根建立了一个假说：基因是生物遗传信息的基本单位，而且它们有可能位于同一染色体上，在该染色体内可能相互影响。
因此，相邻的基因就更有可能连锁遗传。
3.预测结果。
基于该假设，摩尔根预测了某些性状似乎很难变化，因为它们与其他性状之间出现了连锁。
换言之，如果一个基因位于同一染色体上的紧密连锁区域内，那么它的输送将难以分离，因此变异在该区域内就很少发生。
4.验证假说。
摩尔根进行了一系列实验来验证他的假说，针对过去已发表的研究，特别关注黑色基因和翅形基因遗传连锁的情况。
实验结果表明，这些基因确实被连锁起来，实验可复现，这意味着假说是正确的。
5.发表结论。
基于实验结果，摩尔根发表了结论称：我们可以将遗传学解释为基因篇章的科学研究，我们可以使用当今现代细胞学基础来解释他们如何在染色体上定位，同时我们应该承认，这些定位很可能使基因之间的遗传联系更加密切或相对独立。
科学史上真实的摩尔根果蝇实验
科学史上真实的摩尔根果蝇实验“基因在染色体上”是人教版新课标教材必修3《遗传与进化》模块中至关重要的内容，起着承上启下的作用，既将遗传规律与减数分裂巧妙地联系起来，揭示了分离定律和自由组合定律的实质，又为伴性遗传的学习打下了基础。
教材在编排上采用了假说演绎模式，考虑到学生的接受水平，教材对摩尔根的果蝇实验这段科学史进行了简化处理，与高等教材中相关的内容有较大差异。
一、问题1.人教版新课标教材中本节内容的假说演绎模式[1]（1）摩尔根的实验结果（发现问题）：摩尔根在一群红眼果蝇中发现了一只白眼雄果蝇，并做了如下实验：由实验可判断红眼为显性性状（W），白眼为隐性性状（w）。
F2中红眼果蝇和白眼果蝇之间的数量比是3∶1，这样的遗传表现符合分离定律，但如何解释F2中白眼果蝇只有雄性这一现象呢？（2）分析问题（提出假设）：摩尔根设想，如果控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体不含它的等位基因，则可合理解释图1所示的果蝇实验，见图2。
（3）对假设进行推理性解释（演绎推理）：依据假设可预测测交实验的结果，见图3。
此处的测交实验也叫回交实验，是指最早出现的那只白眼雄果蝇与它的红眼女儿交配[2]。
（4）设计或分析实验（验证推理的正确性从而说明假设成立）：回交实验结果与预测结果一致，从而验证了假设。
2.刘祖洞《遗传学》上册中的假说演绎模式人教版新课标教材P29指出：摩尔根做了图1所示的实验，然后提出了假设，并通过测交（回交）等实验验证了假设。
刘祖洞《遗传学》上册则指出[3]：摩尔根先做了图1所示的实验，紧接着做了回交实验，然后提出假设。
假设内容为：控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体不含它的等位基因。
假设可合理地解释图1所示实验和回交实验。
为了验证假设，摩尔根设计了三个新的实验，其中有一组实验最为关键，即白眼雌果蝇与亲本中红眼雄果蝇交配，按照假设可预期，子代中雄果蝇都是白眼，雌果蝇都是红眼。
实验的结果和预期完全符合，假设得到了证实。
摩尔根和他的果蝇杂交实验
F1
XWXw
×
XwY
配子 XW Xw
Xw Y
测交后代 XWXw XwXw
XWY
XwY
雌红眼 雌白眼 雄红眼 雄白眼
比例：测1交: 后代：红1:眼:白眼1:= 1:1 1
（四)摩尔根等人亲自做了该实验，实验结果如下：
F1
×
测交后代
红眼 红眼 雌雄 126 132
白眼 白眼 雌雄 120 115
测交结果： 红眼 ： 白眼= 1 : 1
摩尔根是一位敢于怀疑、勤奋实践的人。
繁殖快，后代数量多 4.
