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(共35张PPT)
基因在染色体上
2019人教版 高中生物必修2 《遗传与进化》 第2章第2节
1
2
3
4
1879年，德国生物学家弗莱明经过实验发现染色体
1890年，科学家确认精子和卵细胞的形成要经过减数分裂
1866年，孟德尔发表关于遗传规律的论文
1909年，约翰逊给孟德尔的“遗传因子”起了一个名字叫做基因
预测出了遗传因子（基因）的客观存在
减数分裂的研究：为找到基因提供了最正确的线索
5
6
基因在哪里？
体细胞
24条染色体
精子12条染色体
卵细胞
12条染色体
受精
体细胞
24条染色体
萨顿的假说
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。
美国遗传学家萨顿
蝗虫
基因和染色体行为存在着明显的平行关系。
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
萨顿的假说
一
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。
萨顿的假说
1903年，萨顿发表了论文《遗传中的染色体》，提出“基因在染色体上”的假说。
沃尔特·萨顿
类比推理法
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
萨顿的假说--分析减数分裂中基因和染色体的关系（教材30页思考·讨论）
孟德尔的遗传理论和萨顿的假说遭到同时代的遗传学家
摩尔根的强烈质疑。
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（T.H.Morgan)
基因真的在染色体上吗？
基因位于染色体上的实验证据--摩尔根与果蝇的故事
果蝇的发育史
果蝇的染色体组成
基因位于染色体上的实验证据--摩尔根与果蝇的故事
果蝇作为遗传研究材料的优点（P30相关信息）
（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；
基因位于染色体上的实验证据
基因位于染色体上的实验证据--摩尔根与果蝇的故事
红眼果蝇
白眼雄性果蝇
基因位于染色体上的实验证据
基因位于染色体上的实验证据--摩尔根与果蝇的故事
P：
红眼
♂
白眼
×
F1：
红眼 （♀、♂）
F1雌雄交配
♂
白眼
982
红眼
2459
♂
红眼
986
红（♀、♂）：白♂≈3:1
问题2：若将雌雄个体分别统计，白眼全为雄性，显然不符合3：1比例。为什么？
（1）观察现象、提出问题
问题1：从实验现象中你可以得出哪些判断？
F2中红眼：白眼≈3:1；符合孟德尔分离定律；
红眼相对于白眼为显性性状。
基因位于染色体上的实验证据--摩尔根的实验（假说-演绎法）
F2：
雌性
雄性
性染色体
常染色体
常染色体
性染色体
雌雄个体细胞中相同
雌雄个体细胞中不相同
３对：ⅡⅡ，ⅢⅢ，ⅣⅣ
雌果蝇中，性染色体用XX表示；雄果蝇中，性染色体用XY表示。
基因位于染色体上的实验证据--果蝇的染色体组成
如果按照萨顿的假说---“基因位于染色体上”，那么，控制白眼的基因应该位于什么染色体上呢？
假说1.位于常染色体Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ上。
假说4.位于X和Y染色体的同源区段上(Ⅰ)。
假说3.只位于X染色体上(Ⅱ2)。
假说2.只位于Y染色体上(Ⅱ1)。
×
基因位于染色体上的实验证据--摩尔根的实验
基因位于染色体上的实验证据--摩尔根的实验（假说-演绎法）
白眼性状为什么与性别相关？
（2）提出假说、解释问题
假说2.只位于Y染色体上(Ⅱ1)
×
P
F1
×
红眼雌果蝇
XX
白眼雄果蝇
XYw
比例
XX
红眼雌
XYw
白眼雄
1 : 1
不能解释摩尔根的果蝇杂交实验结果。
基因位于染色体上的实验证据--摩尔根的实验
基因位于染色体上的实验证据--摩尔根的实验（假说-演绎法）
（2）提出假说、解释问题
假说4.位于X和Y染色体的同源区段上(Ⅰ)
假说3.只位于X染色体上(Ⅱ2)
XWXW红眼（雌）
×
XwY白眼（雄）
XW
Y
Xw
XWY红眼（ 雄 ）
XWXw红眼（ 雌 ）
×
P
F2
F1
配子
配子
XW
Xw
XW
Y
XWXW红眼(雌 ）
XWXw红眼(雌)
XWY红眼(雄)
XwY白眼(雄 )
XWXW红眼（雌）
×
XwYw白眼（雄）
XW
Yw
Xw
XWYw红眼（ 雄 ）
XWXw红眼（ 雌 ）
×
P
F2
F1
配子
配子
XW
Xw
XW
Yw
XWXW红眼(雌 ）
XWXw红眼(雌)
XWYw红眼(雄)
XwYw白眼(雄 )
基因位于染色体上的实验证据--摩尔根的实验
基因位于染色体上的实验证据--摩尔根的实验（假说-演绎法）
（2）提出假说、解释问题
XWXw红眼（雌）
×
XwY白眼（雄）
XW
Y
Xw
P
F1
配子
XWXw
红眼(雌 ）
XwXw
白眼(雌)
XWY
红眼(雄)
XwY
白眼(雄 )
Xw
假说4.位于X和Y染色体的同源区段上(Ⅰ)
假说3.只位于X染色体上(Ⅱ2)
1 : 1 : 1 : 1
XWXw红眼（雌）
×
XwYw白眼（雄）
XW
Yw
Xw
P
F1
配子
XWXw
红眼(雌 ）
XwXw
白眼(雌)
XWYw
红眼(雄)
XwYw
白眼(雄 )
Xw
1 : 1 : 1 : 1
基因位于染色体上的实验证据--摩尔根的实验
基因位于染色体上的实验证据--摩尔根的实验（假说-演绎法）
（3）依据假说、演绎推理--测交实验
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
杂交实验结果为：红眼雌果蝇和白眼雄果蝇。
支持“基因位于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因”的假说。
怎么办
追
加
实
验→
XwXw × XWY
↓
XWXw XwY
白眼(雌)
红眼(雄)
红眼(雌)
白眼(雄)
XwXw × XWYW
↓
