基因在染色體上 高一下學(xué)期生物人教版必修二

第2節(jié)基因在染色體上第2章基因和染色體關(guān)系問題探討：

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)劃卻只測定人的24條染色體的DNA序列。討論1：對人類基因組進(jìn)行測序，為什么首先要確定哪些染色體?因?yàn)榛蛟谌旧w上討論2：為什么不測定全部46條染色體?人有22對常染色體和1對性染色體，在常染色體中，每對同源染色體上分布的基因是相同的，只對其中一條測序就可以了；性染色體X和Y差別較大，基因也大不相同，所以都要測序。新課引入19世紀(jì)，孟德爾發(fā)現(xiàn)了提出了“遺傳因子”的概念。1909年，丹麥生物學(xué)家約翰遜提出了“基因”的概念，用以替代遺傳因子?；蛟谀睦锬?？1903年，美國科學(xué)家薩頓用蝗蟲細(xì)胞作材料，研究精子和卵細(xì)胞的形成過程。他發(fā)現(xiàn)孟德爾假設(shè)的一對遺傳因子，也就是等位基因，他們的分離與減數(shù)分裂中同源染色體的分離非常相似。于是，他開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析、推理……即染色體的行為和基因的行為高度一致1.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條基因成對存在只有成對的基因中的一個(gè)成對的同源染色體一條來自父方，一條來自母方。成對的基因一個(gè)來自父方，一個(gè)來自母方?；蛐袨槿旧w行為體細(xì)胞染色體成對存在只有成對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)2.假說依據(jù)：基因和染色體的行為存在著明顯的平行關(guān)系。非等位基因在形成配子時(shí)自由組合行為變化非同源染色體在減數(shù)分裂Ⅰ后期自由組合基因行為（遺傳學(xué)）染色體行為（細(xì)胞學(xué)）形態(tài)結(jié)構(gòu)雜交過程中保持完整性和獨(dú)立性在減數(shù)分裂和受精作用中保持穩(wěn)定性

存在形式體細(xì)胞中基因成對存在，配子中只有其中一個(gè)體細(xì)胞中染色體成對存在，配子中只有其中一條來源一個(gè)來自父方，一個(gè)來自母方一條來自父方，一條來自母方組合方式非等位基因自由組合非同源染色體自由組合2.假說依據(jù)：基因和染色體的行為存在著明顯的平行關(guān)系?？床灰娙旧w（薩頓）基因在染色體上推理基因（孟德爾遺傳因子）看得見DdDd

平行關(guān)系BDbdBbDd高莖矮莖×減數(shù)分裂受精減數(shù)分裂高莖減數(shù)分裂P配子F1F1配子DDDdDdDddddD高莖高莖矮莖高莖ddDdDDDd請用薩頓的假說解釋孟德爾的一對相對性狀雜交實(shí)驗(yàn)高莖用D表示，矮莖用d表示。思考·討論薩頓經(jīng)推理得出的結(jié)論--基因在染色體上究竟是否正確？注意:類比推理得出的結(jié)論并不具有邏輯的必然性。其正確與否，還需要觀察和實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。3.類比推理法：根據(jù)兩個(gè)或兩類對象有部分屬性相同，從而推出他們的其他屬性也相同的科學(xué)研究方法。薩頓W.sutton(1877-1916)二、基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)薩頓的假說遭到同時(shí)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(shí)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！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！故事起源于一只果蠅……基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)特點(diǎn)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常?？梢钥吹?。易飼養(yǎng)，繁殖快：在室溫下10多天就繁殖一代。子代個(gè)體多，便于統(tǒng)計(jì)：一只雌果蠅一生能產(chǎn)生幾百個(gè)后代。相對性狀多且明顯。染色體數(shù)目少，便于觀察。具有性染色體。生物學(xué)家常用它作為遺傳學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)材料。果蠅基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)染色體組成3對常染色體：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ1對性染色體♀：同型，XX♂：異型，XY果蠅♀XXXY♂雌雄果蠅體細(xì)胞染色體示意圖基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)判斷：性染色體只存在于生殖細(xì)胞中。常染色體性染色體

1910年5月的一天，在摩爾根的實(shí)驗(yàn)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(gè)變異體，后來它成為科學(xué)史上最著名的動(dòng)物!P33意外的發(fā)現(xiàn)……思考1：如何才能知道白眼是顯性還是隱性？思考2：如何才能知道紅眼和白眼的遺傳是否遵循孟德爾遺傳規(guī)律呢？觀察分析?紅?白F2F1P1111:::××白眼(雄)紅眼(雌)紅眼(雌)紅眼(雄)紅眼(雌)紅眼(雌)紅眼(雄)白眼(雄)基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)——（3）探究過程思考1：如何才能知道白眼是顯性還是隱性？思考2：如何才能知道紅眼和白眼這對相對性狀

的遺傳是否遵循孟德爾遺傳規(guī)律呢？F1雌雄交配根據(jù)F1表現(xiàn)出來的性狀，可推出：紅眼為顯性性狀，白眼為隱性性狀F2中紅眼和白眼的數(shù)量比是3:1，符合分離定律。思考3：為什么F2代的白眼性狀總是與性別相聯(lián)系？拓展：X、Y染色體的區(qū)段基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)——（3）探究過程X、Y染色體含同源區(qū)段，如圖中A、C段；

