生物人教版（2019）必修2 2.2基因在染色体上（共35张ppt）课件

(共35张PPT)
复习回顾：观察细胞中染色体（有丝分裂、减数分裂）
1、控制不同性状的_________的分离和组合是____________；在形成配子时，决定_________的成对的__________彼此分离，决定___________的______________自由组合。
2、减数分裂Ⅰ后期特征：_______________________________________；
3、通过受精作用，受精卵中的________数目又恢复到体细胞中的数目，保证了物种_______数目的稳定，其中一半的_________来自父方，另一半_______来自母方。
遗传因子
互不干扰的
同一性状
遗传因子
遗传因子
不同性状
同源染色体分离，非同源染色体自由组合
染色体
染色体
染色体
染色体
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？
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。
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
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。
2.为什么不测定全部46条染色体
在22对常染色体中，每对同源染色体上分布的是相同基因或等位基因，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。
探究一.萨顿的假说
19世纪，孟德尔发现了遗传的两大定律
1909年，丹麦生物学家约翰逊提出了“基因”的概念，替代遗传因子。
基因在哪里呢？
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。
发现孟德尔假设的一对遗传因子，其分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。
萨顿 A.sutton
(1877-1916)
探究一.萨顿的假说
体细胞
配子
Dd
基因成对
染色体成对
D
d
Dd
一个来自父方
一个来自母方
体细胞
成单
成单
一条来自父方
一条来自母方
探究一.萨顿的假说
非等位基因在形成配子时自由组合
非同源染色体在减数分裂Ⅰ的后期自由组合
yR
Yr
yr
YR
YyRr
体细胞
配子
两对基因
两对同源
染色体
提出假说：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因就在染色体上。
假说依据：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。
探究一.萨顿的假说
基因与染色体之间存在明显的平行关系：
项目 基因 染色体
独立性 基因在杂交过程中保持_____性和_____性 染色体在配子形成和受精过程中，具有________的形态结构
存在 方式 在体细胞中基因_____存在，在配子中只有_____________ ________ 在体细胞中染色体_____存在，在配子中只有_____________________
来源 体细胞中成对的基因一个来自_____，一个来自_____ 体细胞中成对的染色体(即______染色体)一条来自_____，一条来自_____
分配 ____________在形成配子时自由组合 ______________在减数分裂Ⅰ的后期自由组合
完整
独立
相对稳定
成对
成对的基因中
的一个
成对
成对的染色体中的一条
父方
母方
同源
非等位基因
非同源染色体
父方
母方
类比推理
探究一.萨顿的假说
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。（图中染色体上的横线代表基因的位置）
d
P
配子
F1
F1配子
高茎
矮茎
受精
高茎
×
减数分裂
减数分裂
减数分裂
高茎
高茎
矮茎
高茎
F2
D
D
d
d
D
D
d
D
d
D
d
D
D
D
d
D
d
d
d
【典例1】下列相关叙述错误的是(　　)
A．萨顿提出了基因位于染色体上的假说
B．萨顿发现了基因与染色体行为的平行关系
C．萨顿证明了基因位于染色体上
D．萨顿假说的提出并没有科学的实验依据作为支撑
C
【针对训练1】下列属于基因和染色体行为存在平行关系证据的是(　　)
A．基因有完整性和独立性，但染色体结构会发生变化，从染色体转变成染色质
B．原核生物细胞中没有染色体，但有基因的存在
C．成对的基因和同源染色体都是一个来自父方，一个来自母方
D．基因和染色体都分布在细胞核中
C
探究二.基因位于染色体上的证据
Q：基因和染色体的行为存在平行关系。从理论上支持基因在染色体上的假说,但事实是否如此呢 为什么
不一定，这样推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否还需要实验的验证。
摩尔根（T.H.Morgan）
美国生物学家
不可能！
孟德尔
假的！
萨顿
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！
探究二.基因位于染色体上的证据
阅读教材P30-32，解决以下问题：
1. 摩尔根选用的实验材料？实验过程步骤？
2. 果蝇的红眼和白眼性状，哪种是显性性状？判断依据？
3. 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？
4. 与孟德尔豌豆的杂交实验相比，果蝇眼色的遗传有何特殊之处？
5. 根据白眼性状的遗传特点，摩尔根作出了什么假设？
探究二.基因位于染色体上的证据
第一个是1933年，颁给了果蝇的开山祖师摩尔根；
第二个是1946年，颁给了摩尔根的学生赫尔曼·穆勒，他发现了X射线对果蝇的突变效应；
第三个是1995年，颁给了三位果蝇发育基因的研究者；
第四个是2011年，颁给了果蝇免疫系统的Toll相关基因；
第五个是2017年医学或生理学奖的果蝇生物钟。
果蝇与诺贝尔奖
拓展视野
探究二.基因位于染色体上的证据
果蝇作为遗传学材料的优点（P30相关信息）
①个体小，易饲养
一只牛奶瓶放一些捣烂的香蕉，可饲养数百甚至上千只果蝇。
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。
③相对性状多且明显，便于观察统计
④染色体少，易观察（4对）
红眼果蝇
白眼果蝇
Q：所有的生物都有性染色体吗？
如：雌雄同株的植物没有常染色体和性染色体之分。
常染色体
3对：ⅡⅡ，Ⅲ Ⅲ，Ⅳ　Ⅳ
性染色体
雌性：XX
雄性：XY
探究二.基因位于染色体上的证据
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，而它的兄弟姐妹的眼睛都是红色的。显然它是一个变异体，后来它成为科学史上最著名的动物!
