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第二章 基因和染色体的关系
第二节 基因在染色体上
高一生物 · 必修二
《遗传与进化》
学习目标
1、通过比较基因和染色体的平行关系，掌握萨顿的假说
2、理解“基因在染色体上”的实验证据
3、运用有关基因和染色体的知识，阐明孟德尔遗传规律的细胞学基础和实质
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。
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：
2.为什么不测定全部46条染色体？
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。
问题探讨
思
阅读课本29-32页,思考以下问题：
1.萨顿分别是从哪些角度分析基因与染色体的关系的？结论是什么？用的什么实验方法？ 萨顿的结论一定可靠吗？
2.摩尔根选择果蝇作为实验材料的优点有哪些？运用了什么实验方法？
3.基因和染色体有什么关系？
4.你能否从基因和染色体的角度说明分离定律和自由组合定律的实质？
19世纪，孟德尔发现了遗传的两大定律（豌豆，假说——演绎法）
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。
但是基因在哪里呢？
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。
2n=24
受精作用
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。
精子
12条染色体
卵细胞
12条染色体
体细胞
24条染色体
萨顿的假说
评
受精作用
受精卵
亲代
配子
子代
染色体行为
基因行为
DD
dd
D
d
Dd
Dd
受精作用
看不见的
染色体
基因在染色体上
推理
基因
看得见的
平行关系
高茎
矮茎
高茎
矮茎
萨顿的假说
萨顿的假说
基因行为 染色体行为
独立性
存在方式
来源
分配
染色体在配子形成和受精过程中,具有相对稳定的形态结构
基因在杂交过程中保持完整性和独立性
在体细胞中基因成对存在。
在配子中成对的基因只有一个
在体细胞中染色体成对存在。 在配子中成对的染色体只有一条
体细胞中成对的染色体也是一个来自父方,一个来自母方
非同源染色体在减数第一次分裂后期是自由组合的
体细胞中成对的基因一个来自父方,一个来自母方
非等位基因在形成配子时自由组合
类比结果：基因和染色体之间存在平行关系
×
减数分裂
D
D
D
D
D
D
D
D
D
d
d
D
d
d
d
d
d
d
d
d
高茎
矮茎
Ｐ：
配子：
F1：
如果你也认为基因在染色体上，请在图中染色体上标注基因符号
思考讨论
由两个或两类对象在某些属性上相同的现象，
推断出它们在另外的属性上也相同的一种推理方法。
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。
基因真的位于染色体上吗？
类比推理法
萨顿的假说遭到同时代的遗传学家摩尔根的强烈质疑
摩尔根的这种大胆质疑，科学务实的研究精神是值得我们努力学习的
摩尔根
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！
寻找证据之路
实验材料：果蝇
昆虫纲双翅目，体长3—4mm，在制醋和腐烂水果的地方常常可以看到
①个体小，容易饲养，雌雄易区分
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染色体数目少（4对），便于观察
⑤有明显的相对性状（如长翅与短翅、红眼与白眼），便于观察和统计
基因在染色体上的实验证据
1. 就果蝇红眼与白眼这一对相对性状来看，F1全为红眼，说明白眼对红眼是隐性
2. F2中红眼和白眼的数量比是3:1，这样的遗传表现符合分离定律，表明果蝇的红眼和白眼是受一对等位基因控制的
3. 白眼性状的表现，总是与性别相关联。如何解释这一现象呢？
观察实验，发现问题
摩尔根的假说
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
白眼雌性果蝇的基因型为XwXw
白眼雄性果蝇的基因型为XwY
提出假说，解释问题
XWXW红眼（雌）
XW
XwY白眼（雄）
Xw
Y
XWXw红眼（雌）
XWY红眼（雄）
配子 XW Y
XW
Xw
P
配子
F1
F2
XWXW（雌）
红眼
XWY（雄）
红眼
XWXw（雌）
红眼
XwY（雄）
白眼
果蝇杂交实验分析图解
3/4红眼（雌、雄）
1/4白眼（雄）
演绎推理
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
测交方案1
测交方案2
实验验证，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：
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。
测交方案1
测交方案2
验证假说：
测交
得出结论：
基因在染色体上
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
白眼性状的表现为什么总是与性别相联系？
提出问题：
作出假说：
假说
演
绎
法
从此，摩尔根成了孟德尔理论的坚定支持者
摩尔根的实验思路
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
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。
一对遗传因子就是位于一对同源染色体上的等位基因，
不同对的遗传因子就是位于非同源染色体上的非等位基因；
同源染色体：
非同源染色体：
等位基因：
非等位基因：
Y与y
Y(y)与R
A
B
C
D
Y
y
R
R
A与B、C与D
A与C、B与D等
孟德尔遗传规律的现代解释
A
A
A
a
A
A
a
a
a
a
a
a
A
A
分裂
间期
减数
分裂Ⅰ
减数
分裂Ⅱ
减数
分裂Ⅱ
基因分离定律：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，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中独立的，随配子遗传给后代。
分裂
间期
减数
分裂Ⅰ
减数
分裂Ⅱ
减数
分裂Ⅱ
A
a
B
b
a
a
A
A
b
b
B
B
B
B
a
a
A
A
b
b
A
b
a
B
B
a
A
b
自由组合定律：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。
A
a
B
b
2对等位基因位于2对同源染色体上
A
a
B
b
2对等位基因位于1对同源染色体上
两对等位基因独立遗传
满足基因的自由组合定律
两对等位基因不独立遗传
不满足基因的自由组合定律
基因在染色体上
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
摩尔根果蝇的杂交实验
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
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。( )
检
√
×
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
检
B
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
检
D
4.根据如图所示基因在染色体上的分布情况判断，下列选项不遵循基因的自由组合定律的是(　　)
A

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