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 人教版 生物学 必修2 SZ-LWH 学习目标 1.说出基因位于染色体上的理论依据。 2.阐述基因位于染色体上的实验证据。（重、难点） 3.说出孟德尔遗传规律的现代解释。（重点） 素养目标 1.生命观念：说出萨顿提出基因位于染色体上的证据和基因与染色体的关系。 2.科学探究：说出摩尔根证明基因在染色体上的实验证据及验证方法。 3.社会责任：通过介绍“人类基因组计划”，拓展学生的视野，帮助学生理解科技改变生活，有助于形成正确的科学观。（首课思政育人点） 目标引领 SZ-LWH 46条 23对 常染色体22对 性染色体1对 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。 对人类基因组进行测序，为什么首先要确定哪些染色体? 为什么不测定全部46条染色体? 因为基因在染色体上。要测定某个基因序列，首先要确定该基因在哪条染色体上，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组由哪些染色体组成。 人有22对常染色体和1对性染色体，在常染色体中，每对同源染色体上分布的基因是相同的或是等位基因，只对其中一条测序就可以了；性染色体X和Y差别较大，基因也大不相同，所以都要测序。 问题激疑 SZ-LWH 首课思政育人点 延迟符 SZ-LWH 孟德尔分离定律：在形成配子时，成对的遗传因子彼此分离，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。 Dd D d 减数分裂实质：在减数分裂形成配子时，成对的同源染色体彼此分离，配子中只得到一对同源染色体的其中一条。 同源染色体 遗传因子 (等位基因) 遗传学 细胞学 延迟符 SZ-LWH 5 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。 1、蝗虫的体细胞中有24条染色体，生殖细胞中只有12条 染色体。 2、精卵细胞结合形成的受精卵，又具有24条染色体。蝗 虫子代体细胞中的染色体数目与双亲的体细胞染色体 数目一样。 3、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。 一、萨顿的假说 自主探究 SZ-LWH 萨顿通过观察提出假说：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系，基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。也就是说，基因就在染色体上。 基因行为（遗传学） 染色体行为（细胞学） 杂交过程中保持完整性和独立性 在减数分裂和受精中保持相对稳定的形态结构 传递中的性质 成对 成对 体细胞中的存在形式 只有成对基因中一个 只有成对染色体中一条 配子中的存在形式 一个来自父方一个来自母方 一条来自父方一条来自母方 在体细胞中的来源 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 形成配子时的组合方式 一、萨顿的假说 延迟符 SZ-LWH 虽然这个学说只是一种假设，但这个学说无疑促进了遗传学与细胞学的联姻，使遗传学迅猛发展 7 × 高 茎 矮 茎 P F1配子 减数 分裂 配子 F1 F2 减数 分裂 高茎 高茎 高茎 矮茎 高茎 ♂ ♀ 分析减数分裂中基因和染色体的关系 减数 分裂 受 精 延迟符 SZ-LWH 经过萨顿的观察和推理，基因与染色体的关系已呼之欲出。你同意以上分析吗？如果你也认为基因在染色体上，请你在图中的染色体上标注基因符号，解释孟德尔的一对相对性状的杂交实验，图中染色体上的黑色横线代表基因的位置， 8 × 高 茎 矮 茎 P F1配子 减数 分裂 配子 F1 F2 减数 分裂 高茎 高茎 高茎 矮茎 高茎 ♂ ♀ 分析减数分裂中基因和染色体的关系 减数 分裂 受 精 D D D d d d D d D D D d d d D d D d d D 延迟符 SZ-LWH 经过萨顿的观察和推理，基因与染色体的关系已呼之欲出。