思考：白眼性状是如何遗传的？
探究二.基因位于染色体上的证据
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。
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
摩尔根的果蝇杂交实验（假说-演绎法）——观察现象、提出问题
问题：白眼果蝇都是雄的。为什么白眼个体总是与性别相关联？
探究二.基因位于染色体上的证据
摩尔根的果蝇杂交实验（假说-演绎法）——提出假说、解释问题
X
Y
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
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
X、Y同源区段的基因是成对存在的。
同源区段：
X X
-
-
雌性：
X Y
-
雄性：
XY
-
雄性：
X X
-
-
雌性：
X Y
-
雄性：
-
Ⅰ、Ⅲ
Ⅱ
假设1:控制白眼的基因在Y染色体上，而X染色体上不含有它的等位基因。
假设2: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
假设3:控制白眼的基因在X、Y染色体上。
——控制白眼的基因（用w表示）
探究二.基因位于染色体上的证据
摩尔根的果蝇杂交实验（假说-演绎法）——提出假说、解释问题
F2
F1
P
1
1
1
1
:
:
:
×
×
白眼(♂)
红眼(♀)
红眼(♀)
红眼(♂)
红眼♀
红眼♀
红眼♂
白眼♂
假设1：只位于Y染色体上(Ⅲ)。
白眼雄果蝇
XYw
不能解释摩尔根的果蝇杂交实验结果
配子
P
×
红眼雌果蝇
XX
X
X
Yw
XX
XYw
红眼雌果蝇
白眼雄果蝇
1 : 1
F1
探究二.基因位于染色体上的证据
摩尔根的果蝇杂交实验（假说-演绎法）——提出假说、解释问题
假设3：位于X和Y染色体上(Ⅱ)。
假设2：只位于X染色体上(Ⅰ)。
白眼雄果蝇
XwY
×
红眼雌果蝇
XWXW
XW
Xw
Y
XWXw
XWY
XW
Xw
XW
Y
XWXW
XWY
XWXw
XwY
P
配子
F1
配子
F2
×
红眼♀
红眼♂
白眼♂
红眼♀
白眼雄果蝇
XwYw
×
红眼雌果蝇
XWXW
XW
Xw
Yw
XWXw
XWYw
XW
Xw
XW
Yw
XWXW
XWYw
XWXw
XwYw
P
配子
F1
配子
F2
×
红眼♀
红眼♂
白眼♂
红眼♀
探究二.基因位于染色体上的证据
摩尔根的果蝇杂交实验（假说-演绎法）——演绎推理、设计测交
Q1：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？
测交实验：
方案①正交：F1红眼雌果蝇×白眼雄果蝇
方案②反交：亲本红眼雄果蝇×白眼雌果蝇
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。
探究二.基因位于染色体上的证据
摩尔根的果蝇杂交实验（假说-演绎法）——演绎推理、设计测交
XWXw × XwY
XWX w
XwY
F1：
P：
配子：
红眼（雌） 白眼（雄）
XW Xw
Xw
Y
XwXw
XWY
红雌
白雌
红雄
白雄
XWY × XwXw
XWX w
红雌
XwY
白雄
F1：
P：
配子：
红眼（雄） 白眼（雌）
XW
Xw
Y
雌果蝇均为红眼,雄果蝇均为白眼。
1 : 1 : 1 ： 1
正交
反交
假设2：只位于X染色体上(Ⅰ)。
探究二.基因位于染色体上的证据
摩尔根的果蝇杂交实验（假说-演绎法）——演绎推理、设计测交
XWXw × XwYw
XWX w
XwYw
F1：
P：
配子：
红眼（雌） 白眼（雄）
XW Xw
Xw
Yw
XwXw
XWYw
红雌
白雌
红雄
白雄
XWYW × XwXw
XWX w
红雌
XwYW
红雄
F1：
P：
配子：
红眼（雄） 白眼（雌）
XW
Xw
YW
雌、雄果蝇均为红眼。
1 : 1 : 1 ： 1
正交
反交
假设3：位于X和Y染色体上(Ⅱ)。
探究二.基因位于染色体上的证据
摩尔根的果蝇杂交实验（假说-演绎法）——实验验证、得出结论
摩尔根等人亲自做了该实验，实验结果如下：
红眼雌性 红眼雄性 白眼雌性 白眼雄性
126 132 120 115
子代中雌蝇均为红眼，雄蝇均为白眼。
正交
反交
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，证明：基因在染色体上。
