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第2节 基因在染色体上
第2章 基因和染色体的关系
人教版（2019）必修二
从萨顿的假说到摩尔根的果蝇杂交实验，逐步认识基因是有物质实体的，深入理解孟德尔遗传规律的本质，又进一步理解遗传的物质性。(生命观念)
01
借助假说演绎法再现摩尔根的实验，学会自主提出假说、设计实验并验证，提高科学探究能力。(科学思维)
02
认同基因的物质本质、体会科学研究需要大胆质疑和勤奋实践的科研精神。(社会责任)
03
学习目标
课前导入
男
女
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。
课前导入
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？
因为基因在染色体上，要测定某个基因序列，首先要确定该基因在哪条染色体上，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，每对同源染色体上分布的基因是相同的或是等位基因，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。
萨顿的假说
01
基因位于染色体上的实验证据
02
孟德尔遗传规律的现代解释
03
目录
萨顿的假说
1、实验材料：蝗虫
萨顿研究蝗虫减数分裂及受精作用过程中染色体行为变化及亲子代染色体数量关系。
父方
(24条)
母方
(24条)
精子
(12条)
卵子
(12条)
受精卵
(24条)
新个体
(24条)
减数分裂
减数分裂
受精作用
分裂分化
一半来自父方
一半来自母方
2、理论基础
孟德尔假设的一对遗传因子，也就是等位基因，它们的分离与蝗虫减数分裂中同源染色体的分离非常相似。
萨顿的假说
3、假说内容
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
基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因在染色体上。
萨顿的假说
4、假说依据
基因和染色体的行为存在着明显的平行关系
R
r
非等位基因在形成配子时自由组合
基因行为
染色体行为
行为
变化
非同源染色体在减数分裂Ⅰ后期自由组合
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
萨顿的假说
高 茎
高 茎
高 茎
矮 茎
D d
D D
d d
D d
D D
d d
在染色体上标注基因符号，解释孟德尔的杂交实验
×
减数
分裂
受 精
减数
分裂
高 茎
减数
分裂
P
配子
F1
F1配子
D d
高茎
矮茎
F2
D
d
D
d
D
d
萨顿的假说
01
基因位于染色体上的实验证据
02
孟德尔遗传规律的现代解释
03
目录
基因位于染色体上的实验证据
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！
摩尔根
他一直琢磨着设计一个实验，看看生物的遗传与染色体到底有什么关系，基因又是怎么回事。
1909年开始，摩尔根开始潜心研究果蝇的遗传行为。1910年5月，他发现了一只白眼的突变果蝇。他开始用这只果蝇进行实验。
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.遗传学实验材料——果蝇的优点：
基因位于染色体上的实验证据
触角足
卷翅
黑体
无翅
果蝇作为材料的优点
①有许多易于区分的相对性状；
②培养周期短；
③成本低；
④易饲养；
⑤染色体数目少，便于观察。
遗传学研究常用的实验材料：果蝇（果蝇是昆虫纲双翅目的一种小型蝇类，体长3～4mm，在制醋和腐烂水果的地方可以看到）
1.遗传学实验材料——果蝇的优点：
基因位于染色体上的实验证据
2.果蝇的性别决定
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
果蝇的染色体组成：3对常染色体+1对性染色体
性染色体组成 果蝇性别
XX
雌性
XY
XO
XXY
雌性
果蝇的性别与Y染色体无关，
与X的条数有关。
雄性
雄性
基因位于染色体上的实验证据
3.摩尔根的设想
假说1：控制眼色的基因位于X染色体的非同源区段，X染色体上有，而Y染色体上没有
×
♀
P
♂
F1
F2
自由交配
♀♂
♀
♂
红 ：白 = 3 : 1
♂
红眼
白眼
红眼
红眼雌果蝇
XWXW
白眼雄果蝇
XwY
P
F1
×
XWXw红眼雌
XWY
红眼雄
×
F2
XWXW
红雌
XWXw
红雌
XWY
红雄
XwY
白雄
比例：红 ：白 = 3 ：1
符合
基因位于染色体上的实验证据
假说2：控制眼色的基因位于X、Y染色体的同源区段，X染色体和Y染色体上都有
×
♀
P
♂
F1
F2
自由交配
♀♂
♀
♂
红 ：白 = 3 : 1
♂
红眼
白眼
红眼
P
F1
F2
红眼雌果蝇
XWXW
白眼雄果蝇
XwYw
×
XWXw红眼雌
XWYw
红眼雄
×
XWXW
红雌
XWXw
红雌
XWYw
红雄
XwYw
白雄
比例：红 ：白 = 3 ：1
3.摩尔根的设想
符合
基因位于染色体上的实验证据
假说3：控制眼色的基因位于Y染色体的非同源区段，X染色体上没有
×
♀
P
♂
F1
♀♂
红眼
白眼
红眼
P
F1
×
红眼雌果蝇
X X
白眼雄果蝇
X Yw
比例
X X
红眼雌
X Yw
白眼雄
1 : 1
不符合
上述假说1和假说2都能够解释实验一和实验二的实验现象。到底哪个假说正确呢？
3.摩尔根的设想
基因位于染色体上的实验证据
4.演绎推理，验证假说
如何验证假说？
