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第二章
基因和染色体的关系
第 2节 基因在染色体上
学习目标
目标
01
02
03
借助假说演绎法再现摩尔根的实验，学会自主提出假说、设计实验并验证，提高科学探究能力。(科学思维)
从萨顿的假说到摩尔根的果蝇杂交实验，逐步认识基因是有物质实体的，深入理解孟德尔遗传规律的本质，又进一步理解遗传的物质性。(生命观念)
认同基因的物质本质、体会科学研究需要大胆质疑和勤奋实践的科研精神。(社会责任)
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。
对人类基因组进行测序，为什么首先要确定测哪些染色体？
因为基因位于染色体上
为什么不测定全部46条染色体？
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1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，
预测出了遗传因子的客观存在
历时回顾：
孟德尔豌豆杂交实验：
发现了遗传的两大定律
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
1909年，丹麦生物学家约翰逊给孟德尔的“遗传因子”一词起了一个新名字“基因”
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
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。
减数分裂
萨顿推论：
基因( 遗传因子)是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。也就是说，基因就在染色体上，因为基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。
基因与染色体有哪些平行关系呢
一、萨顿的假说
体细胞:
配子:
基因成对存在
D
一个来自父方
一个来自母方
受精后
体细胞:
成单存在
遗传学
等位基因分离
一对基因
染色体成对存在
成单存在
一条来自父方
一条来自母方
细胞学
同源染色体分离
一对同源染色体
分离定律
Dd
d
Dd
看不见的基因
基因在染色体上
推理
看得见的染色体
平行关系
一、萨顿的假说
yR
Yr
yr
看不见的基因
基因在染色体上
推理
看得见的染色体
平行关系
非等位基因自由组合
非同源染色体自由组合
YR
YyRr
体细胞:
配子:
自由组合定律
遗传学
两对基因
细胞学
两对同源染色体
1.萨顿假说内容
基因（遗传因子）是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，也就是说基因就在染色体上；
2.萨顿假说的依据：
基因和染色体的行为存在明显的平行关系；
一、萨顿的假说
D d
D D
d d
×
减数分裂
受精作用
减数分裂
高茎
P
配子
F1
F1配子
D d
F2
矮茎
高茎
高茎
高茎
高茎
矮茎
D
d
d
D D
d d
D
d
减数分裂
D
D d
分析减数分裂中基因和染色体的关系
一、萨顿的假说
1.依据萨顿假说，请在课本30页“思考讨论”图中的染色体上标出基因符号
分析减数分裂中基因和染色体的关系
一、萨顿的假说
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
这样推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否还需要实验的验证
孟德尔的遗传理论和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！
二、基因位于染色体上的实验证据
请同学们认真阅读教材P30-32，小组合作讨论以下问题。
1.摩尔根选用了什么作实验材料？为什么？
2.摩尔根的果蝇杂交实验“F2红眼和白眼之间的数量比是3:1，遵循分离定律。所不同的是白眼性状的表现，总是与性别相联系” 如何解释这一现象？
3.细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？
4.在基因研究中，下列成就分别是由哪些科学家来完成的？
二、基因位于染色体上的实验证据
1.选择什么做实验材料？
①易饲养、繁殖快；
②后代多，一只雌果蝇一生能产生几百个后代；
③果蝇相对性状多且明显，便于观察统计;
④有四对染色体，数量少而且形状有明显差别.
