2.2基因在染色体上课件(共52张PPT)-2024-2025学年下学期高一生物（人教版）必修2

(共52张PPT)
第二章 基因和染色体的关系
第2节 基因在染色体上
或
旧知回顾
Yr
yR
yr
1
4
1
3
减数分裂形成配子时:
等位基因的分离
非等位基因自由组合
减数分裂形成配子时：
同源染色体的分离
非同源染色体自由组合
一、萨顿的发现与假说
1903年，美国遗传学家萨顿用蝗虫细胞作材料，研究精子和卵细胞形成过程
萨顿 1903
一、萨顿的发现与假说
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
按形态结构来分，两两成对，共12对
每对染色体中一条来自父方，一条来自母方
1.萨顿发现：
一、萨顿的发现与假说
2.萨顿假说：
（1）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
（2）依据: 基因和染色体行为存在着明显的平行关系
基因和染色体行为主要有哪些平行关系呢？
阅读P29，勾画出基因与染色体的平行关系的四方面表现并口述：
比较项目 基因的行为 染色体的行为
生殖过程中 存在状态
数量 体细胞中
配子中
体细胞中的 来源
形成配子时的分配特点
只有成对的基因中的一个
只有成对的染色体中的一条
在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构
在杂交过程中保持完整性和独立性
成对
成对
成对的基因：
一个来自父方
一个来自母方
成对的同源染色体：
一条来自父方
一条来自母方
同源染色体分开
非同源染色体自由组合
等位基因分离
非等位基因自由组合
科学研究方法之一
看不见
染色体
假说：基因在染色体上
推理
基因
看得见
类比
平行关系
类比推理
D d
D
d
——
一、萨顿的发现与假说
2.萨顿假说：
（1）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
（2）依据: 基因和染色体行为存在着明显的平行关系
（3）方法:类比推理（根据两个对象有部分属性相同的前提，推论出他
们的其他属性也相同的结论）
高茎
如果你也认为“基因在染色体上”，请在图中的染色体上标出基因符号，解释孟德尔杂交试验。
高茎
×
减数分裂
受精
高茎
P
配子
F1
F1配子
F2
d
D
D
D
D
高茎
矮茎
高茎
矮茎
D
d
d
减数分裂
d
减数分裂
d
D
d
D
d
D
D
d
d
D
d
（注：高茎用D表示，矮茎d表示。染色体的黑线代表基因的位置）
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
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（T.H.Morgan)的强烈质疑
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！
我是一个文明有风度的黑粉！
二、基因位于染色体上的实验证据
摩尔根
1866-1945
1.实验材料——果蝇的优点
个体小、易饲养
繁殖快、后代多
具有多种易于区分的相对性状
染色体数目少（4对8条）
红眼果蝇
朱红眼果蝇
白眼果
野生型
突变型
突变型
长翅果蝇
野生型
突变型
残翅果蝇
突变型
短翅果蝇
雄果蝇
3对常染色体+XY（异型）
雌果蝇
3对常染色体+XX（同型）
注：雌雄同株的植物没有常染色体和性染色体之分
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。(X、Y)
染色体的类型
性染色体
常染色体
性染色体
(2)非同源区段
②基因只存在于X染色体（Ⅱ2区段）上
①基因只存在Y（Ⅱ1区段）上
Ｘ、Ｙ同源区段的基因是成对存在的
(1)同源区段（Ⅰ区段）
基因的表示方法
如果基因在常染色体上:
如果基因在性染色体上:
AA、Aa、aa
先写性染色体（大写），再在其右上角写基因
雌性：
雄性：
雄性：
雌性：
雄性：
XAXA、XAXa、XaXa
XAYA、XAYa、XaYA、XaYa
XYA、XYa
XAXA、XAXa、XaXa
XAY、XAY
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。
阅读P33科学家的故事
二、基因位于染色体上的实验证据
