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

该高中生物学课件聚焦“基因在染色体上”核心内容，涵盖萨顿假说、摩尔根果蝇实验及孟德尔遗传规律现代解释。课堂通过人类基因组测序问题导入，结合孟德尔遗传规律与减数分裂知识回顾，搭建前后知识脉络的学习支架。 其亮点在于以科学思维和科学探究为核心，通过类比推理分析萨顿假说平行关系，用假说演绎法解析摩尔根果蝇杂交实验设计与验证，引导学生绘制遗传图谱。任务驱动式学习培养学生推理与探究能力，助力教师高效教学，帮助学生形成生命观念与科学思维。

第2章 基因和染色体的关系 第2节 基因在染色体上 教材分析 课标要求 素养目标 1.概述性染色体上的基因传递和性别相关联。 2.能清晰地阐述性染色体上基因的遗传规律，并能解释其如何导致性状表现与性别相关联。 1.生命观念：理解基因与染色体的关系，形成"基因是遗传信息的载体，染色体是基因的载体"的生命观念；认识基因在染色体上呈线性排列的结构特点。 2.科学思维：通过学习萨顿的类比推理和摩尔根的假说-演绎法，培养科学推理和逻辑思维能力；能够分析基因行为与染色体行为的平行关系。 3.科学探究：能够分析摩尔根果蝇实验的设计思路和实验结果；能够绘制伴性遗传的遗传图解；能够设计简单实验验证基因与染色体的关系。 4.社会责任:了解人类基因组计划的科学意义，认识基因定位对疾病诊断和治疗的重要性，形成科学看待遗传信息的态度。 重点 难点 2 01 萨顿假说 02 孟德尔遗传规律的现代解释 目录 03 基因位于染色体上的实验证据 04 课本练习与应用 3 分离定律： Aa A a 自由组合定律： AaBb AB Ab aB ab 成对 成单 分离 自由组合 知识回顾：孟德尔遗传规律 同源染色体彼此分离： 非同源染色体自由组合： 成对 成单 分离 自由组合 知识回顾：减数分裂 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。 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，所以只对其中1条进行测序就可以了;而性染色体X和Y的差别很大，基因也大为不同，所以两条性染色体都需要测序， 对人类基因组进行测序，为什么首先要确定测哪些染色体? 问题探讨 基于大量的生物学发现，美国遗传学家萨顿做出了基因位于染色体上的推论。生物学家摩尔根利用果蝇进行了长期的遗传学实验研究，最终证明了基因在染色体上。 情境一 萨顿之所以推论基因位于染色体上，是因为？ 基因和染色体的行为存在着明显的平行关系 【任务1】 简述基因与染色体的平行关系 阅读课本p29-30， 思考回答下列问题: 1.萨顿以哪种生物作为实验材料推测基因和染色体的关系？ 2.萨顿认为基因和染色体存在怎样的关系及其依据,完成下表： 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 24条 受精卵 新个体 ♀ ♂ 24条 24条 24条 12条 12条 减数分裂 减数分裂 【任务1】 简述基因与染色体的平行关系 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。 每对染色体中一条来自父方，一条来自母方。 按形态结构来分，两两成对，共12对。 1.萨顿推论： 基因( 遗传因子)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，因为基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。 基因与染色体有哪些平行关系呢? 体细胞: 配子: 基因成对存在 D 一个来自父方 一个来自母方 受精后 体细胞: 成单存在 遗传学 等位基因分离 一对基因 染色体成对存在 成单存在 一条来自父方 一条来自母方 细胞学 同源染色体分离 一对同源染色体 Dd d Dd 看不见的基因 基因在染色体上 推理 看得见的染色体 平行关系 【任务1】 简述基因与染色体的平行关系 yR Yr yr 看不见的基因 基因在染色体上 推理 看得见的染色体 平行关系 非等位基因自由组合 非同源染色体自由组合 YR YyRr 体细胞: 配子: 遗传学 两对基因 细胞学 两对同源染色体 【任务1】 简述基因与染色体的平行关系 【任务1】 简述基因与染色体的平行关系 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 2.