資源簡介

(共53張PPT)
生物學（新人教版）
遺傳與進化
第二節 基因在染色體上
第2章 基因和染色體關系
5分鐘默寫
復習鞏固
1.精原細胞與卵原細胞分裂不同點
2.染色體的物質組成
學習目標
1.薩頓的假說（重點）
2.基因位于染色體上的實驗依據（難點）
問題探討
人有46條染色體，但是旨在揭示人類基因組遺傳信息的人類基因組計劃卻只測定人的24條染色體的DNA序列。
1：對人類基因組進行測序，為什么首先要確定測哪些染色體？
基因位于染色體上，要測定某個基因的序列，首先要知道該基因位于哪條染色體上。
2：為什么不測定全部46條染色體？
在常染色體中，每對同源染色體上分布的基因是相同的或等位基因，每對只測序1條即可；而性染色體X和Y的差別很大，兩條性染色體都要測序，因此測定22條常染色體和兩條性染色體，共24條。
人類是如何發現基因存在于染色體上的呢？
孟德爾分離定律：
在生物的體細胞中，控制同一性狀的 遺傳因子 成對存在，不相融合；在形成配子時，成對的 遺傳因子 發生分離，分離后的 遺傳因子 分別進入不同的配子中，隨配子遺傳給后代。
同源染色體
同源染色體
同源染色體
將基因換成同源染色體，是否可行？
思考
一、薩頓的假說
1903年，美國科學家薩頓用蝗蟲細胞作材料，研究精子和卵細胞的形成過程。
體細胞
24條染色體
精子12條染色體
卵細胞
12條染色體
受精
體細胞
24條染色體
按形態結構來分，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。
　　 發現減數分裂中同源染色體的分離和孟德爾假設的一對遺傳因子（即等位基因）的分離非常相似。
一、薩頓的假說
基因和染色體行為存在著明顯的 。
基因是由染色體攜帶著從親代傳遞給下一代的，即
。
1.內容
2.依據
基因在染色體上
平行關系
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
Dd
受精作用
薩頓將基因與染色體的行為進行比較
一、薩頓的假說
項目 基因的行為 染色體的行為
獨立性
存在 體細胞
配子
來源
分配
在雜交過程中保持完整性和獨立性
在配子形成和受精過程中，形態結構相對穩定
成對
成對
成單
成單
成對基因一個來自父方，一個來自母方
一對同源染色體，一條來自父方，一條來自母方
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的后期自由組合
看不見
染色體
假說：基因在染色體上
推理
基因
看得見
類比
平行關系
D d
D
d
科學研究方法之一
類比推理
——
一、薩頓的假說
3.科學方法
類比推理法：根據兩個對象在某些屬性上相同或相似，通過比較而推斷出它們在其他屬性上也相同的推理過程。
類比推理得到的結論一定正確嗎？
思考
類比推理得出的結論并不具有邏輯的必然性，其正確與否，還需要實驗的檢驗。
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
減數
分裂
P
配子
F1
F1配子
高莖
矮莖
F2
d
D
d
D
思考.
D D
D
D d
d
高莖
如果你也認為“基因在染色體上”，請在課本30頁圖中的染色體上標出基因符號（D或d）。
小組討論--易錯易混知識點
(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(　　)
×
×
√
托馬斯·亨特·摩爾根
Thomas Hunt Morgan
美國進化生物學家、遺傳學家和胚胎學家。發現了染色體的遺傳機制，創立染色體遺傳理論，是現代實驗生物學奠基人。于1933年由于發現染色體在遺傳中的作用，贏得了諾貝爾生理學或醫學獎。
二、基因位于染色體上的實驗證據
薩頓的假說遭到同時代的遺傳學家摩爾根的強烈質疑
二、基因位于染色體上的實驗證據
“材料選對了就等于實驗成功了一半”
遺傳學研究常用的實驗材料：果蠅（果蠅是昆蟲綱雙翅目的一種小型蠅類，體長3－4mm，在制醋和腐爛水果的地方可以看到。）
果蠅作為遺傳研究材料的優點：
①易飼養 ②繁殖快。
③生長周期短
④后代數量多，便于統計。
具有多對易于區分且穩定遺傳的相對性狀。
染色體數目少，便于觀察。
野生紅眼果蠅
少見的白眼雄果蠅
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.取材容易，便于飼養　　　D.自然狀態下都是純種
√
既學既練
①突然出現的白眼性狀是顯性還是隱性？
紅眼果蠅
白眼雄果蠅
②對于紅眼和白眼這一對相對性狀的遺傳遵不遵循孟德爾的分離定律呢？
小組討論
二、基因位于染色體上的實驗證據
1、摩爾根的果蠅雜交實驗
P
×
紅眼（雌）