1910年摩尔根进行 (3)其它决定方式:如蜜蜂（染色体数目） 果蝇杂交实验 （二)、 对实验现象的解释
常染色体：与性别决定无关的染色体
假说—演绎 找到基因在染色体 上的实验证据
(2)男女的性别是由什么决定的？
基因与染色体存在什么关系？
基因究竟是什么物质呢？ 基因与染色体存在什么关系？
人类探索基因神秘踪迹的历程
（二)、 对实验现象的解释
1866年孟德尔的 发现了遗传因子 ③提出“基因在染色体上”的假说。
——证明了基因在染色体上
假说—演绎
豌豆杂交实验 摩尔根与果蝇的不解之缘
若用w表示控制眼睛颜色的基因，红眼W,白眼w.
（基因）
繁殖快，后代数量多 4.
3/4红眼（雌、雄） 1/4白眼（雄）
性染色体
3对常染色体+ XX
3对常染色体+XY
雌雄果蝇体细胞中染色体组成有何异同？
染 色 体 常染色体：与性别决定无关的染色体 的 类 型 性染色体：与性别决定有关的染色体，如X、Y染色体
男性染色体图
女性染色体图
思考:
体验“假说—演绎法”在果蝇杂交实验中的应用
体验“假说—演绎法”在果蝇杂交实验中的应用作者：潘周全石欣来源：《求学·教学教研版》2018年第10期摘要：生物学是一门实验科学，教材上编排了很多经典实验，教师在实验教学中若是照本宣科，不仅不能让学生充分理解实验的思路和意义，也不能培养学生的科学探究能力和理性思维。
因此，实验的教学要求教师精心设计一系列问题情境，引导学生不断思考。
关键词：探究；实验；假说摩尔根的果蝇杂交实验，是遗传学中一个非常经典的实验。
笔者在从教期间，也曾多次跟学生讲过摩尔根的杂交实验，其中遇到了一些问题，引发很多思考：一、常规方案很多教师在讲这个实验的时候都曾和笔者一样，按照教材上的顺序、教参上的流程按部就班来讲。
第一步：先是介绍果蝇的杂交实验，然后让学生从中发现问题。
第二步：引出摩尔根的设想——控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体上不含它的等位基因。
这种设想能够很好地解释实验现象。
第三步：设计实验，进行验证。
学生根据前面所学的知识，也能够很快地设计测交实验进行演绎推理。
并且教材上直接告诉我们摩尔根等人通过测交实验验证了这一假设。
第四步：进行实验，得出结论。
这种方案，按部就班，逐步延伸，看起来似乎也是合情合理。
然而，笔者在教学中却碰到了一系列的问题。
在学习了X、Y染色体的同源区段与非同源区段之后，有学生就对摩尔根的果蝇杂交实验提出了质疑：为什么摩尔根只假设控制白眼的基因在X 染色体上，Y染色体上没有相应的等位基因？如果基因在X、Y染色体的同源区段，同样可以解释实验现象，并且用教材上的测交实验也能够验证这一结论！学生的质疑很在理！随后，笔者翻阅了众多资料发现：人教版教材对于该实验的解释其实是隐含部分实验假设以及分析说明的。
所以，如果按教材上的内容来给学生讲解，勤于思考的学生就会发现问题。
二、改进后的方案对本节内容的教学，我们要打破常规，另辟蹊径，才能让学生彻底弄明白这个实验的来龙去脉。
摩尔根实验的教学，不同的教师有不同的教法，笔者认为用问题探究法来贯穿这个实验可以一举多得。
摩尔根果蝇杂交实验的三种假设
摩尔根果蝇杂交实验的三种假设按常理应该会有三种假设：控制果蝇眼色的基因可能在:(1)X染色体上(2)在Y染色体上(3)在XY染色体上都有，如果他不作出这样的三种假设之后一一排除的话，别人可能就会用另外两种假设的观点反驳他！想到这里，我的思路豁然开朗：如果将实验一的结果展示给学生，让学生进行分析，学生肯定能想到控制眼色性状的基因在性染色体上，但是不一定能得出基因由X染色体所携带这个假设。
我想我的学生肯定也能想到另外两种假设，于是在课堂我是这样处理的：先展示实验一，学生回答出红眼对白眼为显性，且眼色的性状符合孟德尔定律。
