基因在染色體上課件【知識(shí)精講精研+能力培優(yōu)提升】高一下學(xué)期生物人教版必修2

第2節(jié)基因在染色體上第2章基因和染色體的關(guān)系1、控制生物遺傳性狀的是？

2、發(fā)現(xiàn)并命名“遺傳因子”的科學(xué)家？

3、誰將“遺傳因子”定義為“基因”？

課前知識(shí)回顧：——“遺傳因子（基因）”知多少？新課探究——“遺傳因子（基因）”在哪里？

遺傳因子孟德爾約翰遜

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(jì)劃卻只測(cè)定人的24條染色體的DNA序列。1、對(duì)人類基因組進(jìn)行測(cè)序，為什么首先要確定測(cè)哪些染色體？問題探討2、為什么不測(cè)定全部46條染色體？人有22對(duì)常染色體和1對(duì)性染色體。在常染色體中，每對(duì)同源染色體的形態(tài)、大小常染色體相同，結(jié)構(gòu)相似，上面分布的基因相同或是等位基因，所以只對(duì)其中1條進(jìn)行測(cè)序就可以了；而性染色體X和Y的差別很大，基因也大不相同，所以需要對(duì)兩條性染色體都進(jìn)行測(cè)序，因此人類基因組計(jì)劃測(cè)定了22條常染色體和兩條性染色體X和Y，共24條。如果測(cè)定全部46條染色體，耗資巨大，工作量會(huì)增加一倍，但得到的絕大多數(shù)基因序列都是重復(fù)的。因?yàn)榛蛭挥谌旧w上，要測(cè)定某個(gè)基因的序列，首先要知道該基因位于哪條染色體上。如果要測(cè)定人類基因組的基因序列，就要知道包含人類基因組的全部染色體由哪些染色體組成。一、薩頓的假說假說：基因（遺傳因子）是由染色體攜帶著從親代傳遞給下一代的。薩頓（W.Sutton）美國(guó)遺傳學(xué)家受精卵受精作用精子卵細(xì)胞蝗蟲體細(xì)胞24條染色體12條12條24條基因成對(duì)存在只有成對(duì)的基因中的一個(gè)成對(duì)的同源染色體一條來自父方，一條來自母方。成對(duì)的基因一個(gè)來自父方，一個(gè)來自母方。基因行為染色體行為體細(xì)胞染色體成對(duì)存在只有成對(duì)染色體中的一條配子來源P配子F1P配子F1♂♀DdDdDD♂dd♀××配子形成和受精過程中有相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。雜交過程中基因保持完整性和獨(dú)立性。傳遞性質(zhì)一、薩頓的假說假說：基因（遺傳因子）是由染色體攜帶著從親代傳遞給下代一的。

基因的行為

染色體的行為雜交過程中保持：_____________也有：______________體細(xì)胞中存在形式_________存在___________存在在配子中只有成對(duì)基因中的_______只有成對(duì)染色體中的_________體細(xì)胞中的來源成對(duì)中的基因一個(gè)來自______

一個(gè)來自______

同源染色體一條來自______一條來自______形成配子時(shí)組合方式非等位基因：______________非同源染色體：______________成對(duì)成對(duì)一個(gè)一條父方母方父方母方自由組合自由組合完整性和獨(dú)立性相對(duì)穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)依據(jù)基因和染色體的行為存在明顯的平行關(guān)系一、薩頓的假說類比推理一、薩頓的假說受精作用受精卵親代配子子代DDddDdDdDd受精作用看不見的染色體基因在染色體上推

理基因看得見的平行關(guān)系基因染色體基因在哪里呢？薩頓孟德爾基因和染色體的行為存在著明顯的平行關(guān)系。假說依據(jù)：高莖高莖高莖矮莖D

dD

Dd

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D

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D

Dd

d×減數(shù)分裂受精減數(shù)分裂高莖減數(shù)分裂F1F1配子DdPDdDdDd高莖矮莖配子F2一、薩頓的假說思考

討論分析減數(shù)分裂中基因和染色體的關(guān)系二、基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)摩爾根T.H.Morgan(1866-1945)美國(guó)生物學(xué)家