白眼（雄）
F1
紅眼（雌、雄）
F2
3/4
雌雄交配
紅眼（雌、雄）
白眼（雄）
1/4
（1.觀察實驗、提出問題）
分析實驗現象：
1.眼色的顯性性狀是？
2.眼色遺傳是否遵循分離定律？
紅眼
是，F1自交后代的性狀分離比為3∶1
提出問題：
白眼性狀為什么與性別相關聯？
資料：
20世紀初期，生物學家已經在一些昆蟲的細胞中發現了性染色體。果蠅的體細胞有4對染色體，3對常染色體，一對性染色體。在雌果蠅中這對性染色體是同型的，用 表示；雄果蠅中，這對性染色體是異型的，用 表示。生物的性別由性染色體決定。
XX
XY
果蠅體細胞染色體示意圖
性別決定圖解
P
XX(♀)
×
XY(♂)
配子
X
X
Y
XX
XY
F1
2.提出假說：控制白眼的基因（用w表示）在X染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因。
易錯點
與性染色體有關的兩個“并非”
(1)并非所有的生物都有性染色體
①由性染色體決定性別的生物才有性染色體。
②雌雄同株的植物無性染色體。
(2)并非所有生物的X染色體都比Y染色體短
如人的X染色體比Y染色體長。
二、基因位于染色體上的實驗證據
XWXW紅眼（雌）
×
XwY白眼（雄）
XW
Y
Xw
XWY紅眼（ 雄 ）
XWXw紅眼（ 雌 ）
×
P
F2
F1
配子
配子
XW
Xw
XW
Y
XWXW紅眼(雌）
XWXw紅眼(雌)
XWY紅眼(雄)
XwY白眼(雄)
二、基因位于染色體上的實驗證據
2.提出假說：控制白眼的基因（用w表示）在X染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因。
紅眼：白眼( 3：1）
二、基因位于染色體上的實驗證據
測交一：F1中的紅眼雌蠅（XWXw）與白眼雄蠅（XwY）
測交二：F1中的紅眼雄蠅（XWY）與白眼雌蠅（XwXw）
×
XwY白眼(♂)
XWXw紅眼(♀)
XW
Xw
Xw
Y
XWY
紅眼(♂)
XWXw
紅眼(♀)
XwXw
白眼(♀)
XwY
白眼(♂)
1 ： 1 ： 1 ： 1
測交一
P
配子
F1
如何選擇測交的兩個親本？
3、演繹推理——設計測交實驗
如何選擇測交的兩個親本？
二、基因位于染色體上的實驗證據
×
XWXw紅眼(♀)
XwY白眼(♂)
P
XW
Xw
Y
Xw
配子
XWXw
XWY
XwXw
XwY
紅眼♀ :紅眼♂ :白眼♀ :白眼♂ 1 : 1 : 1 : 1
F1
3、演繹推理——設計測交實驗
測交后代→紅眼:白眼 = 1:1
測交一：F1中的紅眼雌蠅（XWXw）與白眼雄蠅（XwY）
測交二：F1中的紅眼雄蠅（XWY）與白眼雌蠅（XwXw）
摩爾根等人親自做了該實驗，實驗結果如下：
與理論推測一致，完全符合假說，假說完全正確！
紅眼雌性 紅眼雄性 白眼雌性 白眼雄性
126 132 120 115
二、基因位于染色體上的實驗證據
4、實驗驗證、得出結論
思考：請找出該測交實驗存在的不足之處？
該結果與基因位于常染色體上時結果相同，無法排除常染色體遺傳，因此，該結果無法驗證假說
但通過實驗得到了白眼雌果蠅，進一步驗證：隱雌 x 顯雄
二、基因位于染色體上的實驗證據
3、測交驗證
測交一：F1中的紅眼雌蠅（XWXw）與白眼雄蠅（XwY）
測交二：F1中的紅眼雄蠅（XWY）與白眼雌蠅（XwXw）
×
XWY白眼(♂)
XwXw紅眼(♀)
Xw
XW
Y
XWXw
紅眼(♀)
XwY
白眼(♂)
1 ： 1
測交二
P
配子
F1
請你再設計一個實驗，來驗證他們的解釋。
XWY
紅眼（♂）
XwXw
白眼（♀）
×
Xw
XW
Y
XWXw
XwY
P
配子
F1
紅眼（♀）
白眼（♂）
1 ： 1
思考.討論
實驗結果雌果蠅均為紅色，雄果蠅均為白色。與理論推測一致，證明了控制果蠅眼色的基因在X染色體上。所以，基因在染色體上
測交二
F1中的紅眼雄蠅（XWY）與白眼雌蠅（XwXw）
進行測交實驗
基因在染色體上
若控制白眼基因（w）在X染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因
白眼性狀的表現為什么總是與性別相聯系？
實驗驗證：
得出結論：
提出問題：
作出假說：
假說演繹法
回顧摩爾根的實驗：
摩爾根等人通過實驗，首次把一個特定的基因和一條特定的染色體（X染色體）聯系起來，證明了基因在染色體上。
摩爾根成了孟德爾理論堅定的支持者。
演繹推理：
設計測交實驗
1 摩爾根研究白眼雄果蠅基因的顯隱性及其在染色體上的位置時，經歷了若干過程，其中：
①白眼性狀是如何遺傳的，是否與性別有關；
②白眼由隱性基因控制，僅位于X染色體上；
③對F1紅眼雌果蠅進行測交。上面三個敘述中 (　　)