萨顿假说的依据： D d D D d d × 减数分裂 受精作用 减数分裂 高茎 P 配子 F1 F1配子 D d F2 矮茎 高茎 高茎 高茎 高茎 矮茎 D d d D D d d D d 减数分裂 D D d 分析减数分裂中基因和染色体的关系 1.依据萨顿假说，请在课本30页“思考讨论”图中的染色体上标出基因符号 【任务1】 简述基因与染色体的平行关系 分析减数分裂中基因和染色体的关系 2.基因和染色体的行为存在平行关系。从理论上支持基因在染色体上的假说,但事实是否如此呢?为什么? 不一定 这样推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否还需要实验的验证 孟德尔的遗传理论和萨顿的假说遭到同时代的遗传学家摩尔根（T.H.Morgan)的强烈质疑。 【任务1】 简述基因与染色体的平行关系 大胆质疑，科学务实 我不相信孟德尔，更难以相信萨顿那家伙毫无事实根据的臆测！ 我更相信的是实验证据，我要通过确凿的实验找到遗传和染色体的关系！ 摩尔根于1907年在哥伦比亚大学建立了著名的“蝇室”，并逐渐形成了一个大的果蝇遗传学研究中心。果蝇作为遗传学研究的经典模式生物，其研究历史已超过一个世纪。如图是果蝇原始生殖细胞中染色体组成的示意图： 情境二 【任务2】 简述果蝇作为材料的优点 ①有许多易于区分的相对性状； ②培养周期短； ③成本低； ④易饲养； ⑤染色体数目少，便于观察。 白眼果蝇 红眼果蝇 触角足 卷翅 黑体 无翅 1.果蝇作为材料的优点： 图2-9 雌雄果蝇体细胞染色体示意图 性染色体: 雌雄个体细胞中不相同，决定性别的染色体 ３对：ⅡⅡ，ⅢⅢ，ⅣⅣ 性染色体有1对，雌性体细胞中含有两条同型的性染色体用XX表示，雄性体细胞中含有两条异型的性染色体用XY表示。 常染色体: 雌雄个体细胞中相同，不决定性别的染色体 1对：XX(雌性)，XY(雄性) 【任务2】 简述果蝇作为材料的优点 2.果蝇的染色体组成： 所有的生物都有性染色体吗？ 不是，雌雄同株的植物没有常染色体和性染色体之分。 18 摩尔根在一群红眼果蝇中，发现了一只白眼雄果蝇，并让它与正常的红眼雌果蝇交配，结果F1全是红眼果蝇。摩尔根让F1中的红眼雌、雄果蝇相互交配，结果F2中红眼果蝇与白眼果蝇的数量比为3：1， P： F1： F2： 3/4 1/4 × 红眼 (♀、♂) F1雌雄交配 红(雌、雄) 白 (雄) 红眼(♀) 白眼(♂) 情境三 【任务3】 分析基因位于染色体上的实验证据（假说演绎法） 此实验现象是否符合分离定律? 白眼性状的表现总是与性别相关联 如何判断果蝇的显隐性性状? 与孟德尔豌豆杂交实验的结果相比，有哪些共同点和不同点? F1全为红眼⇒红眼为显性性状, F2中红眼∶白眼＝3∶1⇒符合分离定律 P： F1： F2： 3/4 1/4 × 红眼 (♀、♂) F1雌雄交配 红(雌、雄) 白 (雄) 红眼(♀) 白眼(♂) ？ 1.观察实验，提出问题： 假设①:控制白眼的基因在Y染色体上，而X染色体上不含有它的等位基因。 假设②: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。假设③:控制白眼的基因在X、Y染色体同源区段上。 Ⅰ：X染色体非同源区段 X染色体特有 Ⅲ：Y染色体非同源区段 Y染色体特有 X Y Ⅱ：X和Y染色体同源区段 2.分析问题，提出假说: 【任务3】 分析基因位于染色体上的实验证据（假说演绎法） 假设②:控制白眼的基因（用w表示）在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。 w X染色体上的白眼基因w书写为： Xw 红眼基因W书写为： XW 雌果蝇基因型有： XWXW（红眼） XWXw（红眼） XwXw（白眼） 雄果蝇基因型有： XWY（红眼） XwY（白眼） W W 常染色体上的基因不需标明其位于常染色体上;如：Dd、dd 性染色体上的基因须将性染色体及其上的基因一同写出， 基因名称写在性染色体的右上角,没有就不写。 注意基因的写法： 2.