但我又提示：细心的摩尔根在实验结果中又有了新的发现：眼色性状与性别有关，而分离定律不能解释性别问题。
你认为控制红、白眼的基因位于什么染色体上？学生想到有可能是在性染色体上。
我再次提示：果蝇有两种性染色体，分别是X和Y，你认为控制果蝇眼色的基因是在哪条染色体上？这时让同学讨论交流，并鼓励学生进行假设。
学生通过讨论后出现分歧，大部分的学生认为控制果蝇眼色的基因位于Y 染色体上，有少部分的学生认为该基因在X染色体上，还有个别学生认为可能两个染色体上都有该基因。
该如何让学生推翻错误假设，得到正确结论呢？这个问题是个难点。
一般来说在生物学生推翻错误假设的方法就是亲自去做实验，但是在课堂上做果蝇实验也不太现实。
我想最好有一种办法能让学生自己把错误结论推翻，这样学生错得心服口服并且又记忆深刻。
经过尝试，我发现可以利用刚刚学过的书写遗传图解的方式来解决这一重难点。
但是这种基因型的写法是以前没接触过的，所以我先教会大家性染色体上基因的写法：举两个例子如白眼雄蝇和红眼雌蝇如果假设基因位于X染色体上，则白眼雄蝇表示为XbY，红眼雌蝇表示为XBXB 如果假设基因位于Y染色体上, 则白眼雄蝇表示为XYb 红眼雌蝇表示为XX如果假设基因X染色体和Y染色体上都有，则白眼雄蝇表示为XbYb，红眼雌蝇表示为XBXB然后学生在白纸上尝试用遗传图解解释实验现象，经过尝试，大家发现“基因位于Y染色体上”的假设很明显是不正确的，而其余两种假设都可以解释实验一的现象。
2019-2020年高二生物 对摩尔根果蝇杂交实验的分析及教学策略
2019-2020年高二生物对摩尔根果蝇杂交实验的分析及教学策略1.对教材内容的分析1903年，美国遗传学家萨顿用蝗虫细胞作为实验材料，研究精子和卵细胞的形成过程。
他发现了减数分裂过程中，基因和染色体的行为的一致性，所以萨顿用类比推理的方法提出假说：基因在染色体上。
但是类比推理的出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否，还需要观察和实验的检验。
接下来，美国生物学家摩尔根用果蝇杂交实验为基因位于染色体上提供了证据。
摩尔根选用果蝇作为实验材料的原因：果蝇是一种昆虫，有体小、繁殖快、生育力强、饲养容易等优点。
1909年，摩尔根从野生型的红眼果蝇培养瓶中发现了一只白眼的雄果蝇，这只例外的白眼雄果蝇特别引起了他的重视，他抓住这个例外不放，用它作了一系列设计精巧的实验。
摩尔根首先做了实验一：P 红眼（雌）×白眼（雄）↓F1红眼（雌、雄）↓F1雌雄交配F2红眼（雌、雄）白眼（雄）3/4 1/4从实验一中，不难看出F1中，全为红眼，说明红眼对白眼为显性，而F2中红眼和白眼数量之比为3:1，这也是符合遗传分离规律的，也表明果蝇的红眼和白眼由一对等位基因来控制。
所不同的是白眼性状总与性别相关联。
如何解释这一现象呢？摩尔根认为，既然果蝇的眼色遗传与性别相关联，说明控制红眼和白眼的基因在性染色体上。
在20世纪初期，生物学家对于果蝇的性染色体有了一定的了解。
果蝇是XY型性别决定的生物，果蝇的Y染色体比X染色体长一些。
X染色体和Y染色体上的片段可以分为三个区段：X染色体上的非同源区段、Y染色体上的非同源区段和同源区段。
（如下图）。
在雌果蝇中，有一对同型的性染色体XX，在雄果蝇中，有一对异型的性染色体XY。
那果蝇的眼色基因到底在哪里呢？是在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中哪个区段上呢？教材出示了摩尔根的假设，他认为：控制白眼性状的隐性基因由X染色体所携带，Y染色体上不带有白眼基因的等位基因，即控制果蝇眼色的基因在Ⅰ区段上。
