2.2 基因在染色体上 课件（共58张PPT）

(共58张PPT)
第2节 基因在染色体上
第2章 基因和染色体的关系
人教版(2019)必修二遗传与进化
一、萨顿的假说
二、基因位于染色体上的实验证据
目录：
三、孟德尔遗传规律的现代解释
四、习题检测
一、学习目标
二、学习重难点
基于基因和染色体的相关事实，运用归纳、概括、演绎推理等科学思维，阐明基因在染色体上，进一步体会假说一演绎法。
从基因和染色体关系的角度，对孟德尔遗传规律作出现代解释。
基因位于染色体上的假说和实验证据。
对孟德尔遗传规律作出现代解释。
对果蝇杂交实验结果的解释和验证。
等位基因与同源染色体、非等位基因与非同源染色体的关系。
萨顿的假说
1
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。
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。
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，每对同源染色体上分布的基因是相同的或是等位基因，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。
一、萨顿的假说
　　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（即等位基因），其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
随即，提出了萨顿假说，既遗传因子位于染色体上！
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
这种方法称为：
类比推理
一、萨顿的假说
比较项目 遗传因子（基因）的行为 染色体的行为
传递中 的性质 杂交过程中保持： ____________________________ 配子形成和受精作用：
.
体细胞中 存在形式 _________存在 _________存在
在配子中 存在形式 只有成对遗传因子中的________ 只有成对染色体中的________
体细胞 中的来源 成对的遗传因子 一个来自______一个来自______　 同源染色体
一条来自______一条来自______
形成配子 组合方式 控制不同性状的遗传因子：______________ 非同源染色体：
______________
自由组合
完整性和独立性
也具有相对稳定的形态结构
成对
成对
一个
一条
父方
母方
父方
母方
自由组合
一、萨顿的假说
1.萨顿假说内容
基因（遗传因子）是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，也就是说基因就在染色体上。
2.萨顿假说的依据
基因和染色体的行为存在明显的平行关系。
3.研究方法
看不见的基因和看得见的染色体类比。
类比推理
一、萨顿的假说
这是科学研究中常用的方法之一 ，19世纪物理学家研究光的性质时，曾经将光与声进行类比 。声有直线传播 、反射和折射等现象，其原因在于它有波动性。后来发现光也有直线传播、 反射和折射等现象，因此推测光也可能有波动性。
上面介绍的萨顿的推理，也是类比推理。 他将看不见的基因与看得见的染色体的行为进行类比，根据其惊人的一致性，提出基因位于染色体上的假说。应当注意的是，类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否，还需要观察和实验的检验。
类比推理法
类比推理法与假说—演绎法
1
1.下列关于基因和染色体关系的叙述，错误的是(　　)
A.萨顿使用类比推理的方法提出基因在染色体上的假说
B.基因在染色体上呈线性排列，每条染色体上都有许多个基因
C.等位基因位于一对姐妹染色单体的相同位置上
D.摩尔根等人首次通过实验证明基因在染色体上
C
2.下列关于基因和染色体的叙述，错误的是(　　)
A.体细胞中成对的等位基因或同源染色体在杂交过程中保持独立性
B.受精卵中成对的等位基因或同源染色体一半来自母方，另一半来自父方
C.减数分裂时，成对的等位基因或同源染色体彼此分离分别进入不同配子