非同源區(qū)段（僅X或Y染色體獨(dú)有區(qū)段）,如圖中B和D段。

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。寫出下列基因型：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）課前背誦

1.薩頓的假說的內(nèi)容，依據(jù)是？平行關(guān)系體現(xiàn)在哪四個(gè)方面？2.薩頓和摩爾根的研究方法分別是什么3.果蠅的優(yōu)點(diǎn)4.摩爾根觀察到的現(xiàn)象是什么？實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋是？5.果蠅雜交實(shí)驗(yàn)的遺傳圖解6.Aa基因只位于果蠅的X染色體上，群體中果蠅所有可能的基因型7.Aa基因位于果蠅的XY染色體的同源區(qū)段上，群體中果蠅所有可能的基因型課前準(zhǔn)備：課本、學(xué)導(dǎo)、周四做的試卷小早讀4減數(shù)分裂染色體數(shù)目減半的時(shí)期是

，減半的原因是

。減數(shù)分裂中染色單體消失的時(shí)期是

，消失的原因是

。小早讀5已知某生物，正常體細(xì)胞中含有n對同源染色體，完成下列填空：（1）不考慮交叉互換，一個(gè)精原細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂可產(chǎn)生

個(gè)

種精子，含該種精原細(xì)胞的個(gè)體經(jīng)減數(shù)分裂可產(chǎn)生

個(gè)

種精子。一個(gè)卵原細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂可產(chǎn)生

種卵細(xì)胞，含該種卵原細(xì)胞的個(gè)體經(jīng)減數(shù)分裂可產(chǎn)生

種卵細(xì)胞。（2）一對夫婦，男性個(gè)體可產(chǎn)生

種精子，女性個(gè)體可產(chǎn)生

種卵細(xì)胞，理論上他們后代的類型就有可能有

種。（僅考慮染色體組成的不同）（3）基因型為AaBb的1個(gè)精原細(xì)胞，若一個(gè)精子中含Ab基因,則其余三個(gè)精子所含基因分別為

。減數(shù)第一次分裂

同源染色體分離分別進(jìn)入兩個(gè)子細(xì)胞

減II后

著絲粒分裂姐妹染色單體分開42無數(shù)個(gè)2n12n(2)223

223246AbaBaB配子XWYXWXwXWXW紅眼（雌）XwY白眼（雄）XWXwYXWXw紅眼（雌）XWY紅眼（雄）XWXW紅眼（雌）XWY紅眼（雄）XWXw紅眼（雌）XwY白眼（雄）P配子F14.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。F2×XWXwXwYXWXwYXw配子XWXwXW

YXwXwXwYF1紅雌：紅雄：白雌：白雄P1：1：1：1實(shí)際結(jié)果：126132120115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。演繹推理5.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證測交一：F1紅眼雌與純合白眼雄測交思考：通過該測交實(shí)驗(yàn)?zāi)芊褡C明基因在X染色體上？×XwXwXWYP紅眼雌蠅

白眼雄蠅1：

1F1該測交結(jié)果證明了控制果蠅眼色的基因在X染色體上。配子XWXwYXWXwXwY測交二：F1紅眼雄與純合白眼雌測交實(shí)際結(jié)果：307290演繹推理5.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證摩爾根等人的工作，把一個(gè)特定的基因和一條特定的染色體—X染色體聯(lián)系起來。得出結(jié)論：XXXYXWXW(w)XWXW(w)XWXWYXWXW證明了基因在染色體上二、基因在染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)驗(yàn)證假說：測交得出結(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(jiān)定支持者孟德爾回顧摩爾根的實(shí)驗(yàn)：6.基因與染色體的關(guān)系思考XX4對染色體，1.3萬個(gè)基因23對染色體，2.6萬個(gè)基因（1）一條染色體上有許多個(gè)基因?；蛟谌旧w上是如何排列的呢？短硬毛棒狀眼深紅眼朱紅眼截翅紅寶石眼白眼黃身（2）基因在染色體上呈線性排列。摩爾根和他的學(xué)生們經(jīng)過十多年的努力，發(fā)明了測定基因在染色體上相對位置的方法，并繪制了果蠅各種基因在染色體上的相對位置圖，說明了：果蠅X染色體上的一些基因6.基因與染色體的關(guān)系A(chǔ)aBbABABABabababABABababaABbAABABababAAbbaaBB或非等位基因自由組合過程：自由組合的原因：隨非同源染色體的自由組合而自由組合自由組合的時(shí)間：減數(shù)分裂第一次分裂后期孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋減Ⅰ后期①

時(shí)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)：等位基因的分離非等位基因的自由組合③

實(shí)質(zhì)：總結(jié)歸納基因在染色體上小結(jié)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)2024/1/23

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)劃卻只測定人的24條染色體的DNA序列。

因?yàn)榛蛭挥谌旧w上，要測定某個(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。1.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？討論：人染色體的掃描電鏡照片2.為什么不測定全部46條染色體？

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(jié)構(gòu)相似，上面分布的基因是相同的或者是等位基因，所以只對其中一條進(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，因此人類基因組計(jì)劃測定了22條常染色體和兩條性染色體X和Y，共24條。如果測定46條，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。討論：人類是如何發(fā)現(xiàn)基因存在于染色體上的呢？課前背誦

可參照學(xué)導(dǎo)45頁【主干知識(shí)梳理】一.薩頓的假說