第2章第2节基因在染色体上 课件高一下学期 人教版必修2.pptx
第二章 基因和染色体的关系,第2节 基因在染色体上,2021/8/22,人有46条染色体，但是旨在揭示人类基因组遗传信息的人类基因组计划却只测定人的24条染色体的DNA序列。,因为基因位于染色体上，要测定某个基因的序列，首先要知道该基因位于哪条染色体上。如果要测定人类基因组的基因序列，就要知道包含人类基因组的全部染色体组由哪些染色体组成。,1.对人类基因组进行测序，为什么首先要确定测哪些染色体？,讨论：,人染色体的扫描电镜照片,2.为什么不测定全部46条染色体？,人有22对常染色体和1对性染色体。在常染色体中，每对同源染色体的形态、大小相同，结构相似，上面分布的基因是相同的或者是等位基因，所以只对其中一条进行测序就可以了；而性染色体X和Y的差别很大，基因也大为不同，所以两条性染色体都需要测序，因此人类基因组计划测定了22条常染色体和两条性染色体X和Y，共24条。如果测定46条，耗资巨大，工作量会增加一倍，但得到的绝大多数基因序列都是重复的。,讨论：,人类是如何发现基因存在于染色体上的呢,？,预测出了遗传因子（基因）的客观存在,历时回顾：,孟德尔豌豆杂交实验：,发现了遗传的两大定律,基因究竟在哪里？,减数分裂的研究：,为找到基因提供了最正确的线索,抓住这一线索的人是美国遗传学家：,萨顿,一、萨顿的假说,1903年，美国科学家萨顿用蝗虫细胞作材料，研究精子和卵细胞的形成过程。,发现孟德尔假设的一对遗传因子（即等位基因），其分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。,即染色体的行为和基因的行为高度一致,受精作用,减数分裂,24条染色体按形态结构来分，两两成对，共12对，每对染色体中一条来自父方，一条来自母方。,某种蝗虫：,基因和染色体行为存在着明显的平行关系。,基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因位于染色体上。,1.内容,一、萨顿的假说,2.依据,3.方法,类比推理法,看不见,染色体,基因在染色体上,推理,基因,看得见,平行关系,基因与染色体行为的平行关系：,成对,成对,一个,一条,父方 母方,父方 母方,自由组合,自由组合,完整性和独立性,相对稳定的形态结构,D d,D D,d d,在染色体上标注基因符号，解释孟德尔一对相对性状的杂交实验,受精作用,高茎,P,配子,F1,F1配子,D d,F2,D,d,d,D D,d d,D,d,D,D d,2021/8/22,孟德尔的遗传理论和萨顿的假说遭到同时代的遗传学家摩尔根（T.H.Morgan)的强烈质疑。,我更相信的是实验证据，我要通过确凿的实验找到遗传和染色体的关系！,摩尔根的这种大胆质疑，科学务实的研究精神是值得我们努力学习的。,2.实验材料:果蝇(易饲养、繁殖快、后代多、相对性状明显),1.方法：假说演绎法,二、基因位于染色体上的实验依据（摩尔根）,野生红眼基因果蝇,少见的白眼雄果蝇,“材料选对了就等于实验成功了一半”,二、基因位于染色体上的实验依据（摩尔根）,果蝇作为遗传研究材料的优点（P30相关信息）：,（1）个体小，易饲养；,（2）繁殖速度快（在室温下10多天就繁殖一代）；,（3）后代数量大（一只雌果蝇一生能产生几百个后代）；,（4）有明显的相对性状，便于观察、统计；,（5）染色体数目少（4对），便于观察；,与性别决定有关,果蝇的染色体组成,常染色体,性染色体,对：，,雌性同型： 雄性异型：,F2,1/4,是否符合孟德尔的分离定律？,红眼（雌、雄）,P,F1,（雌、雄）,雌雄交配,红眼,白眼,白眼（雄）,（一）观察现象、发现问题,摩尔根的果蝇杂交实验假说演绎法,红眼,F1,3/4,白眼果蝇都是雄的,？,（二）提出问题：白眼性状为什么与性别相关联？,(二) 经过推理、想象提出假说:,摩尔根那个时代已有的理论基础：,性染色体和常染色体的认识,萨顿的假说,基因在染色体上,染色体,常染色体：与性别决定无关的染色体 (、)（人有22对常染色体）,性染色体：与性别决定有关的染色体 ，如X、Y染色体(人有1对性染色体.