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1、第第2 2节节 基因在染色体上基因在染色体上1903年，美国科学家年，美国科学家萨顿萨顿用用蝗虫蝗虫细胞作材料，研究精子和卵细胞的形成过程。细胞作材料，研究精子和卵细胞的形成过程。体细胞体细胞24条条染色体染色体精子精子12条条染色体染色体卵细胞卵细胞12条条染色体染色体受精受精体细胞体细胞24条染条染色体色体一、一、萨顿的假说萨顿的假说萨顿由此推论：萨顿由此推论：基因是由染色体携带者从亲代传递给下一代的。也就是说，基因是由染色体携带者从亲代传递给下一代的。也就是说，基因就在染色体上基因就在染色体上。一、一、萨顿的假说萨顿的假说基因成对基因成对基因成对基因成对存在存在存在存在只有成对的基只有成
2、对的基只有成对的基只有成对的基因中的一个因中的一个因中的一个因中的一个成成成成对对对对的的的的同同同同源源源源染染染染色色色色体体体体一一一一条条条条来来来来自自自自父父父父方方方方，一一一一条来自母方。条来自母方。条来自母方。条来自母方。成成成成对对对对的的的的基基基基因因因因一一一一个个个个来来来来自自自自父父父父方方方方，一个来自母方。一个来自母方。一个来自母方。一个来自母方。基因行为基因行为基因行为基因行为染色体行为染色体行为染色体行为染色体行为体细胞体细胞体细胞体细胞染色体成对染色体成对染色体成对染色体成对存在存在存在存在只有成对染色只有成对染色只有成对染色只有成对染色体中的一条体中
3、的一条体中的一条体中的一条配子配子配子配子来源来源来源来源P P配子配子配子配子F F1 1P P配子配子配子配子F F1 1D D D Dd d d dD D D Dd d d dDDDDDDDDdddddddd配配配配子子子子形形形形成成成成和和和和受受受受精精精精过过过过程程程程中有相对稳定的结构。中有相对稳定的结构。中有相对稳定的结构。中有相对稳定的结构。杂杂杂杂交交交交过过过过程程程程中中中中基基基基因因因因保保保保持完整性和独立性。持完整性和独立性。持完整性和独立性。持完整性和独立性。传递性质传递性质传递性质传递性质一、一、萨顿的假说萨顿的假说R Rr r非等位基因在形成非等位基因
4、在形成非等位基因在形成非等位基因在形成配子时自由组合配子时自由组合配子时自由组合配子时自由组合基因行为基因行为基因行为基因行为染色体行为染色体行为染色体行为染色体行为行为行为行为行为变化变化变化变化非同源染色体在减数非同源染色体在减数非同源染色体在减数非同源染色体在减数分裂分裂分裂分裂后期自由组合后期自由组合后期自由组合后期自由组合Y Yy yR Rr rY Yy yYRYRY Yr ry yR Ryryr等位基等位基等位基等位基因分离因分离因分离因分离非等位基因非等位基因非等位基因非等位基因自由组合自由组合自由组合自由组合同源染色同源染色同源染色同源染色体分离体分离体分离体分离非同源染色非同
5、源染色非同源染色非同源染色体自由组合体自由组合体自由组合体自由组合看不见的看不见的染色体染色体基因在染色体上基因在染色体上类比推理类比推理基因基因看得见的看得见的 平行关系平行关系孟孟德德尔尔遗遗传传理理论论萨萨顿顿假假说说摩尔根摩尔根摩尔根摩尔根T.H.MorganT.H.Morgan(1866-1945)(1866-1945)果蝇实验果蝇实验二、二、基因位于染色体上的实验证据基因位于染色体上的实验证据二、二、基因位于染色体上的实验证据基因位于染色体上的实验证据特点特点特点特点n常见：常见：果蝇是昆虫纲双翅目的一种小型蝇类，体长果蝇是昆虫纲双翅目的一种小型蝇类，体长34 mm，在制醋和有水果
