2021-2022学年高一下学期生物人教版必修2 2.2基因在染色体上课件（48张ppt）

(共48张PPT)
第2章 基因和染色体的关系
第2节 基因在染色体上
基因在哪里？
悠悠百年，寻寻觅觅。
怀疑、争论、推理……
最终是观察和实验，
探明它神秘的踪迹！
学习目标 核心素养
1.尝试运用类比推理的方法，解释基因位于染色体上。 2.通过分析摩尔根的实验过程，理解“基因在染色体上”的假说验证过程。 3.运用有关基因和染色体的知识阐明孟德尔遗传规律的实质。 1、尝试运用类比推理的方法，演绎基因位于染色体上，培养科学探究思维。
2、认同科学研究需要丰富的想像力，大胆质疑和勤奋实践的精神，以及对科学的热爱。
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。
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。
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？
讨论：
人染色体的扫描电镜照片
2.为什么不测定全部46条染色体？
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，所以只对其中一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，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。
人类是如何发现基因存在于染色体上的呢
？
一、萨顿的假说
请同学们认真阅读教材P29-30萨顿假说内容，回答以下问题。（限时5分钟）
1. 萨顿的结论是什么？提出这一结论的依据是什么？
2.如何理解基因与染色体存在明显的平行关系。
3.如果你也认为基因在染色体上，请完成教材的P30“思考 讨论”
1.1萨顿的假说
1903年，美国遗传学家萨顿(W.Sutton,1877-1916)用蝗虫细胞作材料，研究精子和卵细胞的形成过程。
发现问题：孟德尔遗传定律中遗传因子（基因）的分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。
结论：基因（遗传因子）是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，也就是说基因就在染色体上；
依据：基因和染色体的行为存在明显的平行关系；即染色体的行为和基因的行为高度一致
1.2基因与染色体存在明显的平行关系
基因 染色体
在遗传性状传递过程中的性质
体细胞中的存在形式
配子中的存在形式
体细胞中的来源
形成配子时的行为
类比
推理
在杂交过程中保持
完整性和独立性
在配子形成和受精过程中具有稳定的形态结构
成对
成对
成单
成单
一个来自父方，一个来自母方
一个来自父方，一个来自母方
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
基因和染色体行为存在着明显的平行关系
基因位于染色体上（假说）
看不见
染色体
基因在染色体上
推理
基因
看得见
D d
D
d
平行关系
D d
D D
d d
1.3 在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
×
减数分裂
受精作用
减数分裂
高茎
P
配子
F1
F1配子
D d
F2
矮茎
高茎
高茎
高茎
高茎
矮茎
D
d
d
D D
d d
D
d
减数分裂
D
D d
类比推理亦称“类推”。推理的一种形式。
根据两个对象在某些属性上相同或相似，通过比较而推断出它们在其他属性上也相同的推理过程。
它是从观察个别现象开始的，因而近似归纳推理。但它又不是由特殊到一般，而是由特殊到特殊，因而又不同于归纳推理。
类比推理得到的结论一定是正确的吗？
萨顿的假说由于缺少实验证据遭到同时代的遗传学家摩尔根的强烈质疑。因此，摩尔根开始了寻找证据之路。
二.基因位于染色体上的实验证据
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！
意外的发现… …
1910年5月的一天，在摩尔根的实验室中诞生了一只白色眼睛的雄性果蝇，而它的兄弟姐妹的眼睛都是红色的。显然它是一个突变体。
自然界中，突变不是稀罕事，而这个白眼果蝇的突变对于遗传学的研究却极为重要，因为它遇到了摩尔根后来它成为科学史上最著名的动物之一!
