2.2 基因在染色体上-1课时-【精讲课堂】2024-2025学年高一生物同步教学实用课件（人教版2019必修2）

第2节 基因在染色体上 格雷戈尔·孟德尔 魏斯曼(1834---1914) 萨顿 一、萨顿的假说 体细胞 24条 染色体 精子 12条 染色体 卵细胞 12条 染色体 受精 体细胞 24条染色体 1.研究内容：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。 萨顿由此推论：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。即基因位于染色体上，因为基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。 减数第一次分裂时，同源染色体的分离。 孟德尔分离定律的核心 D d D d 减数分裂的核心 平行关系 杂合子在形成配子时，成对遗传因子的分离。 （等位基因） 一、萨顿的假说 4 基因的行为 染色体的行为 杂交过程中 保持：________________ 也有： _________________ 体细胞中 存在形式 _________存在 __________存在 在配子中 存在形式 只有成对基因中的_______ 只有成对染色体中的 _______ 体细胞中 的来源 成对中的基因 一个来自______　　　　　　　　 一个来自______　 同源染色体 一条来自______ 一条来自______ 形成配子时 组合方式 非等位基因___________ 非同源染色体：__________ 成对 成对 一个 一条 父方 母方 父方 母方 自由组合 自由组合 完整性和独立性 相对稳定的形态结构 一、萨顿的假说 2.假说的依据： 受精作用 受精卵 亲代 配子 子代 染色体行为 基因行为 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 一、萨顿的假说 萨顿 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 思考：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 一、萨顿的假说 练一练 正误判断： 1.体细胞中基因成对存在，配子中只含1个基因(　　) 2.雌蝗虫体细胞中的24条染色体，12条来自父方，12条来自母方( ）　 【答案】　1.×　2.√ 【 学以致用 】 D 1.(2024·黑龙江绥化月考)已知果蝇的体细胞内有4对同源染色体，根据萨顿的假说，下列有关说法中正确的是(　　) A.果蝇的精子中含有成对的基因 B.果蝇的体细胞只含有一个基因 C.果蝇的4对同源染色体上含有的基因可以同时来自父方，也可以同时来自母方 D.萨顿研究蝗虫的减数分裂，根据染色体和基因的平行关系提出假说“基因在染色体上” 解析：果蝇的精子中含有成对基因中的一个基因，A错误； 果蝇的体细胞中含有成对的许多基因，B错误； 果蝇的4对同源染色体上含有的基因一半来自父方，另一半来自母方，C错误。 D 2.(2024·广东湛江高一调研)萨顿假说认为“基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的”，下列关于此推测依据的叙述，错误的是(　　) A.基因和染色体在杂交过程中均能保持完整性和独立性 B.体细胞中基因和染色体均成对存在 C.生殖细胞中基因和染色体均单个存在 D.体细胞中基因的数目与染色体数目相等 解析：一条染色体上含有多个基因，基因数目与染色体数目不相等，D错误。 托马斯·亨特·摩尔根 沃尔特·萨顿 格雷戈尔·孟德尔 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！ 11 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。 我是一个文明有风度的黑粉！ 二、基因位于染色体的实验证据 12 二、基因位于染色体的实验证据 13 1.