你同意以上分析吗？如果你也认为基因在染色体上，请你在图中的染色体上标注基因符号，解释孟德尔的一对相对性状的杂交实验，图中染色体上的黑色横线代表基因的位置， 9 果蝇作为遗传学实验材料的优势： 个体小，体长3~4毫米； 容易饲养、繁殖能力强、繁殖速度快 ； 雌雄易区分，在低倍镜下就能观察； 染色体数目少，仅有3对常染色体和1对性染色体，且形态大小等均有明显差异，易于遗传学操作。 实验室里的明星模式生物—果蝇 二、基因位于染色体上的实验证据 延迟符 SZ-LWH 果蝇这种小昆虫不需要大的饲养空间，只要几只牛奶瓶就够了，历史证明摩尔根是正确的或者说是幸运的，果蝇具有很多适于遗传学研究的特征，迄今为止果蝇研究在生命科学领域已取得了巨大成就，产生了6个诺贝尔生理学或医学奖。 10 性别是生物最明显的相对性状，绝大多数生物都有雌、雄性之分，许多生物的性别是由性染色体决定的，在二倍体生物体细胞中，染色体是成对存在的，绝大多数同源染色体的形态结构和大小等基本相似，称为常染色体，有一对形态结构大小和功能不同的染色体与性别决定有关，这对染色体称之为性染色体。 性染色体组成 XX XY 性别 雌 雄 果蝇的体细胞有4对染色体，2对是常染色体，1对是性染色体，在雌果蝇中性染色体是同型的，用XX表示，在雄果蝇中，性染色体是异型的，用XY表示。 同时期细胞学研究背景 二、基因位于染色体上的实验证据 延迟符 SZ-LWH 果蝇的体细胞中有4对染色体，三对是常染色体，一对是性染色体，在雌果蝇中这对性染色体是同型的，用xx表示在雌果蝇中，雄果蝇的性染色体是异形的，用xy表示 11 superstar 蝇室 实验室里的明星模式生物—果蝇 延迟符 SZ-LWH 摩尔根和他的学生们在哥伦比亚大学建立的享誉学术界的果蝇室，其实只有26.8平方米大，里面挤满了8张实验台。1908年摩尔根安排一个研究生在暗室里饲养果蝇，希望能产生一种果蝇，他们的眼睛因不用而退化，这位学生让果蝇在暗无天日的世界里繁殖了68代，但研究毫无进展，大约在1910年5月，在暗室里诞生了一只白眼雄果蝇，而他的兄弟姐妹的眼睛都是红色的，很显然这是一只变异个体，这注定要成为科学史上那只举世瞩目的动物，摩尔根精心照料这只果蝇，在自己的第3个孩子出生时，摩尔根赶到医院，他妻子的第1句话竟然是那只白眼果蝇怎么样了？摩尔根的第3个孩子长得很好，但那只果蝇却很虚弱，摩尔根与之形影不离，晚上带它回家，白天又把他带回实验室。可能是被摩尔根的诚意感动，这只白眼雄果蝇为报答摩尔根的恩情，临死之前，抖擞精神与一只红眼雌果蝇交配，将突变基因传了下来。 这一行为成功的将果蝇这支庞大的队伍带入科学发展的历史舞台，也成功的成为你我心中的梦魇，未来的日子有这些果蝇相伴，先预祝大家身心愉快。 12 怎样把白眼基因遗传下去呢？ 延迟符 SZ-LWH P F1 F2 红（雌、雄）：白 (雄)=3:1 × F1雌雄交配 白雄 792 红雌 1495 红雄 1011 红眼雌果蝇 白眼雄果蝇 红眼雄 红眼雌 摩尔根的果蝇杂交实验 红眼和白眼性状的显隐性情况？ 红眼和白眼的遗传是否符合基因的分离定律？ 观察实验现象，你发现了什么问题？ 思 考 为什么白眼性状的表现与性别相联系？ 通过实验，发现问题 自主探究 SZ-LWH 摩尔根牢牢抓住这只被他称为“例外”白眼雄果蝇，用它做了一系列精巧设计的实验，他先让这只白眼雄果蝇与红眼雌果蝇交配，发现F1全为红眼果蝇，这说明红眼是显性性状，白眼是隐性性状，接着它让F1的雌雄红眼果蝇进行杂交，得到F2中，红眼比白眼的数量比是3:1，这符合基因的分离定律，摩尔根曾经一直是孟德尔遗传学的反对者，但在自己的实验结果面前，摩尔根还是接受了孟德尔遗传学，因为他深深的懂得科学上事实先以理论的原则，摩尔根还注意到在F2代果蝇中所有的雌性果蝇都是红眼，而雄性果蝇有一半是红眼，一半是白眼，白眼性状的表现总是和性别相关联该如何解释这一现象呢？ 