2.2 基因伴随染色体传递课件-2024-2025学年高一下学期生物浙科版必修2

第二节 基因伴随染色体传递 第二章染色体与遗传 Mendel Sutton 孟德尔总结归纳出基因分离定律和基因自由组合定律 1903年，美国遗传学家萨顿在研究蝗虫精子和卵细胞形成的过程中发现，孟德尔假设的遗传因子，即基因分离和组合的行为与减数分裂中染色体的行为之间存在着平行关系。 任务一：基因位于染色体上 活动1：认识遗传的染色体学说 杂合子在形成配子时，等位基因的分离 孟德尔分离定律的核心 Pp P p 减数第一次分裂时，同源染色体的分离 减数分裂的核心 天才的“惊奇” 发现 任务一：基因位于染色体上 减数第一次分裂时，非同源染色体的自由组合 减数分裂的核心 杂合子在形成配子时，非等位基因的自由组合 孟德尔自由组合定律的核心 YyRr YR yr Yr yR 活动1：认识遗传的染色体学说 天才的“惊奇” 发现 任务一：基因位于染色体上 尝试分析基因与染色体的关系 基因的行为 染色体的行为 传递的特点 体细胞中的存在形式 在体细胞中的来源 配子中的存在形式 形成配子时的行为 保持一定的形态特征 保持独立性和完整性 成对 成对 成单 成单 一个来自父方， 一个来自母方 一个来自父方， 一个来自母方 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 类比推理: 基因和染色体的行为之间具有平行关系 萨顿假说：细胞核内的染色体可能是基因载体的假说 任务一：基因位于染色体上 活动2：寻找基因位于染色体上的证据 任务一：基因位于染色体上 活动2：寻找基因位于染色体上的证据 萨顿等科学家的假说没有得到实验证据的支持，而美国遗传学家摩尔根的工作正好填补了这一空白 特点： ①个体小、繁殖快、生育力强、容易饲养； ②具有容易区分的相对性状； ③染色体数目少。 红眼雌性 红眼雄性 F1 1. 提出问题：为什么眼色遗传与性别相关联？ 摩尔根的果蝇实验 ——红眼是显性 —— 红: 白 =3: 1 符合分离定律 P 红眼雌性 白眼雄性 F2 红眼（雌、雄）：白眼（雄）=3：1 任务一：基因位于染色体上 7 补充资料：20世纪初期，生物学家已经在一些昆虫的细胞里发现了性染色体。果蝇的体细胞中有4对染色体，3对是常染色体，1对是性染色体。雌果蝇中这对性染色体是同型的，为XX；雄果蝇中这对性染色体是异型的，为XY。果蝇性别是由性染色体决定的，性别决定图解如下 。 2. 提出假说：眼色基因在性染色体上 任务一：基因位于染色体上 ♀ ♂ 思考：基因在性染色体上有哪几种可能？ 假说1：眼色基因仅在Y染色体上 假说2：眼色基因在X、Y染色体上 假说3：眼色基因仅在X染色体上 非同源区段（Ⅰ） 同源区段（Ⅱ） 非同源区段（Ⅲ） XAXA × XaYa XX × XYa XAXA × XaY 任务一：基因位于染色体上 假说1：眼色基因仅在Y染色体上 F1 XX XYa 红眼♀ 白眼♂ P 红眼♀ X 白眼♂ XX XYa F2 XX XYa 红眼♀ 白眼♂ 1 ： 1 X 无法解释现象，排除！！！！ 任务2：三种假说都能解释实验现象吗？请绘制遗传图解进行判断。 