【課件】基因在染色體上 2023-2024學年高一下學期生物人教版必修二

第2章基因和染色體的關系

第2節(jié)基因在染色體上導入新課（科學史引入）孟德爾的遺傳規(guī)律配子的形成過程減數(shù)分裂過程薩頓發(fā)現(xiàn)：孟德爾假設的一對遺傳因子，也就是等位基因，它們的分離與減數(shù)分裂中同源染色體的分離非常相似導入新課（復習引入）在生物的體細胞中，控制同一性狀的遺傳因子成對存在，不相融合；在形成配子時，成對的遺傳因子發(fā)生分離，分離后的遺傳因子分別進入不同的配子中，隨配子遺傳給后代。在生物的體細胞中，控制同一性狀的基因成對存在，不相融合；在形成配子時，成對的基因發(fā)生分離，分離后的基因分別進入不同的配子中，隨配子遺傳給后代。在生物的體細胞中，同源染色體成對存在，不相融合，在形成配子時，同源染色體彼此分離，分離后的同源染色體分別進入不同的配子中，隨配子遺傳給后代。環(huán)節(jié)一：薩頓的假說（思路一）1.薩頓的研究方法類比推理：由兩個或兩類對象在某些屬性上相同的現(xiàn)象，推斷出它們在另外的屬性上也相同的一種推理方法。2.實驗材料：蝗蟲。環(huán)節(jié)一：薩頓的假說（思路一）3.觀察研究蝗蟲減數(shù)分裂及受精作用過程中染色體行為變化及親子代染色體數(shù)量關系。環(huán)節(jié)一：薩頓的假說（思路一）4.發(fā)現(xiàn)孟德爾假設的一對遺傳因子，也就是等位基因，它們的分離與減數(shù)分裂中同源染色體的分離非常相似。環(huán)節(jié)一：薩頓的假說（思路一）5.類比分析環(huán)節(jié)一：薩頓的假說（思路一）分析結果：基因和染色體的行為存在著明顯的平行關系。環(huán)節(jié)一：薩頓的假說（思路一）6.推論基因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。環(huán)節(jié)一：薩頓的假說（思路一）類比推理得出的假說能夠解釋孟德爾一對相對性狀的雜交實驗，那么這個假說一定正確嗎？具有說服力嗎？有沒有更科學的方法？環(huán)節(jié)一：薩頓的假說（思路二）1.觀察現(xiàn)象薩頓發(fā)現(xiàn)，有一種蝗蟲的體細胞中有24條染色體，生殖細胞中只有12條染色體。精子和卵細胞結合形成的受精卵，又具有了24條染色體。蝗蟲子代體細胞中的染色體數(shù)目，與雙親體細胞中的染色體數(shù)目一樣。子代體細胞中的這24條染色體，按形態(tài)結構來分，兩兩成對，共12對，每對染色體中的一條來自父方，另一條來自母方。環(huán)節(jié)一：薩頓的假說（思路二）2.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。環(huán)節(jié)一：薩頓的假說（思路二）3.薩頓的依據(jù)他認為基因是由染色體攜帶著從親代傳遞給子代的。薩頓之所以提出這樣的假說，因為他發(fā)現(xiàn)基因和染色體的行為存在著明顯的平行關系。那么基因和染色體的哪些行為具有平行關系呢？環(huán)節(jié)一：薩頓的假說（思路二）薩頓推測“基因在染色體上”，依據(jù)是什么？

閱讀教材相關內(nèi)容，列表歸納基因和染色體的行為存在哪些平行關系。環(huán)節(jié)一：薩頓的假說（思路二）項目基因行為（遺傳學）染色體行為（細胞學）傳遞中的性質(zhì)保持完整性和獨立性保持相對穩(wěn)定的形態(tài)結構體細胞中的存在形式成對成對配子中的存在形式只有成對基因中一個只有成對染色體中一條在體細胞中的來源一個來自父方，一個來自母方一條來自父方，一條來自母方形成配子時的組合方式等位基因分離，非等位基因自由組合同源染色體分開，非同源染色體自由組合環(huán)節(jié)一：薩頓的假說（思路二）4.薩頓假說的應用依據(jù)薩頓的假說，在教材“思考·討論”圖中的染色體上標出基因符號。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路一）1.方法：假說—演繹法。2.實驗材料：果蠅。（1）果蠅作為遺傳學實驗材料的優(yōu)點：①果蠅是昆蟲綱雙翅目的一種小型蠅類，生活中常見。②易飼養(yǎng)，繁殖快：在室溫下10多天就繁殖一代。③染色體數(shù)目少，便于觀察。④產(chǎn)生的后代個體多，一只雌果蠅一生能產(chǎn)生幾百個后代。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路一）（2）果蠅的染色體組成3對常染色體：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各1對，1對性染色體?！猓和?，XX♂：異型，XY環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路一）3.