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第2节 基因在染色体上
必修2 第2章 基因和染色体的关系
问题探讨
人有46条染色体，但是旨在解释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，为什么首先要确定测哪些染色体？
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。
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。
人有22对常染色体和1对性染色体。
在常染色体中，每对同源染色体的形态、大小相同， 结构相似，上面分布的基因是相同的或者是等位基因，所以只对其中1条进行测序就可以了。
而性染色体X和Y的差别很大，基因也大为不同，所以两条性染色体都需要测序，因此人类基因组计划测定了22条常染色体和两条性染色体X和Y，共24条。
如果测定46条染色体，耗资巨大， 工作量会增加一倍，但得到的绝大多数基因序列都是重复的。
2.为什么不测定全部46条染色体？
本节聚焦
科学家发现基因与染色体有哪些平行关系？
摩尔根如何证明基因位于染色体上？
摩尔根的果蝇杂交实验给我们哪些启示？
怎样从基因和染色体的层面解释孟德尔遗传规律？
一、萨顿的假说
美国遗传学家萨顿
减数分裂Ⅰ时，同源染色体发生分离
杂合子在形成配子时，等位基因发生分离
看得见
染色体
看不见
基因
平行关系
推理
基因在染色体上
减数分裂核心
孟德尔分离定律核心
D d
D d
一、萨顿的假说
基因和染色体行为存在着明显的平行关系
类比推理
在杂交过程中保持
完整性和独立性
在配子形成和受精过程中，
形态结构相对稳定
成对
成对
成单
成单
成对的基因一个来自父方，一个来自母方
一对同源染色体，一条来自父方，一条来自母方
非同源染色体上的
非等位基因自由组合
非同源染色体自由组合
思考 讨论
分析减数分裂中基因和染色体的关系
你同意以上分析吗？如果你也认为基因在染色体上，请你在图中的染色体
上标注记基因符号，解释孟德尔一对相对性状的杂交实验（图中染色体上
的黑色横线）代表基因的位置。
活动一 用扭扭棒演示
萨顿经推理得出的结论——基因在染色体上是否正确？
二、基因位于染色体上的实验证据
托马斯·亨特·摩尔根（homas Hunt Morgan）早期是一个坚定的反孟德尔主义者，当然他也不同意萨顿的假说。
摩尔根（1866-1945）
二、基因位于染色体上的实验证据
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。常用作遗传学研究的实验材料。
①相对性状多而明显
②周期短，繁殖快，数量多
③染色体少易观察
实验材料：红眼果蝇和白眼果蝇
选择果蝇做实验材料的原因
红
白
P
红雄
F1
红雌
F2
红（雌、雄）
白（雄）
3/4
1/4
实验一
二、基因位于染色体上的实验证据---实验现象
现象：“F2红眼和白眼之间的数量比是3:1，所不同的是白眼性状的表现，总是与性别相联系。”
（教材P30）
（假说—演绎法）
二、基因位于染色体上的实验证据---实验分析
（1）实验所研究的是果蝇的______和_____
这一对相对性状。
（2）F1全为红眼，_______是显性性状。
（3）F2中红眼：白眼=3:1，符合______定律。
（4）F2中只有______果蝇出现了白眼性状。
（5）通过实验，摩尔根证实了________________
的正确性，同时发现了_______________________________________。
（假说—演绎法）
红眼
白眼
红眼
分离
雄性
孟德尔的遗传理论
果蝇白眼的遗传总是与性别相关联
雌雄果蝇体细胞的染色体示意图
3对常染色体＋
3对常染色体＋
XX
XY
雌雄果蝇体细胞中染色体组成有何异同？
染色体类型
常染色体：与性别决定无关的染色体
性染色体：与性别决定有关的染色体，如X、Y染色体
①位于常染色体Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ上。
②只位于X染色体上。
③只位于Y染色体上。
④位于X和Y染色体的同源区段上。
如果控制白眼的基因（w）在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。
二、基因位于染色体上的实验证据--提出假说
（假说—演绎法）
非同源区段无等位基因
存在等位基因
如果控制白眼的基因（w）在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。
二、基因位于染色体上的实验证据--提出假说
（假说—演绎法）
X
W
X
w
X
W
X
W
w
X
w
X
X
W
Y
X
w
Y
二、基因位于染色体上的实验证据--对实验现象的解释
活动二
书写遗传图解
思考 讨论
摩尔根解释的验证
从图2-10可以看出，摩尔根等人的设想可以合理地解释实验现象。但是判断-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，还应运用假说一演绎法，预测另外设计的实验结果，再通过实验来检验。
讨论
