2.2 基因在染色体上 【知识精研】高一下学期生物人教版必修2

2.2基因在染色体上人类基因组计划

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。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。讨论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?

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。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2：为什么不测定全部46条染色体?测定的是22条常染色体和两条性染色体X和Y,共24条在22对常染色体中，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1条进行测序1对性染色体X和Y的差别很大，基因也大为不同，两条性染色体都要测序人类基因组计划如果测定46条染色体，耗资巨大,工作量会增加一倍，且得到的绝大多数基因序列都是重复的

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。当孟德尔的遗传规律被重新发现以后，有一个问题始终没有解决:基因在细胞中究竟有没有物质基础呢?孟德尔所假设的颗粒状的因子，究竟是不是物质的实体?如果是，又存在于细胞中什么位置?是谁抓住这一线索？对减数分裂的研究为找到基因提供了最正确的线索。24条受精卵新个体♀♂24条24条24条12条12条减数分裂两两成对，共12对，每对染色体中一条来自父方，一条来自母方。减数分裂▲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。一、萨顿的假说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。▲研究▲依据：基因和染色体存在着明显的平行关系比较项目基因染色体独立性存在方式来源分配在体细胞中成对在体细胞中成对在配子中只有成对的一个在配子中只有成对的一条一个来自父方一个来自母方一条来自父方一条来自母方非等位基因在形成配子时自由组合非同源染色体在减数分裂Ⅰ的后期自由结合杂交过程中保持完整性和独立性在减数分裂和受精作用中保持稳定性体细胞配子Dd基因成对染色体成对DdDd一个来自父方一个来自母方体细胞成单成单一条来自父方一条来自母方非等位基因在形成配子时自由组合非同源染色体在减数分裂Ⅰ的后期自由组合yRYryrYRYyRr体细胞配子两对基因两对同源染色体×减数分裂减数分裂高茎减数分裂高茎高茎高茎矮茎P配子F1F1配子dddDDddD高茎矮茎F2分析减数分裂中基因和染色体的关系DDDDDdDdddDd思考·讨论:如果你认为基因在染色体上，请你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(图中染色体上的黑色黑线代表基因的位置)。受精1.大量事实表明，萨顿发现的基因遗传行为与染色体的行为是平行的。据此做出如下推测，哪一项是没有说服力的（）A.基因在染色体上B.同源染色体分离导致等位基因分离C.每条染色体上都有许多基因D.非同源染色体自由组合使非等位基因自由组合C二、基因位于染色体上的实验证据

美国生物学家摩尔根对萨顿的基因位于染色体上的学说持怀疑态度，认为这是主观的臆测。萨顿经推理得出的结论——基因在染色体上一定正确吗？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!果

蝇

有许多易于区分的相对性状

培养周期短

易饲养

成本低

染色体数目少，便于观察材料选对了就等于实验成功了一半1.实验材料ＸＹ雌雄果蝇体细胞染色体示意图ＸＸ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雄果蝇：3对常染色体+XX雌果蝇：3对常染色体+XY染色体思考1：雌雄果蝇体细胞中染色体组成有何异同?思考2：所有的生物都有性染色体吗?雌雄同株的植物没有常染色体和性染色体之分摩尔根研究果蝇的遗传行为时，偶然在一群红眼果蝇中发现了一只白眼雄果蝇。如果是你会做哪些遗传学实验呢?白眼性状是如何遗传的?F23/4PF1×雌雄交配

果蝇的红眼和白眼是受一对等位基因控制的红眼（雌、雄）红眼（雌）白眼（雄）白眼对红眼是隐性性状红眼（雌、雄）白眼（雄）F23：1的性状分离比符合分离定律1/4实验观察2.探索过程△果蝇的眼色遗传是否符合分离定律?△判断果蝇眼色性状的显隐性关系△果蝇眼色的遗传有何特殊之处?F2中白眼果蝇均为雄性提出问题：控制眼色的基因可能:①只位于Y染色体上②只位于X染色体上③位于X和Y染色体的同源区段上白眼果蝇总是跟性别相关联，为什么？如果你是摩尔根，你会根据以上的实验现象和左图的X-Y染色体图解提出什么假说来解释实验现象?基因的表示方法如果基因在常染色体上:DD、Dd、dd如果基因在性染色体上:先写性染色体，再把基因写染色体右上角XDYXDYdXYd如摩尔根及同事经过推理提出假说:——控制白眼的基因（用w表示）在X染色体上Y染色体上不含有它的等位基因由于白眼的遗传和性别相关联，而且与X染色体的遗传相似。若用w表示控制眼睛颜色的基因，红眼W，白眼w。则：雌果蝇基因型雄果蝇基因型XWXW或XWXwXwXwXWYXwY红眼白眼红眼白眼建立假说P×XWXwYXWXW红眼(雌)XwY白眼(雄)配子XWXw红眼(雌)XWY红眼(雄)F1配子XWYXWXwXWXW红眼(雌)XWXw红眼(雌)XWY红眼(雄)XwY白眼(雄)果蝇杂交实验分析图解F2×F23/4PF1×雌雄交配红眼（雌、雄）红眼（雌）白眼（雄）红眼（雌、雄）白眼（雄）1/4解释现象