D.雌雄配子结合形成合子时，非同源染色体上的非等位基因自由组合
D
习题巩固
3.(2024·威海期末)遗传学家萨顿用蝗虫作实验材料，通过研究精子和卵细胞的形成过程提出了“基因在染色体上”的假说。已知雌蝗虫(2n＝24)的性染色体组成为XX，雄蝗虫(2n＝23)的性染色体组成为XO。下列说法错误的是(　 )
A.蝗虫卵巢一个细胞中最多可观察到4条X染色体
B.蝗虫初级精母细胞在减数分裂Ⅰ前期可观察到11个四分体
C.同一蝗虫个体有丝分裂中期细胞与减数分裂Ⅱ后期细胞相比，染色体数目和核DNA数目均相同
D.萨顿提出假说的依据是基因与染色体的行为存在明显的平行关系
C
习题巩固
基因位于染色体上的实验证据
2
性染色体
X
Y
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
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（Ⅲ区段）上
——伴Y遗传（限雄遗传）
——伴X遗传（伴X显、伴X隐 ）
X、Y同源区段的基因是成对存在的。
2.在同源区段Ⅱ
基因的表示方法
X X
-
-
雌性：
X Y
-
雄性：
如果基因在常染色体上:
如果基因在性染色体上:
DD、Dd、dd
先写性染色体后写基因
XY
-
雄性：
X X
-
-
雌性：
X Y
-
雄性：
-
位置 不同表 现型个体 常染 色体 X染色体的 非同源区段 Y染色体的非同源区段 X、Y染色体的
同源区段
显性个体基因型（雌）
显性个体基因型（雄）
隐性个体基因型（雌）
隐性个体基因型（雄）
AA、Aa
XAXA、XAXa
XAXAXAXa
XAY
XAYA、XAYa 、
XaYA
aa
XaXa
XaXa
XaY
XaYa
性染色体
二、基因位于染色体上的实验证据
我不相信孟德尔，更
难以相信萨顿毫无
事实根据的臆测！
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！
萨顿的假说遭到同时代的遗传学家摩尔根的强烈质疑。
类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否，还需要观察和实验的检验。
果蝇的优点
遗传学研究常用的实验材料：果蝇（果蝇是昆虫纲双翅目的一种小型蝇类，体长3~4mm，在制醋和腐烂水果的地方可以看到）
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。
1.个体小，易饲养。
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.果蝇染色体数量少，而且形状有明显差别。
♀
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
♂
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
性染色体
同型
异型
Y染色体比X染色体长
果蝇的优点
4.果蝇有众多容易区分的相对性状，便于观察和统计。
果蝇的优点
1.个体小，易饲养，繁殖快。
2.后代数量多，便于统计。
3.具有多对易于区分且稳定遗传的相对性状。
4.染色体数目少，便于观察。
♀
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
♂
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
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。
显然它是一个变异体，敏锐的摩尔根抓住这条线索，从而敲开了基因研究世界的大门!
果蝇的优点
观察实验
提出问题
分析问题提出假说
演绎推理验证假说
实验验证
得出结论
与预测相符
假说正确
与预测不符
假说错误
假说—演绎法
1.摩尔根的果蝇杂交实验
观察现象，提出问题
×
♀
P
♂
F1
F2
雌雄 自由交配
♀♂
♀
2459
♂
986
♂
982
红眼
白眼
红眼
红眼
白眼
F2白眼果蝇只有_____，说明白眼性状的表现与_____相联系。
