2021-2022学年高二下学期生物人教版（2019）必修2 2.2基因在染色体上课件(38张PPT）

(共38张PPT)
第2章 第2节
基因在染色体上
回顾旧知——两对相对性状的杂交实验
纯种黄色圆粒
纯种绿色皱粒
黄色圆粒
P
配子
F1
YYRR
YR
yr
YyRr
yyrr
回顾旧知——减数分裂过程
精(卵)原细胞
分裂间期
前期
中期
后期
末期
初级精(卵)母细胞
前期
中期
后期
末期
精(卵)细胞或极体
次级精(卵)母细胞
基因和染色体的行为存在着明显的平行关系
二者的平行关系体现在哪些方面呢？
基因和染色体的行为存在着明显的平行关系
(1) 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
(2) 在体细胞中，基因成对存在，
染色体也是成对的
在配子中，只有成对的基因中的一个
也只有成对的染色体中的一条
(3) 体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方
同源染色体也是一个来自父方，一个来自母方
(4) 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的后期也是自由组合
萨顿的假说
如何证明基因就在染色体上？
基因 (遗传因子) 是由染色体携带着从亲代传递给下一代的
基因就在染色体上
基因位于染色体上的实验证据
实验材料
实验步骤
实验结果
实验结论
验证假说
演绎推理
提出假说
实验材料
果蝇常作为遗传学研究实验材料的原因
① 生长周期短，容易饲养，繁殖快
② 染色体少且容易观察
③ 有多对易于区分的相对性状
实验材料
时间 科学家 诺贝尔生理学或医学奖
1933 摩尔根 发现了基因的连锁互换定律
1946 缪勒 用X射线诱导果蝇突变获得成功，证明X射线能使果蝇的突变率提高150倍，被誉为“果蝇的突变大师”
1995 刘易斯/威绍斯/ 福尔哈德 通过研究果蝇早期胚胎发育的基因调控，揭示了动物早期胚胎发育的遗传调控机制
2004 阿克塞尔/巴克 发现果蝇的脑部有一个特定的嗅觉功能区域
2011 博伊特勒/霍夫曼/斯坦曼 发现了一种被称为Toll 的基因参与果蝇的胚胎发育，该基因也在果蝇的先天性免疫中起到关键作用
2017 霍尔/罗斯巴什/杨 通过研究果蝇发现了控制生物钟的分子机制
实验材料
♀
♂
雌雄果蝇体细胞染色体示意图
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
X
X
X
Y
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅲ
染色体
常染色体
性染色体
（Ⅱ Ⅲ Ⅳ）
（♀ XX/♂ XY）
X染色体和Y染色体同源区段
X染色体非同源区段
Y染色体非同源区段
实验过程及结果
P
F1
F2
红眼（雌）
白眼（雄）
红眼（雌）
红眼（雄）
红眼（雌、雄）
白眼（雄）
3/4
1/4
×
×
实验结果
(1) F1全为红眼果蝇
(2) F2中红眼和白眼的
性状分离比为3:1
(3) F2中红眼性状在雌雄果蝇
中都存在，而白眼性状只
存在于雄果蝇中
红眼和白眼的遗传符合分离定律，受一对等位基因控制
+/w
红眼为显性性状
提出假说及演绎推理
(1) 控制白眼性状的基因位于常染色体上
(2) 控制白眼性状的基因位于Y染色体
非同源区段
(3) 控制白眼性状的基因位于X染色体和
Y染色体的同源区段
(4) 控制白眼性状的基因位于X染色体
非同源区段
实验结果
(1) F1全为红眼果蝇
(2) F2中红眼和白眼的
性状分离比为3:1
(3) F2中红眼性状在雌雄果蝇
中都存在，而白眼性状只
存在于雄果蝇中
红眼和白眼的遗传符合分离定律，受一对等位基因控制
+/w
红眼为显性性状
※ 控制白眼性状的基因位于哪条染色体上？
提出假说及演绎推理
(1) 控制白眼性状的基因位于常染色体上
P
F1
F2
+/+
ww
+/w
+/w
×
×
♀
+/+
+/w
ww
♂
红眼 : 白眼 = 3 : 1
提出假说及演绎推理
(2) 控制白眼性状的基因位于Y染色体非同源区段
P
F1
F2
XX
XYw
×
×
♀
♂
XX
XYw
XX
XYw
1 : 1
提出假说及演绎推理
P
F1
F2
X+X+
XwYw
×
×
♀
♂
X+Xw
X+Yw
X+X+
X+Yw
(3) 控制白眼性状的基因位于X染色体和Y染色体的同源区段