果蝇
2.果蝇作为实验材料的优点：
果蝇的
染色体
组成
与性别决定有关
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
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。
二、基因位于染色体上的实验证据
证据寻找之路… …
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… …
二、基因位于染色体上的实验证据
是否符合孟德尔的分离定律？
F2
1/4
红眼（雌、雄）
P
F1
（雌、雄）
×
雌雄交配
红眼
白眼
白眼（雄）
（一）观察现象、发现问题
红眼
F1
3/4
白眼果蝇都是雄的
？
（二）提出问题：白眼性状为什么与性别相关联？
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
判断果蝇的显隐性性状
（三）作出假说，对于实验现象的解释
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
假设一: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。
假设二:控制白眼的基因在X、Y染色体上。
假设三: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：X染色体非同源区段
X染色体特有
Ⅲ：Y染色体非同源区段
Y染色体特有
X Y
Ⅱ：X和Y染色体同源区段
假设三:
假设三:控制白眼的基因（用w表示）在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。
（三）作出假说，对于实验现象的解释
w
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）
W
W
常染色体上的基因不需标明其位于常染色体上;如：Dd、dd
性染色体上的基因须将性染色体及其上的基因一同写出，
基因名称写在性染色体的右上角,没有就不写。
注意基因的写法：
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
P
F1
F2
×
对
实
验
现
象
的
解
释
XWXW
XwY
XW
Y
Xw
配子
XWY
XWXw
×
Xw
XW
Y
XW
XWXW（雌）
XWXw（雌）
XWY（雄）
XwY（雄）
3/4红眼（雌、雄） 1/4白眼（雄）
3/4红眼（雌、雄） 1/4白眼（雄）
合理的解释
假说的正确

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
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
从图2-10可以看出，摩尔根等人的设想可以合理地解释实验现象。但是判断一种设想或假说是否正确，仅能解释已有的实验现象是不够的，还应运用假说一演绎法，预测另外设计的实验结果，再通过实验来检验。
①如果控制白眼的基因在Y染色体上，红眼基因在X染色体上，因为X染色体上的红眼基因对白眼基因为显性，所以不会出现白眼雄果蝇，这与摩尔根的果蝇杂交实验结果不符;②如果控制白眼的基因在Y染色体上，且X染色体上没有显性红眼基因，白眼雄果蝇与红眼雌果蝇的杂交后代中雄果蝇全为白眼，也不能解释摩尔根的果蝇杂交实验结果。
1.如果控制白眼的基因在Y染色体上，还能解释摩尔根的果蝇杂交实验吗
摩尔根解释的验证
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
2.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
设计测交实验
如何设计测交实验对摩尔根的解释进行验证
有几种可能的测交方式
提示：
实验1：F1红眼 (♀) × 白眼 (♂)
实验2：F1红眼 (♂) × 白眼 (♀)
实验3：野生红眼 (♂) × 白眼 (♀)
画出遗传图解，并阐述摩尔根等人的实验验证:是如何进行演绎推理的
（四）测交实验，进行演绎推理、实验验证
×
XWXw
XwY
XW
Xw
Y
Xw
配子
XWXw
XW Y
XwXw
XwY
测交后代
雌红 ： 雄红： 雌白： 雄白
F1
1 ： 1 ： 1 ： 1
摩尔根实际的实验结果：
126
132
120
115
但是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，但通过本实验得到了白眼雌果蝇
实验验证
演绎推理
测交（F1 × 隐性纯合子）
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
实验1
P F1 红眼（♂） × 白眼（♀）
XWY
XwXw
XWXw
Y
XW
Xw
XwY
F1
配子
红眼(♀)
白眼(♂)
实验2
摩尔根实际的实验结果：
红眼雌307
白眼雄290
（四）测交实验，进行演绎推理、实验验证
测交（F1 × 隐性纯合子）
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
实验验证
演绎推理
实验验证
（四）测交实验，进行演绎推理、实验验证
测交（F1 × 隐性纯合子）
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
P 野生红眼（♂） × 白眼（♀）
XWY
XwXw
XWXw
Y
XW
Xw
XwY
配子
红眼(♀)
白眼(♂)
实验3
摩尔根实际的实验结果：
红眼雌307
白眼雄290
实验验证
演绎推理
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
（五）得出结论
控制果蝇的红眼、白眼的基因只位于X染色体上
人类历史上第一次将一个特定的基因（白眼基因w)和一条特定染色体（X染色体）联系起来，用实验证明了基因在染色体上。
将遗传学研究推向细胞水平。
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅳ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅳ
白眼（♂）
红眼（♀）
验证假说：
测交实验
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：
演绎推理
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2：细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？
三、基因与染色体上的关系
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。
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
三、基因与染色体上的关系
1.基因分离定律的实质是：
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 ，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
而分离
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
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：
减数分裂第一次分裂后期
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
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
四、孟德尔遗传规律的现代解释
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
非同源染色体上非等位基因的自由组合
③ 实质：
总结归纳
非同源染色体上的非等位基因自由组合。
同源染色体上的非等位基因，是连锁的，不能自由组合的
形成配子
基因在染色体上
基因和染色体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
本节小结
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
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
课后习题·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。（ ）
√
×
课后习题·概念检测
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
课后习题·概念检测
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
课后习题·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。
课后习题·拓展应用
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。
课后习题·拓展应用
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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