2.2基因在染色体上课件高一下学期生物人教版必修2

基因和染色体的关系第2章2.2基因在染色体上本节聚焦科学家发现基因与染色体有哪些平行关系？摩尔根如何证明基因位于染色体上？摩尔根的果蝇杂交实验给我们哪些启示？怎样从基因和染色体的层面解释孟德尔遗传规律？问题探讨人有46条染色体，但是旨在揭示人类基因组遗传信息的人类基因组计划却只测定人的24条染色体的DNA序列。1.对人类基因组进行测序，为什么首先要确定测哪些染色体？2.为什么不测定全部46条染色体？因为基因在染色体上。要测定某个基因序列，首先要确定该基因在哪条染色体上，如果要测定人类基因组的基因序列，就要知道包含人类基因组的全部染色体组由哪些染色体组成。人有22对常染色体和1对性染色体。在常染色体中，每对同源染色体的形态、大小相同，结构相似，上面分布的基因是相同的或者是等位基因，所以只对其中一条进行测序就可以了；而性染色体X和Y的差别很大，基因也大为不同，所以两条性染色体都需要测序，因此人类基因组计划测定了22条常染色体和两条性染色体X和Y，共24条。如果测定46条，耗资巨大，工作量会增加一倍，但得到的绝大多数基因序列都是重复的。一萨顿的假说1903年，美国科学家萨顿用蝗虫细胞作材料，研究精子和卵细胞的形成过程。发现孟德尔假设的一对遗传因子，其分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。减数第一次分裂时，同源染色体的分离。孟德尔分离定律DdDd减数分裂杂合子在形成配子时，成对的遗传因子分离。一萨顿的假说

基因和染色体的行为存在着明显的平行关系基因的行为染色体的行为杂交过程中保持：__________也有：_____________体细胞中存在形式_________存在__________存在在配子中存在形式只有成对基因中的_______只有成对染色体中的_________体细胞中的来源成对中的基因一个来自______

一个来自______

同源染色体一条来自______一条来自______形成配子时组合方式非等位基因：________非同源染色体：________成对成对一个一条父方母方父方母方自由组合自由组合完整性和独立性相对稳定的形态结构一萨顿的假说

受精作用受精卵亲代配子子代染色体行为基因行为DDddDdDdDd受精作用看不见的染色体基因在染色体上推理基因看得见的

平行关系深度思考：通过对遗传因子与同源染色体的行为变化的比较，展开你的想象，你能作出怎样的推测或假设？①染色体就是基因；②可能基因在染色体上，染色体是基因的载体。一个生物的性状是由基因控制的，大多数生物的性状成百上千，但生物的染色体数目却是有限的，比如，人的染色体只有23对，你能根据这个事实检验上述假设是否成立吗？萨顿在“遗传和染色体”一文（1903年）中说：“父本和母本的染色体联合成对及它们在减数分裂中的分离构成孟德尔定律的基础”。就是说，只要假定基因是在染色体上，分离定律和自由组合定律就会从细胞水平得到解释。一萨顿的假说思考•讨论：分析减数分裂中基因和染色体的关系如果你也认为“基因在染色体上”，请在图中的染色体上标出基因符号，解释孟德尔杂交试验。高茎高茎矮茎高茎D

dD

Dd

d

D

d

d

d×减数分裂受精减数分裂高茎减数分裂P配子F1F1配子高茎矮茎F2dDdDD

DDDdd基因真的位于染色体上吗？二、基因位于染色体上的实验证据

我不相信孟德尔，更难以相信萨顿毫无事实根据的臆测！我更相信的是实验证据，我要通过确凿的实验找到基因和染色体的关系！萨顿的假说遭到同时代的遗传学家摩尔根的强烈质疑。

类比推理得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。摩尔根的这种大胆质疑，科学务实的研究精神是值得我们努力学习的。遗传学实验材料——果蝇的优点：1.个体小，易饲养2.繁殖快，后代多3.具有易于区分的相对性状4.染色体少，易观察（4对）二、基因位于染色体上的实验证据补充知识

雌果蝇自羽化开始10小时之内尚未性成熟而无交配能力，之后的生殖器官有受精囊，可保存与多只雄果蝇交配所得的大量精子。因此，在做果蝇杂交实验的时候，为确保实验结果可靠，雌果蝇必须未交配过，即处女蝇。常染色体：与性别决定无关的染色体。(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)性染色体：与性别决定有关的染色体。雄果蝇：XY雌果蝇：XX二、基因位于染色体上的实验证据注：雌雄同株的植物没有常染色体和性染色体之分。XYⅠⅡⅢ(1)非同源区段①基因只存在于X染色体（Ⅰ区段）上②基因只存在Y（Ⅲ区段）上Ｘ、Ｙ同源区段的基因是成对存在的。(2)在同源区段ⅡX