从上述果蝇杂交实验分析图解可以看出，摩尔根等人的设想可以合理地解释实验现象。但是判断一种设想或假说是否正确，仅能解释已有的实验现象是不够的，还应运用假说——演绎法，预测另外设计的实验结果，再通过实验来检验。你能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?根据假说推论:F1为杂合子，可设计测交实验验证：让F1红眼雌果蝇与白眼雄果蝇隐性纯合子杂交。思考·讨论演绎推理F1P×杂种子一代红眼（雌）白眼（雄）隐性纯合子

测交预期结果:

后代应出现4种表现型

比例为1:1:1:1。红眼雌白眼雄红眼雄白眼雌XWXwYXwXWXwXWYXwYXwXw×XWXwXwY杂种子一代隐性纯合子P配子F1

进行实验检验摩尔根等人实施了测交，实验结果结果与推理的结果相同。1

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1实验检验126

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115为了进一步验证假说的正确性，摩尔根又设计了以下的实验:

白眼雄蝇与白眼雌蝇连续杂交，观察后代能否稳定遗传

白眼雌蝇与野生红眼雄果蝇杂交XwXw白眼(雌)XWY红眼(雄)×完全符合预期!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?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，因为X染色体上的红眼基因对白眼基因为显性，所以不会出现白眼雄果蝇，这与摩尔根的果蝇杂交实验结果不符;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，白眼雄果蝇与红眼雌果蝇的杂交后代中雄果蝇全为白眼，也不能解释摩尔根的果蝇杂交实验结果。P×XXYwXX红眼(雌)XYw白眼(雄)配子XX红眼(雌)XYw白眼(雄)F1×XWYw摩尔根等人的工作，把一个特定的基因和一条特定的染色体——X染色体联系起来。得出结论：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。证明了基因在染色体上XWXwXwYWw

w每种生物的基因数量远多于染色体数目3.基因与染色体的关系23对染色体，2.6万个基因4对染色体，1.3万个基因这现象说明什么结论?一条染色体上应该有许多个基因△现象△推测：一条染色体上有许多个基因，那基因在染色体上是如何排列的呢?△证明方法

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。红宝石眼黄身白眼短硬毛截翅朱红眼深红眼棒状眼

证明了一条染色体上有许多个基因,同时也说明了基因在染色体上呈线性排列。△结论2.下图表示果蝇某一条染色体上的几个基因，下列有关叙述错误的是（）A.朱红眼基因和深红眼基因是一对等位基因B.果蝇每条染色体上基因数目不一定相等C.基因在染色体上呈线性排列D.一条染色体上有许多个基因A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。

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。基因分离时期：Aa精原细胞初级精母细胞AaAa次级精母细胞AAaaAaAa精细胞减数第一次分裂后期2.基因的自由组合定律的实质

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。

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。减数分裂配子AaBbaBbaABbA减数分裂配子3.如图是某生物细胞内染色体和基因的分布图，①和②、③和④是两对同源染色体，请回答：(1)图中属于等位基因的有

。(2)图中非等位基因有

。(3)上述非等位基因中，能自由组合的是

。(4)不考虑同源染色体非姐妹染色单体间的互换，该生物能产生4种配子，分别是

。A与a、B与b、C与cA(或a)和C(或c)、B(或b)和C(或c)、A(或a)和B(或b)A(或a)和C(或c)、B(或b)和C(或c)ABC、ABc、abC、abc基因分离定律和自由组合定律的几点说明

同源染色体上等位基因的分离与非同源染色