高中生物人教版（2019）必修2 2.2基因在染色体上（共45张ppt）

(共45张PPT)
第二章 基因和染色体的关系
第2节 基因在染色体上
1
教学目标
目标
01
02
03
说出萨顿假说的内容和依据。
（生命观念、科学思维）
掌握运用假说——演绎法证明基因在染色体上的过程。（科学探究、科学思维）
说出孟德尔遗传规律的实质。
（生命观念、科学思维）
2
1866年孟德尔发现了遗传的两大定律
1909年，约翰逊给“遗传因子”起了一个新名字叫做“基因”
人们意识到遗传因子（基因）是客观存在的
基因，你究竟在细胞的哪里呢？
发现孟德尔假设的一对遗传因子（即等位基因），
其分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。
【历史回顾】
3
孟德尔分离定律：
在生物的体细胞中，控制同一性状的 遗传因子 成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的 遗传因子 发生分离，分离后的 遗传因子 分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。
你觉得这样替换有问题吗？
由此你联想到什么？
【知识回顾】
基因
基因
基因
同源染色体
同源染色体
同源染色体
4
一、萨顿假说
1903年，美国科学家萨顿用蝗虫细胞作材料，研究精子和卵细胞的形成过程。
体细胞
24条染色体
精子12条染色体
卵细胞
12条染色体
受精
体细胞
24条染色体
子代体细胞中的这24条染色体，按形态结构来分，两两成对，共12对，每对染色体中一条来自父方，一条来自母方。
5
2.基因在体细胞成对存在，配子中只有其中一个
2.染色体在体细胞成对存在,配子中只有其中一条
孟德尔分离定律的核心
D d
D
d
减数分裂的核心
1.基因在杂交过程中保持完整性和独立性
1.染色体在配子形成和受精作用中有稳定的形态结构
6
孟德尔自由组合定律的核心
AaDd
AD
ad
Ad
aD
减数分裂的核心
4.非等位基因在形成配子时自由组合
4.非同源染色体在减数第一次分裂后期自由组合
3.体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方
3.体细胞中同源染色体一条来自父方，一条来自母方
7
受精作用
受精卵
亲代
配子
子代
染色体行为
基因行为
DD
dd
D
d
Dd
Dd
受精作用
看不见的
染色体
基因在染色体上
推理
基因
看得见的
平行关系
高茎
矮茎
高茎
矮茎
方法
类比推理法：根据两个对象在某些属性上相同或相似，通过比较而推断出他们在其他属性上也相同的推理过程。
8
一、萨顿假说
基因和染色体行为存在着明显的平行关系。
基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因位于染色体上。
1.萨顿的假说内容
2.萨顿的假说依据
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
9
请结合萨顿的假说内容，在图中的染色体上标注基因的符号（用D和d表示），解释孟德尔一对相对性状的杂交实验（图中染色体上的黑色短线代表基因的位置）。
D
D
d
d
D
d
D
d
D
d
D
d
D
D
D
d
D
d
d
d
【思考探究】
10
1、萨顿提出了什么假说？
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。
3、萨顿假说的依据是什么？
基因和染色体存在着明显的平行关系。
2、孟德尔遗传定律的研究和萨顿假说的提出所使用的方法相同吗？
不相同。
孟德尔遗传定律的研究采用的是假说—演绎法；
萨顿推理基因和染色体的关系采用的是类比推理法。
【思考】
类比推理法
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。
【知识链接】
笑话：
加拿大外交官朗宁曾在竞选省议员时，由于他幼儿时期吃过中国奶妈的奶水一事，受到政敌的攻击，说他身上一定有中国血统。朗宁反驳说：“你们是喝牛奶长大的，你们身上一定有牛的血统了。”
类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性。其正确与否，还需要观察和实验的检验。
12
正因为类比推理的非必然性，萨顿的假说遭到同时代的遗传学家摩尔根（T.H.Morgan)的强烈质疑。
我不相信孟德尔，更难以相信萨顿那家伙毫无事实根据的臆测！
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。
摩尔根
“材料选对了就等于实验成功了一半”
二、基因位于染色体上的实验证据
13
1、果蝇作为实验材料的优点
①易饲养，繁殖快，后代数量多
②相对性状多且易于区分
③染色体数少（4对），易于观察
二、基因位于染色体上的实验证据
白眼和红眼果蝇
14
常染色体：与性别决定无关的染色体。
性染色体：与性别决定有关的染色体。
2、性染色体与常染色体：
二、基因位于染色体上的实验证据
与性别决定有关
3对常染色体：
1对性染色体：
ⅡⅡ，Ⅲ Ⅲ，Ⅳ Ⅳ
雌性同型：ＸＸ
雄性异型：ＸＹ
X
Y
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
X X
-
-
雌性：
X Y
-
雄性：
XY
-
雄性：
X X
-
-
雌性：
X Y
-
雄性：
-
15
性染色体上的基因须将性染色体及其上的基因一同写出
常染色体上的基因不需标明其位于常染色体上
