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(共33張PPT)
第四節 基因位于染色體上
第一章 遺傳的細胞基礎
第1課時
孟德爾
孟德爾用“遺傳因子"闡明了豌豆雜交實驗中的遺傳規律，但他并沒有指出“遺傳因子"究竟是什么。
薩頓
1903年，美國遺傳學家薩頓在研究蝗蟲精子和卵細胞形成的過程中發現，孟德爾假設的遺傳因子，即基因分離和組合的行為與減數分裂中染色體的行為之間存在著平行關系。
約翰遜
1909年丹麥生物學家約翰遜提出了“基因”的概念，取代了“遺傳因子”。
情境導入
積極思維
果蠅有什么“過人之處 呢”
事實：
1.1909年，美國科學家摩爾根(T.H. Morgan，1866-1945)開始在實驗室培養黑腹果蠅，并用作實驗材料。
2.黑腹果蠅易培養，繁殖快。在自然環境中，果蠅常常生活在腐爛的水果上。雌果蠅一次大約可產卵400個。在室溫條件下，大約20h后幼蟲就會破殼而出，10 天就可以繁殖一代，完成其生活史。
3.黑腹果蠅易于遺傳操作。雌性個體長約2.5 mm，雄性個體稍短。在顯微鏡下，科學家就能對這種昆蟲進行觀察和研究。
4.黑腹果蠅體細胞中只有四對染色體，其中一對為決定性別的性染色體，分別用X和Y表示。性染色體組成為XX的個體為雌性，性染色體組成為XY的個體為雄性。
積極思維
果蠅有什么“過人之處 呢”
思考
概述：孟德爾采用豌豆做實驗，其優點是什么？
豌豆是嚴格的自花傳粉、閉花授粉植物，在自然狀態下；豌豆一般為純合子。
豌豆具有一些穩定的、容易區分的相對性狀（如花有紫色和白色性狀）；
成熟后的豆粒（種子）都留在豆莢中，這些都有利于實驗者的觀察和計數。
豌豆生長周期短、一次能繁殖產生許多后代，容易收集， 大量數據用于分析。
豌豆花大易于人工授粉。
積極思維
果蠅有什么“過人之處 呢”
思考
概述：摩爾根選擇黑腹果蠅做實驗，它們有哪些“過人之處”？
1.飼養容易
用一只牛奶瓶，放一些搗爛的香蕉，就可以飼養數百甚至上千只果蠅。
積極思維
果蠅有什么“過人之處 呢”
思考
概述：摩爾根選擇黑腹果蠅做實驗，它們有哪些“過人之處”？
2.繁殖快
雌果蠅一次大約可產卵400個。在室溫條件下，大約20h 后幼蟲就會破殼而出，10天就可以繁殖一代完成生活史。
成蟲
蛹
三齡幼蟲
二齡幼蟲
一齡幼蟲
積極思維
果蠅有什么“過人之處 呢”
思考
概述：摩爾根選擇黑腹果蠅做實驗，它們有哪些“過人之處”？
3.黑腹果蠅易于遺傳操作
雌性個體長約2.5mm，雄性個體稍短。在顯微鏡下，科學家就能對這種昆蟲進行觀察和研究。
雌性
雄性
性染色體
常染色體
同型
異型
Y大
積極思維
果蠅有什么“過人之處 呢”
思考
概述：摩爾根選擇黑腹果蠅做實驗，它們有哪些“過人之處”？
4.果蠅染色體數量少
黑腹果蠅體細胞中只有四對染色體，其中一對為決定性別的性染色體，分別為X和Y。
紅眼
白眼
積極思維
果蠅有什么“過人之處 呢”
思考
概述：摩爾根選擇黑腹果蠅做實驗，它們有哪些“過人之處”？
5.果蠅有眾多容易區分的相對性狀。
積極思維
果蠅有什么“過人之處 呢”
思考
概述：孟德爾采用豌豆做實驗，其優點是什么？
生長周期短、繁殖快、
染色體少、基因結構簡單等“過人之處”。
基因位于染色體上的實驗證據
P
F1
F2
