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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
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。
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
萨顿假说
孟德尔假设的一对遗传因子，它们的分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似……
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
遗传学
细胞学
萨顿假说
类比推理法
（二）假说的依据：
基因和染色体行为存在着明显的平行关系。基因在染色体上。
项目 基因 染色体
独立性 基因在杂交过程中保持_____性和_____性 染色体在配子形成和受精过程中，具有__________的形态结构
存在 方式 在体细胞中基因_____存在，在配子中只有______________________ 在体细胞中染色体_____存在，在配子中只有_________________________
来源 体细胞中成对的基因一个来自_____，一个来自_____ 体细胞中成对的染色体(即______染色体)一条来自_____，一条来自_____
分配 等位基因分离，____________在形成配子时自由组合 同源染色体分开，______________在减数分裂Ⅰ的后期自由组合
完整
独立
相对稳定
成对
成对的基因中的一个
成对
成对的染色体中的一条
父方
母方
同源
非等位基因
非同源染色体
父方
母方
萨顿假说
高 茎
高 茎
矮 茎
高 茎
D d
D D
d d
D d
d d
×
减数
分裂
受 精
减数
分裂
减数
分裂
P
配子
F1
F1配子
高茎
矮茎
F2
d
D
d
D
D D
D
D d
d
活动1：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
1DD 2Dd 1dd

高茎
Dd
DD×dd
萨顿假说
这样推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否还需要实验的验证。
我不相信孟德尔，更难以相信萨顿那家伙毫无事实根据的臆测！
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！
不一定
基因和染色体的行为存在平行关系。从理论上支持基因在染色体上的假说，但事实是否如此呢？为什么？
摩尔根
他一直琢磨着设计一个实验，探究生物的遗传与染色体到底什么关系。
1909年开始，摩尔根开始潜心研究果蝇的遗传行为。
我是一个文明有风度的黑粉！
科学研究方法之一
类比推理
基因位于染色体上的实验证据
基因位于染色体上的实验证据
基因位于染色体上的实验证据
1. 个体小，易饲养
2. 繁殖快，后代多
3.具有易于区分的相对性状
白眼果蝇
突变型
红眼果蝇
野生型（在自然界中常见）
1
实验材料—果蝇
雌性
性染色体
（1对）
常染色体
（3对）
常染色体：
雌雄个体细胞中相同，不决定性别的染色体
雌雄个体细胞中不相同，决定性别的染色体
雄性
性染色体：
1
实验材料—果蝇
4.染色体少，易观察（4对）
基因位于染色体上的实验证据
基因位于染色体上的实验证据
1909年起，摩尔根开始潜心研究果蝇的遗传行为。摩尔根和他的学生在实验室里培养了许多野生型红眼果蝇，没发现其它眼色果蝇。1910年5月的一天，摩尔根在实验室中偶然发现一只白眼雄果蝇。
①突然出现的白眼性状是显性还是隐性？
②对于红眼和白眼这一对相对性状的遗传是否遵循孟德尔的分离定律呢？
思考
2
摩尔根的果蝇杂交实验
果蝇的红眼和白眼是一对相对性状
基因位于染色体上的实验证据
3
1
P
×
白眼（雄）
红眼（雌）
F1
红眼
F2
白眼（雄）
红眼（雌、雄）
（雌、雄交配）
①眼色的显性性状什么？
红眼
②眼色遗传是否遵循分离定律？
是，F1自交后代的性状分离比为3∶1
方法：
2
摩尔根的果蝇杂交实验
假说—演绎法
(1)观察现象，提出问题
提出问题：
白眼果蝇都是雄的。白眼性状为什么与性别相关联？
白眼基因可能位于性染色体上。
性染色体
基因位于染色体上的实验证据
X
Y
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
非同源区段：
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
X、Y同源区段的基因是成对存在的。
同源区段：
基因的表示方法：
X X
-
-
雌性：
X Y
-
雄性：
如果基因在常染色体上:
