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

基因在染色体上 但有一个问题始终还没有解决： 1866年 孟德尔定律发表，未被重视； 1883年 科学家用显微镜观察到染色体； 1891年 科学家能准确描述减数分裂的全过程； 1900年 孟德尔定律重新被发现，人们意识到遗传因子 是客观存在的； 1909年 约翰逊将“遗传因子”起名“基因”，并提出 表现型和基因型概念。 基因，究竟在细胞的什么地方呢？ 问题探讨 1866孟德尔遗传定律强调遗传因子(基因)的变化； 1891减数分裂过程强调染色体的变化； 遗传因子（基因）和染色体有没有什么联系呢？ 请你试一试，把孟德尔分离定律中的遗传因子换成同源染色体，再念一遍，你觉得这个替换有问题吗？ 分离定律：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。 由此你联想到什么？ 第2章 基因和染色体的关系 第2节 基因在染色体上 用蝗虫作材料，研究精子和卵细胞的形成过程，发现孟德尔定律中基因的分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。 一、萨顿的假说 发现问题： 美国遗传学家 (1877-1916) 用蝗虫细胞作材料研究精子和卵细胞的形成 一、萨顿的假说 基因(遗传因子）是由染色体携带着从亲代传递给下一代，也就是说基因位于染色体上。 假说内容： 假说依据： 基因和染色体行为存在着明显的平行关系。 受精作用 体细胞 24条染色体 精子中12条染色体 卵细胞 12条染色体 子代体细胞24条染色体 子代体细胞中的这24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。 项目 基因 染色体 特点 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，具有相对稳定的形态结构 存在方式 在体细胞中基因成对存在，在配子中基因成单存在 在体细胞中染色体成对存在，在配子中染色体成单存在 来源 在体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方 体细胞中成对的染色体(即同源染色体)一条来自父方，一条来自母方 分配 非同源染色体上的非等位基因在形成配子时自由组合 非同源染色体在减数分裂I的后期自由组合 矮 茎 高 茎 × 受 精 P 配子 F1 F1配子 减数 分裂 减数 分裂 高 茎 减数 分裂 高茎 高茎 高茎 矮茎 dd DD d D Dd D D d d DD Dd Dd dd 推论： 结论：染色体与基因存在着平行关系→基因在染色体上 典型例题： 例1.1903年，美国遗传学家萨顿关于“基因位于染色体上”的假说是（ ） A．通过做实验研究得出的结论 B．运用假说—演绎法提出的 C．运用类比推理提出的 D．运用系统分析法提出的 C 二、基因位于染色体上的实验证据 ——摩尔根与他的果蝇 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到底有什么关系，基因又是怎么一回事！ 摩尔根（1866-1945） “材料选对了就等于实验成功了一半” 实验材料——果蝇 少见的白眼雄果蝇 野生红眼果蝇 (1)果蝇作为遗传研究材料的优点： ①有许多易于区分的____________；②培养周期短；③成本低； ④易饲养；⑤染色体数目_________，便于观察。 相对性状 少 果蝇体细胞染色体 Ⅱ Ⅲ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅳ X X X Y (2)果蝇体细胞内染色体的组成：果蝇体细胞中共有4对染色体，其中______对是常染色体，______对是性染色体。雌果蝇的性染色体是______，雄果蝇的性染色体是_________。 3 1 XX XY I I 男性染色体图 男女体细胞中染色体的组成如何表示？ 男性：22对常+XY 女性：22对常+XX XY型性别决定 如人类和哺乳动物、果蝇等。 女性染色体图 XY型性别决定染色体形态不一定相同 人类 果蝇 X染色体长于Y Y染色体长于X 果蝇杂交实验图解 3、观察现象 × ♀ ♂ P F1 ♀ ♂ × F2 ♀ ♂ ♂ 红眼 红眼 红眼 红眼 白眼 白眼 3/4 1/4 (1)果蝇的红眼和白眼是 一对___________ (2)F1全为红眼，____是显性性状 (3)F2中红眼∶白眼=_________，符合_______定律，红眼和白眼受一对__________控制。 (4)F2中只有______果蝇出现白眼性状，说明果蝇眼色的遗传与_______相关联。 相对性状 红眼 3∶1 分离 等位基因 雄 性别 4、提出问题 白眼性状的遗传为何总与性别相关联？ 5、提出假说 (1)假说：白眼基因(用w表示)、红眼基因(用W表示)位于___________上，Y染色体上无相应的等位基因。 