正因?yàn)轭惐韧评淼姆潜厝恍裕_頓的假說遭到同時(shí)代的遺傳學(xué)家摩爾根的強(qiáng)烈質(zhì)疑。我不相信孟德爾，更難以相信薩頓那家伙毫無事實(shí)根據(jù)的臆測(cè)！我更相信的是實(shí)驗(yàn)證據(jù)，我要通過確鑿的實(shí)驗(yàn)找到遺傳和染色體的關(guān)系！他一直琢磨著設(shè)施一個(gè)實(shí)驗(yàn)，探究生物的遺傳與染色體到底什么關(guān)系。1909年開始，摩爾根開始潛心研究果蠅的遺傳行為。1910年5月，他發(fā)現(xiàn)了一只白眼的突變果蠅。他開始用這只果蠅進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。我是一個(gè)文明有風(fēng)度的黑粉！二、基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)遺傳學(xué)研究常用的實(shí)驗(yàn)材料：果蠅①易飼養(yǎng)，繁殖快。②后代數(shù)量多，便于統(tǒng)計(jì)。③具有多對(duì)易于區(qū)分且穩(wěn)定遺傳的相對(duì)性狀。④染色體數(shù)目少，便于觀察。野生型紅眼突變型白眼突變型卷翅突變型殘翅突變型短翅二、基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)3對(duì)常染色體：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各一對(duì)1對(duì)性染色體♀：同型，XX♂：異型，XY果蠅♀XXXY♂雌雄果蠅體細(xì)胞染色體示意圖性別雌性雄性圖示.

..

.同源染色體4對(duì)4對(duì)常染色體Ⅱ、Ⅲ、ⅣⅡ、Ⅲ、Ⅳ性染色體

<m></m>

、

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<m></m>

、

<m></m>

染色體組成

<m></m>

（同型）

<m></m>

（異型）二、基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)染色體組成性染色體與常染色體：與性別決定有關(guān)的染色體就是性染色體;與性別決定無關(guān)的染色體是常染色體易錯(cuò)點(diǎn)：不要誤認(rèn)為所有真核生物均有性染色體只有具性別分化（雌雄異體）的生物才有性染色體之分，如下生物無性染色體：①所有無性別之分的生物（如酵母菌等）均無性染色體。②雖有性別之分，但雌雄同株（或雌雄同體）的生物均無性染色體，如玉米、水稻等。二、基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)一天，摩爾根偶然在一群紅眼果蠅中發(fā)現(xiàn)了一只白眼雄果蠅思考1：如何才能知道白眼是顯性還是隱性？思考2：如何讓果蠅雜交？思考3：如何才能知道紅眼和白眼這對(duì)相對(duì)性狀的遺傳是否遵循孟德爾遺傳規(guī)律呢？紅眼果蠅白眼果蠅二、基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)思考2：如何讓果蠅雜交？雌果蠅生殖器官有受精囊，可保存與多只雄果蠅交配所得的大量精子。因此，在做果蠅雜交實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，為確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，雌果蠅必須未交配過，稱為處女蠅。

雌果蠅自羽化（破蛹而出）開始10小時(shí)之內(nèi)尚未性成熟而無交配能力。

將收集到的處女蠅，單獨(dú)培養(yǎng)3天，如果產(chǎn)卵就說明不是處女蠅了。在確認(rèn)為處女蠅的情況下再放入雄蠅，進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)，才能得到可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。二、基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)×紅眼（♀）PF1F2F1♀♂自由交配3:1白眼（♂）紅眼（♀、♂）紅眼（♀、♂）白眼（♂）二、基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)F1全為紅眼，

為顯性性狀F2中紅眼：白眼=3：1,符合

，說明果蠅的紅眼和白眼受

等位基因控制紅眼分離定律一對(duì)隱形性狀白眼只在雄蠅中出現(xiàn)，白眼性狀的表現(xiàn)總是與性別相關(guān)聯(lián)二、基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)

