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2.2 基因在染色体上
第二章　基因的本质
课前检测
1、控制不同性状的_________的分离和组合是____________；在形成配子时，决定_________的成对的__________彼此分离，决定___________的______________自由组合。
2、减数分裂Ⅰ后期特征：_______________________________________；
3、通过受精作用，受精卵中的________数目又恢复到体细胞中的数目，保证了物种_______数目的稳定，其中一半的_________来自父方，另一半_______来自母方。
遗传因子
互不干扰的
同一性状
遗传因子
遗传因子
不同性状
同源染色体分离，非同源染色体自由组合
染色体
染色体
染色体
染色体
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。
导入新课
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
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。
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是相同基因或等位基因，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。
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
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
一.萨顿的假说
【当堂演练】
例1：按照萨顿假说，在图中的染色体上标注基因符号，解释孟德尔一对
相对性状的杂交实验（图中染色体上的黑色黑线代表基因的位置）
d
P
配子
F1
F1配子
高茎
矮茎
受精
高茎
×
减数分裂
减数分裂
减数分裂
高茎
高茎
矮茎
高茎
F2
D
D
d
d
D
D
d
D
d
D
d
D
D
D
d
D
d
d
d
2. 实验材料：果蝇
1. 主要科学家：摩尔根
优点：
①易饲养，繁殖快；
②后代多；
③相对性状多且明显；
④染色体数目少，便于观察
果蝇体细胞染色体图解
XY型性别决定方式：
雌性：3对常染色体+XX
雄性：3对常染色体+XY
二 基因在染色体上的实验证据--摩尔根的果蝇杂交实验
只有具性别分化（雌雄异体）的生物才有性染色体之分
3.实验方法：假说-演绎法
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)
二 基因在染色体上的实验证据--摩尔根的果蝇杂交实验
②提出假说，解释问题
控制白眼的基因（w）位于X染色体上，Y染色体上无该基因的等位基因。
二 基因在染色体上的实验证据--摩尔根的果蝇杂交实验
1、常染色体：与性别决定无关的染色体。(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)
基因表示方式：DD、Dd、dd
2、性染色体：与性别决定有关的染色体。
基因表示方式：将基因符号写在性染色体符号的右上角。
雌果蝇：红眼（ＸＷＸＷ）（ＸＷＸw）白眼（ＸwＸw）
雄果蝇：红眼（ＸＷＹ） 白眼（ＸwＹ）
红 ： 白 = 3 ：1
P
F1
F2
×
红眼雌果蝇
XWXW
白眼雄果蝇
XwY
比例
红眼雌 XWXw
红眼雄
XWY
×
XWXW
红雌
XWXw
红雌
XWY
红雄
XwY
白雄
×
♀
P
♂
F1
F2
自由交配
♀♂
♀
♂
红 ： 白 = 3 : 1
♂
红眼
白眼
红眼
XW
Xw
Y
配子
二 基因在染色体上的实验证据--摩尔根的果蝇杂交实验
②提出假说，解释问题
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？
③演绎推理——设计测交实验
二 基因在染色体上的实验证据--摩尔根的果蝇杂交实验
XWY
红眼
雄果蝇
XwXw
白眼
雌果蝇
×
XWXw
红眼雌
XwY
白眼雄
雌果蝇均为红色
雄果蝇均为白色
子代
测交亲本
XwY
白眼
雄果蝇
XWXw
红眼
雌果蝇
×
测交子代
XWXw
红眼雌
XwXw
白眼雌
XWY
红眼雄
XwY
白眼雄
红：白 = 1：1
雌：雄 = 1：1
用F1的红眼雌果蝇与白眼雄果蝇进行测交实验；再选其中的白眼雌果蝇与红眼雄果蝇交配。
二 基因在染色体上的实验证据--摩尔根的果蝇杂交实验
红眼雌性 红眼雄性 白眼雌性 白眼雄性
126 132 120 115
④实验验证，得出结论
③演绎推理——设计测交实验
基因在染色体上
对点训练
摩尔根研究果蝇的眼色遗传实验过程如图
所示。下列相关叙述中错误的是
A.果蝇的眼色遗传遵循基因的分离定律
B.摩尔根发现的问题是F2中的白眼果蝇为什么都是雄性
C.摩尔根提出的假说是白眼基因只位于X染色体上
D.F2中的红眼雌果蝇的基因型只有XWXW
D
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
果蝇X染色体上的一些基因
1910年，摩尔根与白眼果蝇结缘，证明基因位于染色体上。
1909年，“遗传因子” 正式改名“基因”。
1902年，萨顿提出“遗传因子位于染色体上”的假说。
19世纪，生物学家发现细胞核中有一种叫“染色体”的物质。
摩尔根经过十多年的努力，证明了基因在染色体上线性排列。
1.现象：每种生物的基因数量远多于染色体数目
2.推测：一条染色体上有许多个基因
3.证明方法：摩尔根和他的学生发明了测定基因位于染色体上的相对位置的方法，并绘制出第一个果蝇各种基因在染色体上相对位置图。
4.结论：①一条染色体上有许多个基因
