2.2基因在染色体上（教学课件）- 高中生物人教版（2019）必修2(共58张PPT)

(共58张PPT)
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，为什么要测 染色体上的DNA 序列，基因与染色体有什么 关系 为什么首先要确定测哪些染色体
2.为什么只测定24条染色体，不测定全 部46条染色体呢
问题探讨
人染色体的扫描电镜图
第二章 基因和染色体的关系
第二节基因在染色体上
配子 D d d 配子 YR Yr yR yr yr
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
高茎 矮茎
P Dd dd F
自由组合定律
黄色圆粒
Yv X
等位基因自由组合。
高茎 :
1 :
孟德尔定律
分离定律
绿色 皱粒
1
绿色皱粒
yV
矮茎
1
1 :1 :1
黄色 皱粒
绿色 圆粒
更巴 圆粒
Rr
减数分裂中染色体的行为
间 期 前期I 中期I 后期I 末期I
前期Ⅱ 中期Ⅱ 后 期 Ⅱ 末期Ⅱ
图2-4 减数分裂过程
后I: 同源染色体分离，非同源染色体自由组合
丹麦生物学 家约翰逊提 出用“基因”
取代“遗传 因子”
O
同源染色体彼此分离
非同源染色体的自由组合
这是一种巧合吗
科学家的一步步探索：
等位基因彼此分离
非等位基因自由组合
孟德尔发表
题为《植物
杂交实验》
这一划时代
的论文
摩尔根的果蝇 眼色遗传实验 首次证实了基 因在染色体上
萨顿和鲍维
里提出遗传
的染色体学
说
1866 1900 1902 1909 1910
孟德尔的遗
传定律被重
新发现
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 。
发现问题
萨顿(W.Sutton,1877-1916)
dd
d
受精作用
Dd
Dd
萨顿假说
染色体行为
亲代
配子
受精卵
子代
受精作用
Il
基因行为
DD
D
绿色皱粒
X
Yr yR yr
yv
Rr
黄色 绿色
皱粒 圆粒
: 1 :1
7
配子
杂合子体细胞
萨顿假说
黄色圆粒
Yv
Rr
黄色 圆粒
绿色 皱粒
配子
配子
Yv
Rr
1
yr
YR
F
1
F
基因
染色体
传递中的性质 在杂交过程中保存 完整性和 独立性
在配子形成和受精过程中，也有
相对稳定的形态结构
体细胞和配子 中的存在形式 在体细胞中成对存在 在配子 中只有成对基因中的 一个
在体细胞中成对存在，在配子中 只有成对染色体中的 一条
在体细胞中的 来源 体细胞中成对的基因一个来自 父方，一个来自母方
体细胞中成对的染色体一个条来
自父方，一条来自母方
形成配子时的 组合方式 非等位基因在形成配子时 自由组合
非同源染色体在减数第一次分 裂后期也是 自由组合
基因和染色体间的平行关系
矮茎
dd
d
看得见的 看不见的
染色体 基因
平行关系
推理
基因在染色体上
亲代
配子
受精卵
子代
染色体行为 基因行为
萨顿假说
高茎
DD
受精作用
受精作用
矮茎
高茎
Dd
Dd
D
Il
依据：基因和染色体的行为存
在着明显的平行关系
推论：基因(遗传因子)是由 染色体携带着从亲本传递给下 一代，即基因在染色体上。
方法：类比推理
类比推理是指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。
Cc
C C
看不见
基因
看得见
染色体
萨顿假说
随堂测验
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( D )
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
配子
F 配子
高茎
X
精
0
减数
分裂
矮茎
请根据萨顿的假说在图中染色体上标注基因符号，解释孟德尔一对相 对性状的杂交实验(图中染色体上的黑色横线代表基因的位置)。
P
D 减数 分裂
思考 ·讨论
减数 茎分裂
可
京
高 茎 高 茎
高 茎 矮 茎
d
F
受
1
0
笑话：
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。”
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
基因真的位于染色体上吗
基因位于染色体上
需要观察和实验的检验。
——摩尔根的果蝇眼色的遗传实验分析
我更相信的是实验证据，
我要通过确凿的实验找到
遗传因子和染色体的关系!
