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(共42张PPT)
第2章 基因和染色体的关系
基因的发现
第1章 遗传因子的发现
基因在哪？
第3章 基因的本质
第4章 基因的表达
第5章 基因突变及其他变异
第6章 生物的进化
基因是什么？
基因怎么起作用？
基因的变化
基因与进化的关系
当孟德尔的遗传规律被重新发现以后，有一个问题始终没有解决：
基因在细胞中究竟有没有物质基础呢？
孟德尔所假设的颗粒状的遗传因子，究竟是不是物质的实体？
如果是，又存在于细胞中什么位置呢？
第2章 基因和染色体的关系
第2节 基因在染色体上
学习目标：
1.能说出基因和染色体之间存在的平行关系。
2.能基于基因和染色体的相关事实，阐明基因在染色体上，并概述摩尔根的果蝇实验。
3.能从基因和染色体的关系角度，对孟德尔遗传定律作出现代解释。
24条
受精卵
新个体
♀
♂
24条
24条
24条
12条
12条
减数分裂
两两成对,共12对,每对染色体中的一条来自父方,另一条来自母方
减数分裂
受精作用
1.萨顿的发现
一.萨顿的假说
由此，萨顿发现减数分裂过程中同源染色体的分离，与孟德尔假设的一对遗传因子（也就是等位基因）的分离非常相似。　
萨顿（W.Sutton）
美国遗传学家
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
P
配子
F1
D
d
Dd
DD
♂
dd
♀
×
基因行为
P
配子
F1
♂
♀
×
染色体行为
2.萨顿的假说
(1)内容：基因（遗传因子）是由___________ 携带着从亲代传递给下一代的。也就是说，_________就在___________ 上。
(2)依据：因为基因和染色体的行为存在着明显的___________ 。
基因
染色体
染色体
平行关系
R
r
YyRr
Y
y
YR
Yr
yR
yr
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
染色体行为
基因行为
(3)相关概念：
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，如D与d。
非等位基因：控制不同性状的基因。
1 2
A A
B b
C c
3 4
同源染色体：
非同源染色体：
1和2，3和4
1和3，2和4；1和4，2和3
等位基因：
相同基因：
非等位基因：
B和b，C和c，
A和A
A和B，A和b，C和B，C和b等
①等位基因一般位于同源染色体上相同位置，也可位于姐妹染色单体上（染色体互换）。
②位于同源染色体上的不一定是等位基因，也可以是相同基因。
③非等位基因可位于同源染色体上，也可位于非同源染色体上。
思考：依据萨顿的理论，请在课本30页“思考讨论”图中的染色体上标出基因符号，解释孟德尔一对相对性状的杂交实验。
【思考探究】
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
D
等位基因分离
同源染色体分离
Dd
d
看不见的基因
基因在染色体上
推理
看得见的染色体
平行关系
(4)科学方法：
非等位基因自由组合
非同源染色体自由组合
yR
Yr
yr
YR
YyRr
看不见的基因
基因在染色体上
推理
看得见的染色体
平行关系
类比推理法
是根据两个或两类对象有部分属性相同，从而推出它们的其他属性也相同的推理。
类比推理得出的结论一定正确吗？具有说服力吗？
加拿大外交官朗宁曾在竞选省议员时，由于他幼儿时期吃过中国奶妈的奶水一事，受到政敌的攻击，说他身上一定有中国血统。朗宁反驳说：“你们是喝牛奶长大的，你们身上一定有牛的血统了。”
类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性!还必须经过实验验证！！！
美国生物学家
摩尔根
Morgan
（1866-1945）
果蝇实验
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！