6、的地方常常可以看到。，在制醋和有水果的地方常常可以看到。n个体小，易饲养个体小，易饲养n繁殖快繁殖快:在室温下在室温下10多天就繁殖一代多天就繁殖一代n后代多：后代多：一只雌果蝇一生能产生几百个后代一只雌果蝇一生能产生几百个后代n具有易于区分的相对性状具有易于区分的相对性状n染色体少，易观察（染色体少，易观察（4对）对）果蝇果蝇X XX Y雌雄果蝇体细胞染色体示意图二、二、基因位于染色体上的实验证据基因位于染色体上的实验证据一天，摩尔根偶然在一群红眼果蝇中发现了一只白眼雄果蝇一天，摩尔根偶然在一群红眼果蝇中发现了一只白眼雄果蝇思考思考1：如何才能知道白眼是显性还是隐性？思考思考2：如何才能知道
7、红眼和白眼这对相对性状的遗传是否遵循孟德尔遗传规律呢？红眼果蝇白眼果蝇思考思考思考思考1 1：如何才能知道白眼是显性还是隐性如何才能知道白眼是显性还是隐性如何才能知道白眼是显性还是隐性如何才能知道白眼是显性还是隐性？思考思考思考思考2 2：如何才能知道红眼和白眼这对相对性如何才能知道红眼和白眼这对相对性如何才能知道红眼和白眼这对相对性如何才能知道红眼和白眼这对相对性状的遗传是否遵循孟德尔遗传规律呢？状的遗传是否遵循孟德尔遗传规律呢？状的遗传是否遵循孟德尔遗传规律呢？状的遗传是否遵循孟德尔遗传规律呢？二、二、基因位于染色体上的实验证据基因位于染色体上的实验证据一、观察分析，提出问题一、观察分析，
8、提出问题一、观察分析，提出问题一、观察分析，提出问题红红红红白白白白F F2 2F F1 1P P根据根据根据根据F F1 1表现出来的性状，可推出：表现出来的性状，可推出：表现出来的性状，可推出：表现出来的性状，可推出：n n红眼为红眼为红眼为红眼为显性性状显性性状显性性状显性性状n n白眼为白眼为白眼为白眼为隐性性状隐性性状隐性性状隐性性状1 11 11 11 1:符合分离定律符合分离定律符合分离定律符合分离定律 白眼白眼白眼白眼(雄雄雄雄)红眼红眼红眼红眼(雌雌雌雌)红眼红眼红眼红眼(雌雌雌雌)红眼红眼红眼红眼(雄雄雄雄)红眼红眼红眼红眼(雌雌雌雌)红眼红眼红眼红眼(雌雌雌雌)红眼红眼红
9、眼红眼(雄雄雄雄)白眼白眼白眼白眼(雄雄雄雄)孟孟德德尔尔遗遗传传理理论论萨萨顿顿假假说说摩尔根摩尔根摩尔根摩尔根T.H.MorganT.H.Morgan(1866-1945)(1866-1945)果蝇实验果蝇实验二、二、基因位于染色体上的实验证据基因位于染色体上的实验证据若萨顿假说正确，那么红白若萨顿假说正确，那么红白眼基因在果蝇哪条染色体上眼基因在果蝇哪条染色体上？二、二、基因位于染色体上的实验证据基因位于染色体上的实验证据果蝇的性别决定果蝇的性别决定性染色体组成性染色体组成果蝇性别果蝇性别XXXYXOXXY雌性雌性雄性雄性雄性雄性雌性雌性XXXY雌雄果蝇体细胞染色体示意图性染色体性染色体
10、常染色体常染色体果蝇的性别与果蝇的性别与Y Y染色体无关，与染色体无关，与X X染色体的条数有关。染色体的条数有关。二、二、基因位于染色体上的实验证据基因位于染色体上的实验证据红红红红白白白白F F2 2F F1 1P P1 11 11 11 1:白眼白眼白眼白眼(雄雄雄雄)红眼红眼红眼红眼(雌雌雌雌)红眼红眼红眼红眼(雌雌雌雌)红眼红眼红眼红眼(雄雄雄雄)红眼红眼红眼红眼(雌雌雌雌)红眼红眼红眼红眼(雌雌雌雌)红眼红眼红眼红眼(雄雄雄雄)白眼白眼白眼白眼(雄雄雄雄)事实事实1：果蝇红果蝇红/白眼遗传与性别相关联白眼遗传与性别相关联事实事实2：果蝇的性别取决于果蝇的性别取决于X染色体染色体萨顿
11、：萨顿：果基因位于染色体上果基因位于染色体上二、作出假说二、作出假说二、作出假说二、作出假说提出假设提出假设提出假设提出假设控制白眼的基因位于控制白眼的基因位于X X染色体上，染色体上，Y Y染色体上不含其等位基因。染色体上不含其等位基因。F1红眼红眼(雌雌)P白眼白眼(雄雄)红眼红眼(雌雌)配子配子红眼红眼(雄雄)F2配子配子配子配子 控制白眼的基因位于控制白眼的基因位于X X染色体上，染色体上，Y Y染色体上不含其等位基因。染色体上不含其等位基因。二、作出假说二、作出假说二、作出假说二、作出假说二、二、基因位于染色体上的实验证据基因位于染色体上的实验证据F1红眼红眼(雌雌)P白眼白眼(雄雄
