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第2章 基因和染色体的关系
第2节 基因在染色体上
学习目标
1、基于基因和染色体的相关事实，运用归纳、概括、演绎推理等科学思维，阐明基因在染色体上，进一步体会假说-演绎法。
2、从基因和染色体关系的角度，对孟德尔遗传规律作出现代解释。
3、认同科学研究需要丰富的想象力，敢于质疑、探索求真的科学精神，以及对科学的热爱。
问题探讨
Q1：对人类基因组进行测序，为什么首先要确定测哪些染色体？
Q2：为什么不测定全部46条染色体？
基因在染色体上
历时回顾
孟德尔豌豆杂交实验：
发现了遗传的两大定律
给“遗传因子”新的名字：
基因
约翰逊命名：
基因究竟在哪里？
减数分裂的研究：
抓住这一线索的人是美国遗传学家：萨顿
人类基因组计划
一、萨顿的假说
24条
受精卵
新个体
♀
♂
24条
24条
24条
12条
12条
减数分裂
减数分裂
萨顿发现：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。
推断（假说）：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因就在染色体上。
两两成对，共12对，每对染色体中一条来自父方，一条来自母方。
假说依据：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。
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
DD
dd
D
d
Dd
受精作用
Dd
看不见的
染色体
基因
看得见的
平行关系
基因在染色体上
推理
分离定律
一、萨顿的假说
受精卵
亲代
配子
子代
染色体行为
基因行为
看不见的
染色体
基因
看得见的
平行关系
基因在染色体上
推理
自由组合定律
受精作用
如
YyRr
YR
yr
yR
Yr
YYRr
YYRr
受精作用
如
研究方法：类比推理
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
研究方法：类比推理
项目 基因 染色体
独立性 基因在杂交过程中保持__________________ 染色体在配子形成和受精过程中，具有________________________
存在方式 在体细胞中基因成对存在，在配子中只有____________________ 在体细胞中染色体成对存在，在配子中只有____________________
来源 体细胞中成对的基因一个来自_______，一个来自______ 体细胞中成对的染色体(即同源染色体)一条来自_____，一条来自______
分配 __________在形成配子时自由组合 ______________在减数分裂Ⅰ的后期自由组合
成对的基因中的一个
成对染色体中的一条
父方 母方
父方
母方
非等位基因
非同源染色体
完整性和独立性
相对稳定的形态结构
一、萨顿的假说
分析减数分裂中基因和染色体的关系
你同意以上分析吗？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，解释孟德尔一对相对性状的杂交试验。（图中染色体上的黑/蓝色横线代表基因的位置）
高 茎
高 茎
矮 茎
高 茎
D d
D D
d d
D d
d d
×
减数
分裂
受 精
减数
分裂
高 茎
减数
分裂
P
配子
F1
F1配子
高茎
矮茎
F2
d
D
d
D
D D
D
D d
d
一、萨顿的假说
判断正误
(1)萨顿利用假说—演绎法，推测基因位于染色体上，且基因都位于染色体上(　　)
(2)体细胞中基因成对存在，配子中只含1个基因(　　)
(3)蝗虫体细胞中的24条染色体，12条来自父方，12条来自母方(　　)
×
×
√
美国生物学家摩尔根（T.H.Morgan)曾经明确表示过不相信孟德尔的遗传理论。对萨顿的基因位于染色体上的学说更持怀疑态度，认为这是主观的臆测，缺少实验证据。
摩尔根（T.H.Morgan）
美国生物学家
二、基因位于染色体上的实验证据
二、基因位于染色体上的实验证据
阅读教材，解决以下问题：
1. 摩尔根选用的实验材料？实验过程步骤？
2. 果蝇的红眼和白眼性状，哪种是显性性状？判断依据？
