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节 基因在染色体上 第二章基因和染色体的关系 教学目标 目标 01 02 03 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) 从萨顿的假说到摩尔根的果蝇杂交实验，逐步认识基因是有物质实体的，深入理解孟德尔遗传规律的本质，又进一步理解遗传的物质性。(生命观念) 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) 2 孟德尔分离定律： 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。 【知识回顾】 基因 基因 基因 同源染色体 同源染色体 同源染色体 杂合子在形成配子时， 等位基因的分离 减数第一次分裂时， 同源染色体的分离 孟德尔分离定律的核心 D d D d 减数分裂的核心 平行关系 萨顿用蝗虫细胞作材料 比较这两幅图，你还能发现基因和染色体之间有其他的平行关系吗？ 一 基因和染色体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，即基因位于染色体上。 1.萨顿的假说内容 2.萨顿的假说依据 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 一、萨顿的假说 D d D d 请结合萨顿的假说内容，在图中的染色体上标注基因的符号（用D和d表示），解释孟德尔一对相对性状的杂交实验（图中染色体上的黑色短线代表基因的位置）。 D D d d D d D d D d D d D D D d D d d d 一、萨顿的假说 分析减数分裂中基因和染色体的关系 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。 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！ 摩尔根的这种大胆质疑，科学务实的研究精神是值得我们努力学习的。 情景一： 基因真的位于染色体上吗？ 1.摩尔根选用了什么作实验材料？为什么？ 2.果蝇的红眼和白眼性状，哪种是显性性状？为什么？ 3.F2中红眼果蝇和白眼果蝇的性状分离比是多少？是否符合 基因的分离定律？ 4.果蝇白眼性状的遗传有什么特点？ 5.根据白眼性状的遗传特点，摩尔根作出了什么假设？ 探究活动一： 自主学习，小组合作讨论，完成以下问题（2分钟） 1.遗传学实验材料——果蝇的优点 ①个体小，易饲养 ②繁殖快，后代多 ③具有易于区分的相对性状 ④染色体少，易观察（4对） 二、基因位于染色体的实验证据 1933年，颁给了果蝇的开山祖师摩尔根； 1946年，颁给了摩尔根的学生赫尔曼·穆勒，他发现了X射线对果蝇的突变效应； 1995年，颁给了三位果蝇发育基因的研究者； 2011年，颁给了果蝇免疫系统的Toll相关基因； 2017年，医学或生理学奖的果蝇生物钟。 果蝇的“过人之处”：果蝇与诺贝尔奖 8 与性别决定无关的染色体： 与性别决定有关的染色体： 常染色体 性染色体 ３对：Ⅱ、Ⅱ，Ⅲ、Ⅲ，Ⅳ、Ⅳ 雌性同型： 雄性异型： 以ＸＸ表示 以ＸＹ表示 １对 二、基因位于染色体的实验证据 2、性染色体与常染色体： 雌性 性染色体 常染色体 雄性 注：雌雄同株的植物没有常染色体和性染色体之分。 9 非同源区段 基因只存在于X染色体（Ⅰ区段）上 基因只存在Y（Ⅲ区段）上 X Y Ⅰ Ⅱ Ⅲ 非同源区段 X、Y同源区段的基因是成对存在 同源区段 基因的表示方法 X X - - 雌性： X Y - 雄性： XY - 雄性： X X - - 雌性： X Y - 雄性： - 性染色体 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：　 　 。 XAXa BbXAXa Bb 二、基因位于染色体的实验证据 10 ①观察实验，发现问题 3.摩尔根的果蝇杂交实验 红眼（♀） 白眼（♂） 红眼（♀、♂） 红眼（♀、♂） 3/4 白眼（♂） 1/4 × F1♀♂交配 P F1 F2 二、基因位于染色体的实验证据 1、根据哪一个杂交组合判断果蝇的显隐性性状?为什么? 2、此实验现象是否符合分离定律? 3、摩尔根果蝇杂交实验的结果与孟德尔豌豆杂交实验的结果相比，有哪些不同点? 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 白眼性状的表现总是与性别相关联 假设一： 控制眼色的基因只在Y染色体上 假设二： 控制眼色的基因只在X染色体上 假设三： 控制眼色的基因在 X、Y染色体同源区上 如果按照萨顿的假说:基因在染色体上,那么,控制白眼的基因是在常染色体上还是在性染色体上呢? 做出假设 同源区段 非同源区段 XY染色体 存在等位基因 无等位基因 摩尔根 3.