1、2.2 基因在染色体上18661866年孟德尔发现了年孟德尔发现了遗传的两大定律遗传的两大定律19091909年，约翰逊给年，约翰逊给“遗传因子遗传因子”起了一个新名字叫做起了一个新名字叫做“基因基因”，人们意识到遗传因子（人们意识到遗传因子（基因基因）是客观存在的）是客观存在的孟德尔分离定律：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。基因基因 基因基因 基因基因 同源染色体同源染色体同源染色体同源染色体同源染色体同源染色体你觉得这样替换有问题吗？你觉得这样替换有问题吗？由此你联想到
2、什么？由此你联想到什么？杂合子在形成配子时，等位杂合子在形成配子时，等位基因基因的的分离分离减数第一次分裂时，同源减数第一次分裂时，同源染色体染色体的的分离分离平行关系平行关系孟德尔分离定律的核心孟德尔分离定律的核心D dD dD D d d减数分裂的核心减数分裂的核心 一、萨顿假说19031903年，美国科学家年，美国科学家萨顿萨顿用蝗虫细胞作材料，研究精子和卵细胞用蝗虫细胞作材料，研究精子和卵细胞的形成过程。的形成过程。发现孟德尔假设的一对遗传发现孟德尔假设的一对遗传因子（即因子（即等位基因等位基因），），其分离与减数分裂中其分离与减数分裂中同源染色体同源染色体的分离非常相似。的分离非常相
3、似。即染色体的行为和基因的行为高度一致即染色体的行为和基因的行为高度一致 基因（遗传因子）是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，基因（遗传因子）是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，也就是说也就是说基因就在染色体上基因就在染色体上。一、萨顿假说2.2.基因基因在体细胞在体细胞成对存在成对存在，配子中只有其中配子中只有其中一个一个2.2.染色体染色体在体细胞在体细胞成对存在成对存在,配子中只有其中配子中只有其中一条一条孟德尔分离定律的核心孟德尔分离定律的核心D dD dD D d d减数分裂的核心减数分裂的核心1.1.基因基因在杂交过程中保持在杂交过程中保持完整性和独立性完整性和独立性1.1.染
4、色体染色体在配子形成和受精在配子形成和受精作用中有作用中有稳定的形态结构稳定的形态结构 一、萨顿假说4.4.非等位基因非等位基因在形成配子在形成配子时时自由组合自由组合4.4.非同源染色体非同源染色体在减数第一在减数第一次分裂后期次分裂后期自由组合自由组合3.3.体细胞中体细胞中成对的基因成对的基因一个一个来自来自父方父方，一个来自，一个来自母方母方3.3.体细胞中体细胞中同源染色体同源染色体一条一条来自来自父方父方，一条来自，一条来自母方母方孟德尔分离定律的核心孟德尔分离定律的核心D dD dD D d d减数分裂的核心减数分裂的核心孟德尔自由组合定律的核心孟德尔自由组合定律的核心AaDdA
5、aDdAD AD adadAd Ad aDaD减数分裂的核心减数分裂的核心基因在染色体上基因在染色体上 请结合萨顿的假说内容，在图中的染色体上标注基因的符号（用请结合萨顿的假说内容，在图中的染色体上标注基因的符号（用D D和和d d表示），表示），解释孟德尔一对相对性状的杂交实验（图中染色体上的黑色短线代表基因的位置）。解释孟德尔一对相对性状的杂交实验（图中染色体上的黑色短线代表基因的位置）。D D d d D d D d D d D d D D D d D d d d受精卵受精卵亲代亲代配子配子子代子代染色体行为染色体行为基因行为基因行为DDDDddddD Dd dD Dd dD Dd d看
