2.2 基因在染色体上 课件 人教版（2019）必修2 (共57张PPT)

(共57张PPT)
人教版高中生物必修2
第2章第2节
基因在染色体上
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。
问题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。
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。
如果测定46条染色体，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。
问题2: 为什么不测定全部46条染色体，却 只测定人的24条染色体的DNA 序列
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
22条常染色体+性染色体X、Y
问题探讨
目录 1/ 萨顿的假说
CONTENTS
2/ 基因位于染色体上的实验证据
3/ 孟德尔遗传定律的现代解释
萨顿的假说
萨顿的假说
萨顿 (W.Sutton) 美国遗传学家
24条染色体
1903年
体细胞
此时还不知道减数分裂的具体过程，也 还未提出“减数分裂” (1905年提出)
萨顿的假说
煲精胞
24条染色体
联想到基
因的行为
萨顿 (W.Sutton) 美国遗传学家
思
12条染色体
12条染色体
1903年
结合
卵细胞
精子
Dd ③ 配子( D d
体细胞中成对的基因 一个来自父方，
一个来自母方
染色体行为
在配子形成和受精过程中，也有
④只有成对基因中的一个 ④只有成对染色体中的一条
同源染色体
一条来自父方 ， 一条来自母方
基因在杂交过程中保持
萨顿的假说
相对稳定的形态结构
在体细胞中基因
成对存在
完整性和独立性
染色体也是 成对的
基因行为
配子(
③
②
基因行为 染色体行为
YyRr
配子 YR R Yr yr
⑤非等位基因自由组合
配子
⑤非同源染色体自由组合
萨顿的假说
① 基因在杂交过程中保持 完整性和独立性 YyRr 配子 D O 3 d
在体细胞中基因
成对存在
体细胞中成对的基因 一个来自父方，
一个来自母方
④只有成对基因中的一个
Dd
配子 YR YR Yr yr
⑤ 非 等 位 基 因 自 由 组 合
④只有成对染色体中的一条
配子 O
基因行为 存在着明显的平行关系 染色体行为
萨顿的假说
在配子形成和受精过程中，也有 相对稳定的形态结构
同源染色体
一条来自父方， 一 条来自母方
⑤非同源染色体自由组合
染色体也是 成 对 的
配子
③
②
①
染色体行为
萨顿的假说
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
r
一个来自母方 一条来自母方
④只有成对染色体中的一条
④只有成对基因中的一个
⑤非等位基因自由组合
⑤ 非 同 源 染 色 体 自 由 组 合
基因行为
基因在杂交过程中保持
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
在体细胞中基因
成对存在 ②
体细胞中成对的基因
一个来自父方， ③
染色体也是
成 对 的
同源染色体
一条来自父方，
萨顿的假说
存在着明显的平行关系
①
①
② ③
分析减数分裂中基因和染色体的关系
根据萨顿的假说，请你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(途中染色体上的黑色横线代表基因的位置)。
F 配 子
减数
分裂 d
F
d
O
高 茎
D
D- D -
O
D-
O
减数 分裂
减数 分裂
d
D-
O
d
D
d
高 茎 高 茎
高 茎 矮 茎
d d
d
d
矮茎
高 茎
D
O
配子
△D
O
d
P
O
O
基因位于染色体上的实验证据
基因位于染色体上的实验证据
支持
果蝇实验
不相信
更加怀疑
缺少实验证据
