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

基 因 在 染 色 体 上 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 染色的DNA序列。 讨论： 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？ 因为基因位于染色体上，要测定某个基因的序列，首先要知道基因位于哪条染色体上。 人有22对常染色体和1对性染色体（XX或XY）。在22对常染色体中，每对同源染色体的形态、大小相同，结构相似，上面分布的基因相同或等位基因，所以只测其中1条；而性染色体X和Y的差别很大，基因也大不相同，所以需要对两条性染色体X和Y都进行测序。 问题探讨 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。 萨顿 W.sutton (1877-1916) 基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。 基因成对 存在 只有成对的基因中的一个 成对的同源染色体一条来自父方，一条来自母方。 成对的基因一个来自父方，一个来自母方。 基因行为 染色体行为 体细胞 染色体成对 存在 只有成对染色体中的一条 配子 来源 P 配子 F1 P 配子 F1 ♂ D d Dd DD ♂ dd ♀ × × 配子形成和受精过程中有相对稳定的结构。 杂交过程中基因保持完整性和独立性。 传递性质 一、萨顿的假说 ♀ R r 非等位基因在形成配子时自由组合 基因行为 染色体行为 行为 变化 非同源染色体在减数分裂Ⅰ后期自由组合 YyRr Y y YR Yr yR yr 等位基因分离 非等位基因自由组合 同源染色体分离 非同源染色体自由组合 看得见的 染色体 基因在染色体上 归纳推理 基因 看不见的 平行关系 一、萨顿的假说 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 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 思考·讨论 摩尔根T.H.Morgan (1866-1945) 格雷戈尔·孟德尔 G. J. Mendel (1822-1884) 强烈质疑 萨顿 W.sutton (1877-1916) 更加怀疑 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！ 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。 二、基因位于染色体的实验证据 1.遗传学实验材料——果蝇的优点 个体小，易饲养 繁殖快:在室温下10多天就繁殖一代 后代多：一只雌果蝇一生能产生几百个后代 具有易于区分的相对性状 染色体少，易观察（4对） X X X Y 雌雄果蝇体细胞染色体示意图 二、基因位于染色体的实验证据 ♀ ♂ 染色体 同一时期，一些生物学家已经在一些昆虫的细胞中发现了性染色体。 与性别决定无关的染色体： 与性别决定有关的染色体： 常染色体 性染色体 ３对：Ⅱ、Ⅱ，Ⅲ、Ⅲ，Ⅳ、Ⅳ 雌性同型： 雄性异型： 以ＸＸ表示 以ＸＹ表示 １对 二、基因位于染色体的实验证据 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雄果蝇。他开始用这只果蝇进行实验。 2.摩尔根的果蝇杂交实验 P × 红眼(♀) 白眼(♂) F1 红眼(♂) 红眼(♀) F2 红（雌、雄）：白 (雄)=3:1 F1雌雄交配 白雄 782 红（雌、雄） 2495 思考1：如何才能知道白眼是显性还是隐性？ 思考2：红眼和白眼这对相对性状的遗传是否遵循孟德尔遗传规律呢？ 根据F1表现出来的性状，可推出： 红眼为显性性状白眼为隐性性状 符合分离定律 F2红眼和白眼之间的数量比是3:1 P × 红眼(♀) 白眼(♂) F1 红眼(♂) 红眼(♀) F2 F1雌雄交配 白眼雄 红眼雌 红眼雄 2 : 1 : 1 二、基因位于染色体的实验证据 观察实验，提出问题 “F2红眼和白眼之间的数量比是3:1，遵循分离定律。