(2017全国Ⅰ)某种羊的性别决定为XY型，回答下列问题：
（3）一般来说，对于性别决定为XY型的动物群体而言，当一对等位基因（如A/a）位于常染色体上时，基因型有　　 种；
当其只位于X染色体上时，基因型有　　种；
当其位于X和Y染色体的同源区段时（如图所示），基因型有　　 种
3
5
7
同源染色体：AA、Aa、aa
只在X染色体：XAXA、XAXa、XaXa、XAY、XaY
XY的同源区段：
XAXA、XAXa、XaXa、XAYA、XAYa、XaYA、XaYa
练习
16
易错点：不要误认为所有真核生物均有性染色体
只有具性别分化（雌雄异体）的生物才有性染色体之分，
如下生物无性染色体：
①所有无性别之分的生物（如酵母菌等）均无性染色体。
②虽有性别之分，但雌雄同株（或雌雄同体）的生物均无性染色体，如玉米、水稻等。
所有真核生物都有性染色体吗？
17
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
CDF
【课堂练习】
18
46条
23对
常染色体22对
性染色体1对
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，为什么首先要确定哪些染色体
2.为什么不测定全部46条染色体
讨论
因为基因在染色体上
在常染色体中，每对同源染色体上分布的基因是相同的或是等位基因，只对其中一条测序就可以了；
性染色体X和Y差别较大，基因也大不相同，所以都要测序。
【问题探讨】
观察现象 提出问题
1、此实验现象是否符合分离定律 如何解释？
2、特殊在什么地方？
3、当时，性染色体已经发现，据此你能作出怎样的解释？
01
①F2中红眼∶白眼＝3∶1 符合分离定律
②白眼性状的表现总是与性别相联系
③控制白眼性状的基因可能在性染色体上
3、证明基因位于染色体上
二、基因位于染色体上的实验证据
3/4
1/4
P
×
白眼（雄）
红眼（雌）
F1
红眼
F2
白眼（雄）
红眼（雌、雄）
（雌、雄交配）
20
假设一：
控制眼色的基因只在Y染色体上
假设二：
控制眼色的基因只在X染色体上
假设三：
控制眼色的基因在 X、Y染色体同源区上
如果按照萨顿的假说:基因在染色体上,那么,控制白眼的基因是在常染色体上还是在性染色体上呢
做出假设
02
同源区段
非同源区段
XY染色体
存在等位基因
无等位基因
摩尔根
3、证明基因位于染色体上
二、基因位于染色体上的实验证据
21
雌果蝇基因型：
(XWXW)或(XWXw)
雄果蝇基因型：
(XwXw)
(XWY)
(XwY)
红眼
白眼
白眼
红眼
02
同源区段
非同源区段
XY染色体
存在等位基因
无等位基因
假设二：控制眼色的基因只在X染色体上
3、证明基因位于染色体上
二、基因位于染色体上的实验证据
做出假设
22
3/4红眼（雌、雄） 1/4白眼（雄）
02
3、证明基因位于染色体上
二、基因位于染色体上的实验证据
做出假设
——
遗传图解
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 )
23
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？
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？
二、基因位于染色体上的实验证据
24
思考 讨论：摩尔根解释的验证
演绎推理 ，实验验证
03
3、证明基因位于染色体上
二、基因位于染色体上的实验证据
×
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
但是该结果与基因位于常染色体上时结果相同，因此，该结果无法验证假说，但通过本实验得到了白眼雌果蝇。
25
3、证明基因位于染色体上
二、基因位于染色体上的实验证据
×
XwXw
XWY
测交
红眼雌蝇
白眼雄蝇
1 ： 1
测交后代
——证明了控制果蝇眼色的基因在X染色体上
配子
XW
Xw
Y
XWXw
XwY
26
分析结果，得出结论
04
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。
3、证明基因位于染色体上
二、基因位于染色体上的实验证据
演绎推理：
测交
得出结论：
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
回顾摩尔根的实验：
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
从此，摩尔根成了 理论的坚定支持者
孟德尔
27
讨论: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？
②如果控制白眼的基因在Y染色体上，红眼基因在X染色体上，则果蝇的基因型为XWYw，红眼基因对白眼基因为显性，不会出现白眼雄果蝇。与实验结果不符。
①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，果蝇的基因型为XYw，白眼基因只会随Y染色体遗传，白眼雄果蝇与红眼雌果蝇的杂交后代中雄果蝇全为白眼。与实验结果不符。
思考 讨论：摩尔根解释的验证
二、基因位于染色体上的实验证据
28
三、基因在染色体上
结论：基因在染色体上呈线性排列。
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。
人只有23对染色体，却有约2.6万个基因。
一条染色体上应该有许多个基因。
果蝇只有4对染色体，携带的基因有1.3万多个；
29