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
二、基因位于染色体上的实验证据---演绎推理，进行验证
测交
雌：雄＝1:1 红：白＝1:1
控制果蝇眼色的基因位于的X-Y同源区段(Ⅰ)是否可以解释摩尔根的杂交实验现象？
存在等位基因
活动三
书写遗传图解
w
X
w
X
X
W
X
w
X
W
X
W
X
W
Y
W
X
W
Y
w
X
w
Y
W
X
w
Y
w
排出控制果蝇眼色的基因位于的X-Y同源区段(Ⅰ)？
若基因位于X-Y同源区段遗传图解如下：
白雌 红雄
P
F1 红雌 红雄
杂交实验结果为：红眼雌和白眼雄
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。
w
X
w
X
X
W
Y
W
X
W
X
w
X
w
Y
W
排出控制果蝇眼色的基因位于的X-Y同源区段(Ⅰ)
①位于常染色体Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ上。
②只位于X染色体上。
③只位于Y染色体上。
④位于X和Y染色体的同源区段上。
如果控制白眼的基因（w）在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。
二、基因位于染色体上的实验证据--提出假说
非同源区段无等位基因
存在等位基因
×
控制果蝇眼色的基因位于的Y的非同源区段( )是否可以解释摩尔根的杂交实验现象？
非同源区段无等位基因
活动四
书写遗传图解
X
X
X
X
X
Y
W
X
Y
w
若基因位于Y的非同源区段( )遗传图解如下：
X
X
X
Y
W
X
W
X
X
Y
W
排出控制果蝇眼色的基因位于的Y的非同源区段( )？
杂交实验结果为：红眼雌和白眼雄
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。
白雌 红雄
P
F1
红雌 红雄
①位于常染色体Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ上。
②只位于X染色体上。
③只位于Y染色体上。
④位于X和Y染色体的同源区段上。
如果控制白眼的基因（w）在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。
二、基因位于染色体上的实验证据--提出假说
非同源区段无等位基因
存在等位基因
×
×
控制果蝇眼色的基因位于常染色体上是否可以解释摩尔根的杂交实验现象？
活动四
书写遗传图解
BB、Bb
bb
反驳观点
白雌 红雄
P
F1
F2
Bb
bb BB
雌雄自由交配
B_
红
bb
白
杂交实验结果为：红眼雌和白眼雄
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。
排出控制果蝇眼色的基因常染色体上
红眼
①位于常染色体Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ上。
②只位于X染色体上。
③只位于Y染色体上。
④位于X和Y染色体的同源区段上。
如果控制白眼的基因（w）在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。
二、基因位于染色体上的实验证据--提出假说
×
非同源区段无等位基因
存在等位基因
×
×
二、基因位于染色体上的实验证据---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。
假说--
演绎法
提出问题：白眼性状的表现总是与性别相联系？
作出假设：若控制白眼基因的（w）在X染色体上，
而Y染色体上不含有它的等位基因
验证实验: 测交
得出结论：基因在染色体上
从此，摩尔根成了孟德尔理论的鉴定支持者
每种生物的基因数量，要远远多于
这种生物染色体的数目
一条染色体上有许多个基因
基因在染色体上呈线性排列
三、孟德尔遗传规律的现代解释
基因分离定律的实质是：
在杂合体的细胞中，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。（教材P32）
基因自由组合的实质是：
在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。
（教材P32）
练习与应用
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。（ ）
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
练习与应用
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
练习与应用
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
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
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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