第25讲基因在染色体上、伴性遗传

第25讲 基因在染色体上、伴性遗传 主要考点 必备知识 考点一 基因在染色体上 考点二 伴性遗传的特点与应用 相关概念 1.XY型:绝大多数哺乳动物和少数雌雄异株的高等植物。 XX——雌性 XY——雄性 2.ZW型:鸟类和昆虫多为这种方式。 ZW——雌性 ZZ——雄性 3.基因决定性别:如玉米植株的性别是由两对等位基因控制的。 A_B_——雌雄同株 A_bb——雄株 aaB_和aabb——雌株 4.染色体数目决定:如蚂蚁和蜜蜂，雄性染色体数目为体细胞(2N)的一半;雌性染色体数目与体细胞(2N)的相同。 5.环境决定性别:如所有的鳄鱼，一些龟类的性别是由受精后的温度决定的。 6.年龄决定性别:如鳝，1--2冬龄、体长30厘米以下者一般为雌性，体长50厘米以上者一般为雄性，且终生为雄性。 考点一 基因在染色体上 一、萨顿假说 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。 随即，提出了萨顿假说，既基因位于染色体上! 体细胞24条染色体 精子 12条 染色体 卵细胞12条 染色体 受精卵24条染色体 比较项目 遗传因子(基因)的行为 染色体的行为 传递中的性质 杂交过程中保持: _____________________ 配子形成和受精作用: ______________________ 体细胞中存在形式 _______存在 _______存在 在配子中存在形式 只有成对遗传因子中的____ 只有成对遗传因子中的____ 体细胞中的来源 成对的遗传因子 一个来自_____ 一个来自_____ 同源染色体 一条来自_____ 一条来自_____ 形成配子组合方式 控制不同性状的遗传因子: _________ 非同源染色体： __________ 完整性和独立性 也具有相对稳定的形态结构 成对 成对 一个 一条 父方 母方 父方 母方 自由组合 自由组合 一、萨顿假说 染色体行为 基因行为 亲代 配子 受精卵 子代 高茎 矮茎 高茎 矮茎 受精作用 受精作用 看得见的 染色体 看不见的 基因 平行关系 推理 基因在染色体上 这种方法称为:类比推理 类比推理法 这是科学研究中常用的方法之一，19世纪物理学家研究光的性质时，曾经将光与声进行类比。声有直线传播、反射和折射等现象，其原因在于它有波动性。后来发现光也有直线传播、反射和折射等现象，因此推测光也可能有波动性。 上面介绍的萨顿的推理，也是类比推理。他将看不见的基因与看得见的染色体的行为进行类比，根据其惊人的一致性，提出基因位于染色体上的假说。应当注意的是，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。 类比推理法与假说一演绎法 项目 假说一演绎法 类比推理法 原理 在提出问题、作出假设的基础上 演绎推理并设计实验得出结论 将未知的和已知的做比较，根据惊人的一致性推理并得到结论 结论 具有逻辑必然性，是科学结论，一定正确 不具有逻辑必然性，仅是假说，不一定正确 实例 孟德尔发现两大定律；摩尔根通过果蝇杂交实验证明基因在染色体上 萨顿的假说:根据基因和染色体存在着明显的平行关系推出基因在染色体上 二、基因位于染色体上的证据 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。 萨顿的假说遭到同时代的遗传学家摩尔根的强烈质疑。 二、基因位于染色体上的证据 1.果蝇的优点 ①个体小，易饲养，繁殖快。 ②后代数量多，便于统计。 ③具有多对易于区分且稳定遗传的相对性状。 ④染色体数目少，便于观察。 1910年5月的一天，在摩尔根的实验室中诞生了一只白色眼睛的雄性果蝇，而它的兄弟姐妹的眼睛都是红色的。显然它是一个变异体，敏锐的摩尔根抓住这条线索，从而敲开了基因研究世界的大门! 二、基因位于染色体上的证据 2.观察现象，提出问题 × 红眼 白眼 ♀ ♂ P ↓ 红眼 ♀♂ F1 雌雄 自由交配 ↓ F2 红眼3/4 白眼1/4 ♀ ♂ ♂ 2459 986 982 ①F1的结果说明_______是显性性状。 ②F2的比例关系说明果蝇眼色的遗传符合__________， 红眼和白眼受________等位基因控制。 ③F2白眼果蝇只有________，说明白眼性状的表现与________相联系。 红眼 分离定律 一对 雄性 性别 测交 红眼 ♀×♂ ↓ ①F1 红♀：白♀：红♂：白♂=1:1:1:1 白眼 红眼 ♂×♀ ↓ ②F1 红♀：白♂=1:1 白眼 二、基因位于染色体上的证据 经过推理、想象提出假说: (1)摩尔根那个时代已有的理论基础: ♀ ♂ 果蝇体细胞染色体组成图解 XX XY 性染色体：与性别决定直接关系的染色体 常染色体:除性染色体外的其他染色体 3对常染色体+ 3对常染色体+ 二、基因位于染色体上的证据 Ⅲ Ⅱ Ⅰ (1)非同源区段 ①基因只存在于X染色体(I区段)上 ——伴X遗传(伴X显、伴X隐) 雌性：X-X- 雄性：X-Y ②基因只存在Y(Ⅲ区段)上 ——伴Y遗传 (限雄遗传) (2)同源区段Ⅱ X、Y同源区段的基因是成对存在的。 基因的表示方法 如果基因在常染色体上: 如果基因在性染色体上: DD、Dd、dd 先写性染色体后写基因 雄性:XY- 雌性：X-X- 雄性：X-Y- 二、基因位于染色体上的证据 经过推理、想象提出假说： ①控制白眼的基因是在常染色体上 ②控制白眼的基因在性染色体上 × 假设二:控制果蝇眼色的基因在X染色体上，Y染色体上没有对应的等位基因。 假设一:控制果蝇眼色的基因在Y染色体上，X染色体上没有对应的等位基因。 假设三:控制果蝇眼色的基因在Y染色体上，X染色体上也有对应的等位基因。 二、基因位于染色体上的证据 3.作出假说，解释现象 假说一：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。 × 红眼 白眼 ♀ ♂ P ↓ 红眼 ♀♂ F1 × 红雌 白雄 XX XYw P XX 红雌 XYw 白雄 ↓ F1 比例 1 : 1 不符合 控制白眼的基因(用w表示) 二、基因位于染色体上的证据 假说二：控制白眼的基因只位于X染色体上，Y染色体上无相应的等位基因。 × 红眼雌果蝇 XWXW 白眼雄果蝇 XwY P F1 ↓ XWXw 红眼雌果蝇 XWY 红眼雄果蝇 F2 × ↓ XWXW 红雌 XWXw 红雌 XWY 红雄 XwY 白雄 比例 红：白=3:1 二、基因位于染色体上的证据 F1 F2 P XWXW 红眼雌果蝇 × XwY 白眼雄果蝇 配子 XW Xw Y XWXw 红眼雌果蝇 XWY 红眼雄果蝇 ♀ ♂ XW Y XW XWXW 红眼雌果蝇 XWY 红眼雄果蝇 Xw XWXw 红眼雌果蝇 XwY 红眼雄果蝇 × ↓ 二、基因位于染色体上的证据 4.演绎推理，实验验证 如何验证假说? 设计测交实验，F1与隐性纯合子杂交 F1:红眼雌XWXw与白眼雄XwY 测交、红眼雄XWY与白眼雌XwXw测交 比 例 P 红眼雌 XWXw × 白眼雄 XwY F1 ↓ XWXw XwXw XWY XwY 红雌 白雌 红雄 白雄 1 : 1 : 1 : 1 比 例 P 红眼雄 XWY × 白眼雌 XwXw F1 ↓ XWXw XwY 红雌 白雄 1 : 1 符合 二、基因位于染色体上的证据 5.得出结论 控制白眼的基因及其等位基因，只位于X染色体上。即证明了“基因在染色体上”。 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。 二、基因位于染色体上的证据 假说三：控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上。 × 红眼 白眼 ♀ ♂ P ↓ 红眼 ♀♂ F1 雌雄 自由交配 ↓ F2 红：白=3:1 ♀ ♂ ♂ × 红眼雌果蝇 XWXW 白眼雄果蝇 XwYw P F1 ↓ XWXw 红眼雌果蝇 XWYw 红眼雄果蝇 F2 × ↓ XWXW 红雌 XWXw 红雌 XWYw 红雄 XwYw 白雄 比例 红：白=3:1 符合 × 红眼雄 XWYw 白眼雌 XwXw P F1 ↓ XWXw 红雌 XwYw 白雄 比例 1 : 1 二、基因位于染色体上的证据 F1:红眼雌XWXw与白眼雄XwYw 测交、红眼雄XWYw与白眼雌XwXw测交 × 红眼雌 XWXw 白眼雄 XwYw P F1 ↓ XWXw 红雌 XwXw 白雌 XWYw 红雄 XwYw 白雄 比例 1 : 1 : 1 : 1 符合 二、基因位于染色体上的证据 假说1和假说2都能解释上述实验，为了确定控制果蝇红白眼基因的位置，摩尔根设计了多个新的实验，其中有一组实验最为关键，即将白眼雌果蝇与红眼雄果蝇交配，最后假说1得到了证实。 × 白眼雌 XwXw 红眼雄 XWY P F1 ↓ XWXw 红雌 XwY 白雄 比例 1 : 1 × 白眼雌 XwXw 红眼雄 XWYW P F1 ↓ XWXw 红雌 XwYW 红雄 比例 1 : 1 全红 三、基因与染色体的关系 1.真核生物基因的载体有: 染色体、线粒体、叶绿体 2.原核生物基因的载体有: 拟核、细胞质(质粒) 荧光标记法 基因在染色体上呈__________。染色体是基因的________________，________________也是基因的载体。 根据基因的存在部位，可将其分为_________和__________。 线性排列 主要载体 线粒体、叶绿体 核基因 质基因 三、基因与染色体的关系 3.人类基因组计划 人类基因组计划(human genomeproject，HGP)是一项规模宏大，跨国跨学科的科学探索工程，于1990年正式启动。 1对常染色体上相同位置上的基因是相同的或等位基因，所以只需要测定其中1条，X和Y有同源区和非同源区，非同源区上的基因不同，所以全部测定。总共测定24条染色体。 考点二 伴性遗传的特点与应用 一、性别决定方式 1.性染色体 XY型雌性(同型):XX 雄性(异型):XY 类型:哺乳动物、果蝇、大多雌雄异株植物 ZW型 雌性(异型):ZW 雄性(同型):ZZ 类型:鸟类(鸡鸭鹅)、蛾类、蝶类 雌配子X 雄配子X:Y=1:1 雌配子Z:W=1:1 雄配子Z 注意:并非所有生物都有性染色体，只有雌雄异体(雌雄异株)的生物才有性染色体。例如:酵母菌、豌豆、玉米、水稻均没有性染色体。 一、性别决定方式 2.染色体组数目决定性别 如蜜蜂中卵细胞受精则发育 成雌蜂、卵细胞未受精则发育成 雄蜂，雄蜂体细胞染色体数目只 有雌蜂的一半。 3.环境因子影响(或决定)性别 如含XX的蛙卵在20℃下发育成雌蛙，在30℃下则发育成雄蛙。 4.基因决定性别 如某种植物: B_T_为雌雄同株，bbT_为雄株，B_tt或bbtt为雌株。 一、性别决定方式 人体体细胞染色体组成 常染色体22对 性染色体1对 男性为XY 女性为XX (1)男性的体细胞染色体:22对常染色体+XY 男性则产生两种精子:22+X或22+Y (2)女性的体细胞染色体:22对常染色体+XX 女性只能产生一种卵细胞:22+X 人的体细胞中有多少条性染色体? 生殖细胞中有多少条性染色体? 性染色体在体细胞和生殖细胞中都存在? 2 1 √ 一、性别决定方式 男性的Y染色体传给儿子的概率是 传给女儿的概率是 1.生男生女取决于_______________。 2.人类性别决定发生在___________时。 100% 0% 精子的类型 受精作用 一、性别决定方式 X染色体携带着许多个基因，Y染色体只有X染色体大小的1/5左右，携带的基因比较少，所以许多位于X染色体上的基因在Y染色体上没有相应的等位基因。 注意：性染色体上的基因不都是决定性别的。 二、伴性遗传 1.概念 决定性状的基因位于 性染色体上，在遗传上总 是与性别相关联，这种现 象叫做伴性遗传。 若决定性状的基因位于常染色体上，则遗传与性别无关。 性染色体 决定 性别 基因 决定 性状 二、伴性遗传 2.