任务一：基因位于染色体上 10 假说2：眼色基因在X、Y染色体上 F1 XAXa XAYa 红眼♀ 红眼♂ P 红眼♀ X 白眼♂ XAXA XaYa F2 XAXa XAXa XAYa XaYa 红眼♀ 红眼♀ 红眼♂ 白眼♂ 1 ： 1 ： 1 ： 1 X 假说3：眼色基因仅在X染色体上 F1 XAXa XAY 红眼♀ 红眼♂ P 红眼♀ X 白眼♂ XAXA XaY F2 XAXa XAXa XAY XaY 红眼♀ 红眼♀ 红眼♂ 白眼♂ 1 ： 1 ： 1 ： 1 X 以上假说均能解释当前实验现象，但不一定正确，还需要进一步验证 可以解释现象 可以解释现象 任务2：三种假说都能解释实验现象吗？请绘制遗传图解进行判断。 任务一：基因位于染色体上 11 假说2：眼色基因在X、Y染色体上 假说3：眼色基因仅在X染色体上 思考：以上两种假说均可以解释实验现象，其区别在于Y上是否带有眼色基因，如何检测Y染色体上是否带有眼色基因？ 头脑风暴 ①能直接观察Y染色体是否带有眼色基因吗？ ②可以通过观察什么来间接确定？ ③应该选择怎样的亲本呢？ × ？ ？ 野生红眼♂ 白眼♀ 设计实验：令野生红眼雄性与白眼雌性交配，观察统计子代表型及比例； 任务一：基因位于染色体上 12 假说2：眼色基因在X、Y染色体上 汉水丑生侯伟作品 假说3：眼色基因仅在X染色体上 任务3：绘制遗传图解，分别预测假说2、假说3下野生红眼雄性与白眼雌性交配的结果。 ３. 演绎推理： 设计实验：令野生型红眼雄性与白眼雌性交配，观察统计子代表型及比例； 预测结果： ①若眼色基因在X、Y染色体上，则子代均为红眼； ②若眼色基因仅在X染色体上，则子代雌性为红眼，雄性为白眼; 任务一：基因位于染色体上 ４.实验验证：实验结果为子代雌性全是红眼，雄性全是白眼。 摩尔根首次把一个特定的基因（如决定果蝇眼睛颜色的基因）和一个特定的染色体（X染色体）联系起来，从而用实验证明了遗传的染色体学说。 ５.得出结论：眼色基因位于X染色体上。 ３. 演绎推理： 设计实验：令野生型红眼雄性与白眼雌性交配，观察统计子代表型及比例； 预测结果： ①若眼色基因在X、Y染色体上，则子代均为红眼； ②若眼色基因仅在X染色体上，则子代雌性为红眼，雄性为白眼; 任务一：基因位于染色体上 实验设计思路——假说-演绎法 问题1：眼色性状的遗传符合孟德尔的分离定律吗？为什么？ 问题2：与孟德尔的实验结果又有什么不同？ P × F2 相互交配 红眼（雌、雄） F1 3/4 1/4 雌性全部是红眼，而雄性中红眼和白眼各一半 提出问题 提出问题： F2中性状与性别为什么会有关联？ 任务一：基因位于染色体上 实验设计思路——假说-演绎法 思考： 1.摩尔根提出了怎样的假说来解释上面的问题？ 2.请指出摩尔根假设的基因在哪个区段？ 摩尔根假设：白眼基因（w）是隐性基因，位于X染色体上，记为Xw；红眼基因（+）是显性基因，位于X染色体上，记为X+；而Y染色体上没有它的等位基因，记为Y。雌果蝇为XX型，雄果蝇为XY型。 红眼雌果蝇：X+X+、X+Xw； 红眼雄果蝇：X+Y； 白眼果蝇：XwXw、XwY 任务一：基因位于染色体上 提出假说 P X+X+ × XwY 红眼雌果蝇 白眼雄果蝇 配子 X+ Xw Y F1 X+Xw X+Y 红眼雌果蝇 红眼雄果蝇 × 配子 X+ Xw X+ Y F2 X+X+ X+Xw X+Y XwY 红眼♀红眼♀ 红眼♂ 白眼♂ 2： 1： 1 根据摩尔根的假说，你能解释F2中雌、雄果蝇的不同性状表现吗？请写出相应的遗传图解。 