2020—2021学年高一下学期 生物人教版（2019）必修2 2.2基因在染色体上 课件（29张ppt）

(共29张PPT)
第2节
基因在染色体上
第二章
基因和染色体的关系
第二章
基 因 和 染 色 体 的 关 系
第2节基因在染色体上
1.科学家发现基因和染色体具有哪些平行关系？
2.摩尔根如何证明基因在染色体上？摩尔根果蝇杂交实验给我们哪些启示
3.怎样从基因和染色体的层面解释孟德尔遗传定律？
4.拓展基因的连锁互换定律？
第2节
基因在染色体上
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。
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？
1.【答案】因为基因位于染色体上，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。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。
2.【答案】人有22对常染色体和1对性染色体。在常染色体中，每对同源染色体的形态、大小相同， 结构相似，上面分布的基因是相同的或者是等位基因，所以只对其中1条进行测序就可以了。而性染色体X和Y的差别很大，基因也大为不同，所以两条性染色体都需要测序，因此人类基因组计划测定了22条常染色体和两条性染色体X和Y，共24条。如果测定46条染色体，耗资巨大， 工作量会增加一倍，但得到的绝大多数基因序列都是重复的。
一、萨顿假说
PART 01
一、萨顿假说
1.发现问题：
1903年美国遗传学家（1877-1916）用蝗虫细胞作材料，研究精子和卵细胞的形成过程，发现孟德尔假设的一对遗传因子，也就是等位基因，它们的分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。
2.推论：
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。
3.类比推理：由两个或两类对象在某些属性上相同的现象，推断出它们在另外的属性上也相同的一种推理方法。
一、萨顿假说
基因行为 染色体行为
独立性
存在 方式
来源
分配
在配子形成和受精过程中,具有相对稳定的形态结构。
染色体亦成对存在，在配子中成对的染色体只有一条。
体细胞中成对的染色体也是一个来自父方,一个来自母方。
非同源染色体在减数第一次分裂后期是自由组合的。
基因在杂交过程中保持完整性和独立性。
在体细胞中基因成对存在。在配子中成对的基因只有一个。
体细胞中成对的基因一个来自父方,一个来自母方。
非等位基因在形成配子时自由组合。
4.原因：基因和染色体存在着明显的平行关系
一、萨顿假说
思考.讨论
减数
分裂
减数
分裂
受精
减数
分裂
F1配子
F2
高茎
高茎
高茎
矮茎
按照萨顿的解释： ①请你在图中的染色体上标注基因符号，解释一对相对性状的杂交实验； ②自行绘图解释两对相对性状的杂交实验。
F1
亲本
配子
高
茎
高
茎
矮茎
——分析减数分裂中基因和染色体的关系
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
d
d
d
d
d
d
d
d
d
d
二、基因位于染色体上的实验证据
（一）实验材料（果蝇）
果蝇：属于苍蝇一类，体长不过半厘米，因喜欢吃腐烂的水果而得名。
①果蝇饲养容易，一点点香蕉浆就可以让它们饱食终日；
②果蝇繁殖力强，1天时间卵即可孵化为蛆，2到3天变成蛹，再过5天羽化为成虫，一年可以繁殖30代；
③果蝇细胞内的染色体很简单，只有4对8条，清晰可辨。
1.优点：
1910年5月，摩尔根夫人在红眼的果蝇群中发现了一只异常的白眼雄性果蝇。他以前从来没有见过这样的类型，因此这只果蝇是罕见的突变品种。
在摩尔根的精心照料下，原本虚弱的白眼果蝇终于在与一只红眼雌性果蝇交配后才寿终正寝，将突变的基因留给了下一代果蝇，留给了苦心栽培它的摩尔根。第一代杂交果蝇长大了，全部是红眼果蝇。让其雌、雄果蝇互相交配，产生第二代杂交果蝇。其中有2347个红眼的，782个白眼的，基本符合3∶1的比例 。摩尔根对孟德尔真正服气了！
然而，这些白眼果蝇居然全部是雄性，没有一只是雌性的。也就是说，突变出来的白眼基因伴随着雄性个体遗传。
2.白眼果蝇
（一）实验材料（果蝇）
3. 果蝇体细胞中的染色体组成
雌果蝇：3对常染色体（Ⅱ、Ⅱ；Ⅲ、Ⅲ；Ⅳ、Ⅳ）+1对性染色体（XX）
雄果蝇：3对常染色体（Ⅱ、Ⅱ；Ⅲ、Ⅲ；Ⅳ、Ⅳ）+1对性染色体（XY）
（一）实验材料（果蝇）
4. 果蝇精子、卵细胞中的染色体组成
P
配子
子代
P XX × XY
XX ∶XY=1∶1
XX XY
子代
X X Y
配子
雌性∶雄性=1∶1
