2.2基因在染色体上课件(共45张PPT)-2022-2023学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

(共45张PPT)
第二章 基因和染色体的关系
2.2 基因在染色体上
聚焦
1
科学家发现基因与染色体有哪些平行关系？
2
摩尔根如何证明基因位于染色体上？
3
摩尔根的果蝇杂交实验给我们哪些启示？
4
怎样从基因和染色体的层面解释孟德尔遗传规律？
1
萨顿的假说
1. 萨顿的假说
研究方向：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。
实验材料：蝗虫细胞
萨顿（W.Sutton）
美国遗传学家
受精卵
受精作用
精子
卵细胞
体细胞
24条
染色体
12条
12条
24条
子代体细胞中染色体数目与双亲一样，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（精子），一条来自母方（卵细胞）。
1. 萨顿的假说
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
1. 萨顿的假说
基因的行为 染色体的行为
杂交过程中 保持：__________ 也有：_____________
体细胞中 存在形式 _________存在 __________存在
在配子中 存在形式 只有成对基因中的_______ 只有成对染色体中的_________
体细胞中 的来源 成对中的基因 一个来自______　　　　　　　　 一个来自______　 同源染色体
一条来自______
一条来自______
形成配子时 组合方式 非等位基因：________ 非同源染色体：________
成对
成对
一个
一条
父方
母方
父方
母方
自由组合
自由组合
完整性和独立性
相对稳定的形态结构
基因和染色体的行为存在着明显的平行关系
分析减数分裂中基因和染色体的关系
你同意以上分析吗？如果你也认为“基因在染色体上”，请在图中的染色体上标出基因符号，解释孟德尔一对相对性状的杂交试验。
思考·讨论
高 茎
高 茎
矮 茎
高 茎
D d
D D
d d
D d
d d
×
减数
分裂
受 精
减数
分裂
高 茎
减数
分裂
P
配子
F1
F1配子
高茎
矮茎
F2
d
D
d
D
D D
D
D d
d
2
基因在染色体上的
实验证据
美国生物学家摩尔根（T.H.Morgan)曾经明确表示过不相信孟德尔的遗传理论。对萨顿的基因位于染色体上的学说更持怀疑态度，认为这是主观的臆测，缺少实验证据。
摩尔根（T.H.Morgan）
美国生物学家
2. 基因在染色体上的实验证据
真相只有一个！
2. 基因在染色体上的实验证据
解决以下问题，展示学习成果：
摩尔根选用的实验材料？实验过程步骤？
果蝇的红眼和白眼性状，哪种是显性性状？判断依据？
F2中红眼果蝇和白眼果蝇的性状分离比是多少？是否符合基因的分离定律？
根据白眼性状的遗传特点，摩尔根作出了什么假设？
2.1 果蝇作为遗传学材料的优点
个体小，易饲养
用一只牛奶瓶，放一些捣烂的香蕉，就可以饲养数百甚至上千只果蝇。
繁殖快，后代数量多
在25℃左右温度下十几天就繁殖一代，一只雌果蝇一代能繁殖数百只。
2.1 果蝇作为遗传学材料的优点
具有多对易于区分的相对性状
染色体少，易观察（4对）
红眼果蝇
白眼果蝇
2.2 红眼、白眼果蝇杂交实验
1909年起，摩尔根开始潜心研究果蝇的遗传行为。摩尔根和他的学生在实验室里培养了许多野生型红眼果蝇，没发现其它眼色果蝇。
1910年5月的一天，摩尔根在实验室中偶然发现一只白眼雄果蝇。
白眼性状是如何遗传的？
2.2 红眼、白眼果蝇杂交实验
果蝇体细胞染色体组成
雌雄果蝇体细胞染色体示意图
常染色体：不决定性别的染色体；3对：ⅡⅡ，Ⅲ Ⅲ，Ⅳ Ⅳ。
性染色体：决定性别的染色体；
1对：雌果蝇中，同型，XX表示；雄果蝇中，异型，XY表示。
2.2 红眼、白眼果蝇杂交实验
基因的表示方法
基因在常染色体上：DD、Dd、dd
基因在性染色体上：基因符号写在性染色体符号的右上角。
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。
Ｘ、Ｙ同源区段的基因是成对存在的。
X Y
-
雄性：
XY
-
雄性：
X Y
-
雄性：
-
在非同源区段
在同源区段Ⅱ
X
Y
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
白眼是隐性性状
果蝇红、白眼相对性状由一对等位基因控制。
实验：红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交。
结果：F1全为红眼。
实验：F1红眼果蝇自由交配。
结果：F2红眼、白眼数量比是3：1，符合孟德尔分离定律。
2.2 红眼、白眼果蝇杂交实验
3/4
1/4
P
×
白眼（雄）
红眼（雌）
F1
红眼
雌、雄
F2
白眼（雄）
红眼（雌、雄）
雌、雄交配
特殊现象 ：F2白眼全是雄果蝇，与性别有关。
提出问题 ：F2白眼性状为什么与性别有关？
2.3 对实验现象的解释（提出假说）
控制白眼的基因（用w表示）在X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因。
为什么白眼性状的表现总与性别相关联？
根据摩尔根及同事对“白眼性状遗传”的解释，尝试写出果蝇杂交实验遗传图解。
2.3 对白眼遗传的解释（提出假说）
控制白眼的基因（用w表示）在X染色体上，Y染色体上不含它的等位基因。
红眼（雌、雄）
白眼（雄）
3/4
1/4
P
×
红眼（雌）
白眼（雄）
ＸwＹ
ＸＷＸＷ
配子
ＸＷ
Ｘw
Ｙ
F1
ＸＷＸw
ＸＷＹ
红眼雌性
红眼雄性
×
F1配子
F2
ＸＷ
Ｘw
ＸＷ
Ｙ
ＸＷＸw
ＸＷＹ
ＸＷＸw
ＸwＹ
符合
2.4 对白眼遗传的验证
测交等实验：F1红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交。
P
×
红眼（雌）
白眼（雄）
ＸwＹ
ＸＷＸw
配子
F1
ＸＷＸw
ＸwＹ
ＸＷ
Ｘw
Ｙ
Ｘw
ＸＷＹ
红眼雄1：
ＸwＸw
红眼雌1：
白眼雄1
白眼雌1：
预测（演绎推理）：假设摩尔根等人的假说正确，红眼雌果蝇：白眼雌果蝇：红眼雄果蝇：白眼雄果蝇
=1：1：1：1。
2.4 对白眼遗传的验证
实验结果：测交实验的结果符合预期的设想，证明解释是正确的。
红眼雌蝇 红眼雄蝇 白眼雌蝇 白眼雄蝇
126 132 120 115
结论：控制白眼的基因是在X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因。