14 发现果蝇性染色体（与性别决定有关的染色体） 萨顿假说：基因在染色体上 现象：白眼基因的遗传与性别相关联 控制白眼的基因位于性染色体上。 控制白眼的基因具体位于性染色体的哪个位置呢？ 想象推理，提出假说 延迟符 SZ-LWH 小组合作演示，依据假说书写遗传图解，判断假说是否能解释已有实验现象。 假说: 控制白眼的基因只在X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因 基因在性染色体上时：基因写在性染色体的右上角 合作解疑 SZ-LWH 红（雌、雄）：白 (雄)=3:1 红雌：红雄：白 雄=2:1:1 × XX 实验一 XY XX XX XY XY × F1雌雄交配 P F1 F2 XX XwXw 红眼雌果蝇 XwY 白眼雄果蝇 XwXw 红眼雌 XwXw 红眼雌果蝇 XwY 红眼雄果蝇 XwXw 红眼雌 XwY 红眼雄 XwY 白眼雄 × XY Xw P 配子 F1 F2 Xw Y 延迟符 SZ-LWH 怎么设计测交实验呢？ 让 F1 与 隐性纯合子杂交。 红眼雌 × 白眼雄 红眼雄 × 白眼雌 根据假说，演绎推理 延迟符 SZ-LWH 测交亲本 实验二 XwY 白眼雄果蝇 XWXw 红眼雌果蝇 × 测交子代 XWXw 红眼雌 XwXw 白眼雌 XWY 红眼雄 XwY 白眼雄 红：白 = 1:1 雌：雄 = 1:1 XWY 红眼雄果蝇 XwXw 白眼雌果蝇 × XWXw 红眼雌 XwY 白眼雄 雌果蝇均为红色 雄果蝇均为白色 实验三 测交亲本 测交子代 果蝇杂交实验分析图解 延迟符 SZ-LWH 摩尔根等人亲自做了该实验，实验结果如下： 红眼雌性 红眼雄性 白眼雌性 白眼雄性 126 132 120 115 实验验证 得出结论：摩尔根等人的工作，把一个特定的基因(眼色基因)和一条特定的染色体（X染色体）联系起来，证明了基因在染色体上。摩尔根成了孟德尔理论的坚定支持者。（教材P31） 实验验证，得出结论 延迟符 SZ-LWH 演绎推理 根据假说设计并预测测交结果 得出结论 基因在染色体上 白眼性状的表现总是与性别相联系 提出问题 假说 演 绎 法 作出假说 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 实验验证 进行测交实验 从此，摩尔根成了 孟德尔 理论的坚定支持者。 摩尔根的果蝇杂交实验 延迟符 SZ-LWH 雌雄果蝇体细胞染色体示意图 染色体的电镜照片 果蝇X染色体上的部分基因 基因在染色体上呈线性排列 摩尔根及学生们：一条染色体上有多个基因，基因在染色体上呈线性排列 延迟符 SZ-LWH 萨顿在他1903年的论文《遗传中的染色体》一文中提到：一个物种的性状数目一定多于染色体数，所以一个染色体上必然有多个基因。果蝇的体细胞中有4对染色体携带的基因有1.3万多个，摩尔根和他的学生们，经过10多年的努力，发明了测定基因位于染色体上的相对位置的方法，并绘制出了第1幅果蝇，各种基因在染色体上的相对位置图，同时也说明基因在染色体上呈线性排列。 22 A A A a A A a a a a a a A A 分裂 间期 减数 分裂Ⅰ 减数 分裂Ⅱ 减数 分裂Ⅱ 孟德尔遗传规律的现代解释 精讲点拨 SZ-LWH 23 该细胞中：A : a＝1∶1 基因分离定律的实质：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。 该个体中：A : a＝1∶1 A a A AA Aa a Aa aa 孟德尔遗传规律的现代解释 延迟符 SZ-LWH 以上给大家介绍的是位于非同源染色体上的非等位基因在减数分裂过程中的行为变化，那如果1非等位基因是位于一对同源染色体上的，请大家课下画图解释。 