2.2 基因在染色体上 生物人教版（2019）必修2 (共47张PPT)

(共47张PPT)
2.2 基因在染色体上
第二章 基因与染色体之间的关系
01
萨顿的假说
02
基因位于染色体上的实验证据
03
孟德尔遗传规律的现代解释
CONTENTS
目 录
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：1.对人类基因组进行测序，为什么首先要确定哪些染色体
因为基因在染色体上
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
萨顿的假说
假说的依据
假说的内容
提出假说运用的方法
01
1903年，美国遗传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。
2n=24
精子
12条染色体
卵细胞
12条染色体
受精作用
体细胞
24条染色体
减数分裂
蝗虫子代体细胞中的这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，另一条来自母方。
复习巩固
一、孟德尔定律
高茎
Dd
配子
D
d
分离定律
在形成配子时，决定同一性状的等位基因彼此分离，控制不同性状的非等位基因自由组合。
自由组合定律
黄色圆粒
YyRr
YR
Yr
yR
yr
减数分裂Ⅰ后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合
二、减数分裂
复习巩固
同源染色体彼此分离
等位基因彼此分离
非同源染色体的自由组合
非等位基因自由组合
这是一种巧合吗？
复习巩固
萨顿用蝗虫作材料，研究精子和卵细胞的形成过程，发现孟德尔定律中基因的分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。
一、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
高茎
矮茎
高茎
矮茎
类比推理
两对等位基因
配子
配子
YyRr
YR
Yr
yR
yr
染色体行为
基因行为
一、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
探究活动1：阅读课本29页，完成表格填写。
1.萨顿假说内容
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。
2.萨顿假说的依据
基因和染色体的行为存在明显的平行关系。
3.研究方法
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。
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校验。
类比推理法
这是科学研究中常用的方法之一 ，19世纪物理学家研究光的性质时，曾经将光与声进行类比 。声有直线传播 、反射和折射等现象，其原因在于它有波动性。后来发现光也有直线传播、 反射和折射等现象，因此推测光也可能有波动性。
上面介绍的萨顿的推理，也是类比推理。 他将看不见的基因与看得见的染色体的行为进行类比，根据其惊人的一致性，提出基因位于染色体上的假说。应当注意的是，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。
高 茎
高 茎
矮 茎
高 茎
D d
D D
d d
D d
dd
探究活动2：在染色体上标注基因符号，解释孟德尔的杂交实验（用D/d表示）
×
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
DD
D
D d
d
习
1. 下列各项中，不能说明基因和染色体行为存在平行关系的是
A. 基因和染色体在生殖过程中的完整性和独立性
B. 体细胞中基因、染色体成对存在，配子中二者都是成单存在的
C. 体细胞中成对的基因、同源染色体都是一个来自母方，一个来自父方
D. 等位基因分离，非同源染色体自由组合
D
练习
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。”
基因真的位于染色体上吗？
注意: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。
基因位于染色体的实验证据
我不相信孟德尔，更
难以相信萨顿毫无
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！
基因真的位于染色体上吗？
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的强烈质疑。
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。
托马斯·亨特·摩尔根
(Thomas Hunt Morgan)
02
实验材料—果蝇
摩尔根的果蝇杂交实验—“假说-演绎法”
基因与染色体的关系
基因位于染色体上的实验证据
摩尔根（T. H. Morgan，1866-1945）
二、基因位于染色体上的实验证据
假说----演绎法
观察现象
发现问题
实验验证
演绎推理
分析问题作出假说
分析结果得出结论
果蝇的优点
遗传学研究常用的实验材料：果蝇（果蝇是昆虫纲双翅目的一种小型蝇类，体长3~4mm，在制醋和腐烂水果的地方可以看到）
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。
①个体小，易饲养。
②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。
果蝇的优点
③果蝇染色体数量少， 而且形状有明显差别。
♀
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
♂
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
1对性染色体
同型
异型
3对常染色体
果蝇的优点
④果蝇有众多容易区分的相对性状。
红眼
白眼
性染色体
X
Y
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
(1)非同源区段
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
——伴Y遗传（限雄遗传）
——伴X遗传（伴X显、伴X隐 ）
Ｘ、Ｙ同源区段的基因是成对存在的。
(2)在同源区段Ⅱ
基因的表示方法
X X
-
-
雌性：
X Y
-
雄性：
如果基因在常染色体上:
如果基因在性染色体上:
DD、Dd、dd
先写性染色体后写基因
XY
-
雄性：
X X
-
-
雌性：
X Y
-
雄性：
-
二.果蝇杂交实验
红眼是显性性状
3：1的性状分离比符合分离定律
F2中白眼只在雄性出现
1.提出问题
为什么F2中白眼只在雄性出现？
①位于常染色体Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ上。
