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必修2

第二章第2节 基因在染色体上 1 1 萨顿的假说 2 基因位于染色体上的实验证据 目 录 一、基因在染色体上 3 孟德尔遗传规律的现代解释 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。 他发现孟德尔假设的一对遗传因子，也就是等位基因，它们的分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。 24条 受精卵 新个体 ♀ ♂ 24条 24条 24条 12条 12条 减数分裂 两两成对，共12对，每对染色体中一条来自父方，一条来自母方。 萨顿推论： 过渡 科学家发现基因与染色体有哪些平行关系呢? 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，因为基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。 减数分裂 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。 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 一、萨顿的假说 R r 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 看不见的 染色体 基因在染色体上 基因 看得见的 假说只是一种猜想，是否正确还有待验证 高 茎 高 茎 矮 茎 高 茎 × 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 1.依据萨顿假说，请在课本30页“思考讨论”图中的染色体上标出基因符号 分析减数分裂中基因和染色体的关系 思考•讨论 D D d d D D D d D d d d D d Dd 1DD 2Dd 1dd DD×dd ⊗ 2.基因和染色体的行为存在平行关系。从理论上支持基因在染色体上的假说,但事实是否如此呢?为什么? 分析减数分裂中基因和染色体的关系 思考•讨论 不一定 这样推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否还需要实验的验证 科学家:摩尔根 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！ 过渡 摩尔根如何证明基因位于染色体上? 1 实验材料—果蝇 1. 个体小，易饲养 2. 繁殖快，后代多 3.具有易于区分的相对性状 白眼果蝇 突变型 红眼果蝇 野生型（在自然界中常见） 二、基因位于染色体上的证据 9 雌性 性染色体 （1对） 常染色体 （3对） 常染色体： 雌雄个体细胞中相同，不决定性别的染色体 雌雄个体细胞中不相同，决定性别的染色体 雄性 性染色体： 1 实验材料—果蝇 4.染色体少，易观察（4对） 注：雌雄同株的植物没有常染色体和性染色体之分。 二、基因位于染色体上的证据 10 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。 ①野生红眼果蝇是纯合子还是杂合子？ ②对于红眼和白眼这一对相对性状的遗传是否遵循孟德尔的分离定律呢？ 思考 2 摩尔根的果蝇杂交实验 果蝇的红眼和白眼是一对相对性状 二、基因位于染色体上的证据 11 ①眼色的显性性状什么？ 红眼 ②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 问题：白眼果蝇都是雄的。为什么白眼个体总是与性别相关联？ 方法： 2 摩尔根的果蝇杂交实验 假说—演绎法 (1)观察现象，提出问题 二、基因位于染色体上的证据 12 ——控制眼色的基因（用W和w表示）在X染色体上 (2)提出假说，解释问题 雌果蝇： 雄果蝇： 红眼（ＸＷＸ—） 白眼（ＸwＸw） 红眼（ＸＷＹ） 白眼（ＸwＹ） 基因的表示方法 1.如果基因在常染色体上：　　 — 2.如果基因在性染色体上：　 　 。 3.如果常染色体和性染色体上都有基因：　 　 。 XWXw AaXBXb Ww 二、基因位于染色体上的证据 由于白眼的遗传和性别相关联，而且与X染色体遗传相似? 