6、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推理推理基因基因看得见的看得见的 平行关系平行关系方法方法:一、萨顿假说 根据两个对象在某些属性上相同或相似，通过比较而推断出他们根据两个对象在某些属性上相同或相似，通过比较而推断出他们在其他属性上也相同的推理过程。在其他属性上也相同的推理过程。类比推理法类比推理法笑话：笑话：加拿大外交官朗宁曾在竞选省议员时，由于他幼儿时期吃过中加拿大外交官朗宁曾在竞选省议员时，由于他幼儿时期吃过中国奶妈的奶水一事，受到政敌的攻击，说他身上一定有中国血国奶妈的奶水一事，受到政敌的攻击，说他身上一定有中国血统。朗宁反驳说：统。朗宁反驳说：“你们是喝牛奶长大的
7、，你们身上一定有牛你们是喝牛奶长大的，你们身上一定有牛的血统了。的血统了。”类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性。类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性。其正确与否，还需要观察和实验的检验。其正确与否，还需要观察和实验的检验。二、基因位于染色体上的实验证据 正因为类比推理的非必然性，萨顿的假说遭到同时代的遗传学家正因为类比推理的非必然性，萨顿的假说遭到同时代的遗传学家摩尔根摩尔根（T.H.Morgan)T.H.Morgan)的强烈质疑。的强烈质疑。我不相信孟德尔，更难以相信萨顿那家伙毫无事实根据的臆测！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。二、基因位于染色体上的实验
8、证据果蝇作为实验材料的优点：果蝇作为实验材料的优点：易饲养，繁殖快，后代数量多易饲养，繁殖快，后代数量多相对性状多且易于区分相对性状多且易于区分染色体数少（染色体数少（4 4对），易于观察对），易于观察6+XY（雄）6+XX（雌）二、基因位于染色体上的实验证据 1909 1909年起，摩尔根开始潜心研究果蝇的遗传行为。摩尔根和他的年起，摩尔根开始潜心研究果蝇的遗传行为。摩尔根和他的学生在实验室里学生在实验室里培培养了养了许多许多野生型野生型红眼红眼果蝇，没发现其它眼色果蝇。果蝇，没发现其它眼色果蝇。19101910年年5 5月的一天，摩尔根在实验室中偶然发现一只月的一天，摩尔根在实验室中偶然发
9、现一只白眼雄果蝇白眼雄果蝇。二、基因位于染色体上的实验证据果蝇的杂交实验果蝇的杂交实验P PF F1 1F F2 2红眼（雌、雄）红眼（雌、雄）白眼（雄）白眼（雄）3/43/41/41/4红眼红眼红眼（雌）红眼（雌）白眼（雄）白眼（雄）假说假说-演绎法演绎法（雌、雄交配）（雌、雄交配）观察现象，提出问题：观察现象，提出问题：1.1.从摩尔根的杂交实验分析，从摩尔根的杂交实验分析，果蝇红眼和白眼的遗传符合果蝇红眼和白眼的遗传符合孟德尔的分离定律吗？孟德尔的分离定律吗？2.2.果蝇白眼性状的表现果蝇白眼性状的表现为什么与性别相关联？为什么与性别相关联？符合符合可能与性染色体有关系可能与性染色体有关
10、系 二、基因位于染色体上的实验证据与性别决定有关与性别决定有关果蝇的染色体组成果蝇的染色体组成3 3对对常染色体：常染色体：1 1对对性染色体：性染色体：，雌性雌性同型同型：雄性雄性异型异型：常染色体：常染色体：与性别决定无关的染色体。与性别决定无关的染色体。性染色体：性染色体：与性别决定有关的染色体。与性别决定有关的染色体。二、基因位于染色体上的实验证据性染色体性染色体(1)(1)非同源区段非同源区段 基因只存在于基因只存在于X X染色体（染色体（2区段）上区段）上基因只存在基因只存在Y Y（1区段）上区段）上 伴伴Y Y遗传遗传伴伴X X遗传遗传、同源区段的基因是成对存在的。同源区段的基因
