【同步课堂】2024-2025学年高一生物下册课件：2.2 基因在染色体上-（人教版2019必修2）

基因和染色体的关系第2章第2节基因在染色体上本节聚焦科学家发现基因与染色体有哪些平行关系？摩尔根如何证明基因位于染色体上？摩尔根的果蝇杂交实验给我们哪些启示？怎样从基因和染色体的层面解释孟德尔遗传规律？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。12345678910111213141516171819202122231234567891011121314151617181920212223男女一、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。发现孟德尔假设的一对遗传因子，其分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。减数第一次分裂时，同源染色体的分离。孟德尔分离定律DdDd减数分裂杂合子在形成配子时，成对的遗传因子分离。一、萨顿的假说一、萨顿的假说

基因和染色体的行为存在着明显的平行关系基因的行为染色体的行为杂交过程中保持：__________也有：_____________体细胞中存在形式_________存在__________存在在配子中存在形式只有成对基因中的_______只有成对染色体中的_________体细胞中的来源成对中的基因一个来自______

一个来自______

同源染色体一条来自______一条来自______形成配子时组合方式非等位基因：________非同源染色体：________成对成对一个一条父方母方父方母方自由组合自由组合完整性和独立性相对稳定的形态结构一、萨顿的假说

受精作用受精卵亲代配子子代染色体行为基因行为DDddDdDdDd受精作用看不见的染色体基因在染色体上推理基因看得见的

平行关系问题：通过对遗传因子与同源染色体的行为变化的比较，展开你的想象，你能作出怎样的推测或假设？①染色体就是基因；②可能基因在染色体上，染色体是基因的载体。问题：一个生物的性状是由基因控制的，大多数生物的性状成百上千，但生物的染色体数目却是有限的，比如，人的染色体只有23对，你能根据这个事实检验上述假设是否成立吗？萨顿在“遗传和染色体”一文（1903年）中说：“父本和母本的染色体联合成对及它们在减数分裂中的分离构成孟德尔定律的基础”。就是说，只要假定基因是在染色体上，分离定律和自由组合定律就会从细胞水平得到解释。一、萨顿的假说

一、萨顿的假说思考•讨论：分析减数分裂中基因和染色体的关系如果你也认为“基因在染色体上”，请在图中的染色体上标出基因符号，解释孟德尔杂交试验。高茎高茎矮茎高茎D

dD

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d

d×减数分裂受精减数分裂高茎减数分裂P配子F1F1配子高茎矮茎F2dDdDD

DDDdd一、萨顿的假说

减数分裂P高茎矮茎高茎高茎高茎矮茎高茎减数分裂减数分裂F1配子F1配子注意:推理得出的结论并不具有必然性其正确与否,还需要实验验证二、基因在染色体上的实验证据

美国生物学家摩尔根曾经明确表示过不相信孟德尔的遗传理论，讥笑孟德尔的研究方法，称“解释结果需要高级杂耍”。对萨顿的基因位于染色体上的学说更持怀疑态度，认为这是主观的臆测，缺少实验证据。设计的实验反而证明孟德尔的正确，还为“基因在染色体上”提供了证据。尽管心塞，但坚持“实验至上”的摩尔根立马摈弃之前的偏见，从此对孟德尔“黑转粉”二、基因在染色体上的实验证据

时间科学家诺贝尔生理学或医学奖1933摩尔根发现了基因的连锁互换定律1946缪勒用X射线诱导果蝇突变获得成功，证明X射线能使果蝇的突变率提高150倍，被誉为“果蝇的突变大师”1995刘易斯/威绍斯/福尔哈德通过研究果蝇早期胚胎发育的基因调控，揭示了动物早期胚胎发育的遗传调控机制2004阿克塞尔/巴克发现果蝇的脑部有一个特定的嗅觉功能区域2011博伊特勒/霍夫曼/斯坦曼发现了一种被称为Toll的基因参与果蝇的胚胎发育，该基因也在果蝇的先天性免疫中起到关键作用2017霍尔/罗斯巴什/杨通过研究果蝇发现了控制生物钟的分子机制二、基因在染色体上的实验证据

2.实验材料：果蝇1.主要科学家：摩尔根优点：①易饲养，繁殖快；②后代多；③相对性状多且明显；④染色体数目少，便于观察果蝇体细胞染色体图解XY型性别决定方式：雌性：3对常染色体+XX雄性：3对常染色体+XY二、基因在染色体上的实验证据

3.果蝇杂交实验1909年起，摩尔根开始潜心研究果蝇的遗传行为。1910年5月的一天，摩尔根在实验室中偶然发现一只白眼雄果蝇。白眼性状是如何遗传的？PF1F2红眼×F1雌雄交配白眼红眼红眼白眼红眼红眼红眼红（雌、雄）：白(雄)=3:1红雌：红雄：白雄=2:1:12459986982①是否符合孟德尔遗传定律？如何解释？②特殊在什么地方？③当时，性染色体已经发现，据此你能作出怎样的解释？二、基因在染色体上的实验证据

①是否符合孟德尔遗传定律？如何解释？②特殊在什么地方？③当时，性染色体已经发现，据此你能作出怎样的解释？符合白眼性状的表现总是与性别相联系控制白眼性状的基因可能在性染色体上F2中红眼：白眼比是3︰1二、基因在染色体上的实验证据

