生物人教版（2019）必修2 2.2基因在染色体上（共33张ppt）

(共33张PPT)
必修2/第2章/基因和染色体的关系/
第2节 基因在染色体上
本节聚焦
科学家发现基因与染色体有哪些平行关系？
摩尔根如何证明基因位于染色体上？摩尔根的果蝇杂交实验给我们哪些启示？
怎样从基因和染色体的层面解释孟德尔遗传规律？
人染色体的扫描电镜照片
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，为什么首先要确定测哪些染色体？
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。
人染色体的扫描电镜照片
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：
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。
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。
1.萨顿的推论是什么？提出这一推论的依据是什么？
基因和染色体的行为存在明显的平行关系。
基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的(基因在染色体上)。
推论：
依据：
2.如何理解基因与染色体存在明显的平行关系。
基因在杂交过程中保持完整性和独立性。染色体也具有相对稳定性；
体细胞中基因是成对的。染色体也是成对的；
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；
在形成配子时，非等位基因自由组合。非同源染色体也是自由组合。
高茎
一、萨顿的假说
分析减数分裂中基因和染色体的关系
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，解释孟德尔杂交试验。
高茎
×
减数分裂
受精
高茎
P
配子
F1
F1配子
F2
d
D
D
D
D
高茎
矮茎
高茎
矮茎
D
d
d
减数分裂
d
减数分裂
d
D
d
D
d
D
D
d
d
D
d
二、基因位于染色体上的实验证据
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。
果蝇作为遗传学研究的实验材料的优点：
个体小、易饲养；
繁殖快（在室温下10多天就繁殖一代）；
后代多（一只雌果蝇能产生几百个后代）；
染色体数目少（8条4对）；
相对性状明显，便于观察、统计。
二、基因位于染色体上的实验证据
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!
二、基因位于染色体上的实验证据
1.摩尔根果蝇杂交实验
红眼雌
×
白眼雄
P
红眼（雌、雄）
F1
F1雌雄交配
白眼
雄
红眼
雌
红眼
雌
红眼
雄
F2
观察果蝇杂交实验图解，回答问题
①果蝇眼色的显性性状如何判断？
③该实验与孟德尔豌豆一对相对性状的杂交实验有何区别？说明什么问题？
②眼色遗传是否遵循基因分离定律？判断依据？
红眼为显性性状。
遵循。F1自交后代的性状分离比为3∶1。
F2隐性性状只出现在雄性；果蝇眼色遗传与性别相关联。
二、基因位于染色体上的实验证据
1.摩尔根果蝇杂交实验
研究过程：假说-演绎法
为什么F2中白眼只在雄性出现？(为什么白眼性状与性别关联)
杂交实验——观察实验，发现问题
对现象的解释——提出假说，解释问题
Ⅱ.同一时期，一些生物学家已经在一些昆虫的细胞中发现了性染色体。
摩尔根那个时代已有的理论基础：
Ⅰ.萨顿假说:
基因在染色体上
性染色体和常染色体的知识：
果蝇体细胞染色体图解
XY型性别决定方式：
雌性：3对常染色体+XX
雄性：3对常染色体+XY
二、基因位于染色体上的实验证据
1.摩尔根果蝇杂交实验
研究过程：假说-演绎法
二、基因位于染色体上的实验证据
1.摩尔根果蝇杂交实验
研究过程：假说-演绎法
提出假设
杂交实验——观察实验，发现问题
对现象的解释——提出假说，解释问题
如果按照萨顿的假说---“基因位于染色体上”，那么，控制白眼的基因应该位于什么染色体上呢？
假设一：控制白眼的基因在常染色体上。
A
A
A
a
a
a
或
或
常染色体上的基因表示方法：
AA、Aa、aa
二、基因位于染色体上的实验证据
1.摩尔根果蝇杂交实验
提出假设
假设二：控制白眼的基因在Y染色体上(Ⅱ1段)，而X染色体上不含有它的等位基因。
XYA、XYa；
只在Y染色体基因表示方法：
假设三：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(Ⅱ2段)。
XAY、XaY、XAXA、 XaXa、XAXa；
只在X染色体基因表示方法：
假设四：控制白眼的基因在X、Y染色体上。（Ⅰ段）
XAYA、XaYa、 XAXA、XaXa、
XAXa、XAYa、XaYA ；
在X、Y染色体同源区基因表示方法：
二、基因位于染色体上的实验证据
1.摩尔根果蝇杂交实验
作出解释
由于白眼的遗传和性别相关联，而且与X染色体的遗传相似，于是“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，上述现象可以得到合理的解释”（即假设三）
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)
二、基因位于染色体上的实验证据
1.摩尔根果蝇杂交实验
作出解释
其它几种假设如何作出解释？
假设一：控制白眼的基因在常染色体上。
A
A
A
a
a
a
或
或
控制白眼的基因如果在常染色体上，则F2中雌雄均有红眼和白眼，与摩尔根的果蝇杂交实验结果不符。故假设不成立。
P
F1
×
红眼雌果蝇
XX
白眼雄果蝇
XYw
比例
XX
红眼雌
XYw
白眼雄
1 : 1
F1出现白眼雄蝇，与摩尔根的果蝇杂交实验结果不符，故假设不成立。
二、基因位于染色体上的实验证据
1.摩尔根果蝇杂交实验
作出解释
其它几种假设如何作出解释？
假设二：控制白眼的基因在Y染色体上(Ⅱ1段)，而X染色体上不含有它的等位基因。
二、基因位于染色体上的实验证据
1.摩尔根果蝇杂交实验
作出解释
其它几种假设如何作出解释？
假设四：控制白眼的基因在X、Y染色体上。（Ⅰ段）
XWXW红眼（雌）
×
XwYw白眼（雄）
XW
Yw
Xw
XWYw红眼（雄）
XWXw红眼（雌）
×
P
F2
F1
配子
配子
XW
Xw
XW
Yw
