2.2基因位于染色体上课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

基因和染色体有着怎样的关系呢？ 美国遗传学家萨顿在观察蝗虫精母细胞减数分裂的装片时发现，染色体的行为变化与基因的变化有着明显的平行关系。 1 基因的行为 染色体的行为 体细胞中的存在形式 配子中的存在形式 在体细胞中的来源 提出假说:基因在染色体上。 学习任务1---基因与染色体的行为关系（P29） 成对 成对 成对中的一个 成对中的一个 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 同源染色体分开，非同源染色体自由组合 杂交过程保持： 。 保持 。 完整性和独立性 相对稳定的形态结构 传递中的性质 形成配子时的组合方式 一、萨顿的假说 这种假说是否一定正确呢？ 不一定,还需要观察和实验的检验 2 矮 茎 高 茎 × 减数 分裂 受 精 减数 分裂 高 茎 减数 分裂 高 茎 高 茎 高 茎 矮 茎 P 配子 F1 F1 配子 d d D D d D D d d D D d D d D d d d D D F2 高茎用D表示，矮茎d表示 学习任务2---P30 如果你也同意萨顿的假说，请你在图中染色体上标注基因的符号，解释孟德尔一对相对性状的遗传（图中染色体上黑色横线代表基因的位置） 果蝇的优点： 1.易饲养，繁殖快，后代数量多 ； 2.染色体少（3对常染色体、1对性染色体）易观察； 3.相对性状多且易于区分。 实验材料： 红眼果蝇和白眼果蝇 基因是否真的位于染色体上呢？ 1910年，美国遗传学家摩尔根通过红眼果蝇和白眼果蝇的杂交实验，第一次用实验证明了“基因位于染色体上” 4 白眼的性状是如何遗传的呢？ P： F1： F2： 红（雌、雄） 白(雄) 3/4 1/4 红眼 （雌、雄） × （一）观察现象、提出问题 F1雌雄交配 1、哪个是显性性状？ 2、实验现象符合孟德尔分离定律吗？ 3、特殊在什么地方？ 符合 红眼 白眼性状的表现，总是与性别相联系？如何解释呢？ 二、基因位于染色体上的实验证据P30 6 如果按照萨顿的理论:基因在染色体上,那么,控制白眼的基因是在常染色体上还是在性染色体上呢? （白眼性状的表现总是与性别相联系） 讨论与猜想: 为了解释上述实验现象（白眼性状的表现总是与性别相联系），摩尔根做出了怎么样的假设？ (ＸＷＸＷ) ﹑(ＸＷＸw) (ＸwＸw) (ＸＷＹ) (ＸwＹ) 摩尔根假设:控制白眼的基因(w)位于X染色体上，且Y染色体不含它的等位基因。 雌果蝇红眼、白眼基因型种类： 雄果蝇红眼、白眼基因型种类： 红眼 白眼 红眼 白眼 （二）提出假说、解释问题 若用w表示控制眼睛颜色的基因，红眼W,白眼w. 常染色体：与性别决定无关的染色体 性染色体：与性别决定有关的染色体，如X、Y染色体 如果基因在常染色体上 ： DD、dd ，如果基因在性染色体上：先写性染色体后写基因 XWXW 红眼雌果蝇 × XwY 白眼雄果蝇 XWXw XWY 红眼雌果蝇 红眼雄果蝇 白眼雄 XWXW XWXw XWY XwY 红眼雌 红眼雌 红眼雄 P F1 F2 配子 配子 XW Xw Y XW Xw XW Y 红：白=3: 1 用假设解释实验现象（解释原有的实验现象） F1雌雄交配 ①如果控制白眼的基因在Y染色体上，控制红眼的基因在X染色体上，因为X染色体上的红眼基因对白眼基因为显性，所以不会出现白眼雄果蝇，不能解释。 ②如果控制白眼的基因在Y染色体上，且X染色体上没有显性的红眼基因，红眼雌果蝇与白眼雄果蝇的杂交后代中雄性全部为白眼，不能解释。 XWXW XWYw × XWXW XWYw ① 红眼 红眼 红眼 红眼 XwXw XwYW × XwYW XwXw 白眼 红眼 白眼 红眼 ② 10 测交亲本 XwY 白眼雄果蝇 XWXw 红眼雌果蝇 × XWY 红眼雄果蝇 XwXw 白眼雌果蝇 × 测交亲本 杂交子代中，雌雄果蝇中均有红眼和白眼，与基因位于常染色体表现相同，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。 杂交子代中，雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼，性状表现与性别相联系，与基因位于常染色体表现不同，由此可证明假说成立。 （三）演绎推理，预测结果: （预测另一些实验结果） 测交实验 ——证明了基因在染色体上 （四）实验验证，得出结论（测交实验结果） 后来，摩尔根等人通过测交实验，进一步地验证了这些解释，正是他们的工作，把一个特定的基因和一个特定的染色体---X染色体联系起来，从而用实验证明了基因在染色体上 1、“聪明”基因在人的第2和第6号染色体上 摘自：《美国人类基因学》 2、“雀斑”致病基因在人的第4号染色体上 摘自：《皮肤科学研究杂志》 现代遗传学研究成果摘录： 演绎推理： 测交实验 实验检验，得出结论： 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？ 提出问题： 作出假说： 假说 演 绎 法 回顾摩尔根的实验： ——证明了基因在染色体上 人的体细胞有23对染色体，却有约2.6万个基因，基因与染色体可能有怎样的对应关系呢？ 新的疑问？ 一条染色体上可能有多个基因 基因在染色体上呈线性排列 果蝇X染色体上的部分基因 19世纪，生物学家发现“染色体” 1909年，丹麦遗传学家约翰逊给 “遗传因子”一词起了一个新名字，叫做“基因” 摩尔根和他的学生又经过十多年的努力，证明了基因在染色体上线性排列。 1910年，摩尔根与白眼果蝇结缘，证明基因位于染色体上。 1902年，萨顿提出“基因位于染色体上”的假说 沃尔特 · 萨顿在观察蝗虫精母细胞减数分裂的装片时发现，染色体的行为变化与遗传因子（基因）有着明显的平行关系。 1、回顾科学史：在基因研究中，有许多科学家取得成就。下列成就分别是由哪些科学家来完成的？ ①提出“性状是由遗传因子决定的”观点。 ②把“遗传因子”改为“基因”，并提出“等位基因”概念。 ③提出“基因在染色体上”的假说。 ④第一个用实验证明了“基因在染色体上”。 练习： 孟德尔 约翰逊 摩尔根 萨顿 2．用纯合子果蝇作为亲本研究两对相对性状的遗传实验，结果如下： P F1 ①♀灰身红眼×♂黑身白眼 ♀灰身红眼、♂灰身红眼 ②♀黑身白眼×♂灰身红眼 ♀灰身红眼、♂灰身白眼 下列说法不正确的是 (　　) A．实验中属于显性性状的是灰身、红眼 B．体色和眼色的遗传符合自由组合定律 C．若组合①的F1随机交配，则F2雄蝇中灰身白眼的概率为3/4 D．若组合②的F1随机交配，则F2中黑身白眼的概率为1/8 C 【解析】灰身个体与黑身个体杂交，后代全是灰身个体，灰身是显性性状；同理，红眼为显性性状。若组合①的F1随机交配，则F2雄蝇中灰身白眼的概率是3/4×1/2＝3/8。 