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(共37张PPT)
2.2 基因在染色体上
新教材 人教版 必修二
46条
23对
常染色体22对
性染色体1对
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。
讨论：
1.对人类基因组进行测序，为什么首先要确定哪些染色体
因为基因在染色体上，要测定某个基因序列，首先要确定该基因在哪条染色体上，如果要测定人类基因组的基因序列，就要知道包含人类基因组的全部染色体组由哪些染色体组成。
问题探讨：
46条
23对
常染色体22对
性染色体1对
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。
讨论：
2.为什么不测定全部46条染色体
人有22对常染色体和1对性染色体，在常染色体中，每对同源染色体上分布的基因是相同的或是等位基因，只对其中一条测序就可以了；性染色体X和Y差别较大，基因也大不相同，所以都要测序。
问题探讨：
（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；
受精作用
精子
卵细胞
12条
12条
受精卵
24条
减数分裂
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。
24条
24条
♂
♀
×
某种蝗虫：
1.萨顿的假说
一.基因在染色体上
基因行为
染色体行为
受精作用
受精卵
亲代
配子
子代
DD
dd
D
d
Dd
Dd
受精作用
看不见的
染色体
基因位于染色体上
推论（即假说）
基因
看得见的
平行关系
萨顿将基因与染色体的行为进行比较
1.萨顿的假说
一.基因在染色体上
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
基因与染色体的平行关系
1.萨顿的假说
一.基因在染色体上
P
配子
F1
F1配子
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
请在图中染色体上标注基因符号，解释孟德尔杂交试验。
D d
D d
d d
D d
D D
D
d
d
D
d d
D D
d
D
思考 讨论：分析减数分裂中基因和染色体的关系
F2
1.萨顿的假说
一.基因在染色体上
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。
2.基因位于染色体上的实验证据
一.基因在染色体上
美国生物学家摩尔根曾经明确表示过不相信孟德尔的遗传理论，讥笑孟德尔的研究方法，称“解释结果需要高级杂耍”。
对萨顿的基因位于染色体上的学说更持怀疑态度，认为这是主观的臆测，缺少实验证据。
设计的实验反而证明孟德尔的正确，还为“基因在染色体上”提供了证据。尽管心塞，但坚持“实验至上”的摩尔根立马摈弃之前的偏见，从此对孟德尔“黑转粉”
（1）实验材料
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；
2.基因位于染色体上的实验证据
一.基因在染色体上
少见的白眼雄果蝇
野生红眼基因果蝇
第一个是1933年，颁给了果蝇的开山祖师摩尔根；
第二个是1946年，颁给了摩尔根的学生赫尔曼·穆勒，他发现了X射线对果蝇的突变效应；
第三个是1995年，颁给了三位果蝇发育基因的研究者；
第四个是2011年，颁给了果蝇免疫系统的Toll相关基因；
第五个是2017年，医学或生理学奖的果蝇生物钟。
果蝇的“过人之处”：果蝇与诺贝尔奖
（1）实验材料
一.基因在染色体上
雌性体长约2.5mm，雄性稍短。可显微观察。
与性别决定有关
雌雄果蝇的染色体组成
常染色体：
性染色体：
３对：ⅡⅡ，Ⅲ　Ⅲ，Ⅳ　Ⅳ
雌性同型：ＸＸ
雄性异型：ＸＹ
（1）实验材料
2.基因位于染色体上的实验证据
一.基因在染色体上
同一时期，一些生物学家已经在一些昆虫的细胞中发现了性染色体。
易错点：不要误认为所有真核生物均有性染色体
只有具性别分化（雌雄异体）的生物才有性染色体之分，如下生物无性染色体：
①所有无性别之分的生物（如酵母菌等）均无性染色体。
②虽有性别之分，但雌雄同株（或雌雄同体）的生物均无性染色体，如玉米、水稻等。
所有真核生物都有性染色体吗？
（1）实验材料
2.基因位于染色体上的实验证据
一.基因在染色体上
（2）研究过程：假说-演绎法
2.基因位于染色体上的实验证据
一.基因在染色体上
①杂交实验——观察实验，发现问题
说明：
A.红眼对白眼显性
B.F2中红眼:白眼=3:1，符合分离定律，说明红眼和白眼受一对等位基因控制
现象：红眼与白眼为一对相对性状
问题：
为什么F2中白眼只在雄性出现？(为什么白眼性状与性别关联)
2.基因位于染色体上的实验证据
一.基因在染色体上
②对现象的解释——提出假说，解释问题
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？
A.位于常染色体Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ上。
D.位于X和Y染色体的同源区段上(Ⅰ)。
C.只位于X染色体上(Ⅱ2)。
B.只位于Y染色体上(Ⅱ1)。
×
2.基因位于染色体上的实验证据
一.基因在染色体上
②对现象的解释——提出假说，解释问题
B.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。
一.基因在染色体上
②对现象的解释——提出假说，解释问题
D.位于X和Y染色体的同源区段上(Ⅰ)。
C.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
Y
XWXW红眼(雌 ）
XWXw红眼(雌)
XWYw红眼(雄)
XwYw白眼(雄 )
2.基因位于染色体上的实验证据
一.基因在染色体上
③对解释的验证——设计实验，验证假说
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
D.位于X和Y染色体的同源区段上(Ⅰ)。
C.只位于X染色体上(Ⅱ2)。
测交(演绎推理)
测交(演绎推理)
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
一.基因在染色体上
③对解释的验证——设计实验，验证假说
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)
D.位于X和Y染色体的同源区段上(Ⅰ)
C.只位于X染色体上(Ⅱ2)
P
F1
P
F1