女性:XX 男性:XY),染色体分类,控制白眼的基因（用w表示）在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。,（三）作出假说，对于实验现象的解释,w,X染色体上的白眼基因w书写为：,Xw,红眼基因W书写为：,XW,雌果蝇基因型有：,XWXW（红眼）,XWXw（红眼）,XwXw（白眼）,雄果蝇基因型有：,XWY（红眼）,XwY（白眼）,常染色体上的基因不需标明其位于常染色体上;如：Dd、dd,性染色体上的基因须将性染色体及其上的基因一同写出,注意基因的写法：,W,W,运用上述假说，解释实验现象：,XWXW红眼（雌）,XwY白眼（雄）,XW,Y,Xw,XWY红眼（ 雄 ）,XWXw红眼（ 雌 ）,P,F2,F1,配子,XW,Y,XWXW红眼(雌 ）,XWXw红眼(雌),XWY红眼(雄),XwY白眼(雄 ),合理的解释,假说的正确,?,摩尔根通过实验，将一个特定的基因（控制白眼的基因w）和一条特定的染色体（X染色体）联系起来，从而用实验证明了：基因在染色体上。,摩尔根解释的验证,摩尔根等人的设想可以合理地解释实验现象。但是判断一种设想或假说是否正确，仅能解释已有的实验现象是不够的，还应运用假说-演绎法，预测另外设计的实验结果，再通过实验来检验。 讨论 1.你能运用上述果蝇杂交实验的知识设计一个实验，来验证他们的解释吗？ 2.如果控制白眼的基因在Y染色体上，还能解释摩尔根的果蝇杂交实验吗？,1、测交实验，进行演绎推理,XWXw,XwY,XW,Xw,Y,Xw,配子,XWXw,XW Y,XwXw,XwY,测交后代,雌红 ： 雄红： 雌白： 雄白,F1,1 ： 1 ： 1 ： 1,摩尔根实际的实验结果：,126,132,120,115,与理论推测一致，完全符合假说,但是该结果与基因位于常染色体上时结果相同，因此，该结果无法验证假说，但通过本实验得到了白眼雌果蝇,XwXw,XWY,测交,红眼雌蝇,白眼雄蝇,1 ： 1,测交后代,摩尔根等人进一步验证：,证明了控制果蝇眼色的基因在X染色体上,得出结论,配子,XW,Xw,Y,XWXw,XwY,从此，摩尔根成了孟德尔理论的坚定支持者。,回顾摩尔根的实验：,把一个特定的基因和一条特定的染色体X染色体联系起来，证明了基因在染色体上。摩尔根成了孟德尔理论的坚定支持者。,2021/8/22,2、如果控制眼色的基因在Y染色体上，还能解释摩尔根的果蝇杂交实验吗？,如果控制白眼的基因在Y染色体，红眼基因在X染色体上，因为X染色体上的红眼基因对白眼基因为显性，所以不会出现白眼雄果蝇，这与摩尔根的果蝇杂交实验结果不符；,如果控制白眼的基因在Y染色体上，且X染色体上没有显性红眼基因，白眼雄果蝇与红眼雌果蝇的杂交后代中雄果蝇全为白眼，也不能解释摩尔根的果蝇杂交实验。,三、基因与染色体的数量关系,果蝇的体细胞有4对染色体，携带的基因有1.3万多个。,人的体细胞有23对染色体，携带的基因有2.6万多个。,一条染色体上应该有许多个基因,思考？,结论：,问题：,基因在染色体上是如何排列的呢？,基因在染色体上呈线性排列；,摩尔根和他的学生们经过十多年的努力，发明了测定基因在染色体上相对位置的方法，并绘制了果蝇各种基因在染色体上的相对位置图。证明了：,四、孟德尔遗传规律的现代解释,孟德尔所说的一对遗传因子就是位于_对_上的_，不同对的遗传因子就是位于_上的_；,一,同源染色体,等位基因,非同源染色体,非等位基因,A与B、C与D,同源染色体：,非同源染色体：,等位基因：,非等位基因：,A与C（D）、B与C（D）,Y与y、R与r,Y(y)与R(r),A,B,C,D,四、孟德尔遗传规律的现代解释,在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定独立性；在减数分裂形成配子时，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，分别进入到两个配子中，独立地随配子传给后代,分离定律的实质,孟德尔遗传规律的现代解释,A,a,等位基因随同源染色体的分开而分离,分离定律,1.