探究二.基因位于染色体上的证据
演绎推理
根据假说设计并预测测交结果
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
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
实验验证
进行测交实验
从此，摩尔根成了 孟德尔 理论的坚定支持者。
【典例2】果蝇作为遗传实验材料的优点不包括(　　)
A．有易于区分的相对性状 B．繁殖快，后代数量多
C．取材容易，便于饲养 D．自然状态下都是纯种
【针对训练2】摩尔根研究果蝇的眼色遗传实验过程如图所示。
下列叙述中错误的是(　　)
A．果蝇的眼色遗传遵循分离定律
B．摩尔根和孟德尔的豌豆杂交实验一样，都采用了“假说—演绎”的研究方法
C．F2的红眼雌果蝇中纯合子占1/2
D．选用自然界中的红眼雄果蝇与白眼雌果蝇进行实验不可以确定基因所在位置
D
D
探究三.基因位于染色体上的证据
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；
探究三.基因位于染色体上的证据
Q：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、叶绿体；
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。
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
假说—演绎法
假说—演绎法
类比推理
探究四.孟德尔遗传规律的现代解释
1．基因的分离定律的实质
在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的____________，_____________________时，_____________会随着____________的分开而分离，分别进入到两个配子中，独立地随配子遗传给后代。
同源染色体
减数分裂形成配子
等位基因
独立性
D
d
1
2
D
d
1
2
D
d
D
1
D
d
2
d
D
D
d
d
探究四.孟德尔遗传规律的现代解释
2．基因的自由组合定律的实质
位于_______________上______________的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，______________上的____________分离的同时，________________上的________________自由组合。
等位基因
非同源染色体
非等位基因
同源染色体
非同源染色体
非等位基因
探究四.孟德尔遗传规律的现代解释
等位基因：
同源染色体的同一位置上控制相对性状的基因
自由组合：非同源染色体上的非等位基因遵循。如Aa和Cc、Bb和Cc
基因连锁：同源染色体上的非等位基因。如Aa和Bb
（四分体时期，非姐妹染色单体可能发生互换）
b
A
a
c
C
B
非等位基因
非等位基因
1
2
3
4
A
A
a
a
B
B
b
b
A
A
a
a
B
B
b
b
【典例3】某植物体细胞内三对基因在染色体上的位置情况如图所示，三对基因分别单独控制不同的相对性状。下列叙述正确的是(　　)
A．图中A、a和B、b的遗传遵循基因的自由组合定律
B．基因型为AaBb的个体自交后代会出现4种表型，
比例为9∶3∶3∶1
C．如果基因型为AaBb的个体在产生配子时没有发生
染色体互换，则它可产生4种配子
D．三对基因的遗传均遵循基因的分离定律
D
【针对训练3】现有纯种果蝇品系①～④，其中品系①的性状均为显性，品系②～④均只有一种性状是隐性，其他性状都是显性。这四个品系的隐性性状及控制隐性性状的基因所在的染色体如表所示，若要验证基因的自由组合定律，可选择交配的品系组合为(　　)
A.①×④ B．①×② C．②×③ D．②×④
D
品系 ① ② ③ ④
隐性性状 均为显性 残翅 黑身 紫红眼
基因所在染色体 Ⅱ、Ⅲ Ⅱ Ⅱ Ⅲ
网络构建
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：
基因位于染色
体上的证据
果蝇的杂交实验：摩尔根：假说演绎法
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
拓展延伸
真核细胞基因的位置分析
（1）主要位置：细胞核内(即染色体上)，即：
（2）次要位置：细胞质内(位于线粒体、叶绿体中)。