类比推理具有非必然性，萨顿的 假说遭到同时代的遗传学家摩尔根的 强烈质疑。
基因位于染色体上的实验依据
不，我不相信!
1.观察现象，发现问题
2.推理想象，作出假说
3.演绎推理，解释假说 4.设计实验，验证假说 5.分析结果，得出结论
基因位于染色体上的实验依据
——摩尔根的果蝇眼色的遗传实验分析
假 说 . 演 绎 法
摩尔根(T.H.Morgan,1866-1945)
基因位于染色体上的实验依据
探究活动一：自主学习，阅读思考，完成以下问题 (2分钟)
1.摩尔根选用了什么作实验材料 为什么
2.果蝇的红眼和白眼性状，哪种是显性性状 为什么
3.F 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.果蝇白眼性状的遗传有什么特点
5.根据白眼性状的遗传特点，摩尔根作出了什么假设
美国生物学家摩尔根从1909年开始，潜心研究果蝇的遗传行为
果蝇作为实验材料的主要优点：
1.易饲养、繁殖快。
2.后代多，易于统计。10多天就繁殖一代，一只雌果蝇 一生能产生几百个后代。
美国生物学家摩尔根从1909年开始，潜心研究果蝇的遗传行为
果蝇作为实验材料的主要优点：
1.易饲养、繁殖快。
2.后代多，易于统计。10多天就繁殖一代，一只雌果蝇 一生能产生几百个后代。
3.相对性状明显，易于观察。
4.染色体数目少，仅只有4对染色体。
Ⅲ非同源区段
Ⅱ同源区段
I非同源区段
X Y
常染色体：雌性个体与雄性个体相同的染色体(即与性别 决定无关的染色体)
性染色体：雌性个体与雄性个体不同的染色体(即与性别 决定有关的染色体)
摩尔根的果蝇眼色的遗传杂交实验
染色体与性别决定的关系及分类
Ⅱ( Ⅲ
X
X
Ⅲ Ⅱ
O
Ⅲ
Ⅲ
O 千
Ⅱ
Ⅱ
IV
IV
Y
X Y
基因的表示方法
如果基因在常染色体上：DD 、Dd 、dd
如果基因在性染色体上：则将基因符号写在性染色体符号的右上角。如XAxA
(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染色体(Ⅲ区段)上
(2)同源区段
X 、Y 同源区段的基因是成对存在的。
摩尔根的果蝇眼色的遗传杂交实验
I 非同源区段
Ⅲ非同源区段
Ⅱ同源区段
①基因只存在于X染色体( I 区 段 )上
——伴X遗传(伴X显、伴X隐 )
雌性：X-X 雄性：X- Y
②基因只存在Y染色体(Ⅲ区段)上
——伴Y遗传(限雄遗传)
雄性：XY-
X Y (2)同源区段
X 、Y 同源区段的基因是成对存在的。
雌性：X-X 雄性：X-Y
摩尔根的果蝇眼色的遗传杂交实验
(1)非同源区段
I 非同源区段
Ⅲ非同源区段
Ⅱ同源区段
P
红眼(雌) 白眼(雄)
红眼(雌、雄) F1雌、雄交配
红眼(雌、雄) 白眼(雄)
3/4 1/4
2.果蝇的红眼和白眼性状，哪种是显
性性状 为什么
3.F 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
遗传表现型符合分离定律，表明果 蝇的红眼和白眼受一对等位基因控制。 且红眼为显性性状。
基因位于染色体上的实验依据
F
4.果蝇白眼性状的遗传有什么特点
总是与性别相关联。F2代中雌蝇全 为红眼，雄蝇一半红眼一半白眼
5.根据白眼性状的遗传特点，摩尔 根作出了什么假设
经过推理、想象提出假说：
控制白眼的基因在X 染色体上，而Y 上不含有它的等位基因。
基因位于染色体上的实验依据
红眼(雌、雄)
F
1
P
Ⅲ非同源区段
Ⅱ同源区段
I非同源区段
X Y
I: 控制白眼的基因是在Y 染色体上
Ⅱ:控制白眼的基因在X、Y 染色体上 Ⅲ:控制白眼的基因在X染色体上
摩尔根的果蝇眼色的遗传杂交实验
XYw ( 白 )
XwY
XwY
假设：控制白眼的基因在性染色体上
XX(红)
XWXW
XWXW
Ⅲ Ⅱ
X Y
Ⅲ Ⅱ
子
O
Ⅱ(
Ⅲ
Ⅲ
X
IV
IV
X
Ⅱ
P:
红眼(雌) 白眼(雄)
红眼(雌、雄)
F1雌、雄交配
摩尔根的果蝇眼色的遗传杂交实验
Ⅱ:控制白眼的基因在X 、Y 染色体上
P
F.
