2.2 基因在染色体上-【精讲课堂】2024-2025学年高一生物同步备课精制课件(人教版2019必修2）

第2节 基因在染色体上 第二章 基因和染色体的关系 本节聚焦 科学家发现基因和染色体有哪些平行关系？ 摩尔根如何证明基因位于染色体上？摩尔根的果蝇杂交实验给我们哪些启示？ 怎么从基因和染色体的层面理解孟德尔遗传规律？ 一、萨顿的假说 1903年，美国遗传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。 George Sarton 24条 24条 减数分裂 减数分裂 精子 卵细胞 受精卵 24条 子代 24条 一条来自母方 一条来自父方 发现问题： 孟德尔假设的一对遗传因子（等位基因）的分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。 体细胞 配子 基因成对 D d Dd 一个来自父方 一个来自母方 受精后 体细胞 成单 遗传学 等位基因分离 一对基因 染色体成对 成单 一条来自父方 一条来自母方 细胞学 同源染色体分离 一对同源染色体 一、萨顿的假说 0 提出假说： 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。 理由：基因和染色体行为存在着明显的平行关系。 Dd 一、萨顿的假说 基因成对 存在 染色体成对 存在 只有成对基因中的一个 只有成对染色体中的一条 成对的基因 一个来自父方，一个来自母方。 成对的染色体一条来自父方，一条来自母方。 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 有相对稳定的结构。 研究方法： 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。 类比推理法 看不见的基因 基因在染色体上 看得见的染色体 假说只是一种猜想，是否正确还有待验证 d P 配子 F1 F1配子 高茎 矮茎 受精 高茎 × 减数分裂 减数分裂 减数分裂 高茎 高茎 矮茎 高茎 F2 D D d d D D d D d D d D D D d D d d d 请在图中的染色体上标出基因符号，解释孟德尔一对相对性状的杂交试验。（图中染色体上的横线代表基因的位置） 一、萨顿的假说 分析减数分裂中基因和染色体的关系 P30 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。 等位基因: 是指位于一对同源染色体相同位置上控制同一性状不同表现类型的的基因。 VS相同基因 等位基因:是指位于一对同源染色体相同位置上控制同一性状不同表现类型的的基因 二、基因位于染色体上的实验证据 摩尔根（T.H.Morgan） 美国生物学家 Q：所有的生物都有性染色体吗？ 如：雌雄同株的植物没有常染色体和性染色体之分。 常染色体 3对：Ⅱ Ⅱ，Ⅲ Ⅲ，Ⅳ　Ⅳ 性染色体 雌性同型：XX 雄性异型：XY 个体小，易饲养； 繁殖快，后代多； 相对性状，易于区分； 染色体少（4对）易观察。 假说---演绎法 摩尔根是美国进化生物学家，遗传学家和胚胎学家。发现了染色体的遗传机制，创立染色体遗传理论， 是现代实验生物学奠基人。于1933年发现染色体在遗传中的作用， 赢得了诺贝尔生理学或医学奖。 二、基因位于染色体上的实验证据 阅读P30—31思考： 果蝇杂交实验及分析的每个环节分别对应假说演绎法的哪个步骤？ 观察现象， 提出问题 分析问题，作出假说 演绎推理， 预测结果 实验检验，得出结论 二、基因位于染色体上的实验证据 观察现象， 提出问题 分析问题，作出假说 演绎推理， 预测结果 实验检验，得出结论 F2 F1 P 1 1 1 1 : : : × × 白眼(雄) 红眼(雌) 红眼(雌) 红眼(雄) 红眼(雌) 红眼(雌) 红眼(雄) 白眼(雄) 3/4红 1/4白 理论分析： ①红眼为 显性 性状。 ②F2中，红 : 白≈3:1，果蝇的眼色遗传符合基因 分离 定律。 ③F2中白眼果蝇只有 雄性。 问题： 为什么白眼性状的表现总与性别相关联？ 