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

该高中生物学课件围绕“基因在染色体上”展开，涵盖萨顿假说、摩尔根实验证据及孟德尔遗传规律现代解释。导入从孟德尔定律发现到染色体研究的历史事件切入，通过替换遗传因子与同源染色体的问题，搭建遗传因子与染色体关系的学习支架。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，以萨顿类比推理和摩尔根假说—演绎法为主线，通过果蝇杂交实验分析、染色体标注基因等活动，帮助学生建立基因与染色体的结构与功能观。练习结合实例设计，提升学生解决问题能力，教师可借助清晰脉络和互动设计优化教学效果。

但有一个问题始终还没有解决： 1866年 孟德尔定律发表，未被重视； 1883年 科学家用显微镜观察到染色体； 1891年 科学家能准确描述减数分裂的全过程； 1900年 孟德尔定律重新被发现，人们意识到遗传因子 是客观存在的； 1909年 约翰逊将“遗传因子”起名“基因”，并提出 表现型和基因型概念。 基因，究竟在细胞的什么地方呢？ 减数分裂过程强调染色体的变化；孟德尔遗传定律强调遗传因子的变化。 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。 请你试一试，把孟德尔分离定律中的遗传因子换成同源染色体，再念一遍，你觉得这个替换有问题吗？ 遗传因子（基因）和染色体有什么联系？ 第2节 基因在染色体上 1903年英国遗传学家萨顿用蝗虫作材料，研究精子和卵细胞的形成过程，发现孟德尔定律中基因的分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似，据此提出假说。 任务一：迅速阅读P29萨顿假说相关内容，思考： 1.萨顿假说内容是什么？ 2.萨顿提出假说的依据是什么？ 3.基因和染色体存在哪些平行关系？ 一、萨顿的假说 基因在染色体上 1.假说内容： 3.研究方法： 2.假说依据： 基因和染色体行为存在着明显的平行关系 类比推理法 基因的行为 染色体的行为 传递中性质 存在形式 体细胞中来源 配子中 组合方式 体细胞成对，配子成单 一个父方，一个母方 控制不同性状的基因自由组合 非同源染色体自由组合 一条父方，一条母方 完整性和独立性 稳定的形态结构 体细胞成对，配子成单 一、萨顿的假说 减数分裂中基因和染色体的关系 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 减数 分裂 P 配子 F1 F1配子 高茎 矮茎 F2 d D d D D D D D d d 依据萨顿的理论，请在课本30页“思考讨论”图中的染色体上标出基因符号 二、基因位于染色体上的实验证据 摩尔根 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！我更相信实验证据！ 1.实验材料： （1）果蝇优点： 果蝇 基因位于染色体上的实验证据 实验材料:________ 果蝇 果蝇是遗传学研究常用的实验材料，你们知道它具有哪些优点吗？ （1）个体小，易饲养； （2）繁殖速度快（在室温下10多天就繁殖一代）； （3）后代数量大（一只雌果蝇一生能产生几百个后代）； （4）有明显的相对性状，便于观察、统计； （5）染色体数目少（4对），便于观察； 雌雄同体的生物只有常染色体，无性染色体。 常染色体 性染色体 ３对：ⅡⅡ，Ⅲ　Ⅲ，Ⅳ　Ⅳ 雌性：ＸＸ 雄性：ＸＹ （2）果蝇染色体组成： 体细胞中染色体的组成： Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，X或Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Y 雄性：3对常染色体+XY 雌性：3对常染色体+XX 配子中的染色体组成： 卵细胞： 精子： Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，X 试试写出人类体细胞染色体组成情况。 男性：22对常+XY 女性：22对常+XX 配子中染色体组成又如何？ superstar 蝇室 基因位于染色体上的实验证据 实验室里的明星模式生物—果蝇 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。 10 2.实验过程 × ♀ ♂ P F1 ♀ ♂ × F2 ♀ ♂ ♂ 红眼 红眼 红眼 红眼 白眼 白眼 3/4 1/4 提出问题： 3.怎么解释这一现象呢？ 1.果蝇眼色遗传是否符合分离定律？红眼和白眼哪个是显性性状？ 2.摩尔根果蝇杂交实验结果与孟德尔豌豆杂交实验结果相比，有何不同？ 白眼的遗传和性别相关联 符合 红眼 提出假说 白眼基因在性染色体上 你觉得摩尔根可能提出哪几种假说？ 假说一：白眼基因w只在Y染色体上。(III区段上） 假说三：白眼基因w只在X上，Y上不含其等位基因。(I区段上） 假说二：白眼基因w在X、Y的同源区段。(II区段上） ①基因在常染色体上 ：直接写基因 ②基因在性染色体上：先写性染色体,右上角写基因 若用红眼基因W,白眼基因w，根据假说三写出雌雄果蝇基因型 XWXW或XWXw XwXw 雌蝇： 红眼 白眼 雄蝇： 红眼 白眼 XWY XwY XWXW XWXw XwXw 根据假说二，雌雄果蝇基因型又如何书写？ 雌蝇： 红眼 白眼 雄蝇： 红眼 白眼 XwYw XWYW XWYw XwYW W W w A a A A AaXWXW AAXWY 假设三：控制白眼的基因在X染色体上，Y上不含其等位基因。 