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(共33张PPT)
第2节 基因在染色体上
第2章 基因和染色体关系
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
讨论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，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。
新课引入
19世纪，孟德尔发现了提出了“遗传因子”的概念。
1909年，丹麦生物学家约翰逊提出了“基因”的概念，用以替代遗传因子。
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。
他发现孟德尔假设的一对遗传因子，也就是等位基因，他们的分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。
于是，他开始进行实验、分析、推理……
即染色体的行为和基因的行为高度一致
1. 萨顿的假说
假说：基因（遗传因子）是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。
萨顿（W.Sutton）
美国遗传学家
受精卵
受精作用
精子
卵细胞
蝗虫
体细胞
24条
染色体
12条
12条
24条
基因成对
存在
只有成对的基因中的一个
成对的同源染色体一条来自父方，一条来自母方。
成对的基因一个来自父方，一个来自母方。
基因行为
染色体行为
体细胞
染色体成对
存在
只有成对染色体中的一条
配子
来源
P
配子
F1
P
配子
F1
♂
♀
D
d
Dd
DD
♂
dd
♀
×
×
配子形成和受精过程中有相对稳定的结构。
杂交过程中基因保持完整性和独立性。
传递性质
2. 假说依据：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。
非等位基因在形成配子时自由组合
行为
变化
非同源染色体在减数分裂Ⅰ后期自由组合
基因行为（遗传学） 染色体行为（细胞学）
形态结构 杂交过程中保持完整性和独立性 在减数分裂和受精作用中保持稳定性
存在形式 体细胞中基因成对存在，配子中只有其中一个 体细胞中染色体成对存在，配子中只有其中一条
来源 一个来自父方，一个来自母方 一条来自父方，一条来自母方
组合方式 非等位基因自由组合 非同源染色体自由组合
2. 假说依据：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。
看不见
染色体（萨顿）
基因在染色体上
推理
基因（孟德尔遗传因子）
看得见
D d
D
d
平行关系
BD
bd
BbDd
高茎
矮茎
×
减数
分裂
受精
减数
分裂
高茎
减数
分裂
P
配子
F1
F1配子
D D
D
d
D d
D
d d
d
d
D
高茎
高茎
矮茎
高茎
d d
D d
D D
D d
请用萨顿的假说解释孟德尔的一对相对性状杂交实验
高茎用D表示，矮茎用d表示。
思考·讨论
萨顿经推理得出的结论--基因在染色体上究竟是否正确？
注意:
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。
3. 类比推理法：根据两个或两类对象有部分属性相同，从而推出他们的其他属性也相同的科学研究方法。
萨顿 W.sutton
(1877-1916)
二、基因位于染色体上的实验证据
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。
大胆质疑，科学务实
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！
故事起源于一只果蝇……
基因位于染色体上的实验证据
特点
果蝇是昆虫纲双翅目的一种小型蝇类，体长3~4 mm，在制醋和有水果的地方常常可以看到。
易饲养，繁殖快：在室温下10多天就繁殖一代。
子代个体多，便于统计：一只雌果蝇一生能产生几百个后代。
相对性状多且明显。
染色体数目少，便于观察。
具有性染色体。
生物学家常用它作为遗传学研究的实验材料。
果蝇
基因位于染色体上的实验证据
染色体组成
3对常染色体：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
1对性染色体
♀：同型，XX
♂：异型，XY
果蝇
♀
X
X
X
Y
♂
雌雄果蝇体细胞染色体示意图
基因位于染色体上的实验证据
判断：性染色体只存在于生殖细胞中。
常染色体
性染色体
1910年5月的一天，在摩尔根的实验室中诞生了一只白色眼睛的雄性果蝇，而它的兄弟姐妹的眼睛都是红色的。显然它是一个变异体，后来它成为科学史上最著名的动物! P33
意外的发现… …
思考1：如何才能知道白眼是显性还是隐性？
思考2：如何才能知道红眼和白眼的遗传是否遵循孟德尔遗传规律呢？
观察分析
红
白
F2
F1
P
1
1
1
1
:
:
:
×
×
白眼(雄)
红眼(雌)
红眼(雌)
红眼(雄)
红眼(雌)
红眼(雌)
红眼(雄)
白眼(雄)
基因位于染色体上的实验证据——（3）探究过程
思考1：如何才能知道白眼是显性还是隐性？
思考2：如何才能知道红眼和白眼这对相对性状
的遗传是否遵循孟德尔遗传规律呢？
F1雌雄交配
根据F1表现出来的性状，可推出：
红眼为显性性状，白眼为隐性性状
F2中红眼和白眼的数量比是3:1，
符合分离定律。
思考3：为什么F2代的白眼性状总是与性别相联系？
拓展：X、Y染色体的区段
基因位于染色体上的实验证据——（3）探究过程
X、Y 染色体含同源区段，如图中A、C段；
非同源区段（仅X或 Y染色体独有区段）,如图中B和D段。
提出假说：控制白眼的基因（w）在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。
写出下列基因型：
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）
课前背诵
1.萨顿的假说的内容，依据是？平行关系体现在哪四个方面？
2.萨顿和摩尔根的研究方法分别是什么