紅（雌、雄）：白 (雄)=3:1
×
F1雌雄交配
白雄 782
紅雌 2495
紅雄 1011
紅眼雌果蠅
白眼雄果蠅
紅眼雄
紅眼雌
理論分析：
①紅眼為 顯性 性狀
②F2中，紅 : 白≈3:1，果蠅的眼色
遺傳符合基因 分離 定律
③F2中白眼果蠅只有 雄性
提出問題
為什么白眼性狀的表現總與性別相關聯？
X
Y
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
非同源區段（特有區域）
①基因只存在于X染色體（Ⅰ區段）上
②基因只存在Y（Ⅲ區段）上
Ｘ、Ｙ同源區段的基因是成對存在的。
在同源區段Ⅱ（共有區域）
X Y
-
雄性：
XY
-
雄性：
X Y
-
雄性：
-
如果基因在常染色體上:
如果基因在性染色體上:
DD、Dd、dd
則將基因符號寫在性染色體符號的右上角。如XWXW
基因的表示方法
X
Y
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
假說①：控制白眼的基因是在Y染色體上，
X染色體上沒有它的等位基因。
假說②：控制白眼的基因是在X染色體上，
Y染色體上沒有它的等位基因。
假說③：控制白眼的基因在X、Y染色體
的同源區段上。
提出假說
X特有區段
Y特有區段
假說②：控制白眼的基因是在X染色體上,Y染色體上沒有它的等位基因。
紅 ：白 = 3 ：1
P
F1
F2
×
紅眼雌果蠅
XWXW
白眼雄果蠅
XwY
比例
XWXw
紅眼雌
XWY
紅眼雄
×
XWXW
紅雌
XWXw
紅雌
XWY
紅雄
XwY
白雄
×
♀
P
♂
F1
F2
自由 交配
♀♂
♀
♂
紅 ：白 = 3 : 1
♂
紅眼
白眼
紅眼
實驗一：果蠅雜交實驗
提出假說
XWXw × XwY
XWX w
XwY
F1：
P：
配子：
紅眼（雌） 白眼（雄）
XW Xw
Xw
Y
XwXw
XWY
紅雌
白雌
紅雄
白雄
XWY × XwXw
XWX w 紅雌
XwY白雄
F1：
P：
配子：
紅眼（雄） 白眼（雌）
XW
Xw
Y
演繹推理
設計測交實驗，F1與隱性純合子雜交。
1 ： 1 ： 1 ： 1
比例：
1 ： 1
比例：
測交方案1
測交方案2
紅眼雌蠅 紅眼雄蠅 白眼雌蠅 白眼雄蠅
126 132 120 115
實驗結果：
子代中雌蠅均為紅眼，雄蠅均為白眼。
得出結論：控制果蠅白眼的基因只位于X染色體上，而Y染色體不含其
等位基因，基因在染色體上。
測交方案1
測交方案2
實驗驗證 得出結論
一個特定的基因（控制白眼的基因w）和一條特定的染色體（X染色體）聯系起來
一個特定的基因位于一條特定的染色體上，也就證明了基因位于染色體上。
證明基因位于染色體上
演繹推理
根據假說預期測交實驗結果
得出結論
實驗結果與預期結果一致，假說成立—
基因在染色體上
白眼性狀的表現總是與性別相聯系
提出問題
假說
演
繹
法
作出假說
控制白眼基因（w）在X染色體上，而Y染色體上
不含有它的等位基因
實驗驗證
進行測交實驗
假說—演繹法
從此，摩爾根成了 孟德爾 理論的堅定支持者
筆記：薩頓假說的研究方法：類比推理法
摩爾根果蠅雜交實驗研究方法：假說—演繹法
測交實驗親本：隱雌顯雄
回顧摩爾根的果蠅雜交實驗方法
X
Y