XWXW 红眼 P: × XwY 白眼 配子： F1 F2 配子： × ♀ ♂ P F1 ♀ ♂ × F2 ♀ ♂ ♂ 红眼 红眼 红眼 红眼 白眼 白眼 3/4 1/4 （1）用F1的雌性个体进行测交 演绎推理（测交） （2）用F1的雄性个体进行测交 × 红眼 白眼♂ P ♀ XwY XWXw 红眼 × 白眼 ♀ ♂ P XWY XwXw 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 实验验证： 测交实际结果和理论结果相符合，假说成立。 得出结论： 基因在X染色体上 回顾摩尔根的实验 测交实验验证 基因在染色体上 若控制白眼基因（w）在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因 白眼性状的表现总是与性别相联系？ 实验验证： 得出结论： 提出问题： 作出假说： 演绎推理： 设计测交实验 从此，摩尔根成了孟德尔、萨顿理论的坚定支持者。 红眼雌蝇 白眼雄蝇 P XW XW × XwY w 用假设二能否解释杂交实验现象和测交实验现象？ F1 XWXw XW Y w 红眼雌蝇 红眼雄蝇 F2 XWXW XWXw 红眼雌蝇 红眼雌蝇 XWYw XwYw 红眼雄蝇 白眼雄蝇 红眼雌蝇 白眼雄蝇 P XW Xw × XwY w F1 XWXw XW Y w 红眼雌蝇 红眼雄蝇 Xw Y w 白眼雄蝇 Xw X w 白眼雌蝇 若要排除假设二：控制白眼的基因在X、Y染色体上，如何设计实验？ 将实验2所得白眼雌蝇和野生型红眼雄蝇杂交。 白眼雌蝇 红眼雄蝇 P XwXw × XWY W 假设二、基因在X、Y染色体上 F1 XWXw 红眼雌蝇 Xw Y W 红眼雄蝇 假设三、基因只位于X染色体上 白眼雌蝇 红眼雄蝇 P XwXw × XWY F1 XWXw Xw Y 红眼雌蝇 白眼雄蝇 实际与预测相符 结论：控制白眼的基因在X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因。 【资料分析】果蝇有4对染色体，携带的基因大约有1.5万个。人有23对染色体，携带的基因大约有3.5万个。基因与染色体在数量上还存在什么关系？ 摩尔根测定基因连锁图 三、基因与染色体的关系 一条染色体上有许多个基因 错，线粒体、叶绿体中的基因和原核生物的基因不在染色体上。 错，染色体DNA由基因片段和非基因片段组成。 染色体上呈现线性排列 判断： 1.染色体就是基因组成的 2.基因都在染色体上 两个基因之间的关系 位于一对同源染色体的相同位置上 位于一对同源染色体的不同位置上 相同基因 等位基因 非等位基因 A与A D与d、B与b D(d)与A、 位于非同源染色体上 非等位基因 D(d)与B(b)、A与B(b) 思考：用荧光标记法可显示基因在染色体上的位置，图片中同种颜色在同一条染色体上会有两个的原因是什么？ 观察的时期为有丝分裂中期，每条染色体上含有两条染色单体，其相同位置上的基因相同。 染色体 基因-DNA-染色体之间的关系 DNA 基因 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ①染色体是DNA的主要载体 ②DNA和蛋白质组成染色体 ③基因在染色体上呈线性排列 ④染色体是基因的主要载体 ⑤DNA是基因的载体 ⑥基因是具有遗传效应的DNA片段 ①果蝇的基因全部位于8条染色体上(　　) ②图中白眼基因与朱红眼基因是等位基因(　　) ③精细胞中不可能同时存在白眼基因与朱红眼基因(　　) ④红宝石眼基因在体细胞中可能存在4个(　　) ⑤该染色体上的基因在后代中不一定都能表达(　　) 3.源于必修2 P32“图2－11”：请据图完成下列判断 × √ × × √ 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”。 约翰逊 萨顿（类比推理法） 孟德尔（假说—演绎法） 摩尔根（假说—演绎法） 24 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， 会随_____________的分开而 ，分别进入两个配子中，独立的随配子遗传给后代。 等位基因 同源染色体 分离 四、孟德尔遗传规律的现代解释 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 减数分裂Ⅰ后期 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_______________________彼此分离的同时，__________________________自由组合。 同源染色体上的等位基因 非同源染色体上的非等位基因 A B A B a b a b A A b b a a B B 或 减数分裂Ⅰ后期 A(a)与D(d)这两对基因遵循自由组合定律吗？ A B A B A B a b a b a b A B A B a b a b a A B b A a B b D d 精原细胞 初级精母细胞 四、孟德尔遗传定律的现代解释 次级精母细胞 孟德尔遗传定律的实质： 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 孟德尔遗传定律适用条件： 真核生物、有性生殖、细胞核遗传。 发生在减数分裂I后期 1.