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

W.L. Johannsen 1909年，丹麦生物学家约翰逊将孟德尔提出的“遗传因子”重新命名为 “基因” 基因究竟在哪里？ 基因（也就是遗传因子）是携带着生物体的遗传信息的。在亲代繁殖子代的过程中，遗传信息必然是不能错乱的。 基因究竟在哪里 思考1 在细胞进行有丝分裂的过程中，哪一个行为能保证子细胞与母细胞之间遗传信息的一致性？ 染色体在间期会进行复制，得到一套完全相同的染色体。 在有丝分裂后期，着丝粒分裂，染色体被平均分配到细胞两极。 基因究竟在哪里 基因（也就是遗传因子）是携带着生物体的遗传信息的。在亲代繁殖子代的过程中，遗传信息必然是不能错乱的。 思考2 在进行减数分裂和受精作用产生子代的过程中，哪一个行为能保证亲代和子代之间遗传信息的一致性？ 雌、雄配子的染色体数目各为亲本体细胞的一半，在进行受精作用时进行重组，使子代拥有亲代各一半的染色体。 基因究竟在哪里？ 遗传信息的传递与染色体有关。 基因在染色体上 Part1：萨顿的猜想： 基因在染色体上的更多猜想 萨顿 　　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）的分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。 体细胞 24条 染色体 精子 12条 染色体 卵细胞 12条 染色体 按形态结构来分，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。 遗传因子具有独立性，染色体也具有独立的形态结构 遗传因子在体细胞中成对存在，染色体在体细胞中也成对存在 体细胞成对的遗传因子一个来自父方，另一个来自母方 同源染色体也一个来自父方，另一个来自母方 不成对的遗传因子在形成配子时自由组合 减I后期非同源染色体也自由组合 基因在染色体上的更多猜想 教材P29 基因和染色体的行为存在明显的平行关系。 基因在染色体上的更多猜想 萨顿通过类比发现： 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。 萨顿经过推理，提出假说： 教材P29 摩尔根 你这是猜的！ 我要看到有力的证据才能相信！ 然而，类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性。 萨顿的假说遭到同时代的遗传学家摩尔根的强烈质疑。 基因在染色体上的更多猜想 通过种种现象类比推理 萨顿认为基因就在染色体上 基因在染色体上的证据 Part2：对猜想的验证： “如果基因真的在染色体上， 你将如何去证明它？” 寻找合适的实验材料进行实验 实验材料的挑选： 孟德尔选用豌豆作为实验材料的原因： 3、豌豆生长周期短，易于栽培 4、子粒较多，且种子留在豆荚里，便于数学统计，分析结果可靠。 2、豌豆具有稳定的容易区分的相对性状 1、豌豆是自花传粉、闭花受粉植物 摩尔根选用果蝇作为实验材料的原因： 3、果蝇具有容易区分的相对性状 4、果蝇的体细胞中仅有4对染色体 2、果蝇产生的子代数量多，分析结果可靠 1、果蝇容易饲养，繁殖周期短 实验材料的挑选： 性染色体 果蝇的体细胞内含3对常染色体、1对性染色体 雌性果蝇性染色体：ＸＸ 雄性果蝇性染色体：ＸＹ 性染色体：在两性发育中起决定性作用的一对染色体 果蝇的染色体组成： X Y Ⅰ Ⅱ Ⅲ 一对性染色体中，既有同源区段，也有非同源区段 同源区段上有等位基因。 非同源区段上没有等位基因。 同源区段：Ⅱ 非同源区段：Ⅰ、ⅠⅠⅠ 果蝇的染色体组成： 我是谁？ 白眼雄果蝇 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 白眼性状是如何遗传的呢？ × ♀ P ♂ F1 F2 F1自由交配 ♀♂ ♀ 2159 ♂ 986 ♂ 982 红眼 白眼 红眼 红眼 白眼 3 1 观察现象，提出问题 1、眼色的显性性状什么？ 2、眼色遗传是否遵循分离定律？ 3、F2白眼个体为什么全都是雄性？ × ♀ P ♂ F1 F2 F1自由交配 ♀♂ ♀ 2159 ♂ 986 ♂ 982 红眼 白眼 红眼 红眼 白眼 红眼 遵循，F1自交后代的性状分离比接近3:1 摩尔根通过杂交实验发现 果蝇白眼的遗传和性别有关！ 将基因和性染色体结合思考 Part3：解释白眼只在雄性产生： 假说：控制白眼的基因（w）在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。 性染色体上的基因须将性染色体及其上的基因一同写出 注意基因型的写法： XWXW（红眼雌性） XWXw（红眼雌性） XWY（红眼雄性） XwXw（白眼雌性） XwY（白眼雄性） 注：当基因仅在X染色体上（或仅在Y染色体上）存在时，由于只有一个基因，属于纯合子 红 ：白 = 3 ：1 P F1 F2 × 红眼雌 XWXW 白眼雄 XwY 比例 XWXw红眼雌 XWY 红眼雄 × XWXW 红雌 XWXw 红雌 XWY 红雄 XwY 白雄 假说：控制白眼的基因（w）在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。 摩尔根 假设w基因在X染色体上，竟然能够解释F2所有白眼都是雄性！ 如何验证假说的正确性？ 测交 F2白眼雄性 F1红眼雌性 × XwY XWXw 红眼雌 白眼雄 P F1 XWXw XwY × XWXw 红眼雌 XwXw 白眼雌 XWY 红眼雄 XwY 白眼雄 红雌：白雌：红雄：白雄 = 1：1：1：1 比例 测交实验1：演绎推理 红眼雄 白眼雌 P F1 XWY XwXw × XWXw 红眼雌 XWXw 红眼雌 XwY 白眼雄 XwY 白眼雄 红雌 ：白雄 = 1 ：1 比例 测交实验2：演绎推理 红眼雌性 红眼雄性 白眼雌性 白眼雄性 126 132 120 115 测交实验：实际结果 测交实验2：实际结果 红眼雌性 红眼雄性 白眼雌性 白眼雄性 428 0 0 412 红雌：白雌：红雄：白雄 ≈ 1：1：1：1 红雌 ：白雄 = 1 ：1 摩尔根 实验验证了假说的正确性，这次我真的相信基因在染色体上啦！ 摩尔根把一个特定的基因和一条特定的染色体——X染色体联系起来，从而用实验证明了基因在染色体上。从此之后，摩尔根成了孟德尔理论的坚定支持者。 演绎推理： 测交实验 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 果蝇的染色体组成： 思考 在果蝇的体细胞中只有4对染色体，却携带着约1.3万个基因，那么这些基因在染色体上是怎么分布的？ 荧光标记将基因定位在染色体上 短硬毛 棒状眼 深红眼 朱红眼 截翅 红宝石眼 白眼 黄身 基因在染色体上呈线性排列 摩尔根和他的学生们经过十多年的努力，发明了测定基因在染色体上相对位置的方法，并绘制了第一幅果蝇各种基因在染色体上的相对位置图。同时也说明： 科学家对水稻一个染色体组的遗传位点测序图 天津工业生物所获得λ-噬菌体基因表达图谱 摩尔根发现将白眼雄和红眼雌进行杂交得到F1，F1全都是红眼的，F1随机交配得到F2，出现了性状分离，红眼：白眼=3:1。然而，所有的白眼个体都是雄性。 摩尔根做出假设：决定白眼的基因w在X染色体上，而Y染色体上没有对应的等位基因。 P × 红眼雌 XWXW 白眼雄 XwY 小结： 摩尔根发现：假设决定白眼的基因w在X染色体上，而Y染色体上没有对应的等位基因，真的可以解释“F2白眼都是雄性”的现象。为了检验其规律性，摩尔根设计了测交实验： P × 红眼雌 XWXw 白眼雄 XwY 红雌：白雌：红雄：白雄 = 1：1：1：1 比例 红眼雌性 红眼雄性 白眼雌性 白眼雄性 126 132 120 115 摩尔根得出结论：假设决定白眼的基因w在X染色体上，而Y染色体上没有对应的等位基因。 小结： 摩尔根用假说演绎法证明了假说的正确性 然而，科学探究的路程如此畅通？ 假说演绎法的再运用 Part4：基因真的只在在X染色体上吗？： 如果控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上 红 ：白 = 3 ：1 且白眼都是雄性 ！！！ P F1 F2 × 红眼雌果蝇 XWXW 白眼雄果蝇 XwYw 比例 XWXw红眼雌 XWYw 红眼雄 × XWXW 红雌 XWXw 红雌 XWYw 红雄 XwYw 白雄 假说2：控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上。 