1.4 基因位于染色体上 课件(共36张PPT) 2023-2024学年高一生物苏教版必修第二册

(共36张PPT)
第一章 遗传的细胞基础
第四节 基因位于染色体上
孟德尔用“遗传因子”阐明了豌豆杂交实验中的遗传规律，但他并没有指出“遗传因子”究竟是什么。许多科学家通过观察和研究，指出细胞中的染色体有可能携带遗传因子(基因)，但都没能通过实验加以证实。唯有一位科学家选取果蝇作为实验材料获得了成功。果蝇有什么“过人之处”呢
果蝇有什么“过人之处”呢
事实：
1.1909年，美国科学家摩尔根(T.H. Morgan,1866-1945)开始在实验室培养黑腹果蝇，并用作实验材料。
2.黑腹果蝇易培养，繁殖快。在自然环境中，果蝇常常生活在腐烂的水果上。雌果蝇一次大约可产卵400个。在室温条件下，大约20h后幼虫就会破壳而出，10 天就可以繁殖一代，完成其生活史(图1-4-1)。
3.黑腹果蝇易于遗传操作。雌性个体长约2.5 mm，雄性个体稍短。在显微镜下，科学家就能对这种昆虫进行观察和研究。
4.黑腹果蝇体细胞中只有四对染色体，其中一对为决定性别的性染色体，分别用X和Y表示。性染色体组成为XX的个体为雌性，性染色体组成为XY的个体为雄性。
果蝇的优点
（1）饲养容易
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。
（2）繁殖快
雌果蝇一次大约可产卵400个。在室温条件下，大约20h 后幼虫就会破壳而出，10天就可以繁殖一代完成生活史。
成虫
蛹
三龄幼虫
二龄幼虫
一龄幼虫
（3）黑腹果蝇易于遗传操作
雌性个体长约2.5mm，雄性个体稍短。在显微镜下，科学家就能对这种昆虫进行观察和研究。
雌性
雄性
性染色体
常染色体
同型
异型
Y大
（4）果蝇染色体数量少
黑腹果蝇体细胞中只有四对染色体，其中一对为决定性别的性染色体，分别为X和Y。
（5）果蝇有众多容易区分的相对性状。
红眼
白眼
孟德尔在论文中强调，必须尽可能仔细地挑选实验材料。他选择豌豆为实验材料是获得成功的原因之一。摩尔根选择黑腹果蝇为实验材料，又是如何展开研究的？他的研究结果真的能证明基因位于染色体上吗
基因位于染色体上的实验证据
孟德尔遗传规律被再次发现后，科学家就大胆推断基因和染色体之间存在一定的关系。在探索基因与染色体之间关系的道路上，摩尔根以果蝇为实验材料，为证明基因位于染色体上做出了重要的贡献。
在自然环境中，野生型果蝇(纯合子)的眼睛颜色都是红色的。1910年，摩尔根非常意外地发现了一只眼睛为白色的雄果蝇(图1-4-3)。
当他把这只白眼雄蝇和野生型红眼雌蝇交配时，子一代不论雌雄都是红眼，子一代继续交配，子二代中的雌蝇全为红眼，雄蝇半数是红眼，半数是白眼。在子二代中，如果不论雌雄，红眼 : 白眼 = 3 : 1，这符合孟德尔提出的3 : 1比例；如果将雌雄分别统计，白眼全是雄蝇，显然不符合3 : 1比例。摩尔根又做了测交实验，利用最初的那只白眼雄蝇和它的红眼子一代雌蝇交配，结果是红眼雌蝇 : 红眼雄蝇 : 白眼雌蝇 : 白眼雄蝇=1 : 1 : 1 : 1，这又完全符合孟德尔测交实验的比例。
根据这些实验结果，摩尔根推测果蝇红眼和白眼性状的遗传与性染色体有关，他作出假设：控制白眼性状的基因w位于X染色体上，是隐性的；控制红眼性状的基因 W 是显性的，与基因w是一对等位基因。红眼雌雄果蝇的基因型分别为 XWXW(或XWXw)和XWY，白眼雌雄果蝇的基因型分别为XwXw和XwY。根据假设，可以解释上述实验。例如，红眼雌蝇和红眼雄蝇的交配结果如图1-4-4。
这样虽然圆满解释了实验结果，但是为了验证假设，摩尔根又设计了三个新的实验：(1)子二代雌蝇虽然都是红眼，但一半是XWXW，一半是XWXw，因此，子二代这两种类型的雌蝇分别与白眼雄蝇交配时，前者所产的后代表型全是红眼，如图1-4-5 A，后者所产的后代结果如图1-4-5 B；(2)白眼雌蝇和红眼雄蝇交配，子代中雌蝇表型全是红眼，雄蝇全是白眼(图1-4-5 C)；(3)白眼雌蝇和白眼雄蝇交配，子代中雌雄表型都是白眼，而且能形成遗传稳定的品系。
摩尔根这项研究的重要意义是，首次把一个特定的基因和一条染色体联系起来，证明了基因位于染色体上。此后，摩尔根和他的学生一起将许多基因定位在染色体上，并发现基因在染色体上呈线性排列。由于对基因学说所做出的贡献，他荣获了 1933 年诺贝尔生理学或医学奖。
性别决定和伴性遗传
一般来说，在生物细胞中决定性别的染色体称为性染色体，而其他染色体称为常染色体。如果细胞中有n对染色体，那么，性染色体一般是一对，常染色体为n－1对。