探究過程（1）觀察現(xiàn)象，提出問題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。白眼性狀是如何遺傳的？環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路一）根據(jù)摩爾根的實驗，可以得出什么結論？為什么F2中白眼性狀總是與性別相關聯(lián)？環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路一）（2）提出假說，作出解釋雌雄果蠅體細胞染色體示意圖根據(jù)染色體的特點，可以提出幾種假說？假設白眼基因w位于常染色體上，F(xiàn)2中白眼性狀是否可能全為雄性？白眼基因w環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路一）假設1：控制白眼的基因（w）只位于Y染色體（Ⅱ1）上，X染色體上無該基因的等位基因?？刂瓢籽鄣幕蛑辉赮染色體上，不能解釋摩爾根的果蠅雜交實驗現(xiàn)象。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路一）假設2：控制白眼的基因（w）只位于X染色體（Ⅱ2）上，Y染色體上無該基因的等位基因。控制白眼的基因只在X染色體上，能解釋摩爾根的果蠅雜交實驗現(xiàn)象。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路一）假設3：控制白眼的基因（w）位于X和Y染色體的同源區(qū)段（Ⅰ）上?？刂瓢籽鄣幕颍╳）位于X和Y染色體的同源區(qū)段上，能解釋摩爾根的果蠅雜交實驗現(xiàn)象。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路一）（3）演繹推理上述假設2和假設3都能對摩爾根的果蠅雜交實驗現(xiàn)象進行合理解釋。判斷一種假說是否正確，僅能解釋已有的實驗現(xiàn)象是不夠的，還應能預測另外設計的實驗結果，再通過實驗來檢驗。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路一）組合1：F1紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅測交不論眼色基因只位于X染色體上，還是位于X和Y染色體的同源區(qū)段上，測交后代的表型及比例都相同，無法驗證假設2和假設3。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路一）組合2：F1紅眼雄果蠅與白眼雌果蠅測交不論眼色基因只位于X染色體上，還是位于X和Y染色體的同源區(qū)段上，測交后代的表型及比例都相同，無法驗證假設2和假設3。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路一）組合3：野生型紅眼雄果蠅與白眼雌果蠅測交按照假說2，野生型紅眼雄果蠅的基因型為XWY。按照假說3，野生型紅眼雄果蠅的基因型為XWYW，因為白眼果蠅出現(xiàn)之前沒有w基因，紅眼果蠅都是純合子。組合3的演繹推理結果能區(qū)分假說2和假說3，可以選擇該親本組合進行檢驗。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路一）（4）實驗驗證摩爾根的實驗數(shù)據(jù)：白眼雌果蠅與野生型紅眼雄果蠅進行雜交，后代中所有雌果蠅均為紅眼，所有雄果蠅均為白眼。說明控制眼色的基因位于X染色體上，而Y染色體上沒有。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路一）（5）得出結論控制白眼的基因（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。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路一）把控制眼色的基因標注在X染色體上。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路一）4.探究意義把一個特定的基因和一條特定的染色體——X染色體聯(lián)系起來，從而用實驗證明了基因在染色體上，將遺傳學推向了細胞水平。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路一）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了人的24條染色體的DNA序列。（1）對人類基因組進行測序，為什么首先要確定測哪些染色體？提示：因為基因位于染色體上，要測定某個基因的序列，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組由哪些染色體組成。