【新教材 】2020-2021学年高一生物（人教版（2019）必修二）2.2 基因在染色体上 课件（39张PPT）

第二节 基因在染色体上
教学目标
核心素养
1.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—演绎法。
2．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。
3．认同科学研究需要丰富的想象力，敢于质疑、探索求真的科学精神，以及对科学的热爱。
1生命观念：通过分析基因在染色体上的证明过程，理解结构决定功能的基本观点，进一步领悟“假说—演绎法”。
2科学思维：通过对萨顿的思路分析，领悟并尝试运用类比推理的科学研究方法。
3科学探究：利用果蝇作为实验材料，理解摩尔根等人通过假说—演绎的科学思维方法，证明基因位于染色体上的科学探究过程。
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，为什么首先要确定测哪些染色体？
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。
2：为什么不测定全部46条染色体？
在常染色体中，每对同源染色体上分布的基因是相同的或等位基因，所以每对只测序1条即可；而性染色体X和Y的差别很大，两条性染色体都要测序，因此测定22条常染色体和两条性染色体，共24条。
人类是如何发现基因存在于染色体上的呢
预测出了遗传因子（基因）的客观存在
历时回顾：
孟德尔豌豆杂交实验：
发现了遗传的两大定律
基因究竟在哪里？
减数分裂的研究：
为找到基因提供了最正确的线索
抓住这一线索的人是美国遗传学家：
萨顿
　他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
受精
体细胞
24条染色体
一、萨顿的假说
子代体细胞中的这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
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。
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
基因和染色体存在着明显的平行关系
1.内容
科学研究方法之一
——
类比推理
一、萨顿的假说
(2) 基因在体细胞成对存在，配子中只有其中一个
染色体在体细胞成对存在,配子中只有其中一条
孟德尔分离定律的核心
D d
D
d
减数分裂的核心
(1) 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作用中有稳定的形态结构
孟德尔自由组合定律的核心
AaDd
AD
ad
Ad
aD
减数分裂的核心
(4) 非等位基因在形成配子时自由组合
非同源染色体在减数第一次分裂后期自由组合
(3) 体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方
体细胞中同源染色体一条来自父方，一条来自母方
看不见
染色体
假说：基因在染色体上
推理
基因
看得见
D d
D
d

平行关系
萨顿将基因与染色体
的行为进行比较
科学研究方法之一
——
类比推理法
类比
×
减数
分裂
受 精
减数
分裂
减数
分裂
高 茎
高 茎
高 茎
矮 茎
P
配子
F1
F1配子
d d
d
D
D d
d
D
高茎
矮茎
F2
思考讨论：分析减数分裂中基因和染色体的关系(P30)
D D
D D
D d
D d
d d
D
d
高茎
类比推理得到的结论一定是正确的吗？
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。
孟德尔的遗传理论和萨顿的假说遭到同时代的美国遗传学家摩尔根（T.H.Morgan)的强烈质疑。
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！
摩尔根的这种大胆质疑，科学务实的研究精神是值得我们努力学习的。
“材料选对了就等于实验成功了一半”
果蝇
昆虫纲双翅目，体长3—4mm。在制醋和腐烂水果的地方常常可以看到。
常用作遗传学研究的实验材料。
寻找证据之路……
实验材料
二、基因位于染色体上的实验证据
果蝇的优点
（1）易饲养
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。
（2）繁殖快，后代数量多
雌果蝇一次大约可产卵400个。在室温条件下，大约20h后幼虫就会破壳而出，10天就可以繁殖一代完成生活史。
成虫
蛹
三龄幼虫
二龄幼虫
一龄幼虫
果蝇的优点
（3）果蝇有众多容易区分的相对性状。
红眼
白眼
果蝇的优点
雌性
雄性
性染色体
常染色体
同型
异型
Y大
（4）果蝇染色体数量少
黑腹果蝇体细胞中只有四对染色体，其中一对为决定性别的性染色体，分别为X和Y。
果蝇的优点
二、基因位于染色体上的实验证据（阅读课本P30-P32）
1.实验材料-----果蝇
（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相对性状多而明显
④染色体数少（4对）且形态有明显差别，易于观察。
常染色体３对：
性染色体：
（与性别决定有关的染色体）
同源染色体:
染色体组成：
6+XX(同型)
6+XY(异型）
4对
ⅡⅡ，Ⅲ Ⅲ，Ⅳ Ⅳ （ 与性别决定无关）
雌性同型：ＸＸ
雄性异型：ＸＹ
(2)果蝇体细胞中的染色体组成
红眼
白眼
红眼
红眼
白眼
×
3/4
1/4
P
F1
F2
F1雌雄交配
1 根据哪一现象判断果蝇性状的显隐性？
2 果蝇的眼色这对性状是否遵循分离定律？依据？
3 白眼果蝇都是雄的。为什么白眼个体总是与性别相关联？
2.摩尔根的果蝇杂交实验
(1)过程：
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。
w
X染色体上的白眼基因w书写为：
Xw
红眼基因W书写为：
XW
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）
常染色体上的基因不需标明其位于常染色体上;如：Dd、dd
性染色体上的基因须将性染色体及其上的基因一同写出
注意基因的写法：
W
W
3.解释实验现象：
XWXW红眼（雌）
×
XwY白眼（雄）
XW
Y
Xw
XWY红眼（ 雄 ）
XWXw红眼（ 雌 ）
×
P
F2
F1
配子
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}配子
XW
Xw
XW
Y
XWXW红眼(雌 ）
XWXw红眼(雌)
XWY红眼(雄)
XwY白眼(雄 )
合理的解释
假说的正确
?
