第2章基因和染色體的關系問題探討人有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劃卻只測定人的24條染色體的DNA序列。討論：對人類基因組進行測序，為什么首先要確定測哪些染色體？因為基因在染色體上。要測定某個基因序列，首先要確定該基因在哪條染色體上，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。人染色體掃描電鏡圖片問題探討討論：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，結構相似，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，工作量會增加一倍，但得到的絕大多數(shù)基因序列都是重復的。人染色體掃描電鏡圖片第2節(jié)基因在染色體上主講教師：zeg聚焦1科學家發(fā)現(xiàn)基因與染色體有哪些平行關系？2摩爾根如何證明基因位于染色體上？3摩爾根的果蠅雜交實驗給我們哪些啟示？4怎樣從基因和染色體的層面解釋孟德爾遺傳規(guī)律？1薩頓的假說1.薩頓的假說研究方向：1903年，美國科學家薩頓用蝗蟲細胞作材料，

研究精子和卵細胞的形成過程。實驗材料：蝗蟲細胞薩頓（W.Sutton）美國遺傳學家受精卵受精作用精子卵細胞體細胞24條染色體12條12條24條子代體細胞中染色體數(shù)目與雙親一樣，這24條染色體按形態(tài)結構來分，兩兩成對，共12對，每對染色體中一條來自父方（精子），一條來自母方（卵細胞）。1.薩頓的假說發(fā)現(xiàn)：孟德爾假設的一對遺傳因子，其分離與減數(shù)分裂中同源染色體的分離非常相似。推斷（假說）：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。假說依據(jù)：基因和染色體的行為存在著明顯的平行關系。1.薩頓的假說受精作用受精卵親代配子子代染色體行為基因行為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

平行關系1.薩頓的假說基因的行為染色體的行為雜交過程中保持：__________也有：_____________體細胞中存在形式_________存在__________存在在配子中存在形式只有成對基因中的_______只有成對染色體中的_________體細胞中的來源成對中的基因一個來自______

一個來自______

同源染色體一條來自______一條來自______形成配子時組合方式非等位基因：________非同源染色體：________成對成對一個一條父方母方父方母方自由組合自由組合完整性和獨立性相對穩(wěn)定的形態(tài)結構基因和染色體的行為存在著明顯的平行關系2基因在染色體上的實驗證據(jù)美國生物學家摩爾根（T.H.Morgan)曾經明確表示過不相信孟德爾的遺傳理論。對薩頓的基因位于染色體上的學說更持懷疑態(tài)度，認為這是主觀的臆測，缺少實驗證據(jù)。摩爾根（T.H.Morgan）美國生物學家2.基因在染色體上的實驗證據(jù)真相只有一個！2.基因在染色體上的實驗證據(jù)解決以下問題，展示學習成果：摩爾根選用的實驗材料？實驗過程步驟？果蠅的紅眼和白眼性狀，哪種是顯性性狀？判斷依據(jù)？F2中紅眼果蠅和白眼果蠅的性狀分離比是多少？是否符合基因的分離定律？根據(jù)白眼性狀的遺傳特點，摩爾根作出了什么假設？2.1果蠅作為遺傳學材料的優(yōu)點個體小，易飼養(yǎng)用一只牛奶瓶，放一些搗爛的香蕉，就可以飼養(yǎng)數(shù)百甚至上千只果蠅。繁殖快，后代數(shù)量多在25℃左右溫度下十幾天就繁殖一代，一只雌果蠅一代能繁殖數(shù)百只。2.1果蠅作為遺傳學材料的優(yōu)點具有多對易于區(qū)分的相對性狀染色體少，易觀察（4對）紅眼果蠅白眼果蠅2.2紅眼、白眼果蠅雜交實驗1909年起，摩爾根開始潛心研究果蠅的遺傳行為。摩爾根和他的學生在實驗室里培養(yǎng)了許多野生型紅眼果蠅，沒發(fā)現(xiàn)其它眼色果蠅。1910年5月的一天，摩爾根在實驗室中偶然發(fā)現(xiàn)一只白眼雄果蠅。白眼性狀是如何遺傳的？白眼是隱性性狀果蠅紅、白眼相對性狀由一對等位基因控制。實驗：紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅雜交。結果：F1全為紅眼。實驗：F1紅眼的雌、雄果蠅自由交配。結果：F2紅眼、白眼數(shù)量比是3：1，符合孟德爾分離定律。2.2紅眼、白眼果蠅雜交實驗3/41/4P×白眼（雄）紅眼（雌）F1紅眼雌、雄F2白眼（雄）紅眼（雌、雄）雌、雄交配特殊現(xiàn)象

