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第四节 基因位于染色体上
第一章 遗传的细胞基础
第1课时
孟德尔
孟德尔用“遗传因子"阐明了豌豆杂交实验中的遗传规律，但他并没有指出“遗传因子"究竟是什么。
萨顿
1903年，美国遗传学家萨顿在研究蝗虫精子和卵细胞形成的过程中发现，孟德尔假设的遗传因子，即基因分离和组合的行为与减数分裂中染色体的行为之间存在着平行关系。
约翰逊
1909年丹麦生物学家约翰逊提出了“基因”的概念，取代了“遗传因子”。
情境导入
积极思维
果蝇有什么“过人之处 呢”
事实：
1.1909年，美国科学家摩尔根(T.H. Morgan，1866-1945)开始在实验室培养黑腹果蝇，并用作实验材料。
2.黑腹果蝇易培养，繁殖快。在自然环境中，果蝇常常生活在腐烂的水果上。雌果蝇一次大约可产卵400个。在室温条件下，大约20h后幼虫就会破壳而出，10 天就可以繁殖一代，完成其生活史。
3.黑腹果蝇易于遗传操作。雌性个体长约2.5 mm，雄性个体稍短。在显微镜下，科学家就能对这种昆虫进行观察和研究。
4.黑腹果蝇体细胞中只有四对染色体，其中一对为决定性别的性染色体，分别用X和Y表示。性染色体组成为XX的个体为雌性，性染色体组成为XY的个体为雄性。
积极思维
果蝇有什么“过人之处 呢”
思考
概述：孟德尔采用豌豆做实验，其优点是什么？
豌豆是严格的自花传粉、闭花授粉植物，在自然状态下；豌豆一般为纯合子。
豌豆具有一些稳定的、容易区分的相对性状（如花有紫色和白色性状）；
成熟后的豆粒（种子）都留在豆荚中，这些都有利于实验者的观察和计数。
豌豆生长周期短、一次能繁殖产生许多后代，容易收集， 大量数据用于分析。
豌豆花大易于人工授粉。
积极思维
果蝇有什么“过人之处 呢”
思考
概述：摩尔根选择黑腹果蝇做实验，它们有哪些“过人之处”？
1.饲养容易
用一只牛奶瓶，放一些捣烂的香蕉，就可以饲养数百甚至上千只果蝇。
积极思维
果蝇有什么“过人之处 呢”
思考
概述：摩尔根选择黑腹果蝇做实验，它们有哪些“过人之处”？
2.繁殖快
雌果蝇一次大约可产卵400个。在室温条件下，大约20h 后幼虫就会破壳而出，10天就可以繁殖一代完成生活史。
成虫
蛹
三龄幼虫
二龄幼虫
一龄幼虫
积极思维
果蝇有什么“过人之处 呢”
思考
概述：摩尔根选择黑腹果蝇做实验，它们有哪些“过人之处”？
3.黑腹果蝇易于遗传操作
雌性个体长约2.5mm，雄性个体稍短。在显微镜下，科学家就能对这种昆虫进行观察和研究。
雌性
雄性
性染色体
常染色体
同型
异型
Y大
积极思维
果蝇有什么“过人之处 呢”
思考
概述：摩尔根选择黑腹果蝇做实验，它们有哪些“过人之处”？
4.果蝇染色体数量少
黑腹果蝇体细胞中只有四对染色体，其中一对为决定性别的性染色体，分别为X和Y。
红眼
白眼
积极思维
果蝇有什么“过人之处 呢”
思考
概述：摩尔根选择黑腹果蝇做实验，它们有哪些“过人之处”？
5.果蝇有众多容易区分的相对性状。
积极思维
果蝇有什么“过人之处 呢”
思考
概述：孟德尔采用豌豆做实验，其优点是什么？
生长周期短、繁殖快、
染色体少、基因结构简单等“过人之处”。
基因位于染色体上的实验证据
P
F1
F2
红（雌、雄）：白 (雄)=3:1
×
F1雌雄交配
白雄 782
红雌 2495
红雄 1011
红眼雌果蝇
白眼雄果蝇
红眼雄
红眼雌
理论分析：
①红眼为 显性 性状
②F2中，红 : 白≈3:1，果蝇的眼色
遗传符合基因 分离 定律
③F2中白眼果蝇只有 雄性
提出问题
为什么白眼性状的表现总与性别相关联？
X
Y
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
非同源区段（特有区域）
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。
在同源区段Ⅱ（共有区域）
X Y
-
雄性：
XY
-
雄性：
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
则将基因符号写在性染色体符号的右上角。如XWXW
基因的表示方法
X
Y
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