摩尔根
1866-1945
2.摩尔根果蝇杂交实验——观察实验、提出问题
红眼（雌）
白眼（雄）
P
×
红眼
（雌、雄）
F1
F2
红眼（雌、雄）
白眼（雄）
F1雌雄交配
3/4
1/4
分析现象：
说明果蝇的眼色中红色是显性性状
白色是隐性性状
说明果蝇眼色性状的遗传符合孟德尔遗传定律，红眼和白眼受一对等位基因控制
二、基因位于染色体上的实验证据
摩尔根
1866-1945
2.摩尔根果蝇杂交实验——观察实验、提出问题
红眼（雌）
白眼（雄）
P
×
红眼
（雌、雄）
F1
F2
红眼（雌、雄）
白眼（雄）
F1雌雄交配
3/4
1/4
提出问题
F2的白眼果蝇都是雄性
白眼性状的表现为什么总是与性别相联系？
不同现象：
二、基因位于染色体上的实验证据
2.摩尔根果蝇杂交实验——解释问题、作出假说
红眼（雌）
白眼（雄）
P
×
红眼
（雌、雄）
F1
F2
红眼（雌、雄）
白眼（雄）
F1雌雄交配
3/4
1/4
Ⅱ.同一时期，一些生物学家已经在一些
昆虫的细胞中发现了性染色体
摩尔根那个时代已有的理论基础：
Ⅰ.萨顿假说:
基因在染色体上
如果基因位于染色体上，你认为白眼基因可能在性染色体还是常染色体？为什么？
性染色体上
如果位于常染色体上，F2中雌雄果蝇应该都表现为红眼：白眼=3:1
？
二、基因位于染色体上的实验证据
2.摩尔根果蝇杂交实验——解释问题、作出假说
红眼（雌）
白眼（雄）
P
×
红眼
（雌、雄）
F1
F2
红眼（雌、雄）
白眼（雄）
F1雌雄交配
3/4
1/4
控制白眼的基因（w表示）在性染色体上，有几种位置可能？
假说①：控制白眼的基因在Y染色体上(Ⅱ1段)，
X染色体上没有它的等位基因
假说②：控制白眼的基因在X染色体上(Ⅱ2段)，
Y染色体上没有它的等位基因
假说③：控制白眼的基因在X、Y染色体的
同源区段上（Ⅰ段）
摩尔根提出的假说
？
二、基因位于染色体上的实验证据
2.摩尔根果蝇杂交实验——解释问题、作出假说
红眼（雌）
白眼（雄）
P
×
红眼
（雌、雄）
F1
F2
红眼（雌、雄）
白眼（雄）
F1雌雄交配
3/4
1/4
雌果蝇的表现型及基因型：
雄果蝇的表现型及基因型：
红眼： XWXW 或 XWXw
白眼： XwXw
红眼： XWY
白眼： XwY
由于白眼的遗传和性别相关联，且与X染色体的遗传相似，于是“摩尔根及其同事设想，若控制白眼的基因（w表示）在X染色体上(Ⅱ2段)， 而Y染色体上不含它的等位基因，上述现象可以得到合理的解释”（即假设②）
？
二、基因位于染色体上的实验证据
摩尔根果蝇杂交实验遗传图解（红雌： XWXW 或 XWXw；白雌： XwXw；红雄： XWY；白雄： XwY）
红眼（雌）
白眼（雄）
P
×
红眼
（雌、雄）
F1
F2
红眼（雌、雄）
白眼（雄）
F1雌雄交配
3/4
1/4
？
F2
红眼（雌）
白眼（雄）
P
配子
F1
配子
XWXW
XwY
╳
XW
Xw
Y
XWXw
红眼（雌）
XWY
红眼（雄）
╳
XW
Xw
XW
Y
XWXW
红眼（雌）
XWY
红眼（雄）
XWXw
红眼（雌）
XwY
白眼（雄）
3 : 1
二、基因位于染色体上的实验证据
红眼（雌）
白眼（雄）
P
×
红眼
（雌、雄）
F1
F2
红眼（雌、雄）
白眼（雄）
F1雌雄交配
3/4
1/4
假说①：控制白眼的基因在Y染色体上(Ⅱ1段)，
X染色体上没有它的等位基因
P
F1
×
红眼雌
白眼雄
比例
XX
红眼雌
XYw
白眼雄
1 : 1
摩尔根果蝇杂交实验遗传图解
其它两种假设能作出解释吗？
XYw
XX
不符合
二、基因位于染色体上的实验证据
摩尔根果蝇杂交实验遗传图解（红雌： 白雌： 红雄： 白雄： ）
F2
红眼（雌）
白眼（雄）
P
配子
F1
配子
XWXW
XwYw
╳
XW
Xw
Yw
XWXw
红眼（雌）
XWYw
红眼（雄）
╳
XW
Xw
XW
Yw
XWXW
红眼（雌）
XWY
红眼（雄）
XWXw
红眼（雌）
XwYw
白眼（雄）
3 : 1
XWXW 或 XWXw
XwXw
XWYW或XWYw或XwYW
XwYw
假说③：控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上（Ⅰ段）
二、基因位于染色体上的实验证据
2.摩尔根果蝇杂交实验——演绎推理，验证假说
假说③：控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上。