X+Xw
XwYw
红眼（雌、雄）3/4
白眼（雄）
1/4
提出假说及演绎推理
P
F1
F2
X+X+
XwY
×
×
♀
♂
X+Xw
X+Y
X+X+
X+Y
X+Xw
XwY
红眼（雌、雄）3/4
白眼（雄）
1/4
(4) 控制白眼性状的基因位于X染色体非同源区段
提出假说及演绎推理
(1) 控制白眼性状的基因位于常染色体上
(2) 控制白眼性状的基因位于Y染色体非同源区段
(3) 控制白眼性状的基因位于X染色体和
Y染色体的同源区段
(4) 控制白眼性状的基因位于X染色体非同源区段
√
√
×
×
如何证明控制白眼性状的基因位于X染色体非同源区段，而不是X染色体和Y染色体的同源区段？
提出假说及演绎推理
※ (3) 控制白眼性状的基因位于X染色体和Y染色体的同源区段
F1代红眼雌蝇与F2代白眼雄蝇交配
P
F1
X+Xw
XwYw
×
♀
♂
X+Xw
X+Yw
XwXw
XwYw
红眼（雌、雄）
白眼（雌、雄）
提出假说及演绎推理
P
F1
X+Xw
XwY
×
♀
♂
X+Xw
X+Y
XwXw
XwY
红眼（雌、雄）
白眼（雌、雄）
※ (4) 控制白眼性状的基因位于X染色体非同源区段
F1代红眼雌蝇与F2代白眼雄蝇交配
提出假说及演绎推理
P
F1
F2
XwXw
X+Y+
×
×
♀
♂
X+Xw
XwY+
X+Xw
X+Y+
XwXw
XwY+
红眼（雌、雄）
白眼（雌）
※ (3) 控制白眼性状的基因位于X染色体和Y染色体的同源区段
白眼雌果蝇与红眼雄果蝇交配
提出假说及演绎推理
P
F1
F2
XwXw
X+Y
×
×
♀
♂
X+Xw
XwY
X+Xw
X+Y
XwXw
XwY
红眼（雌、雄）
白眼（雌、雄）
※ (4) 控制白眼性状的基因位于X染色体非同源区段
白眼雌果蝇与红眼雄果蝇交配
验证假说
测交实验
P
F1
X+Xw
XwY
×
X+Xw
X+Y
XwXw
XwY
×
F2
XwY
X+Xw
控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因
×
实验结论
摩尔根等人的工作将一个特定的基因和一条特定的染色体(X染色体) 联系起来
通过实验证明了基因在染色体上
发明了测定基因位于染色体上的相对位置的方法
绘出了第一幅果蝇各种基因在染色体上的相对位置图
说明了基因在染色体上呈线性排列
为现代遗传学奠定了细胞学基础
基因的连锁互换定律（遗传学第三定律）
孟德尔遗传规律的现代解释
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
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
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
基因的连锁互换定律
完全连锁与不完全连锁
P
F1
F1配子
B
V
B
V
×
灰体长翅
黑体残翅
灰体长翅(♂)
×
黑体残翅(♀)
b
v
b
v
B
V
b
v
b
v
b
v
B
V
b
v
b
v
B
V
b
v
b
v
b
v
灰体长翅
黑体残翅
F2
灰体长翅 : 黑体残翅 = 1 : 1
完全连锁
像F1雄蝇这样的杂合体在形成配子时，只产生亲本型配子，没有重组型配子产生的遗传现象
常见的有雄果蝇和雌家蚕
完全连锁与不完全连锁
P
F1
F1配子
B
V
B
V
×
灰体长翅
黑体残翅
灰体长翅(♀)
×
黑体残翅(♂)
b
v
b
v
B
V
b
v
b
v
b
v
B
V
b
v
b
v
B
V
b
v
b
v
b
v
灰体长翅
黑体残翅
F2
灰体长翅 : 灰体残翅 : 黑体长翅 : 黑体残翅
B
v
b
V
B
v
b
v
灰体残翅
b
V
b
v
黑体长翅
不完全连锁
42 : 8 : 8 : 42
位于同源染色体上的非等位基因在减数分裂时，除产生亲本型配子外，还产生少量重组型配子的遗传现象
基因的连锁互换定律
位于同一染色体上的基因联合在一起伴同遗传的频率大于重新组合的频率，重组型的产生是由于在配子形成过程中同源染色体的非姐妹染色单体间发生了局部交换
判断某两对特定的基因是否连锁，需要通过对它们的杂交F1代进行测交来确定
如果测交后代的表型比率为1 : 1 : 1 : 1，或近乎这个比率，则认为这两对基因是非连锁的
如果测交后代亲本型比率高于预期比率，而重组型比率又显著低于预期比率，则说明这两对基因是连锁的
基因的连锁互换定律
