資源簡介

(共27張PPT)
第2章 基因和染色體的關系
第2節 基因在染色體上
學習目標
1、基于基因和染色體的相關事實，運用歸納、概括、演繹推理等科學思維，闡明基因在染色體上，進一步體會假說-演繹法。
2、從基因和染色體關系的角度，對孟德爾遺傳規律作出現代解釋。
3、認同科學研究需要豐富的想象力，敢于質疑、探索求真的科學精神，以及對科學的熱愛。
問題探討
Q1：對人類基因組進行測序，為什么首先要確定測哪些染色體？
Q2：為什么不測定全部46條染色體？
基因在染色體上
歷時回顧
孟德爾豌豆雜交實驗：
發現了遺傳的兩大定律
給“遺傳因子”新的名字：
基因
約翰遜命名：
基因究竟在哪里？
減數分裂的研究：
抓住這一線索的人是美國遺傳學家：薩頓
人類基因組計劃
一、薩頓的假說
24條
受精卵
新個體
♀
♂
24條
24條
24條
12條
12條
減數分裂
減數分裂
薩頓發現：孟德爾假設的一對遺傳因子，其分離與減數分裂中同源染色體的分離非常相似。
推斷（假說）：基因是由染色體攜帶著從親代傳遞給下一代的，即基因就在染色體上。
兩兩成對，共12對，每對染色體中一條來自父方，一條來自母方。
假說依據：基因和染色體的行為存在著明顯的平行關系。
一、薩頓的假說
受精作用
受精卵
親代
配子
子代
染色體行為
基因行為
DD
dd
D
d
Dd
受精作用
Dd
看不見的
染色體
基因
看得見的
平行關系
基因在染色體上
推理
分離定律
一、薩頓的假說
受精卵
親代
配子
子代
染色體行為
基因行為
看不見的
染色體
基因
看得見的
平行關系
基因在染色體上
推理
自由組合定律
受精作用
如
YyRr
YR
yr
yR
Yr
YYRr
YYRr
受精作用
如
研究方法：類比推理
一、薩頓的假說
基因和染色體的行為存在著明顯的平行關系
研究方法：類比推理
項目 基因 染色體
獨立性 基因在雜交過程中保持__________________ 染色體在配子形成和受精過程中，具有________________________
存在方式 在體細胞中基因成對存在，在配子中只有____________________ 在體細胞中染色體成對存在，在配子中只有____________________
來源 體細胞中成對的基因一個來自_______，一個來自______ 體細胞中成對的染色體(即同源染色體)一條來自_____，一條來自______
分配 __________在形成配子時自由組合 ______________在減數分裂Ⅰ的后期自由組合
成對的基因中的一個
成對染色體中的一條
父方 母方
父方
母方
非等位基因
非同源染色體
完整性和獨立性
相對穩定的形態結構
一、薩頓的假說
分析減數分裂中基因和染色體的關系
你同意以上分析嗎？如果你也認為“基因在染色體上”，請在圖中的染色體上標出基因符號，解釋孟德爾一對相對性狀的雜交試驗。（圖中染色體上的黑/藍色橫線代表基因的位置）
高 莖
高 莖
矮 莖
高 莖
D d
D D
d d
D d
d d
×
減數
分裂
受 精
減數
分裂
高 莖
減數
分裂
P
配子
F1
F1配子
高莖
矮莖
F2
d
D
d
D
D D
D
D d
d
一、薩頓的假說
判斷正誤
(1)薩頓利用假說—演繹法，推測基因位于染色體上，且基因都位于染色體上(　　)
(2)體細胞中基因成對存在，配子中只含1個基因(　　)
(3)蝗蟲體細胞中的24條染色體，12條來自父方，12條來自母方(　　)
×
×
√
美國生物學家摩爾根（T.H.Morgan)曾經明確表示過不相信孟德爾的遺傳理論。對薩頓的基因位于染色體上的學說更持懷疑態度，認為這是主觀的臆測，缺少實驗證據。
摩爾根（T.H.Morgan）
美國生物學家
二、基因位于染色體上的實驗證據
二、基因位于染色體上的實驗證據
閱讀教材，解決以下問題：
1. 摩爾根選用的實驗材料？實驗過程步驟？
2. 果蠅的紅眼和白眼性狀，哪種是顯性性狀？判斷依據？
3. F2中紅眼果蠅和白眼果蠅的性狀分離比是多少？是否符合基因的分離定律？
4. 根據白眼性狀的遺傳特點，摩爾根作出了什么假設？
果蠅
二、基因位于染色體上的實驗證據
果蠅作為遺傳學實驗材料的優點：
①易飼養，繁殖快
②后代數量多
③有許多易于區分的性狀，便于觀察統計
④染色體少，易觀察（4對）
常染色體
3對：ⅡⅡ，Ⅲ Ⅲ，Ⅳ　Ⅳ
