《2.2 基因伴隨染色體傳遞》教學課件1

基因伴隨染色體傳遞

橫向比較一下減數(shù)分裂過程中染色體的行為，以及孟德爾遺傳定律中基因的傳遞規(guī)律，不難發(fā)現(xiàn)：同源染色體彼此分離可以對應著等位基因彼此分離，非同源染色體的自由組合可以對應著非等位基因的自由組合。上述染色體的行為與基因的行為步調(diào)如此統(tǒng)一，這是一種巧合嗎？許多科學家也對這些現(xiàn)象有著極大興趣，他們是如何探索出孟德爾遺傳定律的細胞學基礎的？基因的行為染色體的行為形態(tài)獨立性和完整性在細胞分裂各期保持一定的形態(tài)特征存在形式體細胞中_________存在__________存在配子中只有成對基因中_______只有同源染色體中的_______體細胞中的來源成對的基因一個來自______一個來自______成對的同源染色體一條來自______一條來自______形成配子時組合方式非等位基因___________非同源染色體：___________成對成對一個一條母方自由組合自由組合

1903年，美國遺傳學家薩頓在研究蝗蟲精子和卵細胞形成的過程中發(fā)現(xiàn)，基因分離和自由組合的行為與減數(shù)分裂中染色體的行為之間存在著平行的關系?；蛭挥谌旧w上父方父方母方DdDdDDddDd基因位于染色體上看不見假說：基因在染色體上看得見類比推理平行關系DdDd摩爾根是首位利用實驗的方法獲得基因在染色體上相關證據(jù)的科學家。摩爾根所設計的雜交實驗與孟德爾的實驗設計思路有異曲同工之妙。我們將通過分析摩爾根的果蠅眼色遺傳實驗，體會遺傳學實驗的設計思路，獲得基因與染色體關系的證據(jù)。分析摩爾根的果蠅眼色遺傳實驗目的要求：

分析摩爾根的果蠅眼色遺傳實驗，體會遺傳雜交實驗的設計思路，獲得基因在染色體上的實驗證據(jù)?；顒犹崾?.閱讀資料，總結出摩爾根選用果蠅作為遺傳實驗材料的依據(jù)。2.關注摩爾根遺傳雜交實驗設計的流程。3.思考摩爾根通過觀察怎樣的實驗現(xiàn)象，得到“紅、白眼基因在X染色體上”的推測。分析摩爾根的果蠅眼色遺傳實驗果蠅是昆蟲綱雙翅目的一種小型蠅類，體長3~4mm，在制醋和有水果的地方經(jīng)?？梢钥吹?。摩爾根為什么要選用果蠅作為遺傳實驗的材料呢？果蠅的特點：1.易飼養(yǎng)2.繁殖快、后代多（25℃時約12天即可繁殖一代）3.有易于區(qū)分的性狀4.染色體數(shù)少模式生物第一個是1933年，頒給了果蠅的開山祖師摩爾根；第二個是1946年，頒給了摩爾根的學生赫爾曼·穆勒，他發(fā)現(xiàn)了X射線對果蠅的突變效應；第三個是1995年，頒給了三位果蠅發(fā)育基因的研究者；第四個是2011年，頒給了果蠅免疫系統(tǒng)的Toll相關基因；第五個是2017年，醫(yī)學或生理學獎的果蠅生物鐘。果蠅與諾貝爾獎果蠅的“過人之處”雌性體長約2.5mm，雄性稍短。卵幼蟲蛹成蟲

自然界野生果蠅的眼色是紅色的，1910年摩爾根偶然發(fā)現(xiàn)了一只白眼雄果蠅，于是他就用這只白眼雄果蠅與紅眼雌果蠅交配，結果F1不論雌雄都是紅眼。他再讓F1的雌、雄果蠅互相交配得到F2，在F2中紅眼果蠅與白眼果蠅的數(shù)目比例是3:1，并且雌果蠅全是紅眼的，雄果蠅則有一半是紅眼的，一半是白眼的。摩爾根還注意到，只有雄果蠅有白眼性狀，雌果蠅沒有此性狀。分析摩爾根的果蠅眼色遺傳實驗31P×白眼（雄）紅眼（雌）F1紅眼（雌、雄）F2白眼（雄）紅眼（雌、雄）雌、雄交配符合分離定律分析摩爾根的果蠅眼色遺傳實驗紅眼是顯性性狀為什么白眼性狀的表現(xiàn)總是與性別相關聯(lián)？如何解釋F2中的雌、雄果蠅表現(xiàn)出不一樣的現(xiàn)象呢？

人們通過顯微鏡能夠觀察到果蠅細胞中有4對同源染色體，其中有1對同源染色體與果蠅的性別相關，稱為性染色體。

雌果蠅具有兩條同型的性染色體，記為XX；雄果蠅具有兩條異型的性染色體，記為XY。3對常染色體+XX3對常染色體+XY果蠅體細胞染色體圖解3對常染色體+3對常染色體+XXXY染色體的類型常染色體：雌雄個體細胞中相同，與性別決定無關的染色體。性染色體：雌雄個體細胞中不同，與性別決定有關的染色體，如X、Y染色體。注：雌雄同株的植物沒有常染色體和性染色體之分。XXXXYXXXYXP:配子F1:比例

