资源简介

(共49张PPT)
第1节
DNA是主要的遗传物质（1）
第2节 基因在染色体上
第2章 基因和染色体的关系
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。
讨论：
1.对人类基因组进行测序，为什么首先要确定哪些染色体
因为基因在染色体上
2.为什么不测定全部46条染色体
人有22对常染色体和1对性染色体，在常染色体中，每对同源染色体上分布的基因是相同的或是等位基因，只对其中一条测序就可以了；性染色体X和Y差别较大，基因也大不相同，所以都要测序。
1.萨顿的假说。
2.基因位于染色体上的实验证据。(重、难点)
3.孟德尔遗传规律的现代解释。(重点)
学习目标
一、萨顿的假说
19世纪，孟德尔发现了遗传的两大定律
1909年，丹麦生物学家约翰逊提出了“基因”的概念，替代遗传因子。
基因在哪里呢？
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。
萨顿 W.sutton
(1877-1916)
1.萨顿的假说：
2.原因：
3.方法：
一、萨顿的假说
分离定律—遗传因子
D d
D
d
杂合子在形成配子时，成对的遗传因子分离。
减数第一次分裂时，同源染色体的分离。
减数分裂—染色体
类比推理
基因（遗传因子）是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因在染色体上。
基因和染色体的行为存在明显的平行关系。
类比推理法
基因在染色体上
注意:
通过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。
　 加拿大外交官朗宁曾在竞选省议员时，由于他幼儿时期吃过中国奶妈的奶水一事，受到政敌的攻击，说他身上一定有中国血统。朗宁反驳说：“你们是喝牛奶长大的，你们身上一定有牛的血统了。”
类比推理与假说—演绎法的比较
类比推理：将未知事物同已知事物的性质类比，依据其相似性，提出关于未知事物某些性质的假说——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。
假说—演绎法：在观察和分析基础上提出问题→通过推理和想像提出解释问题的假说→根据假说进行演绎推理→通过实验检验演绎推理的结论→若实验结果与预期结论相符，证明假说是正确的；反之，假说是错误的。
项目 基因 染色体
生殖过程中
存在 体细胞
配子
体细胞中来源
形成配子时
非同源染色体上的非等位基因自由组合
成对基因一个来自父方，一个来自母方
成单
成对
在杂交过程中保持完整性和独立性
在配子形成和受精过程中，形态结构相对稳定
成对
成单
一对同源染色体一条来自父方，一条来自母方
非同源染色体自由组合
一、萨顿的假说
一、萨顿的假说
高 茎
高 茎
矮 茎
高 茎
D d
D D
d d
D d
d d
探究活动2：在染色体上标注基因符号，解释孟德尔的杂交实验
×
分裂
减数
受 精
分裂
减数
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
1.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(　　)
(4)蝗虫的所有遗传物质都位于染色体上(　　)
×
×
√
×
2.基因和染色体的行为存在平行关系。从理论上支持基因在染色体上的假说，但事实是否如此呢？为什么？
不一定
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验证。
正因为类比推理的非必然性，萨顿的假说遭到同时代的遗传学家摩尔根的强烈质疑。
我不相信孟德尔，更难以相信萨顿那家伙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遗传和染色体的关系！
摩尔根
他一直琢磨着设施一个实验，探究生物的遗传与染色体到底什么关系。
我是一个文明有风度的黑粉！
二、基因在染色体上的实验证据
1. 科学家：摩尔根
摩尔根
Thomas Hunt Morgan
(1866-1945)
●美国生物学家摩尔根曾经明确表示过不相信孟德尔的遗传理论。
●对萨顿的基因在染色体上的假说更持怀疑态度，认为这是主观的臆测，缺少实验证据。
●他一直琢磨设计一个实验，看看生物的遗传与染色体到底有什么关系，基因又是怎么回事。
●从1909年开始，他开始潜心研究果蝇的遗传行为。
果蝇
(1)果蝇作为实验材料的优点：
①个体小，易饲养。
②繁殖速度快（在室温下10多天就繁殖一代）。
③后代数量大（一只雌果蝇一生能产生几百个后代）。
④有明显的相对性状，便于观察、统计。
⑤染色体数目少（4对），便于观察。
少见的白眼雄果蝇
野生红眼基因果蝇
2
实验材料：
二、基因在染色体上的实验证据
XY型性别决定方式：
雌性：3对常染色体+XX
雄性：3对常染色体+XY
同型
异型
(2)果蝇体细胞内染色体的组成：
二、基因在染色体上的实验证据
3.研究过程
方法：假说—演绎法
