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2.2 基因在染色体上
第二章：基因和染色体的关系
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。
1、蝗虫的体细胞中有24条染色体，生殖细胞中只有12条染色体。
2、精卵细胞结合形成的受精卵，又具有24条染色体。蝗虫子代体细胞中的染色体数目与双亲的体细胞染色体数目一样。
3、子代体细胞中的这24条染色体，按形态结构来分，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。
回顾
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。
思考
将遗传因子换成同源染色体，把分离定律念一遍。由此你联想到什么？
孟德尔分离定律中成对的遗传因子的分离与同源染色体在减数分裂过程中的分离很相似。
同源染色体
同源染色体
同源染色体
一、萨顿的假说
分离定律中成对的基因的行为与同源染色体在减数分裂过程中的行为很相似。
基因和染色体行为存在着明显的平行关系。
基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因位于染色体上。
1、萨顿的假说方法
2、萨顿的假说依据
3、萨顿的假说内容
类比推理法
萨顿将基因与染色体的行为进行比较
比较项目 基因的行为 染色体的行为
传递中的特点
存在形式 体细胞中
配子中
体细胞中的 来源
形成配子时的分配特点
在杂交过程保持完整性和独立性
在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构
成对
成对
只有成对的基因中的一个
只有成对的染色体中的一条
成对的基因一个来自父方，一个来自母方
同源染色体一条来自父
方，一条来自母方
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
矮 茎
高 茎
×
减数
分裂
受 精
减数
分裂
高 茎
减数
分裂
高 茎
高 茎
高 茎
矮 茎
P
配子
F1
F1配子
分析减数分裂中基因和染色体的关系
d d
d
d
D d
d
D d
D D
d d
D d
D D
D
D
D
思考讨论
萨顿根据基因和染色体行为存在着明显的平行关系，进行类比推理，得出结论：（看不见）基因位于染色体上，基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。
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。
4、萨顿的推论
二、基因位于染色体上的实验证据
遗传学研究常用的实验材料：果蝇（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）
①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。
1、果蝇体细胞染色体示意图
常染色体:雌雄个体细胞中相同，不决定性别的染色体。
性染色体:雌雄个体细胞中不相同，决定性别的染色体。
性染色体有1对，雌性体细胞中含有两个同型的性染色体用XX表示，雄性体细胞中含有两个异型的性染色体用XY表示。
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？
2、摩尔根的果蝇杂交实验
(1) 观察实验、提出问题
眼色的显性性状什么？
红眼
眼色遗传是否遵循分离定律？
是，F1自交后代的性状分离比为3∶1。
白眼果蝇都是雄的。为什么白眼个体总是与性别相关联？
雌果蝇：
红眼（ＸＷＸＷ）
红眼（ＸＷＸw）
白眼（ＸwＸw）
雄果蝇：
红眼（ＸＷＹ）
白眼（ＸwＹ）
控制白眼的基因（用w表示）在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。
(2) 经过推理、提出假说
基因在染色体上，那么,控制白眼的基因是在常染色体上还是在性染色体上呢？经过推理、提出假说。
XWXW红眼（雌）
×
XwY白眼（雄）
XW
Y
Xw
XWY红眼（雄）
XWXw红眼（雌）
×
P
F2
F1
配子
Xw
XW
Y
XW
XWXW红眼（雌）
XWXw红眼（雌）
XWY红眼（雄）
XwY白眼（雄）
根据假说对实验现象进行解释（分析图解）
测交
验证
请你写出两种测交的遗传图解并预测一下结果：
P XWXw红眼雌性） × XwY（白眼雄性）
XwXw(白眼雌性) × XWY（红眼雄性）
(3) 根据假说，演绎推理:
如何选择测交的两个亲本？
F1XWXw红眼（雌）或XWY红眼（雄）与隐性纯合子（白眼雄果蝇）测交。
×
XWXw红眼（雌）
XwY白眼（雄）
XW
Xw
Y
Xw
配子
XWXw
XW Y
XwXw
XwY
测交后代
红眼雌:红眼雄:白眼雌:白眼雄 1 : 1: 1 : 1
(4) 实验验证，得出结论
摩尔根等人亲自做了该实验，实验结果如下：
红眼雌性 红眼雄性 白眼雌性 白眼雄性
126 132 120 115
与理论推测一致，完全符合假说，假说完全正确！
实验结果雌果蝇均为红色，雄果蝇均为白色。与理论推测一致，证明了控制果蝇眼色的基因在X染色体上。
XWY
红眼雄果蝇
XwXw
白眼雌果蝇
×
测交亲本
XWXw
红眼雌
XwY
白眼雄
测交子代
得出
结论
基因在染色体上
从此，摩尔根成了 理论的坚定支持者
孟德尔