②只位于X染色体上。
③只位于Y染色体上。
④位于X、Y染色体的同源区段上。



2.提出假说
控制白眼的基因在X染色体上，
Y染色体上没有它的等位基因
雌果蝇基因型
红眼（ＸＷＸＷ）
红眼（ＸＷＸw）
白眼（ＸWＸW）
雄果蝇基因型
红眼（ＸＷＹ）
白眼（ＸwＹ）
写出纯合亲本红眼（雌）和白眼（雄）杂交产生F1的遗传图解
P
2.对实验现象的解释
XWXW
XwY
XW
Y
Xw
配子
XWY
XWXw
F2
Xw
XW
Y
XW
XWXW（雌）
XWXw（雌）
XWY（雄）
XwY（雄）
红眼（雌、雄） 白眼（雄）
3/4 1/4
F1
×
×
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。
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？
测交：F1×隐性个体
F1：红眼♀（XWXw）、红眼♂（XWY）
隐性个体：XwY
×
测1：
XWXw
XwY
后代
XWXw
XwXw
XWY
XwY
红眼♀
红眼♂
白眼♀
白眼♂
1 ： 1 ： 1 ： 1
×
测2：
XwXw
XWY
后代
XWXw
XwY
红眼♀
白眼♂
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。
摩尔根实际的实验结果：
307
290
与理论推测一致，完全符合假说
3.演绎推理
测1、测2实验结果与理论推测一致。
4.实验验证
摩尔根的假说是正确的！
5.得出结论
控制白眼的基因在X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因。
基因在染色体上。
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
观察现象提出问题
假说
演
绎
法
回顾摩尔根的实验：
分析问题作出假说
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，摩尔根成了孟德尔理论的坚定支持者。
实验验证
测交结果
三.基因与染色体的关系
材料1：果蝇的体细胞只有4对染色体，携带的基因大约有1.5万个。
材料2：人的体细胞中有23对染色体，携带的基因大约有3.5万个。
基因在染色体上呈线性排列
一条染色体上有许多个基因
基因与染色体在数量上存在什么关系？
果蝇X染色体上的部分基因
长芒
长翅
灰身
红眼
短芒
短翅
黑身
紫眼
直翅
卷翅
野生型
突变型
转换成直线位置
实际染色体位置
巩固练习
1. 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
2. 下列各项中，肯定含有Y染色体的是（ ）
A. 受精卵和初级精母细胞
B. 受精卵和次级精母细胞
C. 精子和男性口腔上皮细胞
D. 初级精母细胞和男性小肠上皮细胞
D
巩固练习
03
孟德尔遗传规律的现代解释
基因分离定律的实质
基因自由组合定律的实质
孟德尔遗传规律的现代解释
孟德尔
根据豌豆遗传现象，
提出了遗传因子假说
1866年
弗莱明
发现细胞染色体及
细胞核分裂行为
1882年
萨顿
发现染色体行为，提出萨顿假说，即遗传因子就在染色体上
1902年
摩尔根
利用果蝇的伴性遗传现象，证明了基因在染色体上的假说
1910年左右
个体性状遗传研究
第一次提出由遗传因子这个物质
细胞遗传研究
性状遗传+细胞遗传
发现了染色体行为与孟德尔定律惊人的相似性
证明了基因的
存在和位置
D
d
1
2
D
d
1
2
D
d
D
1
D
d
2
d
d
D
D
d
基因的分离定律的实质是：
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。
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）等位基因的概念：
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
注意：A和A、a和a叫做相同基因
（2）等位基因分离的原因：
随同源染色体的分离而分离
（3）等位基因分离的时间：
减数分裂Ⅰ后期
基因的自由组合定律的实质
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。
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
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Ⅰ后期
孟德尔遗传规律的现代解释
减数分裂Ⅰ后期
① 时间：
同源染色体的分离
非同源染色体自由组合
② 细胞学基础：
等位基因的分离
非等位基因的自由组合
③ 实质：
总结归纳
基因在染色体上
萨顿假说
摩尔根实验
孟德尔遗传规律的现代解释
基因和染色体的行为存在着明显的平行关系
基因位于染色体上
减数分裂过程中，等位基因随同源染色体的分开而分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合
依据
结论
实验验证
实验现象
实验假设
果蝇眼色遗传与性别相联系
控制白眼的基因位于X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因
测交实验
课堂小结
习题巩固
1.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的配子的说法正确的是（ ）
A.果蝇的精子中含有成对的基因
B.果蝇的体细胞中含有一个基因
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，
也可同时来自母方
D.在体细胞中，基因成对存在的，在配子中只有成对基因中的一个
D
习题巩固
2.果蝇体细胞中染色体组成可表示为（ ）
A.3+X 或 3+Y
B.6+X 或 6+Y
C.3对+XX 或 3对+YY
D.3对+XX 或 3对+XY
D
习题巩固
3.下列关于基因和染色体在减数分裂过程中行为变化的描述，错误的是 （ ）
A.同源染色体分离的同时，等位基因也随之分离
B.非同源染色体自由组合，所有非等位基因之间也自由组合
C.染色单体分开时，复制而来的两个基因也随之分开
D.非同源染色体数量越多，非等位基因自由组合的种类也越多
B
习题巩固
4.右图示果蝇的原始生殖细胞，图中1、1′……4、4 ′
表示染色体,B、b、W、w分别表示控制不同性状的
基因。果蝇的红眼和白眼分别由位于X染色体上的W、
w控制，请据图回答下列问题：
（1）该细胞是_____________。
（2）图中的____________________________属常染色体，而__________属性染色体。
卵原细胞
1、1′、2、2′、3、3′
4、4 ′
（3）该细胞中有_____个DNA分子。
（4）该果蝇基因型可写成____________________。
（5）经减数分裂它可产生__________种基因型的配子。
8
BbXWXw
4
感谢观看