如何解释白眼性状的表现
总是与性别相关联的现象？
结果分析：
a.F1全为红眼，说明 为显性；
b.F2红眼和白眼的数量比为3:1，
说明符合 定律，红眼和白眼受 等位基因控制。
c.白眼性状的表现与_______相联系
红眼
分离
性别
一对
白眼性状只出现在雄性中吗？
(1)观察现象，提出问题
1 : 1 : 1 : 1
×
白雄 115
红雌 126
红雄 132
白眼雄果蝇
F1红眼雌果蝇
白雌 120
回交实验
(1)观察现象，提出问题
白眼性状不只出现在雄性中。
为什么白色性状和性别相关联？
(1)观察现象，提出问题
白色性状和性别相关联，大家由此可以会做出些什么推测呢？
白眼基因位于性染色体上，那具体在哪个区段呢？
XY同源区段
X非同源区段
Y非同源区段
白眼基因位于性染色体上。
假说1：控制眼色的基因位于X染色体的非同源区段，X染色体上有，而Y染色体上没有
假说2：控制眼色的基因位于X、Y染色体的同源区段，X染色体和Y染色体上都有
假说3：控制眼色的基因位于Y染色体的非同源区段，X染色体上没有
(2)提出假说，进行解释
活动3：请同学们选择自己觉得正确的假说，写出用该
假说解释实验现象的相关遗传图解。请同学展示并分享自己的遗传图解。
(2)提出假说，进行解释
假说1：控制眼色的基因位于X染色体的非同源区段，X染色体上有，而Y染色体上没有
活动3：请支持假说1的小组，分享解释实验现象的相关遗传图解。
(2)提出假说，进行解释
假说2：控制眼色的基因位于X、Y染色体的同源区段，X染色体和Y染色体上都有
活动3：请支持假说2的小组，分享解释实验现象的相关遗传图解。
(2)提出假说，进行解释
假说3：控制眼色的基因位于Y染色体的非同源区段，X染色体上没有
活动3：请支持假说3的小组，分享解释实验现象的相关遗传图解。
上述假说1和假说2都能够解释实验一和实验二的实验现象。到底哪个假说正确呢？
(3)演绎推理，验证假说
为了验证假说，请大家设计杂交实验？
摩尔根设计了多个新的实验，其中有一组实验最为关键，即白眼雌果蝇与野生型红眼雄果蝇交配。
假说1：控制眼色的基因位于X染色体的非同源区段，X染色体上有，而Y染色体上没有
假说2：控制眼色的基因位于X、Y染色体的同源区段，X染色体和Y染色体上都有
活动4：请同学们选择自己觉得正确的假说，写出用该假说进行演绎推理，写出相关遗传图解。请同学展示并分享自己的遗传图解。
假说1：控制眼色的基因位于X染色体的非同源区段，X染色体上有，而Y染色体上没有
活动4：请支持假说1和假说2的小组，分别写出演绎推理的相关遗传图解。
(3)演绎推理，验证假说
测交:
ＸW Y
（F1的红眼雄）
ＸW Y
×
ＸwＸw
（白眼雌）
配子:
Ｘw
子代:
ＸWＸw
（红眼雌）
Ｘw Y
（白眼雄）
测交:
子代:
假说2：控制眼色的基因位于X、Y染色体的同源区段，X染色体和Y染色体上都有
摩尔根实际的实验结果：
红眼雌307
白眼雄290
与理论推测一致，完全符合假说1
（4）得出结论：
控制果蝇红眼、白眼的基因只位于X染色体上。
情境：每种生物的基因数目，都要远远多于这种生物的染色体数目。例如果蝇的体细胞中有4对染色体，携带有基因1.3万多个。每条染色体上有多个基因。
思考：基因在染色体上如何分布？
演绎推理
测交
得出结论
基因在染色体上
白眼性状的表现总是与性别相联系
提出问题
假说
演
绎
法
回顾摩尔根的实验：
作出假说
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
从此，摩尔根成了孟德尔理论的坚定支持者。
实验验证
测交结果
决定果蝇眼色(红眼和白眼)基因位于X染色体上，亦证明基因位于染色体上。
我就说基因在染色体上吧！你还不信！
托马斯·亨特·摩尔根
好好好，都听你的！
沃尔特·萨顿
二、基因在染色体上的实验证据
二、基因在染色体上的实验证据
●精心设计的实验反而证明孟德尔的正确，还为“基因在染色体上”提供了证据。尽管心塞，但坚持“实验至上”的摩尔根立马摈弃之前的偏见，从此对孟德尔“黑转粉”。
●摩尔根的这种大胆质疑，科学务实的研究精神以及团队之间团结协作的合作精神等都是值得我们努力学习的。
摩尔根
Thomas Hunt Morgan
(1866-1945)
继续探究
●现象：
一条染色体上应该有许多个基因。
●推测：
每种生物的基因数量远多于染色体数目。
二、基因在染色体上的实验证据
4对染色体，1.3万个基因
23对染色体，26万个基因
二、基因在染色体上的实验证据
●证明方法：
摩尔根和他的学生们发明了测定基因位于染色体上的相对位置的方法，并绘出了第一幅果蝇各种基因在染色体上的相对位置图。
一条染色体上应该有许多个基因；
同时说明基因在染色体上呈线性排列。
●结论：
随着现代生物学的发展，重叠基因、跳跃基因等现象也有发现，
所以“基因在染色体上呈线性排列”是相对的，而非绝对的。
现代分子生物学技术将基因定位在染色体上
越来越多的实验证据积累，使摩尔根很快接受了遗传的染色体学说。并证实基因在染色体上呈现性排列。
