【課件】基因在染色體上課件-2022-2023學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版(2019)必修2

第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)（1）第2節(jié)基因在染色體上第2章基因和染色體的關(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或是等位基因，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。1.薩頓的假說。2.基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。(重、難點(diǎn))3.孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋。(重點(diǎn))學(xué)習(xí)目標(biāo)一、薩頓的假說?19世紀(jì)，孟德爾發(fā)現(xiàn)了遺傳的兩大定律?1909年，丹麥生物學(xué)家約翰遜提出了“基因”的概念，替代遺傳因子。基因在哪里呢？?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。

發(fā)現(xiàn)孟德爾假設(shè)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。薩頓W.sutton(1877-1916)1.薩頓的假說：2.原因：3.方法：一、薩頓的假說分離定律—遺傳因子DdDd雜合子在形成配子時，成對的遺傳因子分離。減數(shù)第一次分裂時，同源染色體的分離。減數(shù)分裂—染色體類比推理基因（遺傳因子）是由染色體攜帶著從親代傳遞給下一代的，即基因在染色體上?；蚝腿旧w的行為存在明顯的平行關(guān)系。類比推理法基因在染色體上注意:

通過類比推理得出的結(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)。加拿大外交官朗寧曾在競選省議員時，由于他幼兒時期吃過中國奶媽的奶水一事，受到政敵的攻擊，說他身上一定有中國血統(tǒng)。朗寧反駁說：“你們是喝牛奶長大的，你們身上一定有牛的血統(tǒng)了。”類比推理與假說—演繹法的比較類比推理：將未知事物同已知事物的性質(zhì)類比，依據(jù)其相似性，提出關(guān)于未知事物某些性質(zhì)的假說——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)。假說—演繹法：在觀察和分析基礎(chǔ)上提出問題→通過推理和想像提出解釋問題的假說→根據(jù)假說進(jìn)行演繹推理→通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)演繹推理的結(jié)論→若實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期結(jié)論相符，證明假說是正確的；反之，假說是錯誤的。項(xiàng)目基因染色體生殖過程中存在體細(xì)胞配子體細(xì)胞中來源形成配子時非同源染色體上的非等位基因自由組合成對基因一個來自父方，一個來自母方

成單成對在雜交過程中保持完整性和獨(dú)立性在配子形成和受精過程中，形態(tài)結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定成對成單一對同源染色體一條來自父方，一條來自母方非同源染色體自由組合一、薩頓的假說一、薩頓的假說高莖高莖矮莖高莖D

dD

Dd

d

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d探究活動2：在染色體上標(biāo)注基因符號，解釋孟德爾的雜交實(shí)驗(yàn)×分裂減數(shù)受精分裂減數(shù)高莖減數(shù)分裂P配子F1F1配子高莖矮莖F2dDdDD

DDDdd1.判斷正誤(1)薩頓利用假說—演繹法，推測基因位于染色體上，且基因都位于染色體上(

)(2)體細(xì)胞中基因成對存在，配子中只含1個基因(

)(3)蝗蟲體細(xì)胞中的24條染色體，12條來自父方，12條來自母方(

)(4)蝗蟲的所有遺傳物質(zhì)都位于染色體上(

)××√×2.基因和染色體的行為存在平行關(guān)系。從理論上支持基因在染色體上的假說，但事實(shí)是否如此呢？為什么？不一定類比推理得出的結(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)的驗(yàn)證。

