2.2基因在染色体上课件(共41张PPT) --2024-2025学年下学期高一生物（人教版）必修2

(共41张PPT)
第2节
第2章 基因和染色体的关系
人教版高中生物 必修2
基因在染色体上
学习目标
1.阐述基因位于染色体上的实验证据(重、难点)。
2.对孟德尔遗传规律作出现代解释(重、难点)。
问题探究
基因和染色体究竟是什么关系呢？
一
萨顿的假说
一
1、实验材料：蝗虫
萨顿研究蝗虫减数分裂及受精作用过程中染色体行为变化及亲子代染色体数量关系。
父方
(24条)
母方
(24条)
精子
(12条)
卵子
(12条)
受精卵
(24条)
新个体
(24条)
减数分裂
减数分裂
受精作用
分裂分化
一半来自父方
一半来自母方
2、理论基础
孟德尔假设的一对遗传因子，也就是等位基因，它们的分离与蝗虫减数分裂中同源染色体的分离非常相似。
一
萨顿的假说
一
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。
3.假说内容
基因行为（遗传学） 染色体行为（细胞学）
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
传递中的性质
成对存在
成对存在
单个
单个
一个来自父方一个来自母方
一条来自父方一条来自母方
等位基因分离，
非等位基因自由组合
同源染色体分开，
非同源染色体自由组合
杂交过程保持完整性、独立性
在减数分裂和受精作用中保持相对稳定的形态结构
一
萨顿的假说
一
4、假说依据：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。
R
r
非等位基因在形成配子时自由组合
基因行为
染色体行为
行为
变化
非同源染色体在减数分裂Ⅰ后期自由组合
YyRr
Y
y
YR
Yr
yR
yr
等位基因分离
非等位基因自由组合
同源染色体分离
非同源染色体自由组合
分析减数分裂中基因和染色体的关系
任务一
1.根据萨顿的假说，请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(图中染色体上白色横线代表基因的位置，相关基因用D、d表示)。
D D
d d
d
D
D d
D
d
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
任务一
这样推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否还需要实验的验证。
我不相信孟德尔，更难以相信萨顿那家伙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。
不一定
2.基因和染色体的行为存在平行关系。从理论上支持基因在染色体上的假说，但事实是否如此呢？为什么？
摩尔根
(1)基因和染色体的行为存在明显的平行关系，所以基因全部位于染色体上(　　)
(2)体细胞中基因成对存在，配子中只含1个基因(　　)
(3)雌蝗虫体细胞中的24条染色体，12条来自父方，12条来自母方
(　　)
×
×
√
跟踪训练
1.(2023·泉州高一联考)萨顿依据“基因和染色体的行为存在明显的平行关系”，提出“基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代”的假说，下列不属于他所依据的“平行”关系的是
A.基因在杂交过程中保持完整性和独立性；染色体在配子形成和受精过
程中，也有相对稳定的形态结构
B.基因和染色体在体细胞中都是成对存在的，在配子中都只含有成对中的一个(条)
C.受精卵中基因同染色体一样一半来自父方，一半来自母方
D.非等位基因在形成配子时自由组合；非同源染色体在减数分裂Ⅰ后期也自由组合
√
受精卵中的核基因同染色体一样一半来自父方，一半来自母方，质基因几乎全来自母方，不属于萨顿所依据的“平行”关系，C符合题意。
跟踪训练
2.萨顿假说认为“基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的”，下列关于此推测依据的叙述，不正确的是
A.基因和染色体在杂交过程中均能保持完整性和独立性
B.体细胞中基因和染色体均成对存在
C.生殖细胞中基因和染色体均单个存在
D.体细胞中基因的数目与染色体数目相等
