2.2 基因在染色体上课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版(2019)必修2

基因在染色体上 第2章 基因和染色体的关系 学习目标： 掌握基因位于染色体上的假说和实验证据 理解等位基因与同源染色体、非等位基因与非同源染色体的关系 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？ 2.为什么不测定全部46条染色体？ 人类基因组计划：测序22条常染色体+X+Y 位于同源染色体相同位置上的基因控制的是同一性状的不同类型 新知探究 19世纪，孟德尔发现了遗传的两大定律（豌豆，假说——演绎法） 1909年，丹麦生物学家约翰逊提出了“基因”的概念，用以替代遗传因子。 基因在哪里呢？ 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。 2n=24 受精作用 减数分裂 精子 12条染色体 卵细胞 12条染色体 体细胞 24条染色体 萨顿假说 01 发现孟德尔假设的一对遗传因子，其分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。 3 受精作用 受精卵 亲代 配子 子代 DD dd D d Dd Dd 受精作用 看不见的 染色体 基因在染色体上 推 理 基因 看得见的 平行关系 高茎 矮茎 高茎 矮茎 萨顿 遗传学 细胞学 萨顿假说 01 减数分裂 分离定律 活动1：推测“基因在染色体上”，依据是什么？思考并阅读教材29页完成下表？ 依据：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。 基因行为（遗传学） 染色体行为（细胞学） 保持完整性和独立性 保持相对稳定的形态结构 传递中的性质 成对 成对 体细胞中的存在形式 只有成对基因中一个 只有成对染色体中一条 配子中的存在形式 一个来自父方一个来自母方 一条来自父方一条来自母方 在体细胞中的来源 等位基因分离，非等位基因自由组合 同源染色体分开，非同源染色体自由组合 形成配子时的组合方式 萨顿假说 01 减数分裂中基因和染色体的关系 高 茎 高 茎 矮 茎 高 茎 D d D D d d D d d d × 减数 分裂 受 精 减数 分裂 高 茎 减数 分裂 P 配子 F1 F1配子 高茎 矮茎 F2 d D d D D D D D d d 活动2：依据萨顿的理论，请在课本30页“思考讨论”图中的染色体上标出基因符号 萨顿假说 01 我不相信孟德尔，更难以相信萨顿那家伙毫无事实根据的臆测！ 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 他一直琢磨着设施一个实验，探究生物的遗传与染色体到底什么关系。 1909年开始，摩尔根开始潜心研究果蝇的遗传行为。1910年5月，他发现了一只白眼的突变果蝇。他开始用这只果蝇进行实验。 基因在染色体上的实验证据 02 正因为类比推理的非必然性，萨顿的假说遭到同时代的遗传学家摩尔根的强烈质疑。 基因在染色体上的实验证据 02 果蝇体细胞染色体图解 XY型性别决定方式： 雌性：3对常染色体+XX 雄性：3对常染色体+XY 2 实验材料—果蝇 个体小，易饲养； 繁殖快，后代多； 相对性状，易于区分； 染色体，少且大； 基因在染色体上的实验证据 02 红眼、白眼果蝇杂交实验 9 3.研究过程 假说—演绎法 如何解释白眼性状的表现总是与性别相关联的现象？ 结果分析： a.F1全为红眼，说明 为显性； b.F2红眼和白眼的数量比为3:1， 说明符合 定律，红眼和白眼受 等位基因控制。 c.白眼性状的表现与_______相联系 红眼 分离 性别 一对 白眼性状只出现在雄性中吗？ (1)观察现象，提出问题 基因在染色体上的实验证据 02 10 1 : 1 : 1 : 1 × 白雄 115 红雌 126 红雄 132 白眼雄果蝇 F1红眼雌果蝇 白雌 120 回交实验 (1)观察现象，提出问题 白眼性状不只出现在雄性中。 为什么白色性状和性别相关联？ 基因在染色体上的实验证据 02 回交:是子一代和两个亲本的任意一个进行杂交的一种方法。 (1)观察现象，提出问题 白色性状和性别相关联，大家由此可以会做出些什么推测呢？ 