果蝇有4对染色体，携带的基因大约有1.3万个；人有23对染色体，携带的基因大约有2.6万。基因与染色体可能有怎样的对应关系呢？
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。一条染色体上应该有许多个基因；同时说明基因在染色体上呈线性排列。
3.基因与染色体的关系
一.基因在染色体上
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
基因线性排列是指基因一个接着一个,没有重复、倒退、分枝等现象。
3.基因与染色体的关系
一.基因在染色体上
1.真核生物基因的载体有：
染色体、线粒体、叶绿体
拟核、细胞质（质粒）
2.原核生物基因的载体有：
基因在染色体上呈__________。
染色体是基因的__________，
________________也是基因的载体。
根据基因的存在部位，可将其分为
和 。
线性排列
主要载体
核基因
质基因
线粒体、叶绿体
荧光标记法
上图从荧光点（四个）的分布来看，位置相同，说明图中是一对含有染色单体的同源染色体。
细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？
3.基因与染色体的关系
一.基因在染色体上
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
孟德尔所说的一对遗传因子就是位于___对__________上的_______，不同对的遗传因子就是位于____________上的___________；
一
同源染色体
等位基因
非同源染色体
非等位基因
等位基因概念：
位于同源染色体上同一位置
控制相对性状的基因
Aa、Bb
DD、AA
叫做相同基因
二.孟德尔遗传规律的现在解释
1.相关概念
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；
D
d
1
2
D
d
1
2
D
d
D
1
D
d
2
d
d
D
D
d
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。
1、等位基因分离的原因：
随同源染色体的分离而分离
2、等位基因分离的时间：
减数分裂Ⅰ后期
思考
实质:
减Ⅰ后期等位基因随同源染色体的分开而分离
二.孟德尔遗传规律的现在解释
2.基因分离定律的实质（教材P32）
　　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。
1.自由组合的原因：
随非同源染色体的自由组合而自由组合
2.自由组合的时间：
减数分裂Ⅰ后期
思考
实质:
减Ⅰ后期非同源染色体上的非等位基因自由组合
二.孟德尔遗传规律的现在解释
2.基因自由组合定律的实质（教材P32）
摩尔根发现了基因的连锁和互换定律——遗传学第三大定律
A
A
a
a
B
B
b
b
A
A
a
a
B
B
b
b
A、B基因连锁
B、b基因互换
二.孟德尔遗传规律的现在解释
3.基因连锁互换
A
a
B
b
A
A
B
B
a
a
b
b
分裂
间期
减数
分裂Ⅰ
A
B
B
A
a
a
b
b
减数
分裂Ⅱ
减数
分裂Ⅱ
A
B
a
b
A
B
a
b
（1）连锁（完全连锁）
2对等位基因位于1对同源染色体上
A和B、a和b连锁，可以产生AB、ab两种配子
二.孟德尔遗传规律的现在解释
3.基因连锁互换
A
a
B
b
分裂
间期
减数
分裂Ⅰ
减数
分裂Ⅱ
减数
分裂Ⅱ
A
B
A
b
a
a
b
B
A
B
a
A
a
b
b
B
（2）互换（不完全连锁）
2对等位基因位于1对同源染色体上
B和b发生互换，可以产生AB、Ab、aB、ab四种配子
A
A
B
a
b
b
B
a
AB：ab：Ab：aB=a:a:b:b(a≠b;a+b=0.5)
二.孟德尔遗传规律的现在解释
3.基因连锁互换
基因在染色体上的位置 产生配子 自交后代基因型
连锁
互换
4种：
AB、Ab、aB、ab
2种：
AB、ab
9种：
AaBb、AaBB、AABb、AABB、Aabb、AAbb、aaBb、aaBB、aabb
3种：
AaBb、AABB、aabb
4种：
AB、Ab、aB、ab
9种：
AaBb、AaBB、AABb、AABB、Aabb、AAbb、aaBb、aaBB、aabb
二.孟德尔遗传规律的现在解释
3.基因连锁互换
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”。
约翰逊
摩尔根 假说—演绎法
萨顿
孟德尔 假说—演绎法
二.孟德尔遗传规律的现在解释
4.重要遗传学发展历程
1. 已知显隐性—雌隐雄显
XaXa × XAY
XAX a 显性
XaY 隐性
F1：
P：
配子：
Xa
XA
Y
（1）若子代性状表现与性别无关，则基因位于常染色体上。
（2）若子代雌性个体全为显，雄性个体全为隐，则基因位于X染色体上。
三.基因在染色体上（知识拓展）
1.判断等位基因A、a位置
（1）若正反交结果相同，则基因位于常染色体上。
（2）若正反交结果不同，则基因位于X染色体上。
2. 未知显隐性—正反交
XaXa × XAY
XAX a 显性
XaY 隐性
F1：
P：
配子：
Xa
XA
Y
XAXA × XaY
XAX a 显性
XAY 显性
F1：
P：
配子：
XA
Xa
Y
判断等位基因A、a位置
三.孟德尔遗传规律的现在解释
1.判断等位基因A、a位置
萨顿的假说（类比推理法）
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：
基因在染色体上的证据(假说演绎法)
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
基因在染色体上
小结
四.课堂小结
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
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。
练习与应用P32
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。
练习与应用P32
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。
练习与应用P32
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。
练习与应用P32

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