2.2基因在染色体上课件-2025-2026学年高一下学期必修2生物人教版（2019）

第二章　基因和染色体的关系 2.2基因在染色体上 教学目标 1、阐明基因与染色体的关系。（生命观念） 2、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） 3、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） 教学重难点 重点：1、说出萨顿假说的核心内容和假说的依据。 2、描述摩尔根实验过程。 3、阐明基因与染色体的关系。 难点：1、阐明基因与染色体的关系。 2、说出孟德尔遗传规律的现代解释，背诵基因的分离定律和自由组合定律的实质。 目录 一、萨顿的假说 二、基因位于染色体上的实验证据 三、孟德尔遗传规律的现代解释 新课导入 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？ 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 2、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。 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。 萨顿研究蝗虫减数分裂及受精作用过程中染色体行为变化及亲子代染色体数量关系。 父方 (24条) 母方 (24条) 精子 (12条) 卵子 (12条) 受精卵 (24条) 新个体 (24条) 减数分裂 减数分裂 受精作用 分裂分化 一半来自父方 一半来自母方 孟德尔假设的一对遗传因子，也就是等位基因，它们的分离与蝗虫减数分裂中同源染色体的分离非常相似。 一、萨顿的假说 1、实验材料 2、理论基础 比较项目 基因的行为 染色体的行为 传递中的特点 存在形式 体细胞中 配子中 体细胞中的 来源 形成配子时的分配特点 在杂交过程保持完整性和独立性 在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构 成对 成对 只有成对的基因中的一个 只有成对的染色体中的一条 成对的基因一个来自父方，一个来自母方 同源染色体一条来自父方，一条来自母方 等位基因分离，非等位基因自由组合 同源染色体分离，非同源染色体自由组合 基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，也就是说，基因在染色体上，因为基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。 一、萨顿的假说 3、假说内容 在图中的染色体上标注基因符号，解释孟德尔一对相对性状的杂交实验 高 茎 高 茎 高 茎 高 茎 d d D d D d D D D D d d × 减数 分裂 受 精 减数 分裂 高 茎 减数 分裂 P 配子 F1 F1配子 D d 高茎 矮茎 F2 d D d D D d 思考·讨论 分析减数分裂中基因和染色体的关系 萨顿的假说 美国生物学家摩尔根曾经明确表示过不相信孟德尔的遗传理论。 1、对萨顿的基因在染色体上的假说更持怀疑态度，认为这是主观的臆测，缺少实验证据。 2、他一直琢磨设计一个实验，看看生物的遗传与染色体到底有 什么关系，基因又是怎么回事。 3、从1909年开始，他开始潜心研究果蝇的遗传行为。 摩尔根 二、基因位于染色体上的实验证据 二、基因位于染色体上的实验证据 二、基因位于染色体上的实验证据 1、遗传学实验材料——果蝇的优点 红眼 白眼 遗传学研究常用的实验材料：果蝇（果蝇是昆虫纲双翅目的一种小型蝇类，体长3～4mm，在制醋和有水果的地方常常可以看到） 适于遗传学研究材料的优点： ①个体小，易饲养 ②繁殖快，后代数量多，培养周期短 ③成本低 ④有许多易于区分的相对性状 ⑤染色体数目少，便于观察 二、基因位于染色体上的实验证据 1、遗传学实验材料——果蝇的优点 触角足 卷翅 黑体 无翅 常染色体 性染色体 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 果蝇的染色体组成：3对常染色体+1对性染色体 XX：雌性 XY：雄性 二、基因位于染色体上的实验证据 2、果蝇的性别决定 （1）观察现象，提出问题 摩尔根偶然在一群红眼果蝇发现了一只白眼雄果蝇。