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第2节 基因在染色体上
第2章 基因与染色体的关系
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？
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。
基 因
基 因
基 因
同源染色体
同源染色体
同源染色体
1866年孟德尔发现了遗传的两大定律提“遗传因子”的存在
1909年，约翰逊给“遗传因子”起了一个新名字叫做“基因”
人们意识到基因是客观存在的
减数分裂的研究为找到基因提供了最正确的线索
基因在哪里？
　　1903年，美国遗传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。
2n=24
精子
12条染色体
卵细胞
12条染色体
受精作用
体细胞
24条染色体
减数分裂
蝗虫子代体细胞中的这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，另一条来自母方。
D d
D
d
　　 发现孟德尔假设的一对遗传因子（即等位基因），其分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。
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
基因和染色体的平行关系
基因的行为 染色体的行为
杂交过程中 保持： ___________ 也有： _____________
体细胞中 存在形式 _________存在 __________存在
在配子中 存在形式 只有成对基因中的_______ 只有成对染色体中的_________
体细胞中 的来源 成对中的基因 一个来自______　　　　　　　　 一个来自______　 同源染色体
一条来自______
一条来自______
形成配子时 组合方式 非等位基因：________ 非同源染色体：________
成对
成对
一个
一条
父方
母方
父方
母方
自由组合
自由组合
完整性和独立性
相对稳定的形态结构
看不见
染色体
基因在染色体上
推理
基因
看得见
D d
D
d
平行关系
类比推理法
高 茎
高 茎
矮 茎
高 茎
D d
D D
d d
D d
d d
在染色体上标注基因符号，解释孟德尔的杂交实验
×
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
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。
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！
野生红眼基因果蝇
少见的白眼雄果蝇
“材料选对了就等于实验成功了一半”
实验材料
二、基因位于染色体上的实验依据
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）具有许多容易区分的相对性状，便于观察、统计；
（5）果蝇有8条染色体，遗传组成相对简单。
2.摩尔根的果蝇杂交实验
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？
摩尔根运用“假说-演绎法” 进行实验探究。
(1)观察实验，发现问题
3/4
1/4
P
×
白眼（雄）
红眼（雌）
F1
红眼
F2
白眼（雄）
红眼（雌、雄）
“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。” （教材P30）
如何解释这一现象？
（雌、雄交配）
2.摩尔根的果蝇杂交实验
雌性
雄性
性染色体
常染色体
果蝇的染色体组成
常染色体
性染色体
雌雄个体细胞中相同，与性别决定无关的染色体
雌雄个体细胞中不相同，与性别决定有关的染色体
３对：ⅡⅡ，ⅢⅢ，ⅣⅣ
♀同型：XX；♂异型：XY
（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）
“如果控制白眼的基因（w）在X染色体上，而Y染色体上不含它的等位基因，上述现象可以得到合理解释”（教材P31）
雌果蝇种类：
红眼（ＸＷＸw 、ＸＷＸＷ）
白眼（ＸWＸW）
雄果蝇种类：
红眼（ＸＷＹ）
白眼（ＸwＹ）
ＸwＹ
ＸＷＸＷ
ＸＷＸw
、ＸＷＹ
ＸＷＸw、ＸＷＸＷ、ＸＷＹ
ＸwＹ
2.摩尔根的果蝇杂交实验
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-演绎法，预测另外设计的实验结果，再通过实验来检验。
1.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？
2.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？
测 交
(3)演绎推理(纸上谈兵)
测交1
测交2
2.摩尔根的果蝇杂交实验
测 交
(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
XwY白雄
F1：
P：
配子：
红眼（雄） 白眼（雌）
XW
Xw
Y
测交1
测交2
2.摩尔根的果蝇杂交实验
（4）实验验证（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
实验结果：
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。
2.摩尔根的果蝇杂交实验
作出假说：
演绎推理：
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：
假说
演绎法
从此，摩尔根成了 理论的坚定支持者
孟德尔
2.摩尔根的果蝇杂交实验
三、基因与染色体的关系
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；
短硬毛
棒状眼
深红眼
朱红眼
截翅
红宝石眼
白眼
黄身
摩尔根的成就
● 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
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。
常见问题
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
四、孟德尔遗传规律的现代解释
分离定律的实质：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，
D
d
1
2
D
d
1
2
D
d
D
1
D
d
2
d
d
D
D
d
四、孟德尔遗传规律的现代解释
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
等位基因分离的时间：
减数分裂Ⅰ后期
分离定律的实质：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，
基因自由组合定律的实质：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。
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
基因自由组合定律的实质：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。
人类探明基因神秘踪迹的历程
1903年萨顿研究蝗虫的精子和卵细胞形成过程
1909年摩尔根进行果蝇杂交实验
提出假说：基因在染色体上
找到基因在染色体上的实验证据
1866年孟德尔的豌豆杂交实验
提出了遗传因子 （基因）
基因究竟是什么呢？
假说—演绎
类比推理
假说—演绎
1 2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22 23
1 2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22 23
男
女
情景一：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。
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？
2.为什么不测定全部46条染色体？
因为基因位于染色体上
在常染色体中，每对同源染色体上分布的基因是相同的或等位基因，所以每对只测序1条即可；而性染色体X和Y的差别很大，两条性染色体都要测序，因此测定22条常染色体和两条性染色体，共24条。

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