雌果蝇自羽化开始10小时之内尚未性成熟而无交配能力，之后的生殖器官有受精囊，可保存与多只雄果蝇交配所得的大量精子。因此，在做果蝇杂交实验的时候，为确保实验结果可靠，雌果蝇必须未交配过，即处女蝇。人工控制果蝇杂交实验：

将培养瓶中的亲代果蝇全部除去，培养瓶中的卵孵化出来就是子代果蝇，收集10小时之内羽化出来的子代果蝇，麻醉后用放大镜将雌雄果蝇分开，这时得到的雌果蝇应该全部都是处女蝇。将收集到的处女蝇，单独培养3天，如果不产卵就说明一定是处女蝇。在确认为处女蝇的情况下再放入雄蝇，进行杂交实验，才能得到可靠的实验结果。放大镜观察性梳是雄果蝇第二性征，雄果蝇的第一对前足的第一个跗节上，因形状与梳头的梳子非常相似，又与性别有关而得名。♂二、基因在染色体上的实验证据

事实1：果蝇红/白眼遗传与性别相关联事实2：果蝇性别取决于X染色体红/白眼色基因位于X染色体上Y染色体不含其等位基因雌果蝇：雄果蝇：红眼（ＸＷＸＷ）红眼（ＸＷＸw）白眼（ＸwＸw）白眼（ＸwＹ）红眼（ＸＷＹ）若用w表示控制眼睛颜色的基因，红眼W,白眼w.注：常染色体上的基因不需标明其位于常染色体上(例DD、dd)，而性染色体上的基因需标明（性染色体要大写）二、基因在染色体上的实验证据XWXW红眼（雌）XwY白眼（雄）XWXWXw红眼（雌）XWY红眼（雄）配子XwYXWXwXWYXWXW红眼（雌）XWY红眼（雄）XWXw红眼（雌）XwY白眼（雄）F2F1P配子XW——红眼Xw——白眼二、基因在染色体上的实验证据

思考•讨论：摩尔根解释的验证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。讨论1.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？2.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？二、基因在染色体上的实验证据XWY红眼雄果蝇XwXw白眼雌果蝇×XWXw红眼雌XwY白眼雄雌果蝇均为红色雄果蝇均为白色子代测交亲本XwY白眼雄果蝇XWXw红眼雌果蝇×测交子代XWXw红眼雌XwXw白眼雌XWY红眼雄XwY白眼雄红：白=1：1雌：雄=1：11.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？用F1的红眼雌果蝇与白眼雄果蝇进行测交实验；再选其中的白眼雌果蝇与红眼雄果蝇交配。二、基因在染色体上的实验证据

2.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，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。二、基因在染色体上的实验证据

摩尔根等人的工作将一个特定的基因和一条特定的染色体(X染色体)联系起来。通过实验证明了基因在染色体上果蝇有4对染色体，携带的基因大约有1.3万多个。人有23对染色体，携带的基因大约有2.6万个。结论1：一条染色体上有许多个基因结论2：基因在染色体上呈线性排列果蝇X染色体上的一些基因二、基因在染色体上的实验证据

二、基因在染色体上的实验证据

1910年，摩尔根与白眼果蝇结缘，证明基因位于染色体上。1909年，“遗传因子”正式改名“基因”。1902年，萨顿提出“遗传因子位于染色体上”的假说。19世纪，生物学家发现细胞核中有一种叫“染色体”的物质。摩尔根经过十多年的努力，证明了基因在染色体上线性排列。摩尔根团队的其它研究成果：（1）发明了测定基因位于染色体上的相对位置的方法；（2）证明了基因在染色体上呈线性排列；（3）发现了遗传第三大定律——基因的连锁和互换定律等。黄身白眼红宝石眼朱红眼深红眼棒状眼短硬毛截翅AAaaBBbbAAaaBBbbA、B基因连锁B、b基因互换三、孟德尔遗传规律的现代解释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三、孟德尔遗传规律的现代解释Dd12Dd12DdD1Dd2ddDDd三、孟德尔遗传规律的现代解释

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，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。AaBbABabaABbA或ABABababABABababABABababAAbbaaBB三、孟德尔遗传规律的现代解释AaBbAbaBBAab杂合子体细胞配子配子三、孟德尔遗传规律的现代解释dBBaAD等位基因等位基因非同源染色体非等位基因相同基因同源染色体同源染色体等位基因：同源染色体的相同位置上控制相对性状的基因所有的非等位基因都能自由组合吗？并不是所有非等位基因都遵循自由组合定律，只有非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律。练习与应用一、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。()√×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练习与应用

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。果蝇眼睛颜色的杂交实验，共有红眼雌果蝇(XWXW或XWXw)与红眼雄果蝇(XWY)、红眼雌果蝇(XWXW或XWXw)与白眼雄果蝇(XwY)、白眼雌果蝇(XwXw)与白眼雄果蝇(XwY)、白眼雌果蝇(XwXw)与红眼雄果蝇(XWY)杂交等组合。只有白眼雌果蝇(XwXw)与红眼雄果蝇(XWY)杂交的子代，红眼全为雌性，白眼全为雄性，可以通过眼睛颜色判断子代果蝇的性别。练习与应用

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