(1)觀察現(xiàn)象，提出問題白色性狀和性別相關(guān)聯(lián)，大家由此可以會(huì)做出些什么推測(cè)呢？白眼基因位于性染色體上，那具體在哪個(gè)區(qū)段呢？XY同源區(qū)段?X非同源區(qū)段?Y非同源區(qū)段?白眼基因位于性染色體上。性別是生物最明顯的相對(duì)性狀，絕大多數(shù)生物都有雌、雄性之分，許多生物的性別是由性染色體決定的，在二倍體生物體細(xì)胞中，染色體是成對(duì)存在的，絕大多數(shù)同源染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和大小等基本相似，稱為常染色體，有一對(duì)形態(tài)結(jié)構(gòu)大小和功能不同的染色體與性別決定有關(guān)，這對(duì)染色體稱之為性染色體。性染色體組成XXXYXOXXY性別雌雄雄雌果蠅的性別不取決于是否含Y染色體。同時(shí)期細(xì)胞學(xué)研究背景果蠅的體細(xì)胞有4對(duì)染色體，3對(duì)是常染色體，1對(duì)是性染色體，在雌果蠅中性染色體是同型的，用XX表示，在雄果蠅中，性染色體是異型的，用XY表示。二、基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)摩爾根及其同事提出假說：控制白眼的基因（w）在X染色體上，而Y染色體不含有它的等位基因。二、基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)雌果蠅紅眼白眼雄果蠅紅眼白眼控制白眼的基因（w）在X染色體上，而Y染色體不含有它的等位基因。（ＸＷＸＷ、ＸＷＸw）（ＸwＸw）（ＸＷＹ）（ＸwＹ）溫馨提示：1)性染色體及基因型寫法：性染色體要大寫，基因?qū)懺谌旧w右上角。如XBXb

、XBY等。2)先寫常染色體上的基因，再寫性染色體及基因×紅眼（♀）PF1F2F1自由交配3:1白眼（♂）紅眼（♀、♂）紅眼（♀、♂）白眼（♂）×紅眼（♀）PF1F2F1自由交配3:1白眼（♂）紅眼（♀、♂）紅眼（♀、♂）白眼（♂）XWXW紅眼（雌）×XwY白眼（雄）PXWYXw配子XWY紅眼（雄）XWXw紅眼（雌）F1F2配子XWYXWXwXWXW紅眼（雌）XWXw紅眼（雌）XWY紅眼（雄）XwY白眼（雄）紅（雌、雄）：白(雄)=3:1紅雌：紅雄：白雄=2:1:1二、基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)合理的解釋假說的正確?XwXw測(cè)交XWXw紅眼（雌）×XwY白眼（雄）XWY

紅眼（雄）白眼（雌）×二、基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)測(cè)交實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行演繹推理、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證紅眼雌白眼雄PF1XWXwXwY

×XWXw紅眼雌XwXw白眼雌XWY紅眼雄XwY白眼雄紅雌：白雌：紅雄：白雄=1：1：1：1演繹推理摩爾根實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：126132120115實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出結(jié)論

但是該結(jié)果與基因位于常染色體上時(shí)結(jié)果相同，因此，該結(jié)果無法驗(yàn)證假說，但通過本實(shí)驗(yàn)得到了白眼雌果蠅野生紅眼雄白眼雌PF1XWYXwXw

×XWXw紅眼雌XwY白眼雄紅雌：白雄=1：1符合補(bǔ)充反交實(shí)驗(yàn)：二、基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)——證明了白眼基因位于X染色體上摩爾根首次把一個(gè)特定的基因（如決定果蠅眼睛顏色的基因）和一個(gè)特定的染色體（X染色體）聯(lián)系起來，從而用實(shí)驗(yàn)證明了基因在染色體上（染色體是基因的載體。）白眼基因只在X染色體上白眼雌×紅眼雄（自然情況下XWY）白眼基因在X染色體和Y染色體上均有白眼雌×紅眼雄（自然情況下XWYW）從此，摩爾根成了孟德爾理論的堅(jiān)定支持者！如何獲得白眼雌性果蠅？用F1中紅眼雌果蠅（XWXw）與親本中的白眼雄果蠅（XwY）交配回交：實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)：根據(jù)假說預(yù)期測(cè)交實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期結(jié)果一致，假說成立—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如何解釋白眼性狀的表現(xiàn)總是與性別相聯(lián)系？提出問題：作出假說：回顧摩爾根的實(shí)驗(yàn)：演繹推理：進(jìn)行測(cè)交實(shí)驗(yàn)假說演繹法二、基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)每種生物的基因數(shù)量，都遠(yuǎn)多于這種生物的染色體數(shù)目。摩爾根和他的學(xué)生，發(fā)明了測(cè)定基因位于染色體上相對(duì)位置的方法，并繪制出第一幅果蠅各種基因在染色體上相對(duì)位置圖。二、基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)一條染色體上有許多個(gè)基因，基因在染色體上呈線性排列紅寶石眼黃身白眼截翅朱紅眼深紅眼棒狀眼短硬毛果蠅X染色體上一些基因的示意圖薩頓的假說提出“遺傳因子（基因）是染色體上的一段”，而非“遺傳因子（基因）對(duì)應(yīng)一整條染色體”，我們從中可以體會(huì)薩頓前瞻性的基于事實(shí)基礎(chǔ)上的科學(xué)預(yù)見。三、孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋

孟德爾所說的一對(duì)遺傳因子就是位于___對(duì)__________上的_______，不同對(duì)的遺傳因子就是位于____________上的___________；一同源染色體等位基因非同源染色體非等位基因A與B、C與D同源染色體：非同源染色體：等位基因：非等位基因：A與C（D）、B與C（D）Y與y、R與rY(y)與R(r)ABCDYyRr三、孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋基因分離定律的實(shí)質(zhì):aAa雜合子體細(xì)胞A等位基因隨同源染色體的分開而分離配子配子

在雜合體的細(xì)胞中，位于一對(duì)同源染色體上的等位基因，具有一定的獨(dú)立性；在減數(shù)分裂形成配子的過程中，等位基因會(huì)隨同源染色體的分開而分離，分別進(jìn)入兩個(gè)配子中，獨(dú)立的隨配子遺傳給后代。減數(shù)第一次分裂后期三、孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋基因自由組合定律的實(shí)質(zhì):AbaBBAab非同源染色體上的非等位基因自由組合AaBb雜合子體細(xì)胞配子配子

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，同源染色體上的等位基因分離的同時(shí)，非同源染色體上的非等位基因自由組合。減數(shù)第一次分裂后期基因在染色體上薩頓的假說基因和染色體存在著明顯的平行關(guān)系內(nèi)容：基因在染色體上依據(jù)：基因位于染色體上的證據(jù)果蠅的雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)論：基因在染色體上孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋基因的分離定律的實(shí)質(zhì)基因的自由組合定律的實(shí)質(zhì)課堂小結(jié)dBBaAD等位基因等位基因非同源染色體非等位基因相同基因同源染色體同源染色體1234同源染色體上的非等位基因能自由組合嗎？并不是所有非等位基因都遵循自由組合定律，只有非同源染色體上的非等位基因遵循自由組合定律。基因的自由組合定律的實(shí)質(zhì)基因的自由組合定律的實(shí)質(zhì)▌如果位于非同源染色體，則兩對(duì)基因可以自由組合，那YyRr可形成____種配子。自交后代分離比_______，測(cè)交后代分離比________。根據(jù)F1雜合子YyRr判斷兩對(duì)基因的位置？YRyr9:3:3:11:1:1:14▌如果位于同源染色體，則兩對(duì)基因不能自由組合，那YyRr可形成____種配子。自交后代分離比_______，測(cè)交后代分離比________。3:11:12YyRr1、生物如果丟失或增加一條或幾條染色體，就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重疾病甚至死亡。但是在自然界，有些動(dòng)植物的某些個(gè)體是由未受精的生殖細(xì)胞(如卵細(xì)胞)單獨(dú)發(fā)育來的，如蜜蜂中的雄蜂等。這些生物雖然體細(xì)胞中的染色體數(shù)目減少了一半，但它們?nèi)阅苷Ｉ?。你如何解釋這現(xiàn)象?這些生物的體細(xì)胞中的染色體數(shù)目雖然減少了一半，但仍具有一整套非同源染色體，這一套染色體攜帶著控制該種生物所有性狀的一整套基因。2、人的體細(xì)胞中有23對(duì)染色體，其中1-22號(hào)是常染色體,23號(hào)是性染色體?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多一條13號(hào)、18號(hào)或21號(hào)染色體的嬰兒，都表現(xiàn)出嚴(yán)重的病癥。據(jù)不完全調(diào)查，現(xiàn)在還未發(fā)現(xiàn)多一條(或幾條)其他常染色體的嬰兒請(qǐng)你試著作出一些可能的解釋。人的體細(xì)胞中染色體數(shù)目的變異，會(huì)嚴(yán)重影響生殖、發(fā)育等各種生命活動(dòng)，未發(fā)現(xiàn)其他常染色體數(shù)目變異的嬰兒，很可能是發(fā)生這類變異后的受精卵不能發(fā)育，或發(fā)育至胚胎早期就死亡了的緣故。例題思考3、基因與染色體具有平行關(guān)系，下列關(guān)于果蠅細(xì)胞中基因與染色體的敘述，錯(cuò)誤的是（）A．體細(xì)胞中成對(duì)的基因與染色體均分別來自雙親B．配子中只存在成對(duì)基因與成對(duì)染色體中的一個(gè)C．形成配子時(shí)，非等位基因、非同源染色體一定都表現(xiàn)為自由組合D．基因與染色體在雜交、配子形成和受精等過程中保持結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定、完整和獨(dú)立C例題思考例［2019·江蘇卷］下圖為初級(jí)精母細(xì)胞減數(shù)分裂時(shí)的一對(duì)同源染色體示意圖，圖中1～8表示基因。不考慮突變的情況下，下列敘述正確的是（）A.1與2、3、4互為等位基因，與6、7、8互為非等位基因B.同一個(gè)體的精原細(xì)胞有絲分裂前期也應(yīng)含有基因1～8C.1與3都在減數(shù)第一次分裂分離，1與2都在減數(shù)第二次分裂分離D.1分別與6、7、8組合都能形成重組型的配子 【解析】不考慮突變的情況下，1與2不是等位基因，而是相同基因。1與3、4可能是相同基因，也可能是等位基因，A項(xiàng)錯(cuò)誤。不考慮突變的情況下，同一個(gè)體的精原細(xì)胞的染色體與體細(xì)胞相同，有絲分裂前期時(shí)一條染色體上含兩條染色單體，故也含有圖中的基因1～8，B項(xiàng)正確。不考慮突變的情況下，若發(fā)生了交叉互換引起的基因重組，則1與3也可能在減數(shù)第二次分裂分離，1與2也可能在減數(shù)第一次分裂分離，C項(xiàng)錯(cuò)誤。1與6在同一條染色體的兩條染色單體上，故1與6不能組合形成重組型的配子，D項(xiàng)錯(cuò)誤。B(2017全國(guó)Ⅰ)某種羊的性別決定為XY型，回答下列問題：一般來說，對(duì)于性別決定為XY型的動(dòng)物群體而言，當(dāng)一對(duì)等位基因（如A/a）位于常染色體上時(shí)，基因型有