F2的比例关系说明果蝇眼色的遗传 符合_________, 红眼和白眼受_____等位基因控制。
F1的结果说明_____是显性性状。
红眼
分离定律
一对
雄性
性别
3/4
1/4
二、基因位于染色体上的实验证据
作出假说，解释现象
假说1:伴Y遗传
控制白眼的基因在Y染色体上，X染色体上无相应的等位基因。
假说2:伴X遗传
控制白眼的基因在X染色体上，Y染色体上无相应的等位基因。
假说3:伴X和Y遗传
控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上。
1.摩尔根的果蝇杂交实验
假说1:伴Y遗传
控制白眼的基因（用w表示）
红眼雌果蝇
X X
P
F1
×
白眼雄果蝇
X Yw
比例
X X
红眼雌
X Yw
白眼雄
1 : 1
×
♀
P
♂
F1
♀♂
红眼
白眼
红眼
解释不通
作出假说，解释现象
红 ：白 = 3 ：1
P
F1
F2
×
红眼雌果蝇
XWXW
白眼雄果蝇
XwY
比例
XWXw红眼雌
XWY
红眼雄
×
XWXW
红雌
XWXw
红雌
XWY
红雄
XwY
白雄
×
♀
P
♂
F1
F2
自由交配
♀♂
♀
♂
红 ：白 = 3 : 1
♂
红眼
白眼
红眼
假说2:伴X遗传
控制白眼的基因（用w表示）
可以解释
作出假说，解释现象
XWXW红眼（雌）
×
XwY白眼（雄）
XW
Y
Xw
XWY红眼（雄）
XWXw红眼（雌）
×
P
F2
F1
配子
Xw
XW
Y
XW
XWXW红眼（雌）
XWXw红眼（雌）
XWY红眼（雄）
XwY白眼（雄）
♀
♂
假说2:伴X遗传
假说3:伴X和Y遗传
控制白眼的基因（用w表示）
×
♀
P
♂
F1
F2
自由交配
♀♂
♀
♂
红 ：白 = 3 : 1
♂
红眼
白眼
红眼
红 ：白 = 3 ：1
P
F1
F2
×
红眼雌果蝇
XWXW
白眼雄果蝇
XwYw
比例
XWXw红眼雌
XWYw
红眼雄
×
XWXW
红雌
XWXw
红雌
XWYw
红雄
XwYw
白雄
可以解释
作出假说，解释现象
假说2和3均能解释实验现象
假说2:伴X遗传
控制白眼的基因在X染色体上，Y染色体上无相应的等位基因。
假说3:伴X和Y遗传
控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上。
如何验证假说？
设计测交实验，F1与隐性纯合子杂交。
F1中的红眼雌与白眼雄测交、 F1中的红眼雄与白眼雌测交
演绎推理，实验验证
1.摩尔根的果蝇杂交实验
F1中的红眼雌与白眼雄测交
①假说2:伴X遗传
红眼雌
白眼雄
P
F1
XWXw
XwY
×
XWXw
红眼雌
XwXw
白眼雌
XWY
红眼雄
XwY
白眼雄
红雌：白雌：红雄：白雄
= 1：1：1：1
比例
②假说3:伴X和Y遗传
红眼雌
白眼雄
P
F1
XWXw
XwYw
×
XWXw
红眼雌
XwXw
白眼雌
XWYw
红眼雄
XwYw
白眼雄
比例
红雌：白雌：红雄：白雄
= 1：1：1：1
红雌：白雌：红雄：白雄 = 124：115：122：120
实验结果
均符合
演绎推理，实验验证
F1中的红眼雄与白眼雌测交
红眼雄
白眼雌
P
F1
XWY
XwXw
×
XWXw
红眼雌
XWXw
红眼雌
XwY
白眼雄
XwY
白眼雄
红雌 ：白雄 = 1 ：1
比例
假说2:伴X遗传
假说3:伴X和Y遗传
红眼雄
白眼雌
P
F1
XWYw
XwXw
×
XWXw
红眼雌
XWXw
红眼雌
XwYw
白眼雄
XwYw
白眼雄
红雌 ：白雄 = 1 ：1
比例
实验结果
红雌 ：白雄 = 124：120
均符合
演绎推理，实验验证
演绎推理，实验验证
用野生型红眼雄与白眼雌XwXw测交
红眼雄
白眼雌
P
F1
XWY
XwXw
×
XWXw
红眼雌
XWXw
红眼雌
XwY
白眼雄
XwY
白眼雄
红雌 ：白雄 = 1 ：1
比例
红眼雄
白眼雌
P
F1
XWYW
XwXw
×
XWXw
红眼雌
XWXw
红眼雌
XwYW红眼雄
XwYW
红眼雄
全红
比例
实验结果
红雌 ：白雄 = 124：120
控制果蝇的红眼、白眼的基因只位于X染色体上
假说3不符合
假说2:伴X遗传
假说3:伴X和Y遗传
得出结论
