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必修二 遗传与进化
第二章 基因和染色体的关系
第二节 基因在染色体上
1866年，孟德尔首次在他的论文中提起“遗传因子”一词；
1909年，约翰逊为孟德尔的“遗传因子”起了一个新名字——“基因”，使得人们逐渐意识到：基因（遗传因子）是一个客观存在的事物；
基因客观存在，那么基因在哪里？
体细胞
配子
Dd
基因成对
染色体成对
D
d
Dd
一个来自父方
一个来自母方
受精后
体细胞
成单
成单
一条来自父方
一条来自母方
萨顿将基因与染色体的行为进行比较
遗传学：
细胞学：
等位基因分离
同源染色体分离
一对基因
一对同源染色体
非等位基因自由组合
非同源染色体自由组合
yR
Yr
yr
YR
YyRr
体细胞
配子
遗传学
细胞学
两对基因
两对同源染色体
孟德尔分离定律：
在生物的体细胞中，控制同一性状的 遗传因子 成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的 遗传因子 发生分离，分离后的 遗传因子 分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。
你觉得这样替换有问题吗？
由此你联想到什么？
基因
基因
基因
同源染色体
同源染色体
同源染色体
基因在________上；
基因和染色体行为存在着
明显的_____关系。
推论：
平行
染色体
一、萨顿的假说
1、内容：1902年，美国哥伦比亚大学的沃尔特 · 萨顿在观察蝗虫精母细胞减数分裂的装片时发现，同源染色体的行为变化与一对遗传因子（ 等位基因 ）行为非常相似。
减数分裂装片
受精作用
受精卵
亲代
配子
子代
DD
dd
D
d
Dd
Dd
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
高茎
矮茎
高茎
矮茎
方法
类比推理法
基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。
假说依据：
基因 染色体
在遗传性状传递过程中的特点
体细胞中的存在形式
配子中的存在形式
体细胞中的来源
形成配子时的行为
类比 推理 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具有稳定的形态结构
成对
成对
成单
成单
一个来自父方，一个来自母方
一个来自父方，一个来自母方
等位基因分离，
非等位基因自由组合
同源染色体分离，
非同源染色体自由组合
基因和染色体行为存在着明显的平行关系
基因位于染色体上（假说）
假说的依据：
基因和染色体行为存在着明显的平行关系。
减数分裂中基因和染色体的关系
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
依据萨顿的理论，请在课本30页“思考讨论”图中的染色体上标出基因符号
研究方法：
类比推理法
——根据两个对象在某些属性上相同或相似，通过比较而推断出他们在其他属性上也相同的推理过程。
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。
科学方法：类比推理法
二、基因位于染色体上的实验证据
问题：基因真的位于染色体上吗？
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（T.H.Morgan)的强烈质疑。
摩尔根
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，我自己设计一个实验找到遗传和染色体的关系。
1、“材料选对了就等于实验成功了一半”
果蝇作为遗传研究材料的优点：
①个体小，易饲养，繁殖快。 ②后代数量多，便于统计。
③具有多对易于区分且稳定遗传的相对性状。④染色体数目少，便于观察。
遗传学研究常用的实验材料—果蝇，是昆虫纲双翅目的一种小型蝇类，体长3－4mm，在制醋和腐烂水果的地方可以看到。
♀
♂
雌性体长约2.5mm，雄性稍短。可显微观察
肉眼直接观察
野生型红眼果蝇
突变型白眼果蝇
突变型：卷翅
突变型：残翅
突变型：短翅
同型
雌性
雄性
性染色体
常染色体
3对常染色体+
3对常染色体+
XX
XY
异型
染色体
的类型
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，如X、Y染色体
如：雌雄同株的植物没有常染色体和性染色体之分。
染色体的类型
X
Y
X非同源区段
Y非同源区段
X和Y同源区段
如XYA 、XYa
如XWXW 、XWXw 、XwXw 、XWY 、XwY
如XDXD 、XDXd 、XdXd
