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第2节 基因在染色体上
人教版 必修二
1.能概述萨顿假说提出的原因、推论，并解释孟德尔遗传规律的实质。
2.能运用“假说—演绎”法分析摩尔根果蝇杂交实验的现象，掌握科学探究的基本思路与方法，培养科学探究能力。
3.通过体验摩尔根证明基因在染色体上的探究过程，认同科学研究需要敢于质疑、勇于探索求证的科学精神及尊重科学事实与证据的科学态度。
萨顿为何提出“基因位于染色体上”这一观点？摩尔根认同这一观点吗？
角色扮演
孟德尔：我发现了遗传规律，虽然现在没人理解，但我相信属于我的时代终将到来！ 旁白：三十多年后，有3位科学家同时独立地 完成与孟德尔相似的实验，并发现孟德尔的论文《植物的杂交实验》。自此，孟德尔遗传定律逐渐被人关注。
萨顿：我发现蝗虫减数分裂过程中染色体的行为与孟德尔提出的遗传因子的行为有联系，我推测基因位于染色体上。
摩尔根：我想知道孟德尔遗传规律是否适用于动物，所以就用鼠、鸽等材料做实验，但实验结果都不理想，我开始怀疑孟德尔的观点。你的观点没有实验证据，只是推理，我不相信。
摩尔根的妻子：摩尔根，快来看，实验室里出现了一只白眼雄果蝇。
摩尔根：等着吧，我喜欢用事实说话，我要用这只果蝇做实验，再看看基因是怎么回事及基因与染色体究竟有什么关系。
请同学们阅读教材第29-32页，回答下列问题：
1. 萨顿提出“基因位于染色体上”假说的核心依据是什么？
2. 摩尔根果蝇杂交实验中，F 代白眼果蝇全为雄性的现象，支持了哪一关于基因位置的假设？
3. 结合基因在染色体上的结论，基因分离定律的实质是什么？基因自由组合定律的实质是什么？
任务一：分析萨顿假说提出的原因
资料1：1866年，孟德尔提出生物的性状是由 遗传因子控制的观点。
资料2：1903年，科学家用光学显微镜观察到染色体的形态与结构，而遗传因子（基因）在光学显 微镜下却看不见。
资料3：1903年，美国遗传学家萨顿在研究蝗虫减数分裂过程中染色体行为变化时，发现配子形成过程中染色体的行为与孟德尔提出的遗传因子的行为有很多相似的地方，还发现蝗虫的染色体只有24条，但性状却远远大于24种。
体细胞:
配子:
基因成对存在
一个来自父方
一个来自母方
受精后
体细胞:
成单存在
基因行为
染色体成对存在
成单存在
一条来自父方
一条来自母方
同源染色体分离
同源染色体
分离定律
Dd
D
d
Dd
完整性
独立性
相对稳定的形态结构
形成配子和受精卵:
独立性
存在方式
来源
基因在染色体上
推理
平行关系
看不见的基因
看得见的染色体
等位基因分离
任务一：分析萨顿假说提出的原因
R
r
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
自由组合定律
分配
体细胞:
配子:
无论是基因的分离定律、还是自由组合定律都与染色体的行为存在明显的平行关系。
任务一：分析萨顿假说提出的原因
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
基因与染色体的平行关系
假说：基因位于染色体上
任务一：分析萨顿假说提出的原因
根据萨顿的假说，请在图中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(图中染色体上白色横线代表基因的位置，相关基因用D、d表示)。
D D
d d
d
D
D d
D
d
D
d
D D
d d
D d
D d
任务一：分析萨顿假说提出的原因
任务二：体验“基因在染色体上”实验证据的探索过程
观察现象，发现问题
假说-演绎法
观察发现果蝇后代眼色全为红色。他用X光照射、激光照射等多种手段诱发果蝇突变。1910年5月，摩尔根培养的红眼果蝇中诞生了一只白眼雄果蝇。摩尔根细心照料这只白眼果蝇，并用它做了杂交实验。
F2
3 ： 1
红眼（雌、雄）
F1
红眼
(雌, 雄)
P
×
红眼
白眼
F1雌雄交配
白眼（雄）
2.眼色性状的显隐性？
3.是否符合孟德尔遗传定律？解释？
4.果蝇眼色的遗传有何特殊之处？
1.为何选果蝇作为实验材料？
观看短视频《果蝇的一生》
红眼对白眼为显性
符合，F1全是红眼，F2红眼:白眼是3:1
F2白眼果蝇都是雄性，白眼性状的表现与性别相关联
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；④染色体少，易观察（4对）
任务二：体验“基因在染色体上”实验证据的探索过程
分析问题，作出假设
资料5：1908年，美国生物学家史蒂文斯发现雄性果蝇的精母细胞中有一条X染色体，还有一条与它同源的Y 染色体，雌性果蝇有两条X染色体，这些染色体决定了个体的性别，故称性染色体。
雄性异型：ＸＹ
雌性同型：ＸＸ
常染色体
果蝇有 X、Y 染色体，若控制眼色的基因在性染色体上，有几种可能
任务二：体验“基因在染色体上”实验证据的探索过程
假设1：控制眼色的基因在Y染色体上，X染色体上不含它的等位基因。
假设2：控制眼色的基因在X染色体上，Y染色体上不含它的等位基因。
假设3：控制眼色的基因位于X染色体与Y染色体的同源区。