控制白眼的基因及其等位基因，只位于X染色体上。即证明了“基因在染色体上”。
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。从孟德尔理论的怀疑者成为孟德尔理论坚定的支持者。
二、基因位于染色体上的实验证据
2.基因与染色体的联系
短硬毛
棒状眼
深红眼
朱红眼
截翅
红宝石眼
白眼
黄身
真核生物基因的载体有
染色体、线粒体、叶绿体
拟核、细胞质（质粒）
原核生物基因的载体有
基因在染色体上呈_________。染色体是基因的__________，________________也是基因的载体。根据基因的存在部位，可将其分为 和 。
线性排列
主要载体
核基因
质基因
线粒体、叶绿体
荧光标记法
人类基因组计划
人类基因组计划（human genome project，HGP）是一项规模宏大，跨国跨学科的科学探索工程，于1990年正式启动。
1对常染色体上相同位置上的基因是相同的或等位基因，所以只需要测定其中1条，X和Y有同源区和非同源区，非同源区上的基因不同，所以全部测定。总共测定24条染色体。
2.基因与染色体的联系
1
1.下列关于基因和染色体关系的叙述，错误的是(　　)
A.萨顿使用类比推理的方法提出基因在染色体上的假说
B.基因在染色体上呈线性排列，每条染色体上都有许多个基因
C.等位基因位于一对姐妹染色单体的相同位置上
D.摩尔根等人首次通过实验证明基因在染色体上
C
等位基因：位于同源染色体相同位置控制相对性状的基因。
习题巩固
2.摩尔根在果蝇杂交实验中发现了伴性遗传，在果蝇野生型个体与白眼突变体杂交实验中，最早能够判断白眼基因位于性染色体上的最关键实验结果是（ ）
A.白眼突变体与野生型个体杂交，F1全部表现为野生型，雌、雄比例为 1∶1
B.F1自由交配，后代出现性状分离，白眼全部是雄性
C.F1雌性与白眼雄性杂交，后代出现白眼，且雌雄中比例均为1∶1
D.白眼雌性与野生型雄性杂交，后代白眼全部为雄性，野生型全部为雌性
B
习题巩固
3.已知果蝇的长翅和截翅由一对等位基因控制。多只长翅果蝇进行单对交配(每个瓶中有1只雌果蝇和1只雄果蝇)，子代果蝇中长翅∶截翅＝3∶1。据此无法判断的是（ ）
A.长翅是显性性状还是隐性性状
B.亲代雌蝇是杂合子还是纯合子
C.该等位基因位于常染色体还是X染色体上
D.该等位基因在雌蝇体细胞中是否成对存在
C
习题巩固
4.(2024·深圳调研)果蝇的红眼基因(R)对白眼基因(r)为显性，位于X染色体上。现有一只红眼雌果蝇与一只红眼雄果蝇交配，F1中约有1/4为白眼。下列叙述错误的是( 　 )
A.亲本雌雄果蝇的基因型为XRXr和XRY
B.子代中白眼果蝇只有雄性
C.白眼雌果蝇的子代中，雄性个体均为白眼
D.果蝇决定红眼和白眼性状的基因与性别决定有关
D
性染色体上的基因并不都与性别决定有关
习题巩固
1
5.果蝇的性别决定是XY型，已知果蝇的眼色红眼和白眼由一对等位基因控制，摩尔根通过果蝇杂交实验如图,证明基因在染色体上，现代科学家发现果蝇和人的性染色体组成和性别的关系如下表所示：下列有关分析不正确的是(　 )
A.F1中无论雌、雄果蝇均表现为红眼，说明红眼是显性性状，白眼是隐性性状
B.若让红眼雄果蝇与白眼雌果蝇杂交，则可通过子代的眼色来判断性别
C.F2白眼雄性个体与F1雌性个体杂交，雌雄后代中表型比均为1∶1，可验证基因在X染色体上
D.Y染色体在人的性别决定中具有决定性的作用，但对果蝇的性别决定没有决定性的影响
C
或在X、Y染色体同源区段
习题巩固
6.下图为果蝇X染色体上一些基因的示意图，请据图完成下列判断
①果蝇的基因全部位于8条染色体上(　　)
②图中白眼基因与朱红眼基因是等位基因(　　)
③精细胞中不可能同时存在白眼基因与朱红眼基因(　　)
④红宝石眼基因在体细胞中可能存在4个(　　)
×
√
×
×
习题巩固
孟德尔遗传规律的现代解释
3
1.分离定律
概念
在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子__________，不相_______；在形成配子时，成对的遗传因子发生_______，______后的遗传因子分别进入不同的配子中，随_____遗传给后代。