摩尔根
孟 德 尔 遗 传 理 论
》》基因位于染色体上的实验证据
1.果蝇的优点
易于区分的 相对性状
染色体数少 便于观察
繁殖快 后代多
假说一演绎法 基因在染 色体上
》》基因位于染色体上的实验证据
2.实验
基因位于染色体上的实验证据
假说一演绎法
观察现象 分析问题 演绎推理 提出问题 提出假说 验证假说
实验检验
得出结论
观察现象
提出问题
分析问题 提出假说
演绎推理 验证假说
实验检验 得出结论
红眼和白眼 长翅和残翅
本实验中
所研究的
相对性状
基因位于染色体上的实验证据
灰体和黑檀体
直翅和卷翅
关于果蝇的红眼白眼
■果蝇的红眼为野生型 (说明是纯合子) 在自然条件下，红眼是果蝇最常见的眼色
■果蝇的白眼为突变型 (实验研究中非常珍贵) 白眼是实验室中发现的突变表型，非常少
摩尔根团队每天需培养、观察并记录数千只果 蝇。为发现白眼突变体，实验室耗费了2年时间 (1908-1910年)持续筛选果蝇种群。
据记载，摩尔根的果蝇实验室每周处理约2万~5万 蝇，两年时间总筛选量超200万只，仅获1只突变体
红眼和白眼
野生型
C
WT
D
wg
灰体和黑檀体
突变型
观察现象
提出问题
分析问题 提出假说
演绎推理 验证假说
实验检验
基因位于染色体上的实验证据
红眼和白眼
本实验中
所研究的
相对性状
得出结论
直翅和卷翅
长翅和残翅
1.是否符合孟德尔遗传定律 如何解释
符合 F 中红眼：白眼比是3:1 也说明红眼为显性，白眼为隐性
2. 发现特殊现象：
白眼性状的表现， 总是与性别 相 联 系。
观察现象
提出问题
分析问题 提出假说
演绎推理 验证假说
实验检验 得出结论
F 红眼 (雌、雄) 3/4
↓( 雌雄交配)
白 眼
( 雄 )
1/4
》 基因位于染色体上的实验证据
红眼(雌) ↓ 白眼(雄)
红眼
F
X
O 士
P
常染色体：
与性别决定无关的染色体(Ⅱ、Ⅲ、 IV)
性染色体：
与性别决定有关的染色体如X、Y 染色体
观察现象 IV
提出问题
Ⅱ Ⅲ Ⅱ
基因位于染色体上的实验证据
演绎推理 验证假说
实验检验 得出结论
Ⅱ Ⅲ
X Y o
分析问题 提出假说
雌 性 ：
XY
(异型)
雌 性 ：
XX
(同型)
IV
Ⅲ
染色体 类 型
Ⅱ
早 X
Ⅲ
X
常染色体：
与性别决定无关的染色体(Ⅱ、Ⅲ、 IV)
性染色体： √
与性别决定有关的染色体如X、Y 染色体
观察现象 提出问题
分析问题 提出假说
演绎推理 验证假说
实验检验 得出结论
摩尔根及其同事设想：
控制白眼的基因(用w 表 示 ) 在X 染色体上，而Y 染色体上不含有它的等 位基因
》》基因位于染色体上的实验证据
Ⅲ
Ⅲ
Ⅲ
Y o
染色体 类 型
IV
X
早 X X
Ⅱ
Ⅱ
观察现象 提出问题
分析问题 提出假说
演绎推理 验证假说
实验检验 得出结论
》》基因位于染色体上的实验证据
性染色体
X Y
非同源区段
同源区段
非同源区段
染色体上 序列高度 相似或相
同的区域
常染色体
同 源 区 段
Ⅱ Ⅱ
观察现象 提出问题
分析问题 提出假说
演绎推理 验证假说
实验检验 得出结论
摩尔根及其同事设想：
控制白眼的基因(用w 表示) 在X 染色体上，而Y 染色体
上不含有它的等位基因
》》基因位于染色体上的实验证据
性染色体
非同源区段
同源区段
W
X Y
非同源区段
如 XDXD 、XDXd 、Xdxd
XDYD 、XDYd 、XdYD 、Xdγd
同源
区段
如XwXw、XwXw、XwXw
XwY XwY
如XBXB 、XBXb 、Xbxb
XBY XbY
位于性染色体上基因型的书写
A(a)Y非同源区段 如 XYA、 XYa
Y X和Y同源区段
D(d)
X非同源区段
X
D(d)
W(w)
B(b)
X
D(d)
W(w)
B(b)
X
D(d)
W(w)
B(b)
性染色体
非同源区段
同源区段
非同源区段
X Y
观察现象 提出问题
分析问题 提出假说
演绎推理 验证假说
实验检验 得出结论