正因?yàn)轭惐韧评淼姆潜厝恍?，薩頓的假說遭到同時代的遺傳學(xué)家摩爾根的強(qiáng)烈質(zhì)疑。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！摩爾根他一直琢磨著設(shè)施一個實(shí)驗(yàn)，探究生物的遺傳與染色體到底什么關(guān)系。我是一個文明有風(fēng)度的黑粉！二、基因在染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)1.科學(xué)家：摩爾根摩爾根ThomasHuntMorgan(1866-1945)●美國生物學(xué)家摩爾根曾經(jīng)明確表示過不相信孟德爾的遺傳理論。●對薩頓的基因在染色體上的假說更持懷疑態(tài)度，認(rèn)為這是主觀的臆測，缺少實(shí)驗(yàn)證據(jù)?！袼恢弊聊ピO(shè)計一個實(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?！駨?909年開始，他開始潛心研究果蠅的遺傳行為。果蠅(1)果蠅作為實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)點(diǎn)：①個體小，易飼養(yǎng)。②繁殖速度快（在室溫下10多天就繁殖一代）。③后代數(shù)量大（一只雌果蠅一生能產(chǎn)生幾百個后代）。④有明顯的相對性狀，便于觀察、統(tǒng)計。⑤染色體數(shù)目少（4對），便于觀察。少見的白眼雄果蠅野生紅眼基因果蠅2實(shí)驗(yàn)材料：

二、基因在染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)XY型性別決定方式：雌性：3對常染色體+XX雄性：3對常染色體+XY同型異型(2)果蠅體細(xì)胞內(nèi)染色體的組成：二、基因在染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)3.研究過程方法：假說—演繹法如何解釋白眼性狀的表現(xiàn)

總是與性別相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)象？結(jié)果分析：a.F1全為紅眼，說明

為顯性；b.F2紅眼和白眼的數(shù)量比為3:1，說明符合

定律，紅眼和白眼受

等位基因控制。c.白眼性狀的表現(xiàn)與_______相聯(lián)系紅眼分離性別一對白眼性狀只出現(xiàn)在雄性中嗎？

(1)觀察現(xiàn)象，提出問題1:1

:1

:1×白雄115紅雌126紅雄132白眼雄果蠅F1紅眼雌果蠅白雌120回交實(shí)驗(yàn)

(1)觀察現(xiàn)象，提出問題白眼性狀不只出現(xiàn)在雄性中。為什么白色性狀和性別相關(guān)聯(lián)？

(1)觀察現(xiàn)象，提出問題白色性狀和性別相關(guān)聯(lián)，大家由此可以會做出些什么推測呢？白眼基因位于性染色體上，那具體在哪個區(qū)段呢？XY同源區(qū)段?X非同源區(qū)段?Y非同源區(qū)段?白眼基因位于性染色體上。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，X染色體上沒有(2)提出假說，進(jìn)行解釋活動3：請同學(xué)們選擇自己覺得正確的假說，寫出用該假說解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的相關(guān)遺傳圖解。請同學(xué)展示并分享自己的遺傳圖解。(2)提出假說，進(jìn)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染色體上沒有活動3：請支持假說1的小組，分享解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的相關(guān)遺傳圖解。(2)提出假說，進(jìn)行解釋假說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染色體上都有活動3：請支持假說2的小組，分享解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的相關(guān)遺傳圖解。(2)提出假說，進(jìn)行解釋假說3：控制眼色的基因位于Y染色體的非同源區(qū)段，X染色體上沒有活動3：請支持假說3的小組，分享解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的相關(guān)遺傳圖解。上述假說1和假說2都能夠解釋實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。到底哪個假說正確呢？(3)演繹推理，驗(yàn)證假說為了驗(yàn)證假說，請大家設(shè)計雜交實(shí)驗(yàn)？摩爾根設(shè)計了多個新的實(shí)驗(yàn)，其中有一組實(shí)驗(yàn)最為關(guān)鍵，即白眼雌果蠅與野生型紅眼雄果蠅交配。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染色體上都有活動4：請同學(xué)們選擇自己覺得正確的假說，寫出用該假說進(jìn)行演繹推理，寫出相關(guān)遺傳圖解。請同學(xué)展示并分享自己的遺傳圖解。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染色體上沒有活動4：請支持假說1和假說2的小組，分別寫出演繹推理的相關(guān)遺傳圖解。(3)演繹推理，驗(yàn)證假說測交:ＸWY（F1的紅眼雄）ＸWY×ＸwＸw（白眼雌）配子:Ｘw子代:ＸWＸw（紅眼雌）ＸwY（白眼雄）測交:子代: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染色體上都有摩爾根實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：紅眼雌307白眼雄290與理論推測一致，完全符合假說1（4）得出結(jié)論：控制果蠅紅眼、白眼的基因只位于X染色體上。情境：每種生物的基因數(shù)目，都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于這種生物的染色體數(shù)目。例如果蠅的體細(xì)胞中有4對染色體，攜帶有基因1.3萬多個。每條染色體上有多個基因。思考：基因在染色體上如何分布？演繹推理測交得出結(jié)論基因在染色體上白眼性狀的表現(xiàn)總是與性別相聯(lián)系提出問題假說演繹法回顧摩爾根的實(shí)驗(yàn)：作出假說控制白眼基因（w）在X染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因