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？
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？
测交亲本：
4.演绎推理：设计测交实验
白眼雄蝇
F1红眼雌蝇
×
×
XWXw
XwY
XW
Xw
Y
Xw
配子
XWXw
XW Y
XwXw
XwY
测交后代
雌红 ： 雄红： 雌白： 雄白
F1
1 ： 1 ： 1 ： 1
摩尔根实际的实验结果：
126
132
120
115
与理论推测一致，完全符合假说
但是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，但通过本实验得到了白眼雌果蝇
测交亲本：
F1红眼雌蝇
×
白眼雄蝇
×
XwXw
XWY
测交
红眼雌蝇
白眼雄蝇
1 ： 1
测交后代
摩尔根等人进一步验证：
——证明了控制果蝇眼色的基因在X染色体上
——得出结论
配子
XW
Xw
Y
XWXw
XwY
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？
②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。
①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。
摩尔根解释的验证：
演绎推理，
实验验证：
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？
观察现象，提出问题：
作出假说：
假说
演
绎
法
5.实验方法：
从此，摩尔根成了孟德尔理论的坚定支持者。
三、基因与染色体的数量关系
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。
一条染色体上应该有许多个基因
思考？
结论：
问题：
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
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。证明了：
四、孟德尔遗传规律的现代解释
孟德尔所说的一对遗传因子就是位于___对__________上的_______，不同对的遗传因子就是位于____________上的___________；
一
同源染色体
等位基因
非同源染色体
非等位基因
A与B、C与D
同源染色体：
非同源染色体：
等位基因：
非等位基因：
A与C（D）、B与C（D）
Y与y、R与r
Y(y)与R(r)
A
B
C
D
Y
y
R
r
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，独立的随配子遗传给后代。
D
d
1
2
D
d
1
2
D
d
D
1
D
d
2
d
d
D
D
d
A
a
精原细胞
初级精母细胞
A
a
A
a
次级精母细胞
A
A
a
a
A
a
A
a
精细胞
等位基因分离过程：
1、等位基因的概念：
位于同源染色体上同一位置
控制相对性状的基因
Aa
AA、aa
2、等位基因分离的原因：
随同源染色体的分离而分离
3、等位基因分离的时间：
减数分裂第一次分裂后期
叫做相同基因
d
B
B
a
A
D
等位基因
等位基因
非同源
染色体
非等位基因
相
同
基
因
同源
染色体
同源
染色体
1
2
3
4
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。
A
a
B
b
A
B
A
B
A
B
a
b
a
b
a
b
A
B
A
B
a
b
a
b
a
A
B
b
A
A
B
A
B
a
b
a
b
A
A
b
b
a
a
B
B
或
非等位基因自由组合过程：
自由组合的原因：
随非同源染色体的自由组合而自由组合
自由组合的时间：
减数分裂第一次分裂后期
孟德尔遗传规律的现代解释
减Ⅰ后期
① 时间：
同源染色体的分离
非同源染色体自由组合
② 细胞学基础：
等位基因的分离
非等位基因的自由组合
③ 实质：
总结归纳
基因在染色体上
萨顿的假说
基因和染色体存在着明显的平行关系
内容：基因在染色体上
依据：
基因位于染色
体上的证据
果蝇的杂交实验
结论：基因在染色体上
孟德尔遗传规律的现代解释
基因的分离定律的实质
基因的自由组合定律的实质
小结：
拓展应用
1、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；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。
2、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。