2.2基因在染色体上(共35张PPT) 2024-2025学年人教版（2019）高中生物必修二

(共35张PPT)
生物学（新人教版）
分子与细胞
第二章 基因和染色体的关系
第 2 节
基因在染色体上
Biology
当孟德尔的遗传规律被重新发现以后，有一个问题始终没有解决：基因在细胞中究竟有没有物质基础呢？孟德尔所假设的颗粒状的因子，究竟是不是物质的实体？如果是，又存在于细胞中什么位置？
对细胞分裂的深入研究和观察，使人们推测到基因和染色体的关联。摩尔根著名的果蝇杂交实验，使这一问题有了确凿的答案。
目标
01
02
03
掌握染色体作为基因载体的功能及其重要性。能够阐述基因在染色体上的分布规律及其与遗传特性的关系。
培养学生的观察、分析和归纳能力，提升学生的逻辑推理能力和科学探究能力。
激发学生对遗传学知识的兴趣和好奇心。
教学目标
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。发现孟德尔假设的一对遗传因子，也就是等位基因，它们的分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。
体细胞
24条
染色体
精子
12条
染色体
卵细胞
12条
染色体
受精
受精卵
24条
染色体
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，每对染色体中的一条来自父方，一条来自母方。
基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。
基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因在染色体上。
1.萨顿假说的内容：
2.萨顿假说的依据：
一、萨顿的假说
基因的行为 染色体的行为
在配子形成和受精时
体细胞中的存在形式
配子中的存在形式
在体细胞中的来源
形成配子时 的组合方式
成对
成对
成单
成单
一个来自父方，一个来自母方
控制不同性状的
基因自由组合
非同源染色体
自由组合
一条来自父方，一条来自母方
完整性和独立性
稳定的形态结构
说明：基因和染色体之间存在明显的平行关系
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
一、萨顿的假说
方法:
类比推理法
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注基因符号，解释孟德尔一对相对性状的杂交试验。
高 茎
高 茎
矮 茎
高 茎
D d
D D
d d
D d
d d
×
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
D D
D
D d
d
分析减数分裂中基因和染色体的关系
基因真的位于染色体上吗？
思考·讨论
美国生物学家摩尔根（T.H.Morgan)曾经明确表示过不相信孟德尔的遗传理论。对萨顿的基因位于染色体上的学说更持怀疑态度，认为这是主观的臆测，缺少实验证据。
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，
基因又是怎么回事。
摩尔根的这种大胆质疑，科学务实的研究精神是值得我们努力学习的。
二、基因位于染色体上的实验证据
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.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.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？
自主学习，完成以下问题（2分钟）
二、基因位于染色体上的实验证据
“材料选对了就等于实验成功了一半”
1、果蝇作为遗传研究材料的优点（P30相关信息）
（1）个体小、易饲养；
（2）繁殖速度快（在室温下10多天就繁殖一代）；
（3）后代数量多（一只雌果蝇一生能产生几百个后代）；
（4）有明显的相对性状，便于观察、统计；
（5）染色体数目少（4对），便于观察；
少见的白眼雄果蝇
野生红眼果蝇
二、基因位于染色体上的实验证据
雌性
雄性
性染色体
常染色体
2、果蝇的染色体组成
常染色体
性染色体
雌雄个体细胞中相同的染色体，与性别决定无关
雌雄个体细胞中不同的染色体，决定生物性别
３对：ⅡⅡ，ⅢⅢ，ⅣⅣ
二、基因位于染色体上的实验证据
1对：雌果蝇中，同型，用XX表示；
雄果蝇中，异型，用XY表示。
(1)性染色体决定的（大多数雌雄异体生物）
XY型
ZW型
同型XX为___性，异型XY为___性；
同型ZZ为___性，异型ZW为___性；
例如人、果蝇等。
雌
雄
雄
雌
例如鸟类、蚕、蛾等。
3、性别决定
二、基因位于染色体上的实验证据
(2)非性染色体决定的情况（无性染色体）
染色体倍数决定
环境因子决定
单倍体和正常二倍体的性别不同；
例如：蜜蜂单倍体为雄蜂，二倍体为工蜂和蜂王
发育早期的温度、光照等环境因素，
会决定某些生物的性别
例如:乌龟卵在20~27℃条件下孵出的个体为雄性，
在30~35℃时孵出的个体为雌性
不是所有的生物都有性染色体；
不是所有的性别决定都跟性染色体有关；
3、性别决定
二、基因位于染色体上的实验证据
（运用“假说—演绎法” ）
(1)观察实验，发现问题
3/4
1/4
P
×
白眼(雄）
红眼(雌）
F1
红眼（雌、雄）
F2
白眼(雄）
红眼(雌、雄）
4、摩尔根的果蝇杂交实验
二、基因位于染色体上的实验证据
F1
雌雄交配
①F1全是红眼：
说明红眼是______性性状；
显
②F2中红眼：白眼=3:1：
说明_____分离定律，表明白眼
和红眼受____对等位基因控制；
符合
一
③F2只有雄果蝇出现白眼性状：
说明果蝇白眼性状的表现，总是
与____ 相关联，基因的分离定律
无法完全解释这个现象；
性别
白眼性状为什么与性别相关联？
提出问题：
（运用“假说—演绎法” ）
4、摩尔根的果蝇杂交实验
二、基因位于染色体上的实验证据
（2）提出假说
控制白眼的基因（w）在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。
雌果蝇的基因型：
雄果蝇的基因型：
红眼：
白眼：
ＸＸ
W
W
Ｘ Ｙ
W
Ｘ Ｘ 、Ｘ Ｘ
W
Ｗ
Ｗ
Ｗ
红眼：
白眼：
Ｘ Ｙ
Ｗ
由于白眼的遗传总是和性别相关联，而且与X染色体的遗传相似，于是摩尔根及其同事提出假说：