√
一条染色体上含有多个基因，基因数目与染色体数目不相等，D错误。
一
基因位于染色体上的实验证据
二
请结合教材P30果蝇的相关信息，总结果蝇作为遗传学的优点。
主要科学家：摩尔根
实验材料：果蝇
触角足
卷翅
黑体
无翅
1
2
果蝇作为材料的优点
①有许多易于区分的相对性状；
②培养周期短；
③成本低；
④易饲养；
⑤染色体数目少，便于观察。
摩尔根和他的学生们在哥伦比亚大学建立的享誉学术界的果蝇室，其实只有26.8平方米大，里面挤满了8张实验台。1908年摩尔根安排一个研究生在暗室里饲养果蝇，希望能产生一种果蝇，他们的眼睛因不用而退化，这位学生让果蝇在暗无天日的世界里繁殖了68代，但研究毫无进展，大约在1910年5月，在暗室里诞生了一只白眼雄果蝇。
科学事实
①突然出现的白眼性状是显性还是隐性？
②对于红眼和白眼这一对相对性状的遗传
遵不遵循孟德尔的分离定律呢？
思考
一
基因位于染色体上的实验证据
二
一
基因位于染色体上的实验证据
二
F2
F1
P
1
1
1
1
:
:
:
×
×
白眼(♂)
红眼(♀)
红眼(♀)
红眼(♂)
红眼♀
红眼♀
红眼♂
白眼♂
分析实验现象：
1.眼色的显性性状是？
2.眼色遗传是否遵循分离定律？
红眼
是，F1自交后代的性状分离比为3∶1
提出问题：
白眼性状为什么与性别相关联？
探究过程
观察实验、提出问题
一
基因位于染色体上的实验证据
二
性染色体
X
Y
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
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
X、Y同源区段的基因是成对存在的。
同源区段：
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：
-
Ⅰ、Ⅲ
Ⅱ
一
基因位于染色体上的实验证据
二
探究过程
假说一：控制眼色的基因只在Y染色体上。
假说二：控制眼色的基因只在X染色体上。
假说三：控制眼色的基因在X、Y染色体同源区上。
如果按照萨顿的假说：基因在染色体上,那么,控制
白眼的基因是在常染色体上还是在性染色体上呢
如果在性染色体体上存在哪些可能？如何验证？
提出假说 解释问题
P：
F1：
F2：
红（雌、雄）
白 (雄)
3/4
1/4
红眼 （雌、雄）
×
F1雌雄交配
×
摩尔根
如果只位于Y染色体上，则F1中应有白眼雄果蝇出现。
一
基因位于染色体上的实验证据
二
探究过程
提出假说 解释问题
P：
F1：
F2：
红（雌、雄）
白 (雄)
3/4
1/4
红眼 （雌、雄）
×
F1雌雄交配
(XWY)
红眼
(XwXw)
白眼
(XwY)
白眼
(XWXW)或(XWXw)
红眼
雄果蝇
雌果蝇
假说二：控制眼色的基因只在X染色体上
一
基因位于染色体上的实验证据
二
探究过程
P
F1
F2
×
XWXW
XwY
XW
Y
Xw
配子
XWY
XWXw
×
Xw
XW
Y
XW
XWXW（雌）
XWXw（雌）
XWY（雄）
XwY（雄）
3/4红眼（雌、雄） 1/4白眼（雄）
对杂交现象的解释
配子
——遗传图解
假说二：控制眼色的基因只在X染色体上
提出假说 解释问题
一
基因位于染色体上的实验证据
二
探究过程
XWXw × XwY
XWX w
XwY
F1：
P：
配子：
红眼（雌） 白眼（雄）
XW Xw
Xw
Y
XwXw
XWY
红雌
白雌
红雄
白雄
XWY × XwXw
XWX w
红雌
XwY
白雄
F1：
P：
配子：
红眼（雄） 白眼（雌）
XW
Xw
Y
测交方案1
测交方案2
演绎推理
还有其他测交方案吗？
雌果蝇均为红眼,雄果蝇均为白眼。
假说二：控制眼色的基因只在X染色体上
一
基因位于染色体上的实验证据
二
探究过程
红眼雌蝇 红眼雄蝇 白眼雌蝇 白眼雄蝇
126 132 120 115
实验结果：
子代中雌蝇均为红眼，雄蝇均为白眼。
得出结论：控制果蝇白眼的基因只位于X染色体上，而Y染色体不含其等位基因，基因在染色体上。
测交方案1
测交方案2
实验验证 得出结论
一
基因位于染色体上的实验证据
二
探究过程
P
F1
F2
×
XWXW
XwYw
XW
Yw
Xw
配子
XWYw
XWXw
×
Xw
XW
Yw
XW
XWXW（雌）
XWXw（雌）
