2.2基因在染色体上课件(共38张PPT)-2024-2025学年下学期高一生物（人教版）必修2

(共38张PPT)
人教版2019 必修2
第2节 基因在染色体上
第2章 基因和染色体的关系
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1：对人类基因组进行测序，为什么首先要确定哪些染色体
因为基因在染色体上
讨论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，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。
新课引入
19世纪，孟德尔发现了提出了“遗传因子”的概念。
1909年，丹麦生物学家约翰逊提出了“基因”的概念，用以替代遗传因子。
基因在哪里呢？
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。
他发现孟德尔假设的一对遗传因子，也就是等位基因，他们的分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。
于是，他开始进行实验、分析、推理……
一
萨 顿 的 假 说
Part One
一、萨顿的假说
2n=24
受精作用
减数分裂
精子
12条染色体
卵细胞
12条染色体
体细胞
24条染色体
1. 假说内容：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。
基因成对
存在
只有成对的基因中的一个
成对的同源染色体一条来自父方，一条来自母方。
成对的基因一个来自父方，一个来自母方。
基因行为
染色体行为
体细胞
染色体成对
存在
只有成对染色体中的一条
配子
来源
P
配子
F1
P
配子
F1
♂
♀
D
d
Dd
DD
♂
dd
♀
×
×
配子形成和受精过程中有相对稳定的结构。
杂交过程中基因保持完整性和独立性。
传递性质
2. 假说依据：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。
非等位基因在形成配子时自由组合
行为
变化
非同源染色体在减数分裂Ⅰ后期自由组合
基因行为（遗传学） 染色体行为（细胞学）
形态结构 杂交过程中保持完整性和独立性 在减数分裂和受精作用中保持稳定性
存在形式 体细胞中基因成对存在，配子中只有其中一个 体细胞中染色体成对存在，配子中只有其中一条
来源 一个来自父方，一个来自母方 一条来自父方，一条来自母方
组合方式 非等位基因自由组合 非同源染色体自由组合
2. 假说依据：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。
高茎
矮茎
×
减数
分裂
受精
减数
分裂
高茎
减数
分裂
P
配子
F1
F1配子
D D
D
d
D d
D
d d
d
d
D
高茎
高茎
矮茎
高茎
d d
D d
D D
D d
请用萨顿的假说解释孟德尔的一对相对性状杂交实验
高茎用D表示，矮茎用d表示。
思考·讨论
萨顿经推理得出的结论--基因在染色体上究竟是否正确？
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，还需要观察和实验的检验。
3. 类比推理法：根据两个或两类对象有部分属性相同，从而推出他们的其他属性也相同的科学研究方法。
萨顿 W.sutton
(1877-1916)
正因为类比推理的非必然性，萨顿的假说遭到同时代的遗传学家摩尔根的强烈质疑。
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！
摩尔根
他一直琢磨着设计一个实验，探究生物的遗传与染色体到底什么关系。
什么实验材料合适？
二
基因在染色体上的实验证据
Part Two
二、基因在染色体上的实验证据
1.果蝇作为实验材料的优点
（1）易饲养
（2）繁殖快、后代数量多
（3）有易于区分的性状
（4）染色体数目少，易观察
突变型：墨黑眼
突变型：棒眼
突变型：卷翅
突变型：残翅
突变型：短翅
突变型：黄体
二、基因在染色体上的实验证据
2. 染色体组成
4 对染色体 = 3 对常染色体（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）+1 对性染色体（XX/XY）
雌性：3对常染色体+XX
雄性：3对常染色体+XY
1909年，摩尔根开始用果蝇做实验。一天，他偶然在一群红眼果蝇中发现了一只白眼雄果蝇，为了研究白眼性状的遗传规律，他将这只白眼雄果蝇与红眼雌果蝇进行了杂交。
F2
3/4红眼
（♀、♂）
P
F1
红眼（♀♂）
×
3. 果蝇杂交实验
♀红眼
♂白眼
杂交
1/4白眼
（♂）
结果分析：
a. F1全为红眼，说明 为显性；
b. F2红眼和白眼的数量比为3:1，说明符合 定律，红眼和白眼受 等位基因控制。
c. 白眼性状的表现与_______相联系
红眼
分离
性别
一对
4. 提出假说：控制白眼的基因（w）在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。
写出下列基因型：
雌果蝇基因型有：
XWXW（红眼）
XWXw（红眼）
XwXw（白眼）
雄果蝇基因型有：
XWY（红眼）
XwY（白眼）
配子 XW Y
XW
Xw
XWXW 红眼（雌）
XwY 白眼（雄）
XW
Xw
Y
XWXw红眼（雌）
XWY 红眼（雄）
XWXW红眼（雌）
XWY红眼（雄）
XWXw红眼（雌）
XwY白眼（雄）
P
配子
F1
4. 提出假说：控制白眼的基因（w）在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。