基因的分离定律的实质：,在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；,在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立的随配子遗传给后代。,等位基因分离过程：,1、等位基因的概念：,位于同源染色体上同一位置,控制相对性状的基因,Aa,AA、aa,2、等位基因分离的原因：,随同源染色体的分离而分离,3、等位基因分离的时间：,减数分裂第一次分裂后期,叫做相同基因,基因自由组合定律的实质,位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。,2.基因的自由组合定律的实质,位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；,在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。,A,a,B,b,A,B,A,B,A,B,a,b,a,b,a,b,A,B,A,B,a,b,a,b,a,A,B,b,A,A,B,A,B,a,b,a,b,A,A,a,a,B,B,或,非等位基因自由组合过程：,自由组合的原因：,随非同源染色体的自由组合而自由组合,自由组合的时间：,减数分裂第一次分裂后期,孟德尔遗传规律的现代解释,总结归纳,早期基因研究历程,孟德尔（1845）,性状由遗传因子决定。,约翰逊（1909）,萨顿（1913）,将遗传因子改为基因，提出等位基因概念。,基因在染色体上（假说）。,摩尔根（1914）,基因在染色体上（实验证实）。,摩尔根及其他科学家,一条染色体上有许多个基因。,基因在染色体上呈线性排列。,从数量上,从位置上,基因在染色体上,小结,巩固练习,1、下列关于基因和染色体关系的叙述，正确的是 A 基因全部在染色体上 B 基因在染色体上呈线性排列 C 一条染色体上有一个基因 D 染色体就是由基因组成的,巩固练习,2、关于减数分裂过程中，等位基因分离及决定非等位基因自由组合的时期的叙述正确的是,A、同时发生在减数第二次分裂的后期 B、分别发生在减数第一次分裂和第二次分裂的后期 C、分离发生在第一次分裂，自由组合在第二次分裂 D、同时发生在减数第一次分裂的后期,巩固练习,3、果蝇体细胞中染色体组成可表示为（ ）,A、3+X或3+Y B、6+X或6+Y C、6+XX或6+YY D、6+XX或6+XY,4.果蝇白眼为伴X染色体隐性遗传,显性性状为红眼。下列哪组杂交子代中,通过眼色就可直接判断果蝇的性别 A、白白 B、杂合红红 C、白红 D、杂合红白,巩固练习,5.果蝇的双亲中一方为红眼，另一方为白眼，杂交后代F1中雌果蝇颜色与亲代雄果蝇相同，雄果蝇颜色与亲代雌果蝇相同，则亲代雌果蝇、雄果蝇和F1代中雌果蝇、雄果蝇的基因型分别为 A、XaXa、XAY、XAXa、XaY B、XAXa、XaY、XAXa、XAY C、XaXa、XaY、XAXA、XAY D、XAXA、XAY、XaXa、XaY,2021/8/22,拓展应用,1、红眼雌果蝇的基因型有XWXW和XWXw两种类型，白眼雄果蝇的基因型为XwY。如果基因型为XWXW的红眼雌果蝇与基因型为XwY的白眼雄果蝇杂交，则子一代无论雌雄，全部为红眼；如果基因型为XWXw的红眼雌果蝇与基因型为XwY的白眼雄果蝇杂交，那么子代雌果蝇和子代雄果蝇都是既有红眼，也有白眼，因此无法通过眼睛颜色判断子代果蝇的性别。果蝇眼睛颜色的杂交实验，共有红眼雌果蝇（XWXW或XWXw）与红眼雄果蝇（XWY）、红眼雌果蝇（XWXW或XWXw）与白眼雄果蝇（XwY） 、白眼雌果蝇（XwXw）与白眼雄果蝇（XwY）、白眼雌果蝇（XwXw）与红眼雄果蝇（XWY）杂交等组合。只有白眼雌果蝇（XwXw）与红眼雄果蝇（XWY）杂交的子代，红眼全为雌性，白眼全为雄性，可以通过眼睛颜色判断子代果蝇的性别。 2、这些生物的体细胞中的染色体数目虽然减少了一半，但仍具有一整套非同源染色体，这一套染色体携带着控制该种生物所有性状的一整套基因。 3、人的体细胞中染色体数目的变异，会严重影响生殖、发育等各种生命活动，未发现其他常染色体数目变异的婴儿，很可能是发生这类变异后的受精卵不能发育，或发育至胚胎早期就死亡了的缘故。,