假说①：控制白眼的基因是在Y染色体上，
X染色体上没有它的等位基因。
假说②：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。
假说③：控制白眼的基因在X、Y染色体
的同源区段上。
提出假说
X特有区段
Y特有区段
假说②：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。
红 ：白 = 3 ：1
P
F1
F2
×
红眼雌果蝇
XWXW
白眼雄果蝇
XwY
比例
XWXw
红眼雌
XWY
红眼雄
×
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
实验一：果蝇杂交实验
提出假说
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
演绎推理
设计测交实验，F1与隐性纯合子杂交。
1 ： 1 ： 1 ： 1
比例：
1 ： 1
比例：
测交方案1
测交方案2
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：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，基因在染色体上。
测交方案1
测交方案2
实验验证 得出结论
一个特定的基因（控制白眼的基因w）和一条特定的染色体（X染色体）联系起来
一个特定的基因位于一条特定的染色体上，也就证明了基因位于染色体上。
证明基因位于染色体上
演绎推理
根据假说预期测交实验结果
得出结论
实验结果与预期结果一致，假说成立—
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
假说—演绎法
从此，摩尔根成了 孟德尔 理论的坚定支持者
笔记：萨顿假说的研究方法：类比推理法
摩尔根果蝇杂交实验研究方法：假说—演绎法
测交实验亲本：隐雌显雄
回顾摩尔根的果蝇杂交实验方法
X
Y
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
假说①：控制白眼的基因是在Y染色体上，
X染色体上没有它的等位基因。
假说②：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。
假说③：控制白眼的基因在X、Y染色体
的同源区段上。
提出假说
X特有区段
Y特有区段
假说①：控制白眼的基因是在Y染色体上，X染色体上没有它的等位基因。
控制白眼的基因（用w表示）
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
×
♀
P
♂
F1
♀♂
红眼
白眼
红眼
不符合
提出假说
假说③：控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上。
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
×
♀
P
♂
F1
♀♂
红眼
白眼
红眼
符合
提出假说
红眼雌
白眼雄
P
F1
XWXw
XwYw
×
XWXw
红眼雌
XwXw
白眼雌
XWYw
红眼雄
XwYw
白眼雄
比例
假说③：控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上。
红眼雄
白眼雌
P
F1
XWYw
XwXw
×
XWXw
红眼雌
XwYw
白眼雄
比例
红雌 ：白雌 ： 红雄 ： 白雄
1 ： 1 ： 1 ： 1
红雌 ：白雄 = 1 ：1
回交
演绎推理
设计测交实验，F1与隐性纯合子杂交。
摩尔根果蝇杂交实验
白眼（雌）
╳
红眼（雄）
XwXw
╳
XWY
XWXw
XwY
红眼（雌）
白眼（雄）
XwXw
╳
XWYW
XWXw
XwYW
红眼（雌）
红眼（雄）
②白眼基因只位于X染色体上。
白眼基因位于X和Y染色体同源区段上。
正交
反交
③
符合
不符合
红眼（雌）
白眼（雌）
红眼（雌、雄）
P ×
F1
红眼雌性 白眼雄性
126 115
假说 假说1：控制果蝇眼色的基因只位于X染色体上，而Y染色体上没有 假说2：控制果蝇眼色的基因位于X、Y染色体的同源区段上