11、是成对存在的。(2)(2)同源区段同源区段基因的表示方法基因的表示方法如果基因在常染色体如果基因在常染色体上上:如果基因在性染色体如果基因在性染色体上上:DDDD、DdDd、dddd先写性染色体后写基因先写性染色体后写基因书写成：书写成：常染色体常染色体性染色体性染色体A AA AA Aa aa aa a或或或或AAAAAaAaaaaa书写成：书写成：X YX YE EX YX Ye eX XX XE Ee eX XX XE EE EX XX Xe ee eX XY YE Ee eE Ee eE EE E e ee eX XY YX XX XX XX XX XX X 二、基因位于染色体上的实验
12、证据分析问题，分析问题，提提出假说出假说P PF F1 1F F2 2红眼（雌、雄）红眼（雌、雄）白眼（雄）白眼（雄）3/43/41/41/4红眼红眼红眼（雌）红眼（雌）白眼（雄）白眼（雄）（雌、雄交配）（雌、雄交配）控制白眼的基因（用控制白眼的基因（用w w表示）在表示）在X X染色体上染色体上，而，而Y Y染色体不含有它的染色体不含有它的等位基因。等位基因。二、基因位于染色体上的实验证据分析问题，分析问题，提提出假说出假说X染色体上的染色体上的白眼基因白眼基因w书写为：书写为：Xw红眼基因红眼基因W书写为：书写为：X XW W雌果蝇基因型有：雌果蝇基因型有：XWXW（红眼红眼）XWXw（红
13、眼红眼）XwXw（白眼白眼）雄果蝇基因型有：基因型有：XWY（红眼红眼）XwY（白眼白眼）二、基因位于染色体上的实验证据分析问题，分析问题，提提出假说出假说P PF F1 1F F2 2红眼（雌、雄）红眼（雌、雄）白眼（雄）白眼（雄）3/43/41/41/4红眼红眼红眼（雌）红眼（雌）白眼（雄）白眼（雄）（雌、雄交配）（雌、雄交配）XWXWXwYXWYXwXWYXWXwP:P:F F2 2:F F1 1:配子配子:XwXWYXWXWXWXWXwXWYXwY红眼（雌）红眼（雌）白眼（雄）白眼（雄）红眼（雌）红眼（雌）红眼（雄）红眼（雄）红眼红眼红眼红眼红眼红眼白眼白眼 二、基因位于染色体上的实验
14、证据根据假说，演绎推理根据假说，演绎推理如何选择测交的两个亲本如何选择测交的两个亲本？F F1 1的红眼雌果蝇（的红眼雌果蝇（X XW WX Xw w）与与隐性纯合子（白眼雄果蝇隐性纯合子（白眼雄果蝇X Xw wY Y）测交。）测交。测交测交X XW WX Xw w红眼（雌）红眼（雌）X Xw wY Y白眼（雄）白眼（雄）X XW WX Xw wY YX Xw w配子配子X XW WX Xw wX XW W Y YX Xw wX Xw wX Xw wY Y测交后代测交后代红眼雌红眼雌:红眼雄红眼雄:白眼雌白眼雌:白眼雄白眼雄 1:1:1:11:1:1:1 二、基因位于染色体上的实验证据实验验证
15、，得出结论实验验证，得出结论摩尔根等人亲自做了该实验，实验结果如下：摩尔根等人亲自做了该实验，实验结果如下：与理论推测一致，完全符合假说，假说正确！与理论推测一致，完全符合假说，假说正确！红眼雌性红眼雌性红眼雄性红眼雄性白眼雌性白眼雌性白眼雄性白眼雄性126126132132120120115115 控制果蝇白眼的基因只位于控制果蝇白眼的基因只位于X X染色体上，而染色体上，而Y Y染色体上不含有染色体上不含有它的等位基因它的等位基因结论：结论：基因在染色体上基因在染色体上 三、基因在染色体上 思考思考1 1 果蝇的体细胞有果蝇的体细胞有4 4对染色体，携带的基因有对染色体，携带的基因有1.3
16、1.3万多个。万多个。人的体细胞有人的体细胞有2323对染色体，携带的基因有对染色体，携带的基因有2.62.6万多个。以上现象万多个。以上现象说明什么结论？说明什么结论？一条染色体上应该有许多个基因一条染色体上应该有许多个基因 思考思考33一条染色体上应该有许多个基因，那基因在染色体上是一条染色体上应该有许多个基因，那基因在染色体上是如何排列的呢？如何排列的呢？每种生物的基因数量，都要远每种生物的基因数量，都要远远多于其染色体的数目。远多于其染色体的数目。基因在染色体上呈线性排列基因在染色体上呈线性排列1 1、图中有几对同源染色体、图中有几对同源染色体2 2、A A和和b b、A A和和D D
