2.2基因在染色体上 课件-2025-2026学年下学期人教版必修2高中生物

第2章 基因和染色体的关系 第2节 基因在染色体上 目录 二 基因位于染色体上的实验证据 一 萨顿的假说 三 孟德尔遗传规律的现代解释 考点一 细胞的多样性和统一性 1866年孟德尔发现了遗传的两大定律 1909年，约翰逊给“遗传因子”起了一个新名字叫做“基因”，人们意识到遗传因子（基因）是客观存在的 基因，究竟在哪里呢？ 对减数分裂的研究为找到基因提供了正确的线索。 是谁抓住这一线索？ 考点一 细胞的多样性和统一性 【新课导入】 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。他发现孟德尔假设的一对遗传因子的分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。 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，每对染色体中的一条来自父方，另一条来自母方。 沃尔特·萨顿 一、萨顿的假说 1.萨顿的假说内容 基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的， ➡基因位于染色体上。 考点一 细胞的多样性和统一性 2. 萨顿的假说依据 基因和染色体行为存在着明显的平行关系。 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 考点一 细胞的多样性和统一性 看不见的基因 基因在染色体上 看得见的染色体 平行关系 遗传学 两对基因 细胞学 两对同源染色体 R r 非等位基因在形成配子时自由组合 基因行为 染色体行为 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 体细胞: 配子: 考点一 细胞的多样性和统一性 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。 【归纳小结】 考点一 细胞的多样性和统一性 3.分析减数分裂中基因和染色体的关系 【P30“思考･讨论”】根据萨顿的假说，请在图中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(图中染色体上白色横线代表基因的位置，相关基因用D、d表示)。 高 茎 高 茎 矮 茎 高 茎 D d D D d d D d d d × 减数 分裂 受 精 减数 分裂 高 茎 分裂 减数 P 配子 F1 F1配子 高茎 矮茎 F2 d D d D D D D D d d 考点一 细胞的多样性和统一性 1.下列相关叙述错误的是 A.萨顿提出了基因位于染色体上的假说 B.萨顿发现了基因与染色体行为的平行关系 C.萨顿证明了基因位于染色体上 D.萨顿假说的提出并没有科学的实验依据作为支撑 2.下列不属于萨顿假说中对基因与染色体关系的叙述的是 A.体细胞中基因成对存在，染色体也是成对存在的 B.基因在杂交过程中保持完整性和独立性，染色体在形成配子和受精过程中，具有相对稳定的形态结构 C.基因在染色体上呈线性排列 D.体细胞中成对的基因一个来自父方,一个来自母方,同源染色体也是如此 考点一 细胞的多样性和统一性 【学以致用】 趁热打铁 二、基因位于染色体上的实验证据 果蝇实验 摩尔根 Thomas Hunt Morgan (1866-1945) 孟德尔遗传理论 萨顿假说 考点一 细胞的多样性和统一性 【任务1】阅读教材P30-31，思考讨论并回答下列问题。 (1)请结合教材P30果蝇的相关信息，总结果蝇作为遗传学实验材料的优点。 (2)如何判断果蝇眼色的显隐性性状? (3)摩尔根通过观察果蝇，发现了什么?做了一个怎样的实验？通过该实验观察到了什么现象？提出了哪些问题？ (4)摩尔根对所观察到的现象进行了怎样的解释（设想）? (5)摩尔根为了确定他们的设想是否正确，设计并进行了什么实验？ (5)摩尔根最终得到了什么结论？ 考点一 细胞的多样性和统一性 1.果蝇作为遗传研究材料的优点 ①易饲养 ②繁殖快、后代比较多 ③有许多易于区分的相对性状 ④染色体数目少，便于观察 考点一 细胞的多样性和统一性 2.果蝇的染 色体组成 同型 雌性 雄性 性染色体 常染色体 3对常染色体+ 3对常染色体+ XX XY 异型 染色体 的类型 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 注意：雌雄同株的植物没有常染色体和性染色体之分。 考点一 细胞的多样性和统一性 3.摩尔根的果蝇杂交实验 1/4 P × 白眼(雄) 红眼(雌) F1 红眼(雌、雄) F2 白眼(雄) 红眼(雌、雄) F1雌雄交配 3/4 观察现象、提出问题: ③F2白眼果蝇只有_____,说明白眼 性状的表现与_____相联系。 ②F2的比例关系说明果蝇眼色的遗传 符合_________,红眼和白眼受_____ 等位基因控制。 ①F1的结果说明_____是显性性状。 红眼 分离定律 一对 雄性 性别 提出问题 白眼性状的表现为何总是与性别相关联？ 考点一 细胞的多样性和统一性 1/4 P × 白眼(雄) 红眼(雌) F1 红眼(雌、雄) F2 白眼(雄) 红眼(雌、雄) F1雌雄交配 3/4 3.摩尔根的果蝇杂交实验 提出假说、解释现象: 摩尔根及其同事提出假说：控制白眼的基因（w）在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因 基因的表示方法 1.如果基因在常染色体上：　　 — 2.如果基因在性染色体上：　 　 。 3.如果常染色体和性染色体上都有基因：　 　 。 Ww XWXw AaXWXw 雌果蝇： 雄果蝇： 红眼（ＸＷＸ—） 白眼（ＸwＸw） 红眼（ＸＷＹ） 白眼（ＸwＹ） 考点一 细胞的多样性和统一性 P × 白眼(雄) 红眼(雌) 配子 ＸＷＸＷ XwY ＸＷ Xw Y F1 ＸＷＸw 红眼(雌) ＸＷＹ 红眼(雄) F2 配子 ＸＷ Ｘw ＸＷ Y XWXW红眼(雌) XWY红眼(雄) XWXw红眼(雌) XwY白眼(雄) 1/4 P × 白眼(雄) 红眼(雌) F1 红眼(雌、雄) F2 白眼(雄) 红眼(雌、雄) F1雌雄交配 3/4 3.摩尔根的果蝇杂交实验 考点一 细胞的多样性和统一性 3.摩尔根的果蝇杂交实验 演绎推理： XWXw × XwY XWX w XwY F1 P 配子 红眼(雌) 白眼(雄) XW Xw Xw Y XwXw XWY 红雌 白雌 红雄 白雄 测交1 测交2 1: 1: 1: 1 XwXw × XWY XWX w XwY F1 P 配子 白眼(雌) 红眼(雄) Xw XW Y 红雌 白雄 1: 1 预期实验结果 预期实验结果 (纸上谈兵) 考点一 细胞的多样性和统一性 子代性状 红眼雌蝇 红眼雄蝇 白眼雌蝇 白眼雄蝇 数量 126 132 120 115 比例 1 1 1 1 测交实验的结果 测交方案1 测交方案2 子代性状 红眼雌性 白眼雄性 数量 234 230 比例 1 1 3.摩尔根的果蝇杂交实验 实验验证： 实验结果与预期结果一致 考点一 细胞的多样性和统一性 3.摩尔根的果蝇杂交实验 得出结论： 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。 摩尔根通过实验观察，把一个特定的基因（控制白眼的基因w）和一条特定的染色体（X染色体）联系起来，最终确定了基因在染色体上的结论。 摩尔根从孟德尔理论的怀疑者成为孟德尔理论坚定的支持者。 考点一 细胞的多样性和统一性 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 考点一 细胞的多样性和统一性 (1)现象： X X 4对染色体，1.3万个基因 23对染色体，2.6万个基因 4.进一步探究 每种生物的基因数量远多于染色体数目 (2)推测：一条染色体上有许多个基因。 基因在染色体上是如何排列的呢？ 考点一 细胞的多样性和统一性 进一步探究 (3)证明方法： (4)结论： ①一条染色体上有许多个基因； ②基因在染色体上呈线性排列。 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。 荧光标记技术 思考：细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？ 考点一 细胞的多样性和统一性 真核生物的基因 细胞核基因：位于染色体上 细胞质基因：位于叶绿体和线粒体中 原核生物的基因 拟核DNA 细胞质基因：位于质粒上 病毒：无细胞结构，无染色体，基因不位于染色体上 染色体是基因的主要载体 考点一 细胞的多样性和统一性 3.如图表示孟德尔一对相对性状的杂交实验（图中染色体上的点表示基因的位置），图示不能说明 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的 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，等位基因会随着染色体的分开而分离 考点一 细胞的多样性和统一性 【学以致用】 趁热打铁 4.摩尔根研究白眼雄果蝇基因的显隐性及其在染色体的位置时，经历了若干过程。①白眼性状是如何遗传的，是否与性别有关？②白眼由隐性基因控制，仅位于X染色体上。③对F1红眼雌果蝇进行测交。上面三个叙述中各属于哪一过程 A.①为假说，②为推论，③为实验 B.①为观察，②为假说，③为推论 C.①为问题，②为假说，③为实验 D.①为推论，②为假说，③为实验 考点一 细胞的多样性和统一性 【学以致用】 趁热打铁 5.摩尔根研究果蝇的眼色遗传实验过程如图所示。