X染色体 A a W W 雌果蝇基因型： (XWXW)或(XWXw) 雄果蝇基因型： (XwXw) (XWY) (XwY) 红眼 白眼 白眼 红眼 若用w表示控制眼睛颜色的基因，红眼W,白眼w w 基因的表示方法： ①如果基因在常染色体上 ： AA、Aa、aa ②如果基因在性染色体上：先写性染色体后写基因 A A AaXWXW AAXWY × ♀ ♂ P F1 ♀ ♂ × F2 ♀ ♂ ♂ 红眼 红眼 红眼 红眼 白眼 白眼 3/4 1/4 果蝇杂交实验图解 XWXW 红眼 P: × XwY 白眼 配子： XW Xw Y F1 XWXw 红眼 XWY 红眼 F2 ½XW ½Y ½XW ¼XWXW红眼雌性 ¼XWY红眼雄性 ½Xw ¼XWXw红眼雌性 ¼XwY白眼雄性 × 雄配子 雌配子 (2)解释 6、演绎推理 （1）用子一代的雌性个体进行测交 XW Xw Y Xw 配子 XWXw XW Y XwXw XwY 1 : 1 : 1 : 1 测交 后代 红雌 红雄 白雌 白雄 × 红眼 XWXw 白眼♂ XwY P ♀ F1有两种基因型的个体，因而也就有两种测交组合可以用来验证他们的解释。 说明： 杂交子代中，雌雄果蝇均有红眼和白眼，与基因位于常染色体上时表现相同，故根据本实验的结果无法验证假说，但通过本实验得到了白眼雌果蝇。 （2）用子一代的雄性个体进行测交 Xw XwY XWXW XW Y 1 : 1 红眼 XWY × 白眼 XwXw ♀ ♂ P 配子 红雌 白雄 测交 后代 说明： 杂交实验结果与理论预测完全一致 7、实验验证 （1）用子一代的雌性个体进行测交 红雌 红雄 白雌 白雄 126 132 120 115 × 测交 后代 红眼♀ 白眼♂ 测交结果 （2）用子一代的雄性个体进行测交 红雌 白雄 255 248 × 1： 1： 1： 1 红眼♂ 白眼♀ 1 ： 1 实验的真实结果与实验完全符合，假说得到了证实，假说成立。 8、得出结论 决定果蝇红眼和白眼的基因位于_________染色体上，从而证明了__________________。 X 基因在染色体上 红眼雌蝇 白眼雄蝇 P XW XW × XwY w 假设二、基因在X、Y染色体上 假设三、基因只位于X染色体上 红眼雌蝇 白眼雄蝇 P XW XW × XwY 用假设二、三解释实验1现象 F1 XWXw XW Y w 红眼雌蝇 红眼雄蝇 F2 XWXW XWXw 红眼雌蝇 红眼雌蝇 XWYw XwYw 红眼雄蝇 白眼雄蝇 3:1 F1 XWXw XW Y 红眼雌蝇 红眼雄蝇 F2 XWXW XWXw 红眼雌蝇 红眼雌蝇 XWY XwY 红眼雄蝇 白眼雄蝇 3:1 用假设二、三解释实验2现象 假设二、基因在X、Y染色体上 假设三、基因只位于X染色体上 红眼雌蝇 白眼雄蝇 P XW Xw × XwY w 将实验1中所得的F1中的红眼雌蝇和白眼雄蝇杂交 F1 XWXw XW Y w 红眼雌蝇 红眼雄蝇 Xw Y w 白眼雄蝇 Xw X w 白眼雌蝇 红眼雌蝇 白眼雄蝇 P XW Xw × XwY Xw X w 白眼雌蝇 Xw Y 白眼雄蝇 F1 XWXw XW Y 红眼雌蝇 红眼雄蝇 将实验2所得白眼雌蝇和原有的红眼雄蝇杂交。 若要排除假设二：控制白眼的基因在X、Y染色体上，应如何设计实验？ 白眼雌蝇 红眼雄蝇 P XwXw × XWY W 假设二、基因在X、Y染色体上 F1 XWXw 红眼雌蝇 Xw Y W 红眼雄蝇 假设三、基因只位于X染色体上 白眼雌蝇 红眼雄蝇 P XwXw × XWY F1 XWXw Xw Y 红眼雌蝇 白眼雄蝇 实际与预测相符 结论：控制白眼的基因在X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因。 回顾摩尔根的实验 测交实验验证 基因在染色体上 若控制白眼基因（w）在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因 白眼性状的表现总是与性别相联系？ 验证假说： 得出结论： 提出问题： 作出假说： 演绎推理： 设计测交实验 从此，摩尔根成了孟德尔、萨顿理论的坚定支持者。 摩尔根的成就 ● 实验证明基因位于染色体上 ● 发明了测定基因在染色体上相对位置的方法 ● 绘出第一幅果蝇各种基因在染色体上的相对位置 ● 说明了基因在染色体上呈线性排列 摩尔根 短硬毛 棒状眼 深红眼 朱红眼 截翅 红宝石眼 白眼 黄身 9、基因和染色体的关系 摩尔根进一步证明了：一条染色体上有_________个基因；基因在染色体上呈_________排列。 10．摩尔根用的______________方法说明基因在染色体上。 多个 线性 假说-演绎 【资料分析】 果蝇有4对染色体，携带的基因大约有1.5万个。人有23对 染色体，携带的基因大约有3.5万个。 基因与染色体在数量上还存在什么关系？ 摩尔根测定基因连锁图 现代荧光分子标记技术基因在染色体上的位置 一条染色体上有许多个基因； 基因在染色体上呈线性排列。 结论： （1）真核生物的细胞核基因都位于染色体上，而细胞质 中的基因位于细胞的线粒体和叶绿体的DNA上。 （2）原核细胞中无染色体，原核细胞的基因在拟核DNA 或细胞质的质粒DNA上。 思考：真核生物的基因一定位于染色体上吗？ 所以，真核生物叶绿体、线粒体中的基因、原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传定律。 典型例题： 例2.如图是果蝇某条染色体上的基因。下列有关该图的说法，正确的是（ ） A．控制朱红眼与深红眼的基因是等位基因 B．控制白眼和朱红眼的基因在遗传时遵循基因的分离定律 C．该染色体上的基因在后代的每个细胞中都能表达 D．该染色体上的基因彼此间不遵循自由组合定律 D 典型例题： 例3.下列有关摩尔根果蝇杂交实验的叙述，错误的是（ ） A．该杂交实验的实验结果可证明基因分离定律的正确性 B．该杂交实验表明了白眼为隐性，且该性状的遗传与性别相关联 C．摩尔根等通过测交等方法验证了白眼基因仅位于X染色体上 D．该杂交实验可证明基因在染色体上呈线性排列 D 三、孟德尔遗传规律的现代解释 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。 基因的分离定律的实质 A a A a A a A A a a A A a a 初级精（卵）母细胞 次级精（卵）母细胞 配子 减数分裂Ⅰ 在减数分裂过程中,等位基因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 发生时间:减数第一次分裂后期 分离定律与减数分裂 减数分裂Ⅱ 基因的自由组合定律定律的实质 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。 Y R Y R y r y r Y y R r Y R Y R y r y r Y y R r Y y R r Y r Y r y R y R Y r Y r y R y R 自由组合定律与减数分裂 位于非同源染色体上的非等位基因分离或组合是互不干扰的;在减速分裂过程中同源染色体上等位基因分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合 只有位于非同源染色体上的非等位基因才遵循 精原细胞 初级精母细胞 减数分裂时，是不是所有非等位基因都可自由组合？ 典型例题： 例4.下列有关真核细胞内染色体与基因的关系的叙述，正确的是（ ） A．基因等同于染色体 B．一条染色体上有多个基因，基因都在染色体上 C．减数分裂过程中，等位基因随同源染色体的分开而分离 D．减数分裂过程中，非等位基因随同源染色体的自由组合而自由组合 C 四、对孟德尔遗传定律实质的理解 1．正确解读等位基因与非等位基因 (1)等位基因：位于_______染色体的同一位置上，控制着一对_______性 状的_______基因。如右图中的A与a、D与d、E与e都是等位基因。 （2）相同基因：如右图中____与____、____与____，虽然位于同源 染色体的同一位置上，但不是控制一对相对性状的基因，称为相同基因，不能称为等位基因。 同源 相对 两个 C C B B (3)非等位基因：非等位基因在细胞中有两种存在形式一是非同源染色体上的非等位基因，如图中的E与D （或d），e与D （或d）等,这些基因的遗传遵循孟德尔的自由组合定律（独立遗传）；二是同源染色体上的非等位基因，如A与D（或d），a与（D或d）等，这些基因的遗传___________（遵循 / 不遵循）孟德尔的自由组合定律。 不遵循 2．一对等位基因的遗传遵循基因的分离定律，非同源染色体上的非等位基因的遗传遵循基因的自由组合定律。染色体的行为变化与基因的行为变化的关系总结如下： (1)染色体的复制 基因的复制。 (2)___________时期非姐妹染色单体间的互换 同源染色体上等位基因的互换。 (3)同源染色体的分离 等位基因的分离。 (4)非同源染色体的自由组合 某些非等位基因的自由组合。 (5)姐妹染色单体的分离 __________基因的分离(不考虑基因突变和互换)。 四分体 相同 典型例题： 例5.已知三对基因在染色体上的位置情况如下图所示,且三对基因分别单独控制三对相对性状，则下列说法正确的是（ ） A．三对基因的遗传遵循基因的自由组合定律 B．基因型为AaDd的个体与基因型为aaDd的个体杂交后代会出现4种表型,比例为3:3:1:1 C．若基因型为AaBb的个体在产生配子时没有发生互换，则它只产生4种配子 D．基因型为AaBb的个体自交后代会出现4种表型，比例为9:3:3:1 B 典型例题： 例6.根据如图所示基因在染色体上的分布情况判断，下列选项不遵循基因的自由组合定律的是（ ） 非同源染色体上的 非等位基因自由组合 A与d、a与D是同源染色体上的非等位基因 A 一、萨顿的假说 内容：基因在染色体上 原因：基因和染色体存在 着明显的平行关系 二、基因位于染色体 上的证据 证据：果蝇的杂交实验 结论：基因在染色体上 （类比推理） （假说演绎法） 课堂小结 Lavf58.12.100 $