摩尔根等人通过实验观察，把一个特定的基因（控制白眼的基因w）和一条特定的染色体（X染色体）联系起来，用实验证明了基因在染色体上。
从此，摩尔根成了孟德尔理论坚定的支持者。
2.3 对实验现象的解释（提出假说）
控制白眼的基因（用w表示）在X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因。
为什么白眼性状的表现总与性别相关联？
X
Y
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
假说①：控制白眼的基因是在Y染色体上，
X染色体上没有它的等位基因。
假说②：控制白眼的基因是在X染色体上，
Y染色体上没有它的等位基因。
假说③：控制白眼的基因在X、Y染色体
的同源区段上。
2.5 对白眼遗传的其他假设及验证
假说①：控制白眼的基因是在Y染色体上，X染色体上没有它的等位基因。
控制白眼的基因（用w表示）
P
F1
×
红眼雌果蝇
X X
白眼雄果蝇
X Yw
X X
红眼雌
X Yw
白眼雄
1 : 1
×
♀
P
♂
F1
♀♂
红眼
白眼
红眼
不符合
2.5 对白眼遗传的其他假设及验证
假说③：控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上。
红 ：白 = 3 ：1
P
F1
F2
×
红眼雌果蝇
XWXW
白眼雄果蝇
XwYw
XWXw
红眼雌
XWYw
红眼雄
×
XWXW
红雌
XWXw
红雌
XWYw
红雄
XwYw
白雄
符合
×
♀
P
♂
F1
F2
自由交配
♀♂
♀
♂
红 ：白 = 3 : 1
♂
红眼
白眼
红眼
2.5 对白眼遗传的其他假设及验证
红眼雌
白眼雄
P
F1
XWXw
XwYw
×
XWXw
红眼雌
XwXw
白眼雌
XWYw
红眼雄
XwYw
白眼雄
假说③：控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上。
野生
红眼雄
白眼雌
P
F1
XWYW
XwXw
×
XWXw
红眼雌
XwYW红眼雄
红雌：白雌：红雄：白雄
= 1：1：1：1
全为红眼果蝇
2.5 对白眼遗传的其他假设及验证
测交实验：F1红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交。
不符合
补充反交实验：
作出假说：
演绎推理：
测交等实验
得出结论：
基因在染色体上
若控制白眼基因（w）在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因
白眼性状的表现总是与性别相联系？
提出问题：
假说
演绎法
小结：回顾摩尔根等人实验过程
从此，摩尔根成了孟德尔理论的坚定支持者！
2.6 基因和染色体的关系
果蝇X染色体上的一些基因
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；
荧光标记技术
2.6 基因和染色体的关系
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。
思考：细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？
摩尔根的成就
实验证明基因位于染色体上。
发明了测定基因在染色体上相对位置的方法。
绘出第一幅果蝇各种基因在染色体上的相对位置。
说明了基因在染色体上呈线性排列。
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。
讨论：对人类基因组进行测序，为什么首先要确定测哪些染色体？
因为基因在染色体上。要测定某个基因序列，首先要确定该基因在哪条染色体上，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。
人染色体扫描电镜图片
问题探讨
讨论：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。
人染色体扫描电镜图片
3
孟德尔遗传规律的
现代解释
3. 孟德尔遗传规律的现代解释
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
同源染色体的相同位置上控制相对性状的基因
1
2
3
4
等位基因：
3. 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
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，具有一定独立性；在减数分裂形成配子时，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，分别进入到两个配子中，独立地随配子传给后代。
3. 孟德尔遗传规律的现代解释
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彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
4
课堂小结
4. 课堂小结
基因在染色体上
萨顿的假说
基因和染色体存在着明显的平行关系
内容：基因在染色体上
依据：
摩尔根的实验
果蝇的杂交实验
结论：基因在染色体上
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
5
练习与应用
.
1.1 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
B
1.1 概念检测
.
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
D
1.1 概念检测
.
1.2 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。
.
4.2 拓展应用
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。你如何解释这现象
这些生物的体细胞中的染色体数日虽然减少了一半，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。
.
4.2 拓展应用
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。
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。
谢谢聆听!
同学们辛苦啦！