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路一）（2）為什么不測定全部46條染色體的DNA序列？提示：人有22對常染色體和1對性染色體。在常染色體中，每對同源染色體的形態(tài)、大小相同，結構相似，上面分布的基因是相同基因或等位基因，所以只對其中1條進行測序即可；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，因此人類基因組計劃測定了22條常染色體和2條性染色體的DNA序列。如果測定46條染色體，耗資巨大，工作量會增加一倍，但得到的絕大多數(shù)基因序列都是重復的。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路二）閱讀教材中的“相關信息”，歸納果蠅作為遺傳學研究的實驗材料的優(yōu)點。果蠅有個體小，易飼養(yǎng)；繁殖快，后代多；相對性狀易于區(qū)分；染色體少且大等特點。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路二）1.觀察現(xiàn)象，提出問題（1）F1全為紅眼，說明紅眼對白眼為顯性。（2）F2紅眼和白眼的數(shù)量比為3∶1，說明符合基因的分離定律，紅眼和白眼受一對等位基因控制。（3）白眼性狀的表現(xiàn)總是與性別相關聯(lián)。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路二）觀察實驗現(xiàn)象，你能提出什么問題？如何解釋白眼性狀的表現(xiàn)總是與性別相關聯(lián)的現(xiàn)象？

白眼性狀只出現(xiàn)在雄性中嗎？1.觀察現(xiàn)象，提出問題環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路二）摩爾根的實驗小組做了回交實驗：回交實驗的子代出現(xiàn)白眼雌果蠅，說明白眼性狀不只出現(xiàn)在雄性中。但還是沒有解決雜交實驗中白眼性狀和性別相關聯(lián)的問題。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路二）思考（1）白眼性狀與性別相關聯(lián)，由此可以作出怎樣的推測呢？提示：控制白眼的基因位于性染色體上。（2）如果控制白眼的基因位于性染色體上，那么具體在圖中的哪個區(qū)段呢？環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路二）2.提出假說，進行解釋假說1：控制眼色的基因位于X染色體的非同源區(qū)段，X染色體上有，而Y染色體上沒有。假說2：控制眼色的基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段，X染色體和Y染色體上都有。假說3：控制眼色的基因位于Y染色體的非同源區(qū)段，Y染色體上有，而X染色體上沒有。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路二）（1）控制眼色的基因位于X染色體的非同源區(qū)段，X染色體上有，而Y染色體上沒有。基因型XWXWXWXwXwXwXWYXwY表型紅眼（雌）白眼（雌）紅眼（雄）白眼（雄）環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路二）（2）控制眼色的基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段，X染色體和Y染色體上都有?；蛐蚗WXWXWXwXwXwXWYWXWYwXwYWXwYw表型紅眼（雌）白眼（雌）紅眼（雄）白眼（雄）環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路二）（3）控制眼色的基因位于Y染色體的非同源區(qū)段，Y染色體上有，而X染色體上沒有?；蛐蚗XXYWXYw表型紅眼（雌）紅眼（雄）白眼（雄）環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路二）假說1：控制眼色的基因位于X染色體的非同源區(qū)段，X染色體上有，而Y染色體上沒有。假說1能夠解釋果蠅雜交實驗和回交實驗的現(xiàn)象和結果。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路二）假說2：控制眼色的基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段，X染色體和Y染色體上都有。假說2也能夠解釋果蠅雜交實驗和回交實驗的現(xiàn)象和結果。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路二）假說3：控制眼色的基因位于Y染色體的非同源區(qū)段，Y染色體上有，而X染色體上沒有。