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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
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。
体细胞
24条染色体
精子12条染色体
卵细胞
12条染色体
受精
体细胞
24条染色体
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，一条来自母方。
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
成对存在
成对存在
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
受精作用
受精卵
亲代
配子
子代
染色体行为
基因行为
DD
dd
D
d
Dd
Dd
受精作用
看不见的
染色体
基因在染色体上
推论
基因
看得见的
平行关系
高茎
矮茎
高茎
矮茎
一 萨顿假说
【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
二 基因位于染色体的实验证据
我不相信孟德尔，更
难以相信萨顿毫无
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！
基因真的位于染色体上吗？
萨顿的假说遭到同时代的遗传学家摩尔根的强烈质疑。
归纳总结得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否，还需要观察和实验的检验。
1.摩尔根选用了什么作实验材料？为什么？
2.果蝇的红眼和白眼性状，哪种是显性性状？为什么？
3.F2中红眼果蝇和白眼果蝇的性状分离比是多少？是否符合 基因的分离定律？
4.果蝇白眼性状的遗传有什么特点？
5.根据白眼性状的遗传特点，摩尔根作出了什么假设？
自主学习，小组合作讨论，完成以下问题：
二 基因位于染色体的实验证据
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后代数量多；
③相对性状多且明显；
④染色体数目少，便于观察
二 基因在染色体上的实验证据--摩尔根的果蝇杂交实验
野生型红眼果蝇
白眼果蝇
同型
雌性
雄性
性染色体
常染色体
3对常染色体+
3对常染色体+
XX
XY
异型
染色体
的类型
常染色体：与性别决定无关的染色体(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)
性染色体：与性别决定有关的染色体，如X、Y染色体
染色体的类型
二 基因位于染色体的实验证据
只有具性别分化（雌雄异体）的生物才有性染色体之分，雌雄同株的植物没有常染色体和性染色体之分。
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
③演绎推理——设计测交实验
红眼雌蝇 红眼雄蝇 白眼雌蝇 白眼雄蝇
126 132 120 115
实验结果：
子代中雌蝇均为红眼，
雄蝇均为白眼。
得出结论：红/白眼色基因位于X染色体上，Y染色体上不含其等位基因，即基因在染色体上。
测交方案1
测交方案2
实验结果：
④实验验证，得出结论
—基因在染色体上
归纳综合，总结规律：
作出假说：
验证假说：
测交
得出结论：
基因在染色体上
若控制白眼基因（w）在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因
白眼性状的表现总是与性别相联系？
提出问题：
假说---演绎法
从此，摩尔根成了 理论的坚定支持者
孟德尔
二 基因位于染色体的实验证据
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。
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
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。
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
不是。
①真核生物的核基因都位于染色体上，而质基因位于线粒体等细胞器内；
②原核生物的基因有的位于拟核区DNA分子上，有的位于细胞质的质粒上。
1 2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22 23
1 2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22 23
男
女
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。
问题探讨
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.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
b
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
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。
生殖细胞形成过程中，位于同一条染色体上的基因是连锁
在一起的，作为一个单位进行传递，称为连锁定律。
同源染色体上的非等位基因，不遵循基因自由组合定律
连锁互换定律（遗传学第三定律）
再思考：基因的行为都遵循孟德尔遗传规律吗？
1.原核生物中基因的遗传都不遵循孟德尔遗传规律。
原核生物无染色体
2.真核生物细胞核中的基因有的遵循孟德尔的遗传规律，但叶绿体、线粒体中的基因都不遵循孟德尔的遗传规律。
叶绿体、线粒体上基因是母系遗传
易错提醒： “基因的遗传”不一定遵循“遗传定律”
小结
基因在染色体上
萨顿的假说
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：
摩尔根的实验
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
根据上图回答下面的问题。

(1)此图为___果蝇的染色体图解。图中有 ___对同源染色体。与性别决定有关的染色体是图中____，此果蝇基因型为__________。
(2)此果蝇细胞中两条Ⅱ号染色体是一对____染色体，减数分裂产生配子时，位于Ⅱ号染色体上的A和a这一对____基因分离， A、a与W则________。经减数分裂这只果蝇可产生__________种基因型的配子（不考虑互换）。
练习
雄
4
XY
AaXWY
同源
等位
自由组合
4
7.如图所示某生物卵原细胞中的染色体和染色体上的基因。请回答：
1、同源染色体是
2、非同源染色体是
3、等位基因是
4、非等位基因是
5、不能进入同一卵细胞的基因是
b
1
2
3
4
A
a
B
练习
1和2 3和4
1和3 1和4 2和3 2和4
A和a， B和b
A和B 、 A和b 、 a和B 、 a和b
A和a 、 B和b
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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