二、基因位于染色体上的实验证据 观察现象， 提出问题 分析问题，作出假说 演绎推理， 预测结果 实验检验，得出结论 假说1： 控制白眼的基因是在Y染色体上，X染色体上没有它的等位基因。 假说2： 控制白眼的基因是在X染色体上， Y染色体上没有它的等位基因。 假说3： 控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上。 雌性：X-X- 雄性：XY- 雌性：X-X- 雄性：XY- 雌性：X-X- 雄性：X- Y- 2017.新课标Ⅰ节选 一般来说，对于性别决定为XY型的动物群体而言，当一对等位基因（如A/a）位于常染色体上时，基因型有____种；当其位于X染色体上时，基因型有____种；当其位于X和Y染色体的同源区段时，基因型有____种。  5   3 7 XX红眼（雌） × XYw白眼（雄） X Yw X XYw红（ 雄 ） XX红眼（ 雌 ） × P F2 F1 配子 配子 X Yw X XX红(雌 ） XYw白眼(雄 ) 二、基因位于染色体上的实验证据 观察现象， 提出问题 分析问题，作出假说 演绎推理， 预测结果 实验检验，得出结论 F2 F1 P 1 1 1 1 : : : × × 白眼(雄) 红眼(雌) 红眼(雌) 红眼(雄) 红眼(雌) 红眼(雌) 红眼(雄) 白眼(雄) 3/4红 1/4白 假说1： 控制白眼的基因是在Y染色体上，X染色体上没有它的等位基因。 假说1错误 XW Y Xw XWY红（ 雄 ） XWXw红（ 雌 ） × XWXW红眼（雌） × XwY白眼（雄） P F2 F1 配子 配子 XW Y XW Xw XWXW红(雌 ） XWXw红(雌) XWY红(雄) XwY白(雄 ) 二、基因位于染色体上的实验证据 观察现象， 提出问题 分析问题，作出假说 演绎推理， 预测结果 实验检验，得出结论 假说2： 控制白眼的基因是在X染色体上， Y染色体上没有它的等位基因。 F2 F1 P 1 1 1 1 : : : × × 白眼(雄) 红眼(雌) 红眼(雌) 红眼(雄) 红眼(雌) 红眼(雌) 红眼(雄) 白眼(雄) 3/4红 1/4白 XWXW红眼（雌） × XwYw白眼（雄） XW Yw Xw XWYw红（ 雄 ） XWXw红（ 雌 ） × P F2 F1 配子 配子 XW Yw XW Xw XWXW红(雌 ） XWXw红(雌) XWYw红(雄) XwYw白(雄 ) 二、基因位于染色体上的实验证据 观察现象， 提出问题 分析问题，作出假说 演绎推理， 预测结果 实验检验，得出结论 F2 F1 P 1 1 1 1 : : : × × 白眼(雄) 红眼(雌) 红眼(雌) 红眼(雄) 红眼(雌) 红眼(雌) 红眼(雄) 白眼(雄) 3/4红 1/4白 假说3： 控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上。 二、基因位于染色体上的实验证据 观察现象， 提出问题 分析问题，作出假说 演绎推理， 预测结果 实验检验，得出结论 测交1：F1红眼 (♀) × 白眼 (♂) 测交2：F1红眼 (♂) × 白眼 (♀) 请同学们，写一写各实验组的遗传图解 思路：将F1与隐性纯合测交 一种假说仅能解释已有的实验结果是不够的。还应该根据假说进行演绎推理，预测新的实验结果，再通过实验来进行检验。 如果实验结果与预期相符，则支持假说。 P F1 红眼（♀） × 白眼（♂） XWXw XWXw XWY XwY Xw Y XW Xw XwXw XwY F1 配子 红眼(♀) 白眼(♀) 白眼(♂) 红眼(♂) 二、基因位于染色体上的实验证据 观察现象， 提出问题 分析问题，作出假说 演绎推理， 预测结果 实验检验，得出结论 测交1：F1红眼 (♀) × 白眼 (♂) w w w 无法判断假说2和假说3 该测交实验不能把w基因与特定的性染色体(X)联系起来。 该实验方案不可行。 