1
F
2
红眼(雌、雄) 3/4
红眼早 红眼否
红眼早 白 眼 6
白眼(雄) 1/4
【实验一】
配子：
F :
红眼(雌) 白眼(雄)
红眼(雌、雄)
F1雌、雄交配
xWy XWXw wY XwYw
红眼早红眼早红眼否 白眼否
3/4 1/4
X
F :
白眼(雄)
1/4
摩尔根的果蝇眼色的遗传杂交实验
Ⅱ:控制白眼的基因在X 、Y染色体上
红眼(雌、雄)
3/4
红眼早 红眼6
【实验一】
P
F.
1
配子：
F :
红眼(雌) 白眼(雄) wY
红眼(雌、雄)
F1雌、雄交配
摩尔根的果蝇眼色的遗传杂交实验
Ⅲ:控制白眼的基因在X 染色体上
红眼(雌、雄) 3/4
红眼早 红眼合
红眼早 白眼6
白眼(雄)
1/4
F
F2
【实验一】
配子：
F :
P
【实验一】
红眼(雌) 白眼(雄)
xWxW XWXw xWY XwY
红眼早红眼早红眼否白眼否
3/4 1/4
摩尔根的果蝇眼色的遗传杂交实验
红眼(雌、雄)
F1雌、雄交配
m: 控制白眼的基因在X 染色体上
配子： Y
D
F
F
红眼(雌、雄) 3/4
红眼早 红眼6
白眼(雄)
1/4
F :
F :
亲代
F1红眼早
子代
红眼早：红眼否：
F :
红眼早红眼否白眼早白眼否
1 : 1 : 1 : 1
白眼否
白 眼早：白眼否
红眼早红眼否白眼早白眼否
1 : 1 : 1 : 1
实验一中所得的F1中的红眼果蝇和白眼果蝇进行测交
白眼6
WY
Y
Ⅱ:控制白眼的基
【实验二】 测交
目在X 染色体上
1 : 1
红眼早
配子：
F :
P:
n XW F : 红眼早 1
亲代
白 眼早
子代
红眼(早) 1/2
红眼否
1
【实验三】 测交
实验二中所得的F1中的白眼雌果蝇和野生型红眼雄果蝇进行测交
白眼(否)
1/2
红眼早
1
1
X
红眼否
Ⅱ:控制白眼的基因在X 、Y染色体上
Ⅲ:控制白眼的基因在X 染色体上
XwY
白眼否
: 1
1.观察现象，发现问题：白眼性状的表现总是与性别相联系
2.推理想象，作出假说：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。
3.演绎推理，解释假说
4.设计实验，验证假说：测交实验
5.分析结果，得出结论：基因在染色体上
摩尔根的果蝇眼色的遗传杂交实验
假说 演 绎 法
随着现代生物学的发展，重叠基因、跳跃基因等现象也有发现，
所以“基因在染色体上呈线性排列”是相对的，而非绝对的。
一个果蝇各种基因在染色体上的排列图谱
深红眼
棒眼 基因在染色体上呈线性排列
短硬毛
摩尔根进一步研究，果蝇的4对染色体上却有上万个基因
一条染色体上有许多个基因
黄身
白眼
红宝石眼
次级精母细胞
初级精母细胞
精原细胞
D
d
d
孟德尔遗传规律的现代解释
(一)遗传的染色体学说对分离定律的解释 精细胞
D
(一)遗传的染色体学说对分离定律的解释
①控制一对相对形状的等位基因位 于一 对同源染色体上。
②基因型为Rr的F 植株初级性母细 胞在减数分裂时，同源染色体分离
使位于同源染色体上的等位基因发 生分离。
配子 R
r
R RR圆形
R r 圆 形
r R r 圆 形
r r 皱 形
孟德尔遗传规律的现代解释
F 圆形：皱形=3 :1
F
配子
R
1

1
(一)遗传的染色体学说对分离自由组合定律的解释 精细胞
次级精母细胞
初级精母细胞
精原细胞
R
孟德尔遗传规律的现代解释
孟德尔遗传规律的现代解释
(一)遗传的染色体学说对分离自由组合定律的解释 精细胞
或
初级精母细胞
次级精母细胞
精原细胞
①控制一对相对形状的等位基因位于一对 同源染色体上；控制另一对相对性状的等位基 因位于另一对同源染色体上。
②基因型为YyRr的F 植株初级性母细胞在 减数分裂时，同源染色体分离，非同源染色体
自由组合，使位于非同源染色体上的非等位基 因也自由组合。
配子 YR Yr yR