下列相关叙述错误的是 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.摩尔根所作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中红眼雌果蝇的基因型只有XWXW 考点一 细胞的多样性和统一性 【学以致用】 趁热打铁 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 考点一 细胞的多样性和统一性 【学以致用】 趁热打铁 三、孟得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 1.相关概念： 考点一 细胞的多样性和统一性 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。 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。 问题探讨 考点一 细胞的多样性和统一性 2.分离定律的实质 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 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。 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 考点一 细胞的多样性和统一性 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： 3.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彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。 减数分裂Ⅰ后期 考点一 细胞的多样性和统一性 (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 考点一 细胞的多样性和统一性 7.下列关于孟德尔遗传规律的现代解释的说法，错误的是 A.等位基因位于一对同源染色体上，总是成对存在 B.减数分裂过程中，等位基因随同源染色体的分开而分离，分别进入两 个配子中 C.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 D.非同源染色体上的非等位基因彼此分离的同时，同源染色体上的等位 基因自由组合 考点一 细胞的多样性和统一性 8.如图为某生物细胞中2对同源染色体上4对等位基因的分布情况。下列不遵循基因自由组合定律的是 考点一 细胞的多样性和统一性 9.某植物体细胞内三对基因在染色体上的位置情况如图所示，三对基因分别单独控制不同的相对性状。下列叙述正确的是 A.图中A、a和B、b的遗传遵循基因的自由组合定律 B.基因型为AaBb的个体自交后代会出现4种表型，比例为 9∶3∶3∶1 C.如果基因型为AaBb的个体在产生配子时没有发生染色体互换，则它可产生4种配子 D.三对基因的遗传均遵循基因的分离定律 考点一 细胞的多样性和统一性 10.果蝇的眼色由一对等位基因（A、a）控制，在纯种暗红眼（♀）×纯种朱红眼（♂）的正交实验中，F1只有暗红眼；在纯种暗红眼（♂）×纯种朱红眼（♀）的反交实验中，F1雌性为暗红眼，雄性为朱红眼。则下列说法错误的是 A.这对基因位于X染色体上，显性基因为朱红眼基因 B.正交、反交实验可以确定控制眼色的基因是在X染色体上还是在常染色体上 C.正反交的子代中，雌性果蝇的基因型都是XAXa D.反交实验中，F1雌雄个体交配，子代雄果蝇暗红眼和朱红眼的比例为1∶1 考点一 细胞的多样性和统一性 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 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 课堂小结 考点一 细胞的多样性和统一性 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 考点一 细胞的多样性和统一性 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 考点一 细胞的多样性和统一性 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 考点一 细胞的多样性和统一性 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 考点一 细胞的多样性和统一性 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 考点一 细胞的多样性和统一性 $