性染色體
雌性同型：XX
雄性異型：XY
二、基因位于染色體上的實驗證據
果蠅作為遺傳學材料的優點
①個體小，易飼養
一只牛奶瓶放一些搗爛的香蕉，可飼養數百甚至上千只果蠅。
②繁殖快，后代數量多
在25℃左右溫度下十幾天就繁殖一代，一只雌果蠅一代能繁殖數百只。
③有許多易于區分的性狀，便于觀察統計
④染色體少，易觀察（4對）
紅眼果蠅
白眼果蠅
Q：所有的生物都有性染色體嗎？
如：雌雄同株的植物沒有常染色體和性染色體之分。
常染色體
3對：ⅡⅡ，Ⅲ Ⅲ，Ⅳ　Ⅳ
性染色體
雌性同型：XX
雄性異型：XY
二、基因位于染色體上的實驗證據
摩爾根的果蠅雜交實驗——假說演繹法
白眼是隱性性狀
果蠅紅、白眼相對性狀由一對等位基因控制。
實驗：紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅雜交。
結果：F1全為紅眼。
實驗：F1紅眼果蠅自由交配。
結果：F2紅眼、白眼數量比是3：1，符合孟德爾分離定律。
3/4
1/4
P
×
白眼（雄）
紅眼（雌）
F1
紅眼
雌、雄
F2
白眼（雄）
紅眼（雌、雄）
雌、雄交配
特殊現象 ：F2白眼全是雄果蠅，與性別有關。
提出問題 ：F2白眼性狀為什么與性別有關？
二、基因位于染色體上的實驗證據
摩爾根的果蠅雜交實驗——假說演繹法
作出假說，對于實驗現象的解釋
假設1:控制白眼的基因在Y染色體上，而X染色體上不含有它的等位基因。
假設2:控制白眼的基因在X、Y染色體上。
假設3:控制白眼的基因在X染色體上，而Y染色體上不含它的等位基因
Ⅰ：Y染色體非同源區段
Y染色體特有
Ⅲ：X染色體非同源區段
X染色體特有
Ⅱ：X和Y染色體同源區段
X
Y
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
X Y
-
雄性：
XY
-
雄性：
X Y
-
雄性：
-
二、基因位于染色體上的實驗證據
摩爾根的果蠅雜交實驗——假說演繹法
根據摩爾根及同事對“白眼性狀遺傳”的解釋，嘗試寫出果蠅雜交實驗遺傳圖解。
X染色體上的白眼基因w書寫為：
Xw
紅眼基因W書寫為：
XW
雌果蠅基因型有：
XWXW（紅眼）
XWXw（紅眼）
XwXw（白眼）
雄果蠅基因型有：
XWY（紅眼）
XwY（白眼）
假設3:控制白眼的基因在X染色體上，而Y染色體上不含它的等位基因
P
×
白眼（雄）
紅眼（雌）
F1
紅眼
雌、雄
二、基因位于染色體上的實驗證據
摩爾根的果蠅雜交實驗——假說演繹法
控制白眼的基因（用w表示）在X染色體上，Y染色體上不含它的等位基因。
紅眼（雌、雄）
白眼（雄）
3/4
1/4
P
×
紅眼（雌）
白眼（雄）
ＸwＹ
ＸＷＸＷ
配子
ＸＷ
Ｘw
Ｙ
F1
ＸＷＸw
ＸＷＹ
紅眼雌性
紅眼雄性
×
F1配子
ＸＷ
Ｘw
ＸＷ
Ｙ
ＸＷＸw
ＸＷＹ
ＸＷＸw
ＸwＹ
符合
二、基因位于染色體上的實驗證據
摩爾根的果蠅雜交實驗——假說演繹法
摩爾根解釋的驗證
Q1：你能運用上述果蠅雜交實驗的知識設計一個實驗，來驗證他們的解釋嗎？
測交實驗：F1紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅雜交
二、基因位于染色體上的實驗證據
P
×
紅眼（雌）
白眼（雄）
ＸwＹ
ＸＷＸw
配子
F1
ＸＷＸw
ＸwＹ
ＸＷ
Ｘw
Ｙ
Ｘw
ＸＷＹ
紅眼雄1：
ＸwＸw
紅眼雌1：
白眼雄1
白眼雌1：
預測（演繹推理）：假設摩爾根等人的假說正確，紅眼雌果蠅：白眼雌果蠅：紅眼雄果蠅：白眼雄果蠅=1：1：1：1。
實驗結果：測交實驗的結果符合預期的設想，證明解釋是正確的。
1
演繹推理
2
實驗驗證
紅眼 雌蠅 紅眼 雄蠅 白眼 雌蠅 白眼
雄蠅
126 132 120 115
測交法
正反交
三、基因與染色體上的關系
短硬毛
棒狀眼
深紅眼
朱紅眼
截翅
紅寶石眼
白眼
黃身
結論：基因在染色體上呈線性排列。
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。
人只有23對染色體，卻有約2.6萬個基因。
一條染色體上應該有許多個基因。
果蠅只有4對染色體，攜帶的基因有1.3萬多個；
熒光標記技術
三、基因與染色體上的關系
Q：細胞中的基因都位于染色體上嗎？為什么？
不是。