XWYw（雄）
XwYw（雄）
3/4红眼（雌、雄） 1/4白眼（雄）
对杂交现象的解释
配子
如何设计验证是假说二还是假说三？
测交实验
——遗传图解
假说三：控制眼色的基因在 X、Y染色体同源区上
提出假说 解释问题
一
基因位于染色体上的实验证据
二
探究过程
XWXw × XwYw
XWX w
XwYw
F1：
P：
配子：
红眼（雌） 白眼（雄）
XW Xw
Xw
Yw
XwXw
XWYw
红雌
白雌
红雄
白雄
XWY W × XwXw
XWX w
红雌
XwY W
F1：
P：
配子：
红眼（雄） 白眼（雌）
XW
Xw
Y W
测交方案1
测交方案2
演绎推理
假说三：控制眼色的基因在X、Y染色体同源区上
红雄
XY的同源区段 雌雄均红眼
与实验结果不一致
一
基因位于染色体上的实验证据
二
探究过程
演绎推理
测交
得出结论
基因在染色体上
白眼性状的表现总是与性别相联系
提出问题
假说
演
绎
法
作出假说
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
实验验证
测交结果
回顾摩尔根的果蝇杂交实验实验：假说-演绎法
从此，摩尔根成了 孟德尔 理论的坚定支持者。
一
基因位于染色体上的实验证据
二
进一步探究
（1）现象：每种生物的基因数量远多于染色体数目
X
X
4对染色体，1.3万个基因
23对染色体，2.6万个基因
（2）推测：一条染色体上有许多个基因
（3）证明方法：
摩尔根和他的学生发明了测定基因位于染色体上的相对位置的方法，并绘制出第一个果蝇各种基因在染色体上相对位置图。
一
基因位于染色体上的实验证据
二
进一步探究
资料：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。
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。
回应问题探究
对人类基因组计划测序时，为什么首先要确定哪些染色体呢？为什么不直接测定46条染色体呢？
因为人类有22对常染色体，1对性染色体。每对同源染色体上的分布的是相同基因或等位基因，所以只需要对其中1条进行测序，而X/Y染色体差别很大，基因差异也大，所以两条都要测。如果46条都测，耗资巨大，工作量也会增加，而且得到的绝大多数基因序列也都是重复的。
(1)摩尔根的果蝇杂交实验运用了假说—演绎法(　　)
(2)性染色体只存在于生殖细胞中，常染色体只出现在体细胞中(　　)
(3)染色体和基因并不是一一对应关系，一条染色体上含有很多个基因(　　)
√
×
√
跟踪训练
3.果蝇作为遗传实验材料的优点不包括
A.有易于区分的相对性状
B.繁殖快，后代数量多
C.取材容易，便于饲养
D.自然状态下都是纯种
√
果蝇在自然状态下不一定都是纯种，D符合题意。
跟踪训练
4.摩尔根研究果蝇的眼色遗传实验过程如图所示。下列叙述中错误的是
A.果蝇的眼色遗传遵循分离定律
B.摩尔根和孟德尔的豌豆杂交实验一样，
都采用了“假说—演绎”的研究方法
C.F2的红眼雌果蝇中纯合子占1/2
D.选用自然界中的红眼雄果蝇与白眼雌
果蝇进行实验不可以确定基因所在位置
√
跟踪训练
根据F2的性状分离比为3∶1可知，果蝇的眼
色受一对等位基因控制，其遗传遵循分离定
律，A正确；
摩尔根和孟德尔的豌豆杂交实验一样，都
采用了“假说—演绎”的研究方法，B正确；
亲本基因型分别为XWXW、XwY，F1红眼雌、雄果蝇的基因型分别为XWXw、XWY，F2的基因型为XWXW、XWXw、XWY、XwY，F2的红眼雌果蝇中纯合子(XWXW)占1/2，C正确。
一
孟德尔遗传规律的现代解释
三
1、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。
D
d
D
D
d
d
D
D
d
d
D
D
d
d
一
孟德尔遗传规律的现代解释
三
2、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。
基因自由组合定律的实质
任务三
(1)图中属于等位基因的有______________________。
(2)图中非等位基因有___________________________
___________________________________________。
A与a、B与b、C与c