假說3不能解釋果蠅雜交實驗和回交實驗的現(xiàn)象和結果。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路二）3.演繹推理，驗證假說上述假說1和假說2都能夠解釋果蠅的雜交實驗和回交實驗的現(xiàn)象。到底哪個假說正確呢？摩爾根設計了多個新的實驗來驗證假說，其中有一組實驗最為關鍵，即白眼雌果蠅與野生型紅眼雄果蠅交配。請選擇自己認為正確的假說（假說1或假說2），并寫出用該假說對摩爾根的這組實驗進行的演繹推理，即寫出測交遺傳圖解。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路二）環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路二）摩爾根對測交實驗的結果進行了統(tǒng)計，實際結果是：測交后代中紅眼雌果蠅307只，白眼雄果蠅290只，與假說1的理論推測一致，實驗結果支持假說1。環(huán)節(jié)二：基因位于染色體上的實驗證據(jù)（思路二）4.得出結論控制果蠅眼色的基因只位于X染色體上，Y染色體上不含有它的等位基因。正是摩爾根等人的工作，把一個特定的基因和一條特定的染色體——X染色體聯(lián)系起來，從而用實驗證明了基因在染色體上。從此，摩爾根成了孟德爾理論的堅定支持者。環(huán)節(jié)三：基因在染色體上呈線性排列每種生物的基因數(shù)量，都要遠遠多于這種生物的染色體數(shù)目。例如，果蠅的體細胞中有4對染色體，攜帶1.3萬多個基因；人的體細胞中有23對染色體，大約有2.6萬個基因。思考：根據(jù)這個現(xiàn)象，能作出什么推測？環(huán)節(jié)三：基因在染色體上呈線性排列摩爾根和他的學生們發(fā)明了測定基因位于染色體上的相對位置的方法（三點測交法），并繪出了第一幅果蠅各種基因在染色體上的相對位置圖。結論：①證明了一條染色體上有許多個基因；②說明了基因在染色體上呈線性排列。環(huán)節(jié)三：基因在染色體上呈線性排列思考：一條染色體上有許多個基因，這些基因間是什么關系？提示：同源染色體上的非等位基因。環(huán)節(jié)三：基因在染色體上呈線性排列用基因交換率（或重組率）表示的基因位置距離稱為遺傳圖距。通過基因間的遺傳圖距的測定，可以發(fā)現(xiàn)基因在染色體上呈現(xiàn)線性分布。ABCabABCab環(huán)節(jié)三：基因在染色體上呈線性排列用熒光標記法可顯示基因在染色體上的位置，圖中兩條染色體是什么關系？

相同顏色的熒光點和不同顏色的熒光點代表什么？

圖片中同種顏色在同一條染色體上會有兩個的原因是什么？提示：圖中兩條染色體為同源染色體，位于同源染色體同一位置的相同顏色的熒光點代表等位基因或相同基因，不同顏色的熒光點代表非等位基因。圖中每條染色體上含有兩條姐妹染色單體，其相同位置上的基因相同，故同種顏色在同一條染色體上會有兩個。環(huán)節(jié)四：孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋一、減數(shù)分裂過程中基因隨染色體的變化而變化拿出課前繪制的減數(shù)分裂過程圖，小組成員間相互評價和交流，說出減數(shù)分裂的過程和意義。環(huán)節(jié)四：孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋標注獨立遺傳的兩對等位基因A/a和B/b；畫出減數(shù)分裂過程中，A/a和B/b隨染色體傳遞的過程。環(huán)節(jié)四：孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋標注獨立遺傳的兩對等位基因A/a和B/b；畫出減數(shù)分裂過程中，A/a和B/b隨染色體傳遞的過程。環(huán)節(jié)四：孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋1.在間期細胞中找到同源染色體，在大的一對同源染色體的相同位置分別標注A、a，在另外一對小的同源染色體的相同位置標注B、b，這樣就能保證兩對等位基因獨立遺傳。2.間期復制后的性母細胞，每條染色體都有兩條姐妹染色單體，姐妹染色單體是間期復制來的，所以具有相同基因。3.減數(shù)分裂Ⅰ同源染色體分離，非同源染色體自由組合。因為基因位于染色體上，因此減數(shù)分裂Ⅰ后期的自由組合其實就是非同源染色體的非等位基因自由組合。環(huán)節(jié)四：孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋4.減數(shù)分裂Ⅱ姐妹染色單體分離，相同的基因隨著姐妹染色單體的分開，分別進入兩個配子中，所以每個次級性母細胞產(chǎn)生2個相同基因型的細胞。5.由于減數(shù)分裂Ⅰ后期的組合不同，導致1個性母細胞最終產(chǎn)生2個AB、2個ab細胞，或者1個性母細胞最終產(chǎn)生2個Ab、2個aB細胞。