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2章 基因和染色体的关系 第2节 基因在染色体上 【学习目标】 1.通过“类比推理法”及杂交实验，理解基因在染色体上； 2. 通过运用归纳、概括、演绎推理等科学思维，分析果蝇杂交实验过程，解释基因在染色体上的观点； 3.通过设计相关实验，探究基因的具体位置。 4.运用基因在染色体上的观点，尝试对孟德尔遗传规律作出现代解释。 【问题探讨】 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。 1.对人类基因组进行测序，为什么首先要确定测哪些染色体？ 2.为什么不测定全部46条染色体？ 因为基因位于染色体上。 要测定某个基因的序列，首先要知道该基因位于哪条染色体上；如果要测定人类基因组的基因序列，就要知道包含人类基因组的全部染色体由哪些染色体组成。 在常染色体中，每对同源染色体的形态、大小相同，结构相似，上面分布的基因是或相同或互为等位基因，所以每对只测序1条即可；性染色体X和Y的差别很大，基因也大不相同，所以两条性染色体都要测序。因此测定22条常染色体和两条性染色体，共24条。 一、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 卵细胞 12条 受精作用 24条染色体 12对 子代体细胞 体细胞中成对的染色体，一条来自父方，一条来自母方。 基因（遗传因子）是由染色体携带者从亲代传递给下一代。 一、萨顿的假说 1.萨顿提出了怎样的假说？根据萨顿的假说内容，尝试完成下面的表格。 项目 基因 染色体 体细胞中的存在形式 配子中的存在形式 体细胞中的来源 形成配子时的组合方式 传递中的性质 2.请同学们根据萨顿假说的内容，解释孟德尔一对相对性状的杂交实验。 一、萨顿的假说 1.萨顿的假说： 基因和染色体的行为存在着明显的平行关系 项目 基因 染色体 体细胞中的存在形式 配子中的存在形式 体细胞中的来源 形成配子时的组合方式 传递中的性质 成对 成对 成单 成单 一个来自父方， 一个来自母方 一条来自父方， 一条来自母方 非等位基因自由组合 非同源染色体自由组合 杂交过程保持完整性独立性 在配子形成和受精过程中 保持稳定性 基因在染色体上 一、萨顿的假说 2.减数分裂中基因和染色体的关系： 【任务1】请同学们根据萨顿假说的内容，解释孟德尔一对相对性状的杂交实验。 P 高 茎 矮 茎 减数 分裂 减数 分裂 受精 高茎 减数 分裂 F1配子 高茎 高茎 矮茎 F2 D D d d D d D d D d D d D D D d D d d d 孟德尔一对相对性状的杂交实验 P 高茎 矮茎 × F1 高茎 × F2 高茎 矮茎 3 ： 1 P 高茎 矮茎 × DD dd 配子 D d Dd F1 高茎 F1 高茎 高茎 × Dd Dd 配子 D d D d F2 DD Dd Dd dd 高茎 矮茎 3 ： 1 二、基因位于染色体上的实验证据 1.果蝇作为实验材料具有哪些优点？果蝇的染色体是怎样的？ 2.摩尔根做了怎样的果蝇杂交实验？ 由此他发现了什么？ 作出了怎样的解释？ 3.你能设计实验验证摩尔根所作的解释吗？ 1.果蝇作为实验材料的优点： （1）易饲养，生长周期短，繁殖快，子代数量多； （2）具有多对易于区分的相对性状； 二、基因位于染色体上的实验证据 （3）染色体少，且容易观察； 2.果蝇体细胞中的染色体： （1）果蝇体细胞中有4对染色体：有3对常染色体，1对性染色体； （2）常染色体：雌雄异体的生物共有的，与性别决定无直接关系 （3）性染色体：雌雄异体的生物决定性别的染色体 【拓展】基因位于染色体上的书写格式 1.若A、a这对等位基因位于一对常染色体上，其可能的基因型为： AA、Aa、aa 在染色体上的分布情况为： A A A a a A a a 2.若基因位于性染色体上，其可能的分布情况为： Ⅰ区： 基因只位于Y染色体上，在X染色体上不存在相应的基因； Ⅱ区： 基因位于X、Y染色体的同源区段，存在相应的基因； Ⅲ区： 基因只位于X染色体上，在Y染色体上不存在相应的基因； 二、基因位于染色体上的实验证据 3.摩尔根所做的果蝇杂交实验： P 白眼（雄） × 红眼（雌） F1 红眼（雌、雄） F1雌雄交配 F2 红眼（雌、雄） 白眼（雄） Q1：果蝇的红眼和白眼这对相对性状中， 为显性性状， 为隐性性状； Q2：果蝇的红眼和白眼这对相对性状的遗传遵循分离定律吗？