所不同的是白眼性状的表现，总是与性别相联系。” 二、基因位于染色体的实验证据 提出假说 控制白眼的基因（w）在X染色体上，而Y染色体上不含它的等位基因 小知识--基因的表示方法： 当基因在性染色体上时，先写性染色体后上标写基因，例如X染色体上有A基因，则表示方式为XA。 写一写：若W控制红眼，w控制白眼，按照摩尔根的假说，雌雄果蝇的表型及基因型。 红眼 白眼 雌果蝇 雄果蝇 ＸＷＸＷ、ＸＷＸw ＸwＸw ＸＷＹ ＸwＹ 二、基因位于染色体的实验证据 P F1 F2 红（雌、雄）：白 (雄)=3:1 × F1雌雄交配 红眼(♀) 白眼(♂) 红眼(♂) 红眼(♀) P × XW Xw Y XWXW 红眼(雌) XwY 白眼(雄) 配子 XWXw 红眼(雌) XWY 红眼(雄) F1 配子 XW Y XW Xw XWXW红眼(雌) XWXw红眼(雌) XWY红眼(雄) XwY白眼(雄) 果蝇杂交实验分析图解 F2 × 二、基因位于染色体的实验证据 演绎推理 设计测交实验 后代 配子 XWXw XwY × 测交 F1红眼(♀) 白眼(♂) XW Xw Xw Y XWXw XwXw XWY XwY 红眼雌 红眼雄 白眼雌 白眼雄 1 ： 1 ： 1 ： 1 XwXw XWY × F1红眼(♂) 白眼(♀) 测交 Xw XW Y 配子 XWXw XwY 红雌 白雄 1 ： 1 后代 二、基因位于染色体的实验证据 得出结论 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。 控制白眼的基因（w）在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。 二、基因位于染色体的实验证据 3.基因与染色体的关系 摩尔根和他的学生发明了测定基因位于染色体上的相对位置的方法,并绘制出第一个果蝇各种基因在染色体上相对位置图。 红宝石眼 黄身 白眼 短硬毛 截翅 朱红眼 深红眼 棒状眼 现代分子生物学技术“荧光标记法”将基因定位在染色体上 证明了一条染色体上有许多个基因,基因在染色体上呈线性排列 △结论 摩尔根 这种对待科学的态度和高尚的品格，正是我们需要学习的科学精神！ 摩尔根在对其他科学家的学说持怀疑态度时，没有选择批评挖苦对方，而是认真钻研设计实验。 在实验证据证明其他科学家学说正确之时，坚持“实验至上”立马摈弃之前的偏见。 提出 问题 提出 假说 演绎 推理 实验 验证 为什么白眼性状与性别相关? 控制白眼的基因只在X染色体上 设计测交实验，预测结果 进行测交实验 得出结论 假说正确，得出结论 二、基因位于染色体的实验证据 1903年萨顿研究蝗虫的精子和卵细胞形成过程 1910年摩尔根进行果蝇杂交实验 提出假说：基因在染色体上 找到基因在染色体上的实验证据 孟德尔的豌豆杂交实验 发现了遗传因子 假说—演绎法 归纳推理法 假说—演绎法 魏斯曼预测减数分裂存在 证实了减数分裂的存在 其他科学家通过显微镜观察 人类探明基因神秘踪迹的历程 三、孟德尔遗传规律的现代解释 d B B a A D 等位基因 等位基因 非同源 染色体 非等位基因 相同基因 同源 染色体 同源 染色体 1 2 3 4 孟德尔所说的F1中的一对遗传因子就是位于一对同源染色体上的等位基因。 三、孟德尔遗传规律的现代解释 基因的分离定律的实质是： 在杂合子的细胞中，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，独立地随配子遗传给后代。（教材P32） 减数分裂Ⅰ后期 三、孟德尔遗传规律的现代解释 孟德尔所说的F1中的不同对的遗传因子指的就是非等位基因。 A a B b 2对等位基因位于2对同源染色体上 A a B b 2对等位基因位于1对同源染色体上 非等位基因之间独立遗传 满足基因的自由组合定律 非等位基因之间不独立遗传 不满足基因的自由组合定律 三、孟德尔遗传规律的现代解释 基因的自由组合定律的实质是： 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。（教材P32） 在摩尔根所做的果蝇野生型与白眼突变体杂交实验中，最早能够判断白眼基因位于X染色体上的最关键的实验结果是(　 　) A．