XDYD、XDYd 、XdYD 、XdYd
W(w)
A(a)
如XBXB 、XBXb 、XbXb XBY XbY
B(b)
X
W(w)
X
W(w)
D(d)
同源区段
B(b)
B(b)
D(d)
D(d)
D(d)
拓展提升：同源区段和非同源区段
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
性染色体大写，基因右上角
【山东高考】一般来说，对于性别决定为XY型的动物群体而言，当一对等位基因（如A/a）位于常染色体上时，基因型有____种；当其位于X染色体上时，基因型有____种；当其位于X和Y染色体的同源区段时，（如图所示），基因型有____种。
3
5
7
2、摩尔根的实验
1909年起，摩尔根开始潜心研究果蝇的遗传行为。摩尔根和他的学生在实验室里培养了许多野生型红眼果蝇，没发现其它眼色果蝇。1910年5月的一天，摩尔根在实验室中偶然发现一只白眼雄果蝇。白眼性状是如何遗传的？
摩尔根的果蝇杂交实验：
3/4
1/4
P
×
白眼（雄）
红眼（雌）
F1
红眼
F2
白眼（雄）
红眼（雌、雄）
（1）提出问题
雌雄相互交配
F2红眼和白眼之间的数量比是3:1，遵循分离定律吗？
白眼性状的表现，为什么总是与性别相联系 （为何F2白眼只有雄性？）
（假说—演绎法）
假设一：控制果蝇眼色的基因在Y 染色体上 ，X染色体上没有对应的等位基因。
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Y
X
控制果蝇眼睛颜色的基因在性染色体上吗？
假设二：控制果蝇眼色的基因在Y 染色体上 ，X染色体上也有对应的等位基因。
假设三：控制果蝇眼色的基因在X 染色体上 ，Y染色体上没有对应的等位基因。
白眼基因（w）
(2)提出假说，解释问题
P
F1
F2
红眼（雌、雄）
白眼（雄）
3/4
1/4
红眼
×
红眼（雌）
白眼（雄）
ＸwＹ
ＸＷＸＷ
ＸＷＸw
、ＸＷＹ
ＸＷＸw、ＸＷＸＷ、ＸＷＹ
ＸwＹ
摩尔根及其同事提出假说：控制白眼的基因（w）在X染色体上，而Y染色体上不含它的等位基因
雌果蝇种类：
红眼（ＸＷＸw 、ＸＷＸＷ）
白眼（ＸWＸW）
雄果蝇种类：
红眼（ＸＷＹ）
白眼（ＸwＹ）
摩尔根的果蝇杂交实验：
(3)演绎推理(纸上谈兵)
XWXw × XwY
XWX w
XwY
F1：
P：
配子：
红眼（雌） 白眼（雄）
XW Xw
Xw
Y
XwXw
XWY
红雌
白雌
红雄
白雄
XWY × XwXw
XWX w 红雌
XwYW白雄
F1：
P：
配子：
红眼（雄） 白眼（雌）
XW
Xw
Y
测交1
测交2
雌雄均有一半红眼，一半白眼。
雌果蝇均为红眼,
雄果蝇均为白眼
摩尔根的果蝇杂交实验：
(4)测交实验，得出结论
红眼雌蝇 红眼雄蝇 白眼雌蝇 白眼雄蝇
126 132 120 115
测交1：
测交2：
子代中雌蝇均为红眼，雄蝇均为白眼。
得出结论：控制果蝇白眼的基因只位于X染色体上，而Y染色体不含其等位基因，基因在染色体上。
实验一：红眼雌与白眼雄
实验二：红眼雄与白眼雌
摩尔根的果蝇杂交实验：
1.果蝇常被用作遗传学研究的实验材料，下列关于果蝇的叙述，错误的是(　　)
A.果蝇易饲养、后代多，具有易于区分的性状
B.果蝇体细胞中含有4对常染色体，雌果蝇体细胞中含有2条X染色体
C.性染色体上的基因不一定都与性别决定有关
D.白眼雄果蝇的白眼基因位于X染色体上，Y染色体上无其等位基因
B
2.果绳的红眼为伴性显性遗传，其隐性性状为白眼，在下列杂交组合中，通过眼色即可直接判断子代果蝇性别的一组是（ ）
A.杂合红眼雌果蝇×红眼雄果蝇
B.白眼雌果蝇×红眼雄果蝇
C.杂合红眼雌果蝇×白眼雄果蝇
D.白眼雌果蝇×白眼雄果蝇
B
一次杂交判别雌雄
同型选隐，异型选显
测交：F1红眼雄 × 白眼雌
XW Y
XwXw
验证假说：
测交
得出结论：
基因在染色体上
若控制白眼基因（w）在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因
白眼性状的表现总是与性别相联系？
提出问题：
作出假说：
假说
演
绎
法
从此，摩尔根成了 理论的坚定支持者
孟德尔
回顾摩尔根的实验：
三、基因与染色体的关系
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；
问题：细胞中的基因都位于染色体上吗？
线粒体、拟核、质粒(不遵循遗传规律)
（真核生物）
一对染色体只控制果蝇的一对相对性状吗？
四、孟德尔遗传规律的现代解释
a
A
a
A
等位基因随同源染色体的分开而分离。
杂合子体细胞
配子
配子
在杂合体的细胞中，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，独立的随配子遗传给后代。