F2
×
XWXw
XwY
XW
Xw
Y
Xw
配子
XWXw
XW Y
XwXw
XwY
F1
红雌 ： 红雄： 白雌： 白雄
P
1 ： 1 ： 1 ： 1
实际结果：
126
132
120
115
该结果与基因位于常染色体上时结果相同，因此，该结果无法验证假说。
演绎推理
5. 实验验证
测交一：F1红眼雌与纯合白眼雄测交
思考：
通过该测交实验能否证明基因在X染色体上？
×
XwXw
XWY
P
红眼雌蝇
白眼雄蝇
1 ： 1
F1
该测交结果证明了控制果蝇眼色的基因在X染色体上。
配子
XW
Xw
Y
XWXw
XwY
测交二：F1红眼雄与纯合白眼雌测交
实际结果：
307
290
演绎推理
5. 实验验证
摩尔根等人的工作，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。
得出结论：
X
X
X
Y
XWXW(w)
XW
XW(w)
XW
XWY
XW
XW
证明了基因在染色体上
二、基因在染色体上的实验证据
验证假说：
测交
得出结论：
基因在染色体上
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。
白眼性状的表现总是与性别相联系？
提出问题：
作出假说：
假说
演
绎
法
从此，摩尔根成了 理论的坚定支持者
孟德尔
回顾摩尔根的实验：
6. 基因与染色体的关系
思考
X
X
4对染色体，1.3万个基因
23对染色体，2.6万个基因
（1）一条染色体上有许多个基因。
基因在染色体上是如何排列的呢？
短硬毛
棒状眼
深红眼
朱红眼
截翅
红宝石眼
白眼
黄身
（2）基因在染色体上呈线性排列。
摩尔根和他的学生们经过十多年的努力，发明了测定基因在染色体上相对位置的方法，并绘制了果蝇各种基因在染色体上的相对位置图，说明了：
果蝇X染色体上的一些基因
6. 基因与染色体的关系
三
孟德尔遗传规律的现代解释
Part Three
（1）等位基因：位于同源染色体上同一位置，控制相对性状的基因。
（2）非等位基因：位于非同源染色体上或者同源染色体不同位置上的基因。
1. 等位基因、非等位基因
等位基因：
非等位基因：
相同基因：
A和a、D和d
A和D、A和B、a和B
A
a
B
B
d
D
1 2
3 4
B和B
A
A
A
A
a
a
a
a
分裂
间期
减数
分裂Ⅰ
减数
分裂Ⅱ
减数
分裂Ⅱ
a
a
A
A
A
a
2. 基因分离定律的实质是：在杂合子的细胞中，减数分裂形成配子时，等位基因会随同源染色体的分开而分离。
时间：减数分裂Ⅰ后期
分裂
间期
减数
分裂Ⅰ
减数
分裂Ⅱ
减数
分裂Ⅱ
A
a
B
b
a
a
A
A
b
b
B
B
B
B
a
a
A
A
b
b
A
b
a
B
B
a
A
b
3. 自由组合定律的实质是：在减数分裂过程中，同源染色体上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。
时间：减数分裂Ⅰ后期
还可以产生哪两种配子？
AB、ab
非同源染色体上的非等位基因自由组合
AB、ab
Ab、aB
2对等位基因位于1对同源染色体上时，还能自由组合吗？
A
a
B
b
思考
注意：
（1）只有非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律。
（2）真核生物细胞核基因遵循孟德尔的遗传规律，叶绿体、线粒体中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。
（3）原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。
摩尔根发现了基因的连锁和互换定律——遗传学第三大定律
A
A
a
a
B
B
b
b
A
A
a
a
B
B
b
b
A、B基因连锁
B、b基因互换
4. 基因连锁互换
4. 基因连锁互换
A
a
B
b
A
A
B
B
a
a
b
b
分裂
间期
减数
分裂Ⅰ
A
B
B
A
a
a
b
b
减数
分裂Ⅱ
减数
分裂Ⅱ
A
B
a
b
A
B
a
b
（1）连锁
2对等位基因位于1对同源染色体上
A和B、a和b连锁，可以产生AB、ab两种配子
4. 基因连锁互换
A
a
B
b
分裂
间期
减数
分裂Ⅰ
减数
分裂Ⅱ
减数
分裂Ⅱ
A
B
A
b
a
a
b
B
A
B
a
A
a
b
b
B
（2）互换
2对等位基因位于1对同源染色体上
B和b发生互换，可以产生AB、Ab、aB、ab四种配子
A
A
B
a
b
b
B
a
基因在染色体上的位置 产生配子 自交后代基因型
连锁
互换
4种：
AB、Ab、aB、ab
2种：
AB、ab
9种：
AaBb、AaBB、AABb、AABB、Aabb、AAbb、aaBb、aaBB、aabb
3种：
AaBb、AABB、aabb
4. 基因连锁互换
4种：
AB、Ab、aB、ab
9种：
AaBb、AaBB、AABb、AABB、Aabb、AAbb、aaBb、aaBB、aabb
四
基因位于常染色体orX染色体的判断
Part Four
2. 已知显隐性—雌隐雄显
XaXa × XAY
XAX a 显性
XaY 隐性
F1：
P：
配子：
Xa
XA
Y
（1）若子代性状表现与性别无关，则基因位于常染色体上。
（2）若子代雌性个体全为显，雄性个体全为隐，则基因位于X染色体上。
（1）若正反交结果相同，则基因位于常染色体上。
（2）若正反交结果不同，则基因位于X染色体上。
1. 未知显隐性—正反交
XaXa × XAY
XAX a 显性
XaY 隐性
F1：
P：
配子：
Xa
XA
Y
XAXA × XaY
XAX a 显性
XAY 显性
F1：
P：
配子：
XA
Xa
Y
本节结束！