yr
YR YYRR 黄圆 YYRr 黄圆 YyRR 黄圆
YyRr
黄圆
Yr YYRr 黄 圆 YYrr 黄皱 YyRr 黄圆
Yyrr
黄皱
yR YyRR 黄圆 YyRr 黄圆 yyRR
yyRr
yr YyRr 黄 圆 Yyrr 黄 皱 yyRr
yyrr
绿 皱
F
Y_R_ Y_rr yyR_yyrr
黄色圆形 黄色皱形 绿色圆形 绿色皱形
9 :3 : 3 :1
孟德尔遗传规律的现代解释
(一)遗传的染色体学说对分离自由组合定律的解释
1 :1 :1 :1
配子
细胞中的基因都位于染色体上吗 为什么
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。
并不是所有非等位基因都遵循自由组合定律，
等位基只有非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律。
A a
非等位基因
B B
D d
等位基因
同源染色体的相同位置上控制相对性状的基因
同源 染色体
同源 染色体
非同源 染色体
相 同基 因
等位基因
(1)并不是所有的非等位基因都遵循基因的自由组合定律， 只有非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律。
(2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德尔的遗传规 律，如叶绿体、线粒体中的基因都不遵循此规律。
(3)原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。
孟德尔遗传规律的现代解释
基因的行为并不都遵循孟德尔遗传规律
1、根据下图判断，下列选项中不遵循基因自由组合定律的是
2、下列各种基因型的个体自交后代表现型比列为9:3:3:1的是( C
A B C D
随堂测验
B A 与
b a
B
A D 与
a d
A
A C 与 a C
C
B b
C c
D
与
C 中
C
A
B
A D
a
b
D
基因连锁
已知A/a、B/b均为完全显性、分别控制1对相对性状，则基 因型为AaBb的个体自交及测交后的性状分离比可能有哪些情况
产生配子：
表现型
自交后代 性状分离比 基因型
表现型
测交后代 性状分离比 基因型
通过画遗传图解，或者通过棋
盘法解决问题(3分钟)
不考虑交叉互换
小组合作
基因连锁
已知A/a 、B/b均为完全显性、分别控制1对相对性状，则基 因型为AaBb的个体自交后的性状分离比可能有哪些情况
产生配子：4种
表现型：4种
自交后代 性状分离比：9:3:3:1
基因型：9种
表现型：4种
测交后代 性状分离比：1:1:1:1 基因型：4种
已知A/a、B/b均为完全显性、分别控制1对相对性状，则基
因型为AaBb的个体自交后的性状分离比可能有哪些情况
产生配子种类：2种
表现型：2种
性状分离比：3:1
基因型：3种
表现型：2种
性状分离比：1:1
基因型：2种
配子 A十 B+
a
A士 B+ AABB
AaBb
a十 b+ AaBb
aabb
自交 后代
测交 后代
基因连锁
a
b
B
基因连锁
已知A/a、B/b均为完全显性、分别控制1对相对性状，则基 因型为AaBb的个体自交后的性状分离比可能有哪些情况
产生配子种类：2种
配子 A十 b+
a十
B+
A十 b+ AAbb
AaBb
a十 B+ AaBb
aaBB
表现型：3种
性状分离比：1:2:1
基因型：3种 AaBb aaBB
表现型：2种
性状分离比：1:1
基因型：2种
自交 后代
测交 后代
a
B
b
基因连锁
摩尔根团队发现了遗传第三大定律——基因的连锁和互换定律等。
b
d d
黑体残翅
B b b
D d
灰体长翅(3) 黑体残翅(早)
B b b
D d d
B b b b
D d d d