19 复习1、果绳的红眼为伴性显性遗传，其隐性性状为白眼，在下列杂交组合中，通过眼色即可直接判断子代果蝇性别的一组是（ ） A、杂合红眼雌果蝇×红眼雄果蝇 B、白眼雌果蝇×红眼雄果蝇 C、杂合红眼雌果蝇×白眼雄果蝇 D、白眼雌果蝇×白眼雄果蝇 B 复习2(全国卷Ⅰ)某种羊的性别决定为XY型。已知其有角和无角由位于常染色体上的等位基因(N/n)控制；黑毛和白毛由等位基因(M/m)控制，且黑毛对白毛为显性。回答下列问题： (1)公羊中基因型为NN或Nn的表现为有角，nn无角；母羊中基因型为NN的表现为有角，nn或Nn无角。若多对杂合体公羊与杂合体母羊杂交，则理论上，子一代群体中公羊的表现型及其比例为_______ ；母羊的表现型及其比例为 。 (2)某同学为了确定M/m是位于X染色体上，还是位于常染色体上，让多对纯合黑毛母羊与纯合白毛公羊交配，子二代中黑毛∶白毛＝3∶1，我们认为根据这一实验数据，不能确定M/m是位于X染色体上，还是位于常染色体上，还需要补充数据，如统计子二代中白毛个体的性别比例，若 ，则说明M/m是位于X染色体上；若________________ __，则说明M/m是位于常染色体上。 有角∶无角＝3∶1　 有角∶无角＝1∶3 白毛个体全为雄性 白毛个体中雄性∶雌性＝1∶1 解析：根据题中已知条件，交配的公羊和母羊均为杂合子，则子代的基因型为NN∶Nn∶nn＝1∶2∶1，已知母羊中基因型为NN的表现为有角，nn或Nn无角，则子一代群体中母羊的表现型及比例为有角∶无角＝1∶3；公羊中基因型为NN或Nn的表现为有角，nn无角，则子一代群体中公羊的表现型及比例为有角∶无角＝3∶1。 解析：若M/m位于常染色体上，则白毛个体中雌雄比例为1∶1；若M/m位于X染色体上，则子二代的基因型为XMXM、XMXm、XMY、XmY，其中白色个体均为雄性。 22 复习2(全国卷Ⅰ)某种羊的性别决定为XY型。已知其有角和无角由位于常染色体上的等位基因(N/n)控制；黑毛和白毛由等位基因(M/m)控制，且黑毛对白毛为显性。回答下列问题： (3)一般来说，对于性别决定为XY型的动物群体而言，当一对等位基因(如A/a)位于常染色体上时，基因型有______种；当其仅位于X染色体上时，基因型有______种；当其位于X和Y染色体的同源区段时(如图所示)，基因型有______种。 解析：一般来说，对于性别决定为XY型的动物群体而言，当一对等位基因(如A/a)位于常染色体上时，其基因型有AA、Aa、aa3种；当其仅位于X染色体上时，其基因型有XAXA、XAXa、XaXa、XAY、XaY，共5种；当其位于X和Y染色体的同源区段时，其基因型有XAXA、XAXa、XaXa、XAYA、XaYa、XAYa、XaYA，共7种。 三、等位基因与非等位基因的辨析 项目 等位基因 非等位基因 位置 同源染色体的同一位置 同源染色体、非同源染色体 特点 控制一对相对性状 控制不同相对性状 行为 随同源染色体分开而分离 非同源染色体上的非等位基因，随非同源染色体自由组合而自由组合 下图为某种高等动物的两对同源染色体及五对基因的分布，请据图思考： (1)图中哪些是等位基因？哪些是相同基因？ (2)图中的非等位基因的遗传是否都遵循基因的自由组合定律？ (3)该动物产生的配子的基因型是怎样的？ 等位基因：A与a、D与d、E与e。 非同源染色体上的非等位基因，如A与E/e，其遗传遵循自由组合定律。 ABCDE、ABCDe、aBCdE、aBCde 相同基因：B与B、C与C。 同源染色体上的非等位基因，如A与D/d，其遗传不遵循自由组合定律 Y Yy y R Rr r Y Y r r y y R R R R y y r r Y Y Y Y R R y y r r R R Y Y r r y y (1)一个精原细胞能形成几个精子？