白眼基因位于性染色体上，那具体在哪个区段呢？ XY同源区段? X非同源区段? Y非同源区段? 白眼基因位于性染色体上。 基因在染色体上的实验证据 02 假说1：控制眼色的基因位于X染色体的非同源区段，X染色体上有，而Y染色体上没有 假说2：控制眼色的基因位于X、Y染色体的同源区段，X染色体和Y染色体上都有 假说3：控制眼色的基因位于Y染色体的非同源区段，X染色体上没有 (2)提出假说，进行解释 活动3：请同学们选择自己觉得正确的假说，写出用该 假说解释实验现象的相关遗传图解。请同学展示并分享自己的遗传图解。 基因在染色体上的实验证据 02 (2)提出假说，进行解释 假说1：控制眼色的基因位于X染色体的非同源区段，X染色体上有，而Y染色体上没有 活动3：请支持假说1的小组，分享解释实验现象的相关遗传图解。 基因在染色体上的实验证据 02 (2)提出假说，进行解释 假说2：控制眼色的基因位于X、Y染色体的同源区段，X染色体和Y染色体上都有 活动3：请支持假说2的小组，分享解释实验现象的相关遗传图解。 基因在染色体上的实验证据 02 (2)提出假说，进行解释 假说3：控制眼色的基因位于Y染色体的非同源区段，X染色体上没有 活动3：请支持假说3的小组，分享解释实验现象的相关遗传图解。 上述假说1和假说2都能够解释实验一和实验二的实验现象。到底哪个假说正确呢？ 基因在染色体上的实验证据 02 白 白 红 (3)演绎推理，验证假说 为了验证假说，请大家设计杂交实验？ 摩尔根设计了多个新的实验，其中有一组实验最为关键，即白眼雌果蝇与野生型红眼雄果蝇交配。 假说1：控制眼色的基因位于X染色体的非同源区段，X染色体上有，而Y染色体上没有 假说2：控制眼色的基因位于X、Y染色体的同源区段，X染色体和Y染色体上都有 基因在染色体上的实验证据 02 假说1：控制眼色的基因位于X染色体的非同源区段，X染色体上有，而Y染色体上没有 活动4：分别写出演绎推理的相关遗传图解。 (3)演绎推理，验证假说 测交: ＸW Y （F1的红眼雄） ＸW Y × ＸwＸw （白眼雌） 配子: Ｘw 子代: ＸWＸw （红眼雌） Ｘw Y （白眼雄） 测交: 子代: 假说2：控制眼色的基因位于X、Y染色体的同源区段，X染色体和Y染色体上都有 摩尔根实际的实验结果： 红眼雌307 白眼雄290 与理论推测一致，完全符合假说1 基因在染色体上的实验证据 02 18 （4）得出结论： 控制果蝇红眼、白眼的基因只位于X染色体上。 情境：每种生物的基因数目，都要远远多于这种生物的染色体数目。例如果蝇的体细胞中有4对染色体，携带有基因1.3万多个。每条染色体上有多个基因。 思考：基因在染色体上如何分布？ 基因在染色体上的实验证据 02 （5）基因与染色体的关系：一条染色体上有 基因，基因在染色体上 。 许多个 呈线性排列 现代分子生物学技术将基因定位在染色体上 越来越多的实验证据积累，使摩尔根很快接受了遗传的染色体学说。并证实基因在染色体上呈现性排列。 基因在染色体上的实验证据 02 思考：用荧光标记法可显示基因在染色体上的位置，图片中同种颜色在同一条染色体上会有两个的原因是什么？ 观察的时期为有丝分裂中期，每条染色体上含有两条染色单体，其相同位置上的基因相同。 传统方法(摩尔根使用的),三点测交法来确定一个基因连锁群中基因的位置关系。基因的交换率（或重组率）来表示的基因位置距离称为遗传图距。通过基因间的遗传图距的测定，发现基因在染色体上呈现线性分布。例如，假定有ABC三个基因，他们属于同一连锁群，已知AB之间的交换率为a,AC之间的交换率为b，a>b.若三者为线性排列，则BC之间的交换率是（a+b）(基因A在BC之间)，或是（a-b）(基因C在AB之间)。如果是网状分布，则无法显示这种关系。结果证明是线性排列。 20 演绎推理 测交 得出结论 基因在染色体上 白眼性状的表现总是与性别相联系 提出问题 假说 演 绎 法 回顾摩尔根的实验： 作出假说 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 从此，摩尔根成了孟德尔理论的坚定支持者。 实验验证 测交结果 基因在染色体上的实验证据 02 1．