白眼(雌)
红眼(雄)
XWXw XwYW
红眼(雌)
红眼(雄)
假说4.位于X和Y染色体的同源区段上(Ⅰ)
假说3.只位于X染色体上(Ⅱ2)
P
F1
P
F1
基因位于染色体上的实验证据--摩尔根的实验
基因位于染色体上的实验证据--摩尔根的实验（假说-演绎法）
（4）验证归纳，得出结论
决定果蝇眼色(红眼和白眼)的基因位于X染色体上，
从而证明了基因位于染色体上。
红眼(♀) 白眼(♀) 红眼(♂) 白眼(♂)
XWXW XWXw XwXw XWY XwY
基因位于染色体上的实验证据--摩尔根的实验
基因位于染色体上的实验证据--摩尔根的实验（假说-演绎法）
提出假说、解释问题：
依据假说、演绎推理：
测交
验证归纳、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？
观察现象、提出问题：
假说-演绎法
从此，摩尔根成了 理论的坚定支持者
孟德尔
基因位于染色体上的实验证据--摩尔根的实验
资料2：果蝇有4对染色体，携带的基因大约有1.5万个。人有23对染色体，携带的基因大约有3.5万个。
①位置关系：基因在染色体上呈线性排列
②数量关系：一条染色体上有许多个基因
结论
资料1：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(三点测交法)，并绘出了第一幅果蝇各种基因在染色体上的相对位置图。
基因位于染色体上的实验证据--基因与染色体的关系
基因位于染色体上的实验证据--摩尔根的成就
摩尔根提出了遗传学第三定律“连锁与互换定律”
● 实验证明基因位于染色体上
● 发明了测定基因在染色体上相对位置的方法
● 绘出第一幅果蝇各种基因在染色体上的相对位置
● 说明了基因在染色体上呈线性排列
摩尔根
短硬毛
棒状眼
深红眼
朱红眼
截翅
红宝石眼
白眼
黄身
基因位于染色体上的实验证据--摩尔根的成就
荣获1933年诺贝尔生理学或医学奖
因遗传学领域的贡献荣获诺贝尔奖的第一人
● 摩尔根提出了遗传学第三定律“连锁与互换定律”
第一个是1933年生理学或医学奖，颁给了果蝇的开山祖师摩尔根；
第二个是1946年生理学或医学奖，颁给了摩尔根的爱徒赫尔曼·约瑟夫·穆勒，他发现了X射线对果蝇的突变效应；
第三个是1995年生理学或医学奖，颁给了三位果蝇发育基因的研究者；
第四个是2004年生理学或医学奖，颁奖了两位因发现果蝇在嗅觉功能上有个特定的大脑区域的研究者；
第五个是2011年生理学或医学奖，颁给了发现果蝇免疫系统的Toll相关基因的研究者；
第六个是2017年生理学或医学奖，颁给了因研究果蝇生物钟，在有关生物钟分子机制方面的发现而做出贡献的研究者。
拓展视野
果蝇催生的诺贝尔奖
基因位于染色体上的实验证据
1866年孟德尔的豌豆杂交实验 提出“遗传因子”
假说-演绎法
1903年萨顿研究蝗虫精子和卵细胞形成过程 提出假说：
基因在染色体上
类比推理法
1910年摩尔根果蝇杂交实验 找到证据：
基因在染色体上
假说-演绎法
现代分子生物学 将基因定位在染色体上
荧光标记
基因定位
孟德尔遗传规律的现代解释--人类探究基因神秘踪迹的历程
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
1.等位基因：
同源染色体的相同位置上控制相对性状的基因。
1
2
3
4
孟德尔遗传规律的现代解释
基因的分离定律的实质：在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定独立性；在减数分裂形成配子时，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，分别进入到两个配子中，独立地随配子传给后代。
D
d
1
2
D
d
1
2
D
d
D
1
D
d
2
d
d
D
D
d
孟德尔遗传规律的现代解释
基因的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彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
孟德尔遗传规律的现代解释
萨顿的假说
孟德尔遗传规律的现代解释
萨顿通过对蝗虫受精过程的研究，提出基因在染色体上
基因位于染色体上的实验证据
摩尔根以果蝇为实验材料，证明基因在染色体上
基因在染色体上--课堂小结
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。( )
√
×
基因在染色体上--课堂小练
一、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
基因在染色体上--课堂小练
一、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
基因在染色体上--课堂小练
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
果蝇眼睛颜色的杂交实验，共有红眼雌果蝇
(XWXW或XWXw)与红眼雄果蝇(XWY)、红眼雌果蝇(XWXW或XWXw)与白眼雄果蝇(XwY)、白眼雌果蝇(XwXw)与白眼雄果蝇(XwY)、白眼雌果蝇(XwXw)与红眼雄果蝇(XWY)杂交等组合。只有白眼雌果蝇(XwXw)与红眼雄果蝇(XWY)杂交的子代，红眼全为雌性，白眼全为雄性，可以通过眼睛颜色判断子代果蝇的性别。
基因在染色体上--课堂小练
二、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。你如何解释这现象
这些生物的体细胞中的染色体数日虽然减少了一半，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。
基因在染色体上--课堂小练
二、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。
基因在染色体上--课堂小练

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