成对存在
融合
分离
分离
配子
在杂合体的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；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，独立的随配子遗传给后代。
二、孟德尔遗传规律的现代解释
基因在染色体上，
等位基因位于同源染色体上。
同源染色体分开，等位基因分离。
——分离定律实质
着丝粒分裂，相同基因分离。
减数分裂Ⅰ
减数分裂Ⅱ
实质
1.分离定律
A
A
A
纯合子体细胞
A
配子
配子
同源染色体分离的同时，不一定是等位基因也随着分离，也可能是相同基因的分离。
发生时间
减数分裂Ⅰ后期
1.分离定律
B
b
C
c
D
D
A
A
1.相同基因：
2.等位基因：
3.非等位基因：
4.复等位基因：
在一对同源染色体的相同位置上，控制着相同性状的基因。如AA，DD
在一对同源染色体的相同位置上，控制着相对性状的基因。如Bb，Cc
①位于非同源染色体上的基因， 如AD，符合自由组合定律。
②位于同源染色体上的非等位基因，
如Ab，不符合自由组合定律。
若同源染色体上同一位置上的等位基因的数目在两个以上，
称为复等位基因。如控制人类A、B、O血型的IA、IB、i三个基因。
知识补充
控制不同性状的 的分离和组合是互不干扰的；
在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子 ，
决定不同性状的遗传因子 。
遗传因子
彼此分离
自由组合
研究对象
位于 上的 。
非同源染色体
非等位基因
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， 上的非等位基因自由组合。
非同源染色体
2.自由组合定律
减数分裂Ⅰ
减数分裂Ⅱ
同源染色体上的等位基因随同源染色体的分离而分离；
非同源染色体上的非等位基因随着非同源染色体的自由组合而组合。
实质
减数分裂Ⅰ后期
不是发生在受精作用过程中
发生时间
1.甲图表示基因在染色体上的分布情况， 其中哪组不遵循基因的自由组合定律？为什么？
Aa与Dd和BB与Cc分别位于同一对同源染色体上，不遵循该定律。只有位于非同源染色体上的非等位基因之间，其遗传时才遵循自由组合定律。
习题巩固
同源染色体上的非等位基因不能自由组合
2.图中哪些过程可以发生基因重组？为什么？
④⑤。基因重组发生于产生配子的减数第一次分裂过程中，图①、②过程仅发生了等位基因分离，未发生基因重组。
习题巩固
习题检测
4
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。( )
习题检测


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
习题检测
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
习题检测
4.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；
习题检测
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。果蝇眼睛颜色的杂交实验，共有红眼雌果蝇（XWXW或XWXw）与红眼雄果蝇（XWY）、红眼雌果蝇（XWXW或XWXw）与白眼雄果蝇（XwY）、白眼雌果蝇（XwXw）与白眼雄果蝇（XwY）、白眼雌果蝇（XwXw）与红眼雄果蝇（XWY）杂交等组合。只有白眼雌果蝇（XwXw）与红眼雄果蝇（XWY）杂交的子代，红眼全为雌性，白眼全为雄性，可以通过眼睛颜色判断子代果蝇的性别。
习题检测
5.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。你如何解释这一现象
这些生物的体细胞中的染色体数目虽然减少了一半，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。
习题检测
6.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。
习题检测