白眼性状是如何遗传的？ 分析： F1全为红眼，说明白眼对红眼是隐性（红眼为显性） F2红眼和白眼的数量比为3:1，这样的表现说明符合分离定律。 白眼性状的表现，总是与性别相关联。如何解释这一现象呢？ 二、基因位于染色体上的实验证据 3、摩尔根的实验 假设：控制白眼的基因在性染色体上 假说2：控制白眼的基因（w）只位于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因 XwY（白） XWXW （红） 二、基因位于染色体上的实验证据 3、摩尔根的实验 （2）提出假说，解释问题 假说1：控制白眼的基因（w）位于X和Y染色体的同源区段上 XwYw（白） XWXW （红） 假说3：控制白眼的基因（w）只位于Y染色体上，X染色体上无该基因的等位基因 XYw（白） XX （红） XW Yw Xw F1： 配子： × P ： XwYw 白眼♂ 红眼♀ XWXW XWXw 红眼♀ XWYw 红眼♂ P × 白眼（雄） 红眼（雌） F1 红眼（雌、雄） F1雌、雄交配 F2 白眼（雄） 1/4 红眼（雌、雄） 3/4 （2）提出假说，解释问题 二、基因位于染色体上的实验证据 3、摩尔根的实验 假说1：控制白眼的基因（w）位于X和Y染色体的同源区段上 Xw Yw XW F2： 配子: × F1： XWYw 红眼♂ 红眼♀ XWXw XWXW 红眼♀ XWYw 红眼♂ XW P × 白眼（雄） 红眼（雌） F1 红眼（雌、雄） F1雌、雄交配 F2 白眼（雄） 1/4 红眼（雌、雄） 3/4 XWXw 红眼♀ XwYw 白眼♂ 3/4 1/4 （2）提出假说，解释问题 二、基因位于染色体上的实验证据 3、摩尔根的实验 假说1：控制白眼的基因（w）位于X和Y染色体的同源区段上 √ XW Y Xw F1： 配子： × P ： XwY 白眼♂ 红眼♀ XWXW XWXw 红眼♀ XWY 红眼♂ P × 白眼（雄） 红眼（雌） F1 红眼（雌、雄） F1雌、雄交配 F2 白眼（雄） 1/4 红眼（雌、雄） 3/4 （2）提出假说，解释问题 假说2：控制白眼的基因（w）只位于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因 二、基因位于染色体上的实验证据 3、摩尔根的实验 Xw Y XW F2： 配子： × F1： XWY 红眼♂ 红眼♀ XWXw XWXW 红眼♀ XWY 红眼♂ XW P × 白眼（雄） 红眼（雌） F1 红眼（雌、雄） F1雌、雄交配 F2 白眼（雄） 1/4 红眼（雌、雄） 3/4 XWXw 红眼♀ XwY 白眼♂ 3/4 1/4 √ （2）提出假说，解释问题 假说2：控制白眼的基因（w）只位于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因 二、基因位于染色体上的实验证据 3、摩尔根的实验 X Yw X F1： 配子： × P ： XYw 白眼♂ 红眼♀ XX XX 红眼♀ XYw 白眼♂ P × 白眼（雄） 红眼（雌） F1 红眼（雌、雄） F1雌、雄交配 F2 白眼（雄） 1/4 红眼（雌、雄） 3/4 （2）提出假说，解释问题 二、基因位于染色体上的实验证据 3、摩尔根的实验 假说3：控制白眼的基因（w）只位于Y染色体上，X染色体上无该基因的等位基因 × 如何验证假说？ 假说2：控制白眼的基因（w）只位于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因 设计测交实验，F1与隐性纯合子杂交。 假说2：F1:红眼雌XWXw、红眼雄XWY 分别与白眼雄XwY、白眼雌XwXw杂交 假说1：F1:红眼雌XWXw、红眼雄XWYw 分别与白眼雄XwYw、白眼雌XwXw杂交 二、基因位于染色体上的实验证据 假说1：控制白眼的基因（w）位于X和Y染色体的同源区段上 因实验中暂未获得白眼雌果蝇，因此可选择F1中的红眼雌果蝇与白眼雄果蝇测交，预测实验结果。 