環(huán)節(jié)四：孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋二、基因的分離定律和自由組合定律的實質(zhì)基因的分離定律的實質(zhì)：在雜合子的細胞中，位于一對同源染色體上的等位基因，具有一定的獨立性；在減數(shù)分裂形成配子的過程中，等位基因會隨同源染色體的分開而分離，分別進入兩個配子中，獨立地隨配子遺傳給后代?；虻淖杂山M合定律的實質(zhì)：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彼此分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合。環(huán)節(jié)五：基因間的位置關系圖中已標出一對等位基因A、a，請標注另一對等位基因B、b可能存在的位置。環(huán)節(jié)五：基因間的位置關系圖1中，兩對等位基因分別位于兩對同源染色體上，兩對基因的關系是非同源染色體上的非等位基因，適用自由組合定律。圖2、圖3中，兩對等位基因位于一對同源染色體上，兩對基因的關系是同源染色體上的非等位基因，不適用自由組合定律，若不發(fā)生互換，適用分離定律。環(huán)節(jié)五：基因間的位置關系基因間的關系：1.相同基因：位于同源染色體的同一位置、控制相同性狀的基因。2.等位基因：位于同源染色體的同一位置、控制相對性狀的基因。3.同源染色體上的非等位基因4.非同源染色體上的非等位基因環(huán)節(jié)五：基因間的位置關系圖1、圖2、圖3的基因型都是AaBb，只是基因間的關系不同。若減數(shù)分裂過程中同源染色體的非姐妹染色單體沒有發(fā)生互換，請按照孟德爾遺傳規(guī)律，寫出它們產(chǎn)生的配子，并計算它們自交后代的基因型、表型及比例。環(huán)節(jié)五：基因間的位置關系按照自由組合定律，AaBb自交后代有9種基因型，4種表型，A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=9∶3∶3∶1。環(huán)節(jié)五：基因間的位置關系符合分離定律，產(chǎn)生兩種配子AB、ab。環(huán)節(jié)五：基因間的位置關系符合分離定律，產(chǎn)生兩種配子Ab、aB。環(huán)節(jié)五：基因間的位置關系總結1.非同源染色體上的非等位基因遵循自由組合定律。2.同源染色體上的非等位基因，如果四分體中不發(fā)生非姐妹染色單體的互換，稱為完全連鎖。環(huán)節(jié)五：基因間的位置關系摩爾根用灰身長翅純系果蠅與黑身殘翅純系果蠅雜交，F(xiàn)1都表現(xiàn)為灰身長翅。讓F1的雌蠅與黑身殘翅雄蠅交配，測交后代的表型及數(shù)目是：21只灰身長翅果蠅（42%），4只灰身殘翅果蠅（8%），4只黑身長翅果蠅（8%），21只黑身殘翅果蠅（42%）。環(huán)節(jié)五：基因間的位置關系為什么在產(chǎn)生配子時，B和V，b和v總是在一起呢？環(huán)節(jié)五：基因間的位置關系重組型配子的出現(xiàn)是由于四分體時期發(fā)生了互換。因為只有部分配子在形成過程中發(fā)生了互換，這就可以解釋在測交子代中看到的“兩多兩少”的現(xiàn)象。環(huán)節(jié)五：基因間的位置關系歸納同源染色體上可以發(fā)生非姐妹染色單體的互換，使位于交換片段上的等位基因互換，從而導致非等位基因間的基因重組。連鎖的基因之間能夠發(fā)生交換，稱為不完全連鎖。因此，同源染色體上的非等位基因的傳遞有兩種方式：完全連鎖和不完全連鎖。環(huán)節(jié)五：基因間的位置關系基因在染色體上的位置產(chǎn)生的配子自交后代基因型自交后代表型4種AB∶Ab∶aB∶ab=1∶1∶1∶19種4AaBb、2AaBB、2AABb、1AABB2Aabb、1AAbb2aaBb、1aaBB1aabb4種A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=9∶3∶3∶1環(huán)節(jié)五：基因間的位置關系基因在染色體上的位置產(chǎn)生的配子自交后代基因型自交后代表型2種AB∶ab=1∶1完全連鎖3種2AaBb、1AABB、1aabb2種A_B_∶aabb=3∶14種AB、Ab、aB、ab不完全連鎖9種AaBb、AaBB、AABb、AABBAabb、AAbbaaBb、aaBBaabb4種A_B_、A_bb、aaB_、aabb環(huán)節(jié)五：基因間的位置關系基因在染色體上的位置產(chǎn)生的配子自交后代基因型自交后代表型2種Ab∶aB=1∶1完全連鎖3種2AaBb、1AAbb、1aaBB3種A_B_∶A_bb∶aaB_=2∶1∶14種AB、Ab、aB、ab不完全連鎖9種AaBb、AaBB、AABb