孟德尔的遗传理论
萨顿的假说
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。
二.基因位于染色体上的实验证据
1. 果蝇作为遗传学材料的优点：
资料1：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。一只牛奶瓶放一些捣烂的香蕉，可饲养数百甚至上千只果蝇。
①个体小，易饲养、成本低
资料2：在25℃左右温度下10多天就繁殖一代，一只雌果蝇一生能产生几百个后代。
②繁殖快，后代数量多
长翅 残翅
白眼 红眼
③相对性状多且明显，便于观察统计
④染色体数目少，易观察（4对）
X
X
X
Y
雌雄果蝇体细胞染色体示意图
2. 果蝇的染色体组成分析：
X
X
♀
♂
X
Y
常染色体
性染色体
染色体
性染色体
常染色体
与性别决定无关的染色体
与性别决定有关的染色体
3
1
4
性
同型
异型
（1）果蝇含 对染色体。其中有 对常染色体， 对性染色体。
（2）同型与异型是针对 （性、常）染色体。
3对(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)
思考：所有的生物都有性染色体吗？
注意：雌雄同株的植物没有常染色体和性染色体之分。
Y非同源区(Ⅲ)
XY同源区段(Ⅱ)
X非同源区段(Ⅰ)
X
Y
X X
-
-
雌性：
X Y
-
雄性：
XY
-
雄性：
X X
-
-
雌性：
X Y
-
雄性：
-
非同源区段：
Ⅰ区段和Ⅲ区段
①基因只存在于X染色体(Ⅰ区段)上
②基因只存在Y(Ⅲ区段)上
同源区段：
Ⅱ区段
X、Y同源区段（Ⅱ区段）的基因是成对存在的
3.性染色体上基因的表示方法：
（2）基因的表示方法
①如果基因在常染色体上：　　 (B、b)—
②如果基因在性染色体上：　 　 （A、a）。（（
③如果常染色体和性染色体上都有基因：　 　 。
XAXa
BbXAXa
Bb
（1）性染色体分析：
性染色体上的基因写法：先写出性染色体（大写） ，再将基因写在染色体右上角。
4. 实验过程：
红眼 (雌)
白眼 (雄)
×
红眼 (雌、雄)
F1 雌雄交配
红眼(雌、雄)
白眼(雄)
P
F2
F1
3/4
1/4
1、眼色遗传中，显性性状是？
2、眼色基因遗传符合孟德尔的分离定律吗？
3、果蝇眼色遗传与孟德尔一对相对性状的豌豆杂交实验有何不同？
红眼是显性性状。
F2中，红眼 : 白眼≈3:1，符合分离定律。
F2中，白眼果蝇均为雄性。
观察实验，提出问题
为什么白眼性状的表现，总是与性别相关联？
提出假说，作出解释
摩尔根及其同事提出假说：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
白眼果蝇的基因型
雌性：
雄性：
红眼果蝇的
基因型
雌性：
雄性：
XwXw
XwY
XWY
XWXW、XWXw
红眼 (雌)
白眼 (雄)
×
P
F2
F1
XWXW
XwY
XW
Xw
Y
配子
红眼 (雌)
红眼 (雄)
XWXw
XWY
×
配子 XW Y
XW
Xw
XWXW红眼
XWXw红眼
XWY红眼
XwY白眼
红眼 ：白眼 = 3 : 1
演绎推理方案1
XWXw
XwY
Xw
Y
XW
Xw
红眼（雌） × 白眼（雄）
XWXw
XWY
XwXw
XwY
红眼(雌)
白眼(雄)
红眼(雄)
1 : 1 : 1 : 1
红眼雌果蝇: 126
红眼雄果蝇: 132
白眼雌果蝇: 120
白眼雄果蝇: 115
摩尔根实际的实验结果：
实验验证
摩尔根实际的实验结果：
红眼（雄） × 白眼（雌）
XWY
XwXw
XWXw
Y
XW
Xw
XwY
红眼(雌)
白眼(雄)
红眼雌果蝇: 307
白眼雄果蝇: 290
实验验证
演绎推理方案2
1 : 1
白眼(雌)
演绎推理，实验验证
测交实验
配子：
P
F1
配子
P
F1
得出结论
摩尔根等人通过实验：将一个特定的基因和一条特定的染色体—X染色体联系起来，从而用实验证明了基因在染色体上。