12、)红眼红眼(雌雌)XAXAXaYXAXaYXAXaXAY配子配子控制白眼的基因位于控制白眼的基因位于X X染色体上，染色体上，Y Y染色体上不含其等位基因。染色体上不含其等位基因。红眼红眼(雄雄)F2XAXaXAY红眼(雌)红眼(雌)红眼(雄)白眼(雄)配子配子配子配子XAXAXAXaXAYXaY 假说亦可解释观察的现象假说亦可解释观察的现象假说亦可解释观察的现象假说亦可解释观察的现象二、作出假说二、作出假说二、作出假说二、作出假说二、二、基因位于染色体上的实验证据基因位于染色体上的实验证据n据以上解释得出推论：据以上解释得出推论：F F1 1为杂合子为杂合子n证明证明F F1 1为杂合子的方
13、法为杂合子的方法测交：测交：让让F F1 1与隐性纯合子杂交。与隐性纯合子杂交。n预期结果：预期结果：后代应出现后代应出现4 4种表现型，比例为种表现型，比例为1:1:1:11:1:1:1。P P P PF F F F1 1 1 1测交测交测交测交杂种子一代杂种子一代隐性纯合子隐性纯合子三、演绎推理三、演绎推理三、演绎推理三、演绎推理红眼红眼(雌雌)XAXaXAXaXaY红眼红眼(雌雌)白眼白眼(雌雌)红眼红眼(雄雄)白眼白眼(雄雄)XAXaXaXaXAYXaY白眼白眼(雄雄)XaY实验检验实验检验摩尔根等人实施了测交，实验结果摩尔根等人实施了测交，实验结果结果与推理的结果相同。结果与推理的结
14、果相同。配子配子配子配子二、二、基因位于染色体上的实验证据基因位于染色体上的实验证据白眼雌白眼雌红眼雄红眼雄:隐隐显显P红眼红眼(雄雄)XAY 白眼白眼(雌雌)XaXaXaXAY红眼红眼(雌雌)XAXa白眼白眼(雄雄)XaY配子配子F1二、二、基因位于染色体上的实验证据基因位于染色体上的实验证据隐隐显显根据后代的眼睛颜色可以判断性别根据后代的眼睛颜色可以判断性别四、得出结论四、得出结论 摩尔根等人的工作，把一个特定的基因（红（红白眼基因）白眼基因）和一条特定的染色体（X染色体）染色体）联系起来。红红红红 白眼基因白眼基因白眼基因白眼基因证明了证明了基因在染色体上基因在染色体上提出问题提出问题白
15、眼性状的表现总是与性别相联系01作出假说作出假说控制白眼的基因（a）在X染色体上，而Y染色体上没有它的等位基因02验证假说验证假说测交03得出结论得出结论基因在染色体上04课堂小结课堂小结 假说假说演绎法演绎法基因与染色体在数量上还存在什么关系？显然，一条染色体上应该有许多个基因。XX4对染色体，1.3万个基因23对染色体，2.6万个基因五、继续探究五、继续探究三、基因与染色体的关系三、基因与染色体的关系 三、基因与染色体的关系三、基因与染色体的关系 摩尔根和他的学生们，设计测量出：第第第第一幅果蝇各种基因在染色体上排列图谱一幅果蝇各种基因在染色体上排列图谱一幅果蝇各种基因在染色体上排列图谱一
16、幅果蝇各种基因在染色体上排列图谱。得出结论：得出结论：一条染色体上有许多个基因；一条染色体上有许多个基因；一条染色体上有许多个基因；一条染色体上有许多个基因；基因在染色体上呈线性排列。基因在染色体上呈线性排列。基因在染色体上呈线性排列。基因在染色体上呈线性排列。基因基因定位定位现代分子生物学技术：现代分子生物学技术：基因在染色体上的直接证据基因在染色体上的直接证据荧光分子标记法荧光分子标记法?问题问题问题问题：细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？三、基因与染色体的关系三、基因与染
17、色体的关系 不是不是真核生物的基因真核生物的基因细胞核基因：位于染色体上细胞核基因：位于染色体上细胞质基因：位于叶绿体和线粒体中细胞质基因：位于叶绿体和线粒体中原核生物的基因原核生物的基因拟核拟核DNADNA细胞质基因：位于质粒上细胞质基因：位于质粒上三、基因与染色体的关系三、基因与染色体的关系?问题问题问题问题：细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？病毒病毒DNADNA病毒：基因位于病毒：基因位于DNADNA上上RNARNA病毒：基因位于病毒：基因位于RNARNA上上四、人类探明