萨顿依据“基因和染色体的行为存在明显的平行关系”，而提出“基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代”的假说，下列不属于他所依据的“平行”关系的是 A．基因和染色体在体细胞中都是成对存在的，在配子中都只有成对中的一个 B．非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数分裂过程中也自由组合 C．基因在染色体上呈线性排列 D．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过程中，也有相对稳定的形态结构 C 当堂检测 2．(2022·衡水检测)摩尔根验证“白眼基因只存在于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因”的实验是 A．亲本白眼雄果蝇与纯合红眼雌果蝇杂交，F1都是红眼果蝇 B．F1雌雄果蝇相互交配，F2出现白眼果蝇，且白眼果蝇都是雄性 C．F1中的红眼雌果蝇与F2中的白眼雄果蝇交配，子代雌雄果蝇中， 红眼和白眼各占一半 D．野生型红眼雄果蝇与白眼雌果蝇交配，子代只有红眼雌果蝇和 白眼雄果蝇 D 当堂检测 ①果蝇的基因全部位于8条染色体上(　　) ②图中白眼基因与朱红眼基因是等位基因(　　) ③精细胞中不可能同时存在白眼基因与朱红眼基因(　　) ④红宝石眼基因在体细胞中可能存在4个(　　) ⑤该染色体上的基因在后代中不一定都能表达(　　) 3.源于必修2 P32“图2－11”：请据图完成下列判断 × √ × × √ 当堂检测 1线粒体内的基因不在染色体上。 3初级精母细胞 5隐形基因 24 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， 会随_____________的分开而 ，分别进入两个配子中，独立的随配子遗传给后代。 等位基因 同源染色体 分离 D d 1 2 D d 1 2 D d D 1 D d 2 d d D D d 孟德尔遗传规律的现代解释 03 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 （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。如A和a 注意：A和A、a和a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： 减数分裂Ⅰ后期 孟德尔遗传规律的现代解释 03 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__________________________ 彼此分离的同时，_____________________________自由组合。 同源染色体上的等位基因 非同源染色体上的非等位基因 孟德尔遗传规律的现代解释 03 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 ①自由组合的原因： 随非同源染色体的自由组合而自由组合 ②自由组合的时间： 减数分裂Ⅰ后期 孟德尔遗传规律的现代解释 03 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：基因在染色体上呈线性排列 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 （1）如果位于非同源染色体，则两对基因可以自由组合，那YyRr可形成____种配子。 自交后代分离比_______， 测交后代分离比________。 5.根据F1杂合子YyRr判断两对基因的位置？ Y R y r 9:3:3:1 1:1:1:1 4 （2）如果位于同源染色体， 则两对基因不能自由组合，那YyRr可形成____种配子。 自交后代分离比_______， 测交后代分离比________。 3:1 1:1 2 Y y R r 当堂检测 6．如图为一只果蝇两条染色体上部分基因分布示意图(不考虑变异)，下列叙述错误的是 A．图示体现了基因在染色体上呈线性排列 B．白眼基因w与紫眼基因pr互为非等位基因 C．有丝分裂后期，基因dp、pr、sn、w会出现在细胞同一极 D．减数分裂Ⅱ后期，基因dp、pr、sn、w不可能在细胞的同一极 D 当堂检测 下节课见 32 $$