与理论推测一致，完全符合，假说是合理的！控制白眼的基因是在X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因。
从此，摩尔根成了 理论的坚定支持者
孟德尔
5. 实验方法：
果蝇杂交实验 提出问题
对实验现象的解释 作出假说
设计测交实验 演绎推理
实施测交实验 实验验证
实验结论 得出结论
假说 演绎法
为什么白眼性状总是与性别关联
控制眼色的基因位于X染色体上
红眼(♀):白眼(♀):红眼(雄):白眼(♀)=1:1:1:1
控制眼色的基因位于X染色体上
证明了基因位于染色体上。
实验结果与推理结果一致
X
X
4对染色体，1.3万个基因
23对染色体，2.6万个基因
基因与染色体在数量上还存在什么关系？
1.一条染色体上应该有许多个基因。
三.基因和染色体的关系
摩尔根和他的学生们，经过十多年的努力，设计测量出：第一幅果蝇各种基因在染色体上排列图谱。
红宝石眼
黄身
白眼
截翅
朱红眼
深红眼
棒状眼
短硬毛
果蝇X染色体上一些基因的示意图
2.基因在染色体上呈线性排列。
测定方法：荧光标记法
性染色体上的基因不一定全都与性别有关。
思考 讨论
所有的基因都位于染色体上吗？
不是
真核生物
原核生物：
病毒：
染色体
核酸（DNA或RNA）
细胞核基因：
细胞质基因：
线粒体和叶绿体DNA
拟核区的DNA和细胞质的质粒DNA上
1.摩尔根研究白眼雄果蝇基因的显隐性及其在染色体的位置时，经历了若干过程。①白眼性状是如何遗传的，是否与性别有关？②白眼由隐性基因控制，仅位于X染色体上。③对F1红眼雌果蝇进行测交。上面三个叙述中各属于哪一过程（ ）
A．①为假说，②为推论，③为实验 B．①为观察，②为假说，③为推论
C．①为问题，②为假说，③为实验 D．①为推论，②为假说，③为实验
C
课堂小测
2.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．摩尔根的果蝇杂交实验和孟德尔的豌豆杂
交实验一样，都采用了假说-演绎法
C．摩尔根所作的假设是控制白眼的基因只位
于X染色体上，亲本中白眼雄果蝇的基因型是XwY
D．F2中红眼雌果蝇的基因型只有XWXW
D
3.下列关于果蝇的叙述，错误的是（ ）
A.体细胞中有4对同源染色体，3对常染色体，1对性染色体
B.白眼雄果蝇的白眼基因位于X染色体上，Y染色体上无等位基因
C.白眼雄果蝇产生的配子中一半含有白眼基因，一半不含白眼基因
D.白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，后代全部表现为红眼果蝇
D
4.下列有关基因与染色体的关系的表述，错误的是(　　)
A.基因就是染色体
B.有的生物的基因并不在染色体上
C.基因在染色体上的提出者是萨顿
D.同源染色体上的等位基因随同源染色体的分开而分离
A
四.孟德尔遗传规律的现代解释
1.基因的分离定律
(1)实质：在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体的等位基因，具有一定的独立性；在减数分裂形成配子的过程中， 会随___________的分开而 ，分别进入两个配子中，独立的随配子遗传给后代。
等位基因
同源染色体
分离
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
a
A
A
a
(2)具体时间：
减数分裂Ⅰ后期
(1)实质：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是 的；在减数分裂过程中 彼此分离的同时_________________上的 自由组合。
2.基因的自由组合定律
同源染色体上的等位基因
非同源染色体
互不干扰
非等位基因
A
a
B
b
a
a
A
A
b
b
B
B
B
B
a
a
A
A
b
b
B
a
A
b
分裂
间期
减数
分裂Ⅰ
减数
分裂Ⅱ
减数
分裂Ⅱ
B
a
A
b
减数分裂Ⅰ后期
(2)具体时间：
减数
分裂Ⅰ