据下图，下列选项中不遵循基因自由组合定律的是（ ） A 非同源染色体上的 非等位基因自由组合 A与d、a与D是同源染色体上的非等位基因 练习巩固 （1）如果位于非同源染色体，则两对基因可以自由组合，那YyRr可形成____种配子。 自交后代分离比_______， 测交后代分离比________。 1、判断YyRr两对基因的位置： Y R y r 9:3:3:1 1:1:1:1 4 （2）如果位于同源染色体， 则两对基因不能自由组合，那YyRr可形成____种配子。 自交后代分离比_______， 测交后代分离比________。 3:1 1:1 2 Y y R r 拓展提升： 2.某动物细胞中位于常染色体上的基因A、B、C分别对a、b、c为显性。用两个纯合个体杂交得F1，F1测交结果为aabbcc∶AaBbCc∶aaBbcc∶AabbCc＝1∶1∶1∶1。则F1体细胞中三对基因在染色体上的位置是( ) B 3．在减数分裂过程中，遵循分离定律的基因、遵循自由组合的基因、因为交叉而互换的基因分别在（ ） A．姐妹染色单体上；同一条染色体上；非姐妹染色单体上 B．同源染色体上；非同源染色体上；同源染色体的姐妹染色单体上 C．同源染色体上；非同源染色体上；同源染色体的非姐妹染色单体上 D．姐妹染色单体上；非同源染色体上；非同源染色体的姐妹染色单体上 C 31 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： 基因位于染色 体上的证据 果蝇的杂交实验 结论：基因在染色体上呈线性排列 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 类比推理法 假说演绎法 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？ 2.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。 基因在染色体上识记清单 1. 萨顿假说的内容、依据和研究方法 2.果蝇和人的体细胞中和配子中染色体组成 3.验证基因在染色体上的实验（人物、实验材料、研究方法） 4.果蝇作为遗传学材料的优点 7.基因和染色体的关系 5.基因（Aa）在常染色体上、X染色体上和XY同源区段时个体基因型种类 6.摩尔根果蝇杂交实验和验证实验图谱书写 8.孟德尔遗传定律的实质和适用条件 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。 1．如图为一只果蝇两条染色体上部分基因分布示意图(不考虑变异)，下列叙述错误的是 A．图示体现了基因在染色体上呈线性排列 B．白眼基因w与紫眼基因pr互为非等位基因 C．有丝分裂后期，基因dp、pr、sn、w会出现在细胞同一极 D．减数分裂Ⅱ后期，基因dp、pr、sn、w不可能在细胞的同一极 D 上难度啦！ 2.基因型为AaXBY的小鼠仅因为减数分裂过程中染色体未正常分离，而产生一个不含性染色体的AA型配子。等位基因A、a位于2号染色体上。下列关于染色体未分离时期的分析，正确的是(　　) ①2号染色体一定在减数第二次分裂时未分离 ②2号染色体可能在减数第一次分裂时未分离 ③性染色体可能在减数第二次分裂时未分离 ④性染色体一定在减数第一次分裂时未分离 A.①③　　B.①④　　C.②③　　D.②④ A 5.摩尔根将控制白眼的基因定位在染色体上后，用 中的红眼雌蝇 (，代表红眼基因， 代表白眼基因)与亲代中的白眼雄蝇 进行杂交，开展后续实验。下列叙述正确的是( ) A.杂交实验的后代中红眼雌蝇∶白眼雌蝇∶红眼雄蝇∶白眼雄蝇 B.若用杂交获得的白眼雌蝇与红眼雄蝇交配，则后代中雌蝇都为白 眼，雄蝇都为红眼 C.若用杂交获得的红眼雌蝇和红眼雄蝇交配，则所有后代都是红眼， 且都能稳定遗传 D.若用杂交获得的雌蝇和雄蝇进行自由交配，则其后代中红眼与白 眼的比例为 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 40 8.如图为初级精母细胞减数分裂时的一对同源染色体示意图，图中 表示基因。不考虑互换的情况，下列叙述正确的是( ) A.1与2、3、4互为等位基因 B.1与2的分离可发生在减数分裂Ⅱ的后期 C.该细胞产生的精子类型有4种 D.1与6、7、8的分离发生在减数分裂Ⅰ的后期 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 41 9.下图为一只果蝇两条染色体上部分基因分布示意图。下列说法错误 的是( ) A.在有丝分裂后期，基因、、、 会出现在细胞的同一极 B.在减数分裂Ⅱ后期，基因、、、 可出现在细胞的同一极 C.图中控制眼睛颜色的基因互为等位基因 D.在有丝分裂中期， 染色体和常染色体的着丝粒都排列在赤道板位置 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 42 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2．(2022·衡水检测)摩尔根验证“白眼基因只存在于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因”的实验是 A．亲本白眼雄果蝇与纯合红眼雌果蝇杂交，F1都是红眼果蝇 B．F1雌雄果蝇相互交配，F2出现白眼果蝇，且白眼果蝇都是雄性 C．F1中的红眼雌果蝇与F2中的白眼雄果蝇交配，子代雌雄果蝇中， 红眼和白眼各占一半 D．野生型红眼雄果蝇与白眼雌果蝇交配，子代只有红眼雌果蝇和 白眼雄果蝇 D $