假说1：控制眼色的基因位于X染色体的非同源区段，X染色体上有，而Y染色体上没有
假说2：控制眼色的基因位于X、Y染色体的同源区段，X染色体和Y染色体上都有
设计测交实验，F1与隐性纯合子杂交。
如何选择测交的两个亲本？
假说1：F1:红眼雌XWXw、红眼雄XWY
分别与白眼雄XwY、白眼雌XwXw杂交
假说2：F1:红眼雌XWXw、红眼雄XWYw
分别与白眼雄XwYw、白眼雌XwXw杂交
基因位于染色体上的实验证据
4.演绎推理，验证假说
假说1：控制眼色的基因位于X染色体的非同源区段，X染色体上有，而Y染色体上没有
假说2：控制眼色的基因位于X、Y染色体的同源区段，X染色体和Y染色体上都有
测交:
ＸW Y
（F1的红眼雄）
ＸW Y
×
ＸwＸw
（白眼雌）
配子:
Ｘw
子代:
ＸWＸw
（红眼雌）
Ｘw Y
（白眼雄）
测交:
白眼雌
（ＸwＸw）
×
红眼雄
（ＸW YW）
子代:
ＸWＸw
（红眼雌）
Ｘw YW
（白眼雄）
基因位于染色体上的实验证据
5.得出结论
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。
摩尔根通过实验观察，把一个特定的基因和一条特定的染色体联系起来，最终确定了基因在染色体上的结论。从孟德尔理论的怀疑者成为孟德尔理论坚定的支持者。
回顾摩尔根的实验
孟德尔
萨顿
摩尔根
实验证据：遗传因子（基因）遗传规律
观察到减数分裂
染色体的行为规律
假说：遗传的染色体学说
（基因在染色体上线性排列）
实验证据：将基因定位在染色体上
假说—演绎法
类比—推理法
假说—演绎法
提出
问题
提出
假说
演绎
推理
实验
验证
为什么白眼性状与性别相关
控制白眼的基因在X染色体上
设计测交实验，预测结果
进行测交实验
得出结论
假说正确，得出结论
基因位于染色体上的实验证据
6.进一步探究
（1）现象：每种生物的基因数量远多于染色体数目
X
X
4对染色体，1.3万个基因
23对染色体，2.6万个基因
（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。
基因位于染色体上的实验证据
6.进一步探究
资料：果蝇的体细胞有4对染色体，携带的基因有1.3万多个。人的体细胞有23对染色体，携带的基因有2.6万多个。
一条染色体上有许多个基因；
结论2：
基因在染色体上呈线性排列。
结论1：
萨顿的假说
01
基因位于染色体上的实验证据
02
孟德尔遗传规律的现代解释
03
目录
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
一对遗传因子就是位于一对同源染色体上的等位基因，不同对的遗传因子就是位于非同源染色体上的非等位基因。
孟德尔遗传规律的现代解释
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。
独立地随配子遗传给后代。
D
d
D
D
d
d
D
D
d
d
D
D
d
d
孟德尔遗传规律的现代解释
2、基因的自由组合定律的实质
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。
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
课堂小测
1.下列有关生物科学探究活动的叙述，正确的是( )
A.萨顿用假说—演绎法证明了基因在染色体上
B.萨顿根研究发现控制果蝇眼色的基因位于X染色体上
C.摩尔根用果蝇作实验材料证明了基因在染色体上
D.摩尔根利用荧光标记法测定基因位于染色体上相对位置
解析：萨顿用类比推理的方法提出了基因在染色体上，没有证明，A错误；摩尔根利用假说-演绎法，通过果蝇的红眼和白眼这一相对性状的杂交实验证明了控制果蝇眼色的基因位于X染色体上，证明了基因在染色体上，不是萨顿证明，B错误，C正确；摩尔根和他的学生们发明了测定基因位于染色体上相对位置的方法，并绘制出第一个果蝇各种基因在染色体上的相对位置的图，并说明了基因在染色体上呈线性排列，荧光标记法是现代分子生物学技术定位基因的方法，D错误。
C
课堂小测
2.下列关于人类基因与染色体关系的叙述，错误的是( )
A.人体细胞内的基因都存在于染色体上
B.同源染色体相同位置不一定是等位基因
C.Y染色体上的部分基因在X染色体也存在
D.基因在染色体上都呈线性排列
解析：人体细胞内的基因主要存在于染色体上，少数存在于细胞质的线粒体中，A错误；同源染色体相同位置不一定是等位基因，也可能是相同的基因，如纯合子AA，B正确；Y染色体上有能与X染色体配对的同源区段，Y染色体同源区段上的部分基因在X染色体上也存在，C正确；基因是有遗传效应的DNA片段，染色体是由DNA和蛋白质构成的，DNA是具有双螺旋结构的线性分子，故基因在染色体上都呈线性排列，D正确。
A
课堂小测
3.如图为果蝇X染色体上的部分基因分布示意图，下列叙述错误的是( )
A.雌果蝇的体细胞中分叉毛基因最多有4个
B.图示中所示的基因控制的性状遗传都和性别相关联
C.该果蝇不一定表现出白眼性状
D.控制白眼和分叉毛的基因在遗传中遵循自由组合定律
解析：雌果蝇的体细胞在有丝分裂后期时，存在4条X染色体，因此分叉毛基因最多有4个，A正确；图示中所示的基因均位于X染色体上，属于伴性遗传，其控制的性状遗传都和性别相关联，B正确；图示只有一条X染色体，若为雌果蝇，体细胞含有两条X染色体，由于不能确定另一条X染色体上的基因，因此该果蝇不一定表现出白眼性状，C正确；控制白眼和分叉毛的基因在同一条染色体上，表现为连锁，在遗传中不遵循自由组合定律，D错误。
D
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