图解
实验验证，得出结论：
控制果蝇红眼、白眼的基因只位于X染色体上
设计测交实验
红眼雌性 白眼雄性
126 115
实施测交实验
测交实验亲本：隐雌显雄（纯合子）
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
测交方案1
测交方案2
演绎推理
设计测交实验，F1与隐性纯合子杂交。
1 ： 1 ： 1 ： 1
比例
1 ： 1
比例
× √
测交实验亲本：隐雌显雄（纯合子）
(1)验证摩尔根的假说不能用F1中红眼雌果蝇和F2中的白眼雄果蝇，因为无论
基因在X染色体还是在常染色体上，或者是在X、Y染色体的同源区段上，
结果相同。
(2)摩尔根的验证实验不是直接选择白眼雌果蝇和F1中红眼雄果蝇杂交，因为
在摩尔根的杂交实验中没有出现白眼雌果蝇，摩尔根的杂交实验中只出现
了白眼雄果蝇。
测交实验亲本：隐雌显雄（纯合子）
不是所有的测交都可以验证假说
思维拓展
摩尔根果蝇杂交实验
白眼（雌）
╳
红眼（雄）
XwXw
╳
XWY
XWXw
XwY
红眼（雌）
白眼（雄）
XwXw
╳
XWYW
XWXw
XwYW
红眼（雌）
红眼（雄）
②白眼基因只位于X染色体上。
白眼基因位于X和Y染色体同源区段上。
反交
③
符合
不符合
Y ≠ YA:子代雄性全是红色
Y = Ya
基因在染色体上呈线性排列。
荧光标记技术
果蝇有4对染色体，携带的基因大约有1.3万多个。 人有23对染色体，携带的基因大约有2.6万个。
一条染色体上有许多个基因。
真核生物的核基因位于染色体上质基因位于线粒体、叶绿体中原核生物无染色体，基因位于拟核DNA或质粒DNA
果蝇X染色体上一些基因示意图
短硬毛
棒状眼
深红眼
朱红眼
截翅
红宝石眼
白眼
黄身
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。
摩尔根果蝇杂交实验
摩尔根这项研究的重要意义是，首次把一个特定的基因和一条染色体联系起来，证明了基因位于染色体上。此后，摩尔根和他的学生一起将许多基因定位在染色体上，并发现基因在染色体上呈线性排列。由于对基因学说所做出的贡献，他荣获了 1933 年诺贝尔生理学或医学奖。
摩尔根果蝇杂交实验
课堂小结
在基因与染色体的关系研究中，科学家们的贡献。
基因位于染色体上的实验证据
萨顿假说
基因位于染色体上的实验证据
基因与染色体的关系
基因和染色体的行为存在着明显的平行关系
基因位于染色体上
并非所有的基因都位于染色体上，染色体是基因的主要载体。
积极思维：果蝇有什么过人之处呢？
拓展：果蝇体细胞中的的染色体组成
基因在染色体上的实验证据
随堂训练
1.果蝇作为遗传实验材料的优点不包括（ ）
A.有易于区分的相对性状 B.繁殖快，后代数量多
C.自然状态下都是纯种 D.取材容易，便于饲养
C
2.下列选项中不属于萨顿所依据的“基因和染色体的行为存在明显的平行关系”的是（ ）
A.受精卵中基因同染色体一样一半来自父方，一半来自母方
B.基因和染色体在体细胞中都是成对存在的，在配子中都只含有成对中的一个(条)
C.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
D.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Ⅰ后期也自由组合
A
随堂训练
3.摩尔根研究果蝇的眼色遗传实验过程如图所示。下列叙述中错误的是( )
A.果蝇的眼色遗传遵循分离定律
B.摩尔根和孟德尔的豌豆杂交实验一样，
都采用了“假说—演绎”的研究方法
C.F2的红眼雌果蝇中纯合子占1/2
D.若用红眼雄果蝇和白眼雌果蝇作亲本
进行杂交，则子代表型与图中F1相同
D
随堂训练
4.果绳的红眼为伴性显性遗传，其隐性性状为白眼，在下列杂交组合中，通过眼色即可直接判断子代果蝇性别的一组是 （ ）
A、杂合红眼雌果蝇×红眼雄果蝇
B、白眼雌果蝇×红眼雄果蝇
C、杂合红眼雌果蝇×白眼雄果蝇
D、白眼雌果蝇×白眼雄果蝇
B
5.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
感谢观看
汇报人

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