》》基因位于染色体上的实验证据
X X
红眼雌蝇
同源区段
白眼雄蝇
F XW X × X WY
红眼雌性 红眼雄性
配 子 Xw Y
Xw X WXW 红眼(雌) XWY红眼(雄) F
Xw XWXw红眼(雌)XWY白眼 (雄)
观察现象 提出问题
分析问题 提出假说
演绎推理 验证假说
实验检验 得出结论
》》基因位于染色体上的实验证据
P ×
红眼(雌) ↓白眼(雄)
↓(雌雄交配)
白 眼
( 雄 )
1/4
F
红眼
(雌、雄)
3/4
红眼(雌)
Xw× w
Xw
白眼(雄)
XwY
Xw Y
P
配子
红眼
F
O 士
⑨ 思考 ·讨论
摩尔根解释的验证
讨论
1. 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
2. 如果控制白眼的基因在Y染色体上， 还能解释摩尔根的果蝇杂交实验吗
观察现象 提出问题
分析问题 提出假说
演绎推理 验证假说
实验检验
得出结论
》 基因位于染色体上的实验证据
从图2-10可以看出，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。
▲图2-10 果蝇杂交实验分析图解
1.你能运用上述果蝇杂交的知识设计一个实验，来验证他们的 解释吗
白眼雄蝇
思路：验证实验用测 交 — → 红眼 × 白眼
白眼雌蝇
观察现象 提出问题
分析问题 提出假说
演绎推理 验证假说
实验检验
F
配子
XX 红眼(雌)
xw
XY 红眼(雄)
X"
Y
基因位于染色体上的实验证据
P
XWxW 红眼(雌)
X
X“Y白 眼 ( 雄 )
F
Xw
XWx 红 眼 ( 雌 )
X*x” 红 眼( 雌 )
Y
XWY红眼(雄)
X"Y白眼(雄)
配子
Xw
Xw
得出结论
实验一：F 红眼(雌) ×白 眼 ( 雄 ) (回交)
试一试：请写出遗传图解
观察现象 提出问题
分析问题 提出假说
演绎推理
验证假说
实验检验
F
配子
XX 红眼(雌)
xw XWx
XY 红眼(雄)
X" Xx
基因位于染色体上的实验证据
P
XWxW 红眼(雌)
X
X“Y白 眼 ( 雄 )
Y
▲图2-10 果蝇杂交实验分析图解
F
Xw
红眼(雌)
红眼(雌)
Y
XWY红眼(雄)
X"Y白眼(雄)
配子
Xw
Xw
得出结论
观察现象 提出问题
分析问题 提出假说
演绎推理 验证假说
实验检验 得出结论
Xw Xw
XwY XwXw XwY
红眼(雄):白眼(雌):白眼(雄)
1 : 1 : 1
实验一：F 红眼(雌) ×白眼(雄) (回交)
o
P 红眼雌蝇 X 白眼雄蝇
基因位于染色体上的实验证据
X W
X WXw
红眼(雌):
1 :
配子
F
XwY
x w×
O 十
实验一：F 红眼(雌)×白眼(雄) (回交)
P 配子 F F
XWX 红眼(雌) Xw
配子 XW
XWX红眼(雌)
▲图2-10 果蝇杂交实验分析图解
1 : 1 : 1 : 1
实验二：白 眼 ( 雌 ) × 红眼(雄)
( 实 验 一F 获 得) (果蝇杂交实验中的F )
观察现象 提出问题
分析问题 提出假说
演绎推理
验证假说
实验检验
得出结论
》 基因位于染色体上的实验证据
XWY红眼(雄)
X" XX “红眼(雌)
X"Y白眼(雄) X Y
Y
XWY 红眼(雄)
X"Y 白眼(雄)
x X"xW 红眼(雌)
X
观察现象 提出问题
分析问题 提出假说
演绎推理 验证假说
实验检验 得出结论
早 × 白眼雌蝇
X×
X W
XwY
: 白眼(雄)
1
F 红眼雄蝇 XwY
x w
XwXw
红眼(雌)
1
实验一：F 红眼(雌) ×白 眼 ( 雄 ) (回交)
实验二：红眼(雄) × 白眼(雌)
(实验 一F 获得) (果蝇杂交实验中的F )
基因位于染色体上的实验证据
P
配子
F
里 思考 ·讨论
摩尔根解释的验证
讨论
1. 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
