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

第二章 基因和染色体的关系 第2节 基因在染色体上 1 01 02 03 学习目标 从萨顿的假说到摩尔根的果蝇杂交实验，逐步认识基因是有物质实体的，深入理解孟德尔遗传规律的本质，又进一步理解遗传的物质性。(生命观念) 借助假说演绎法再现摩尔根的实验，学会自主提出假说、设计实验并验证，提高科学探究能力。(科学思维) 认同基因的物质本质、体会科学研究需要大胆质疑和勤奋实践的科研精神。(社会责任) 情景一： 、 人有46条染色体，但是旨在揭示人类基因组遗传信息的人类基因组计划却只测定人的24条染色体的DNA序列。 为什么不测定全部46条染色体？ 位于同源染色体相同位置上的基因控制的是同一性状的不同类型 01 萨顿的假说 合作探究一：请同学们自主阅读教材P29-30，梳理下列问题，并做相应勾画标注。 1.萨顿利用了什么材料进行研究？ 2.萨顿发现基因与染色体有哪些平行关系？ 3.萨顿提出该推论采用了哪种方法？ 沃尔特·萨顿 01 萨顿的假说 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。 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 体细胞 24条染色体 按形态结构来分，两两成对，共12对，24条，每对染色体中一条来自父方，一条来自母方。减数分裂时同源染色体相互分离。 01 萨顿的假说 基因成对 存在 成对的同源染色体一条来自父方，一条来自母方。 成对的基因一个来自父方，一个来自母方。 基因行为 染色体行为 体细胞 染色体成对 存在 只有成对染色体中的一条 配子 来源 P 配子 F1 只有成对的基因中的一个 P 配子 F1 ♂ ♀ D d Dd DD ♂ dd ♀ × × 染色体配子形成和受精过程中有相对稳定的结构。 杂交过程中基因保持完整性和独立性。 传递性质 01 萨顿的假说 R r 基因行为 染色体行为 非等位基因在形成配子时自由组合 行为 变化 非同源染色体在减数分裂Ⅰ后期自由组合 YyRr Y y YR Yr yR yr 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 看得见的 染色体 基因在染色体上 类比推理 基因 看不见的 明显的平行关系 01 萨顿的假说 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 萨顿的假说一定正确吗？ 02 基因位于染色体上的实验证据 孟德尔遗传理论 萨顿假说 摩尔根 T.H.Morgan (1866-1945) 果蝇实验 方法：假说-演绎法 02 基因位于染色体上的实验证据 合作探究二：请同学们自主阅读教材P30-32，梳理下列问题，并做相应勾画标注。 1.摩尔根选用了什么作为实验材料？为什么？ 2.摩尔根的果蝇杂交实验“F2红眼和白眼之间的数量比是3:1，遵循分离定律。所不同的是白眼性状的表现，总是与性别相联系” 如何解释这一现象？ 3.细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？ 4.在基因研究中，下列成就分别是由哪些科学家来完成的？ 02 基因位于染色体上的实验证据 （一）遗传实验材料——果蝇的优点： ①个体小，易饲养，成本低； ②繁殖快，后代数量多； ③有许多易于区分的相对性状； ④染色体数目少（4对），便于观察。 02 基因位于染色体上的实验证据 （二）果蝇的染色体组成： 雌性 雄性 X X X Y 雌雄果蝇体细胞染色体示意图 常染色体 性染色体 （同型） 3对常染色体+XX 3对常染色体+XY （异型） 常染色体：雌雄个体细胞中相同，不决定性别的染色体(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ) 性染色体：雌雄个体细胞中不相同，决定性别的染色体，如X、Y 染色体的类型 【注意】 (1) 并非所有的生物都有性染色体。 (2) 并非所有的X染色体都比Y染色体短，如人类的X染色体比Y染色体长。 02 基因位于染色体上的实验证据 雌性： 雄性： 雌性： 雄性： 拓展：基因在染色体上的不同位置，个体基因型的表示方法 如果基因在常染色体上: DD、Dd、dd 如果基因在性染色体上: 需将基因符号写在性染色体符号的右上角。 X Y Ⅰ Ⅱ Ⅲ ①基因只存在于X染色体（Ⅰ区段）上 Ｘ、Ｙ同源区段的基因是成对存在的。 (1)非同源区段：Ⅰ、Ⅲ ②基因只存在Y（Ⅲ区段）上 (2)同源区段：Ⅱ X X - - X Y - XY - 雄性： X X - - X Y - - 02 基因位于染色体上的实验证据 （三）摩尔根的果蝇杂交实验： 1909年起，摩尔根开始潜心研究果蝇的遗传行为。摩尔根和他的学生在实验室里培养了许多野生型红眼果蝇，没发现其它眼色果蝇。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？ 02 基因位于染色体上的实验证据 白眼（雄） P F1 F2 红眼（雌、雄） 白眼（雄） 3/4 1/4 × 红眼（雌） 红眼（雌、雄） 观察现象，提出问题： 问题： 白眼性状的出现为什么总是与性别相联系？ 分析问题，提出假说： 假说： 控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体上不含它的等位基因。 表 型 基因型 雌果蝇 红眼 白眼 雄果蝇 红眼 白眼 XWXW XWXw XwXw XwY XWY 纯合子 02 基因位于染色体上的实验证据 白眼（雄） P F1 F2 红眼（雌、雄） 白眼（雄） 3/4 1/4 × 红眼（雌） 红眼（雌、雄） 演绎推理，实验验证： 设计测交实验，让F1与隐性纯合子交配。 分别与白眼雄果蝇XwY、白眼雌果蝇XwXw交配 如何 获得？ 02 基因位于染色体上的实验证据 演绎推理（纸上谈兵）： 1 ： 1 ： 1 ： 1 XWXw 红眼（雌） XwY 白眼（雄） × 【测交①】 F1红眼雌×白眼雄 【测交②】F1红眼雄×白眼雌 配子 F1 测交后代 XW Xw Y Xw XWY 红眼雄 XWXw 红眼雌 XwY 白眼雄 XwXw 白眼雌 1 ： 1 配子 XWY 红眼（雄） XwXw 白眼（雌） × F1 测交后代 XW Y Xw XWXw 红眼雌 XwY 白眼雄 02 基因位于染色体上的实验证据 实验验证（测交实验）： 红眼雌蝇 红眼雄蝇 白眼雌蝇 白眼雄蝇 126 132 120 115 子代中 雌蝇均为红眼，雄蝇均为白眼。 【测交方案① 】F1红眼雌×白眼雄 【测交方案②】F1红眼雄×白眼雌 分析结果，得出结论： 假说正确，即控制果蝇白眼的基因只位于X染色体上，而Y染色体不含其等位基因。基因在染色体上。 02 基因位于染色体上的实验证据 拓展延伸： 如果控制白眼的基因在 Y染色体上，还能解释摩尔根的果蝇杂交实验吗？ 假说二：控制眼色的基因只位于Y染色体上 XYw XX XYw XX F1雄果蝇应为白眼 02 基因位于染色体上的实验证据 拓展延伸： 如果控制白眼的基因在 Y染色体上，还能解释摩尔根的果蝇杂交实验吗？ 假说三：控制眼色的基因同时位于X、 Y染色体上 w w w w w w 可 以 解 释 02 基因位于染色体上的实验证据 【测交方案① 】F1红眼（♀） × 白眼（♂） （摩尔根）假说一： 控制眼色的基因只在X染色体上， 而Y染色体上不含它的等位基因。 结果相同。 测交方案①不能证明“Y染色体不含有眼色基因”。 假说三： 控制眼色的基因同时位于X、Y染色体上 （位于XY染色体同源区段） 02 基因位于染色体上的实验证据 【测交方案② 】F1红眼（♂） × 白眼（♀） 结果相同。 测交方案②不能证明“Y染色体不含有眼色基因”。 （摩尔根）假说一： 控制眼色的基因只在X染色体上， 而Y染色体上不含它的等位基因。 假说三： 控制眼色的基因同时位于X、Y染色体上 （位于XY染色体同源区段） 02 基因位于染色体上的实验证据 【测交方案① 】F1红眼（♀） × 白眼（♂） 【测交方案② 】F1红眼（♂） × 白眼（♀） 假说一 和 假说三 结果相同 不能区分判断哪种假说正确 如何设计测交方案区分假说一和假说三，即证明“Y染色体不含有眼色基因”？ 【测交方案③ 】野生型红眼（♂）× 白眼（♀） XWY 或 XWYw XWY 或 XWYW 02 基因位于染色体上的实验证据 【测交方案③ 】野生型红眼（♂）× 白眼（♀） XWY XwXw 白眼（♀） 野生红眼（♂） × XWXw Y XW Xw XwY 配子 红眼(♀) 白眼(♂) 测交后代 XWXw YW XW Xw XwYW 配子 红眼(♀) 红眼(♂) 测交后代 XWYW XwXw 野生红眼（♂） × 白眼（♀） 结果不同。 测交方案③能证明“Y染色体不含有眼色基因”。 （摩尔根）假说一： 控制眼色的基因只在X染色体上， 而Y染色体上不含它的等位基因。 假说三： 控制眼色的基因同时位于X、Y染色体上 （位于XY染色体同源区段） 02 基因位于染色体上的实验证据 回顾摩尔根的实验： 孟德尔 萨顿 摩尔根 实验证据：遗传因子（基因）遗传规律 观察到减数分裂 染色体的行为规律 假说：基因在染色体上 实验证据：将基因定位在染色体上 假说-演绎法 类比推理 假说-演绎法 提出 问题 提出 假说 演绎 推理 实验 验证 得出结论 为什么白眼性状与性别相关? 