3、摩尔根的实验 （3）演绎推理，做出预测 Xw Yw Xw F1： 配子： × P ： XwYw 白眼♂ 红眼♀ XWXw XWXw 红眼♀ XWYw 红眼♂ 假说1：控制白眼的基因（w）位于X和Y染色体的同源区段上 XW XwXw 白眼♀ XwYw 白眼♂ 1 ： 1 ： 1 ： 1 Xw Y Xw F1： 配子： × P ： XwY 白眼♂ 红眼♀ XWXw XWXw 红眼♀ XWY 红眼♂ 假说2：控制白眼的基因（w）只位于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因 XW XwXw 白眼♀ XwY 白眼♂ 1 ： 1 ： 1 ： 1 二、基因位于染色体上的实验证据 （3）演绎推理，做出预测：F1中的红眼雌果蝇和白眼雄果蝇进行测交 3、摩尔根的实验 摩尔根等人亲自做了该实验，实验结果如下： 与理论推测一致，符合假说1、2， 继续设计测交实验验证： 该实验所得白眼雌果蝇和野生型红眼雄果蝇（纯种） 进行测交 红眼雌性 红眼雄性 白眼雌性 白眼雄性 126 132 120 115 二、基因位于染色体上的实验证据 (4) 实验验证 3、摩尔根的实验 YW XW F1： 配子： × P ： XWYW 红眼♂ 白眼♀ XwXw XWXw 红眼♀ XwYW 红眼♂ Xw 1 ： 1 Y XW F1： 配子： × P ： XWY 红眼♂ 白眼♀ XwXw XWXw 红眼♀ XwY 白眼♂ Xw 1 ： 1 二、基因位于染色体上的实验证据 （3）演绎推理，做出预测：白眼雌果蝇和红眼雄果蝇（纯种）进行测交 3、摩尔根的实验 假说1：控制白眼的基因（w）位于X和Y染色体的同源区段上 假说2：控制白眼的基因（w）只位于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因 摩尔根等人亲自做了该实验，实验结果如下： 与理论推测一致，符合假说2 得出结论：控制白眼的基因只位于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因。 摩尔根通过实验观察，把一个特定的基因和一条特定的染色体联系起来，最终确定了基因在染色体上的结论。从孟德尔理论的怀疑者成为孟德尔理论坚定的支持者。 红眼雌性 白眼雄性 307 290 二、基因位于染色体上的实验证据 (4) 实验验证，得出结论 3、摩尔根的实验 测交实验 基因在染色体上 白眼性状的表现，总是与性别相关联。如何解释这一现象呢？ （4）实验验证，得出结论： （1）观察现象，提出问题： （2）提出假说，解释问题： 假说 演 绎 法 （3）演绎推理，做出预测： 二、基因位于染色体上的实验证据 3、摩尔根的实验 假说2：控制白眼的基因只位于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因 假说1：控制白眼的基因位于X和Y染色体的同源区段上 假说3：控制白眼的基因只位于Y染色体上，X染色体上无该基因的等位基因 实验结果雌果蝇均为红色，雄果蝇均为白色。与理论推测一致，证明了控制果蝇眼色的基因在X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因。 XWY 红眼雄果蝇 XwXw 白眼雌果蝇 × 测交亲本 XWXw 红眼雌 XwY 白眼雄 测交子代 1、运用上述果蝇杂交实验再设计一个实验，来验证他们的解释。 思考·讨论 摩尔根解释的验证 基因位于染色体上的实验证据 设计测交实验 2、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？ ②如果控制白眼的基因在Y染色体上，红眼基因在X染色体上，则果蝇的基因型为XWYw，红眼基因对白眼基因为显性，不会出现白眼雄果蝇。与实验结果不符。 ①如果控制白眼的基因在Y染色体上，且X染色体上没有显性红眼基因，果蝇的基因型为XYw，白眼基因只会随Y染色体遗传，白眼雄果蝇与红眼雌果蝇的杂交后代中雄果蝇全为白眼。