18、基因神秘踪迹的历程四、人类探明基因神秘踪迹的历程19031903年年萨顿萨顿研究蝗虫的研究蝗虫的精子和卵细胞形成过程精子和卵细胞形成过程19101910年年摩尔根摩尔根进进行果蝇杂交实验行果蝇杂交实验提出假说：基提出假说：基因在染色体上因在染色体上找到基因在染色找到基因在染色体上的实验证据体上的实验证据孟德尔孟德尔的豌豆杂交实验的豌豆杂交实验发现了遗传因子发现了遗传因子 假说假说演绎法演绎法类比推理法类比推理法假说假说演绎法演绎法魏斯曼魏斯曼预测减数分裂存在预测减数分裂存在证实了减数分裂的存在证实了减数分裂的存在通过显微镜观察通过显微镜观察 孟德尔所说的一对遗传因子就是位于孟德尔所说的一对遗传
19、因子就是位于_对对_上的上的_，不同对的遗传因子就是位于不同对的遗传因子就是位于_上的上的_；一一同源染色体同源染色体等位基因等位基因非同源染色体非同源染色体非等位基因非等位基因d dB BB Ba aA AD D等位基因等位基因等位基因等位基因非同源非同源染色体染色体非等位基因非等位基因相同基因相同基因同源同源染色体染色体同源同源染色体染色体1 12 23 34 4五、孟德尔遗传规律的现代解释五、孟德尔遗传规律的现代解释 AAAaAAaaaaaaAA分裂间期减数分裂减数分裂减数分裂五、孟德尔遗传规律的现代解释五、孟德尔遗传规律的现代解释 分离定律分离定律细胞细胞个体个体2A+2a2A+2a1
20、A:1a1A:1a自交自交测交测交3:13:11:11:1Aa减数第一次分裂后期减数第一次分裂后期分分离离定定律律研究对象研究对象发生时间发生时间实质实质适用范围适用范围位于一对同源染色体上的位于一对同源染色体上的等位基因等位基因减数第一次分裂后期减数第一次分裂后期等位基因等位基因随随同源染色体同源染色体的分开而分离的分开而分离一对一对相对性状的遗传相对性状的遗传核基因核基因的遗传的遗传进行进行有性生殖有性生殖的的真核真核生物生物五、孟德尔遗传规律的现代解释五、孟德尔遗传规律的现代解释 分裂分裂间期间期减数减数分裂分裂减数减数分裂分裂减数减数分裂分裂A Aa aB Bb ba aa aA AA
21、 Ab bb bB BB BBBaaAAbbA Ab ba aB BBaA Ab b减数第一次分裂后期减数第一次分裂后期五、孟德尔遗传规律的现代解释五、孟德尔遗传规律的现代解释 自由组合定律自由组合定律命运命运分裂分裂间期间期减数减数分裂分裂减数减数分裂分裂减数减数分裂分裂A Aa aB Bb ba aa aA AA Ab bb bB BB BbbaaAABBA AB Ba ab bbaA AB B五、孟德尔遗传规律的现代解释五、孟德尔遗传规律的现代解释 自由组合定律自由组合定律命运命运减数第一次分裂后期减数第一次分裂后期A Aa aB Bb b细胞细胞个体个体2AB+2ab2AB+2ab或或
22、2 2Ab+2aBAb+2aB1AB:1ab:1AB:1ab:1Ab:1aB1Ab:1aB自交自交测交测交9:3:3:19:3:3:11:1:1:11:1:1:1自自由由组组合合定定律律研究对象研究对象发生时间发生时间实质实质适用范围适用范围位于非同源染色体上的位于非同源染色体上的非等位基因非等位基因减数第一次分裂后期减数第一次分裂后期非同源染色体非同源染色体上的上的非等位基因非等位基因自由组合自由组合多对多对相对性状的遗传相对性状的遗传核基因核基因的遗传的遗传进行进行有性生殖有性生殖的的真核真核生物生物五、孟德尔遗传规律的现代解释五、孟德尔遗传规律的现代解释 A Aa aB Bb b2对等位