Y-雄性：XY-雄性：X

Y-雄性：-二、基因位于染色体上的实验证据基因的表示方法如果基因在常染色体上:如果基因在性染色体上:DD、Dd、dd则将基因符号写在性染色体符号的右上角。如XWXW

PF1F2红眼（雌、雄）白眼（雄）3/41/4红眼（雌、雄交配）×红眼（雌）白眼（雄）二、基因位于染色体上的实验证据果蝇眼色杂交实验果蝇眼色的遗传有何特殊之处？果蝇的眼色遗传是否符合分离定律？判断果蝇眼色性状的显隐性关系？红眼对白眼为显性。F2中，红:白≈3:1，符合分离定律。F2中，白眼果蝇均为雄性。提出问题为什么白眼性状的表现总与性别相关联？XYⅠⅡⅢ假说①：控制白眼的基因是在Y染色体上，X染色体上没有它的等位基因。假说②：控制白眼的基因是在X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因。假说③：控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上。二、基因位于染色体上的实验证据提出假说假说①：控制白眼的基因是在Y染色体上，X染色体上没有它的等位基因。控制白眼的基因（用w表示）PF1×

红眼雌果蝇

XX白眼雄果蝇

XYw

比例

XX红眼雌

XYw白眼雄1:1×♀P♂F1♀♂红眼白眼红眼不符合二、基因位于染色体上的实验证据假说②：控制白眼的基因是在X染色体上,Y染色体上没有它的等位基因。红：白=3：1PF1F2×

红眼雌果蝇

XWXW白眼雄果蝇

XwY

比例

XWXw红眼雌

XWY红眼雄×

XWXW

红雌

XWXw

红雌

XWY

红雄XwY

白雄符合二、基因位于染色体上的实验证据×♀P♂F1F2自由交配♀♂♀♂红：白=3:1♂红眼白眼红眼假说③：控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上。红：白=3：1PF1F2×

红眼雌果蝇

XWXW白眼雄果蝇

XwYw

比例

XWXw红眼雌

XWYw红眼雄×

XWXW

红雌

XWXw

红雌

XWYw

红雄XwYw

白雄符合二、基因位于染色体上的实验证据×♀P♂F1F2自由交配♀♂♀♂红：白=3:1♂红眼白眼红眼红眼雌白眼雄PF1XWXwXwY

×XWXw红眼雌XwXw白眼雌XWY红眼雄XwY白眼雄红雌：白雌：红雄：白雄

=1：1：1：1比例红眼雄白眼雌PF1XWYXwXw

×XWXw红眼雌XwY白眼雄红雌：白雄=1：1比例二、基因位于染色体上的实验证据假说②：控制白眼的基因是在X染色体上,Y染色体上没有它的等位基因。演绎推理设计测交实验，F1与隐性纯合子杂交。回交红眼雌白眼雄PF1XWXwXwYw

×XWXw红眼雌XwXw白眼雌XWYw红眼雄XwYw白眼雄比例假说③：控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上。红眼雄白眼雌PF1XWYwXwXw

×XWXw红眼雌XwYw白眼雄比例红雌：白雌：红雄：白雄=1：1：1：1红雌：白雄=1：1二、基因位于染色体上的实验证据演绎推理设计测交实验，F1与隐性纯合子杂交。回交摩尔根果蝇杂交实验一个特定的基因位于一条特定的染色体上，也就证明了基因位于染色体上。白眼（雌）╳红眼（雄）XwXw╳XWYXWXwXwY红眼（雌）白眼（雄）XwXw╳XWYWXWXwXwYW红眼（雌）红眼（雄）②白眼基因只位于X染色体上。白眼基因位于X和Y染色体同源区段上。二、基因位于染色体上的实验证据正交反交③符合不符合控制白眼的基因是在X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因。

摩尔根通过实验观察，把一个特定的基因（控制白眼的基因w）和一条特定的染色体（X染色体）联系起来，最终确定了基因在染色体上的结论。二、基因位于染色体上的实验证据得出结论

从孟德尔理论的怀疑者成为孟德尔理论坚定的支持者。实验检验：根据假说预期测交实验结果得出结论：实验结果与预期结果一致，假说成立—基因在染色体上控制白眼基因（w）在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因如何解释白眼性状的表现总是与性别相联系？提出问题：作出假说：回顾摩尔根的实验：演绎推理：进行测交实验假说演绎法思考：细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？不是。①真核生物的核基因都位于染色体上，而质基因位于线粒体等细胞器内；②原核生物的基因有的位于拟核区DNA分子上，有的位于细胞质的质粒上。1910年，摩尔根与白眼果蝇结缘，证明基因位于染色体上。1909年，“遗传因子”正式改名“基因”。1902年，萨顿提出“遗传因子位于染色体上”的假说。19世纪，生物学家发现细胞核中有一种叫“染色体”的物质。摩尔根经过十多年的努力，证明了基因在染色体上线性排列。二基因在染色体上的实验证据