摩尔根和他的学生们经过十多年的努力，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。说明:
继续研究——测定基因的位置
果蝇的4对染色体上却有数百个基因，人只有23对染色体，却有几万个基因，说明了什么？
①一条染色体上含有多个基因
②基因在染色体上呈线性排列。
等位基因：
位于同源染色体的同一个位置上控制着相对性状的基因（如：A和a、D和d。其中B和B，C和C为相同基因，不能称为等位基因）
非等位基因：
不同对等位基因之间互为非等位基因（如：A和E、A和B、B和E等）
判断
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
√
×
三、孟德尔遗传规律的现代解释
基因的分离定律 基因的自由组合定律
描述 对象 同源染色体上的 。 上的非等位基因。
等位基因 行为特点 具有一定的独立性 分离或组合互不干扰
发生时间 分裂过程中
结果 等位基因随同源染色体 。 非同源染色体上的
自由组合。
等位基因
非同源染色体
减数
分开而分离
非等位基因
1、内容
基因分离定律的实质：
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， 会随 的分开而 ，分别进入两个 中，独立地随配子遗传给后代。
基因的自由组合定律的实质：
位于 上的非等位基因的分离或组合是 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， 上的 自由组合。
等位基因
同源染色体
分离
配子
互不干扰
非等位基因
非同源染色体
非同源染色体
2、基因分离定律图示
A/a是一对等位基因位于一对同源染色体上。它们的分离发生在
。
发生交叉互换
a
A
若发生了交叉互换，则姐妹染色单体上也出现等位基因A和a，它们的分开发生在
。
减数分裂Ⅰ后期
减数分裂Ⅱ后期
3、自由组合定律图示
减数第一次分裂
A和a位于一对同源染色体上，B和b位于另一对同源染色体上。在 ，随着非同源染色体自由组合，A可能与B组合在一起，A也可能与b组合在一起。
减数分裂Ⅰ后期
巩固练习
1、萨顿依据“基因和染色体的行为存在着明显的平行关系”的类比推理，从而提出“基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代”的 假说，以下哪项不属于他所依据的“平行”关系（ ）
A.基因和染色体在体细胞中都是成对存在的，在配子中都只有成对中的一个
B.非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数分裂中也自由组合
C.体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方，同源染色体也是如此
D.DNA的基本单位是脱氧核糖核苷酸，基因也是如此
D
根本没提到染色体
2、1903年，萨顿关于“基因位于染色体上”的假说是如何提出来的（ ）
A.运用假说——演绎法提出的
B.通过蝗虫实验运用类比推理法提出的
C.运用系统论分析法提出的
D.透过摩尔根的果蝇红、白眼杂交实验提出的
B
研究方法：类比推理法
3、下列关于基因和染色体关系的叙述，错误的是（ ）
A.染色体是基因的主要载体
B.基因在染色体上呈线性排列
C.一条染色体上有多个基因
D.染色体就是由基因组成的
D
4、已知果蝇基因W和w分别决定红眼和白眼，位于X染色体上。在摩尔根的果蝇杂交实验中，下列叙述正确的是（ ）
A.亲本雌果蝇的基因型为XWXw
B.F2白眼果蝇中既有雄性又有雌性
C.F1全为红眼果蝇，F2出现性状分离
D.控制果蝇眼色的基因和性染色体遵循自由组合定律
C
XWXW
只有雄性
分离定律
5、已知果蝇基因B和b分别决定灰身和黑身，基因W和w分别决定红眼和白眼。右图表示某果蝇的体细胞中染色体和部分基因示意图。下列相关叙述中，错误的是（ ）
A.该果蝇细胞中最多能出现基因B两个
B.萨顿用假说——演绎法证明了果蝇白眼基因位于X染色体上
C.若只考虑身体颜色，要对此果蝇进行测交分析，应选择黑身雄果蝇作父本
B
摩尔根
6、图中能正确表示基因的分离定律实质的是（ ）
C
位于一对同源染色体上的等位基因，彼此分离
7、据右图，下列选项中不遵循基因自由组合定律的是（ ）
同源染色体上的非等位基因不遵循自由组合定律
A
8、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
9、猴的下列各组细胞中，肯定含有Y染色体的是（ ）
A.受精卵 B.次级精母细胞
C.初级精母细胞 D.雄猴的神经元
E.精子 F.雄猴的肠上皮细胞
C D F
后代雌性全为红眼，雄性有红眼、有白眼
后代雌性全为红、白眼，雄性有红、白眼
后代雌、雄性全为白眼
10、根据下图回答问题
（1）基因在染色体上是由 提出的，由 实验证明的。
（2)此图为果蝇的染色体图解。图中有 对同源染色体。常染色体是图中的 ，性染色体是图中的 。
萨顿
摩尔根
4
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
X和Y
A和a
A和W、a和W
AaXWY
间
（6）A、a分别控制长翅、残翅，基因W、w分别控制红眼、白眼。
（3)图中 是等位基因， 是非等位基因。
（4）此果蝇的基因型为 。
（5）果蝇的一个体细胞中的性染色体上的W基因在 期形成两个W基因。
若这一只雄果蝇与杂合子红眼长翅的雌果蝇交配，F1的雌果蝇中杂合子所占比例是 。
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