写出它们的基因型 四个，YR、YR、yr、yr或Yr、Yr、yR、yR 某动物的基因型是YyRr，两对基因位于两对同源染色体上，则： (2)这种基因型的个体雌雄交配，后代性状分离比？ 26 (3)一个卵原细胞能形成几个卵细胞？写出它们的基因型。 一个，YR 或 yr 或 Yr 或 yR。 某动物的基因型是YyRr，两对基因位于两对同源染色体上，则： Y Yy y Y Y r r y y R R R R y y r r Y Y Y Y R R y y r r R R Y Y r r y y r r R R 27 (4)该个体能形成几种卵细胞或精子？写出它们的基因型； 某动物的基因型是YyRr（灰体-Y,黑体-y，长尾-R,短尾-r），两对基因位于一对同源染色体上，如图所示，则： Y R y r Y Y R R y y r r R R Y Y r r y y Y Yy y R R r r 2种，YR ， yr (5)该基因型个体雌雄交配，后代表型及比例？ 灰体长尾：黑体短尾=3:1 28 (6)该个体能形成几种卵细胞或精子？写出它们的基因型； (7)该个体自交，后代表型及比例？ 2种，Yr ，yR。 某动物的基因型是YyRr（灰体-Y,黑体-y，长尾-R,短尾-r），两对基因位于一对同源染色体上， 如图所示，则： Y R y r Y Y R R y y r r R R Y Y r r y y Y Yy y R R r r 灰体短尾：灰体长尾：黑体长尾=1：2:1 (8)怎样探究两对基因位于一对还是两对同源染色体上？ 29 四、孟德尔遗传规律的现代解释 1﹑基因分离定律的实质是： B B b b B B b b b b B B 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，独立的随配子遗传给后代。 Y Yy y R Rr r Y Y r r y y R R Y Y R R y y r r R R Y Y R R y y r r Y Y r r y y 2、基因自由组合定律的实质 31 例1．下图表示果蝇的一个细胞，其中数字表示染色体，字母表示基因，下列有关叙述正确的是 (　　) A．从染色体情况上看，该果蝇只能形成一种配子 B．e基因控制的性状在雌雄个体中出现的概率相等 C．形成配子时基因A、a与D、d之间不能自由组合 D．只考虑3、4与7、8两对染色体时，该个体能形成四种配子，并且配子数量相等 D 【解析】由图可知，该果蝇为雄性个体，图中7为X染色体，8为Y染色体，因此，从染色体情况上看，它能形成X、Y两种配子。e基因位于X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因，所以e基因控制的性状，在雄性个体中出现的概率高于在雌性个体中出现的概率。A、a与D、d位于两对同源染色体上，减数分裂时，A、a与D、d之间能够自由组合。只考虑3、4与7、8两对同源染色体时，该果蝇基因型可写成DdXeY，产生DXe、dXe、DY、dY四种配子且数量相等，即各占1/4。 32 例2．下面为某同学总结的有丝分裂、减数分裂和受精作用的联系图，有些联系是错误的，其中全为错误联系的选项是 (　　) A．①⑤⑧　 B．①③④ 　C．⑦⑧ D．