②基因在染色体上呈线性排列
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。
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
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？
基因在染色体上
1.基因分离定律的实质
在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的_________，_____________________时，__________会随着____________的分开而分离，分别进入到两个配子中，独立地随配子遗传给后代。
减数
分裂Ⅰ
分裂间期
A a
A A
a a
a a
A A
减数分裂Ⅱ
A
A
a
a
同源染色体
减数分裂形成配子
等位基因
独立性
等位基因：位于同源染色体上同一位置，控制相对性状的基因。
三、孟德尔遗传定律的现代解释
2.基因自由组合定律的实质
位于_______________上______________的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，______________上的____________分离的同时，________________上的________________自由组合。
等位基因
非同源染色体
非等位基因
同源染色体
非同源染色体
非等位基因
减数分裂Ⅰ
分裂间期
a a
A A
减数分裂Ⅱ
A a
B b
A A
a a
B B
b b
B B
b b
a
b
A
B
a
A
B
三、孟德尔遗传定律的现代解释
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
所有的非等位基因都能自由组合吗？
只有非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律。
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
三.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
三.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)
三.孟德尔遗传规律的现在解释
3.基因连锁互换
（概率低）
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
1、在未知显隐性的情况下，用雌雄纯合子进行正反交实验
①若这对基因在常染色体上，则有：
AA(♀)×aa（♂）→Aa,后代全部表现为显性性状；
aa(♀)×AA（♂）→Aa,后代全部表现为显性性状；
正反交结果相同。
②若这对基因在X染色体上，则有：
XAXA×XaY→XAXa 、XAY，全部表现为显性性状；
XaXa×XAY→XAXa、XaY，雌性全部表现为显性,雄性全部表现为隐性。
正反交结果不同，且子代形状表现与性别相关联。
三.基因在染色体上（知识拓展）
1.判断等位基因A、a位置
2.在已知显隐性的情况下，选用隐性雌性个体与显性雄性个体杂交
①若这对基因在常染色体上（相关基因用A、a表示），则有：
aa(♀)×AA(♂)→Aa，后代全部表现为显性性状；
aa(♀)×Aa(♂)→1Aa:1aa，后代雌雄个体都有一半表现为显性性状，一半表现为隐性性状。
②若者对基因在X染色体上，则有：
XaXa ×XAY→XAXa、XaY,后代雌性全部为显性性状，雄性全部为隐性性状
三.孟德尔遗传规律的现在解释
1.判断等位基因A、a位置
4.已知果蝇中，灰身与黑身是一对相对形状（基因用B、b表示）；直毛与分叉毛为一对相对形状（基因用F、f表示）．两只亲代果蝇杂交，得到以下子代类型和比例：
请回答：
（1）灰身基因是位于______染色体上______性基因；分叉毛基因是位于______染色体上______性基因．
（2）亲代果蝇的表现型为 、 ．
（3）亲代果蝇的基因型为 、 ．
（4）子代表现型为灰身直毛的雌蝇中，纯合体与杂合体的比例为 ．
灰身、直毛 灰身、分叉毛 黑身、直毛 黑身、分叉毛
雌蝇 3/4 0 1/4 0
雄蝇 3/8 3/8 1/8 1/8
导图小结
基因在染色体上
萨顿的假说
___________________________________
内容：_________________
依据：
基因位于染色
体上的证据
材料：
方法：
实验检验：
得出结论：
提出问题：
作出假说：
演绎推理：
假说
演
绎
法
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。（ ）
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
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
√
×
B
D
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：
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：
子代雌果蝇和子代雄果蝇都是既有红眼，也有白眼
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。
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。
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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