1：1XY與生活的聯(lián)系1.正常情況下人群中男女比例是多少？2.生男生女由誰決定？1：12021年5月11日公布的第七次全國人口普查結果顯示：男性：72334萬，占51.24%女性：68844萬，占48.76%男性多3490萬人（4.8%）父親XY型性別決定圖解

摩爾根提出假說：白眼基因（w）是隱性基因，它位于X染色體上，而Y染色體上沒有它的等位基因。雌果蠅為XX型，必須在兩條X染色體上都帶有白眼基因（w）才會表現(xiàn)為白眼，而雄果蠅為XY型，只要這一X染色體上有白眼基因（w）即可表現(xiàn)為白眼。再用“＋”表示紅眼顯性基因，親本中白眼雄果蠅的基因型為XwY，紅眼雌果蠅的基因型為X＋X＋。根據(jù)這個假說，摩爾根成功地解釋了F2中雌、雄果蠅的性狀表現(xiàn)。分析摩爾根的果蠅眼色遺傳實驗摩爾根的果蠅雜交實驗討論1.F2中紅眼果蠅與白眼果蠅的數(shù)目比例是3:1，這是否符合孟德爾遺傳定律？2.根據(jù)摩爾根的假說，你能解釋F2中雌、雄果蠅的不同性狀表現(xiàn)嗎？分析摩爾根的果蠅眼色遺傳實驗XWY紅眼雄果蠅XwXw白眼雌果蠅×XWXw紅眼雌XwY白眼雄雌果蠅均為紅色雄果蠅均為白色子代測交親本XwY白眼雄果蠅XWXw紅眼雌果蠅×測交子代XWXw紅眼雌XwXw白眼雌XWY紅眼雄XwY白眼雄紅：白=1：1雌：雄=1：1用F1的紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅進行測交實驗；再選其中的白眼雌果蠅與紅眼雄果蠅交配。3.請設計一個測交實驗來驗證摩爾根的假說，并預期測交實驗的結果。

摩爾根的測交實驗結果與他的理論預期結果完全相符，這表明果蠅的白眼性狀遺傳確實與性別有關，而且控制該性狀的基因確實位于性染色體上。摩爾根對果蠅伴性遺傳的研究，又一次證實了孟德爾定律的正確性，同時他也是人類歷史上第一個將一個特定基因——白眼基因（w），定位在一條特定染色體——X染色體上的科學家。摩爾根為發(fā)展遺傳的染色體學說做出了卓越的貢獻。分析摩爾根的果蠅眼色遺傳實驗演繹推理：測交實驗驗證：基因在染色體上控制白眼基因（w）在X染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因。F2白眼性狀為什么總是與性別相聯(lián)系？提出問題：作出假說：【思考】摩爾根在驗證基因位于染色體上時用了什么研究方法？假說演繹法得出的結論是否正確？假說-演繹法

以孟德爾的雜交實驗為例，先分析分離定律。按照遺傳的染色體學說，假設控制一對相對性狀的等位基因位于一對同源染色體上，例如，控制種子形狀的一對等位基因R和r在某對同源染色體上。基因型為RR的圓形親本經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生的配子只含該對同源染色體中的一條，所有配子在這條染色體上都帶有R基因。同樣，基因型為rr的皺形親本所產(chǎn)生的配子都帶有r基因。所以，F(xiàn)1植株細胞內(nèi)有一對分別來自父母的同源染色體，一條帶有R基因，另一條帶有r基因。遺傳的染色體學說可以解釋孟德爾定律圓形種子皺型種子p配子F1MⅠ中期MⅡ中期配子

基因型為Rr的F1植株的初級性母細胞在減數(shù)分裂時，同源染色體分離，使位于同源染色體上的等位基因也發(fā)生分離，于是形成一個帶有R基因的次級性母細胞，由它產(chǎn)生的兩個配子也帶有R基因；另一個次級性母細胞帶有r基因，它產(chǎn)生的兩個配子也帶有r基因。圓形種子皺型種子p配子F1MⅠ中期MⅡ中期配子遺傳的染色體學說可以解釋孟德爾定律

因此，F(xiàn)1植株的每個初級性母細胞所產(chǎn)生的四個配子中，兩個帶R基因，兩個帶r基因，兩類配子的比例為1:1。F1的雌、雄配子隨機結合，產(chǎn)生的F2有兩種表型，其表型的數(shù)目比為3：1，即產(chǎn)生性狀分離現(xiàn)象。遺傳的染色體學說可以解釋孟德爾定律圓形種子皺型種子p配子F1MⅠ中期MⅡ中期配子AaBb位于同源染色體上，同一位置控制一對相對性狀的基因。ccDd思考討論1.圖中有哪些等位基因？2.圖中有哪些非等位基因？3.非等位基因一定位于分同源染色體上嗎？等位基因AaaA一對同源染色體上的等位基因隨同源染色體的分開而分離。分離定律的實質間期復制同源染色體分離等位基因分離減數(shù)第一次分裂減數(shù)第二次分裂染色單體分開相同基因分開自由組合定律的實質AaBbAbaBBAab非同源染色體上的非等位基因隨非同源染色體的自由組合而組合。所有的非等位基因，都能自由組合嗎？不是。同源染色體上的非等位基因連鎖，不能發(fā)生自由組合。