雌性∶雄性=1∶1
（一）实验材料（果蝇）
（二）假说演绎法
×
×
2347
782
1.提出问题：为什么F2白眼果蝇居然全部是雄性，没有一只是雌性的？
2.提出假说：（1）白眼基因（w）及其等位基因（W）位于X染色体上，而Y染色体上无W、w基因。
杂合红眼雌蝇 白眼雄蝇
（3 : 1）
（二）假说演绎法
（2）果蝇的基因型、表现型、配子的种类及其比例
减数分裂
W
w
XW ∶Xw=1∶1
减数分裂
w
Xw ∶Y=1∶1
（二）假说演绎法
（3）遗传图解
XWXW红眼（雌）
XwY红眼（雄）
XW
XWXw红眼（雌）
XWY红眼（雌）
配子
Xw
Y
XW
Xw
XW
Y
XWXW红眼（雌）
XWY红眼（雄）
XWXw红眼（雌）
XwY白眼（雄）
F2
F1
亲本
配子
（二）假说演绎法
3.演绎推理，预期结论：若假说成立，F1测交的结果将如下：
F1 XWXw
×
XwY
1/4XWXw
1/4XWY
1/4XwXw
1/4XwY
1/2XW
1/2Xw
1/2Xw
1/2Y
♂
♀
1红眼♀∶1白眼♀∶1红眼♂∶1白眼♂
F1 XWY
×
XwXw
1/2XWXw
1/2XwY
Xw
1/2XW
1/2Y
♂
♀
1红眼雌蝇∶1白眼雄蝇
4.实验验证，假说是否成立：事实证明假说是成立的。
5.假说成立，得出结论：基因在染色体上。
（二）假说演绎法
摩尔根的果蝇杂交实验中，F1不论雌雄都是红眼，F2红眼：白眼=3：1，这样的遗传表现符合分离定律，但白眼全为雄果蝇，说明眼色遗传和性别有关，摩尔根及其同事设想，白眼基因只位于X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因，上述遗传现象可以得到合理的解释，该实验并不能确定白眼基因只X染色体上还是X、Y染色体上都有白眼基因，因为如果假设Y染色体上含有它的等位基因，上述遗传现象出可以得到解释．
为了验证他的假设，摩尔根又设计了三个新的实验：①用子二代雌蝇与白眼雄蝇做单对交配；②用白眼雌蝇与红眼雄蝇交配；③用白眼雌蝇和白眼雄蝇交配．请分析这三个实验回答下列问题：
（1）如果假设白眼基因X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因，三个实验各会出现什么实验结果？①结果有2种：a后代都表现红眼；b雌雄白眼与红眼的比例都是1：1；②子代雌果蝇都是红眼，雄果蝇都是白眼；③后代都是白眼
（2）如果假设X，Y染色体上都有白眼基因，三个实验分别出现什么结果？①结果有2种：a后代都表现红眼，b后代雌雄白眼与红眼的比例都是1：1；②结果有3种，分别为：a子代雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼；b子代无论雌雄全为红眼；c子代雌果蝇全为白眼，雄果蝇全为红眼；③杂交后代都是白眼．
（3）在这三个实验中，你认为第几个实验最关键？②为什么？可以通过一次实验判断假设是否正确．
---问题拓展
（二）假说演绎法
分析
1、摩尔根用红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交，F1全为红眼，F1自由交配后，F2中红眼和白眼比例为3：1，但白眼全为雄性，说明果蝇眼色的遗传与性别有关，为了解释这一现象，摩尔根及其同事做出了假说是控制白眼的基因位于X染色体上，Y染色体上没有对应的等位基因，亲本果蝇的基因型是XAXA、XaY，子一代的基因型是XAXa、XAY，子二代的基因型是XAXA（红眼雌果蝇）、XAXa（红眼雌果蝇）、XAY（红眼雄果蝇）、XaY（白眼雄蝇）．
2、如果摩尔根及其同事的假说是正确的，则白眼雌果蝇的基因型是XaXa，红眼雄果蝇的基因型是XAY．二者杂交后代的基因型是XAXa（红眼雌果蝇）：XaY（白眼雄果蝇）=1：1．
解：（1）摩尔根及其同事所做的假说是控制果蝇眼色的基因只位于X染色体上，Y染色体上无等位基因；为了验证他的假设，他又设计了三个新的实验：①F2中雌蝇与白眼雄蝇做单对交配，子二代中的雌果蝇的基因型有两种，XAXA、XAXa，如果是前者，后代都表现红眼，
②白眼雌蝇与红眼雄蝇交配，假说成立，则杂交子代雌果蝇都是红眼，雄果蝇都是白眼；
③白眼雌蝇和白眼雄蝇交配，杂交后代都是白眼．
（2）如果假设X，Y染色体上都有白眼基因；
①F2中雌蝇与白眼雄蝇做单对交配，子二代中的雌果蝇的基因型有两种，XAXA、XAXa，白眼雄蝇基因型为XaYa；如果是前者，后代都表现红眼，如果是后者，后代雌雄白眼与红眼的比例都是1：1；
②用白眼雌蝇XaXa与红眼雄蝇交配XAYa、XAYA、XaYA；结果有3种，分别为：a子代雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼；b子代无论雌雄全为红眼；c子代雌果蝇全为白眼，雄果蝇全为红眼；