摩尔根的果蝇杂交实验 二、基因位于染色体的实验证据 二、基因位于染色体的实验证据 ②提出假说，解释问题 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染色体上不含它的等位基因 雌果蝇种类： 红眼（ＸＷＸw 、ＸＷＸＷ） 白眼（ＸWＸW） 雄果蝇种类： 红眼（ＸＷＹ） 白眼（ＸwＹ） P F1 F2 × XWXW XwY XW Y Xw 配子 XWY XWXw × Xw XW Y XW XWXW（雌） XWXw（雌） XWY（雄） XwY（雄） 3/4红眼（雌、雄） 1/4白眼（雄） 配子 遗传图解 ③演绎推理(纸上谈兵) × XwY XWX w XwY F1： P： 配子： 红眼（雌） XW Xw Xw Y XwXw XWY 红雌 白雌 红雄 白雄 × XwXw XWX w 红雌 XwY白雄 F1： P： 配子： 白眼（雌） XW Xw Y 测交方案1 测交方案2 二、基因位于染色体的实验证据 白眼（雄） XWXw 红眼（雄） XWY 14 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 ④实验验证 子代性状 红眼雌性 白眼雄性 数量 234 230 比例 1 1 二、基因位于染色体的实验证据 ⑤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。 [思考1]果蝇的体细胞有4对染色体，携带的基因有1.3万多个。人的体细胞有23对染色体，携带的基因有2.6万多个。以上现象说明什么结论？ 一条染色体上应该有许多个基因 [思考2]一条染色体上应该有许多个基因，那基因在染色体上是如何排列的呢？ 三、基因在染色体上 基因在染色体上呈线性排列 现代分子生物学技术“荧光标记法”将基因定位在染色体上 细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？ 不是。 ①真核生物的核基因都位于染色体上，而质基因位于线粒体等细胞器内； ②原核生物的基因有的位于拟核区DNA分子上，有的位于细胞质的质粒上。 常见问题 d B B a A D 1.等位基因（一对遗传因子） 同源染色体的相同位置上控制相对性状的基因。 同源 染色体 同源 染色体 非同源 染色体 等位基因 等位基因 2.非等位基因（不同对对遗传因子） 非同源染色体上的非等位基因 1 2 3 4 非等位基因 相 同 基 因 四、孟德尔遗传规律的现代解释 同源染色体上的非等位基因能自由组合吗？ 18 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 3．基因分离定律的实质： 等位基因随 同源染色体 的分开而分离 在杂合体的细胞中，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。 分离的时间：减数分裂Ⅰ后期 四、孟德尔遗传规律的现代解释 4．基因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。 四、孟德尔遗传规律的现代解释 自由组合的时间：减数分裂Ⅰ后期 练一练 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(　　) A 同源染色体上的非等位基因不能自由组合。 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。 讨论：为什么不测定全部46条染色体？ 人类基因组计划：测序22条常染色体+X+Y 位于同源染色体相同位置上的基因控制的是同一性状的不同类型 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 男 女 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，所以只对其中一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，因此人类基因组计划测定了22条常染色体和两条性染色体X和Y，共24条。如果测定46条，耗资巨大，工作量会增加一倍，但得到的绝大多数基因序列都是重复的。 基因在染色体上 萨顿假说 摩尔根实验 孟德尔遗传规律的现代解释 基因和染色体的行为存在着明显的平行关系 基因位于染色体上 减数分裂过程中，等位基因随同源染色体的分开而分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合 依据 结论 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 课堂小结 课后习题 一、概念检测 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。( ) √ × 课后习题 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 课后习题 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 二、拓展应用 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XAXA和XAXa两种类型，白眼雄果蝇的基因型为XaY。 如果基因型为XAXA的红眼雌果蝇与基因型为XaY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XAXa的红眼雌果蝇与基因型为XaY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。 二、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。你如何解释这现象? 这些生物的体细胞中的染色体数日虽然减少了一半，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。 P F1 配子 卵细胞 受精卵 精子 直接发育 二、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。 $