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
假說①：控制白眼的基因是在Y染色體上，
X染色體上沒有它的等位基因。
假說②：控制白眼的基因是在X染色體上，
Y染色體上沒有它的等位基因。
假說③：控制白眼的基因在X、Y染色體
的同源區段上。
提出假說
X特有區段
Y特有區段
假說①：控制白眼的基因是在Y染色體上，X染色體上沒有它的等位基因。
控制白眼的基因（用w表示）
P
F1
×
紅眼雌果蠅
X X
白眼雄果蠅
X Yw
比例
X X
紅眼雌
X Yw
白眼雄
1 : 1
×
♀
P
♂
F1
♀♂
紅眼
白眼
紅眼
不符合
提出假說
假說③：控制白眼的基因在X、Y染色體的同源區段上。
紅 ：白 = 3 ：1
P
F1
F2
×
紅眼雌果蠅
XWXW
白眼雄果蠅
XwYw
比例
XWXw
紅眼雌
XWYw
紅眼雄
×
XWXW
紅雌
XWXw
紅雌
XWYw
紅雄
XwYw
白雄
×
♀
P
♂
F1
♀♂
紅眼
白眼
紅眼
符合
提出假說
紅眼雌
白眼雄
P
F1
XWXw
XwYw
×
XWXw
紅眼雌
XwXw
白眼雌
XWYw
紅眼雄
XwYw
白眼雄
比例
假說③：控制白眼的基因在X、Y染色體的同源區段上。
紅眼雄
白眼雌
P
F1
XWYw
XwXw
×
XWXw
紅眼雌
XwYw
白眼雄
比例
紅雌 ：白雌 ： 紅雄 ： 白雄
1 ： 1 ： 1 ： 1
紅雌 ：白雄 = 1 ：1
回交
演繹推理
設計測交實驗，F1與隱性純合子雜交。
摩爾根果蠅雜交實驗
白眼（雌）
╳
紅眼（雄）
XwXw
╳
XWY
XWXw
XwY
紅眼（雌）
白眼（雄）
XwXw
╳
XWYW
XWXw
XwYW
紅眼（雌）
紅眼（雄）
②白眼基因只位于X染色體上。
白眼基因位于X和Y染色體同源區段上。
正交
反交
③
符合
不符合
紅眼（雌）
白眼（雌）
紅眼（雌、雄）
P ×
F1
紅眼雌性 白眼雄性
126 115
假說 假說1：控制果蠅眼色的基因只位于X染色體上，而Y染色體上沒有 假說2：控制果蠅眼色的基因位于X、Y染色體的同源區段上
圖解
實驗驗證，得出結論：
控制果蠅紅眼、白眼的基因只位于X染色體上
設計測交實驗
紅眼雌性 白眼雄性
126 115
實施測交實驗
測交實驗親本：隱雌顯雄（純合子）
XWXw × XwY
XWX w
XwY
F1：
P：
配子：
紅眼（雌） 白眼（雄）
XW Xw
Xw
Y
XwXw
XWY
紅雌
白雌
紅雄
白雄
XWY × XwXw
XWX w 紅雌
XwY白雄
F1：
P：
配子：
紅眼（雄） 白眼（雌）
XW
Xw
Y
測交方案1
測交方案2
演繹推理
設計測交實驗，F1與隱性純合子雜交。
1 ： 1 ： 1 ： 1
比例
1 ： 1
比例
× √
測交實驗親本：隱雌顯雄（純合子）
(1)驗證摩爾根的假說不能用F1中紅眼雌果蠅和F2中的白眼雄果蠅，因為無論
基因在X染色體還是在常染色體上，或者是在X、Y染色體的同源區段上，
結果相同。
(2)摩爾根的驗證實驗不是直接選擇白眼雌果蠅和F1中紅眼雄果蠅雜交，因為
在摩爾根的雜交實驗中沒有出現白眼雌果蠅，摩爾根的雜交實驗中只出現
了白眼雄果蠅。
測交實驗親本：隱雌顯雄（純合子）
不是所有的測交都可以驗證假說
思維拓展