类型 Y非同源区段 X和Y同源区段 X非同源区段 伴Y遗传 伴X和Y遗传 伴X显性遗传 伴X隐性遗传 伴X遗传 二、伴性遗传 3.伴X隐性遗传病 人类红绿色盲 道尔顿 症状：色觉障碍，红绿不分。 又称道尔顿症 二、伴性遗传 (1)分析人类红绿色盲 用B和b分别表示正常色觉和色盲基因 正常 正常 （携带者） 患者 正常 患者 不同个体婚配，共有多少种婚配组合?写出不同婚配组合的遗传图解。 ①XBXB×XBY→ ②XBXB×XbY→ ③XBXb×XBY→ ④XBXb×XbY→ ⑤XbXb×XBY→ ⑥XbXb×XbY→ 无色盲 都色盲 二、伴性遗传 (1)分析人类红绿色盲 × 女性正常 XBXB 男性色盲 XbY P 配子 XB Xb Y F1 XBXb XBY 女性携带者 男性正常 1 : 1 【证明】男性色盲基因只能传给他女儿 × 女性携带者 XBXb 男性正常 XBY P 配子 女性 正常 【证明】男性色盲基因只能从母亲那里传来 XB Xb XB Y F1 XBXB XBXb XbY XBY 女性 携带者 男性 色盲 男性 正常 1 ： 1 ：1 : 1 二、伴性遗传 (1)分析人类红绿色盲 × 女性携带者 XBXb 男性色盲 XbY P 配子 女性 携带者 XB Xb Xb Y F1 XBXb XbXb XbY XBY 女性 色盲 男性 色盲 男性 正常 1 ： 1 ：1 : 1 【证明】女病父必病 × 女性色盲 XbXb 男性正常 XBY P 配子 Xb XB Y F1 XBXb XbY 女性携带者 男性色盲 1 : 1 【证明】母病子必病 二、伴性遗传 ①XBXB×XBY→ ②XBXB×XbY→ ③XBXb×XBY→ ④XBXb×XbY→ ⑤XbXb×XBY→ ⑥XbXb×XbY→ 无色盲 无色盲 男：50% 女：0 男：50% 女：50% 男：100% 女：0 都色盲 特点 1.男患者多于女患者； 2.交叉遗传、隔代遗传； 3.女病，父、子病。 XbY XBXb XbY 二、伴性遗传 4.伴X显性遗传病 以抗V佝偻病为例 XDXd XDXD XdXd XDY XdY 患者由于对Ca、P吸收不良而导致骨发育障碍。患者常常表现为X型(或O型)腿、骨骼发育畸形(如鸡胸)、生长缓慢等症状。 二、伴性遗传 特点 1.发病率女性多于男性； 2.代代遗传； 3.男病，母、女病。 女性患者中XDXd比XDXD病症更轻，XDY与XDXD症状一样。 二、伴性遗传 5.伴Y遗传病(外耳道多毛症) 特点 1.患者全为男性，女性全部正常； 2.没有显隐性之分； 3.父传子，子传孙，具有世代连续性。 课堂小结 伴性遗传的类型和遗传特点分析(以XY型为例) 类型_ 伴Y染色体遗传 伴X染色体隐性遗传 伴X染色体显性遗传 模型图解 遗传特点 没有显隐性之分，患者_________，女性_________。 具有隔代遗传现象；_____患者多于_____患者；女病，其父其子必病。 具有__________现象；_____患者多于_____患者；男病，其母其女必病 全为男性 全部正常 男性 女性 连续遗传 女性 男性 三、伴性遗传应用 3.ZW型性别决定及传递特点 对早期的雏鸡就可以根据羽毛的特征把雌性和雄性区分开，从而做到多养母鸡，多得鸡蛋。 × ♂非芦花鸡 ZbXb ♀芦花鸡 ZBW P ♂芦花鸡 配子 Zb ZB W F1 ZBXb ZbW ♀非芦花鸡 重点透析 1.伴性遗传中的致死问题 (1)配子致死型:如X染色体上隐性基因使雄配子(花粉)致死 重点透析 1.伴性遗传中的致死问题 (2)个体致死型:如X染色体上隐性基因使雄性个体致死 2.染色体变异后，仍然符合基因的分离定律和自由组合定律，可用遗传图解解决 (1)部分基因缺失：可用○代替缺失的基因，然后分析遗传图解，如XAXa×XAY，若a基因缺失，则变成XAX○×XAY→XAXA、XAY、X○XA、X○Y。(2)染色体缺失：可用○代替缺失的染色体，然后分析遗传图解，如XAXa×XAY，若Xa缺失，则变成XA○×XAY→XAXA 、XAY、○XA、○Y。 谢谢观看 目录 47 $$