假設控制一對相對性狀的等位基因位于一對同源染色體上，控制另一對相對性狀的等位基因位于另一對同源染色體上。在減數(shù)分裂過程中，同源染色體分離，非同源染色體自由組合，因此處于非同源染色體上的非等位基因也自由組合，從而實現(xiàn)性狀的自由組合。遺傳的染色體學說可以解釋孟德爾定律自由組合定律的染色體基礎

右圖能比較直觀地說明自由組合的整個過程。圖中分別用長橢圓形和點狀表示兩對同源染色體，兩個親本的染色體則分別用淺藍色和深藍色表示。假設決定豌豆種子圓形與皺形的等位基因R和r與決定子葉黃色與綠色的等位基因Y和y，分別位于長橢圓形同源染色體和點狀同源染色體上。遺傳的染色體學說可以解釋孟德爾定律

現(xiàn)在同時考慮兩個性狀，圖中F1的基因型為RrYy，在減數(shù)分裂中期Ⅰ，非同源染色體有兩種組合方式，于是所形成的雌、雄配子都各有RY、ry、rY、Ry型，它們的比例為1∶1∶1∶1。配子隨機自由組合，產(chǎn)生的F2有4種表型，其表型的數(shù)量比為9∶3∶3∶1，即表現(xiàn)為性狀的自由組合現(xiàn)象。

遺傳的染色體學說可以解釋孟德爾定律

20世紀初，美國著名的遺傳學家摩爾根及其同事通過果蠅的雜交實驗，確立了基因在染色體上的連鎖和互換定律，被后人稱為遺傳學第三定律。

野生果蠅有兩種體色，灰色為顯性性狀（G），黑色為隱性性狀（g）；果蠅的另一對相對性狀為翅型，長翅為顯性性狀（L），殘翅為隱性性狀（l）?！琳n外讀·連鎖和互換定律P灰身長翅的雄果蠅（GGLL）黑身殘翅的雌果蠅（ggll）F1

灰身長翅（GgLl）

4種表型，但大部分是與親代性狀完全相同的兩類果蠅，即灰身長翅和黑身殘翅兩種親本類型，并且它們的比例為1∶1。

摩爾根推斷，灰身基因（G）與長翅基因（L）在染色體上連鎖在一起，黑身基因（g）與殘翅基因（l）連鎖在一起。F1在形成配子時，這兩對基因不能自由組合，兩個位于同一染色體上的基因只能一起遺傳而不能被拆開。

F1雌果蠅（GgLl）

雙隱性黑身殘翅雄果蠅（ggll）自由組合定律

灰身長翅：灰身殘翅：黑身長翅：黑身殘翅=1∶1∶1∶1×課外讀·連鎖和互換定律

基因的連鎖，很好地解釋了灰身長翅和黑身殘翅兩親本性狀占測交后代的大多數(shù)（41.5%＋41.5%）且比例為1：1的現(xiàn)象。但對于占少數(shù)的重組類型，即黑身長翅和灰身殘翅性狀又如何解釋呢？摩爾根提出了染色體上的連鎖基因還可以發(fā)生交換的假說?；疑砗烷L翅基因（G和L）雖然在同一染色體上，但在少數(shù)雌配子形成過程中，同源染色體配對時會發(fā)生同源染色體片段之間的相互交換，使得同源染色體上的基因發(fā)生重組，導致新類型的產(chǎn)生。課外讀·連鎖和互換定律灰身長翅（F1雙雜合體）黑身殘翅（雙隱性純合體）染色體復制染色體復制測交的親本減數(shù)第一次分裂減數(shù)第二次分裂卵細胞精子減數(shù)第一次和第二次分裂果蠅連鎖的兩對基因的測交實驗一、選擇題1.某生物有兩對同源染色體，假設每一對同源染色體上各有一對等位基因。根據(jù)遺傳的染色體學說，從基因組成看，這種生物產(chǎn)生的配子有多少種類型（

）A.4

B.8

C.16

D.32A思考與練習思考與練習2.摩爾根通過實驗將基因定位在染色體上，基因能在親、子代間進行傳遞。下列關于基因的敘述，正確的是（

）有性生殖時基因隨配子遺傳給后代

B.染色體上的基因都有分離和自由組合的現(xiàn)象C.配子生成時，非等位基因一定自由組合D.非等位基因就是位于非同源染色體上的基因A3.摩爾根研究果蠅眼色遺傳的實驗過程如圖所示。下列敘述錯誤的是（

）A.果蠅的眼色遺傳遵循基因的分離定律B.摩爾根和孟德爾一樣，都采用了假說-演繹法C.讓F2中的雌果蠅與雄果蠅雜交，可得到白眼雌果蠅D.若用紅眼雄果蠅和白眼雌果蠅作親本