：F2白眼全是雄果蠅，與性別有關。提出問題

：F2白眼性狀為什么與性別有關？2.2紅眼、白眼果蠅雜交實驗果蠅體細胞染色體組成雌雄果蠅體細胞染色體示意圖常染色體：不決定性別的染色體；3對：ⅡⅡ，ⅢⅢ，ⅣⅣ。性染色體：決定性別的染色體；1對：雌果蠅中，同型，XX表示；雄果蠅中，異型，XY表示。2.2紅眼、白眼果蠅雜交實驗基因的表示方法基因在常染色體上：DD、Dd、dd基因在性染色體上：基因符號寫在性染色體符號的右上角。①基因只存在于X染色體（Ⅰ區(qū)段）上。②基因只存在Y（Ⅲ區(qū)段）上。Ｘ、Ｙ同源區(qū)段的基因是成對存在的。X

Y-雄性：XY-雄性：X

Y-雄性：-在非同源區(qū)段在同源區(qū)段ⅡXYⅠⅡⅢ2.3對實驗現(xiàn)象的解釋（提出假說）控制白眼的基因（用w表示）在X染色體上，Y染色體上不含有它的等位基因。為什么白眼性狀的表現(xiàn)總與性別相關聯(lián)？根據(jù)摩爾根及同事對“白眼性狀遺傳”的解釋，嘗試寫出果蠅雜交實驗遺傳圖解。2.3對白眼遺傳的解釋（提出假說）控制白眼的基因（用w表示）在X染色體上，Y染色體上不含它的等位基因。紅眼（雌、雄）白眼（雄）3/41/4P×紅眼（雌）白眼（雄）ＸwＹＸＷＸＷ配子ＸＷＸwＹF1ＸＷＸwＸＷＹ紅眼雌性紅眼雄性×F1配子F2ＸＷＸwＸＷＹＸＷＸwＸＷＹＸＷＸwＸwＹ符合摩爾根解釋的驗證摩爾根等人的設想可以合理地解釋實驗現(xiàn)象。但是判斷一種設想或假說是否正確，僅能解釋已有的實驗現(xiàn)象是不夠的，還應運用假說-演繹法，預測另外設計的實驗結果，再通過實驗來檢驗。思考·討論討論：你能運用上述果蠅雜交實驗的知識設計一個實驗，來驗證他們的解釋嗎？2.4對白眼遺傳的驗證測交等實驗：F1紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅雜交。P×紅眼（雌）白眼（雄）ＸwＹＸＷＸw配子F1ＸＷＸwＸwＹＸＷＸwＹＸwＸＷＹＸwＸw紅眼雄1：紅眼雌1：白眼雄1白眼雌1：預測（演繹推理）：假設摩爾根等人的假說正確，紅眼雌果蠅：白眼雌果蠅：紅眼雄果蠅：白眼雄果蠅=1：1：1：1。2.4對白眼遺傳的驗證實驗結果：測交實驗的結果符合預期的設想，證明解釋是正確的。紅眼雌蠅紅眼雄蠅白眼雌蠅白眼雄蠅126132120115結論：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。摩爾根等人通過實驗觀察，把一個特定的基因（控制白眼的基因w）和一條特定的染色體（X染色體）聯(lián)系起來，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堅定的支持者。作出假說：演繹推理：測交等實驗得出結論：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：假說演繹法小結：回顧摩爾根等人實驗過程從此，摩爾根成了孟德爾理論的堅定支持者！2.6基因和染色體的關系果蠅X染色體上的一些基因結論：基因在染色體上呈線性排列。摩爾根和他的學生們，設計測量出：第一個果蠅各種基因在染色體上排列圖譜人只有23對染色體，卻有約2.6萬個基因。一條染色體上應該有許多個基因。果蠅只有4對染色體，攜帶的基因有1.3萬多個；熒光標記技術摩爾根的成就實驗證明基因位于染色體上。發(fā)明了測定基因在染色體上相對位置的方法。繪出第一幅果蠅各種基因在染色體上的相對位置。說明了基因在染色體上呈線性排列。3孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋分析減數(shù)分裂中基因和染色體的關系請在圖中的染色體上標出基因符號，解釋孟德爾一對相對性狀的雜交試驗。思考·討論高莖高莖矮莖高莖D