24 分裂 间期 减数 分裂Ⅰ 减数 分裂Ⅱ 减数 分裂Ⅱ A a B b a a A A b b B B B B a a A A b b A b a B B a A b 孟德尔遗传规律的现代解释 延迟符 SZ-LWH 25 自由组合定律的实质：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。 该个体中 AB：Ab：aB：ab＝1 : 1 : 1 : 1 该细胞中：Ab : aB＝1∶1 其他细胞：AB : ab＝1∶1 A_B_：A_bb：aaB_：aabb ＝9 : 3 : 3 : 1 孟德尔遗传规律的现代解释 延迟符 SZ-LWH 以上给大家介绍的是位于非同源染色体上的非等位基因在减数分裂过程中的行为变化，那如果1非等位基因是位于一对同源染色体上的，请大家课下画图解释。 26 A a B b 2对等位基因位于2对同源染色体上 A a B b 2对等位基因位于1对同源染色体上 孟德尔遗传规律的现代解释 延迟符 SZ-LWH 27 萨顿的假说 内容：基因在染色体上 基因在染色体上的实验证据 果蝇的杂交实验 结论：基因在染色体上 孟德尔遗传规律的现代解释 基因分离定律的实质 方法：假说-演绎法 基因自由组合定律的实质 依据：基因和染色体存在着明显的平行关系 知识建构 SZ-LWH 28 人体细胞染色体示意图 1990正式启动人类基因组计划（Human Genome Project, HGP），该计划旨在测定组成人类染色体中所包含的30亿个碱基对组成的核苷酸序列，从而绘制人类基因组图谱，辨识基因及其序列，达到破译人类遗传信息的最终目的。该计划被誉为生命科学的“登月计划”。 人类基因组计划 拓展延伸 SZ-LWH 29 1.萨顿发现基因的遗传行为与染色体的行为是平行的。根据这一事实作出的如下推测，哪一项是没有说服力的 A.基因在染色体上 B.同源染色体分离导致等位基因分离 C.每条染色体上都有许多基因 D.非同源染色体自由组合使非等位基因自由组合 √ 巩固训练 SZ-LWH A.染色体是基因的主要载体 B.基因是由染色体携带着从亲代传递给子代 C.基因在杂交过程中保持完整性和独立性 D.减数分裂过程中，等位基因会随着同源染色体的分开而分离 2.下图表示孟德尔一对相对性状的杂交实验(图中染色体上的横线表示基因的位置)，图示不能说明 √ 巩固训练 SZ-LWH A.果蝇的眼色遗传遵循基因的分离定律 B.摩尔根的果蝇杂交实验和孟德尔的豌豆杂 交实验一样，都采用了“假说—演绎法” C.摩尔根所做的假设是控制白眼的基因只位于X染色体上，亲本中白眼 雄果蝇的基因型是XwY D.F2中的红眼雌果蝇的基因型只有XWXW 解析　F2中红眼雌果蝇的基因型有XWXW和XWXw，D错误。 3.摩尔根研究果蝇的眼色遗传实验过程如图 所示(相关基因用W、w表示)。下列相关叙 述中错误的是 P　红眼(雌)×白眼(雄) ↓ F1　　 红眼(雌、雄) ↓F1雌雄交配 F2　红眼(雌、雄)　白眼(雄) 3/4　　　　1/4 √ 巩固训练 SZ-LWH 4.摩尔根用一只白眼突变体的雄性果蝇进行一系列杂交实验后，证明了基因位于染色体上。其杂交实验过程中，最快获得白眼雌果蝇的途径是 A.亲本白眼雄果蝇×亲本雌果蝇 B.亲本白眼雄果蝇×F1雌果蝇 C.F2白眼雄果蝇×F1雌果蝇 D.F2白眼雄果蝇×F2雌果蝇 √ 巩固训练 SZ-LWH 5.若红眼(R)雌果蝇和白眼(r)雄果蝇交配，F1全是红眼；F1的雌雄个体相交所得的F2中有红眼雌果蝇121只，红眼雄果蝇60只，白眼雌果蝇0只，白眼雄果蝇59只。则关于上述杂交实验，下列叙述不正确的是 A.亲代的雌果蝇一定是纯合子 B.F1雄果蝇体细胞中没有白眼基因r C.这对眼色基因只位于X染色体上 D.这对眼色基因的遗传不遵循孟德尔遗传规律 √ 巩固训练 SZ-LWH 6.如图表示果蝇某一条染色体上的几个基因，下列相关说法错误的是 A.果蝇细胞内基因数目要远远多于染色体数目 B.基因在染色体上呈线性排列 C.黄身基因与白眼基因的遗传不遵循自由组合定律 D.细胞内的基因都在染色体上 √ 巩固训练 SZ-LWH Lavf59.14.100 $