灰体长翅 黑体残翅
像F 雄蝇这样的杂合体在形成配 子时，只产生亲本型配子，没
有重组型配子产生的遗传现象
P
F
F 配子
F
完全连锁
完全连锁与不完全连锁
灰体长翅：黑体残翅=1:1
B B
D D
灰体长翅
X
B B b b b
D d D d d
B b B b b b b
D d d d D d d d
灰体长翅 灰体残翅黑体长翅黑体残翅
位于同源染色体上的非等位基
因在减数分裂时，除产生亲本 型配子外，还产生少量重组型 配子的遗传现象
P
F
F 配子
F
灰体长翅：灰体残翅：黑体长翅：黑体残翅
42
完全连锁与不完全连锁
B b
■ d 灰体长翅(千)
●
d d
黑体残翅(3)
b ● d
黑体残翅
B B
D D
灰体长翅
不完全连锁
: 8 8
: 42
●
X
×
:
AaBbDdx aabbdd
↓
AaBbDd:AaBbdd:aabbDd:aabbdd=1:1:1:1
ABD:ABd:abD:abd=1:1:1:1
例题：常染色体上的3对等位基因均为完全显性，但不知这三对
等位基因是否独立遗传，判断他们在染色体上的关系。
随堂测验
a
) d
b
A
B
888 888
人类基因组计划： 人类基因组计划：测序22条常染色体+X+Y
XX XX G 具
19 20 21
X
3
17
22
X
16
14 15
8
18
13
2
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，为什么要测染色体上的DNA序列， 基因与染色体有什么关系 为什么首先要确定测哪些染色体
因为基因位于染色体上，实际上基因储存在DNA的4种碱基的 排列顺序中。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。
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：
2.为什么只测定24条染色体，不测定全部46条染色体呢
因为人有22对常染色体和1对性染色体。在常染色体中，每对 常染色体的相同位点是一对等位基因或相同的基因，因此只需要 测定其中一条即可。而X、Y染色体由于形态结构差异较大，他们 上面的基因不完全相同，因此需要都进行测定。即人类基因组计 划只需要测定22条常染色体和X、Y染色体上的基因序列，共24条 染色体的DNA序列。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。
问题探讨
依据：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系
推论：基因(遗传因子)是由染色体携带着从亲本传 递给下一代，即基因在染色体上。
实验一 ：红眼早×白眼否
实验二：实验一F 红 眼 早 × 白 眼6
实验三：白眼早 × 红眼否
孟德尔的遗传规律的现代解释
基因连锁与互换
总结
萨顿假说 (类比推理)
摩尔根杂
交实验
(假说-演 绎)
基因在染色体上
测交
1、下列关于基因和染色体关系的叙述，错误的是( D )
A.染色体是基因的主要载体
B.基因在染色体上呈线性排列
C.一条染色体上有多个基因
D.染色体就是由基因组成的
随堂测验
2、下列生理活动，能使基因A和基因a分别进入两个子细胞中的
是(B)
A.有丝分裂 B. 减数分裂
C.细胞分化 D.受精作用
3、下列各项中，肯定含有Y染色体的是(D)
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
随堂测验
随堂测验
4、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( B )
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