假说1：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。 ？ 将两种假说都进行测交，预测实验结果 两种假说都可以解释眼色与性别的联系，到底哪一个才是对的呢？ 假说1：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1测交 红眼雌性×白眼雄性 红眼雌 白眼雄 P F1 XWXw XwY × XWXw 红眼雌 XwXw 白眼雌 XWY 红眼雄 XwY 白眼雄 红雌：白雌：红雄：白雄 = 1：1：1：1 比例 红眼雌 白眼雄 P F1 XWXw XwYw × XWXw 红眼雌 XwXw 白眼雌 XWYw 红眼雄 XwYw 白眼雄 比例 红雌：白雌：红雄：白雄 = 1：1：1：1 假说2：控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上。 假说2测交 红眼雌性×白眼雄性 两种假说的测交结果完全一致！看来，用“显雌”与“隐雄”测交不能确定哪个假说是正确的！ 设计第二次测交 先前的测交都是红眼雌性×白眼雄性 设计第二次测交： 尝试使用红眼雄性×白眼雌性 “显雌、隐雄” “隐雌、显雄” 两个假说都能适用，不能区分哪个是对的 两次测交都无法定位w基因 摩尔根沉思良久，反思总结，终于再设计出了一种可以鉴别两种假说正确性的杂交方式： 将白眼雌果蝇和野生型红眼雄果蝇进行杂交 （纯合子） XwXw XWY XWYW 或 红眼雄 白眼雌 P XWY XwXw × 假说1：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。 红眼雄 XWXw 红眼雄 XwY F1 比例 红眼雌性：白眼雄性=1:1 红眼雄 白眼雌 P XWYW XwXw × 假说2：控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上。 红眼雄 XwYW 红眼雌 XWXw F1 比例 全部都是红眼果蝇 假说1 假说2 最终，摩尔根发现，将白眼果蝇和野生型红果蝇进行杂交，子代的情况符合假说1的推测。因此才确定w基因只在X染色体上。 摩尔根成为孟德尔遗传定律的坚定支持者 追随前人探索，与时俱进 孟德尔定律的现代解释 Part5：基因已被证实在染色体上： 孟德尔遗传规律的发展过程 孟德尔 根据豌豆遗传现象， 提出了遗传因子假说 1866年 弗莱明 发现细胞染色体及 细胞核分裂行为 1882年 萨顿 发现染色体行为，提出萨顿假说，即遗传因子就在染色体上 1902年 摩尔根 利用果蝇的伴性遗传现象，证明了基因在染色体上的假说 1910年左右 个体性状遗传研究 第一次提出由遗传因子这个物质 细胞遗传研究 性状遗传+细胞遗传 发现了染色体行为与孟德尔定律惊人的相似性 证明了基因的 存在和位置 在杂合体的细胞中，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，独立的随配子遗传给后代。 基因分离定律的实质 a A a A 配子 配子 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 基因分离定律的实质 分离定律体现在哪个过程？ 基因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分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。 A a B b B A a b A b a B 或 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 基因自由组合定律的实质 自由组合定律体现在哪个过程？ 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： 摩尔根的实验 果蝇的杂交实验 结论：基因在染色体上 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 $$