§2-2基因在染色體上（第一課時(shí)）基因和染色體的關(guān)系1.背景——問(wèn)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(cè)定人的24條染色體的DNA序列。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？討論因?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。DNA指紋檢測(cè)1.背景——問(wèn)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(cè)定人的24條染色體的DNA序列。為什么不測(cè)定全部46條染色體？討論人有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。DNA指紋檢測(cè)美國(guó)遺傳學(xué)家薩頓蝗蟲2.薩頓的假說(shuō)薩頓W.Sutton（1877-1916）薩頓研究的蝗蟲Brachystolamagna薩頓論文中BrachystolaMagna的染色體人物實(shí)驗(yàn)材料1903年時(shí)間研究蝗蟲減數(shù)分裂及受精作用過(guò)程中染色體行為變化及親子代染色體數(shù)量關(guān)系孟德爾假設(shè)的一對(duì)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?；蚴怯扇旧w攜帶著從親代傳遞給下一代的，也就是說(shuō)基因在染色體上。父方(24條)母方(24條)精子(12條)卵子(12條)受精卵(24條)新個(gè)體(24條,12對(duì))減數(shù)分裂減數(shù)分裂受精作用有絲分裂一半來(lái)自父方一半來(lái)自母方觀察發(fā)現(xiàn)推論2.薩頓的假說(shuō)基因和染色體的行為存在著明顯的平等關(guān)系?；虺蓪?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(lái)自父方，一條來(lái)自母方。成對(duì)的基因一個(gè)來(lái)自父方，一個(gè)來(lái)自母方?；蛐袨槿旧w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(lái)源P配子F1P配子F1♂♀DdDdDD♂dd♀××配子形成和受精過(guò)程中有相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。雜交過(guò)程中基因保持完整性和獨(dú)立性。傳遞性質(zhì)原因分析2.薩頓的假說(shuō)Rr非等位基因在形成配子時(shí)自由組合基因行為染色體行為行為變化非同源染色體在減數(shù)分裂Ⅰ后期自由組合YyRrYyYRYryRyr等位基因分離非等位基因自由組合同源染色體分離非同源染色體自由組合分析2.薩頓的假說(shuō)如果你認(rèn)為基因在染色體上，請(qǐng)你在圖中的染色體上標(biāo)注基因符號(hào)，解釋孟德爾一對(duì)相對(duì)性狀的雜交實(shí)驗(yàn)（圖中染色體上的黑色黑線代表基因的位置）。dP配子F1F1配子高莖矮莖受精高莖×減數(shù)分裂減數(shù)分裂減數(shù)分裂高莖高莖矮莖高莖F2DDddDDdDdDdDDDdDddd2.薩頓的假說(shuō)（p30思考·討論）2.薩頓的假說(shuō)

A.染色體是基因的主要載體B.基因由染色體攜帶著從親代傳遞給子代C.基因在雜交過(guò)程中保持完整性和獨(dú)立性D.減數(shù)分裂過(guò)程中,等位基因會(huì)隨著染色體的分開而分離A[解析]

該圖只能說(shuō)明染色體是基因的載體，但不能說(shuō)明染色體是基因的主要載體，A符合題意。摩爾根T.H.Morgan(1866-1945)美國(guó)生物學(xué)家摩爾根（T.H.Morgan，1866一1945），曾經(jīng)明確表示過(guò)不相信孟德爾的遺傳理論。對(duì)薩頓的基因位于染色體上的學(xué)說(shuō)更持懷疑態(tài)度，認(rèn)為這是主觀的臆測(cè)，缺少實(shí)驗(yàn)證據(jù)。他一直琢磨著設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，看看生物的遺傳與染色體到底有什么關(guān)系，基因又是怎么回事。從1909年開始，摩爾根開始潛心研究果蠅的遺傳行為。3.基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)——（1）科學(xué)家美國(guó)生物學(xué)家摩爾根故事起源于一只果蠅……3.基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)——（2）實(shí)驗(yàn)材料特點(diǎn)常見：果蠅是昆蟲綱雙翅目的一種小型蠅類，體長(zhǎng)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：一只雌果蠅一生能產(chǎn)生幾百個(gè)后代生物學(xué)家常用它作為遺傳學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)材料。果蠅3.基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)——（2）實(shí)驗(yàn)材料染色體組成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3.基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)——（2）實(shí)驗(yàn)材料性別雌性雄性圖示.

..