1．基因分离定律的实质：
A
a
B
b
A
b
a
B
B
A
a
b
非同源染色体上的非等位基因自由组合。
杂合子体细胞
配子
配子
2．基因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分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
四、孟德尔遗传规律的现代解释
d
B
B
a
A
D
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？
【问题探讨】
思考：B与D、d能自由组合吗？
不能，它们是同源染色体上的非等位基因，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
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
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
A
a
B
b
A
A
B
B
a
a
b
b
分裂
间期
减数
分裂Ⅰ
A
B
B
A
a
a
b
b
减数
分裂Ⅱ
减数
分裂Ⅱ
A
B
a
b
A
B
a
b
2对等位基因位于1对同源染色体上
A和B、a和b连锁，可以产生AB、ab两种配子
连锁互换定律
1.完全连锁
连锁不交换
1.完全连锁
连锁互换定律
A
a
B
b
分裂
间期
减数
分裂Ⅰ
减数
分裂Ⅱ
减数
分裂Ⅱ
A
B
A
b
a
a
b
B
A
B
a
A
a
b
b
B
2对等位基因位于1对同源染色体上
B和b发生互换，可以产生AB、Ab、aB、ab四种配子
A
A
B
a
b
b
B
a
2.不完全连锁
连锁且交换
连锁互换定律
配子：两多两少
2.不完全连锁
连锁互换定律
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，约翰逊
“遗传因子” 改名“基因”。
1902年，萨顿提出“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。
类比推理法
（假说——演绎法）
生物学史
拓展：细胞核遗传与细胞质遗传
细胞核遗传：细胞核中基因决定的性状的遗传。核基因在染色体上，核基因遗传遵循遗传规律。
质基因遗传特点：只能由母亲（雌性）传递给后代
细胞质遗传：细胞质基因（线粒体基因和叶绿体基因）决定的性状的遗传。质基因不在染色体上，质基因遗传不遵循遗传规律。
1. 已知果蝇的体细胞内有4对同源染色体，根据萨顿的假说，关于该动物 减数分裂产生的配子的说法正确的是（ ）
A.果蝇的精子中含有成对的基因
B.果蝇的体细胞中含有一个基因
C.果蝇的4对同源染色体上含有的基因可以同时来自父方，
也可同时来自母方
D.在体细胞中，基因成对存在的，在配子中只有成对基因中的一个
D
2. 果蝇体细胞中染色体组成可表示为（ ）
A.3+X 或 3+Y B.6+X 或 6+Y
C.3对+XX 或 3对+YY D.3对+XX 或 3对+XY
D
3. 基因自由组合定律揭示了（ ）
A.等位基因之间的关系
B.非等位基因之间的关系
C.非同源染色体之间的关系
D.非同源染色体上的非等位基因之间的关系
D
4.下列关于基因和染色体在减数分裂过程中行为变化的描述，错误的是 （ ）
A.同源染色体分离的同时，等位基因也随之分离
B.非同源染色体自由组合，所有非等位基因之间也自由组合
C.染色单体分开时，复制而来的两个基因也随之分开
D.非同源染色体数量越多，非等位基因自由组合的种类也越多
B
5.右图示果蝇的原始生殖细胞，图中1、1′……4、4 ′表示染色体，B、b、W、w分别表示控制不同性状的基因。果蝇的红眼和白眼分别由位于X染色体上的W、w控制，请据图回答下列问题：
（1）该细胞是_____________。
（2）图中的_______________________属常染色体，
而__________属性染色体。
卵原细胞
1、1′、2、2′、3、3′
4、4 ′
（3）该细胞中有_____个DNA分子。
（4）该果蝇基因型可写成____________________。
（5）经减数分裂它可产生__________种基因型的配子。
8
BbXWXw
4
2.2基因在染色体上
课堂小结
分离
明显平行
自由组合
检验
解释
类比推理
等位基因
同源染色体
非同源染色体
非等位基因
萨顿假说
基因在染色体
假说—演绎法
提出问题
作出假说
演绎推理
测交验证
得出结论
基因在染色体
果蝇眼色杂交实验
摩尔根
孟德尔遗传规律的实质

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