2.2基因在染色體上（課件）

第二章基因和染色體的關(guān)系第2節(jié)基因在染色體上學(xué)習(xí)目標(biāo)目標(biāo)010203借助假說演繹法再現(xiàn)摩爾根的實驗，學(xué)會自主提出假說、設(shè)計實驗并驗證，提高科學(xué)探究能力。(科學(xué)思維)從薩頓的假說到摩爾根的果蠅雜交實驗，逐步認(rèn)識基因是有物質(zhì)實體的，深入理解孟德爾遺傳規(guī)律的本質(zhì)，又進(jìn)一步理解遺傳的物質(zhì)性。(生命觀念)認(rèn)同基因的物質(zhì)本質(zhì)、體會科學(xué)研究需要大膽質(zhì)疑和勤奮實踐的科研精神。(社會責(zé)任)

人有46條染色體，但是旨在揭示人類基因組遺傳信息的人類基因組計劃卻只測定人的24條染色體的DNA序列。對人類基因組進(jìn)行測序，為什么首先要確定測哪些染色體？因為基因位于染色體上為什么不測定全部46條染色體？每對同源染色體的形態(tài)、大小相同，結(jié)構(gòu)相似，上面分布的基因是相同的或者是等位基因，所以只對其中1條進(jìn)行測序就可以了;而性染色體X和Y的差別很大，基因也大為不同，所以兩條性染色體都需要測序，預(yù)測出了遺傳因子的客觀存在歷時回顧：孟德爾豌豆雜交實驗：發(fā)現(xiàn)了遺傳的兩大定律基因究竟在哪里？減數(shù)分裂的研究：抓住這一線索的人是美國遺傳學(xué)家：薩頓1909年，丹麥生物學(xué)家約翰遜給孟德爾的“遺傳因子”一詞起了一個新名字“基因”一、薩頓的假說24條受精卵新個體♀♂24條24條24條12條12條減數(shù)分裂兩兩成對，共12對，每對染色體中一條來自父方，一條來自母方。減數(shù)分裂薩頓推論：基因(遺傳因子)是由染色體攜帶著從親代傳遞給下一代的。也就是說，基因就在染色體上，因為基因和染色體的行為存在著明顯的平行關(guān)系?；蚺c染色體有哪些平行關(guān)系呢?一、薩頓的假說體細(xì)胞:配子:基因成對存在D一個來自父方一個來自母方受精后體細(xì)胞:成單存在遺傳學(xué)等位基因分離一對基因染色體成對存在成單存在一條來自父方一條來自母方細(xì)胞學(xué)同源染色體分離一對同源染色體分離定律DddDd看不見的基因基因在染色體上推理看得見的染色體平行關(guān)系一、薩頓的假說yRYryr看不見的基因基因在染色體上推理看得見的染色體平行關(guān)系非等位基因自由組合非同源染色體自由組合YRYyRr體細(xì)胞:配子:自由組合定律遺傳學(xué)兩對基因細(xì)胞學(xué)兩對同源染色體1.薩頓假說內(nèi)容

基因（遺傳因子）是由染色體攜帶著從親代傳遞給下一代的，也就是說基因就在染色體上；2.薩頓假說的依據(jù)：

基因和染色體的行為存在明顯的平行關(guān)系；一、薩頓的假說D

dD

Ddd

×減數(shù)分裂受精作用減數(shù)分裂高莖P配子F1F1配子DdF2矮莖高莖高莖高莖高莖矮莖DddD

Dd

dDd減數(shù)分裂DD

d分析減數(shù)分裂中基因和染色體的關(guān)系一、薩頓的假說1.依據(jù)薩頓假說，請在課本30頁“思考討論”圖中的染色體上標(biāo)出基因符號分析減數(shù)分裂中基因和染色體的關(guān)系一、薩頓的假說2.基因和染色體的行為存在平行關(guān)系。從理論上支持基因在染色體上的假說,但事實是否如此呢?為什么?不一定這樣推理得出的結(jié)論并不具有邏輯的必然性，其正確與否還需要實驗的驗證