于是摩尔根及其同事做了如下假设 如果基因在性染色体上：先写性染色体再在右上角写基因 13 红眼(♀) × 白眼(♂) XW Y Xw 红眼(♂) 红眼(♀) × P F2 F1 配子： 配子 XW Xw XW Y XWXW 红眼 (♀) XWXw 红眼 (♀) XWY 红眼 (♂) XwY 白眼 (♂ ) XWXW XwY XWY XWXw P： F1： F2： 红（雌、雄） 白 (雄) 3/4 1/4 × F1雌雄交配 红眼 （雌、雄） ♀ ♂ 二、基因位于染色体上的证据 (2)提出假说，解释问题 (3) 演绎推理—— XWXw × XwY XWX w XwY F1： P： 配子： 红眼（雌） 白眼（雄） XW Xw Xw Y XwXw XWY 红雌 白雌 红雄 白雄 XWY × XwXw XWX w 红雌 XwY 白雄 F1： P： 配子： 红眼（雄） 白眼（雌） XW Xw Y 雌果蝇均为红眼,雄果蝇均为白眼。 1 : 1 : 1 ： 1 方案1 方案2 测交实验（与隐性纯合子的杂交） 二、基因位于染色体上的证据 15 (4) 实验验证 摩尔根等人亲自做了该实验，实验结果如下： 红眼雌性 红眼雄性 白眼雌性 白眼雄性 126 132 120 115 控制果蝇白眼的基因只位于X染色体上，而Y染色体不含其等位基因，基因在 上。 (5) 得出结论 子代中雌蝇均为红眼，雄蝇均为白眼。 方案1 方案2 染色体 摩尔根 二、基因位于染色体上的证据 把一个基因和一条特定的染色体——X染色体联系起来 16 思考•讨论 1.为什么摩尔根没有考虑控制眼色的基因可能在Y染色体上？ 1909年，摩尔根发现蚜虫孤雌生殖时，产生的雄性与丢失一条X染色体有关（XO型）。他误以为果蝇是类似于蚜虫的性别决定，雄果蝇只有一条X染色体。所以在书写上，雌性果蝇用XX，雄性果蝇用X表示。 资料1: 资料2: 1914年摩尔根的学生 Bridges发现X染色体不分离现象，并对果蝇的染色体作了进一步的观察，最终，确认了果蝇中那对形态不同的染色体是X染色体和和Y染色体。 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? 2、如果控制眼色的基因同时在X和Y染色体上，还能解释摩尔根的果蝇杂交实验吗? 不符合 不符合 假说-演绎法 演绎推理 预测测交结果 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 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 实验验证 进行测交实验 从此，摩尔根成了 孟德尔 理论的坚定支持者。 二、基因位于染色体上的证据 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。 19 果蝇的体细胞有4对染色体，携带的基因有1.3万多个。人的体细胞有23对染色体，携带的基因有2.6万多个。 ②基因在染色体上呈线性排列 ①一条染色体上有许多个基因 结论 资料: 长芒 短芒 长翅 短翅 灰身 黑身 红眼 紫眼 直翅 卷翅 红眼 棕眼 果蝇染色体 二、基因位于染色体上的证据 问题1：细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？ 不是。 ①真核生物的核基因都位于 上，而 位于线粒体等细胞器内； ②原核生物的基因主要位于 上。 问题2：在基因研究中，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。 ②把“遗传因子”改为“基因”，并提出“等位基因”概念。 ③提出“基因在染色体上”的假说。 ④用实验证明了“基因在染色体上”。 孟德尔 约翰逊 摩尔根 萨顿 假说—演绎法 假说—演绎法 染色体 质基因 拟核的DNA分子 二、基因位于染色体上的证据 21 基因分离定律实质: D d 1 2 D d 1 2 D d D 1 D d 2 d D D d d 分裂 间期 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 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。 二、孟德尔遗传规律的现代解释 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 22 自由组合定律实质: 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。 二、孟德尔遗传规律的现代解释 23 d B b a A D 等位基因： 非同源染色体： 非等位基因： 同源染色体： 1 2 3 4 1和2 3和4 1和3 1和4 2和3 2和4 A和a B和b D和d A和B A和d a和b a和D等 分离 自由组合 分离定律的实质： 等位基因随同源染色体的分开而分离 自由组合定律的实质： 非同源染色体上的非等位基因自由组合 同源染色体上的非等位基因不能自由组合，如B和d不能组合。 二、孟德尔遗传规律的现代解释 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 等位基因为什么会发生分离？怎么发生分离？ 24 $$