3. F2中红眼果蝇和白眼果蝇的性状分离比是多少？是否符合基因的分离定律？
4. 根据白眼性状的遗传特点，摩尔根作出了什么假设？
果蝇
二、基因位于染色体上的实验证据
果蝇作为遗传学实验材料的优点：
①易饲养，繁殖快
②后代数量多
③有许多易于区分的性状，便于观察统计
④染色体少，易观察（4对）
常染色体
3对：ⅡⅡ，Ⅲ Ⅲ，Ⅳ　Ⅳ
性染色体
雌性同型：XX
雄性异型：XY
二、基因位于染色体上的实验证据
果蝇作为遗传学材料的优点
①个体小，易饲养
一只牛奶瓶放一些捣烂的香蕉，可饲养数百甚至上千只果蝇。
②繁殖快，后代数量多
在25℃左右温度下十几天就繁殖一代，一只雌果蝇一代能繁殖数百只。
③有许多易于区分的性状，便于观察统计
④染色体少，易观察（4对）
红眼果蝇
白眼果蝇
Q：所有的生物都有性染色体吗？
如：雌雄同株的植物没有常染色体和性染色体之分。
常染色体
3对：ⅡⅡ，Ⅲ Ⅲ，Ⅳ　Ⅳ
性染色体
雌性同型：XX
雄性异型：XY
二、基因位于染色体上的实验证据
摩尔根的果蝇杂交实验——假说演绎法
白眼是隐性性状
果蝇红、白眼相对性状由一对等位基因控制。
实验：红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交。
结果：F1全为红眼。
实验：F1红眼果蝇自由交配。
结果：F2红眼、白眼数量比是3：1，符合孟德尔分离定律。
3/4
1/4
P
×
白眼（雄）
红眼（雌）
F1
红眼
雌、雄
F2
白眼（雄）
红眼（雌、雄）
雌、雄交配
特殊现象 ：F2白眼全是雄果蝇，与性别有关。
提出问题 ：F2白眼性状为什么与性别有关？
二、基因位于染色体上的实验证据
摩尔根的果蝇杂交实验——假说演绎法
作出假说，对于实验现象的解释
假设1:控制白眼的基因在Y染色体上，而X染色体上不含有它的等位基因。
假设2:控制白眼的基因在X、Y染色体上。
假设3: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
Ⅰ：Y染色体非同源区段
Y染色体特有
Ⅲ：X染色体非同源区段
X染色体特有
Ⅱ：X和Y染色体同源区段
X
Y
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
X Y
-
雄性：
XY
-
雄性：
X Y
-
雄性：
-
二、基因位于染色体上的实验证据
摩尔根的果蝇杂交实验——假说演绎法
根据摩尔根及同事对“白眼性状遗传”的解释，尝试写出果蝇杂交实验遗传图解。
X染色体上的白眼基因w书写为：
Xw
红眼基因W书写为：
XW
雌果蝇基因型有：
XWXW（红眼）
XWXw（红眼）
XwXw（白眼）
雄果蝇基因型有：
XWY（红眼）
XwY（白眼）
假设3: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
P
×
白眼（雄）
红眼（雌）
F1
红眼
雌、雄
二、基因位于染色体上的实验证据
摩尔根的果蝇杂交实验——假说演绎法
控制白眼的基因（用w表示）在X染色体上，Y染色体上不含它的等位基因。
红眼（雌、雄）
白眼（雄）
3/4
1/4
P
×
红眼（雌）
白眼（雄）
ＸwＹ
ＸＷＸＷ
配子
ＸＷ
Ｘw
Ｙ
F1
ＸＷＸw
ＸＷＹ
红眼雌性
红眼雄性
×
F1配子
ＸＷ
Ｘw
ＸＷ
Ｙ
ＸＷＸw
ＸＷＹ
ＸＷＸw
ＸwＹ
符合
二、基因位于染色体上的实验证据
摩尔根的果蝇杂交实验——假说演绎法
摩尔根解释的验证
Q1：你能运用上述果蝇杂交实验的知识设计一个实验，来验证他们的解释吗？
测交实验：F1红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交
二、基因位于染色体上的实验证据
P
×
红眼（雌）
白眼（雄）
ＸwＹ
ＸＷＸw
配子
F1
ＸＷＸw
ＸwＹ
ＸＷ
Ｘw
Ｙ
Ｘw
ＸＷＹ
红眼雄1：
ＸwＸw
红眼雌1：
白眼雄1
白眼雌1：
预测（演绎推理）：假设摩尔根等人的假说正确，红眼雌果蝇：白眼雌果蝇：红眼雄果蝇：白眼雄果蝇=1：1：1：1。
实验结果：测交实验的结果符合预期的设想，证明解释是正确的。
1
演绎推理
2
实验验证
红眼 雌蝇 红眼 雄蝇 白眼 雌蝇 白眼
雄蝇
126 132 120 115
测交法
正反交
三、基因与染色体上的关系
短硬毛
棒状眼
深红眼
朱红眼
截翅
红宝石眼