XWXW红眼(雌）
XWXw红眼(雌)
XWYw红眼(雄)
XwYw白眼(雄)
实验结果与摩尔根的果蝇杂交实验结果相符。
二、基因位于染色体上的实验证据
1.摩尔根果蝇杂交实验
作出解释
假设三、四都能正确解释实验结果，如何进一步区分？
摩尔根继续根据假设三和假设四设计了果蝇眼色的反交实验（红眼雄×白眼雌），并预测实验结果。
假设三：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。
P XwXw × XWY
（白眼雌） （红眼雄）
F1 XWXw × XwY
（红眼雌） （白眼雄）
反交实验
二、基因位于染色体上的实验证据
1.摩尔根果蝇杂交实验
作出解释
反交实验
假设四：控制白眼的基因在X、Y染色体上。
P XwXw × XWYW
（白眼雌） （红眼雄）
F1 XWXw × XwYW
（红眼雌） （红眼雄）
摩尔根实际做了反交实验，结果子代雄蝇都是白眼，雌蝇都是红眼，从而证明假设三正确，假设四不正确。即控制白眼的基因只在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因 。
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？
XWY
红眼雄
XwXw
白眼雌
×
测交亲本
XWXw
红眼雌
XwY
白眼雄
测交子代
测交
实验结果雌果蝇均为红色，雄果蝇均为白色。与理论推测一致，证明了控制果蝇眼色的基因只在X染色体上。
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
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？
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。
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。
二、基因位于染色体上的实验证据
2.摩尔根果蝇测交实验，进行演绎推理
摩尔根等人亲自做了该测交实验，实验结果与预测相同，证明其假设是正确的，从而证明基因在染色体上，从此，摩尔根成了孟德尔理论的坚定支持者。
×
XwXw
XWY
测交
红眼雌蝇
白眼雄蝇
测交后代
配子
XW
Xw
Y
XWXw
XwY
证明了控制果蝇眼色的基因在X染色体上。
1
1
：
能体现性状与性别相关联
摩尔根通过实验观察，把一个特定的基因和一条特定的染色体联系起来，最终确定了基因在染色体上的结论。
二、基因位于染色体上的实验证据
2.摩尔根果蝇测交实验，进行演绎推理
另一种测交实验，进行演绎推理
×
XWXw
XwY
XW
Xw
Y
Xw
配子
XWXw
XW Y
XwXw
XwY
测交后代
F1
1 ： 1 ： 1 ： 1
实验结果统计：
126
132
120
115
与理论推测一致，完全符合假说
想一想：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。
雌红
雄红
雌白
雄白
二、基因位于染色体上的实验证据
3.基因与染色体的数量关系
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。
思考：结合信息分析染色体与基因的数量关系。
一条染色体上有许多个基因。
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：
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。
三、孟德尔遗传规律的现代解释
孟德尔所说的一对遗传因子就是位于____对____________上的__________，不同对的遗传因子就是位于______________上的____________；
一
同源染色体
等位基因
非同源染色体
非等位基因
1.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。
d
B
B
a
A
D
同源染色体
同源染色体
非同源染色体
等位基因
等位基因
非等位基因
相同基因
位于同源染色体上同一位置，控制相对性状的基因叫等位基因。
三、孟德尔遗传规律的现代解释
等位基因分离过程：
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
精细胞
A
A
a
a
等位基因分离的原因：
随同源染色体的分离而分离
等位基因分离的时间：
减数分裂Ⅰ后期
三、孟德尔遗传规律的现代解释
2.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。
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：
减数第一次分裂后期
注意：基因的行为并不都遵循孟德尔遗传规律：
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。
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。
原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传规律
三、孟德尔遗传规律的现代解释
非等位基因自由组合过程：
A
a
B
b
A
A
a
a
B
B
b
b
A
A
B
B
a
a
b
b
A
B
A
B
b
a
b
a
A
A
b
b
a
a
B
B
A
b
B
a
A
b
B
a
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。( )
√
×
练习与应用
一、概念检测
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
练习与应用
一、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
练习与应用
二、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。
练习与应用
二、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。
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。
练习与应用
二、拓展应用