孟德爾的遺傳理論和薩頓的假說遭到同時代的遺傳學(xué)家摩爾根（T.H.Morgan)的強(qiáng)烈質(zhì)疑。大膽質(zhì)疑，科學(xué)務(wù)實我不相信孟德爾，更難以相信薩頓那家伙毫無事實根據(jù)的臆測！我更相信的是實驗證據(jù)，我要通過確鑿的實驗找到遺傳和染色體的關(guān)系！二、基因位于染色體上的實驗證據(jù)請同學(xué)們認(rèn)真閱讀教材P30-32，小組合作討論以下問題。

1.摩爾根選用了什么作實驗材料？為什么？2.摩爾根的果蠅雜交實驗“F2紅眼和白眼之間的數(shù)量比是3:1，遵循分離定律。所不同的是白眼性狀的表現(xiàn)，總是與性別相聯(lián)系”

如何解釋這一現(xiàn)象？3.細(xì)胞中的基因都位于染色體上嗎？為什么？4.在基因研究中，下列成就分別是由哪些科學(xué)家來完成的？

二、基因位于染色體上的實驗證據(jù)1.選擇什么做實驗材料？①易飼養(yǎng)、繁殖快；②后代多，一只雌果蠅一生能產(chǎn)生幾百個后代；③果蠅相對性狀多且明顯，便于觀察統(tǒng)計;④有四對染色體，數(shù)量少而且形狀有明顯差別.果蠅2.果蠅作為實驗材料的優(yōu)點：果蠅的染色體組成與性別決定有關(guān)常染色體３對：ⅡⅡ，Ⅲ

Ⅲ，Ⅳ

Ⅳ性染色體雌性同型：ＸＸ雄性異型：ＸＹ所有的生物都有性染色體嗎？如：雌雄同株的植物沒有常染色體和性染色體之分。二、基因位于染色體上的實驗證據(jù)證據(jù)尋找之路……

1910年5月的一天，在摩爾根的實驗室中誕生了一只白色眼睛的雄性果蠅，而它的兄弟姐妹的眼睛都是紅色的。顯然它是一個變異體，后來它成為科學(xué)史上最著名的動物!P33意外的發(fā)現(xiàn)……二、基因位于染色體上的實驗證據(jù)是否符合孟德爾的分離定律？F21/4

紅眼（雌、雄）PF1（雌、雄）×雌雄交配紅眼白眼白眼（雄）（一）觀察現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)問題紅眼F1

3/4白眼果蠅都是雄的？（二）提出問題：白眼性狀為什么與性別相關(guān)聯(lián)？二、基因位于染色體上的實驗證據(jù)摩爾根的果蠅雜交實驗——假說演繹法判斷果蠅的顯隱性性狀?（三）作出假說，對于實驗現(xiàn)象的解釋二、基因位于染色體上的實驗證據(jù)摩爾根的果蠅雜交實驗——假說演繹法假設(shè)一:控制白眼的基因在Y染色體上，而X染色體上不含有它的等位基因。假設(shè)二:控制白眼的基因在X、Y染色體上。假設(shè)三:控制白眼的基因在X染色體上，而Y染色體上不含它的等位基因Ⅰ：X染色體非同源區(qū)段X染色體特有Ⅲ：Y染色體非同源區(qū)段Y染色體特有XYⅡ：X和Y染色體同源區(qū)段假設(shè)三:假設(shè)三:控制白眼的基因（用w表示）在X染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因。（三）作出假說，對于實驗現(xiàn)象的解釋wX染色體上的白眼基因w書寫為：Xw紅眼基因W書寫為：XW雌果蠅基因型有：XWXW（紅眼）XWXw（紅眼）XwXw（白眼）雄果蠅基因型有：XWY（紅眼）XwY（白眼）WW常染色體上的基因不需標(biāo)明其位于常染色體上;如：Dd、dd性染色體上的基因須將性染色體及其上的基因一同寫出，基因名稱寫在性染色體的右上角,沒有就不寫。注意基因的寫法：二、基因位于染色體上的實驗證據(jù)摩爾根的果蠅雜交實驗——假說演繹法PF1F2×對實驗現(xiàn)象的解釋XWXWXwYXWYXw配子XWYXWXw×XwXWYXWXWXW（雌）XWXw（雌）XWY（雄）XwY（雄）3/4紅眼（雌、雄）1/4白眼（雄）3/4紅眼（雌、雄）1/4白眼（雄）合理的解釋假說的正確?二、基因位于染色體上的實驗證據(jù)摩爾根的果蠅雜交實驗——假說演繹法摩爾根解釋的驗證二、基因位于染色體上的實驗證據(jù)摩爾根的果蠅雜交實驗——假說演繹法從圖2-10可以看出，摩爾根等人的設(shè)想可以合理地解釋實驗現(xiàn)象。但是判斷一種設(shè)想或假說是否正確，僅能解釋已有的實驗現(xiàn)象是不夠的，還應(yīng)運用假說一演繹法，預(yù)測另外設(shè)計的實驗結(jié)果，再通過實驗來檢驗。①如果控制白眼的基因在Y染色體上，紅眼基因在X染色體上，因為X染色體上的紅眼基因?qū)Π籽刍驗轱@性，所以不會出現(xiàn)白眼雄果蠅，這與摩爾根的果蠅雜交實驗結(jié)果不符;②如果控制白眼的基因在Y染色體上，且X染色體上沒有顯性紅眼基因，白眼雄果蠅與紅眼雌果蠅的雜交后代中雄果蠅全為白眼，也不能解釋摩爾根的果蠅雜交實驗結(jié)果。1.如果控制白眼的基因在Y染色體上，還能解釋摩爾根的果蠅雜交實驗嗎?摩爾根解釋的驗證二、基因位于染色體上的實驗證據(jù)摩爾根的果蠅雜交實驗——假說演繹法2.你能運用上述果蠅雜交實驗的知識設(shè)計一個實驗，來驗證他們的解釋嗎?設(shè)計測交實驗如何設(shè)計測交實驗對摩爾根的解釋進(jìn)行驗證?有幾種可能的測交方式?提示：實驗1：F1紅眼