（运用“假说—演绎法” ）
3/4
1/4
P
×
白眼(雄）
红眼(雌）
F1
红眼（雌、雄）
F2
白眼(雄）
红眼(雌、雄）
4、摩尔根的果蝇杂交实验
二、基因位于染色体上的实验证据
F1
雌雄交配
XWXW红眼（♀）
×
XwY白眼（♂）
XW
Y
Xw
XWY红眼（ ♂ ）
XWXw红眼（ ♀ ）
×
P
F2
F1
配子
♂XW ♂Y
♀XW
♀Xw
XWXW红眼(♀)
XWXw红眼(♀)
XWY红眼(♂)
XwY白眼(♂ )
红眼：白眼=3：1
运用假说，解释实验现象
(3)演绎推理—设计测交实验
F1：
P：
配子：
红眼（雌） 白眼（雄）
Y
红眼(雌)
白眼(雌)
红眼(雄)
白眼(雄)
（运用“假说—演绎法” ）
4、摩尔根的果蝇杂交实验
二、基因位于染色体上的实验证据
测交①：F1红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交
假设摩尔根等人的假说正确，
测交①后代应出现：
红眼雌：白眼雌：红眼雄：白眼雄
=1：1：1：1。
×
①F1红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交
②F1红眼雄果蝇与白眼雌果蝇杂交
但是目前并没有白眼雌果蝇
1 ： 1 ： 1 ： 1
(4)实验验证（进行测交实验）,
（运用“假说—演绎法” ）
4、摩尔根的果蝇杂交实验
二、基因位于染色体上的实验证据
测交①：F1红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交
红眼雌 红眼雄 白眼雌 白眼雄
126 132 120 115
实验结果：
测交实验的结果与预测结果相符，但测交子代中，雌雄果蝇均有红眼和白眼，与基因位于常染色体上时表现相同，故根据本实验的结果无法验证假说。
但通过此实验得到了白眼雌果蝇
F1：
P：
配子：
红眼(雄） 白眼(雌）
Y
（运用“假说—演绎法” ）
4、摩尔根的果蝇杂交实验
二、基因位于染色体上的实验证据
(3)演绎推理—设计测交实验
测交②：F1红眼雄果蝇与白眼雌果蝇杂交
假设摩尔根等人的假说正确，
测交②后代应出现：
雌蝇均为红眼，雄蝇均为白眼
×
(4)实验验证（测交实验）
（运用“假说—演绎法” ）
4、摩尔根的果蝇杂交实验
二、基因位于染色体上的实验证据
测交②：F1红眼雄果蝇与白眼雌果蝇杂交
实验结果：
子代中雌蝇均为红眼，雄蝇均为白眼。
测交实验的结果与预测结果相符，
从而证明假说是正确的。
(5)得出结论：
控制果蝇白眼的基因只位于X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。从而证明了基因在染色体上。
作出假说：
演绎推理：
测交等实验
得出结论：
基因在染色体上
控制白眼的基因（w）在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因
白眼性状的表现总是与性别相关联？
提出问题：
假说—
演绎法
从此，摩尔根成了 理论的坚定支持者
孟德尔
（运用“假说—演绎法” ）
4、摩尔根的果蝇杂交实验
二、基因位于染色体上的实验证据
果蝇的体细胞有4对染色体，携带的基因有1.3万多个；
人的体细胞有23对染色体，携带的基因有2.6万多个；
(1)一条染色体上有许多个基因；
三、基因与染色体的关系
5、基因和染色体的关系:
(2)基因在染色体上呈线性排列；
三、基因与染色体的关系
5、基因和染色体的关系:
短硬毛
棒状眼
深红眼
朱红眼
截翅
红宝石眼
白眼
黄身
果蝇X染色体上一些
基因的示意图
● 实验证明基因位于染色体上
● 发明了测定基因在染色体上相对位置的方法
● 绘出第一幅果蝇各种基因在染色体上的相对位置图
● 说明了基因在染色体上呈线性排列
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
重要遗传学发展史
假说—演绎法
假说—演绎法
同源染色体上或一条染色体上的非等位基因: 。
d
B
B
a
A
D
同源染色体
同源染色体
等位基因：
同源染色体的相同位置上控制相对性状的基因
四、孟德尔遗传规律的现代解释
等位基因: 。
非等位基因: 。
A与a，D与d。
A与B，a与B， A与D，A与d，a与D， a与d
B与D，B与d。
1
2
3
4
1、基因分离定律的实质：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，独立地随配子传给后代。
D
d
1
2
D
d
1
2
D
d
D
1
D
d
2
d
d
D
D
d
四、孟德尔遗传规律的现代解释
2、基因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。
四、孟德尔遗传规律的现代解释
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？
因为基因在染色体上。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。
人染色体扫描电镜图片
讨论：
问题探讨
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。
人染色体扫描电镜图片
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：
问题探讨
课堂小结
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：
摩尔根的实验
果蝇的杂交实验
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
.
课后习题
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。（ ）


.
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
课后习题
.
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
课后习题
一、萨顿的假说
内容：基因在染色体上
原因：基因和染色体存在 着明显的平行关系
二、基因位于染色体 上的证据
证据：果蝇的杂交实验
结论：基因在染色体上
（类比推理）
（假说演绎法）
课堂小结
谢谢观看