A(或a)和C(或c)、
B(或b)和C(或c)、A(或a)和B(或b)
(3)上述非等位基因中，能自由组合的是_______________________________。
A(或a)和C(或c)、B(或b)和C(或c)
(4)不考虑同源染色体非姐妹染色单体间的互换，该生物能产生____种配子，分别是___________________________。
ABC、ABc、abC、abc
4
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是两对同源染色体，请回答下列问题：
选用雄性生殖器官的原因
核心归纳
(1)同源染色体上等位基因的分离与非同源染色体上的非等位基因间的自由组合同时进行，都发生在减数分裂Ⅰ后期。
(2)同源染色体上每对等位基因的遗传均遵循基因的分离定律。
(3)减数分裂时自由组合的是非同源染色体上的非等位基因(即两对等位基因必须位于两对同源染色体上)，而不是所有的非等位基因，因为同源染色体上的非等位基因的遗传不遵循基因的自由组合定律。
(4)真核生物的细胞核基因位于染色体上，细胞质基因位于叶绿体和线粒体的DNA上；真核生物细胞质中的基因与原核生物中的基因在遗传过程中均不遵循孟德尔的两个遗传规律。
关于基因自由组合定律的几点说明
(1)一对同源染色体上的两个A基因属于等位基因(　　)
(2)基因分离定律的实质是等位基因随非同源染色体的分开而分离
(　　)
(3)非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合，说明核基因和染色体行为存在平行关系(　　)
(4)非同源染色体自由组合，使所有非等位基因之间也发生自由组合
(　　)
×
×
√
×
跟踪训练
5.某植物体细胞内三对基因在染色体上的位置情况如图所示，三对基因分别单独控制不同的相对性状。下列相关叙述正确的是
A.图中A、a和B、b的遗传遵循基因的自由组合定律
B.基因型为AaBb的个体自交后代会出现4种表型，比例
为9∶3∶3∶1
C.如果基因型为AaBb的个体在产生配子时没有发生染色
体互换，则它可产生4种配子
D.三对基因的遗传均遵循基因的分离定律
√
跟踪训练
图中A和B、a和b基因位于一对同源染色体上，不遵循基因的自由组合定律，因此基因型为AaBb的个体自交后代不会出现9∶3∶3∶1的性状分离比，A、B错误；
图中A和B、a和b基因位于一对同源染色体上，如果
基因型为AaBb的个体在产生配子时没有发生染色体
互换，则它可产生AB和ab 2种配子，C错误；
据题意可知，三对等位基因分别单独控制不同的相对
性状，三对等位基因的遗传均遵循基因的分离定律，D正确。
跟踪训练
6.(2023·西安高一期中)现有四个纯种果蝇品系，其中品系①的性状均为显性，品系②～④均只有一种性状是隐性，其余性状均为显性。这四个品系的隐性性状及控制该隐性性状的基因所在的染色体如表所示。
现要设计验证孟德尔遗传定律的第一步杂交实验，下列相关叙述正确的是
A.若通过观察体色验证基因的分离定律，可选择交配品系组合为②×④
B.若通过观察翅型验证基因的分离定律，必须选择交配品系组合①×②
C.若验证基因的自由组合定律，可选择观察体色与眼色两对相对性状
D.若验证基因的自由组合定律，可选择观察翅型和体色两对相对性状
√
品系 ① ② ③ ④
隐性性状 残翅 黑身 紫红眼
相应染色体 Ⅱ、Ⅲ Ⅱ Ⅱ Ⅲ
跟踪训练
若通过观察体色验证基因的分离定律，可选择交配品系组合为①×③或②×③或③×④，选择②×④涉及两对等位基因，且不涉及体色这对相对性状，A错误；
若通过观察翅型验证基因的分离定律，可选择交配品系组合为①×②或②×③或②×④，B错误；
品系 ① ② ③ ④
隐性性状 残翅 黑身 紫红眼
相应染色体 Ⅱ、Ⅲ Ⅱ Ⅱ Ⅲ
跟踪训练
要验证基因的自由组合定律，则控制两对相对性状的基因要位于不同对的同源染色体上，控制翅型和体色的基因都位于Ⅱ号染色体上，控制眼色的基因位于Ⅲ号染色体上，所以可选择观察体色与眼色两对相对性状来验证基因的自由组合定律，C正确；
控制翅型和体色的基因都位于Ⅱ号染色体上，因此选择翅型和体色即选择②×③不能验证基因的自由组合定律，D错误。
品系 ① ② ③ ④
隐性性状 残翅 黑身 紫红眼
相应染色体 Ⅱ、Ⅲ Ⅱ Ⅱ Ⅲ