(♀)×白眼

(♂)實驗2：F1紅眼

(♂)×白眼

(♀)實驗3：野生紅眼

(♂)×白眼

(♀)畫出遺傳圖解，并闡述摩爾根等人的實驗驗證:是如何進(jìn)行演繹推理的?（四）測交實驗，進(jìn)行演繹推理、實驗驗證×XWXwXwYXWXwYXw配子XWXwXWYXwXwXwY測交后代雌紅：雄紅：雌白：雄白F11：1：1：1摩爾根實際的實驗結(jié)果：126132120115

但是該結(jié)果與基因位于常染色體上時結(jié)果相同，因此，該結(jié)果無法驗證假說，但通過本實驗得到了白眼雌果蠅實驗驗證演繹推理測交（F1×隱性純合子）二、基因位于染色體上的實驗證據(jù)摩爾根的果蠅雜交實驗——假說演繹法實驗1

P

F1紅眼（♂）

×白眼（♀）XWYXwXwXWXwYXWXwXwYF1配子紅眼(♀)白眼(♂)實驗2摩爾根實際的實驗結(jié)果：紅眼雌307白眼雄290（四）測交實驗，進(jìn)行演繹推理、實驗驗證測交（F1×隱性純合子）二、基因位于染色體上的實驗證據(jù)摩爾根的果蠅雜交實驗——假說演繹法實驗驗證演繹推理實驗驗證（四）測交實驗，進(jìn)行演繹推理、實驗驗證測交（F1×隱性純合子）二、基因位于染色體上的實驗證據(jù)摩爾根的果蠅雜交實驗——假說演繹法

P

野生紅眼（♂）×白眼（♀）XWYXwXwXWXwYXWXwXwY配子紅眼(♀)白眼(♂)實驗3摩爾根實際的實驗結(jié)果：紅眼雌307白眼雄290實驗驗證演繹推理二、基因位于染色體上的實驗證據(jù)摩爾根的果蠅雜交實驗——假說演繹法（五）得出結(jié)論控制果蠅的紅眼、白眼的基因只位于X染色體上人類歷史上第一次將一個特定的基因（白眼基因w)和一條特定染色體（X染色體）聯(lián)系起來，用實驗證明了基因在染色體上。將遺傳學(xué)研究推向細(xì)胞水平。ⅡⅢⅠⅣⅡⅢⅠⅣ白眼（♂）紅眼（♀）驗證假說：測交實驗得出結(jié)論：基因在染色體上若控制白眼基因（w）在X染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因白眼性狀的表現(xiàn)總是與性別相聯(lián)系？提出問題：作出假說：假說演繹法從此，摩爾根成了