③用白眼雌蝇XaXa和白眼雄蝇XaYa交配．杂交后代都是白眼．
（3）这三个实验中，实验②是关键，可以通过一次实验判断假设是否正确．
故答案为：
（1）①结果有2种：a后代都表现红眼；b雌雄白眼与红眼的比例都是1：1；②子代雌果蝇都是红眼，雄果蝇都是白眼；③后代都是白眼
（2）①结果有2种：a后代都表现红眼，b后代雌雄白眼与红眼的比例都是1：1；②结果有3种，分别为：a子代雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼；b子代无论雌雄全为红眼；c子代雌果蝇全为白眼，雄果蝇全为红眼；③杂交后代都是白眼．
（3）②可以通过一次实验判断假设是否正确
点评本题旨在考查学生对摩尔根通过假说演绎法证明基因位于染色体上的实验过程的掌握并学会应用相关知识综合解答问题属于难题．
---问题拓展
三、基因与染色体的关系
三、基因与染色体的关系
1.位置关系：基因在染色体上。
2.数量关系：一条染色体上有许多基因。
3.存在形式：基因在染色体上呈线性排列。
4.测定方法：荧光标记法。
我们知道，每种生物基因的数量，都要远远的多余染色体数目，例如，果蝇细胞中有4对染色体，携带1.3万多个基因，人体细胞23对染色体，大约含有2.6万个基因，显然，一条染色体应该有许多个基因。摩尔根和他的学生们经过10多年的努力，发明了测定基因位于染色体上相对位置的方法，并绘出了第一幅果蝇各种基因在染色体上位置图，同时也说明了基因在染色体上呈线性排列。
四、孟德尔遗传规律的现代解释
四、孟德尔遗传规律的现代解释
减数分裂Ⅱ
分裂间期
减数分裂Ⅰ
一个细胞
一个个体
A
A
A
A
a
A
A
a
a
a
a
a
a
A∶a＝1∶1
A
四、孟德尔遗传规律的现代解释
仿上图，绘制基因型为AaBb（分①非同源染色体上和②同源染色体上两种情况）的细胞/个体，配子形成的情况。
四、孟德尔遗传规律的现代解释
1.等位基因：位于一对同源染色体，同一位置上的，控制着一对相对性状的两个基因。如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的A和a；B和b等等。
2.非等位基因：位于一对同源染色体（如图Ⅲ）或非同源染色体（如图Ⅱ），不同位置上的，控制着不同对相对性状的基因。 如A和B或b； a和B或b等等。
四、孟德尔遗传规律的现代解释
3.遗传规律的研究范围
（1）若研究Ⅰ图：1对同源染色体，1对等位基因，1对相对性状----孟德尔的“基因分离”规律
（2）若研究Ⅱ图：2对同源染色体，2对等位基因，2对相对性状----孟德尔的“基因自由组合”规律
（3）若研究Ⅲ图：1对同源染色体，2对等位基因，2对相对性状----摩尔根的“连锁与互换”规律
四、孟德尔遗传规律的现代解释
1、基因的分离定律的实质是：在杂合子的细胞中，位于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
2、基因的自由组合定律的实质是：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
拓展：性别
模拟题提示：
教辅模拟题（包括教材）受人类中Y染色体对性别决定起决定性作用的影响，未能认识到果蝇的Y染色体对性别决定不起作用。
教辅等会根据实验现象提出：控制果蝇眼色的基因位于①X染色体上、②Y染色体上、③X、Y染色体同源区段上三种情况，这样的假设不符合“Y染色体与果蝇性别决定无关”的事实，但模拟题会这样考察。
XO
XY
XX
XXY
性染色体组成
果蝇性别
人类性别
练习与应用
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
第2节
基因在染色体上
√
×
B
D
练习与应用
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？
【答案】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，则子一代无论雌雄，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，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。
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？
【答案】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。
【提示】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。
第2节
基因在染色体上