2.2 基因在染色体上（教学课件）-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

回到19世纪—— 1866年孟德尔发现了遗传的两大定律 人们意识到 遗传因子(1909年约翰逊命名为基因)是客观存在的 基因在哪里? 2.2基因在染色体上 问题探讨 人有46条染色体，但是旨在揭示人类 () 计。划却只测 {r)J ]k J(})( 讨论 í )15 ( ( ( 18 1.对人类基因组进行测序， 20 21 2 )x( 为什么首先要确定哪些染色体? autosomes sex chromosomes 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? 1 11 10 定人的24条染色体的DNA 序列 基因组遗传信息的人类基因组 一、萨顿的假说 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。 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。 即染色体的行为和基因的行为高度一致 一、萨顿的假说 1.萨顿假说内容 基因(遗传因子)是由染色体携带着从亲代传递给下一代的， 也就是说基因就在染色体上。 2.萨顿假说的依据 基因和染色体的行为存在明显的平行关系。 3.研究方法类比推理 类比推理法：根据两个对象在某些属性上相同或相似，通过比 较而推断出他们在其他属性上也相同的推理过程。 D d D d 看得见 看不见 染色体 基 因 类 比 平行关系 推理 假说：基因在染色体上 科 学 研 究 方 法 之 类比推理 基因的行为 染色体的行为 杂交过程中 保持： 完整性和独立性 也有：相对稳定 的形态结构 体细胞中存在 形式 成对_存在 成 对 _存 在 在配子中 只有成对基因 中的一个 只有成对染色体 中的一条 体细胞中的 来源 成对中的基因 一个来自父方 一个来自母方 同源染色体 一条来自父方 一条来自母方 形成配子时 非等位基因： 非同源染色体： 组合方式 自由组合 自由组合 基因与染色体行为的平行关系： 在染色体上标注基因符号，解释孟德尔一对相对 性状的杂交实验 P 配子 F₁ F₁ 配子 F₂ 高茎 矮 茎 高 茎 高 茎 减数 分裂 d减数 分裂 高D 茎 X d 高减数 茎分裂 矮茎 受精作用 · ·● ●基因位于染色体的实验证据● ●● · 基因真的位于染色体上吗? 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。 萨顿的假说遭到同时代的遗传学家摩尔根的强烈质疑。 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! 二、基因位于染色体上的实验依据 实验材料 “材料选对了就等于实验成功了一半” 野生红眼基因果蝇 少见的白眼雄果蝇 果蝇作为遗传研究材料的优点(P30 相关信息): ①个体小，易饲养，繁殖快。 ②后代数量多，便于统计。 ③具有多对易于区分且稳定遗传的相对性状。 ④染色体数目少，便于观察。 二 、基因位于染色体上的实验证据 果蝇有众多容易区分的相对性状 常染色体雌雄个体细胞中相同，不决定性别的染色体 3 对 ：lI IⅡ,ⅢⅢ,IV IV 性染色体雌雄个体细胞中不相同，决定性别的染色体 早同型：XX ; 含异型：XY 常染色体 →性染色体一 IV Ⅱ IⅡ 雌性 IN Ⅱ Ⅱ 果蝇的染色体组成 Ⅲ Ⅲ 雄性 Ⅲ 二、基因位于染色体上的实验证据 1909年起，摩尔根开始潜心研究果蝇的遗传行为。摩尔根 和他的学生在实验室里培养了许多野生型红眼果蝇，没发现其它 眼色果蝇。1910年5月的一天，摩尔根在实验室中偶然发现一只 白眼雄果蝇。 白眼性状是如何遗传的? 果蝇的红眼、白眼 眼色的显性性状什么?红眼 眼色遗传是否遵循分离定律? 是 ，F₁ 自交后代的性状分离比为3:1。 这样的遗传表现符合分离定律，表明果蝇的 红眼和白眼是受一对等位基因控制的。 所不同的是白眼果蝇都是雄的。为乡自眼 个体总 是 与 性别相 关联? X 红眼(雌) 白眼(雄) 红眼 (雌、雄) F₁ 雌雄交配 二、基因位于染色体上的实验证据 (1)观察实验、提出问题 红眼(雌、雄) 3/4 P F₁ F₂ 白眼(雄) 1/4 二、基因位于染色体上的实验证据 (2)经过推理、提出假说 基因在染色体上，那么,控制白眼的基因是在常染色体上还是在性 染色体上呢?经过推理、提出假说。 控制白眼的基因(用w表示)在X染色体上，而Y染色体不含有它的 等位基因。 雌果蝇基因型有：XwXW (红眼)XWX (红眼) X"Xw(白眼) 雄果蝇基因型有：XWY (红眼) X"Y (白眼) 注意基因型的写法： 性染色体上的基因须将性染色体及其上的基因一同写出 常染色体上的基因不需标明其位于常染色体上；如：Dd、dd ②经过推理 ，提出假说 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。 X 染色体上的白眼基因w书 写 为 ：Xw 红眼基因W 书 写 为 ：XW IV Ⅱ Ⅱ X Y IV Ⅲ Ⅲ X X Ⅲ Ⅲ 子 Ⅱ Ⅱ 口 十 A 常染色体 书写成：AA 性染色体 E 书写成： a XeX a 或 Aa a aa A 或 根据假说对实验现象进行解释(分析图解) XwXW红眼(雌) X XwY白眼(雄) XW Xw Y xwXw红眼(雌) X XWY红眼(雄) xw Y xW XwXW红眼(雌) XWY红眼(雄) Xw XwXw红眼(雌) XwY 白眼 ( 雄 ) P 配子 F₁ F₂ 二、基因位于染色体上的实验证据 (3)根据假说，演绎推理： 测交 如何选择测交的两个亲本?F₁XWXw红眼(雌)或XWY红眼(雄)与隐 性纯合子(白眼雄果蝇)测交。 测交 X "Xw红眼(雌)×X"Y白眼(雄) 配子 XW 测交后代 XWxw XW Y XwXw XWY 红眼雌：红眼雄：白眼雌：白眼雄 1 : 1: 1 : 与理论推测一致，完全符合假说，假说正确! 