從此，摩爾根成了孟德爾理論的堅(jiān)定支持者。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證測交結(jié)果決定果蠅眼色(紅眼和白眼)基因位于X染色體上，亦證明基因位于染色體上。我就說基因在染色體上吧！你還不信！托馬斯·亨特·摩爾根好好好，都聽你的！沃爾特·薩頓二、基因在染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)二、基因在染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)●精心設(shè)計的實(shí)驗(yàn)反而證明孟德爾的正確，還為“基因在染色體上”提供了證據(jù)。盡管心塞，但堅(jiān)持“實(shí)驗(yàn)至上”的摩爾根立馬擯棄之前的偏見，從此對孟德爾“黑轉(zhuǎn)粉”?！衲柛倪@種大膽質(zhì)疑，科學(xué)務(wù)實(shí)的研究精神以及團(tuán)隊(duì)之間團(tuán)結(jié)協(xié)作的合作精神等都是值得我們努力學(xué)習(xí)的。摩爾根ThomasHuntMorgan(1866-1945)繼續(xù)探究●現(xiàn)象：一條染色體上應(yīng)該有許多個基因?！裢茰y：每種生物的基因數(shù)量遠(yuǎn)多于染色體數(shù)目。二、基因在染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)4對染色體，1.3萬個基因23對染色體，26萬個基因二、基因在染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)●證明方法：

摩爾根和他的學(xué)生們發(fā)明了測定基因位于染色體上的相對位置的方法，并繪出了第一幅果蠅各種基因在染色體上的相對位置圖。一條染色體上應(yīng)該有許多個基因；同時說明基因在染色體上呈線性排列?！窠Y(jié)論：隨著現(xiàn)代生物學(xué)的發(fā)展，重疊基因、跳躍基因等現(xiàn)象也有發(fā)現(xiàn)，所以“基因在染色體上呈線性排列”是相對的，而非絕對的。現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)將基因定位在染色體上越來越多的實(shí)驗(yàn)證據(jù)積累，使摩爾根很快接受了遺傳的染色體學(xué)說。并證實(shí)基因在染色體上呈現(xiàn)性排列?？茖W(xué)事實(shí)的發(fā)現(xiàn)離不開科學(xué)背景的鋪墊，也不能跨越時代知識的鴻溝?？茖W(xué)研究是一個曲折復(fù)雜的過程，科學(xué)家通過不不懈努力，最終接近事實(shí)真相的過程。摩爾根：我是一個誠實(shí)又上進(jìn)的忠粉?、偬岢觥靶誀钍怯蛇z傳因子決定的”觀點(diǎn)。②把“遺傳因子”改為“基因”，并提出“等位基因”概念。③提出“基因在染色體上”的假說。④用實(shí)驗(yàn)證明了“基因在染色體上”。