二、基因位于染色体上的实验证据 观察现象， 提出问题 分析问题，作出假说 演绎推理， 预测结果 实验检验，得出结论 测交2：F1红眼 (♂) × 白眼 (♀) P F1红眼（♂） × 白眼（♀） XWY XwXw XWXw Y XW Xw XwY F1 配子 红眼(♀) 白眼(♂) w w w 无法判断假说2和假说3 二、基因位于染色体上的实验证据 观察现象， 提出问题 分析问题，作出假说 演绎推理， 预测结果 实验检验，得出结论 测交3：野生红眼 (♂) × 白眼 (♀) P F1红眼（♂） × 白眼（♀） XWY XwXw XWXw Y XW Xw XwY F1 配子 红眼(♀) 白眼(♂) W W W 红眼(♀) 红眼(♂) 符合 不符合 假说2正确 假说3不正确 不符合 假说3不正确 二、基因位于染色体上的实验证据 观察现象， 提出问题 分析问题，作出假说 演绎推理， 预测结果 实验检验，得出结论 测交3：野生红眼 (♂) × 白眼 (♀) P F1红眼（♂） × 白眼（♀） XWY XwXw XWXw Y XW Xw XwY F1 配子 红眼(♀) 白眼(♂) W W W 红眼(♀) 红眼(♂) 符合 不符合 假说2正确 假说3不正确 结论：控制白眼的基因是在X染色体上， Y染色体上没有它的等位基因。 测交实验亲本：隐雌×显雄（纯合子） 不是所有的测交都可以验证假说 思维拓展 二、基因位于染色体上的实验证据 测交1：F1红眼 (♀) × 白眼 (♂) 测交2：F1红眼 (♂) × 白眼 (♀) 测交3：野生红眼 (♂) × 白眼 (♀) 三、基因位于染色体上的实验证据 X X 4对染色体，1.3万个基因 23对染色体，2.6万个基因 显然，一条染色体上应该有许多个基因。 基因在染色体上呈线性排列。 荧光标记技术 二、基因位于染色体上的实验证据 判断：所有基因都在染色体上 拟核、细胞质的、病毒的基因不在染色体上 × 判断：非等位基因都位于非同源染色体上 × 现代分子生物学技术能够用特定的分子，与染色体上的某一个基因结合，这个分子又能被带有荧光标记的物质识别，通过荧光显示（荧光分子标记技术），就可以知道基因在染色体上的位置。 三、孟德尔遗传规律的现代解释 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。 D d D d D d D D d d d D D d 等位基因的分离发生在减数分裂Ⅰ后期 同源染色体分离，等位基因分离 染色单体分开，相同基因分离 等位基因的分离发生在减数分裂Ⅱ后期（互换） 摩尔根通过实验证明了基因位于染色体上，此时孟德尔所假设的颗粒状的遗传因子才真正有了归宿，位于染色体上，通过遗传学和细胞学的联姻，我们探明了基因神秘的踪迹，那反过来我们能否利用基因位于染色体上的理论，对孟德尔的遗传现象进行细胞学层面的解释呢？接下来我们尝试用减数分裂过程中染色体的行为来解释基因的行为，等位基因A和a分别位于一对同源染色体上，由于等位基因控制的是同一性状，位于同源染色体上相同的位置，在减数分裂前的间期染色体复制，复制后的每条染色体都由两条完全相同的姐妹染色单体构成，这两条姐妹染色单体，由同一个着丝点连接，经过减数分裂1，这一对分别带有A和a基因的同源染色体彼此分开，分别进入到两个不同的子细胞中，接下来进行减数分裂2，每条染色体的着丝粒分裂，两条姐妹染色单体分开，随着细胞的分裂进入两个子细胞，这样经过减数分裂二就形成4个配子，4个配子两两相同，分别带有基因A和基因a，这两种配子的比例为1:1，对于一个基因型为Aa的生物个体而言，其产生含有大a的配置和小a的配置比例也为1:1 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，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。 三、孟德尔遗传规律的现代解释 同源染色体上的非等位基因自由组合吗？ 三、孟德尔遗传规律的现代解释 自由组合 基因连锁 A A a a B B b b A A a a B B b b 2.基因的自由组合定律的实质 三、孟德尔遗传规律的现代解释 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 同源染色体上的非等位基因不能自由组合。 