白眼
黄身
结论：基因在染色体上呈线性排列。
摩尔根和他的学生们，设计测量出：
第一个果蝇各种基因在染色体上排列图谱。
人只有23对染色体，却有约2.6万个基因。
一条染色体上应该有许多个基因。
果蝇只有4对染色体，携带的基因有1.3万多个；
荧光标记技术
三、基因与染色体上的关系
Q：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；
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。
在基因研究中，下列成就分别是由哪些科学家来完成的？
①提出“性状是由遗传因子决定的”观点。
②把“遗传因子”改为“基因”，并提出“等位基因”概念。
③提出“基因在染色体上”的假说。
④用实验证明了“基因在染色体上”。
孟德尔
约翰逊
摩尔根
萨顿
假说—演绎法
假说—演绎法
类比推理
三、基因与染色体上的关系
(1)摩尔根的果蝇杂交实验运用了假说—演绎法(　　)(2)摩尔根果蝇杂交实验中，F2发生了性状分离(　　)(3)果蝇杂交实验中，眼色遗传与性别有关(　　)(4)性染色体只存在于生殖细胞中，常染色体只出现在体细胞中(　　)
判断正误
√
√
√
X
四、孟德尔遗传规律的现代解释
1.基因的分离定律的实质是：
在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体(的相同位置)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， 会随 的分开而 ，分别进入两个配子中，独立的随配子遗传给后代。
等位基因
同源染色体
分离
基因分离时期：
A
a
精原细胞
初级精母细胞
A
a
A
a
次级精母细胞
A
A
a
a
A
a
A
a
精细胞
减数第一次分裂后期
四、孟德尔遗传规律的现代解释
2.基因的自由组合定律的实质是：
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，
彼此分离的同时，
自由组合。
同源染色体上的等位基因
非同源染色体上的非等位基因
A
a
B
b
A
B
A
B
A
B
a
b
a
b
a
b
A
B
A
B
a
b
a
b
a
A
B
b
A
B
A
B
a
b
a
b
A
A
b
b
a
a
B
B
或
自由组合的时期：
减数第一次分裂后期
四、孟德尔遗传规律的现代解释
A
a
B
b
A
b
a
B
B
A
a
b
减Ⅰ后期
① 时间：
同源染色体的分离
非同源染色体自由组合
② 细胞学基础：
等位基因的分离
非同源染色体上非等位基因的自由组合
③实质：
知识归纳
随堂训练
.
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
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
这些生物的体细胞中的染色体数日虽然减少了一半，但仍具有一整套非同源染色体，这一套染色体携带着控制该种生物所有性状的一整套基因。
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
3.人的体细胞中有23对染色体，其中1-22号是常染色体,23号是性染色体。现在已经发现多一条13号、18号或21号染色体的婴儿，都表现出严重的病症。据不完全调查，现在还未发现多一条(或几条)其他常染色体的婴儿请你试着作出一些可能的解释。
人的体细胞中染色体数目的变异，会严重影响生殖、发育等各种生命活动，未发现其他常染色体数目变异的婴儿，很可能是发生这类变异后的受精卵不能发育，或发育至胚胎早期就死亡了的缘故。
课堂小结
基因在染色体上
基因和染色体的行为存在着明显的平行关系
内容：
依据：
结论：
基因的分离定律的实质
基因的自由组合定律的实质
萨顿假说
实验验证:
实验现象:
实验假设:
果蝇眼色遗传与性别相联系
控制白眼的基因位于X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因
演绎推理、测交实验
摩尔根实验
孟德尔遗传规律的现代解释
基因在染色体上呈线性排列
基因在染色体上

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