思考討論：1、在基因研究中，下列成就分別是由哪些科學(xué)家來完成的？他們分別采用了那種研究方法？孟德爾約翰遜摩爾根薩頓假說--演繹法假說--演繹法類比推理法2、細(xì)胞中的基因都位于染色體上嗎？為什么？不是。①真核生物的核基因都位于染色體上，而質(zhì)基因位于線粒體等細(xì)胞器內(nèi)；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(xì)胞質(zhì)的質(zhì)粒上。③病毒無染色體，但也存在基因。二、基因在染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)摩爾根和他的學(xué)生又經(jīng)過十多年的努力，證明了基因在染色體上線性排列。1909年，“遺傳因子”改名“基因”。1902年，薩頓提出“基因位于染色體上”的假說。19世紀(jì)，生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核中有一種叫“染色體”的物質(zhì)。1910年，摩爾根與白眼果蠅結(jié)緣，證明基因位于染色體上。Aa精原細(xì)胞初級精母細(xì)胞AaAa次級精母細(xì)胞AAaaAaAa精細(xì)胞①等位基因分離的原因：隨同源染色體的分開而分離②等位基因分離的時間：減數(shù)分裂Ⅰ后期1.基因的分離定律的實(shí)質(zhì)圖解①在雜合子的細(xì)胞中，位于一對

上的等位基因，具有一定的

。②在減數(shù)分裂形成配子的過程中，

會隨

的分開而分離，分別進(jìn)入兩個配子中，獨(dú)立地隨配子遺傳給后代。同源染色體等位基因獨(dú)立性同源染色體1.基因的分離定律的實(shí)質(zhì)分析非同源染色體的自由組合自由組合1漢水丑生侯偉作品自由組合21①位于非同源染色體上的非等位基因的分離或組合是

的。②在減數(shù)分裂過程中，同源染色體上的

彼此分離的同時，非同源染色體上的

自由組合?；ゲ桓蓴_非等位基因等位基因2.基因的自由組合定律的實(shí)質(zhì)分析①自由組合的原因：隨非同源染色體的自由組合而自由組合②自由組合的時間：減數(shù)分裂Ⅰ后期思考：如果兩對等位基因位于一對同源染色體上呢？在減數(shù)分裂的過程中，非等位基因是否一定能自由組合？摩爾根團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了遺傳第三大定律——基因的連鎖和互換定律。AAaaBBbbAAaaBBbbA、B基因連鎖B、b基因互換基因連鎖在生殖細(xì)胞的形成過程中，位于同一條染色體上的基因是連鎖在一起的，作為一個單位進(jìn)行傳遞，稱為連鎖定律；在生殖細(xì)胞形成時，一對同源染色體上的等位基因之間可以發(fā)生交換，稱為互換定律2減Ⅰ前期（四分體時期）非姐妹染色單體的互換不發(fā)生互換，產(chǎn)生2種精細(xì)胞發(fā)生互換，產(chǎn)生4種精細(xì)胞關(guān)于孟德爾遺傳定律的3點(diǎn)提醒(1)并不是所有的非等位基因都遵循基因自由組合定律，只有非同源染色體上的非等位基因才遵循自由組合定律。(2)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德爾的遺傳規(guī)律，葉綠體、線粒體中的基因都不遵循。(3)原核細(xì)胞中的基因在遺傳過程中不遵循孟德爾的兩個遺傳規(guī)律。三、孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋孟德爾遺傳定律適用的前提條件：①有性生殖的真核生物②細(xì)胞核內(nèi)的基因三、孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋[典例]根據(jù)如圖所示基因在染色體上的分布情況判斷，下列選項(xiàng)不遵循基因的自由組合定律的是(

)對點(diǎn)訓(xùn)練：A課堂小結(jié)基因在染色體上薩頓假說摩爾根實(shí)驗(yàn)孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋基因和染色體的行為存在著明顯的平行關(guān)系基因位于染色體上減數(shù)分裂過程中，等位基因隨同源染色體的分開而分離，非同源染色體上的非等位基因自由組合依據(jù)結(jié)論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)假設(shè)果蠅眼色遺傳與性別相聯(lián)系控制白眼的基因位于X染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因測交實(shí)驗(yàn)練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測1.基于對同源染色體和非同源染色體上相關(guān)基因的理解，判斷下列相關(guān)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。（

）√×練習(xí)與應(yīng)用2.基因主要位于染色體上，下列關(guān)于基因和染色體關(guān)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B練習(xí)與應(yīng)用3.基因和染色體的行為存在平行關(guān)系。下列相關(guān)表述，錯誤的是（

）A.復(fù)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