2.1果蝇作为遗传学研究的实验材料的优点：
（1）个体小、易饲养
（2）繁殖快（在室温下10多天就繁殖一代）
（3）后代多（一只雌果蝇能产生几百个后代）
（4）染色体数目少（8条4对）
（5）相对性状明显，便于观察、统计
补充：2.2 性别决定类型
性染色体组成决定的
染色体组决定的
基因决定的
由环境因素决定的
……
1由性染色体决定的
XY型：人类以及所有的哺乳动物；某些种类的两栖类、鱼类；很多种类的昆虫；一些雌雄异株的植物
雌性：XX
雄性：XY
ZW型：家禽、蛾类、鸟类、一些两栖类和爬行类
雄性：ZZ
雌性：ZW
果蝇体细胞染色体图解
与性别决定有关
常染色体：
与性别决定无关的染色体。
３对：ⅡⅡ，Ⅲ　Ⅲ，Ⅳ　Ⅳ
性染色体：
与性别决定有关的染色体
雌性同型：ＸＸ；雄性异型：ＸＹ
3对常染色体+
3对常染色体+
XX
XY
同型
异型
2.3摩尔根的果蝇杂交实验
1、白眼性状是隐性性状吗 若是，如何判断 果蝇的红眼、白眼遗传表现符合什么定律？
2、摩尔根观察实验现象提出：白眼性状的遗传表现总是与性别相联系吗 若有联系，则果蝇白眼的遗传可能与什么染色体遗传有关？
3、摩尔根设想：若控制白眼的基因（ W ）在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。你能用基因W和X染色体写出摩尔根从亲代→F1代果蝇杂交遗传图解吗？
4、摩尔根又想进一步验证他的解释：用什么方法？
阅读教材并展示交流
1）观察实验，提出问题
观察现象，提出问题：
1、从摩尔根的杂交实验分析，果蝇红眼和白眼的遗传符合孟德尔的分离定律吗？
符合
P
F1
F2
红眼（雌、雄）
白眼（雄）
3/4
1/4
红眼
（雌、雄交配）
×
红眼（雌）
白眼（雄）
（假说—演绎法）
现象：“F2红眼和白眼之间的数量比是3:1，所不同的是白眼性状的表现，总是与性别相联系。”
2.3摩尔根的果蝇杂交实验
摩尔根那个时代已有的理论基础：
（2）性染色体和常染色体的知识
（1）萨顿假说
基因在染色体上
2）大胆猜测提出假设：
性染色体：与性别决定有关。
常染色体：与性别决定无关。
果蝇体细胞染色体图
(左♀右♂)
常染色体
性染色体
假设一：控制果蝇眼色的基因在Y 染色体上 ，X染色体上没有对应的等位基因。
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Y
X
控制果蝇眼睛颜色的基因在性染色体上吗？
假设二：控制果蝇眼色的基因在Y 染色体上 ，X染色体上也有对应的等位基因。
假设三：控制果蝇眼色的基因在X 染色体上 ，Y染色体上没有对应的等位基因。
2）大胆猜测提出假设：
白眼基因（w）
解释（假设）：
“摩尔根及其同事设想， 如果控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体上不含它的等位基因，上述现象可以解释”
2）大胆猜测提出假设：
X染色体上的白眼基因w书写为：
Xw
红眼基因W书写为：
XW
雌果蝇基因型有：
XWXW（红眼）
XWXw（红眼）
XwXw（白眼）
雄果蝇基因型有：
XWY（红眼）
XwY（白眼）
常染色体上的基因不需标明其位于常染色体上;如：Dd、dd
性染色体上的基因须将性染色体及其上的基因一同写出
注意基因的写法：
运用上述假说，解释实验现象：
XWXW红眼（雌）
×
XwY白眼（雄）
XW
Y
Xw
XWY红眼（ 雄 ）
XWXw红眼（ 雌 ）
×
P
F2
F1
配子
配子
XW
Xw
XW
Y
XWXW红眼(雌 ）
XWXw红眼(雌)
XWY红眼(雄)
XwY白眼(雄 )
合理的解释
假说的正确

摩尔根解释的验证
摩尔根等人的设想可以合理地解释实验现象。但是判断一种设想或假说是否正确，仅能解释已有的实验现象是不够的，还应运用假说-演绎法，预测另外设计的实验结果，再通过实验来检验。
讨论
1.你能运用上述果蝇杂交实验的知识设计一个实验，来验证他们的解释吗？
3）测交实验，进行演绎推理
×
XWXw
XwY
XW
Xw
Y
Xw
配子
XWXw
XW Y
XwXw
XwY
测交后代
雌红 ： 雄红： 雌白： 雄白
F1
1 ： 1 ： 1 ： 1
摩尔根实际的实验结果：
126
132
120
115