⑤⑧ D 【解析】有丝分裂后期姐妹染色单体分离，①正确；减数第一次分裂后期会发生同源染色体分离，非同源染色体自由组合，②和③正确；受精作用时同源染色体会合，④正确；姐妹染色单体分离不会导致等位基因分离，⑤错误；同源染色体的分离会导致等位基因分离，⑥正确；非同源染色体自由组合会导致非同源染色体上非等位基因自由组合，⑦正确；非同源染色体上的非等位基因自由组合发生在减数第一次分裂，⑧错误。 33 五、基因在染色体上的实验探究 1、判断基因位于“常染色体”还是“X染色体” ♀XbXb×♂XBY→XBXb、 XbY P :♀aa×♂AA→F1:Aa 或 P :♀aa×♂Aa→F1:Aa、aa 子代全为显性，或子代雌雄都有显性和隐性 例1、某雌(XX)雄(XY)异株植物，其叶型有阔叶和窄叶两种，由一对等位基因A、a控制。现有三组杂交实验，结果如下表。对表中有关数据的分析，错误的是 (　　) 杂交组合 亲代表现型 子代表现型及株数 父本 母本 雌株 雄株 1 阔叶 阔叶 阔叶234 阔叶119、窄叶122 2 窄叶 阔叶 阔叶83、窄叶78 阔叶79、窄叶80 3 阔叶 窄叶 阔叶131 窄叶127 A.仅根据第2组实验，无法判断两种叶型的显隐性关系 B.根据第1组或第3组实验可以确定叶型基因位于X染色体上 C.用第3组的子代阔叶雌株与窄叶雄株杂交，后代基因型比例为1∶2∶1 D.用第2组的子代阔叶雌株与阔叶雄株杂交，后代中窄叶植株占1/4 C 【解析】仅根据第2组实验，阔叶与窄叶杂交后代既有阔叶又有窄叶，无法判断两种叶型的显隐性关系，根据第1组实验，可判断阔叶对窄叶为显性；第1组或第3组实验结果表明叶型与性别相关联，可以确定叶型基因位于X染色体上；根据以上分析，第3组亲代为阔叶XAY和窄叶XaXa，子代为阔叶XAXa、窄叶XaY，子代杂交的后代基因型及比例为XAXa∶XaXa∶XAY∶XaY＝1∶1∶1∶1；第2组的父本基因型为XaY，母本基因型为XAXa，子代阔叶雌株(XAXa)与阔叶雄株(XAY)杂交，后代中窄叶植株占1/4。 36 试验设计：选择交配亲本： 实验预期和相应结论为： 若 则这对基因位于X染色体上。 若 则为常染色体遗传。 例2、已知果蝇的红眼和白眼是一对相对性状（红眼B显性，白眼b隐性），且雌雄果蝇均有红眼和白眼类型。现有若干红眼和白眼的雌雄果蝇，如何利用一次杂交实验即可证明这对基因位于常染色体上还是X染色体上？ 白眼雌果蝇×红眼雄果蝇 子代雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼 子代全为红眼，或子代雌雄都有红眼白眼 ♀XbXb×♂XBY→XBXb、 XbY P :♀aa×♂AA→F1:Aa 或 P :♀aa×♂Aa→F1:Aa、aa 37 适用条件：已知显隐性、控制性状的基因在性染色体上。 基本思路一：用“纯合隐性雌×纯合显性雄”进行杂交，观察分析F1的性状。即： 基本思路二：用“杂合显性雌×纯合显性雄”进行杂交，观察分析F1的性状。即： 2.探究基因位于X、Y的同源区段，还是只位于X染色体上 例3、已知果蝇红眼(A)和白眼(a)由位于X染色体Ⅰ区段(与Y染色体非同源区段)上的一对等位基因控制，而果蝇刚毛(B)和截毛(b)由X和Y染色体的Ⅱ区段(同源区段)上一对等位基因控制，且突变型都表现隐性性状，如下图所示。下列分析正确的是 (　　) A．若纯种野生型雌果蝇与突变型雄果蝇杂交，则F1中会出现截毛个体 B．若纯种野生型雌果蝇与突变型雄果蝇杂交，则F1中会出现白眼个体 C．若纯种野生型雄果蝇与突变型雌果蝇杂交，则F1中不会出现截毛个体 D．