控制白眼的基因在X染色体上 设计测交实验，预测结果 进行测交实验 假说正确，得出结论 03 基因和染色体的关系 结论：基因在染色体上呈线性排列。 摩尔根和他的学生们，设计测量出：第一个果蝇各种基因在染色体上排列图谱。 人只有23对染色体，却有约2.6万个基因。 一条染色体上应该有许多个基因。 果蝇只有4对染色体，携带的基因有1.3万多个； 03 基因和染色体的关系 细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？ 并非所有的基因都位于染色体上： ①真核生物的核基因都位于染色体上，而质基因位于线粒体等细胞器内； ②原核生物的基因有的位于拟核区DNA分子上，有的位于细胞质的质粒上。 染色体是基因的主要载体 1.孟德尔的豌豆杂交实验和摩尔根的果蝇杂交实验是遗传学的两个经典实验。下列有关这两个实验的叙述，错误的是( ) A.均采用假说一演绎法证实了“基因在染色体上” B.均采用统计学方法分析实验结果 C.对实验材料和相对性状的选择是实验成功的重要保证 D.均采用测交实验来验证假说 实战训练 A.摩尔根用同位素标记法将白眼基因走位在X染色体上 B.一条染色体上有许多基因，目这些基因在染色体上呈线性排列 C.黄体基因和分又毛基因的遇传遵循基因的自由组合定律 D.白眼和石榴红眼是一对相对性状 实战训练 2.如图为果蝇X染色体上的部分基因分布示意图，下列叙述正确的是（ ） 3.萨顿研究蝗虫的减数分裂过程中,提出假说“基因在染色体上”。下列不属于萨顿假说中对基因与染色体关系的描述的是（ ） A.基因和染色体的行为存在着明显的平行关系 B.体细胞中基因成对存在,染色体也是成对存在的 C.基因在杂交过程中保持完整性和独立性,染色体在形成配子受精 过程中,具有相时稳定的形态结构 D.基因在染色体上呈线性排列 实战训练 04 孟德尔遗传规律的现代解释 同源染色体 同源染色体 孟德尔所说的一对遗传因子就是位于一对同源染色体上的等位基因； 不同对的遗传因子就是位于非同源染色体上的非等位基因。 （1）等位基因： 位于同源染色体上同一位置，控制相对性状的基因。 如图中的A和a、B和b分别互为等位基因。 图中的D和D，为相同基因。 （2）非等位基因： ② 同源染色体上的非等位基因：如A和D ① 非同源染色体上的非等位基因：如B和D 04 孟德尔遗传规律的现代解释 讨论：为什么不测定全部46条染色体？ 人有22对常染色体和1对性染色体。在常染色体中，每对同源染色体的形态、大小相同，结构相似，上面分布的基因是相同的或者是等位基因，对其中一条进行测序就可以了，而X和Y差别很大，两条都要测序。 04 孟德尔遗传规律的现代解释 1、分离定律的实质： 等位基因随同源染色体的分开而分离 A a a a A A 间期 A A a a 减数 分裂Ⅰ a A A a 减数 分裂Ⅱ 减数 分裂Ⅱ 减数分裂Ⅱ后期 等位基因分离的时间： 相同基因分离的时间： 减数分裂Ⅰ后期 04 孟德尔遗传规律的现代解释 2、自由组合定律的实质： 非同源染色体上的非等位基因自由组合 A a B b 间期 a a A A b b B B 减数 分裂Ⅰ B B a a A A b b 减数 分裂Ⅱ 减数 分裂Ⅱ A b a B B a A b 自由组合的时间： 减数分裂Ⅰ后期 04 孟德尔遗传规律的现代解释 (1) 真核生物细胞核中的基因遵循孟德尔的遗传规律，但细胞质基因（线粒体、叶绿体中的基因）不遵循孟德尔的遗传规律。（细胞质基因是母系遗传） (2) 原核生物中基因的遗传都不遵循孟德尔遗传规律。(原核生物无染色体) (3) 非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律， 而同源染色体上的非等位基因不遵循自由组合定律。 【易错提醒】 “基因的遗传”不一定遵循“孟德尔遗传定律” A a B b A a C c A.图中有染色体2条，染色单体4条，DNA分子4个 B.1的染色单体与2的染色单体之间发生了染色体互换 C.B与b的分离发生在减数第一次分裂 D.A与a的分离仅发生在减数第一次分裂 实战训练 1.如图表示一对同源染色体及其上的等位基因，下列说法错误的是( ) A.①② B.①③ C.②③ D.①②④ 实战训练 2.等位基因A、a可能会位于（ ） ①一对同源染色体上 ②一条染色体的两条姐妹染色单体上 ③DNA分子的两条单链上 ④一个四分体的非姐妹染色单体上 Lavf58.12.100 $