A
A
B
B
a
a
b
b
减数
分裂Ⅱ
减数
分裂Ⅱ
A
B
A
B
a
b
a
b
或 者
思考 讨论
所有的非等位基因都能自由组合吗？
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
A
A
d
D
B
b
A与B、b能自由组合吗？
不能，它们是同源染色体上的非等位基因，只有非同源染色体上的非等位基因才能自由组合。
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
课堂小测
1.下列关于基因自由组合定律适用范围的叙述，正确的是（ ）
A．适用于真核生物和原核生物，不适用于病毒
B．适用于真核生物的所有基因之间
C．适用于分别位于不同对染色体上基因的遗传
D．适用于X染色体和Y染色体上的基因的遗传
C
2.如图为某生物细胞，A和a、b和b、D和d表示染色体上的基因，下列不符合孟德尔遗传规律的现代解释的叙述是（ ）
A．A和a就是孟德尔所说的一对遗传因子
B．A(a)和D(d)就是孟德尔所说的不同对的遗传因子
C．A和a、D和d随同源染色体分离发生在减数分裂Ⅰ
D．A和a、b和b在减数分裂Ⅰ时自由组合
D
3.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
4.右图表示果蝇的一个细胞，其中数字表示染色体，字母表示基因。下列叙述正确的是（ ）
A．从染色体情况看，该果蝇只能形成一种配子
B．基因e控制的性状在雌雄个体中出现的概率相等
C．形成配子时基因A、a与B、b间自由组合
D．只考虑3、4与7、8两对染色体时，该个体能形成四种配子，并且配子数量相等
D
5.下图示果蝇的原始生殖细胞，图中1、1′……4、4 ′表示染色体,B、b、W、w分别表示控制不同性状的基因。果蝇的红眼和白眼分别由位于X染色体上的W、w控制，请据图回答下列问题：
（1）该细胞是_____________。
（2）图中的____________________________属常染色体，而__________属性染色体。
卵原细胞
1、1′、2、2′、3、3′
4、4 ′
（3）该细胞中有_____个核DNA分子。
（4）该果蝇基因型可写成____________________。
（5）经减数分裂它可产生__________种基因型的配子。
8
BbXWXw
4
假说①：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。
（基因位于B段）
假说②： 控制白眼的基因在 X染色体和 Y染色体上，即 Y染色体上含有它的等位基因。
（基因位于A、C段）
假说③： 控制白眼的基因在 Y染色体上，而 X染色体上不含有它的等位基因。
（基因位于D段）
若假设③成立，那么X染色体上没有控制眼色的基因，雌性果蝇不会出现眼色这一性状。
雌性： XWXW、 XWXw、XwXw 雄性：XWYW、XWYw、XwYw、XwYw
雌性： XX 雄性： XYW、XYw 、
3.拓展：建立假说
假说②： 控制白眼的基因在 X染色体和 Y染色体上，即 Y染色体上含有它的等位基因（基因位于A、C段）
F1
×
红眼(雌)
红眼(雄)
P
×
白眼(雄)
红眼(雌)
XWXW
XwYw
XW
Xw
Yw
XWXw
XWYw
F2
XW
Xw
XW
Yw
红眼(雌)
红眼(雌)
红眼(雄)
白眼(雄)
配子
配子
XWXW
XWXw
XWYw
XwYw
♂
♀
假说亦可解释观察到的F1和F2的现象
测交1
测交2
红眼雌
白眼雄
P
F1
XWXw
XwYw
×
XWXw
XwXw
XWYw
XwYw
红眼雄
白眼雌
P
F1
XWYw
XwXw
×
XWXw
XwYw
红雌 ：白雌 ： 红雄 ： 白雄
1 ： 1 ： 1 ： 1
红雌 ：白雄 = 1 ：1
进行测交
测交1
XWXw × XwY
XWX w
XwY
F1
P
红眼（雌） 白眼（雄）
XwXw
XWY
红雌
白雌
红雄
白雄
1 ： 1 ： 1 ： 1
测交2
XWY × XwXw