遗传学实验材料——果蝇的优点 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 ④染色体少，易观察（4对） 二、基因位于染色体的实验证据 1933年，颁给了果蝇的开山祖师摩尔根； 1946年，颁给了摩尔根的学生赫尔曼·穆勒，他发现了X射线对果蝇的突变效应； 1995年，颁给了三位果蝇发育基因的研究者； 2011年，颁给了果蝇免疫系统的Toll相关基因； 2017年，医学或生理学奖的果蝇生物钟。 果蝇的“过人之处”：果蝇与诺贝尔奖 14 ♀ ♂ 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 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。 15 非同源区段 基因只存在于X染色体（Ⅰ区段）上 基因只存在Y（Ⅲ区段）上 X Y Ⅰ Ⅱ Ⅲ 非同源区段 X、Y同源区段的基因是成对存在 同源区段 基因的表示方法 X X a a 雌性： X Y a 雄性： XY a 雄性： X X a A 雌性： X Y a 雄性： a 性染色体 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：　 　 。 XAXa BbXAXa Bb 二、基因位于染色体的实验证据 16 ①观察实验，发现问题 “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。” 如何解释这一现象？ 1.摩尔根的果蝇杂交实验 红眼（♀） 白眼（♂） 红眼（♀、♂） 红眼（♀、♂） 3/4 白眼（♂） 1/4 × F1♀♂交配 P F1 F2 二、基因位于染色体的实验证据 非同源区段 基因只存在于X染色体（Ⅰ区段）上 基因只存在Y（Ⅲ区段）上 X Y Ⅰ Ⅱ Ⅲ 非同源区段 X、Y同源区段的基因是成对存在 同源区段 X X a a 雌性： X Y a 雄性： XY a 雄性： X X a a 雌性： X Y a 雄性： a 控制眼睛颜色的基因性染色体？ 具体哪个片段？ 二、基因位于染色体的实验证据 ②提出假说，解释问题 摩尔根及其同事提出假说：控制白眼的基因（a）在X染色体上，而Y染色体上不含它的等位基因 雌果蝇种类： 红眼（ＸAＸA 、ＸAＸa） 白眼（ＸaＸa） 雄果蝇种类： 红眼（ＸAＹ） 白眼（ＸaＹ） ＸaＹ ＸAＸA ＸAＹ ＸaＹ × ♀ P ♂ F1 F2 自由交配 ♀♂ ♀ ♂ 红 ：白 = 3 : 1 ♂ 红眼 白眼 红眼 ＸAＸA、ＸAＸa、ＸAＹ ＸAＸa ③演绎推理(纸上谈兵) XAXa × XaY XAX a XaY F1： P： 配子： 红眼（雌） 白眼（雄） XA Xa Xa Y XaXa XAY 红雌 白雌 红雄 白雄 XAY × XaXa XAXa 红雌 XaY白雄 F1： P： 配子： 红眼（雄） 白眼（雌） XA Xa Y 测交方案1 测交方案2 二、基因位于染色体的实验证据 20 子代性状 红眼雌蝇 红眼雄蝇 白眼雌蝇 白眼雄蝇 数量 126 132 120 115 比例 1 1 1 1 测交实验的结果： 测交方案1 测交方案2 ④实验验证 子代性状 红眼雌性 白眼雄性 数量 234 230 比例 1 1 二、基因位于染色体的实验证据 ⑤得出结论 二、基因位于染色体的实验证据 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 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，基因在染色体上。 现代分子生物学技术“荧光标记法”将基因定位在染色体上 摩尔根 果蝇X染色体上的一些基因 摩尔根和他的学生们，设计测量出：第一个果蝇各种基因在染色体上排列图谱。 22 资料：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。 结论1： 一条染色体上有许多个基因； 结论2： 基因在染色体上呈线性排列。 二、基因位于染色体的实验证据 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。 