dD

Dd

d

D

d

d

d×減數(shù)分裂受精減數(shù)分裂高莖減數(shù)分裂P配子F1F1配子高莖矮莖F2dDdDD

DDD

dd3.孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋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同源染色體的相同位置上控制相對性狀的基因1234等位基因：3.孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋Dd12Dd12DdD1Dd2ddDDd分離定律的實質：在雜合子的細胞中，位于一對同源染色體上的等位基因，具有一定獨立性；在減數(shù)分裂形成配子時，等位基因會隨著同源染色體的分開而分離，分別進入到兩個配子中，獨立地隨配子傳給后代。3.孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋基因自由組合定律的實質：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。4課堂小結4.課堂小結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系內容：基因在染色體上依據(jù)：摩爾根的實驗果蠅的雜交實驗結論：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質基因的自由組合定律的實質2.3對實驗現(xiàn)象的解釋（提出假說）控制白眼的基因（用w表示）在X染色體上，Y染色體上不含有它的等位基因。為什么白眼性狀的表現(xiàn)總與性別相關聯(lián)？基因在性染色體上：①基因只存在于X染色體（Ⅰ區(qū)段）上。②基因只存在Y（Ⅲ區(qū)段）上。Ｘ、Ｙ同源區(qū)段的基因是成對存在的。在非同源區(qū)段在同源區(qū)段ⅡXYⅠⅡⅢ知識拓展對白眼遺傳的其他假設及驗證XYⅠⅡⅢ假說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。假說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。假說③：控制白眼的基因在X、Y染色體

的同源區(qū)段上。知識拓展對白眼遺傳的其他假設及驗證假說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。控制白眼的基因（用w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×♀P♂F1♀♂紅眼白眼紅眼不符合知識拓展對白眼遺傳的其他假設及驗證假說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。符合×♀P♂F1F2自由交配♀♂♀♂紅：白=3:1♂紅眼白眼紅眼紅：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

白雄知識拓展對白眼遺傳的其他假設及驗證假說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

紅雌

XWXw

紅雌

XWYw

紅雄

XwYw

白雄符合×♀P♂F1F2自由交配♀♂♀♂紅：白=3:1♂紅眼白眼紅眼知識拓展對白眼遺傳的其他假設及驗證紅眼雌白眼雄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野生紅眼雄白眼雌PF1XWYXwXw

×XWXw紅眼雌XwY白眼雄紅雌：白雄=1：1假說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。測交實驗：F1紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅雜交。符合補充反交實驗：知識拓展對白眼遺傳的其他假設及驗證紅眼雌白眼雄PF1XWXwXwYw

×XWXw紅眼雌XwXw白眼雌XWYw紅眼雄XwYw白眼雄假說③：控制白眼的基因在X、Y染色體的同源區(qū)段上。野生紅眼雄白眼雌PF1XWYWXwXw

×XWXw紅眼雌XwYW紅眼雄紅雌：白雌：紅雄：白雄=1：1：1：1全為紅眼果蠅測交實驗：F1紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅雜交。不符合補充反交實驗：知識拓展對白眼遺傳的其他假設及驗證不是。①真核生物的核基因都位于染色體上，而質基因位于線粒體等細胞器內；②原核生物的基因有的位于擬核區(qū)DNA分子上，有的位于細胞質的質粒上。思考：細胞中的基因都位于染色體上嗎？為什么？知識拓展5練習與應用.

1.1概念檢測1.基于對同源染色體和非同源染色體上相關基因的理解，判斷下列相關表述是否正確。（1）位于一對同源染色體上相同位置的基因控制同一種性狀。（

）（2）非等位基因都位于非同源染色體上。（

）??

2.基因主要位于染色體上，下列關于基因和染色體關系的表述，錯誤的是

（

）A.染色體是基因的主要載體B.染色體就是由基因組成的C.一條染色體上有多個基因D.基因在染色體上呈線性排列B1.1概念檢測

3.基因和染色體的行為存在平行關系。下列相關表述，錯誤的是

（

）A.復制的兩個基因隨染色單體分開而分開B.同源染色體分離時，等位基因也隨之分離C.非同源染色體數(shù)量越多，非等位基因組合的種類也越多D.非同源染色體自由組合，使所有非等位基因也自由組合D1.1概念檢測

1.2拓展應用1.用白眼雌果蠅和紅眼雄果蠅雜交，通過眼睛顏色可判斷子代果蠅的性別；用白眼雄果蠅和紅眼雌果蠅雜交，通過眼睛顏色卻不能判斷子代果蠅的性別，這是為什么?用其他雜交組合，能否通過眼睛顏色判斷子代果蠅的性別呢？紅眼雌果蠅的基因型有XWXW和XWXw兩種類型，白眼雄果蠅的基因型為XwY。如果基因型為XWXW的紅眼雌果蠅與基因型為Xw