23、基因位于2对同源染色体上A Aa aB Bb b2对等位基因位于1对同源染色体上两对等位基因独立遗传两对等位基因独立遗传满足基因的自由组合定律满足基因的自由组合定律两对等位基因不独立遗传两对等位基因不独立遗传不满足基因的自由组合定律不满足基因的自由组合定律五、孟德尔遗传规律的现代解释五、孟德尔遗传规律的现代解释 A Aa aB Bb bA AA AB BB Ba aa ab bb b分裂分裂间期间期减数减数分裂分裂A AB BB BA Aa aa ab bb b减数减数分裂分裂减数减数分裂分裂A AB Ba ab bA AB Ba ab b1.1.连锁不交换连锁不交换六、基因的六、基因的连锁交
24、换遗传连锁交换遗传A Aa aB Bb b细胞细胞个体个体2AB+2ab2AB+2ab1AB:1ab1AB:1ab自交自交测交测交1AABB:2AaBb:1aabb1AABB:2AaBb:1aabb1AaBb:1aabb1AaBb:1aabb产生配子：产生配子：自交后代自交后代表现型：表现型：性状分离比性状分离比 ：基因型：基因型：测交后代测交后代表现型：表现型：性状分离比：性状分离比：基因型：基因型：2 2种（种（AbAb、aBaB）3 3种种1:211:213 3种（种（AAbbAAbb、AaBbAaBb、aaBBaaBB）2 2种种 11112 2种（种（AabbAabb、a aaBba
25、Bb）练习练习A Aa aB Bb b分裂分裂间期间期减数减数分裂分裂减数减数分裂分裂减数减数分裂分裂A AB BA Ab ba aa ab bB BA AB Ba aA Aa ab bb bB BA AA AB Ba ab bb b B Ba a2.2.连锁且交换连锁且交换六、基因的六、基因的连锁交换遗传连锁交换遗传A Aa aB Bb b细胞细胞个体个体1 1A AB B+1 1A Ab b+1 1a ab b+1 1a aB BAB=abAB=ab Ab=aBAb=aB对个体而言，只有部分初级对个体而言，只有部分初级性母细胞会发生互换现象。性母细胞会发生互换现象。练习练习反馈反馈例：果蝇
26、的灰身对黑身为显性，长翅对残翅为显性，控制翅长和体色的基因都位于常染色例：果蝇的灰身对黑身为显性，长翅对残翅为显性，控制翅长和体色的基因都位于常染色例：果蝇的灰身对黑身为显性，长翅对残翅为显性，控制翅长和体色的基因都位于常染色例：果蝇的灰身对黑身为显性，长翅对残翅为显性，控制翅长和体色的基因都位于常染色体上。体上。体上。体上。（1）测交结果并不是1：1：1：1，说明这两对等位基因_（不遵循/遵循）自由组合定律。（2）测交时，雌性黑身残翅（bbvv）产生一种含bv的配子，那么雄性灰身长翅（BbVv）产生的配子情况是_，才能出现测交后代的表现型及比例。请用遗传图解加以说明。不遵循不遵循BV:bv=
27、1:1练习练习反馈反馈（3）用F1的雄性灰身长翅（BbVv）与雌性黑身残翅（bbvv）测交，测交结果是灰身长翅：黑身残翅=1：1，这说明两对等位基因位于一对同源染色体上，并且没有发生_。但是，如图所示，如果用F1的雌性灰身长翅（BbVv）与雄性黑身残翅（bbvv）测交，测交后代的表现型及其比例却是另一番情景。请用遗传图解的形式合理的解释这一现象。交换交换基基因因在在染染色色体体上上萨顿假说萨顿假说摩尔根实验摩尔根实验孟德尔遗传规孟德尔遗传规律的现代解释律的现代解释基因和染色体的行为存在着明显的平行关系基因和染色体的行为存在着明显的平行关系基因位于染色体上基因位于染色体上减数分裂过程中，等位基因随同源染色体的分开减数分裂过程中，等位基因随同源染色体的分开而分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合而分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合依据依据结论结论实验验证实验验证实验现象实验现象实验假设实验假设果蝇眼色遗传与性别相联系果蝇眼色遗传与性别相联系控制白眼的基因位于控制白眼的基因位于X X染色体上，而染色体上，而Y Y染色体染色体上不含有它的等位基因上不含有它的等位基因测交实验测交实验课堂小结课堂小结