分析问题，提出假说: 【任务3】 分析基因位于染色体上的实验证据（假说演绎法） 假设①：控制白眼的基因是在Y染色体上， X染色体上没有它的等位基因。 P F1 × 红眼雌果蝇 X X 白眼雄果蝇 X Yw 比例 X X 红眼雌 X Yw 白眼雄 1 : 1 不符合 × P F1 F2 雌雄相互交配 ♀ ♂ ♀ 2459 ♂ 986 ♂ 982 红眼 红眼 红眼 白眼 ♂ ♀ 白眼 【任务3】 分析基因位于染色体上的实验证据（假说演绎法） 2.分析问题，提出假说: 23 ♂ 假设②：控制白眼的基因是在X染色体上, Y染色体上没有它的等位基因。 红 ：白 = 3 ：1 P F1 F2 × 红眼雌果蝇 XWXW 白眼雄果蝇 XwY 比例 XWXw红眼雌 XWY 红眼雄 × XWXW 红雌 XWXw 红雌 XWY 红雄 XwY 白雄 符合 × P F1 F2 雌雄相互交配 ♀ ♂ ♀ 2459 ♂ 986 ♂ 982 红眼 白眼 红眼 红眼 白眼 ♀ 【任务3】 分析基因位于染色体上的实验证据（假说演绎法） 2.分析问题，提出假说: 24 假说③：控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上。 红 ：白 = 3 ：1 P F1 F2 × 红眼雌果蝇 XWXW 白眼雄果蝇 XwYw 比例 XWXw红眼雌 XWYw 红眼雄 × XWXW 红雌 XWXw 红雌 XWYw 红雄 XwYw 白雄 符合 × P F1 F2 雌雄相互交配 ♀ ♂ ♀ 2459 ♂ 986 ♂ 982 红眼 白眼 红眼 红眼 白眼 ♂ ♀ 【任务3】 分析基因位于染色体上的实验证据（假说演绎法） 2.分析问题，提出假说: 25 请你运用上述果蝇杂交实验的知识设计一个实验，来验证他们的解释吗? 设计测交实验 如何设计测交实验对摩尔根的解释进行验证? 有几种可能的测交方式? 提示： 实验1：F1红眼 (♀) × 白眼 (♂) 实验2：F1红眼 (♂) × 白眼 (♀) 实验3：野生红眼 (♂) × 白眼 (♀) 画出遗传图解，并阐述摩尔根等人的实验验证:是如何进行演绎推理的? 【任务3】 分析基因位于染色体上的实验证据（假说演绎法） 3.演绎推理，验证假说: 假说②：控制白眼的基因是在X染色体上,Y染色体上没有它的等位基因。 假说③：控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上。 亲本的选择： 实验一： 红眼雌 白眼雄 P F1 XWXw XwY × XWXw 红眼雌 XwXw 白眼雌 XWY 红眼雄 XwY 白眼雄 红雌：白雌：红雄：白雄 = 1:1:1:1 比例 假说② 假说③ 设计测交实验，F1红眼雌蝇与F2白眼雄蝇杂交。 红眼雌 白眼雄 P F1 XWXw XwYw × XWXw 红眼雌 XwXw 白眼雌 XWYw 红眼雄 XwYw 白眼雄 比例 红雌：白雌：红雄：白雄 = 1:1:1:1 【任务3】 分析基因位于染色体上的实验证据（假说演绎法） 3.演绎推理，验证假说: 该结果与基因位于常染色体上时结果相同，因此，该结果无法验证假说，但通过本实验得到了白眼雌果蝇 27 假说②：控制白眼的基因是在X染色体上,Y染色体上没有它的等位基因。 假说③：控制白眼的基因在X、Y染色体的同源区段上。 亲本的选择： 实验二： 假说② 假说③ 设计测交实验， 红眼雄蝇与白眼雌蝇杂交。 XWYW、XWYw、XwYW 红眼雄 白眼雌 P F1 XWY XwXw × XWXw 红眼雌 XwY 白眼雄 红雌 ：白雄 = 1 ：1 比例 纯合子 野生型 红眼雄 白眼雌 P F1 XWYW XwXw × XWXw 红眼雌 XwYW 红眼雄 红雌：红雄 = 1 ：1 比例 【任务3】 分析基因位于染色体上的实验证据（假说演绎法） 3.演绎推理，验证假说: 28 【任务3】 分析基因位于染色体上的实验证据（假说演绎法） 4.实验验证: 摩尔根实际测交的实验二结果： 红眼雌(307) 白眼雄(290) 假说②符合 红雌：白雄=1：1 控制白眼的基因是在X染色体上, Y染色体上没有它的等位基因。 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。 【任务3】 分析基因位于染色体上的实验证据（假说演绎法） (1)现象： 进一步探究 果蝇有4对染色体，携带的基因大约有1.3万个；人有23对染色体，携带的基因大约有2.6万。 