如果基因在性染色体上:
DD、Dd、dd
先写性染色体后写基因。
XY
-
雄性：
X X
-
-
雌性：
X Y
-
雄性：
-
Ⅰ、Ⅲ
Ⅱ
X
X
假说一：控制眼色的基因只在Y染色体上。
假说二：控制眼色的基因只在X染色体上。
假说三：控制眼色的基因在X、Y染色体同源区上。
如果按照萨顿的假说：基因在染色体上,那么,控制
白眼的基因是在常染色体上还是在性染色体上呢
如果在性染色体上存在哪些可能？如何验证？
×
摩尔根
如果只位于Y染色体上，则F1中应有白眼雄果蝇出现。
P
×
红眼（雌）
白眼（雄）
F1
红眼（雌、雄）
F2
3/4
雌雄交配
红眼（雌、雄）
白眼（雄）
1/4
XYa
XX
XYa
XX
(2)提出假说，解释问题
基因位于染色体上的实验证据
活动2：基于假说二控制眼色的基因只在X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因。尝试书写遗传图解，并设计实验进行验证。
P
×
红眼（雌）
白眼（雄）
F1
红眼（雌、雄）
F2
3/4
雌雄交配
红眼（雌、雄）
白眼（雄）
1/4
XWXW
XwY
XW
Y
Xw
XWY红眼（雄）
XWXw红眼（雌）
×
P
F2
F1
配子
Xw
XW
Y
XW
XWXW红眼（雌）
XWXw红眼（雌）
XWY红眼（雄）
XwY白眼（雄）
红眼（雌）
白眼（雄）
×
配子
基因位于染色体上的实验证据
符合
基因位于染色体上的实验证据
(3) 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
雌果蝇均为红眼,雄果蝇均为白眼。
1 : 1 : 1 ： 1
方案1
方案2
测交实验（与隐性纯合子的杂交）
符合
红 ：白 = 3 ：1
P
F1
F2
×
红眼雌果蝇
XWXW
白眼雄果蝇
XwYw
比例
XWXw
红眼雌
XWYw
红眼雄
×
XWXW
红雌
XWXw
红雌
XWYw
红雄
XwYw
白雄
符合
P
×
红眼（雌）
白眼（雄）
F1
红眼（雌、雄）
F2
3/4
雌雄交配
红眼（雌、雄）
白眼（雄）
1/4
活动3：基于假说三控制眼色的基因只在X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因。尝试书写遗传图解，并设计实验进行验证。
基因位于染色体上的实验证据
测交1
测交2
红眼雌
白眼雄
P
F1
XWXw
XwYw
×
XWXw
XwXw
XWYw
XwYw
比例
红眼雄
白眼雌
P
F1
XWYw
XwXw
×
XWXw
XwYw
比例
红雌 ：白雌 ： 红雄 ： 白雄
1 ： 1 ： 1 ： 1
红雌 ：白雄 = 1 ：1
符合
基因位于染色体上的实验证据
(3) 演绎推理——
测交实验（与隐性纯合子的杂交）
上述假说2和假说3都能够解释实验现象。到底哪个假说正确呢？
白眼（♀）
红眼（♂）
×
隐雌 × 显雄（纯合子）
为了验证假说，摩尔根设计了多个新的实验，其中有一组实验最为关键，即同型隐性和异型显性测交——白眼雌果蝇与红眼雄果蝇交配。
基因位于染色体上的实验证据
(4) 补充实验，验证假说
假说 假说二：控制果蝇眼色的基因只位于X染色体上，Y染色体上没有 假说三：控制果蝇眼色的基因位于X、Y染色体的同源区段上
图解
XwXw
╳
XWYW
XWXw
XwYW
红眼（雌）
红眼（雄）
白眼（雌）
╳
红眼（雄）
不符合
符合
基因位于染色体上的实验证据
(4) 实验验证
摩尔根等人亲自做了该实验，实验结果如下：
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 上。
染色体
请写出验证这两个假说的补充实验遗传图解
基因位于染色体上的实验证据
假说-演绎法
演绎推理
预测测交结果
得出结论
基因在染色体上
白眼性状的表现总是与性别相联系
提出问题
假说
演
绎
法
作出假说
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
实验验证
进行测交实验
从此，摩尔根成了 孟德尔 理论的坚定支持者。
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2.6万个。
基因与染色体在数量上还存在什么关系？
？
基因在染色体上怎么排列？
②基因在染色体上呈线性排列
①一条染色体上有许多个基因
结论
果蝇X染色体
上的一些基因
染色体是基因的主要载体
现代分子生物学技术将基因定位在染色体上
基因位于染色体上的实验证据
基因位于染色体上的实验证据
问题1：细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？
不是。
①真核生物的核基因都位于 上，而 位于线粒体等细胞器内；
②原核生物的基因主要位于 上。