与理论推测一致，完全符合假说
想一想：
1.此测交能证明摩尔根的假设吗？
不能体现性状与性别的关系。
×
XwXw
XWY
测交
红眼雌蝇
白眼雄蝇
1 ： 1
测交后代
4）摩尔根等人进一步验证：
——证明了控制果蝇眼色的基因在X染色体上
——得出结论
配子
XW
Xw
Y
XWXw
XwY
从此，摩尔根成了孟德尔理论的坚定支持者。
想一想：
2.如果控制白眼的基因在Y染色体上，还能解释摩尔根的果蝇杂交实验吗？
能体现性状与性别的关系。
2、如果控制眼色的基因在Y染色体上，还能解释摩尔根的果蝇杂交实验吗？
如果控制白眼的基因在Y染色体，红眼基因在X染色体上，因为X染色体上的红眼基因对白眼基因为显性，所以不会出现白眼雄果蝇，这与摩尔根的果蝇杂交实验结果不符；
如果控制白眼的基因在Y染色体上，且X染色体上没有显性红眼基因，白眼雄果蝇与红眼雌果蝇的杂交后代中雄果蝇全为白眼，也不能解释摩尔根的果蝇杂交实验。
2.3摩尔根的实验探究
假
说
演
绎
法
果蝇杂交实验
控制果蝇眼睛颜色的基因在 ？
用假说预测测交实验的结果
测交实验
基因在染色体上
科学实验提出问题
大胆猜测推出假设
演绎推理
实验检测揭示规律
2.4基因与染色体的数量关系
思考：结合信息分析染色体与基因的数量关系。
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。
结论1：一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
短硬毛
棒状眼
深红眼
朱红眼
截翅
红宝石眼
白眼
黄身
基因在染色体上呈线性排列；
摩尔根和他的学生们经过十多年的努力，发明了测定基因在染色体上相对位置的方法，并绘制了果蝇各种基因在染色体上的相对位置图。证明了：
2.5摩尔根团队的其它研究成果：
（1）发明了测定基因位于染色体上的相对位置的方法；
（2）证明了基因在染色体上呈线性排列；
（3）发现了遗传第三大定律——基因的连锁和互换定律等。
黄身
白眼
红宝石眼
朱红眼
深红眼
棒状眼
短硬毛
截翅
A
A
a
a
B
B
b
b
A
A
a
a
B
B
b
b
A、B基因连锁
B、b基因互换
三、孟德尔遗传规律的现代解释
3.1 分离定律
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
1）等位基因分离过程：
思考：等位基因分离的原因、时间？
在杂合体的细胞中，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，独立的随配子遗传给后代。
2）基因的分离定律的实质是：
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。
3.2基因的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
精原细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
精细胞
A
B
A
B
a
b
a
b
a
A
B
b
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
A
B
A
B
a
b
a
b
A
A
b
b
a
a
B
B
或
非等位基因自由组合过程：
自由组合的原因：
随非同源染色体的自由组合而自由组合
自由组合的时间：
减数分裂第一次分裂后期
基因的行为并不都遵循孟德尔遗传规律
（1）并不是所有的非等位基因都遵循基因自由组合定律，只有非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律。
（2）并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德尔的遗传规律，叶绿体、线粒体中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。
（3）原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。
练习与应用
1
（1）
（2）
2.B
3.D
拓展应用