基因与染色体可能有怎样的对应关系呢？ 摩尔根和他的学生们经过十多年的努力，发明了测定基因位于染色体上的相对位置的方法；并绘出了第一幅果蝇各种基因在染色体上的相对位置图。 基因在染色体上呈线性排列。 荧光标记将基因定位在染色体上 短硬毛 棒状眼 深红眼 朱红眼 截翅 红宝石眼 白眼 黄身 不是。 ①真核生物： 核基因都位于染色体上，质基因位于线粒体等细胞器内； ②原核生物： 基因有的位于拟核区DNA分子上，有的位于细胞质的质粒上。 细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？ 【任务3】 分析基因位于染色体上的实验证据（假说演绎法） 进一步探究 在基因研究中，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用实验证明了“基因在染色体上”。 孟德尔 约翰逊 摩尔根 萨顿 类比推理法 假说--演绎法 假说--演绎法 知识归纳： （一）基因分离定律的实质 a A a 杂合子体细胞 A 等位基因随同源染色体 的分开而分离 配子 配子 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，独立地随配子遗传给后代。 【任务4】 阐明孟德尔遗传规律的现代解释 33 （二）基因自由组合定律的实质 A b a B B A a b 非同源染色体上的 非等位基因自由组合 A a B b 杂合子体细胞 配子 配子 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。 【任务4】 阐明孟德尔遗传规律的现代解释 34 基因在染色体上 基因和染色体存在着明显的平行关系 内容： 依据： 结论： 基因的分离定律的实质 基因的自由组合定律的实质 本节小结 萨顿假说 实验验证: 实验现象: 实验假设: 果蝇眼色遗传与性别相联系 控制白眼的基因位于X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因 测交实验 摩尔根实验 孟德尔遗传规律的现代解释 基因在染色体上呈线性排列 基因在染色体上 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。（ ） √ × 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 B 教材课后习题·概念检测 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 D 教材课后习题·概念检测 1.用白眼雌果蝇和红眼雄果蝇杂交，通过眼睛颜色可判断子代果蝇的性别；用白眼雄果蝇和红眼雌果蝇杂交，通过眼睛颜色却不能判断子代果蝇的性别，这是为什么？用其他杂交组合，能否通过眼睛颜色判断子代果蝇的性别呢？ 红眼雌果蝇的基因型有XWXW和XWXw两种类型，白眼雄果蝇的基因型为XwY。如果基因型为XWXW的红眼雌果蝇与基因型为XwY的白眼雄果蝇杂交，则子一代无论雌雄，全部为红眼； 如果基因型为XWXw的红眼雌果蝇与基因型为XwY的白眼雄果蝇杂交，那么子代雌果蝇和子代雄果蝇都是既有红眼，也有白眼，因此无法通过眼睛颜色判断子代果蝇的性别。 教材课后习题·拓展应用 2.生物如果丢失或增加一条或几条染色 体，就会出现严重疾病甚至死亡。但是在自然界，有些动植物的某些个体是由未受精的生殖细胞（如卵细胞）单独发育来的，如蜜蜂中的雄蜂等。这些生物虽然体细胞中的染色体数目减少了一半，但它们仍能正常生活。你如何解释这一现象？ 这些生物的体细胞中的染色体数目虽然减少了一半，但仍具有一整套非同源染色体，这一套染色体携带着控制该种生物所有性状的一整套基因。 教材课后习题·拓展应用 3.人的体细胞中有23对染色体，其中 1~22号是常染色体，23号是性染色体。现在已经发现多一条13号、18号或21号染色体的婴儿， 都表现出严重的病症。据不完全调查，现在还未发现多一条（或几条）其他常染色体的婴儿。请你试着作出一些可能的解释。 人的体细胞中染色体数目的变异，会严重影响生殖、发育等各种生命活动，未发现其他常染色体数目变异的婴儿，很可能是发生这类变异后的受精卵不能发育，或发育至胚胎早期就死亡了的缘故。 教材课后习题·拓展应用 $