二、基因位于染色体的实验证据 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 假说-演绎法 24 孟德尔 萨顿 摩尔根 实验证据：遗传因子（基因）遗传规律 观察到减数分裂 染色体的行为规律 假说：遗传的染色体学说 （基因在染色体上线性排列） 实验证据：将基因定位在染色体上 假说-演绎法 假说-演绎法 托马斯·亨特·摩尔根 沃尔特·萨顿 格雷戈尔·孟德尔 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染色体上，而质基因位于线粒体等细胞器内； ②原核生物的基因有的位于拟核区DNA分子上，有的位于细胞质的质粒上。 常见问题 练一练 正误判断： 4.基因在染色体上的假设，其提出者是萨顿，证明者是摩尔根（ ） 5.X染色体上的基因控制的性状遗传不遵循孟德尔遗传规律（ ） 6.一对等位基因应位于一对同源染色体上（ ） 7.染色体和基因并不是一一对应关系，一条染色体上含有很多个基因（ ）　 【答案】4.√ 5.× 6.√ 7.√ 【 学以致用 】 C 3.(2024·广东珠海高一质检)红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配，子代雌、雄果蝇都表现为红眼，这些雌、雄果蝇交配产生的后代中，红眼雄果蝇占1/4，白眼雄果蝇占1/4，红眼雌果蝇占1/2。下列叙述错误的是(　　) A.红眼对白眼是显性 B.眼色的遗传符合分离定律 C.眼色和性别自由组合 D.控制红眼和白眼的基因位于X染色体上 4.(2024·东北师大附中质检)果蝇的眼色由一对等位基因(A、a)控制，在纯种暗红眼(♀)×纯种朱红眼(♂)的正交实验中，F1只有暗红眼；在纯种暗红眼(♂)×纯种朱红眼(♀)的反交实验中，F1雌性为暗红眼，雄性为朱红眼。则下列说法错误的是(　　) A.这对基因位于X染色体上，显性基因为暗红眼基因 B.正交、反交实验可以确定控制眼色的基因是在X染色体上还是在常染色体上 C.正反交的子代中，雌性果蝇的基因型都是XAXa D.反交实验中，F1雌雄个体交配，子代雄果蝇暗红眼和朱红眼的比例为3∶1 D d B B a A D 1.等位基因（一对遗传因子） 同源染色体的相同位置上控制相对性状的基因。 同源 染色体 同源 染色体 非同源 染色体 等位基因 等位基因 2.非等位基因（不同对对遗传因子） 非同源染色体上的非等位基因 1 2 3 4 非等位基因 相 同 基 因 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能自由组合吗？ 知识拓展：基因连锁和互换规律 30 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 两对等位基因独立遗传 满足基因的自由组合定律 两对等位基因不独立遗传 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 配子种类：AB、Ab、aB、ab配子比例：1∶1∶1∶1 AaBb个体自交 后代表型比符合9∶3∶3∶1 配子种类：AB、ab 配子比例：1∶1 AaBb个体自交 后代表型比符合3∶1 31 练一练 1.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 练一练 2.如图为某生物细胞中2对同源染色体上4对等位基因的分布情况。下列不遵循基因自由组合定律的是(　　) A 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； D d 1 2 D d 1 2 D d D 1 D d 2 d d D D d 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。 三、孟德尔遗传规律的现代解释 34 分裂 间期 减数 分裂Ⅰ 减数 分裂Ⅱ 减数 分裂Ⅱ A a B b a a A A b b B B B B a a A A b b A b a B B a A b 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 35 问题探讨 人类基因组计划 问题探讨 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。 因为基因位于染色体上，要测定某个基因的序列，首先要知道该基因位于哪条染色体上。如果要测定人类基因组的基因序列，就要知道包含人类基因组的全部染色体由哪些染色体组成。 