2. 如果控制白眼的基因在Y染色体上， 还能解释摩尔根的果蝇杂交实验吗
观察现象 提出问题
分析问题 提出假说
演绎推理 验证假说
实验检验 得出结论
从图2-10可以看出，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。
非同源区段
同源区段
非同源区段
非同源区段
同源区段
非同源区段
基因位于染色体上的实验证据
情 况 二
情 况 一
X Y
X Y
控制白眼的基因在Y染色体上，
控制红眼的基因在X染色体上
非同源区段
同源区段
非同源区段
观察现象 提出问题
分析问题 提出假说
演绎推理
验证假说
实验检验
得出结论
X Y
因为X 染色体上的红眼基因对 白眼基因为显性，所以不会出 现白眼雄果蝇，这与摩尔根的 果蝇杂交实验结果不符；
白眼雄果蝇与红眼雌果蝇的 杂交后代中雄果蝇全为白眼， 也不能解释摩尔根的果蝇杂
非同源区段
同源区段
非同源区段
基因位于染色体上的实验证据
若雄性突变两个基因怎么判断
控制白眼的基因在Y 染色体上，
染色体上没有显性红眼基因
交实验结果。
情 况 二
情 况 一
X Y
且X
性染色体 非同源区段 同源区段 非同源区段 X Y
摩尔根及其同事设想：
控制白眼的基因(用w 表示) 在X染色体上，而Y染色体
上不含有它的等位基因
假说成立
把一个特定的基因和一条特定的染色体——X染色
体联系起来，从而用实验证明了基因在染色体上
观察现象 提出问题
分析问题 提出假说
演绎推理 验证假说
实验检验
得出结论
基因位于染色体上的实验证据
》
测交 基因在染色体上
基因与染色体的
数量关系是什么
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
观察现象
提出问题
白眼性状的
表现总是与 性别相联系
从此，摩尔根成了孟德尔理论的坚定支持者
基因位于染色体上的实验证据
假说一演绎法
演绎推理 验证假说
分析问题 提出假说
实验检验 得出结论
结论1:一条染色体上有许多个 基因
结论2:基因在染色体上呈线性
排列
注 ：基因是具有遗传效应的DNA 片段，“基 因在染色体上呈线性排列” “并不是说基因 的形状是线形的，而是指基因的排列是线性 的 (注意是“线性”,而不是“”线形”)。
基因线性排列是指基因是一个接着一个，之 间没有重复、倒退、分枝等现象。
野生型 转换成直 突变型
实际染色
体位置
长翅
灰身
红眼
直翅
黄 身
白 眼
红宝石眼
截翅
朱 红 眼
深红眼
棒状眼
短硬毛
▲图2-11 果 蝇X 染色体上一些
基 因 的 示 意 图
》 基因位于染色体上的实验证据
基因是不是只 在染色体上
线位置
长芒
卷翅
短翅
黑身
短芒
紫眼
s
基因是不是只
在染色体上
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。
基因位于染色体上的实验证据
遗传因子
分离定律
自由组合定律
同源染色体分离
非同源染色体自由组合
能不能把这些知识联系起来
基因在染色体上
减数分裂I 后期
孟德尔遗传定律的现代解释
孟德尔提出：
Yy
一对遗传因子 或
Rr
不同对遗传因子
Y/y 与 Rr
例 ：Y与R
Y--Yy-3
0 O
Rr
非同源染
色体
以基因型：YyR r 为例
现代解释：
等位基因
孟德尔遗传定律的现代解释
相同基因
非等位基因
一 对同 源染色
体
一对同源 染色体
现代解释：
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 随配子遗传给后代。
孟德尔提出：
分离定律：
在生物的体细胞中，控 制同一性状的遗传因子成 对存在，不相融合；在形 成配子时，成对的遗传因 子发生分离，分离后的遗 传因子分别进入不同的配 子中，随配子遗传给后代。
孟德尔遗传定律的现代解释
现代解释：
基因的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。