A．①為假說，②為結論，③為驗證
B．①為觀察，②為假說，③為結論
C．①為問題，②為假說，③為驗證
D．①為結論，②為假說，③為驗證
C
當堂檢測
2.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
布置作業
1.識記薩頓家說的內容和依據
2.預習孟德爾遺傳規律的現代解釋
三、基因與染色體的數量關系
思考：果蠅有4對染色體，攜帶的基因大約有1.3萬個；人有23對染色體，攜帶的基因大約有2.6萬。
1.一條染色體上應該有許多個基因
2.基因在染色體上呈線性排列
1.三點測交法（摩爾根）
2.現代分子技術：熒光標記法
1845 孟德爾——性狀由遺傳因子決定
關于基因的研究科學史
1909 約翰遜——遺傳因子改名為基因，提出等位基因概念
1913 薩頓——基因在染色體上的假說
1914 摩爾根——證實基因在染色體上
1914后摩爾根及其他科學家——一條染色體上有多個基因
基因在染色體上呈線性排列
四、孟德爾遺傳規律的現代解釋
1．等位基因與非等位基因的辨析
孟德爾所說的一對遺傳因子：
就是位于一對同源染色體上的等位基因
孟德爾所說的不同對遺傳因子：
a
A
d
D
同源染色體的相同位置上控制相對性狀的基因
就是位于非同源染色體上的非等位基因
等位基因隨同源染色體
的分開而分離
a
A
a
雜合子體細胞
A
配子
配子
在雜合子的細胞中，位于一對同源染色體上的等位基因，具有一定的獨立性；在減數分裂形成配子的過程中，等位基因會隨同源染色體的分開而分離，分別進入兩個配子中，獨立地隨配子遺傳給后代。
四、孟德爾遺傳規律的現代解釋
2、基因分離定律的實質
四、孟德爾遺傳規律的現代解釋
3、基因自由組合定律的實質
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，同源染色體上的等位基因分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合。
思考延伸拓展 強化素養
如圖是某生物細胞內染色體和基因的分布圖，①和②、③和④是兩對同源染色體，請回答：
(1)圖中屬于等位基因的有 。
(2)圖中非等位基因有_____________________________
。
(3)上述非等位基因中，能自由組合的是 。
(4)不考慮同源染色體非姐妹染色單體間的互換，該生物能產生 種配子，分別是 。
A與a、B與b、C與c
A(或a)和C(或c)、B(或b)和C(或c)、
A(或a)和B(或b)
A(或a)和C(或c)、B(或b)和C(或c)
ABC、ABc、abC、abc
4
辨析易錯易混 練前清障
(1)一對同源染色體上的兩個A基因屬于等位基因(　　)
(2)基因的分離定律的實質是等位基因隨非同源染色體的分開而分離(　　)
(3)非等位基因隨非同源染色體的自由組合而組合說明核基因和染色體行為存在平行關系(　　)
×
×
√
3．紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅交配，子代雌雄果蠅都表現紅眼，這些雌雄果蠅交配產生的后代中，紅眼雄果蠅占1/4，白眼雄果蠅占1/4，紅眼雌果蠅占1/2。下列敘述錯誤的是 (　　)
A．紅眼對白眼是顯性
B．眼色遺傳符合分離定律
C．眼色和性別表現自由組合
D．紅眼和白眼基因位于X染色體上
C
四、孟德爾遺傳規律的現代解釋
3、基因自由組合定律的實質
A
b
a
B
B
A
a
b
A
a
B
b
雜合子體細胞
配子
配子
非同源染色體上的
非等位基因自由組合
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，同源染色體上的等位基因分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合。
(1)并不是所有的非等位基因都遵循基因自由組合定律，只有非同源染色體上的非等位基因遵循自由組合定律。
(2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德爾遺傳規律，如葉綠體、線粒體中的基因都不遵循孟德爾遺傳規律。
(3)并不是所有生物中的基因都遵循孟德爾遺傳規律，如原核生物細胞中的基因都不遵循孟德爾遺傳規律。　
基因的行為并不都遵循孟德爾遺傳規律
四、孟德爾遺傳規律的現代解釋
思考：基因的行為都遵循孟德爾遺傳規律嗎？
5.下圖中能正確表示基因的分離定律實質的是
√
1
2
3
4
5
6
A．果蠅細胞內基因數目要遠遠多于染色體數目
B．基因在染色體上呈線性排列
C．黃身基因與白眼基因的遺傳不遵循自由組合定律
D．細胞內的基因都在染色體上