摩尔根等人的工作将一个特定的基因和一条特定的染色体(X染色体)联系起来。通过实验证明了基因在染色体上果蝇有4对染色体，携带的基因大约有1.3万多个。人有23对染色体，携带的基因大约有2.6万个。结论1：一条染色体上有许多个基因结论2：基因在染色体上呈线性排列果蝇X染色体上的一些基因摩尔根团队的其它研究成果：（1）发明了测定基因位于染色体上的相对位置的方法；（2）证明了基因在染色体上呈线性排列；（3）发现了遗传第三大定律——基因的连锁和互换定律等。黄身白眼红宝石眼朱红眼深红眼棒状眼短硬毛截翅AAaaBBbbAAaaBBbbA、B基因连锁B、b基因互换三孟德尔遗传规律的现代解释Dd12Dd12DdD1Dd2ddDDd

孟德尔所说的一对遗传因子就是位于___对__________上的_______，不同对的遗传因子就是位于____________上的___________；一同源染色体等位基因非同源染色体非等位基因A与B、C与D同源染色体：非同源染色体：等位基因：非等位基因：A与C（D）、B与C（D）Y与y、R与rY(y)与R(r)ABCDYyRr三孟德尔遗传规律的现代解释基因的分离定律的实质在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代Dd12Dd12DdD1Dd2ddDDd三孟德尔遗传规律的现代解释

基因的自由组合定律的实质位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。AaBbABabaABbA或ABABababABABababABABababAAbbaaBBAaBbAbaBBAab杂合子体细胞配子配子dBBaAD等位基因等位基因非同源染色体非等位基因相同基因同源染色体同源染色体所有的非等位基因都能自由组合吗？并不是所有非等位基因都遵循自由组合定律，只有非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律。练习与应用一、概念检测1.基于对同源染色体和非同源染色体上相关基因的理解，判断下列相关表述是否正确。(1)位于一对同源染色体上相同位置的基因控制同一种性状。()(2)非等位基因都位于非同源染色体上。()√×2.基因主要位于染色体上，下列关于基因和染色体关系的表述，错误的是()A.染色体是基因的主要载体B.染色体就是由基因组成的C.一条染色体上有多个基因D.基因在染色体上呈线性排列B练习与应用

3.基因和染色体的行为存在平行关系。下列相关表述，错误的是()A.复制的两个基因随染色单体分开而分开B.同源染色体分离时，等位基因也随之分离C.非同源染色体数量越多，非等位基因组合的种类也越多D.非同源染色体自由组合，使所有非等位基因也自由组合D二、拓展应用1.用白眼雌果蝇和红眼雄果蝇杂交，通过眼睛颜色可判断子代果蝇的性别；用白眼雄果蝇和红眼雌果蝇杂交，通过眼睛颜色却不能判断子代果蝇的性别，这是为什么?用其他杂交组合，能否通过眼睛颜色判断子代果蝇的性别呢?红眼雌果蝇的基因型有XWXW和XWXw两种类型，白眼雄果蝇的基因型为XwY。如果基因型为XWXW的红眼雌果蝇与基因型为XwY的白眼雄果蝇杂交，则子一代无论雌雄，全部为红眼，如果基因型为XWXw的红眼雌果蝇与基因型为XwY的白眼雄果蝇杂交，那么子代雌果蝇和子代雄果蝇都是既有红眼，也有白眼，因此无法通过眼睛颜色判断子代果蝇的性别。果蝇眼睛颜色的杂交实验，共有红眼雌果蝇(XWXW或XWXw)与红眼雄果蝇(XWY)、红眼雌果蝇(XWXW或XWXw)与白眼雄果蝇(XwY)、白眼雌果蝇(XwXw)与白眼雄果蝇(XwY)、白眼雌果蝇(XwXw)与红眼雄果蝇(XWY)杂交等组合。只有白眼雌果蝇(XwXw)与红眼雄果蝇(XWY)杂交的子代，红眼全为雌性，白眼全为雄性，可以通过眼睛颜色判断子代果蝇的性别。练习与应用

2.生物如果丢失或增加一条或几条染色体，就会出现严重疾病甚至死亡。但是在自然界，有些动植物的某些个体是由未受精的生殖细胞(如卵细胞)单独发育来的，如蜜蜂中的雄蜂等。这些生物虽然体细胞中的染色体数目减少了一半，但它们仍能正常生活。你如何解释这现象?这些生物的体细胞中的染色体数日虽然减少了一半，但仍具有一整