假说②：控制白眼的基因在X染色体上,Y染色体上没有它的等位基因。
如何验证假说？
摩尔根设计了果蝇眼色的反交(测交）实验（白眼雌×红眼雄），并预测实验结果。
假说②测交：白眼（雌） X 红眼（雄）
XwXw X XWY
假说③测交：白眼（雌） X 红眼（雄）
XwXw X XWYW
写出遗传图解预测结果
白眼（雌）
╳
红眼（雄）
XwXw
╳
XWY
XWXw
XwY
红眼（雌）
白眼（雄）
XwXw
╳
XWYW
XWXw
XwYW
红眼（雌）
红眼（雄）
测交（反交）
摩尔根的果蝇杂交实验--实验验证
红雌：白雄=1：1
假说②符合
控制白眼的基因是在X染色体上,Y染色体上没有它的等位基因。
假说②
假说③
摩尔根解释的验证
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。
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？
XWY
红眼雄
XwXw
白眼雌
×
测交亲本
XWXw
红眼雌
XwY
白眼雄
测交子代
测交
实验结果雌果蝇均为红色，雄果蝇均为白色。与理论推测一致，证明了控制果蝇眼色的基因只在X染色体上。
摩尔根解释的验证
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。
讨论
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？
如果控制白眼的基因在Y染色体上，红眼基因在X染色体上，则果蝇的基因型为XWYw，红眼基因对白眼基因为显性，不会出现白眼雄果蝇。与实验结果不符。
如果控制白眼的基因在Y染色体上，且X染色体上没有显性红眼基因，果蝇的基因型为XYw，白眼基因只会随Y染色体遗传，白眼雄果蝇与红眼雌果蝇的杂交后代中雄果蝇全为白眼。与实验结果不符。
2.摩尔根果蝇杂交实验——演绎推理，验证假说
二、基因位于染色体上的实验证据
摩尔根等人亲自做了该测交实验，实验结果与预测相同，证明其假设是正确的，从而证明基因在染色体上，从此，摩尔根成了孟德尔理论的坚定支持者。
×
XwXw
XWY
测交
红眼雌蝇
白眼雄蝇
测交后代
配子
XW
Xw
Y
XWXw
XwY
证明了控制果蝇眼色的基因在X染色体上。
1
1
：
能体现性状与性别相关联
2.摩尔根果蝇杂交实验——演绎推理，验证假说
二、基因位于染色体上的实验证据
×
XWXw
XwY
XW
Xw
Y
Xw
配子
XWXw
XW Y
XwXw
XwY
测交后代
F1
1 ： 1 ： 1 ： 1
实验结果统计：
126
132
120
115
与理论推测一致，完全符合假说
想一想：此测交能证明摩尔根的假设吗？
不能体现性状与性别的关系。
雌红
雄红
雌白
雄白
另一种测交实验，进行演绎推理
2.摩尔根果蝇杂交实验——得出结论
二、基因位于染色体上的实验证据
控制白眼的基因是在X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因。
摩尔根通过实验观察，把一个特定的基因（控制白眼的基因w）和一条特定的染色体（X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。
3.基因和染色体的关系
二、基因位于染色体上的实验证据
X
X
4对染色体，1.3万个基因
23对染色体，2.6万个基因
每种生物的基因数量远远多于生物的染色体数
这说明什么？
一条染色体上有许多个基因
一条染色体上的多个基因在染色体上是如何排列的呢？
3.基因和染色体的关系
二、基因位于染色体上的实验证据
摩尔根和他的学生们，发明了测定基因位于染色体上相对位置的方法，并绘出第一个果蝇各种基因在染色体上排列图谱
结论：基因在染色体上呈线性排列。
荧光标记技术
基因在染色体上
假说—演绎法
回顾摩尔根等人的实验
提出问题：
作出假说：
验证假说：
得出结论：
白眼性状的表现总是与性别相联系？
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。
测交（红眼雄 x 白眼雌）
观察现象：
F1雌雄果蝇均为红眼；F2出现红眼：白眼=3:1，但白眼只有雄性
思考：基因都位于染色体上吗？
真核生物：核基因位于染色体
质基因位于线粒体/叶绿体
染色体是基因的主要载体！！！！