D
2．如圖表示果蠅某一條染色體上的幾個基因，下列相關說法錯誤的是(　　)
小結
基因在染色體上
薩頓的假說
基因和染色體存在著明顯的平行關系
內容：
依據：
摩爾根的實驗
果蠅的雜交實驗
結論：基因在染色體上
孟德爾遺傳規律的現代解釋
基因的分離定律的實質
基因的自由組合定律的實質
基因在染色體上
判斷下列敘述的正誤。
(1)非等位基因隨非同源染色體的自由組合而組合能說明“核基因和染色體行為存在平行關系”。 (　　)
(2)位于性染色體上的基因，在遺傳時不遵循孟德爾定律，但表現為伴性遺傳。 (　　)
(3)薩頓通過果蠅的白眼和紅眼這一相對性狀的雜交實驗，提出基因在染色體上的假說。 (　　)
(4) 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. 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
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
B
D
二、拓展應用
1.用白眼雌果蠅和紅眼雄果蠅雜交，通過眼睛顏色可判斷子代果蠅的性別；用白眼雄果蠅和紅眼雌果蠅雜交，通過眼睛顏色卻不能判斷子代果蠅的性別，這是為什么？用其他雜交組合，能否通過眼睛顏色判斷子代果蠅的性別呢？
紅眼雌果蠅的基因型有XWXW和XWXw兩種類型，白眼雄果蠅的基因型為XwY。如果基因型為XWXW的紅眼雌果蠅與基因型為XwY的白眼雄果蠅雜交，則子一代無論雌雄，全部為紅眼；如果基因型為XWXw的紅眼雌果蠅與基因型為XwY的白眼雄果蠅雜交，那么子代雌果蠅和子代雄果蠅都是既有紅眼，也有白眼，因此無法通過眼睛顏色判斷子代果蠅的性別。
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。你如何解釋這一現象？
提示：這些生物的體細胞中的染色體數目雖然減少了一半，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。
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。
X
Y
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
拓展：
同源區段
非同源區段
XY染色體的同源區段和非同源區段
指X和Y兩個染色體共有的區段，在該區段上它們有等位基因
X和Y染色體各自特有的區段，在該區段上無等位基因
17.果蠅是常用的遺傳學研究的實驗材料，如圖為果蠅體細胞內染色體組成示意圖，右側是X、Y染色體放大圖，請據圖回答下列問題：
(1)此圖所示果蠅的性別是_____，該細胞中有___對同源染色體，美國生物學家摩爾根以果蠅為實驗材料，
運用____________法(研究方法)，
將白眼基因與圖中___染色體聯系
起來，證明了基因位于染色體上。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
雄性
4
假說—演繹
X
(2)若一對等位基因(A、a)位于1、2號染色體上，則這個群體中關于該等位基因有___種基因型；若一對等
位基因位于X、Y染色體的同源區
段Ⅱ上，則這個群體中雄性個體關
于該等位基因有___種基因型。
3
4
(3)若B、b僅位于X染色體上，分別控制果蠅眼睛的紅色和白色，A、a分別控制果蠅翅的長翅和短翅，則短翅白眼雄果蠅的基因型是_______，其減數分裂產生的配子是_________，在產生配子時，遵循的遺傳規律是______________________________。
aaXbY
aXb和aY
基因的分離定律和自由組合定律
【方法技巧】基因位于常染色體還是x染色體上的判斷方法：
設計遺傳雜交實驗 若已知顯隱性：采用隱雌×顯雄 在X染色體上
在常染色體上
若不知顯隱性：采用正反交 在常染色體上
在X染色體上
若子代雌顯∶雄隱＝1∶1
若子代雌雄皆為全顯或既有顯又有隱且各占一半
若兩組雜交結果相同
若雜交結果不同，且子代性狀的表現與性別有關
1．用純合子果蠅作為親本研究兩對相對性狀的遺傳實驗，結果如下：
P F1
①♀灰身紅眼×♂黑身白眼 ♀灰身紅眼、♂灰身紅眼
②♀黑身白眼×♂灰身紅眼 ♀灰身紅眼、♂灰身白眼
下列說法不正確的是 (　　)
A．實驗中屬于顯性性狀的是灰身、紅眼
B．體色和眼色的遺傳符合自由組合定律
C．若組合①的F1隨機交配，則F2雄蠅中灰身白眼的概率為3/4
D．若組合②的F1隨機交配，則F2中黑身白眼的概率為1/8
C

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