科学事实的发现离不开科学背景的铺垫，也不能跨越时代知识的鸿沟。科学研究是一个曲折复杂的过程，科学家通过不不懈努力，最终接近事实真相的过程。
摩尔根：我是一个诚实又上进的忠粉！
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”。
思考讨论：
1、在基因研究中，下列成就分别是由哪些科学家来完成的？他们分别采用了那种研究方法？
孟德尔
约翰逊
摩尔根
萨顿
假说--演绎法
假说--演绎法
类比推理法
2、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。③病毒无染色体，但也存在基因。
二、基因在染色体上的实验证据
摩尔根和他的学生又经过十多年的努力，证明了基因在染色体上线性排列。
1909年，
“遗传因子” 改名“基因”。
1902年，萨顿提出“基因位于染色体上”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。
1910年，摩尔根与白眼果蝇结缘，证明基因位于染色体上。
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
①等位基因分离的原因：
随同源染色体的分开而分离
②等位基因分离的时间：
减数分裂Ⅰ后期
1.基因的分离定律的实质
图解
①在杂合子的细胞中，位于一对 上的等位基因，具有一定的 。
②在减数分裂形成配子的过程中， 会随 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。
同源染色体
等位基因
独立性
同源染色体
1.基因的分离定律的实质
分析
非同源染色体的自由组合
自由组合1
汉水丑生侯伟作品
自由组合2
1
①位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是 的。
②在减数分裂过程中，同源染色体上的 彼此分离的同时，非同源染色体上的 自由组合。
互不干扰
非等位基因
等位基因
2.基因的自由组合定律的实质
分析
①自由组合的原因：
随非同源染色体的自由组合而自由组合
②自由组合的时间：
减数分裂Ⅰ后期
思考：如果两对等位基因位于一对同源染色体上呢？
在减数分裂的过程中，非等位基因是否一定能自由组合？
摩尔根团队发现了遗传第三大定律——基因的连锁和互换定律。
A
A
a
a
B
B
b
b
A
A
a
a
B
B
b
b
A、B基因连锁
B、b基因互换
基因连锁
在生殖细胞的形成过程中，位于同一条染色体上的基因是连锁在一起的，作为一个单位进行传递，称为连锁定律；
在生殖细胞形成时，一对同源染色体上的等位基因之间可以发生交换，称为互换定律
2
减Ⅰ前期（四分体时期）非姐妹染色单体的互换
不发生互换，产生2种精细胞
发生互换，产生4种精细胞
关于孟德尔遗传定律的3点提醒
(1)并不是所有的非等位基因都遵循基因自由组合定律，只有非同源染色体上的非等位基因才遵循自由组合定律。
(2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德尔的遗传规律，叶绿体、线粒体中的基因都不遵循。
(3)原核细胞中的基因在遗传过程中不遵循孟德尔的两个遗传规律。
三、孟德尔遗传规律的现代解释
孟德尔遗传定律适用的前提条件：①有性生殖的真核生物
②细胞核内的基因
三、孟德尔遗传规律的现代解释
[典例]根据如图所示基因在染色体上的分布情况判断，下列选项不遵循基因的自由组合定律的是(　　)
对点训练：
A
课堂小结
基因在染色体上
萨顿假说
摩尔根实验
孟德尔遗传规律的现代解释
基因和染色体的行为存在着明显的平行关系
基因位于染色体上
减数分裂过程中，等位基因随同源染色体的分开而分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合
依据
结论
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
测交实验
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。（ ）
√
×
练习与应用
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
练习与应用
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。
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。你如何解释这一现象？
这些生物的体细胞中的染色体数目虽然减少了一半，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。
练习与应用
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。

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