17、是等位基因吗？是等位基因吗？3 3、b b和和b b属于等位基因吗？属于等位基因吗？4 4 不是；等位基因位于同一对同源染色体的相同位置。不是；等位基因位于同一对同源染色体的相同位置。不是；等位基因是要控制相对性状的。不是；等位基因是要控制相对性状的。b b和和b b为相同基因。为相同基因。4 4、图中有几对同源染色体；几对等位基因；非等位基、图中有几对同源染色体；几对等位基因；非等位基因可分为几种类型。因可分为几种类型。2 23 32 2同源染色体上的非等位基因同源染色体上的非等位基因非同源染色体上的非等位基因非同源染色体上的非等位基因 四、孟德尔遗传规律的现代解释d dB BB Ba aA
18、 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相同同基基因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等位基因等位基因：同源同源染色体的染色体的相同位置相同位置上控制上控制相对性状相对性状的的基因基因 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一对孟德尔所说的一对遗传因子就是位于一对_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_；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ABCDYyRrA A与与B B、C C与与D D同源染色体：非同源染色体：
19、等位基因：非等位基因：A A与与C C（D D）、）、B B与与C C（D D）Y Y与与y y、R R与与r rY(y)Y(y)与与R(r)R(r)四、孟德尔遗传规律的现代解释AaaA等位基因随同源染色体的分开而分离杂合子体细胞杂合子体细胞配子配子配子配子 在在杂合体杂合体的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的细胞中，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，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等位基因会随同源染色体的分开而分离开而分离，分别进入两个配子中，独立的随配子遗传给后代。分别进入两个配子中，独立的随配子遗
20、传给后代。1 1基因分离定律的实质：基因分离定律的实质：Aa精原细胞初级精母细胞AaAa次级精母细胞AAaaAaAa精细胞位于同源染色体上同一位置，控制相对性状的基因。如位于同源染色体上同一位置，控制相对性状的基因。如,A,A和和a a随同源染色体的分离而分离随同源染色体的分离而分离（1 1）分离的对象：）分离的对象：（2 2）分离的原因：）分离的原因：（3 3）分离的时间：）分离的时间：减数分裂减数分裂后期后期 四、孟德尔遗传规律的现代解释AaBbBAabAbaB非同源染色体上的非同源染色体上的非等位基因自由组合非等位基因自由组合杂合子体细胞配子配子2 2基因自由组合定律的实质：基因自由组合
21、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分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。AaBbABABababABABababABabaABbABABabab随非同源染色体的自由组合而自由组合。随非同源染色体的自由组合而自由组合。减数分裂减数分裂后期后期A Abba aB B或（1 1）自由组合自由组合的对象：的对象：（2 2）自由组合自由组合的原因：的原因：（3 3）自由组合自由组合的时间：的时间：非同源染色体上的非等位基因非同源染色体上的非等位基因如图是某生物细胞内染色体和基因的分布图，如图是某生物细胞内染色体和基因的分