问题2：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”。
孟德尔
约翰逊
摩尔根
萨顿
假说—演绎法
假说—演绎法
染色体
质基因
拟核的DNA分子
类比推理法
思考：用荧光标记法可显示基因在染色体上的位置，图片中同种颜色在同一条染色体上会有两个的原因是什么？
观察的时期为有丝分裂中期，每条染色体上含有两条染色单体，其相同位置上的基因相同。
基因位于染色体上的实验证据
1
基因的分离定律的实质
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
基因分离定律的实质:
a
A
a
杂合子体细胞
A
等位基因随同源染色体
的分开而分离
配子
配子
Aa产生配子A:a=1：1
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A和a
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
同源染色体分离，
等位基因分离
染色单体分开，相同基因分离
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
若发生交叉互换呢？
孟德尔遗传规律的现代解释
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
基因的自由组合定律的实质
2
B
b
A
a
A
B
a
b
A
b
a
B
基因型为AaBb的个体产生的配子为： 。
AB、ab、Ab、aB
孟德尔遗传规律的现代解释
A
a
B
b
A
B
A
B
A
B
a
b
a
b
a
b
A
B
A
B
a
b
a
b
a
A
B
b
A
B
A
B
a
b
a
b
A
A
b
b
a
a
B
B
或
①自由组合的原因：
非等位基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
AB
ab
Ab
aB
AaBb
1种这样的精原细胞或该生物体
画出AaBb形成配子过程
孟德尔遗传规律的现代解释
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
思考：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。
注意：同源染色体上的非等位基因不能自由组合。
孟德尔遗传规律的现代解释
1、萨顿依据“基因和染色体的行为存在明显的平行关系”，而提出“基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代”的假说，下列不属于他所依据的“平行”关系的是(　　)
A．基因和染色体在体细胞中都是成对存在的，在配子中都只有成对中的一个
B．非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数分裂过程中也自由组合
C．基因在染色体上呈线性排列
D．基因在杂交过程中保持完整性和独立性，染色体在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构
C
小试牛刀
2、摩尔根验证“白眼基因只存在于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因”的实验是(　　)
A．亲本白眼雄果蝇与纯合红眼雌果蝇杂交，F1都是红眼果蝇
B．F1雌雄果蝇相互交配，F2出现白眼果蝇，且白眼果蝇都是雄性
C．F1中的红眼雌果蝇与F2中的白眼雄果蝇交配，子代雌雄果蝇中，
红眼和白眼各占一半
D．野生型红眼雄果蝇与白眼雌果蝇交配，子代只有红眼雌果蝇和
白眼雄果蝇
D
小试牛刀
小试牛刀
①果蝇的基因全部位于8条染色体上(　　)
②图中白眼基因与朱红眼基因是等位基因(　　)
③精细胞中不可能同时存在白眼基因与朱红眼基因(　　)
④红宝石眼基因在体细胞中可能存在4个(　　)
⑤该染色体上的基因在后代中不一定都能表达(　　)
3、源于必修2 P32“图2－11”：请据图完成下列判断
×
√
×
×
√
A
4、如图为某生物细胞中2对同源染色体上4对等位基因的分布情况。下列不遵循基因自由组合定律的是(　　)
小试牛刀
基因在染色体上
基因和染色体存在着明显的平行关系
内容：
依据：
结论：
基因的分离定律的实质
基因的自由组合定律的实质
萨顿假说
实验验证:
实验现象:
实验假设:
果蝇眼色遗传与性别相联系
控制白眼的基因位于X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因
测交实验
摩尔根实验
孟德尔遗传规律的现代解释
基因在染色体上呈线性排列
基因在染色体上
本节小结
谢谢观看

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