①真核生物的核基因都位于染色體上，而質基因位于線粒體等細胞器；
②原核生物的基因有的位于擬核區DNA分子上，有的位于細胞質的質粒上。
在基因研究中，下列成就分別是由哪些科學家來完成的？
①提出“性狀是由遺傳因子決定的”觀點。
②把“遺傳因子”改為“基因”，并提出“等位基因”概念。
③提出“基因在染色體上”的假說。
④用實驗證明了“基因在染色體上”。
孟德爾
約翰遜
摩爾根
薩頓
假說—演繹法
假說—演繹法
類比推理
三、基因與染色體上的關系
(1)摩爾根的果蠅雜交實驗運用了假說—演繹法(　　)(2)摩爾根果蠅雜交實驗中，F2發生了性狀分離(　　)(3)果蠅雜交實驗中，眼色遺傳與性別有關(　　)(4)性染色體只存在于生殖細胞中，常染色體只出現在體細胞中(　　)
判斷正誤
√
√
√
X
四、孟德爾遺傳規律的現代解釋
1.基因的分離定律的實質是：
在雜合子的細胞中，位于一對同源染色體(的相同位置)的等位基因，具有一定的獨立性；在減數分裂形成配子的過程中， 會隨 的分開而 ，分別進入兩個配子中，獨立的隨配子遺傳給后代。
等位基因
同源染色體
分離
基因分離時期：
A
a
精原細胞
初級精母細胞
A
a
A
a
次級精母細胞
A
A
a
a
A
a
A
a
精細胞
減數第一次分裂后期
四、孟德爾遺傳規律的現代解釋
2.基因的自由組合定律的實質是：
位于非同源染色體上的非等位基因的分離或組合是互不干擾的；在減數分裂過程中，
彼此分離的同時，
自由組合。
同源染色體上的等位基因
非同源染色體上的非等位基因
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
B
A
B
a
b
a
b
A
A
b
b
a
a
B
B
或
自由組合的時期：
減數第一次分裂后期
四、孟德爾遺傳規律的現代解釋
A
a
B
b
A
b
a
B
B
A
a
b
減Ⅰ后期
① 時間：
同源染色體的分離
非同源染色體自由組合
② 細胞學基礎：
等位基因的分離
非同源染色體上非等位基因的自由組合
③實質：
知識歸納
隨堂訓練
.
1.基于對同源染色體和非同源染色體上相關基因的理解，判斷下列相關表述是否正確。
（1）位于一對同源染色體上相同位置的基因控制同一種性狀。（ ）
（2）非等位基因都位于非同源染色體上。（ ）


2.基因主要位于染色體上，下列關于基因和染色體關系的表述，錯誤的是（ ）
A.染色體是基因的主要載體 B.染色體就是由基因組成的
C.一條染色體上有多個基因 D.基因在染色體上呈線性排列
B
3.基因和染色體的行為存在平行關系。下列相關表述，錯誤的是（ ）
A.復制的兩個基因隨染色單體分開而分開
B.同源染色體分離時，等位基因也隨之分離
C.非同源染色體數量越多，非等位基因組合的種類也越多
D.非同源染色體自由組合，使所有非等位基因也自由組合
D
這些生物的體細胞中的染色體數日雖然減少了一半，但仍具有一整套非同源染色體，這一套染色體攜帶著控制該種生物所有性狀的一整套基因。
2.生物如果丟失或增加一條或幾條染色體，就會出現嚴重疾病甚至死亡。但是在自然界，有些動植物的某些個體是由未受精的生殖細胞(如卵細胞)單獨發育來的，如蜜蜂中的雄蜂等。這些生物雖然體細胞中的染色體數目減少了一半，但它們仍能正常生活。你如何解釋這現象
3.人的體細胞中有23對染色體，其中1-22號是常染色體,23號是性染色體。現在已經發現多一條13號、18號或21號染色體的嬰兒，都表現出嚴重的病癥。據不完全調查，現在還未發現多一條(或幾條)其他常染色體的嬰兒請你試著作出一些可能的解釋。
人的體細胞中染色體數目的變異，會嚴重影響生殖、發育等各種生命活動，未發現其他常染色體數目變異的嬰兒，很可能是發生這類變異后的受精卵不能發育，或發育至胚胎早期就死亡了的緣故。
課堂小結
基因在染色體上
基因和染色體的行為存在著明顯的平行關系
內容：
依據：
結論：
基因的分離定律的實質
基因的自由組合定律的實質
薩頓假說
實驗驗證:
實驗現象:
實驗假設:
果蠅眼色遺傳與性別相聯系
控制白眼的基因位于X染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因
演繹推理、測交實驗
摩爾根實驗
孟德爾遺傳規律的現代解釋
基因在染色體上呈線性排列
基因在染色體上

展開更多......

收起↑