生物性别决定方式主要有XY型和ZW型两种。XY型性别决定的特点是，雌性个体体细胞内有两条同型的性染色体X，雄性个体体细胞内有两条异型的性染色体，分别为X和Y。例如，人体细胞有 23 对染色体，其中一对为性染色体，即女性为XX，男性为XY(图1-4-6)。
XY型性别决定在生物界较为普遍。全部的哺乳动物，部分两栖类，部分鱼类和部分昆虫都属于这一类型(图1-4-7)。
ZW型性别决定的特点是，雌性个体体细胞内有两条异型的性染色体，分别为Z和W，雄性个体体细胞内有两条同型的性染色体Z。这一性别决定方式多见于部分昆虫，某些两栖类，某些爬行类和全部鸟类等(图1-4-8)。
除了XY型和ZW型外，生物还有其他的性别决定方式。蜜蜂、胡蜂和蚂蚁等动物的性别由细胞中的染色体倍数所决定，例如，雄蜂为单倍体，由未受精的卵发育而成，雌蜂是二倍体，由受精卵发育而成。乌龟的性别由环境温度所决定，受精卵在 20~27℃、30~35℃下分别孵化为雄性和雌性个体。植物的性别决定方式更为复杂，有些植物的性别甚至是由常染色体上的基因决定的。
知识链接
男性性别决定基因
1990年，科学家在人的Y染色体上发现了一个男性性别决定基因(SRY基因)(右图)。研究发现，只有男性才具有该基因。受精后7周的胎儿还无法分辨出男女。从第8周开始，具有SRY基因的胎儿，性腺开始分化为睾丸，睾丸分泌的雄性激素能促进男性其他性器官的发育；没有SRY基因的胎儿，性腺自行发育为卵巢等女性生殖器官。后来，英国科学家发现，雄性小鼠也含有与人的男性性别决定基因同源的SRY基因。他们将雄性小鼠Y染色体上的SRY基因注入雌性小鼠受精卵内，结果发育成的部分雌性小鼠体内长出了睾丸。这进一步表明SRY基因就是男性Y染色体上决定性别的关键基因。
性染色体上的基因传递总是和性别相关联，这类性状的遗传被称为伴性遗传，也被称为性连锁遗传。红绿色盲就是一种常见的人类伴性遗传病。
人的红绿色盲遗传与性别有什么关系
事实：
1.实践中，常以遗传系谱图来研究某些遗传病的遗传规律。通常以正方形代表男性，圆形代表女性，以罗马字母代表世代，以阿拉伯数字表示个体，深颜色或黑色表示患者(图1-4-9)。
2.红绿色盲患者不能正常区分红色和绿色。例如，他们不能读出图1-4-10中的数字“5 8”。已知红绿色盲由位于X染色体上的隐性基因b控制，用Xb表示，正常基因用XB表示，Y染色体上没有红绿色盲基因及其等位基因。
思考：
1.分析 如果女性色盲患者和正常男性、女性携带者和正常男性婚配，结果分别会怎样？分别画出各自的遗传系谱图。在红绿色盲患者中，为什么男性常多于女性？
2.归纳 归纳伴X染色体隐性遗传病的遗传特点。
性 别 女 男
基因型
表现型 正常 正 常 （携带者) 色盲 正常 色盲
XBXB
XBXb
XbXb
XBY
XbY
B
B
B
b
b
b
B
b
写出红绿色盲患者与正常个体的基因型。
男性患者多于女性！
实例1. 男性红绿色盲患者与正常女性（纯合子）结婚，子女色觉都正常，但女儿是色盲基因携带者。
伴X染色体隐性遗传病的遗传特点
实例2. 女性红绿色盲患者和正常男性结婚，则儿子全部是红绿色盲，女儿都是色盲基因携带者。
XbXb
XBY
Xb
Y
XBXb
XB
XbY
女性携带者
男性色盲
XBXB
XbY
XB
Xb
Y
XBXb
XBY
女性携带者
正常男性
亲代
配子
子代
伴X染色体隐性遗传病的遗传特点
携带者
男性色盲患者的致病基因Xb必然来自其母亲，以后只能传给其的女儿。这种伴性遗传的方式也称为交叉遗传。
XbY
XBXb
XbY
1.男女发病率有明显差别，男性多于女性。
2.交叉遗传、隔代遗传 （男患者—女携带—男患者）
3.女病，父、子病。
伴X染色体隐性遗传病的遗传特点
男性红绿色盲患者与正常女性(纯合子)结婚，子女色觉都正常，但女儿是色盲基因携带者。女性红绿色盲患者和正常男性结婚，则儿子全部是红绿色盲，女儿都是色盲基因携带者。通过分析发现，男性色盲患者的致病基因必然来自其母亲，以后又必定遗传给其女儿。像红绿色盲这种伴性遗传方式也称为交叉遗传。
除红绿色盲外，人类中血友病A(致病基因是Xb)、低磷酸盐血症性佝偻病(抗维生素D佝偻病，致病基因是Xb)也属于伴性遗传病。血友病A是一种遗传性凝血功能障碍出血性疾病，患者缺乏某种促凝因子，出血后凝血时间延长。抗维生素D佝偻病患者的肾小管对磷的重新吸收发生障碍，导致骨骼发育异常，表现出向偻病症状。动植物中也存在许多伴性遗传现象。
完成课后相关练习
谢谢观看