之后摩尔根用这个假设合理的解释了他所得到的实验现象即实验一。
摩尔根果蝇实验的铁证——Bridges, C实验,邓过房
摩尔根果蝇实验的铁证——Bridges, C实验我们都知道，摩尔根的果蝇实验得出的经典结论是：白眼基因在X染色体上，那么，摩尔根是如何通过实验确确切切的验证了自己的结论是可信的呢？要回答这个问题，其实涉及到了另外一个人物，摩尔根的学生：Bridges, C，是他通过发现X染色体不分离现象，为“W/W+基因在X染色体上”结论提供最直接的证据。
那么，Bridges, C实验又是如何进行的呢？下面和我一道，进行细致分析。
1.两种实验分析两种测交实验：方式1：让F1的红眼雌蝇与F2的白眼雄蝇交配F1的红眼雌蝇× F2的白眼雄蝇基因型 X W X w X w Y↙↘↙↘配子 X W X w X w Y预期结果：子代基因型 X W X w X w X w X W Y X w Y表现型红眼雌蝇白眼雌蝇红眼雄蝇白眼雄蝇比例 1 ： 1 ： 1 ： 1方式2：让F1的红眼雄蝇与白眼雌蝇交配F1的红眼雄蝇×白眼雌蝇基因型 X W Y X w X w↙↘↓配子 X W Y X w预期结果：子代基因型 X W X w X w Y表现型红眼雌蝇白眼雄蝇图1比例 1 ： 1以上两种方式结果不同，哪种是摩尔根进行的测交实验？如果只根据方式1的测交结果是不能令人信服的。
我们现在知道果蝇的X与Y染色体也具有同源区段如图1，同源区段存在有相同基因或等位基因[1]如果X与Y染色体同源区段存在控制眼色的基因，摩尔根的实验也可以解释，如下：1P 红眼雌蝇×白眼雄蝇X W X W X w Y w↓F1 X W X w X W Y w红眼雌蝇红眼雄蝇↓F1相互交配F2 X W X W X W X w X W Y w X w Y w红眼雌蝇红眼雌蝇红眼雄蝇白眼雄蝇假设X与Y同源区段都有控制眼色基因，以上方式1的测交实验结果是：F1红眼雌蝇×白眼雄蝇X W X w X w Y w↓子代基因型： X W X w X w X w X W Y w X w Y w表现型：红眼雌蝇白眼雌蝇红眼雄蝇白眼雄蝇以上可知，按照方式1进行测交实验两种情况结果相同。
果蝇杂交实验三大遗传规律讲课文档
画一表格；根据统计数据，验证连锁遗传规律， 计算单交换，双交换的数据；基因定位及基因 间的距离
时间安排（根据具体情况调整）(生物基地61)
3.31 4.7 4.14 4.21 4.28 5.2 5.5 5.12
观察、配组合 倒亲本 F1自交（换新管，雌5,雄3只） 倒F1 统计1 统计2 统计3 交作业
时间安排（根据具体情况调整）(农学62)
4.10 4.17 4.24 5.1 5.8 5.12 5.15 5.22
观察、配组合 倒亲本 F1自交（换新管，雌5,雄3只） 倒F1 统计1 统计2 统计3 交作业
验证独立分配规律
世代 统计 正交:♀黑体(aaX+X+) 日期 x♂三隐性(AA XwY)
反交：♀三隐性(AA XwXw) x ♂黑体(aaX+Y)
灰红 灰白 黑红 黑白 灰红 灰白 黑红 黑白 F2
总计实际观 察个数 理论比例 理论个数 卡方值 P
根据计算结果判断是否符合理论比例。
F2
(灰红9:灰白3:黑红3:黑白1)
反交:
♀三隐性 (AAXWXW) × ♂黑体(aaX+Y )
F1: ♀灰体红眼:♂灰体白眼
( AaX+XW:AaXWY )
F2 : 灰红:灰白:黑红:黑白
比例？
伴性遗传
考察性状:眼色，性别
正交:黑体(X+X+)×三隐性(XwY)
反交:三隐性(XwXw)×黑体(X+Y)
70%酒精棉球将镊子、白瓷盘擦干净，手 指及毛笔消毒
仍需饲养的果蝇宜轻度麻醉，以便复苏