为什么？ Q3：白眼果蝇的性状表现有何特点？ F1红眼雌雄交配，所得 F2中红眼：白眼=3:1 白眼的性状表现总是与性别相关联 红眼 白眼 Q4：摩尔根根据杂交实验的结果，可能会作出哪些假设？哪种假设符合实际？ 二、基因位于染色体上的实验证据 4.摩尔根所做的假设： 假设Ⅰ： 假设Ⅱ： 假设Ⅲ： 【任务2】请同学们根据基因在性染色体上的分布情况，尝试猜想摩尔根所作的假设。 基因只位于Y染色体上，在X染色体上不存在相应的基因； 若控制红眼的基因为A，控制白眼的基因为a： 基因位于X、Y染色体的同源区段，存在相应的基因； 基因只位于X染色体上，在Y染色体上不存在相应的基因； 二、基因位于染色体上的实验证据 5.演绎推理： 【任务3】请同学们根据假设内容，分别书写遗传图解，确立正确的假设。 假设Ⅰ： 基因只位于Y染色体上，在X染色体上不存在相应的基因 P 红眼（♀） 白眼（♂） × XX XYa 配子 X X Ya F1 XX XYa 红眼（♀） 白眼（♂） （ⅹ） 二、基因位于染色体上的实验证据 【任务3】请同学们根据假设内容，分别书写遗传图解，确立正确的假设。 5.演绎推理： 假设Ⅱ： 基因位于X、Y染色体的同源区段，存在相应的基因 P 红眼（♀） 白眼（♂） × XAXA XaYa 配子 XA Xa Ya F1 XAXa XAYa 红眼（♀） 红眼（♂） F1红眼果蝇雌雄交配 红眼（♀） 红眼（♂） × XAXa XAYa 配子 XA Xa XA Ya F2 XAXA XAYa XAXa XaYa 红眼（♀、♂） 白眼（♂） （√） 二、基因位于染色体上的实验证据 【任务3】请同学们根据假设内容，分别书写遗传图解，确立正确的假设。 5.演绎推理： 假设Ⅲ： 基因只位于X染色体上，在Y染色体上不存在相应的基因 P 红眼（♀） 白眼（♂） × XAXA XaY 配子 XA Xa Y F1 XAXa XAY 红眼（♀） 红眼（♂） F1红眼果蝇雌雄交配 红眼（♀） 红眼（♂） × XAXa XAY 配子 XA Xa XA Y F2 XAXA XAY XAXa XaY 红眼（♀、♂） 白眼（♂） （√） 二、基因位于染色体上的实验证据 【任务4】请同学们作为摩尔根的助手，继续设计实验，并分别书写遗传图解，尝试确立正确的假设。 6.设计测交实验： 让F1与隐性纯合子杂交 假设Ⅱ： 基因位于X、Y的同源区段 P F1红眼（♀） 白眼（♂） × XAXa XaYa 配子 XA Xa Ya 子代 XAXa XaYa 红眼（♀、♂） 白眼（♀、♂） Xa XAYa XaXa 假设Ⅲ： 基因只位于X染色体上 P F1红眼（♀） 白眼（♂） × XAXa XaY 配子 XA Xa Y 子代 XAXa XaY 红眼（♀、♂） 白眼（♀、♂） Xa XAY XaXa 二、基因位于染色体上的实验证据 【任务4】请同学们作为摩尔根的助手，继续设计实验，并分别书写遗传图解，尝试确立正确的假设。 6.设计测交实验： 让F1与隐性纯合子杂交 假设Ⅱ： 基因位于X、Y的同源区段 P F1红眼（♂） 白眼（♀） × XAYa XaXa 配子 XA Xa 子代 Ya XAXa XaYa 红眼（♀） 白眼（♂） 假设Ⅲ： 基因只位于X染色体上 P F1红眼（♂） 白眼（♀） × XAY XaXa 配子 XA Y Xa 子代 XAXa XaY 红眼（♀） 白眼（♂） 二、基因位于染色体上的实验证据 【阶段性总结】就果蝇的红眼和白眼这一对相对性状进行分析，目前摩尔根的实验室中存在的果蝇有： ♀性： 纯合红眼（♀）、 杂合红眼（♀）、 白眼（♀） ♂性： 野生型红眼（♂）、 F1红眼（♂）、 白眼（♂） 【任务5】请同学们从目前已有的果蝇中寻找合适的亲本进行杂交实验，并分别书写遗传图解，进一步确立正确的假设，成为摩尔根的得力助手。 二、基因位于染色体上的实验证据 7.进一步设计实验： 让白眼雌果蝇与野生型红眼雄果蝇杂交 假设Ⅱ： 基因位于X、Y的同源区段 P 野生型红眼（♂） 白眼（♀） × XAYA XaXa 配子 XA Xa 子代 YA XAXa XaYA 红眼（♀） 红眼（♂） 假设Ⅲ： 基因只位于X染色体上 P 野生型红眼（♂） 白眼（♀） × XAY XaXa 配子 XA Y 【任务5】请同学们从目前已有的果蝇中寻找合适的亲本进行杂交实验，并分别书写遗传图解，进一步确立正确的假设，成为摩尔根的得力助手。 