.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>

、

<m></m>

<m></m>

、

<m></m>

染色體組成

<m></m>

（同型）

<m></m>

（異型）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3.基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)——（3）探究過(guò)程3.基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)——（3）探究過(guò)程思考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(guò)，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(wú)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(shuō)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。觀察分析?紅?白F2F1P根據(jù)F1表現(xiàn)出來(lái)的性狀，可推出：紅眼為顯性性狀白眼為隱性性狀1111:::×符合分離定律×白眼(雄)紅眼(雌)紅眼(雌)紅眼(雄)紅眼(雌)紅眼(雌)紅眼(雄)白眼(雄)3.基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)——（3）探究過(guò)程思考1：如何才能知道白眼是顯性還是隱性？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？3.基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)——（3）探究過(guò)程思考4：為什么F2代的白眼性狀總是與性別相聯(lián)系？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)拓展：X、Y染色體的區(qū)段3.基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)——（3）探究過(guò)程拓展：X、Y染色體的區(qū)段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。建立假說(shuō)假說(shuō)①：控制白眼的基因（w）位于X染色體上，Y染色體上無(wú)該基因的等位基因。

（基因位于B段）3.基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)——（3）探究過(guò)程假說(shuō)②：

控制白眼的基因在X染色體和Y染色體上，即Y染色體上含有它的等位基因。（基因位于A、C段）假說(shuō)③：

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。（基因位于D段）建立假說(shuō)F1×紅眼(雌)紅眼(雄)P×白眼(雄)紅眼(雌)XWXWXwYXWXwYXWXwXWYF2XWXwXWY紅眼(雌)紅眼(雌)紅眼(雄)白眼(雄)配子配子XWXWXWXwXWYXwY3.基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)——（3）探究過(guò)程♂♀假說(shuō)①：控制白眼的基因（w）位于X染色體上，Y染色體上無(wú)該基因的等位基因。

（基因位于B段）據(jù)以上解釋得出推論：F1為雜合子證明F1為雜合子的方法——測(cè)交：讓F1與隱性純合子雜交。預(yù)期結(jié)果：后代應(yīng)出現(xiàn)4種表現(xiàn)型，比例為1:1:1:1。PF1測(cè)交雜種子一代隱性純合子演繹推理×紅眼(雌)XWXwXWXwXwY紅眼(雌)

白眼(雌)紅眼(雄)白眼(雄)XWXwXwXwXWYXwY白眼(雄)XwY實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)?zāi)柛热藢?shí)施了測(cè)交，實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)果與推理的結(jié)果相同。3.基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)——（3）探究過(guò)程配子♂♀建立假說(shuō)3.基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)——（3）探究過(guò)程假說(shuō)②：

控制白眼的基因在X染色體和Y染色體上，即Y染色體上含有它的等位基因。（基因位于A、C段）F1×紅眼(雌)紅眼(雄)P×白眼(雄)紅眼(雌)XWXWXwYwXWXwYwXWXwXWYwF2XWXwXWYw紅眼(雌)紅眼(雌)紅眼(雄)白眼(雄)配子配子XWXWXWXwXWYwXwYw♂♀假說(shuō)亦可解釋觀察的現(xiàn)象白眼基因只在X染色體上白眼雌×紅眼雄（自然情況下XWY）3.基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)——（3）探究過(guò)程如何證明白眼基因在X染色體上，而不存在于Y染色體上。反交（白眼雌×紅眼雄）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）P紅眼(雄)XWY

白眼(雌)XwXw×XwXWY紅眼(雌)XWXw白眼(雄)XwY配子F1P紅眼(雄)XWYW

白眼(雌)XwXw×XwXWYW紅眼(雌)XWXw紅眼(雄)XwYW配子F1白眼基因只在X染色體上白眼雌×紅眼雄（自然情況下XWY）3.基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)——（3）探究過(guò)程如何證明白眼基因在X染色體上，而不存在于Y染色體上。反交（白眼雌×紅眼雄）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）P紅眼(雄)XWY

白眼(雌)XwXw×XwXWY紅眼(雌)XWXw白眼(雄)XwY配子F1P紅眼(雄)XWYW

白眼(雌)XwXw×XwXWYW紅眼(雌)XWXw紅眼(雄)XwYW配子F1將白眼雌果蠅和自然存在的紅眼雄果蠅（純合）進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)子代為：紅眼（♀）：白眼（♂）=1:1證明：白眼基因在X染色體上，而不存在于Y染色體上建立假說(shuō)3.基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)——（3）探究過(guò)程假說(shuō)③：

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。（基因位于D段）F1紅眼(雌)白眼(雄)P×白眼(雄)紅眼(雌)XXXYwXXYwXXXYw配子假說(shuō)不可解釋觀察的現(xiàn)象假說(shuō)不成立摩爾根等人的工作，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(lái)。得出結(jié)論XXXYXWXW(w)XWXW(w)XWXW(w)XWYXWXW證明了基因在染色體上3.基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)——（4）結(jié)論3.基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)——（4）結(jié)論