基因的连锁互换定律
重组值(率)
测交后代中重组型数目占测交后代总数 (亲本型+重组型) 的百分率
重组值(RF)
=
重组型数目
测交后代总数
×
100%
交换值(率)
交换值是指遗传物质局部互换的百分率，其实际大小无法检测，只能通过重组值来估计
只有紧密连锁的基因间的重组值才是可靠的交换值
两个连锁基因间的相对距离越大，发生双交换或其他偶数次交换的可能性越大，此时重组值低于交换值
基因的连锁互换定律
基因在染色体上呈线性排列
基因间重组值的大小直接反映基因在染色体上的相对距离的远近
人们可以根据基因彼此间的重组值来确定它们在染色体上的相对位置
基因定位
染色体图 (连锁图/遗传图) 是依据基因定位的结果确定连锁基因在染色体图上的相对位置而绘制的一种简单线性示意图
图距是指两个连锁基因在染色体图上的相对距离的数量单位
图距单位称为厘摩 (cM) 1cM=1%重组值去掉百分号的数值
三点测交
果蝇中三种突变性状
棘眼 (a)
截翅 (b)
横脉缺失 (c)
a b + / + + c
a b c / Y
×
序号 表型 实得数
1 ab+ / abc 2125
2 ++c / abc 2207
3 a+c / abc 273
4 +b+ / abc 265
5 a++ / abc 217
6 +bc / abc 223
7 +++ / abc 5
8 abc / abc 3
三点测交
序号 表型 实得数
1 ab+ / abc 2125
2 ++c / abc 2207
3 a+c / abc 273
4 +b+ / abc 265
5 a++ / abc 217
6 +bc / abc 223
7 +++ / abc 5
8 abc / abc 3
亲本型
单交换Ⅰ型
单交换Ⅱ型
双交换型
a b + / + + c
a b c / Y
×
① 对实验中出现的交换类型进行归类 (亲本型/单交换/双交换)
三点测交
② 确定基因的顺序 (双交换会改变中间的基因位置)
序号 表型 实得数
1 ab+ / abc 2125
2 ++c / abc 2207
3 a+c / abc 273
4 +b+ / abc 265
5 a++ / abc 217
6 +bc / abc 223
7 +++ / abc 5
8 abc / abc 3
a b + / + + c
a b c / Y
×
a
c
b
三点测交
③ 计算基因间的重组值
序号 表型 实得数
1 ab+ / abc 2125
2 ++c / abc 2207
3 a+c / abc 273
4 +b+ / abc 265
5 a++ / abc 217
6 +bc / abc 223
7 +++ / abc 5
8 abc / abc 3
RF(a-b)
273+265+217+223
5318
×
100%
=
≈
18.4%
三点测交
③ 计算基因间的重组值
序号 表型 实得数
1 ab+ / abc 2125
2 ++c / abc 2207
3 a+c / abc 273
4 +b+ / abc 265
5 a++ / abc 217
6 +bc / abc 223
7 +++ / abc 5
8 abc / abc 3
RF(a-c)
273+265+5+3
5318
×
100%
=
≈
10.3%
三点测交
③ 计算基因间的重组值
序号 表型 实得数
1 ab+ / abc 2125
2 ++c / abc 2207
3 a+c / abc 273
4 +b+ / abc 265
5 a++ / abc 217
6 +bc / abc 223
7 +++ / abc 5
8 abc / abc 3
RF(c-b)
217+223+5+3
5318
×
100%
=
≈
8.4%
三点测交
③ 计算基因间的重组值
a
c
b
10.3cM
8.4cM
18.4cM
18.7cM
序号 表型 实得数
1 ab+ / abc 2125
2 ++c / abc 2207
3 a+c / abc 273
4 +b+ / abc 265
5 a++ / abc 217
6 +bc / abc 223
7 +++ / abc 5
8 abc / abc 3
RF(a-b)
273+265+217+223
5318
×
100%
=
≈
18.4%
双交换值
5+3
5318
=
×
100%
≈
0.15%
RF(a-b)校正
=
RF(a-b)
+
2 × 双交换值
=
18.7%