22、布图，和和、和和是两对同是两对同源染色体，请回答：源染色体，请回答：(1)图中属于等位基因的图中属于等位基因的有有 。(2)图中非等位基因图中非等位基因有有_ 。(3)上述非等位基因中上述非等位基因中，能自由组合的能自由组合的是是 。(4)不考虑同源染色体非姐妹染色单体间的互换，该生物能不考虑同源染色体非姐妹染色单体间的互换，该生物能产生产生 种种配子，配子，分别分别是是 。A与与a、B与与b、C与与cA(或或a)和和C(或或c)、B(或或b)和和C(或或c)、A(或或a)和和B(或或b)A(或或a)和和C(或或c)、B(或或b)和和C(或或c)ABC、ABc、abC、abc4 四、孟德尔遗传
23、规律的现代解释3.3.人的体细胞中有人的体细胞中有2323对染色体，其中对染色体，其中1-221-22号是常染色体，号是常染色体，2323号是性染色体。号是性染色体。现在现在已经发现多一条已经发现多一条1313号、号、1818号或号或2121号染色体的婴儿，都表现出严重的病症。据不完号染色体的婴儿，都表现出严重的病症。据不完全调查，现在还未发现多一条（或几条）其他常染色体的婴儿。请你试着作出一全调查，现在还未发现多一条（或几条）其他常染色体的婴儿。请你试着作出一些可能的解释。些可能的解释。四、孟德尔遗传规律的现代解释减减数数第第一一次次分分裂裂染染色色体体复复制制减减数数第第二二次次分分裂裂精
24、原细胞初级精母细胞次级精母细胞精细胞1.1.减数分裂减数分裂后期后期:同源染色体不分离同源染色体不分离减数分裂减数分裂异常，所有配子都不正常！异常，所有配子都不正常！A Aa aB Bb b 四、孟德尔遗传规律的现代解释减减数数第第一一次次分分裂裂减减数数第第二二次次分分裂裂精原细胞初级精母细胞次级精母细胞精细胞2.2.减数分裂减数分裂后期后期:着丝粒分裂后形成的两条子染色体移向同一个细胞。着丝粒分裂后形成的两条子染色体移向同一个细胞。减数分裂减数分裂异常，一半配子不正常！异常，一半配子不正常！染染色色体体复复制制A Aa aB Bb b果绳的红眼为伴性显性遗传，隐性性状为白眼，在下列杂交组合
25、中，通过眼色即可直接判断子代果蝇性别的一组是（）A.杂合红眼雌果蝇红眼雄果蝇 B.白眼雌果蝇红眼雄果蝇C.杂合红眼雌果蝇白眼雄果蝇 D.白眼雌果蝇白眼雄果蝇 B通过眼色直接判断子代果蝇的性别或证明基因只在通过眼色直接判断子代果蝇的性别或证明基因只在X X染色体上，染色体上，性染色体同型（性染色体同型（XXXX）选择隐性）选择隐性性染色体异型（性染色体异型（XYXY）选择显性）选择显性2.2.预期结果（以预期结果（以XYXY性别决定生物为例）性别决定生物为例）后代后代雄性个体都为隐性，雌性个体都为显性雄性个体都为隐性，雌性个体都为显性否则，位于常染色体上否则，位于常染色体上1.1.思路：思路：同
26、隐同隐异显异显（亲本均纯合）（亲本均纯合）2.生物如果丢失或增加一条或几条染色体，就会出现严重疾病甚至死亡。但是在自然界，有些动植物的某些个体是由未受精的生殖细胞（如卵细胞）单独发育来的，如蜜蜂中的雄峰等。这些生物虽然体细胞中的染色体数目减少了一半，但它们仍能正常生活。你如何解释这一现象？3.人的体细胞中有23对染色体，其中1-22号是常染色体，23号是性染色体。体现已经发现多一条13号、18号或21号染色体的婴儿，都表现出严重的病症。据不完全调查，现在还未发现多一条（或几条）其他常染色体的婴儿。请你试着作出一些可能的解释。这些生物虽然体细胞中的染色体数目减少了一半，但它们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。可能是发生这类变异后的受精卵不能发育，或胚胎旱期就死亡了。萨顿摩尔根提出基因在染色体上的假说实验证实基因在染色体上性状由“遗传因子”决定 孟德尔把“遗传因子”改为“基因”约翰逊