孟德尔提出：
自由组合定律
控制不同性状的遗传因子 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 子彼此分离，决定不同性 状的遗传因子自由组合。
孟德尔遗传定律的现代解释
孟德尔遗传定律的现代解释
2对等位基因位于2
对同源染色体上
两对等位基因独立遗传
满足基因的自由组合定律
2对等位基因位于1对
同源染色体上
两对等位基因不独立遗传
不满足基因的自由组合定律
配子种类：AB 、Ab 、aB 、ab
配子比例：1:1:1:1
AaBb 个体自交
后代表型比符合9:3:3:1
配子种类：AB、ab
配子比例：1:1
AaBb 个体自交
后代表型比符合3:1
位置关系 AaBb个体自交
AaBb测交
配子种类： AB、Ab、aB、 ab配子比例：1:1:1:1 后代表型比符合 9:3:3:1
后代表型比符合
1:1:1:1
判断两对等位基因位于一对或两对同源染色体上的方法
配子种类：AB、ab 配子比例：1:1 后代表型比符合3:1
后代表型比符合1:1
配子种类：Ab、aB 配子比例：1:1 后代表型比符合1:2:1
后代表型比符合1:1
判断两对等位基因位于一对或两对同源染色体上的方法
例1.如图为某生物细胞中2对同源染色体上4对等位基因的分布情 况。下列不遵循基因自由组合定律的是A )
A. 和
C. 和
B.
A
和 上
a
D. 和
B
CI
AI
DI
b
C
a
d
D 中 d
例2.如图是某生物细胞内染色体和基因的分布图，①和②、③和④分别是两对同
源染色体，请回答下列问题：
(1)图中属于等位基因有哪些
提示：A与a 、B 与b 、C 与c均属于等位基因。
(2)图中属于非等位基因的有哪些
提示：A(a)和B(b) 、A(a) 和C(c) 、B(b) 和C(c)均属于非等位基因。
(3)上述非等位基因中，能发生自由组合的是哪些
提示：A(a) 和C(c) 、B(b) 和C(c)可发生自由组合。
(4)若不考虑互换，则该生物能产生几种配子
提示：4种配子，分别为ABC、ABc、abC、abc。
孟德尔遗传定律的现代解释
分离定律和自由组合定律的适用条件
①只适用于有性生殖生物的性状遗传；(对无性生殖、克隆均不适用)
②只适用于真核生物的性状遗传； (不适用于原核生物)
③只适用于细胞核遗传； (不适用于细胞质遗传)
④只适用于非同源染色体上的非等 位基因，而不是同源染色体上的非 等位基因。
⑤这是关于两对或两对以上相对性 状的遗传定律。
十
④只适用于同源染色体上
的等位基因。
分离定律 基因的自由组合定律
》》> 概念检测
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 )
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
一 、
一、概念检测
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
( D)
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
拓展应用
1.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
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。
二 、
2.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。你如何解释这现象
这些生物的体细胞中的染色体数日虽然减少了一半，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。
》 一 、概念检测
3.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。
》 一 、概念检测