XWX w 红雌
XwYW白雄
F1
P
红眼（雄） 白眼（雌）
红雌 ：白雄 = 1 ：1
基因在 X染色体和 Y染色体同源区段
基因在 X染色体上
白眼基因只在X染色体上
白眼雌×红眼雄（自然情况下XWY）
如何证明白眼基因在X染色体上，而不存在于Y染色体上。
反交（白眼雌×红眼雄）
白眼基因在X染色体和Y染色体上均有，白眼雌×红眼雄（自然情况下XWYW）
P
红眼(雄)
XWY
白眼(雌)
XwXw
×
Xw
XW
Y
红眼(雌)
XWXw
白眼(雄)
XwY
配子
F1
P
红眼(雄)
XWYW
白眼(雌)
XwXw
×
Xw
XW
YW
红眼(雌)
XWXw
红眼(雄)
XwYW
配子
F1
测交实验结果：将白眼雌果蝇和自然存在的红眼雄果蝇（纯合）进行杂交实验，发现子代为：红眼（♀）：白眼（♂）=1:1
证明：白眼基因在X染色体上，而不存在于Y染色体上
演绎推理
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
五.基因连锁互换
例1．三对性状分别由三对等位基因控制且完全显性，AABBDD与aabbdd进行杂交得F1，F1产生了ABD、AbD、aBd、abd４种配子，请分析哪两对基因位于同一对染色体上？
A
D
a
d
B
b
A
B
a
b
D
d
A
B
a
b
d
D
B
A
b
a
D
d
例２.某生物个体减数分裂产生的雌雄配子种类和比例Ab∶aB∶AB∶ab＝4∶4∶1∶1，请分析该个体体细胞中的基因与染色体图。
A
B
a
b
A
B
a
b
A
B
a
b
A
B
a
b
能力提升
完全连锁与不完全连锁
P
F1
F1配子
B
V
B
V
×
灰体长翅
黑体残翅
灰体长翅(♂)
×
黑体残翅(♀)
b
v
b
v
B
V
b
v
b
v
b
v
B
V
b
v
b
v
B
V
b
v
b
v
b
v
灰体长翅
黑体残翅
F2
灰体长翅 : 黑体残翅 = 1 : 1
完全连锁
像F1雄蝇这样的杂合体在形成配子时，只产生亲本型配子，没有重组型配子产生的遗传现象
常见的有雄果蝇和雌家蚕
能力提升
完全连锁与不完全连锁
P
F1
F1配子
B
V
B
V
×
灰体长翅
黑体残翅
灰体长翅(♀)
×
黑体残翅(♂)
b
v
b
v
B
V
b
v
b
v
b
v
B
V
b
v
b
v
B
V
b
v
b
v
b
v
灰体长翅
黑体残翅
F2
灰体长翅 : 灰体残翅 : 黑体长翅 : 黑体残翅
B
v
b
V
B
v
b
v
灰体残翅
b
V
b
v
黑体长翅
不完全连锁
42 : 8 : 8 : 42
位于同源染色体上的非等位基因在减数分裂时，除产生亲本型配子外，还产生少量重组型配子的遗传现象
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？
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。
讨论：
课堂小结
基因在染色体上
萨顿的假说
假说核心：
基因在染色体上
依据：
基因与染色体存在明显的平行关系
基因位于染色体
上的实验证据
摩尔根果蝇杂交实验
果蝇体细胞的染色体图解
果蝇杂交实验分析图解
基因在染色体上呈线性排列
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
类比推理法
假说演绎法
练习与应用（P32）
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（P32）
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
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。
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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