任务二：体验“基因在染色体上”实验证据的探索过程
演绎推理，设计实验
X、Y同源区段的基因是成对存在的。
X X
-
-
雌性：
X Y
-
雄性：
XY
-
雄性：
X Y
-
雄性：
-
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
Ⅰ、Ⅲ
同源区段：
Ⅱ
活动：用W表示控制红眼的基因、w表示控制白眼的基因，请根据自己提出的假设，画出果蝇杂交过程的遗传图解，分析假设是否能解释杂交实验现象。
P
×
白眼(♂)
红眼(♀)
F1
×
红眼(♀)
红眼(♂)
F2
1
1
1
1
:
:
:
红眼♀
红眼♀
红眼♂
白眼♂
假设1：只位于Y染色体上(Ⅱ1)。
不能解释摩尔根的果蝇杂交实验结果
白眼雄果蝇
XYw
P
×
红眼雌果蝇
XX
配子
X
X
Yw
红眼雌果蝇
白眼雄果蝇
1 : 1
XX
XYw
F1
任务二：体验“基因在染色体上”实验证据的探索过程
演绎推理，设计实验
红眼（雌）
白眼（雄）
P
×
红眼
（雌、雄）
F1
F2
红眼（雌、雄）
白眼（雄）
F1雌雄交配
3/4
1/4
？
P
×
XWXW
XwY
XW
Y
Xw
配子
F1
XWY
XWXw
×
XWXW（雌）
XWXw（雌）
XWY（雄）
XwY（雄）
3/4红眼（雌、雄） 1/4白眼（雄）
F2
Xw
XW
Y
XW
配子
假设2:控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体上不含它的等位基因。
XWXW
XwY
如何验证呢？
测交
任务二：体验“基因在染色体上”实验证据的探索过程
演绎推理，设计实验
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
雌果蝇均为红眼,雄果蝇均为白眼。
1 : 1 : 1 : 1
演绎推理，设计实验
任务二：体验“基因在染色体上”实验证据的探索过程
红眼（雌）
白眼（雄）
P
×
红眼
（雌、雄）
F1
F2
红眼（雌、雄）
白眼（雄）
F1雌雄交配
3/4
1/4
？
假说3 控制白眼的基因在X、Y染色体同源区上。
P
F1
F2
×
XWXW
XwYw
XW
Yw
Xw
配子
XWYw
XWXw
×
Xw
XW
Yw
XW
XWXW（雌）
XWXw（雌）
XWYw（雄）
XwYw（雄）
3/4红眼（雌、雄） 1/4白眼（雄）
配子
XWXW
XwYw
任务二：体验“基因在染色体上”实验证据的探索过程
演绎推理，设计实验
验证假说，得出结论
资料6：摩尔根测交实验结果，即野生型红眼雄果蝇与白眼雌果蝇交配后，子代雌性果蝇全是红眼，雄性果蝇全是白眼。
比较假设2预期结果与科学经典实验结果，排除假设3，得出“控制果蝇眼色的基因在 X 染色体上”的结论。
摩尔根用“假说—演绎”法证明了萨顿的观点是正确的，随后进行大量实验研究,逐渐认同了孟德尔的遗传规律。
任务二：体验“基因在染色体上”实验证据的探索过程
资料7：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。
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
长芒
短芒
长翅
短翅
灰身
黑身
红眼
紫眼
直翅
卷翅
红眼
棕眼
果蝇染色体
任务二：体验“基因在染色体上”实验证据的探索过程
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。
同源染色体
减数分裂形成配子
等位基因
独立性
A
a
精原细胞
初级精母细胞
A
a
A
a
次级精母细胞
A
A
a
a
A
a
A
a
精细胞
任务三：孟德尔遗传规律的现代解释
2.基因自由组合定律的实质
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
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
任务三：孟德尔遗传规律的现代解释
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
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XWX W和XW Xw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，则子代无论雌雄，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，那么子代雌果蝇和子代雄果蝇都是既有红眼，也有白眼，因此无法通过眼睛颜色判断子代果蝇的性别。
果蝇眼睛颜色的杂交实验，共有红眼雌果蝇(XWX W和XW Xw)与红眼雄果蝇(XWY)、红眼雌果蝇(XWX W和XW Xw)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。

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