1、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。果蝇眼睛颜色的杂交实验，共有红眼雌果蝇（XWXW或XWXw）与红眼雄果蝇（XWY）、红眼雌果蝇（XWXW或XWXw）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。
2、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。
完成下列判断
（1）基因和染色体行为存在着明显的平行关系。（ ）
（2）X染色体上基因控制的性状遗传不遵循孟德尔遗传定律。( )
（3）基因在染色体上的提出者是萨顿，证明者是摩尔根（ ）
（4）萨顿利用假说一演绎法，推测基因位于染色体上，且基因都位于染色体上（ ）
（5）非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合说明核基因和染色体行为存在平行关系（ ）
（6）摩尔根利用假说一演绎法，证明控制果蝇红、白眼的基因位于X染色体上（ ）
（7）染色体和基因并不是一一对应关系，一条染色体上含有很多基因（ ）
（8）性染色体上的基因都与性别决定有关（ ）
对
错
错
对
对
对
对
错
1、下列关于基因和染色体关系的叙述，错误的是（ ）
A、染色体是基因的主要载体
B、基因在染色体上呈线性排列
C、一条染色体上有多个基因
D、染色体就是由基因组成的
D
课堂练习
2、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
3、下列各项中，能证明基因与染色体具有平行关系的实验是（ ）
A、摩尔根的果蝇杂交实验
B、孟德尔的豌豆杂交实验
4、在XY型性别决定中，对性别起决定作用的细胞是（ ）
A、精子 B、卵细胞
C、初级精母细胞 D、初级卵母细胞
A
A
5、猴的下列各组细胞中，肯定含有Y染色体的是（ ）
A、受精卵
B、次级精母细胞
C、初级精母细胞
D、雄猴的神经元
E、精子
F、雄猴的肠上皮细胞
C、D、F
下列关于基因和染色体平行关系的叙述，不正确的是
A．在杂交过程中，基因保持完整性和独立性，染色体在配子形成和受精过程中有相对稳定的形态结构
B．染色体就是由基因组成的
C．体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方，同源染色体也是如此
D．形成配子时成对的基因分开，成对的染色体在减数第一次分裂后期也是如此
B
已知果蝇的体细胞内有4对同源染色体，根据萨顿的假说，关于该动物减数分裂产生配子的说法正确的是
A. 果蝇的精子中含有成对的基因
B. 果蝇的体细胞只含有一个基因
C. 果蝇的4对同源染色体上含有的基因可以同时来自父方，也可以同时来自母方
D. 在体细胞中，基因是成对存在的，在配子中成对的基因只有一个
D
萨顿提出“控制生物性状的基因位于染色体上”的假说，
摩尔根起初对此假说持怀疑态度，他与同事设计果蝇杂交实验
对此进行研究，杂交实验图解如图1：
摩尔根等人提出的假设能合理解释图1的遗传现象，
还通过测交等方法试图验证他们
提出的假设。图2是他们所做的测交实验之一：
同时期的生物学家发现，果蝇体细胞中有4对染色体
（其中3对常染色体，1对性染色体）。
请帮助理清果蝇眼色遗传研究的思路，并回答有关问题：
（1）通过分析，图1的杂交实验结果符合基因的_______________定律。
（2）关于该实验中果蝇眼色基因在染色体上的位置有
以下四种情况要考虑：
A.在常染色体上 B.只在X染色体上
C.只在Y染色体上 D.在X、Y染色体的同源区段
a.首先应排除C情况，如果控制眼色的基因在Y染色体上，
则图1中F1雄果蝇眼色应表现为__________________。
b.摩尔根等人提出的假设是剩下三种情况中的_________（填字母）。
他们提出这一假设的理由
是：果蝇白眼性状的出现总是___________________________。
（3）有人认为，从该种果蝇自然种群中选取红眼雄果蝇与上图2
测交子代中的__________杂交，
如果子代表现为____________________________________________，
就能更充分地验证摩尔根等人提出的假设。