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按常理应该会有三种假设：控制果蝇眼色的基因可能在:(1)X染色体上(2)在Y染色体上(3)在XY染色体上都有，如果他不作出这样的三种假设之后一一排除的话，别人可能就会用另外两种假设的观点反驳他！
想到这里，我的思路豁然开朗：如果将实验一的结果展示给学生，让学生进行分析，学生肯定能想到控制眼色性状的基因在性染色体上，但是不一定能得出基因由X染色体所携带这个假设。
我想我的学生肯定也能想到另外两种假设，于是在课堂我是这样处理的：先展示实验一，学生回答出红眼对白眼为显性，且眼色的性状符合孟德尔定律。
但我又提示：细心的摩尔根在实验结果中又有了新的发现：眼色性状与性别有关，而分离定律不能解释性别问题。
你认为控制红、白眼的基因位于什么染色体上？学生想到有可能是在性染色体上。
我再次提示：果蝇有两种性染色体，分别是X和Y，你认为控制果蝇眼色的基因是在哪条染色体上？这时让同学讨论交流，并鼓励学生进行假设。
学生通过讨论后出现分歧，大部分的学生认为控制果蝇眼色的基因位于Y染色体上，有少部分的学生认为该基因在X染色体上，还有个别学生认为可能两个染色体上都有该基因。
该如何让学生推翻错误假设，得到正确结论呢？这个问题是个难点。
一般来说在生物学生推翻错误假设的方法就是亲自去做实验，但是在课堂上做果蝇实验也不太现实。
我想最好有一种办法能让学生自己把错误结论推翻，这样学生错得心服口服并且又记忆深刻。
经过尝试，我发现可以利用刚刚学过的书写遗传图解的方式来解决这一重难点。
但是这种基因型的写法是以前没接触过的，所以我先教会大家性染色体上基因的写法：
举两个例子如白眼雄蝇和红眼雌蝇
如果假设基因位于X染色体上，则白眼雄蝇表示为XbY，红眼雌蝇表示为XBXB 如果假设基因位于Y染色体上, 则白眼雄蝇表示为XYb红眼雌蝇表示为XX
如果假设基因X染色体和Y染色体上都有，则白眼雄蝇表示为XbYb，红眼雌蝇表示为XBXB
然后学生在白纸上尝试用遗传图解解释实验现象，经过尝试，大家发现“基因位于Y染色体上”的假设很明显是不正确的，而其余两种假设都可以解释实验一的现象。
再如何二者择一呢？这又是一个新的难题。
我想到类比孟德尔所用的测交方法：如果Aa确实产生两种类型的配子，如何找到一组杂交实验能让A和a的基因显出来呢？应该是让其和隐性纯合子杂交。
同样，如果假设控制果蝇眼色的基因在XY染色体上都有，那么一只纯合红眼雄蝇基因型应该是XBYB，如何让它产生的两种配子都显出来呢？应该是让其和隐性纯合子：白眼雌蝇杂交，这就是实验三。
如何得到白眼雌蝇呢，在摩尔根所作的实验二就可以得到白眼雌蝇。
那么按照两种不同的假设，用纯合红眼雄蝇和白眼雌蝇杂交分别会得到什么样的结果呢？下面是两种不同的假设所得到的结果：
学生按照这样的方法，用不同的假设分别会得到不同的预期，那么哪一种对呢？展示下面摩尔根作的实验三的结果，结论自然显而易见。
在这个过程中，通过尝试书写遗传图解解释实验现象，不仅能提高应用遗传图解分析和解释遗传学问题的能力，还可以提高学生分析现象、推理验证和解决问题的综合思维能力。
以上教学过程的设计是以摩尔根的果蝇实验为材料，以学生的思维过程为线索进行设计，可能当初摩尔根的思路和我们想的并不完全一样，但是我觉得这种教学过程的设计有利于引起学生探究过程中的矛盾冲突，便于突破教学重点和难点。
在这节课中，学生经历了一个科学探究过程，首先深入思考作出自己的假设，并与其他同学一起探讨交流，然后自己的推理分析又推翻了自认为很有道理的假设，当三组不同假设的学生集合自己的智慧结晶，最终用遗传图解的方式解决这个矛盾后，学生对正确的结论会有更深刻的认识，在自己的脑海中也会留下深刻的印象。
也正是在这种潜移默化的学习中，学生的生物科学素养得到了提高。