3.果蝇的优点
4.摩尔根观察到的现象是什么？实验现象的解释是？
5.果蝇杂交实验的遗传图解
6.Aa基因只位于果蝇的X染色体上，群体中果蝇所有可能的基因型
7.Aa基因位于果蝇的X Y染色体的同源区段上，群体中果蝇所有可能的基因型
课前准备：课本、学导、周四做的试卷
小早读4 减数分裂染色体数目减半的时期是 ，减半的原因是 。
减数分裂中染色单体消失的时期是 ，消失的原因是 。
小早读5 已知某生物，正常体细胞中含有n对同源染色体，完成下列填空：
（1）不考虑交叉互换，一个精原细胞经减数分裂可产生 个 种精子，含该种精原细胞的个体经减数分裂可产生 个 种精子。一个卵原细胞经减数分裂可产生 种卵细胞，含该种卵原细胞的个体经减数分裂可产生 种卵细胞。
（2）一对夫妇，男性个体可产生 种精子，女性个体可产生 种卵细胞，理论上他们后代的类型就有可能有 种。（仅考虑染色体组成的不同）
（3）基因型为AaBb的1个精原细胞，若一个精子中含Ab基因,则其余三个精子所含基因分别为 。
减数第一次分裂 同源染色体分离分别进入两个子细胞
减II后 着丝粒分裂姐妹染色单体分开
4 2 无数个 2n 1 2n (2)223 223 246 Ab aB aB
配子 XW Y
XW
Xw
XWXW 红眼（雌）
XwY 白眼（雄）
XW
Xw
Y
XWXw红眼（雌）
XWY 红眼（雄）
XWXW红眼（雌）
XWY红眼（雄）
XWXw红眼（雌）
XwY白眼（雄）
P
配子
F1
4. 提出假说：控制白眼的基因（w）在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。
F2
×
XWXw
XwY
XW
Xw
Y
Xw
配子
XWXw
XW Y
XwXw
XwY
F1
红雌 ： 红雄： 白雌： 白雄
P
1 ： 1 ： 1 ： 1
实际结果：
126
132
120
115
该结果与基因位于常染色体上时结果相同，因此，该结果无法验证假说。
演绎推理
5. 实验验证
测交一：F1红眼雌与纯合白眼雄测交
思考：
通过该测交实验能否证明基因在X染色体上？
×
XwXw
XWY
P
红眼雌蝇
白眼雄蝇
1 ： 1
F1
该测交结果证明了控制果蝇眼色的基因在X染色体上。
配子
XW
Xw
Y
XWXw
XwY
测交二：F1红眼雄与纯合白眼雌测交
实际结果：
307
290
演绎推理
5. 实验验证
摩尔根等人的工作，把一个特定的基因和一条特定的染色体—X染色体联系起来。
得出结论：
X
X
X
Y
XWXW(w)
XW
XW(w)
XW
XWY
XW
XW
证明了基因在染色体上
二、基因在染色体上的实验证据
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：
6. 基因与染色体的关系
思考
X
X
4对染色体，1.3万个基因
23对染色体，2.6万个基因
（1）一条染色体上有许多个基因。
基因在染色体上是如何排列的呢？
短硬毛
棒状眼
深红眼
朱红眼
截翅
红宝石眼
白眼
黄身
（2）基因在染色体上呈线性排列。
摩尔根和他的学生们经过十多年的努力，发明了测定基因在染色体上相对位置的方法，并绘制了果蝇各种基因在染色体上的相对位置图，说明了：
果蝇X染色体上的一些基因
6. 基因与染色体的关系
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
A
B
A
B
a
b
a
b
A
A
b
b
a
a
B
B
或
非等位基因自由组合过程：
自由组合的原因：
随非同源染色体的自由组合而自由组合
自由组合的时间：
减数分裂第一次分裂后期
孟德尔遗传规律的现代解释
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
非等位基因的自由组合
③ 实质：
总结归纳
基因在染色体上
小结
萨顿的假说
基因和染色体存在着明显的平行关系
内容：基因在染色体上
依据：
基因位于染色
体上的证据
果蝇的杂交实验
结论：基因在染色体上
孟德尔遗传规律的现代解释
基因的分离定律的实质
基因的自由组合定律的实质
2023/12/5
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。
因为基因位于染色体上，要测定某个基因的序列，首先要知道该基因位于哪条染色体上。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。
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？
讨论：
人染色体的扫描电镜照片
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。
讨论：
人类是如何发现基因存在于染色体上的呢
？
课前背诵 可参照学导45页【主干知识梳理】
一.萨顿的假说
1.假说的内容 2.依据是？体现在哪四个方面？3.研究方法？
二.基因位于染色体上的实验证据
1.科学家和实验材料（优点）？ 2.研究方法是？
3.实验过程是？ 4.实验现象的解释是？
5.结论是？ 6.发展？
7.总结两个基因的关系可能有哪些？
三.孟德尔遗传规律的现代解释
1.孟德尔所说的一对遗传因子、不同对的遗传因子分别指的是？
2.基因的分离定律、自由组合定律的实质、作用时间是？
课前准备：课本、学导、小白、周四做的试卷
1.所有基因都位于染色体上。
2.等位基因会随同源染色体的分开而分离发生在减数分裂Ⅰ中期。
3.所有的非等位基因都会随着非同源染色体的自由组合而自由组合。
4.同源染色体上的非等位基因不能自由组合。
5.同源染色体一定含等位基因。
6.果蝇的一个细胞经减数分裂产生4种配子。
7.摩尔根运用类比推理法通过实验证明了基因在染色体上。
8.判断显性个体基因型，植物最简便的方法是自交，动物一般采用测交。
9.减数分裂Ⅰ后期最主要的特点是同源染色体分离，非同源染色体自由组合。
减数分裂Ⅱ后期最主要的特点是着丝粒分裂，姐妹染色单体分开。
10.受精时，不同类型的雌雄配子随机结合就是自由组合。

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