现代分子生物学技术能够用特定的分子，与染色体上的某一个基因结合，这个分子又能被带有荧光标记的物质识别，通过荧光显示（荧光分子标记技术），就可以知道基因在染色体上的位置。
现代分子生物学技术将基因定位在染色体上
基因在染色体上的排列
测定方法：荧光标记法
30
细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？
不是。
①真核生物的核基因都位于染色体上，而质基因位于线粒体等细胞器内；
②原核生物的基因有的位于拟核区DNA分子上，有的位于细胞质的质粒上。
常见问题
31
细胞核遗传与细胞质遗传
细胞核遗传：细胞核中基因决定的性状的遗传。核基因在染色体上，核基因遗传遵循遗传规律。
质基因遗传特点：只能由母亲（雌性）传递给后代
细胞质遗传：细胞质基因（线粒体基因和叶绿体基因）决定的性状的遗传。质基因不在染色体上，质基因遗传不遵循遗传规律。
【知识链接】
32
1、图中有几对同源染色体
2、A和b、A和D是等位基因吗？
3、b和b属于等位基因吗？
4
不是；等位基因位于同一对同源染色体的相同位置。
不是；等位基因是要控制相对性状的。b和b为相同基因。
【课堂练习】
4、图中有几对同源染色体；几对等位基因；非等位基因可分为几种类型。
2
3
2
①同源染色体上的非等位基因
②非同源染色体上的非等位基因
33
d
B
B
a
A
D
等位基因
等位基因
非同源
染色体
非等位基因
相
同
基
因
同源
染色体
同源
染色体
所有的非等位基因都能自由组合吗？
【问题探讨】
思考：B与D、d能自由组合吗？
不能，它们是同源染色体上的非等位基因，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
34
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。
1．基因分离定律的实质：
三、孟德尔遗传规律的现代解释
D
d
1
2
D
d
1
2
D
d
D
1
D
d
2
d
D
D
d
d
精原细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
精细胞
35
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
位于同源染色体上同一位置，控制相对性状的基因。如,A和a
随同源染色体的分离而分离
（1）分离的对象：
（2）分离的原因：
（3）分离的时间：
减数分裂Ⅰ后期
【知识链接】
36
2．基因自由组合定律的实质：
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分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
三、孟德尔遗传规律的现代解释
37
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
随非同源染色体的自由组合而自由组合。
减数分裂Ⅰ后期
【知识链接】
（1）自由组合的对象：
（2）自由组合的原因：
（3）自由组合的时间：
非同源染色体上的非等位基因
非等位基因自由组合过程：
38
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
√
×
B
D
39
果绳的红眼为伴性显性遗传，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
通过眼色直接判断子代果蝇的性别或证明基因只在X染色体上，
性染色体同型（XX）选择隐性
性染色体异型（XY）选择显性
2.预期结果（以XY性别决定生物为例）
①后代雄性个体都为隐性，雌性个体都为显性
②否则，位于常染色体上
1.思路：同隐×异显（亲本均纯合）
40
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，如蜜蜂中的雄峰等。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？
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。体现已经发现多一条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。
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。
可能是发生这类变异后的受精卵不能发育，或胚胎旱期就死亡了。
41
课堂小结
基因在染色体上
萨顿的假说
假说核心：
基因在染色体上
依据：
基因与染色体存在明显的平行关系
基因位于染色体
上的实验证据
摩尔根果蝇杂交实验
果蝇体细胞的染色体图解
果蝇杂交实验分析图解
基因在染色体上呈线性排列
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
类比推理法
假说演绎法
在基因研究中，下列成就分别是由哪些科学家来完成的？
①提出“性状是由遗传因子决定的”观点。
②把“遗传因子”改为“基因”，并提出“等位基因”概念。
③提出“基因在染色体上”的假说。
④用实验证明了“基因在染色体上”。
孟德尔
约翰逊
摩尔根
萨顿
重要遗传学发展历
假说—演绎法
假说—演绎法
摩尔根及其他科学家
一条染色体上有许多个基因。
基因在染色体上呈线性排列。
从数量上
从位置上
【知识链接】
43
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