若纯种野生型雄果蝇与突变型雌果蝇杂交，则F1中不会出现白眼个体 C 【解析】A项中亲本基因型是XBXB和XbYb，可见F1后代应全为刚毛个体；B项中亲本基因型是XAXA和XaY，可见F1后代应全为红眼个体；C项中亲本基因型是XBYB和XbXb，可见F1后代应全为刚毛个体，不会出现截毛个体；D项中亲本基因型是XAY和XaXa，可见F1后代雌性全表现为红眼，雄性全表现为白眼。 39 例4、科学家研究黑腹果蝇时发现，刚毛基因（B）对截毛基因（b）为显性。若这对等位基因存在于X、Y染色体上的同源区段，则刚毛果蝇可表示为XBYB或XBYb或XbYB；若仅位于X染色体上，则刚毛果蝇只能表示为XBY。现有各种纯种果蝇若干，可利用一次杂交实验来推断这对等位基因是位于X、Y染色体的同源区段还是仅位于X染色体上。请设计试验过程。 (1)选择交本： 。 (2)结果预测及结论： A.若 则这对基因位于XY的同源区段。 ♀XbXb×♂XBYB→XBXb、 XbYB B.若 ，则这对基因位于X染色体上。 ♀XbXb×♂XBY→XBXb、 XbY 截毛雌性×纯合的刚毛雄性 子代个体全部表现为刚毛 子代中雌性全表现为刚毛，雄性全表现为截毛 3、探究基因位于“X、Y染色体的同源区段”还是位于 “常染色体”上 设计思路：隐性的纯合雌性个体与显性的纯合雄性个体杂交，获得的F1全表现为显性性状，再选子代中的雌雄个体杂交获得F2，观察F2表现型情况。即： 结果推断： 则该基因位于X、Y染色体的同源区段上 若F2中雄性个体全表现为显性性状，雌性个体中既有显性性状又有隐性性状 则该基因位于常染色体上 若F2雌雄个体中都有显性性状和隐性性状出现 例5、果蝇灰身和黑身由一对等位基因(A/a)控制，灰身对黑身为显性。让一只纯合的灰身雌果蝇与一只黑身雄果蝇交配得到F1，F1雌雄个体随机交配得到F2。下列分析正确的是 (　　) A．统计F2灰身果蝇与黑身果蝇的比例，可以判定A/a是位于常染色体上，还是仅位于X染色体上 B．统计F2雄性和雌性个体的性状分离比，可以判定A/a是位于常染色体上，还是位于性染色体上 C．统计F2灰身果蝇与黑身果蝇的比例，可以判定A/a是位于常染色体上，还是位于X、Y染色体同源区段上 D．统计F2灰身果蝇与黑身果蝇的比例，可以判定A/a是仅位于X染色体上，还是位于X、Y染色体同源区段上 B 【解析】如果A/a是位于常染色体上，则子二代中灰身∶黑身＝3∶1；如果A/a仅位于X染色体上，则子二代中灰身∶黑身＝3∶1；如果A/a位于X、Y染色体同源区段上，则子二代中灰身∶黑身＝3∶1，故A、C、D三项错误。统计F2雄性和雌性个体的性状分离比，可知道性状表现是否和性别相关联，B项正确。 42 例6、果蝇的性染色体X和Y有非同源区和同源区。非同源区上的X和Y片段上无等位基因或相同基因；同源区上的X和Y片段上有等位基因或相同基因。控制果蝇眼形的基因不在非同源区，棒眼(E)对圆眼(e)为显性，现有足够的纯合雌、雄棒眼果蝇和纯合雌、雄圆眼果蝇个体，请用杂交实验的方法推断这对基因是位于X、Y染色体的同源区还是位于常染色体上，写出实验方法、推断过程和相应遗传图解。 答案：将纯合的圆眼雌蝇与纯合的棒眼雄蝇杂交，得到足够多的F1个体，再选择F1中的雄性棒眼个体与雌性棒眼个体相互交配得F2。 ①若F2中雄性全为棒眼，雌性既有棒眼又有圆眼，则E、e位于X、Y染色体的同源区。其遗传图解如下： ②若F2中雌、雄个体均有棒眼和圆眼，则E、e位于常染色体上。其遗传图解如下： 43 谢谢 3 5 7 (1)若已知性状的显隐性： (2)若未知性状的显隐性： $