Xa 子代 XAXa XaY 红眼（♀） 白眼（♂） √ 二、基因位于染色体上的实验证据 【任务5】请同学们从目前已有的果蝇中寻找合适的亲本进行杂交实验，并分别书写遗传图解，进一步确立正确的假设，成为摩尔根的得力助手。 7.进一步设计实验： 让杂合红眼雌果蝇与野生型红眼雄果蝇杂交 假设Ⅱ： 基因位于X、Y的同源区段 P 杂合红眼（♀） 野生型红眼（♂） × XAXa XAYA 配子 XA Xa XA YA 子代 XAXA XAYA XAXa XaYA 红眼（♀、♂） 假设Ⅲ： 基因只位于X染色体上 P 杂合红眼（♀） 野生型红眼（♂） × XAXa XAY 配子 XA Xa XA Y 子代 XAXA XAY XAXa XaY 红眼（♀、♂） 白眼（♂） √ 二、基因位于染色体上的实验证据 8.结论： （1）控制白眼的基因只位于X染色体上，在Y染色体上不含其等位基因 基因在染色体上 （2）若要区分： ①基因只位于X染色体上，Y染色体上不含其等位基因； ②基因位于X、Y染色体的同源区段； 则可采用的杂交组合有 ； 隐性的雌性个体与显性纯合雄性个体杂交 显性的杂合雌性个体与显性纯合雄性个体杂交 【科学方法】 假说——演绎法 观察现象，提出问题 白眼性状的表现总是与性别相联系 控制白眼基因在X染色体上，Y染色体上不含其等位基因 提出假说，解释问题 演绎推理，推出预期 根据假说设计测交等杂交实验，并预测结果 实验检验，得出结论 实施果蝇杂交实验，得出基因在染色体上的结论 二、基因位于染色体上的实验证据 【任务6】请同学们分析以下资料，分析基因与染色体在数量上存在的关系： 【资料分析1】果蝇的体细胞有4对染色体，携带的基因大约有1.3万多个；人的体细胞有23对染色体，携带的基因大约有2.6万个。 结论1： 1条染色体上有许多个基因 【任务7】请同学们观察果蝇各种基因在染色体上的相对位置图，分析基因在染色体上的排列情况： 结论2： 基因在染色体上呈线性排列 三、孟德尔遗传规律的现代解释 【研究结果表明】 （1）孟德尔的一对遗传因子就是位于一对同源染色体上的等位基因 A a A a B b （2）孟德尔的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 三、孟德尔遗传规律的现代解释 1.分离定律 内容： 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。 实质： 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时，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，分别进入到两个配子中，独立地随配子传给后代。 A a 精原细胞 初级精母细胞 A a A a 次级精母细胞 A A a a A a A a 精细胞 三、孟德尔遗传规律的现代解释 2.自由组合定律 内容： （1）控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的； （2）在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。 实质： （1）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； （2）在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的，非同源染色体上的非等位基因自由组合。 A a B b 精原细胞 初级精母细胞 A a a A B b B b 次级精母细胞 A B A B a b a b 和 和 精细胞 A B A B a b a b 三、孟德尔遗传规律的现代解释 2.自由组合定律 内容： （1）控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的； （2）在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。 实质： （1）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； （2）在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的，非同源染色体上的非等位基因自由组合。 A a B b 精原细胞 初级精母细胞 A a a A B b B b 次级精母细胞 A b A b a B a B 和 和 精细胞 A b A b a B a B $