实验设计思路——假说-演绎法 任务一：基因位于染色体上 提出假说 实验设计思路——假说-演绎法 P X+Xw × XwY 红眼雌果蝇 白眼雄果蝇 配子 X+ Xw Xw Y F1 X+Xw X+Y XwXw XwY 红眼雌蝇 红眼雄蝇 白眼雌蝇 白眼雄蝇 1 ： 1 ： 1 ： 1 请设计一个测交实验来验证摩尔根的假设并写出相应的遗传图解。 方案一：将Ｆ1中的红眼雌蝇X+Xw和白眼雄蝇XwY进行杂交 方案二：将白眼雌蝇XwXw与红眼雄蝇X+Y杂交 P XwXw × X+Y 白眼雌果蝇 红眼雄果蝇 配子 Xw X+ Y F1 X+Xw XwY 红眼雌蝇 白眼雄蝇 1 ： 1 摩尔根不但证实了孟德尔定律的正确性，而且是首个把一个特定的基因（如决定果蝇眼睛颜色的基因）和一个特定的染色体（X染色体）联系起来的科学家，从而用实验证明了基因在染色体上（染色体是基因的载体。） 任务一：基因位于染色体上 演绎推理 这一测交结果能否充分验证假说？ 思考：人体内的蛋白质种类约有20多万种，指导蛋白质合成的基因大概有2.5~3万个，这些基因如何排列在46条染色体上？ 基因呈线性排列在染色体上，染色体是基因的主要载体 如果该生物基因型为AaBb（A和B为非同源染色体上非等位基因），请在图中标出他们的位置 A B a b A b B a 活动3：探究基因与染色体的关系 现代分子技术将基因定位在在染色体上 果蝇某条染色体上的几个基因 任务一：基因位于染色体上 任务二：遗传的染色体学说可以解释孟德尔定律 活动1：分析分离定律的染色体基础 A a a A 分离定律的实质：在减数分裂形成配子时，等位基因随着同源染色体的分离而彼此分离。 发生时间：减Ⅰ后期 A a A A a a A A a a A A a a 解释分离定律 (3)F1(Rr)经减数分裂产生配子时，等位基因随同源染色体的分离而分离，形成R和r两种类型的配子，且比例为1∶1。 (4)F1的雌雄配子随机结合，产生的F2有两种表现型，数量比3∶1，即产生性状分离现象。 (2)纯合子亲本只产生一种类型的配子，即RR的亲本产生R配子，rr的亲本产生r配子。 (1)控制一对相对性状的一对等位基因位于一对同源染色体上。 R R r r R r 任务二：遗传的染色体学说可以解释孟德尔定律 例： 一对夫妇表现型正常，却生了一个患白化病的孩子，在丈夫的一个初级精母细胞中，白化病基因数目和分布情况最可能的是（ ） A. 1个，位于一个染色单体中 B. 4个，位于四分体的每个染色单体中 C. 2个，分别位于姐妹染色单体中 D. 2个，分别位于同一个DNA分子的两条链中 C 任务二：遗传的染色体学说可以解释孟德尔定律 A a B b A b a B B A a b 任务二：遗传的染色体学说可以解释孟德尔定律 活动2：分析自由组合定律的染色体基础 A A a a B B b b A a B b A A B B a a b b A A b b a a B B A B a b A B A b a B a b A b a B 自由组合定律的实质：在减数分裂形成配子时，非等位基因随着非同源染色体的自由组合而发生自由组合。 发生时间：减Ⅰ后期 活动2：分析自由组合定律的染色体基础 任务二：遗传的染色体学说可以解释孟德尔定律 解释自由组合定律 任务二：遗传的染色体学说可以解释孟德尔定律 例：某生物的基因型为AaBb，已知A、a和B、b两对等位基因分别位于两对同源染色体上。那么，正常情况下该生物在减数分裂形成精子过程中，基因的走向不可能是(　　) A．A与B走向一极，a与b走向另一极 B．A与b走向一极，a与B走向另一极 C．