问题探讨 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？ 人有22对常染色体和1对性染色体。在常染色体中，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是等位基因，所以只对其中1条进行测序就可以了;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都进行测序，因此人类基因组计划测定了22条常染色体和两条性染色体X和Y，共24条。如果测定全部46条染色体，耗资巨大，工作量会增加一倍，但得到的绝大多数基因序列都是重复的。 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分别是两对同源染色体，请回答下列问题： (1)图中属于等位基因有哪些？ 提示：A与a、B与b、C与c均属于等位基因。 (2)图中属于非等位基因的有哪些？ 提示：A(a)和B(b)、A(a)和C(c)、B(b)和C(c)均属于非等位基因。 (3)上述非等位基因中，能发生自由组合的是哪些？ 提示：A(a)和C(c)、B(b)和C(c)可发生自由组合。 (4)若不考虑互换，则该生物能产生几种配子？ 提示：4种配子，分别为ABC、ABc、abC、abc。 判断两对等位基因位于一对或两对同源染色体上的方法 位置关系 AaBb个体自交 AaBb测交 配子种类：AB、Ab、aB、ab配子比例：1∶1∶1∶1 后代表型比符合9∶3∶3∶1 后代表型比符合 1∶1∶1∶1 配子种类：AB、ab 配子比例：1∶1 后代表型比符合3∶1 后代表型比符合1∶1 配子种类：Ab、aB 配子比例：1∶1 后代表型比符合1∶2∶1 后代表型比符合1∶1 【 学以致用 】 C 5.(2024·重庆一中高一检测)下列关于孟德尔遗传规律现代解释的叙述，错误的是(　　) A.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 B.同源染色体上的等位基因具有一定的独立性 C.同源染色体上的等位基因分离，非等位基因自由组合 D.基因分离定律与自由组合定律的细胞学基础相同，且都发生在减数分裂过程中 解析：基因自由组合定律的实质：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，C错误。 6.(2024·南阳五中高一质检)某雌雄同株植物花的颜色由两对基因(A和a、B和b)控制，A基因控制色素合成，AA和Aa的效应相同；B为修饰基因，淡化颜色的深度，BB和Bb的效应不同。其基因型和表型的对应关系见下表，请回答下列问题。 基因型 A_Bb A_bb A_BB或aa_ _ 表型 粉色 红色 白色 (1)以纯合白色植株和纯合红色植株作亲本杂交，子一代全都是粉色植株。请写出可能出现这种结果的亲本基因型组合：　　　　　　　　　　　　　　。 AABB×AAbb、aaBB×AAbb ①实验假设：这两对基因在染色体上的位置存在三种类型。请在上图方框中补充其他两种类型。(用竖线表示染色体，黑点表示基因在染色体上的位点) (2)为研究两对基因(A和a、B和b)是在同一对同源染色体上，还是在两对同源染色体上，某课题小组选用了基因型为AaBb的粉色植株进行探究。 ②实验步骤： 第一步：_____________________________________________________________； 第二步：观察并统计子代植株花的颜色和比例。 ③实验结果(不考虑互换)及结论： a.若子代植株花色为　　　　　　　　　　　　　　，则两对基因在两对同源染色体上，符合图中第一种类型； 粉色植株自交 粉色∶红色∶白色＝6∶3∶7 b.若子代植株花色为　　　　　　　　　　，则两对基因在一对同源染色体上，符合图中第二种类型； c.若子代植株花色为　　　　　　　　　　　　　　，则两对基因在一对同源染色体上，符合图中第三种类型。 粉色∶白色＝1∶1 粉色∶红色∶白色＝2∶1∶1 A 1.(2024·北京八中高一下期中)萨顿假说认为“基因和染色体的行为存在着明显的平行关系”，下列不支持此推测的是(　　) A.体细胞中基因的数量远远大于染色体的数目 B.非等位基因与非同源染色体在减数分裂时自由组合 C.在体细胞中成对存在的基因和染色体，在配子中单个存在 D.