理論的堅定支持者孟德爾回顧摩爾根的實驗：演繹推理短硬毛棒狀眼深紅眼朱紅眼截翅紅寶石眼白眼黃身結(jié)論：基因在染色體上呈線性排列。摩爾根和他的學(xué)生們，設(shè)計測量出：第一個果蠅各種基因在染色體上排列圖譜。人只有23對染色體，卻有約2.6萬個基因。一條染色體上應(yīng)該有許多個基因。果蠅只有4對染色體，攜帶的基因有1.3萬多個；問題2：細(xì)胞中的基因都位于染色體上嗎？為什么？三、基因與染色體上的關(guān)系細(xì)胞中的基因都位于染色體上嗎？為什么？不是。①真核生物的核基因都位于染色體上，而質(zhì)基因位于線粒體等細(xì)胞器內(nèi)；②原核生物的基因有的位于擬核區(qū)DNA分子上，有的位于細(xì)胞質(zhì)的質(zhì)粒上。在基因研究中，下列成就分別是由哪些科學(xué)家來完成的？①提出“性狀是由遺傳因子決定的”觀點。②把“遺傳因子”改為“基因”，并提出“等位基因”概念。③提出“基因在染色體上”的假說。④用實驗證明了“基因在染色體上”。孟德爾約翰遜摩爾根薩頓假說—演繹法假說—演繹法三、基因與染色體上的關(guān)系1.基因分離定律的實質(zhì)是：在雜合子的細(xì)胞中，位于一對同源染色體(的相同位置)的等位基因，具有一定的獨立性；在減數(shù)分裂形成配子的過程中，

會隨

的分開

，分別進(jìn)入兩個配子中，獨立的隨配子遺傳給后代。等位基因同源染色體而分離基因分離時期：Aa精原細(xì)胞初級精母細(xì)胞AaAa次級精母細(xì)胞AAaaAaAa精細(xì)胞減數(shù)第一次分裂后期四、孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋AaBbABABABabababABABababaABbABABababAAbbaaBB或自由組合的時期：減數(shù)分裂第一次分裂后期2.基因的自由組合定律的實質(zhì)是：位于非同源染色體上的非等位基因的分離或組合是互不干擾的；在減數(shù)分裂過程中，

彼此分離的同時

自由組合。同源染色體上的等位基因非同源染色體上的非等位基因四、孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋AaBbAbaBBAab四、孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋減Ⅰ后期①

時間：同源染色體的分離非同源染色體自由組合②

細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)：等位基因的分離非同源染色體上非等位基因的自由組合③

實質(zhì)：總結(jié)歸納非同源染色體上的非等位基因自由組合。

同源染色體上的非等位基因，是連鎖的，不能自由組合的形成配子基因在染色體上基因和染色體存在著明顯的平行關(guān)系內(nèi)容：依據(jù)：結(jié)論：基因的分離定律的實質(zhì)基因的自由組合定律的實質(zhì)本節(jié)小結(jié)薩頓假說實驗驗證:實驗現(xiàn)象:實驗假設(shè):果蠅眼色遺傳與性別相聯(lián)系控制白眼的基因位于X染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因測交實驗?zāi)柛鶎嶒灻系聽栠z傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋基因在染色體上呈線性排列基因在染色體上課后習(xí)題·概念檢測1.基于對同源染色體和非同源染色體上相關(guān)基因的理解，判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）位于一對同源染色體上相同位置的基因控制同一種性狀。（

）（2）非等位基因都位于非同源染色體上。（

）√×課后習(xí)題·概念檢測2.基因主要位于染色體上，下列關(guān)于基因和染色體關(guān)系的表述，錯誤的是（

）A.染色體是基因的主要載體B.染色體就是由基因組成的C.一條染色體上有多個基因D.基因在染色體上呈線性排列B課后習(xí)題·概念檢測3.基因和染色體的行為存在平行關(guān)系。下列相關(guān)表述，錯誤的是（

）A.復(fù)制的兩個基因隨染色單體分開而分開B.同源染色體分離時，等位基因也隨之分離C.非同源染色體數(shù)量越多，非等位基因組合的種類也越多D.非同源染色體自由組合，使所有非等位基因