A与a走向一极，B与b走向另一极 D．A或a走向哪一极、B或b走向哪一极都是随机的 C 任务二：遗传的染色体学说可以解释孟德尔定律 例：右图是基因型为RrDd的某种动物一个卵细胞基因组成示意图。请据图分析回答： (1)该种动物体细胞内含有 对同源染色体。 (2)由此图可判断该动物雌性个体最多能形成 种类型的卵细胞。 (3)研究基因R和r在形成卵细胞时的传递规律，符合基因的 定律；研究基因R、r和D、d在形成卵细胞时的传递规律，符合基因的 定律。 两 4 分离 自由组合 任务二：遗传的染色体学说可以解释孟德尔定律 根据右图分析： 遵循基因分离定律传递的是： A与a、B与b、C与c 遵循基因自由组合定律传递的是： A与C(c)、 a与C(c) B与C(c)、b与C(c) A(a)与B(b)遵循什么定律遗传？ 基因连锁互换定律 A a B b C c 1 2 3 4 分离定律：位于一对同源染色体上的一对等位基因。 自由组合定律：分别位于不同对同源染色体上的非等位基因。 连锁互换定律：位于同一对同源染色体上的非等位基因。 三大遗传规律 拓展：同源染色体上的非等位基因的遗传 下图表示控制不同性状的两对等位基因在染色体上的分布情况，显性基因对隐性基因呈完全显性，不考虑交叉互换，则甲、乙、丙个体的产生的配子类型、测交和自交后代的表型及比例分别是多少? 类型 配子基因型及比例 测交后代基因型及比例 自交子代基因型及比例 AB：ab=1:1 Ab：aB=1:1 AB：Ab：aB：ab =1:1:1:1 AaBb:aabb=1:1 Aabb:aaBb=1:1 AaBb:Aabb:aaBb:aabb=1:1:1:1 AABB:AaBb:aabb=1:2:1 AAbb:AaBb:aaBB=1:2:1 A_B_:A_bb:aaB_:aabb=9:3:3:1 甲的基因型为AaBb，测交后代基因型表现为： AaBb：Aabb：aaBb：aabb=42:8:8:42， 这是因为： 。 发生交叉互换的细胞的占比为 。 拓展：同源染色体上的非等位基因的遗传 部分细胞减数分裂过程中发生了交叉互换 AaBb Aabb aaBb aabb 42 8 8 42 测交 ①若未发生交叉互换：AB：ab=1:1； ②若发生交叉互换：AB：Ab：aB：ab=1:1:1:1 据题可知，甲产生配子：AB：Ab：aB：ab=42:8:8:42 设②占比为m,则其产生AB：Ab：aB：ab均占比1/4*m； 1/4*m=8%,则m=32% 32% 四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间常有交叉的现象，并且相互交换一部分染色体片段。 交叉互换　　 任务三：连锁和交换定律 P38 任务三：连锁和交换定律 知识拓展 试计算灰身长翅细胞中发生交换的细胞比例。 摩尔根—基因的连锁和互换定律 解析：假设正常的原始生殖细胞为x，则产生的配子为4x， BV：bV=1:1,则BV=bV=2x 发生交换的生殖细胞为y，则产生的配子为4y， BV：Bv ：bV : bv=1:1:1:1 BV=Bv =bV =bv=y 2x+y=42%,y=8%,则x=17% 任务三：连锁和交换定律 基因位于染色体上 分析摩尔根的果蝇眼色遗传实验 假说——演绎法的应用 摩尔根的贡献 遗传的染色体学说可以解释孟德尔定律 科学家：萨顿 方法：类比推理 果蝇作为遗传学材料的优点 分离定律的实质 自由组合定律的实质 课堂小节 $$