種；當(dāng)其只位于X染色體上時(shí)，基因型有

種；當(dāng)其位于X和Y染色體的同源區(qū)段時(shí)（如圖所示），基因型有

種357同源染色體：AA、Aa、aa只在X染色體：XAXA、XAXa、XaXa、XAY、XaYXY的同源區(qū)段：XAXA、XAXa、XaXa、XAYA、XAYa、XaYA、XaYa例題思考XYⅠⅡⅢ1.位于性染色體上基因的寫法2.相關(guān)區(qū)段基因型寫法Ⅰ：Ⅱ:Ⅲ:XW

、Xw、Yw、YWXbYbXbYXYb設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，判斷基因的位置嘗試提出假說的假說：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（Y染色體上的非同源區(qū)段Ⅲ）假設(shè)三：控制白眼的基因在X、Y染色體上（X、Y染色體的同源區(qū)段Ⅱ）假設(shè)二：控制白眼的基因在X染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因（X染色體上的非同源區(qū)段Ⅰ）XYⅠⅡⅢ設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，判斷基因的位置假設(shè)①：控制白眼的基因是在Y染色體上，X染色體上沒有它的等位基因?？刂瓢籽鄣幕颍ㄓ脀表示）PF1×紅眼雌果蠅

XX白眼雄果蠅

XYw

XX紅眼（雌）

XYw白眼（雄）1:1不符合×紅眼（♀）PF1白眼（♂）紅眼（♀、♂）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，判斷基因的位置假設(shè)②：控制白眼的基因是在X染色體上,Y染色體上沒有它的等位基因。紅：白=3：1PF1F2×紅眼雌果蠅

XWXW白眼雄果蠅

XwY

XWXw紅眼（雌）

XWY紅眼（雄）×

XWXW

紅（雌）

XWXw紅（雌）

XWY紅（雄）XwY

白（雄）符合F2F1自由交配3:1×紅眼（♀）PF1白眼（♂）紅眼（♀、♂）紅眼（♀、♂）白眼（♂）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，判斷基因的位置假設(shè)③：控制白眼的基因在X、Y染色體的同源區(qū)段上。紅：白=3：1PF1F2×紅眼雌果蠅

XWXW白眼雄果蠅

XwYw

XWXw紅眼（雌）

XWYw紅眼（雄）×

XWXW