不是自由组合 AB、Ab、 aB、 ab AB、 ab AB、Ab、 aB、 ab 22 1．果蝇的眼色有红眼和白眼，受一对等位基因B、b控制。两只红眼果蝇交配，F1表型如下图所示。据图回答，下列问题： （1）果蝇作为遗传材料的优点是______________________________________（答出两点即可） （2）控制果蝇眼色的基因位于____（”X”或“常”）染色体上，判断依据是____________________________________________________________ 。 （3）亲本果蝇的基因型是________和_______，F1雌果蝇中纯合子所占比例为_________。 易饲养、繁殖快、培养周期短、后代多等 X F1中雌性全为红眼，雄性红眼：白眼=1:1，与性别相关联 XBXb XBY 1/2 2．已知果蝇中灰身与黑身是一对相对性状(B/b)，红眼与白眼是一对相对性状(R/r)，现有两只亲代果蝇杂交得到以下子代类型和比例： （1）控制红眼与白眼的基因位于____染色体上，判断依据是________________________________________________________________. （2）雌性亲本的基因型为________，表现型为__________________。 X BbXRXr 灰身红眼   杂交子代中红眼在雌雄个体中都有，白眼只在雄性个体中 （小本课时作业8 选择题第10题改编）果蝇体色灰身、黑身由一对等位基因A、a控制，眼色红眼、白眼由一对等位基因B、b控制。现用纯合子果蝇作为亲本进行两对相对性状的遗传实验，结果如下： （1）实验中属于显性性状的是_____________，判断依据是_______________________ （2）体色和眼色的遗传________（填“遵循”或“不遵循”）符合自由组合定律，依据是_______________________________________________________ （3）组合①亲本的基因型为___________________，组合①中F1随机交配，则F2雄果蝇中灰身白眼的概率为___________ （4）组合②F1的基因型为___________________，组合②中F1随机交配，则F2中黑身白眼的概率为_____________ 灰身、红眼 组合①亲本灰身和黑身杂交后代雌雄都是灰身，亲本红眼白眼杂交后代雌雄都是红眼 遵循 由组合②后代可知控制体色的基因位于常染色体，控制眼色的基因位于X染色体。 AAXBXB、aaXbY 3/8 AaXBXb、AaXbY 1/8 (大本P57第4题)以下是摩尔根所做的果蝇杂交实验，果蝇红眼对白眼为显性，其中能确定其基因是位于常染色体上还是位于 X 染色体上的是 ①纯合红眼雌果蝇×白眼雄果蝇 ②纯合红眼雄果蝇×白眼雌果蝇 ③杂合红眼雌果蝇×纯合红眼雄果蝇 ④白眼雌果蝇×白眼雄果蝇 A．①③④ B．②③ C．①② D．①②③④ B 探究”基因在染色体上的位置”实验设计思路 1. 显隐性未知 方法：正反交实验 若结果一致，则基因位于__________上， 若结果不同，则基因位于___________上。 探究基因在X染色体还是常染色体上 常染色体 X染色体 探究”基因在染色体上的位置”实验设计思路 探究基因在X染色体还是常染色体上 2. 显隐性已知 ♀ 隐×♂显（纯合），观察统计子代表现型及比例。 方法一： 若子代雌、雄个体表现型一致，则基因位于____________上，若子代雌性全为显性, 雄性全为隐性, 则基因位于___________上。 常染色体 X染色体 探究”基因在染色体上的位置”实验设计思路 探究基因在X染色体还是常染色体上 2. 显隐性已知 ♀ 显性杂合×♂显性（纯合），观察统计子代表现型及比例 若子代雌、雄个体表现型一致，则基因位于______________上；若子代雌性全为显性, 雄性有显、隐性, 则基因位于________________上。 方法二： 常染色体 X染色体 删 大本P57第4题 小本 课时作业8 普通班删第15题，重点班可不删 $$