与实验结果不符。 思考·讨论 摩尔根解释的验证 基因位于染色体上的实验证据 ③如果控制白眼的基因在X和Y染色体上，则白眼雌果蝇的XwXw与红眼雄果蝇（纯种）XWYW杂交，后代中不会出现白眼雄果蝇，与实验结果不符。 （1）现象：每种生物的基因数量，都要远远多于这种生物的染色体数目 【例】果蝇的体细胞中有 4 对染色体，携带的基因有 1.3 万多个；人的体细胞中有 23 对染色体，基因大约有 2.6 万个 （2）推测：一条染色体上应该有许多个基因 （3）验证：摩尔根和他的学生发明了测定基因位于染色体上的相对位置的方法，并绘制出第一个果蝇各种基因在染色体上相对位置图，同时也说明了基因在染色体上呈线性排列 二、基因位于染色体上的实验证据 4、基因与染色体的关系 A a 杂合子体细胞 a A 配子 配子 等位基因随同源染色体的分开而分离 三、孟德尔遗传规律的现代解释 1、基因的分离定律的实质 在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定独立性；在减数分裂形成配子的过程中，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，独立地随配子遗传给后代。 B A a b 配子 非同源染色体上的 非等位基因自由组合 A b a B A a B b 杂合子体细胞 配子 三、孟德尔遗传规律的现代解释 2、基因的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，同源染色体上的等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。 （1）有性生殖的真核生物 （2）细胞核内的基因 (1)并不是所有的非等位基因都遵循基因自由组合定律，只有非同源染色体上的非等位基因才遵循自由组合定律。 (2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德尔的遗传规律，叶绿体、线粒体中的基因都不遵循。 (3)原核细胞中的基因在遗传过程中不遵循孟德尔的两个遗传规律。 三、孟德尔遗传规律的现代解释 3、孟德尔遗传定律适用的前提条件 4、关于孟德尔遗传定律的3点提醒 基因在染色体上 萨顿的假说 基因和染色体存在着明显的平行关系 内容：基因在染色体上 依据： 摩尔根的实验 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 基因的分离定律的实质 基因的自由组合定律的实质 课堂小结 33 1、基于对同源染色体和非同源染色体上相关基因的理解，判断下列相关表述是否正确。 (1)位于一对同源染色体上相同位置的基因控制同一种性状。 ( ) (2)非等位基因都位于非同源染色体上。( ) 巩固练习 √ × 巩固练习 B 2、基因主要位于染色体上，下列关于基因和染色体关系的表述，错误的是 ( ) A.染色体是基因的主要载体 B. 染色体就是由基因组成的 C. 一条染色体上有多个基因 D. 基因在染色体上呈线性排列 3、基因和染色体的行为存在平行关系。下列相关表述，错误的是 ( ) A.复制的两个基因随染色单体分开而分开 B.同源染色体分离时，等位基因也随之分离 C.非同源染色体数量越多，非等位基因组合的种类也越多 D.非同源染色体自由组合，使所有非等位基因也自由组合 巩固练习 D 36 4、下列有关生物科学探究活动的叙述，正确的是( ) A.萨顿用假说—演绎法证明了基因在染色体上 B.萨顿根研究发现控制果蝇眼色的基因位于X染色体上 C.摩尔根用果蝇作实验材料证明了基因在染色体上 D.摩尔根利用荧光标记法测定基因位于染色体上相对位置 巩固练习 C 5、如图为果蝇X染色体上的部分基因分布示意图，下列叙述错误的是( ) A.雌果蝇的体细胞中分叉毛基因最多有4个 B.图示中所示的基因控制的性状遗传都和性别相关联 C.该果蝇不一定表现出白眼性状 D.控制白眼和分叉毛的基因在遗传中遵循自由组合定律 巩固练习 D 谢谢观看！ $