原核生物：没有染色体，基因位于拟核环状DNA或细胞质中质粒DNA
病 毒：无细胞结构，含有的基因亦不位于染色体上。
三、孟德尔遗传规律的现代解释
一对遗传因子就是位于 对 上的 ，如图中 。
不同对的遗传因子就是位于 上的 ，如图中 。
一
同源染色体
等位基因
B与b
D与d
非同源染色体
(两对同源染色体）
非等位基因
AD/Ad
BD/Bd/bD/bd
A与A？
相同基因
AB/Ab？
同源染色体上的非等位基因
等位基因：
非等位基因：
位于同源染色体上同一位置，控制相对性状的基因
位于非同源染色体上或同源染色体不同位置上的基因
三、孟德尔遗传规律的现代解释
发生对象：
基因分离定律 发生时间：
实质：
减数分裂Ⅰ后期
等位基因会随同源染色体的分开而分离
一对同源染色体上的等位基因
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
三、孟德尔遗传规律的现代解释
发生对象：
基因自由组合定律 发生时间：
实质：
减数分裂Ⅰ后期
非同源染色体上的非等位基因自由组合
非同源染色体/两对同源染色体上的等位基因
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
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随非同源染色体自由组合而组合
AB、ab
Ab、aB
三、孟德尔遗传规律的现代解释
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
据下图，下列选项中不遵循基因自由组合定律的是
A
B
C
D
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和B、a和b基因连锁
B、b基因互换
知识拓展：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
知识拓展：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
知识拓展：基因连锁互换
【知识拓展】
以AaBb为例，分析两对等位基因在常染色体上的位置
写出上述三种情况产生的配子种类及比例、自交及测交后代基因型、表型种类及比例（不考虑互换）。
A组 B组 C组
AB:ab=1：1
3：1
1：1
2种
AABB：AaBb：aabb=1：2：1
2种
AaBb：aabb=1：1
Ab:aB=1：1
1：2：1
1：1
3种
AAbb：AaBb：aaBB=1：2：1
2种
Aabb：aaBb=1：1
AB:ab:Ab：aB=1：1：1：1
9：3：3：1
9种
1：1：1：1
AaBb:Aabb:aaBb:aabb=1：1：1：1
4种
4种
例：某动物细胞中位于常染色体上的基因A、B、C分别对a、b、c为显性．
用两个纯合个体杂交得F1，F1测交结果为aabbcc：AaBbCc：aaBbcc：AabbCc=1：1：1：1．则F1体细胞中三对基因在染色体上的位置是（ ）
A． B．
C． D．
测交：
F1 × aabbcc
↓ ↓
abc
↓
aabbcc：AaBbCc：aaBbcc：AabbCc
1： 1 ： 1： 1
B
abc:ABC:aBc:AbC
练习与应用
一、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
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
√
×
B
D
二、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？
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：
子一代无论雌雄，全部为红眼
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：
子代雌果蝇和子代雄果蝇都是既有红眼，也有白眼
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。
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。
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。