摩尔根通过实验观察，把一个特定的基因和一条特定的染色 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。 红眼雌性 红眼雄性 白眼雌性 白眼雄性 126 132 120 115 实验脸证 、结论 摩尔根等人亲自做了该实验，实验结果如下： 愿活行松 摩尔根解释的验证： 1、运用上述果蝇杂交实验再设计一个实验，来验证他们的解释。 测交亲本 XWXw X XWY 白眼雌果蝇 红眼雄果蝇 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在X 染色体上。 XwY 白眼雄 XWXw 红眼雌 测交子代 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? 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。 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。 愿考行松 摩尔根解释的验证： 提 出问题：白眼性状的表现总是与性别相联系? 作出假说：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 验证假说：测交 得出结论：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 回顾摩尔根的实验： 假说 演绎法 : 回顾科学史：在基因研究中，有许多科学家 取得成就。下列成就分别是由哪些科学家来完 成的? ①提出“性状是由遗传因子决定的”观点。孟德尔 ②把“遗传因子”改为“基因”,并提出 “等位基因”概念。 约翰逊 ③提出“基因在染色体上”的假说。萨顿 ④用实验证明了“基因在染色体上”。摩尔根 三 、基因与染色体的数量关系 染色体，携带的基因大约有1.3万多个。 色体，携带的基因大约有2.6万个。 基因与染色体在数量上还存在什么关系? 结 论 1: 一条染色体上有许多个基因 基因在染色体上是如何排列的呢? 结论2: 基因在染色体上呈线性排列 资料分析： 请问白眼和朱 红眼能称为等 位基因吗? 黄身 白眼 红宝石眼 截翅 朱红眼 深红眼 棒状眼 短硬毛 ▲图2-11 果 蝇X染色体上 一 些 基因的示意图 长芒 长翅 灰身 红眼 直翅 红眼 短芒 短翅 黑身 紫眼 卷翅 褐眼 野生型 实际染色体位置 突变型 基因在染色体上呈线性排列 四、孟德尔遗传规律的现代解释 等位基因：同源染色体的相同位置上控制相对性状的基因 B B 3 4 等位基因 a 1 非等位基因 非同源 染色体 同源 染色体 同源 染色体 相同基因 等位基因 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 好源染色体 第位基因 不同对的遗传因子就是位辱源染色体 非等位基因的 同源染色体： A与B、C与D 非同源染色体： A与C(D) 、B 等位基因：Y与y、R与r 非等位基因：Y(y)与R(r) A 口 与C(D) R C r D 在杂合体的细胞中，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。 等位基因随同源染色体 的分开而分离 基因分离定律的实质 配子 配子 杂合子体细胞 ● AA、aa 叫做相同基因 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：减数第一次分裂后期 a ra A 精原细胞 初级精母细胞 A 次级精母细胞 {位于同源染色体上同一位置 控制相对性状的基因Aa A a a 精细胞 等位基因分离过程： 1、等位基因的概念： 非同源染色体上的 非等位基因自由组合 配子 配子 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分离的同时，非同源染色体上的非等位 基因自由组合。 ●●● 基因自由组合定律的实质● ● · 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： 减数第一次分裂后期 非等位基因自由组合过程： BVBb Vb 或 若发生交叉互换 aB AB ab b 一个基因型为AaBb 的精原细胞经过减数分裂，会形成几种基因型不同的配子? ● 若不发生交叉互换，2种，AB、ab 或Ab、aB 各两个 ●若发生交叉互换，_4种，AB、ab、Ab、aB 各 一 个 一个基因型为AaBb 的卵原细胞怪过减数分裂 ，会形成几种基因型不同的配子? ●若不发生交叉互换，1种，AB 或ab或Ab 或aB ●若发生交叉互换，1种，AB 或ab 或Ab 或aB 一个基因型为AaBb的个体经过减数分裂，会形成几种基因型不同的配子? 4种，AB、ab、Ab、aB 思考延伸拓展 步步高31页 如图是某生物细胞内染色体和基因的分布图，①和②、③和④是两对同 源染色体，请回答： (1)图中属于等位基因的有A 与a、B与b、C 与c。 (2)图中非等位基因有A (或a)和C(或c)、B(或b)和C(或c)、 A(或a)和B(或b)。 (3)上述非等位基因中，能自由组合的是A (或a)和C(或c) 、B(或b)和C(或c)。 (4)不考虑同源染色体非姐妹染色单体间的互换，该生物能产生4_种配子， 分别是ABC、ABc 、abC 、abc。 摩尔根果蝇的杂交实验 结论：基因在染色体上 基因的分离定律的实质 基因的自由组合定律的实质 基因在染色体 上的证据(假说 演绎法) 孟德尔遗传规 律的现代解释 基因和染色体存在 着明显的平行关系 萨顿的假 说 ( 类比 推理法) 基因在染色体上 内容：基因在染色体上 依据： 人类探明基因神秘踪迹的历程 1866年孟德尔的 假说—演绎 提出了遗传因子 豌豆杂交实验 (基因) 1903年萨顿研究蝗虫的类比推理 提出假说：基因在 精子和卵细胞形成过程 染色体上 假说—演绎找到基因在染色体 上的实验证据 基因究竟是什么呢? 1909年摩尔根进行 果蝇杂交实验 $$