摩爾根果蠅雜交實驗
白眼（雌）
╳
紅眼（雄）
XwXw
╳
XWY
XWXw
XwY
紅眼（雌）
白眼（雄）
XwXw
╳
XWYW
XWXw
XwYW
紅眼（雌）
紅眼（雄）
②白眼基因只位于X染色體上。
白眼基因位于X和Y染色體同源區段上。
反交
③
符合
不符合
Y ≠ YA:子代雄性全是紅色
Y = Ya
基因在染色體上呈線性排列。
熒光標記技術
果蠅有4對染色體，攜帶的基因大約有1.3萬多個。 人有23對染色體，攜帶的基因大約有2.6萬個。
一條染色體上有許多個基因。
真核生物的核基因位于染色體上質基因位于線粒體、葉綠體中原核生物無染色體，基因位于擬核DNA或質粒DNA
果蠅X染色體上一些基因示意圖
短硬毛
棒狀眼
深紅眼
朱紅眼
截翅
紅寶石眼
白眼
黃身
摩爾根和他的學生們，設計測量出：第一個果蠅各種基因在染色體上排列圖譜。
摩爾根果蠅雜交實驗
摩爾根這項研究的重要意義是，首次把一個特定的基因和一條染色體聯系起來，證明了基因位于染色體上。此后，摩爾根和他的學生一起將許多基因定位在染色體上，并發現基因在染色體上呈線性排列。由于對基因學說所做出的貢獻，他榮獲了 1933 年諾貝爾生理學或醫學獎。
摩爾根果蠅雜交實驗
課堂小結
在基因與染色體的關系研究中，科學家們的貢獻。
基因位于染色體上的實驗證據
薩頓假說
基因位于染色體上的實驗證據
基因與染色體的關系
基因和染色體的行為存在著明顯的平行關系
基因位于染色體上
并非所有的基因都位于染色體上，染色體是基因的主要載體。
積極思維：果蠅有什么過人之處呢？
拓展：果蠅體細胞中的的染色體組成
基因在染色體上的實驗證據
隨堂訓練
1.果蠅作為遺傳實驗材料的優點不包括（ ）
A.有易于區分的相對性狀 B.繁殖快，后代數量多
C.自然狀態下都是純種 D.取材容易，便于飼養
C
2.下列選項中不屬于薩頓所依據的“基因和染色體的行為存在明顯的平行關系”的是（ ）
A.受精卵中基因同染色體一樣一半來自父方，一半來自母方
B.基因和染色體在體細胞中都是成對存在的，在配子中都只含有成對中的一個(條)
C.基因在雜交過程中保持完整性和獨立性；染色體在配子形成和受精過程中，也有相對穩定的形態結構
D.非等位基因在形成配子時自由組合；非同源染色體在減數分裂Ⅰ后期也自由組合
A
隨堂訓練
3.摩爾根研究果蠅的眼色遺傳實驗過程如圖所示。下列敘述中錯誤的是( )
A.果蠅的眼色遺傳遵循分離定律
B.摩爾根和孟德爾的豌豆雜交實驗一樣，
都采用了“假說—演繹”的研究方法
C.F2的紅眼雌果蠅中純合子占1/2
D.若用紅眼雄果蠅和白眼雌果蠅作親本
進行雜交，則子代表型與圖中F1相同
D
隨堂訓練
4.果繩的紅眼為伴性顯性遺傳，其隱性性狀為白眼，在下列雜交組合中，通過眼色即可直接判斷子代果蠅性別的一組是 （ ）
A、雜合紅眼雌果蠅×紅眼雄果蠅
B、白眼雌果蠅×紅眼雄果蠅
C、雜合紅眼雌果蠅×白眼雄果蠅
D、白眼雌果蠅×白眼雄果蠅
B
5.下列有關基因與染色體的關系的表述，錯誤的是(　　)
A.基因就是染色體
B.有的生物的基因并不在染色體上
C.基因在染色體上的提出者是薩頓
D.同源染色體上的等位基因隨同源染色體的分開而分離
A
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