白眼突变体与野生型杂交，F1全部表现为野生型，雌雄比例1∶1 B．F1相互交配，后代出现性状分离，白眼全部是雄性 C．F1雌性与白眼雄性杂交，后代出现白眼，且雌雄比例为1∶1 D．白眼雌性与野生型雄性杂交，后代白眼全部为雄性，野生型全部为雌性 B 小试牛刀 下图表示果蝇某一条染色体上的几个基因，下列有关叙述错误的是（　　） A.朱红眼基因和深红眼基因是一对等位基因 B.果蝇每条染色体上基因数目不一定相等 C.基因在染色体上呈线性排列 D.一条染色体上有许多个基因　 A 小试牛刀 根据如图所示基因在染色体上的分布情况判断，下列选项不遵循基因的自由组合定律的是(　　) A 小试牛刀 在减数分裂过程中，遵循分离定律的基因、遵循自由组合的基因、互换的基因分别在（ ） A．姐妹染色单体上；同一条染色体上；非姐妹染色单体上 B．同源染色体上；非同源染色体上；同源染色体的姐妹染色单体上 C．同源染色体上；非同源染色体上；同源染色体的非姐妹染色单体上 D．姐妹染色单体上；非同源染色体上；非同源染色体的姐妹染色单体上 C 小试牛刀 果绳的红眼为伴X染色体性显性遗传，其隐性性状为白眼，在下列杂交组合中，通过眼色即可直接判断子代果蝇性别的一组是 （ ） A、杂合红眼雌果蝇 × 红眼雄果蝇 B、白眼雌果蝇 × 红眼雄果蝇 C、杂合红眼雌果蝇 × 白眼雄果蝇 D、白眼雌果蝇 × 白眼雄果蝇 B 小试牛刀 基因存在位置 基因型 雌性 雄性 非同源 区段 Ⅰ Ⅲ 同源区段 Ⅱ X Y Ⅰ Ⅱ Ⅲ X—X— X—Y XY— 拓展延伸：性染色体 X—X— X—Y— 思考：如何证明白眼基因在X染色体的非同源区域还是在XY的同源区域？ 隐雌与显雄杂交 性染色体：与性别决定有相关的染色体。 29 一、概念检测 1.基于对同源染色体和非同源染色体上相关基因的理解，判断下列相关表述是否正确。 (1)位于一对同源染色体上相同位置的基因控制同一种性状。( ) (2)非等位基因都位于非同源染色体上。( ) √ × 2.基因主要位于染色体上，下列关于基因和染色体关系的表述，错误的是( ) A.染色体是基因的主要载体 B.染色体就是由基因组成的 C.一条染色体上有多个基因 D.基因在染色体上呈线性排列 B 练习与应用 3.基因和染色体的行为存在平行关系。下列相关表述，错误的是( ) A.复制的两个基因随染色单体分开而分开 B.同源染色体分离时，等位基因也随之分离 C.非同源染色体数量越多，非等位基因组合的种类也越多 D.非同源染色体自由组合，使所有非等位基因也自由组合 D 练习与应用 二、拓展应用 1.用白眼雌果蝇和红眼雄果蝇杂交，通过眼睛颜色可判断子代果蝇的性别；用白眼雄果蝇和红眼雌果蝇杂交，通过眼睛颜色却不能判断子代果蝇的性别，这是为什么?用其他杂交组合，能否通过眼睛颜色判断子代果蝇的性别呢? 红眼雌果蝇的基因型有XWXW和XWXw两种类型，白眼雄果蝇的基因型为XwY。如果基因型为XWXW的红眼雌果蝇与基因型为XwY的白眼雄果蝇杂交，则子一代无论雌雄，全部为红眼，如果基因型为XWXw的红眼雌果蝇与基因型为XwY的白眼雄果蝇杂交，那么子代雌果蝇和子代雄果蝇都是既有红眼，也有白眼，因此无法通过眼睛颜色判断子代果蝇的性别。 练习与应用 2.生物如果丢失或增加一条或几条染色体，就会出现严重疾病甚至死亡。但是在自然界，有些动植物的某些个体是由未受精的生殖细胞(如卵细胞)单独发育来的，如蜜蜂中的雄蜂等。这些生物虽然体细胞中的染色体数目减少了一半，但它们仍能正常生活。你如何解释这现象? 这些生物的体细胞中的染色体数日虽然减少了一半，但仍具有一整套非同源染色体，这一套染色体携带着控制该种生物所有性状的一整套基因。 练习与应用 3.人的体细胞中有23对染色体，其中1-22号是常染色体,23号是性染色体。现在已经发现多一条13号、18号或21号染色体的婴儿，都表现出严重的病症。据不完全调查，现在还未发现多一条(或几条)其他常染色体的婴儿请你试着作出一些可能的解释。 人的体细胞中染色体数目的变异，会严重影响生殖、发育等各种生命活动，未发现其他常染色体数目变异的婴儿，很可能是发生这类变异后的受精卵不能发育，或发育至胚胎早期就死亡了的缘故。 练习与应用 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$