基因和染色体在杂交过程中均保持相对完整性和独立性 解析：体细胞中基因的数量远远大于染色体的数目，不能证明基因和染色体的行为存在着明显的平行关系，A符合题意； 非等位基因与非同源染色体在减数分裂时自由组合，说明基因和染色体行为一致，存在着明显的平行关系，B不符合题意； 在体细胞中成对存在的基因和染色体，在配子中均只有其中的一个，说明基因和染色体行为一致，存在着明显的平行关系，C不符合题意； 基因和染色体在杂交过程中均保持相对完整性和独立性，说明基因和染色体存在着明显的平行关系，D不符合题意。 C 2.(2024·河北邯郸一中高一质检)决定果蝇眼色的基因位于X染色体上，显性性状为红眼。下列各组亲本杂交后的子代中，通过眼色可以直接判断果蝇性别的是(　　) A.白♀×白♂ B.杂合红♀×红♂ C.白♀×红♂ D.杂合红♀×白♂ 解析：假设用A、a表示相关基因。A项中亲本的基因型为XaXa和XaY，后代雌、雄个体均表现为白眼；B项中亲本的基因型为XAXa和XAY，后代雌性个体均表现为红眼，雄性个体中一半表现为白眼、一半表现为红眼；C项中亲本的基因型为XaXa和XAY，后代雌性个体均表现为红眼，雄性个体均表现为白眼；D项中亲本的基因型为XAXa和XaY，后代雌、雄个体中均有一半表现为白眼、一半表现为红眼，故只有C项亲本杂交后的子代中，通过眼色可直接判断果蝇的性别。 D 3.(2024·江西临川一中高一检测)决定果蝇眼色的基因位于X染色体上，其中W基因控制红色，w基因控制白色。一只红眼雌果蝇与一只红眼雄果蝇杂交，其后代中不可能出现的是(　　) A.红眼雄果蝇 B.白眼雄果蝇 C.红眼雌果蝇 D.白眼雌果蝇 解析：红眼雌果蝇的基因型为XWXW或XWXw，红眼雄果蝇的基因型为XWY。①XWXW×XWY→XWXW(红眼雌果蝇)、XWY(红眼雄果蝇)；②XWXw×XWY→XWXW(红眼雌果蝇)、XWXw(红眼雌果蝇)、XWY(红眼雄果蝇)、XwY(白眼雄果蝇)，后代中不可能出现白眼雌果蝇。 B 4.(2024·辽宁大连双基测试)下列关于基因和染色体关系的说法，正确的是(　　) A.非等位基因都位于非同源染色体上 B.位于同源染色体上相同位置的基因为相同基因或等位基因 C.各种生物的基因都可以位于X染色体或Y染色体上 D.位于性染色体上的基因，不遵循孟德尔的遗传规律 解析：非等位基因位于非同源染色体上或同源染色体的不同位置上，A错误； 具有X染色体和Y染色体的生物，其基因可以位于X染色体或Y染色体上，但有的生物没有X、Y染色体，C错误； 位于性染色体上的基因，在遗传中同样遵循孟德尔的遗传规律，D错误。 B 5.(2024·广东汕头高一下联考)摩尔根利用果蝇为实验材料，设计了如图的杂交实验。下列有关说法错误的是(　　) A.亲本白眼雄果蝇能产生两种比例相同的配子 B.F2中的红眼雌果蝇全部为杂合子 C.F2中红眼与白眼比例为3∶1，符合分离定律 D.F1全为红眼，说明红眼对白眼为显性 解析：根据题图分析，亲本红眼雌果蝇为显性纯合子，F2中雌果蝇都为红眼，雄果蝇有红眼也有白眼，眼色性状和性别相关联，控制果蝇眼色的基因位于X染色体上。设控制果蝇眼色的基因为A、a，则亲本雌果蝇的基因型为XAXA，雄果蝇的基因型是XaY，雄果蝇能产生Xa、Y两种比例相等的配子，A正确； F1雌、雄果蝇的基因型分别为XAXa和XAY，F2中的红眼雌果蝇中既有纯合子(XAXA)，又有杂合子(XAXa)，B错误； 在不考虑性别时，F2中红眼与白眼比例为3∶1，符合分离定律，C正确； 红眼雌果蝇和白眼雄果蝇杂交，F1全为红眼，说明红眼对白眼为显性，D正确。 A.亲本白眼雄果蝇能产生两种比例相同的配子 B.F2中的红眼雌果蝇全部为杂合子 C.F2中红眼与白眼比例为3∶1，符合分离定律 D.F1全为红眼，说明红眼对白眼为显性 练习与应用 【答案】 1.（1）√ （2）× 2.B 3.D 课堂小结 基因在染色体上 萨顿的假说 假说核心： 基因在染色体上 依据： 基因与染色体存在明显的平行关系 基因位于染色体 上的实验证据 摩尔根果蝇杂交实验 果蝇体细胞的染色体图解 果蝇杂交实验分析图解 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 假说演绎法 UTC 2024-03-05 04:37:32 Lavf58.76.100 $$