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成才之路 · 生物,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 · 必修2,基因和染色體的關系,第二章,第2節(jié) 基因在染色體上,第二章,1．基因和染色體行為存在明顯的平行關系。 2．基因在染色體上呈線性排列，一條染色體上有許多基因。 3．基因分離定律的實質(zhì)是等位基因隨同源染色體的分開而分離。 4．基因自由組合定律的實質(zhì)是等位基因隨同源染色體分開而分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合。 5．薩頓的“基因與染色體行為存在平行關系”的假說是運用了類比推理法。 6．摩爾根的果蠅雜交實驗利用了假說—演繹法。,目標導航： 1．說出基因位于染色體上的理論假說和實驗證據(jù)。(重點) 2．運用有關基因和染色體的知識闡明孟德爾遺傳規(guī)律的實質(zhì) 。(難點) 3．嘗試運用類比推理的方法，解釋基因位于染色體上。,情境導入： 果蠅是生活在腐爛水果周圍的常見的動物，大小在2 mm左右，別認為這不起眼的小東西沒有什么用處，其實，它在遺傳學上為人類做出了大貢獻，遺傳學家摩爾根利用它，證明了基因在染色體上，還總結(jié)得出了遺傳學上的另一規(guī)律——基因的連鎖和互換規(guī)律。 問題探究：摩爾根是怎樣證明基因在染色體上的？ 提示：摩爾根通過利用紅眼果蠅和白眼果蠅雜交統(tǒng)計分析后代中紅眼和白眼個體在雌雄中的比例，推測控制紅眼和白眼的基因在X染色體上，并通過測交實驗證明了上述假說。,一、薩頓的假說 1．內(nèi)容：基因是由________攜帶著從親代傳遞給下一代的。也就是說，基因就在________上。 2．依據(jù) 基因和________行為存在著明顯的________關系。 (1)基因在雜交過程中保持___________________性。染色體在配子形成和受精過程中，也有相對穩(wěn)定的___________。 (2)在體細胞中基因成對存在，________也是成對的。在配子中成對的________只有一個，同樣，成對的________也只有一條。,預 習 導 學,染色體,染色體,染色體,平行,完整性和獨立性,形態(tài)結(jié)構(gòu),染色體,基因,染色體,(3)體細胞中成對的基因一個來自________，一個來自________。_______________也是如此。 (4)________基因在形成配子時自由組合，________染色體在減數(shù)第一次分裂后期也是自由組合的。,父方,母方,同源染色體,非等位,非同源,二、基因位于染色體上的實驗證據(jù),紅眼,1/4白眼,2．實驗現(xiàn)象的解釋,,XWXW,XwY,XW,Xw,Y,F2,3．實驗現(xiàn)象解釋的驗證方法：________。 4．實驗結(jié)論：基因在________上。 5．發(fā)展：一條染色體上有________個基因，基因在染色體上呈________排列。,Y,XW,白眼雄性,Xw,測交,染色體,多,線性,三、孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋,等位基因,非同源染色體上的 非等位基因,獨立性,互不干擾,減數(shù)分裂形成配子,減數(shù)分裂形成配子,同源染色體,分離,自由組合,1.果蠅中的X染色體和Y染色體上的基因遵循孟德爾的遺傳規(guī)律嗎？ 2．非等位基因都遵循孟德爾的自由組合定律嗎？ 提示：1.遵循，因為X、Y染色體是一對同源染色體，上面的等位基因遵循孟德爾基因分離定律。 2．不是，因為遵循孟德爾的自由組合定律的基因是非同源染色體上的非等位基因，而同源染色體上的非等位基因則不能自由組合。,思 維 激 活,(一)問題探討 1．這個替換似乎可行。由此聯(lián)想到孟德爾分離定律中成對的遺傳因子的行為與同源染色體在減數(shù)分裂過程中的行為很相似。 2．一條染色體上可能有很多個基因。,(二)思考與討論 (三)技能訓練 不同的基因也許是DNA長鏈上的一個個片段。,1.薩頓：美國遺傳學家。 薩頓對蝗蟲的研究發(fā)現(xiàn)，不同對的染色體常常可以從形態(tài)和大小上加以區(qū)別，來自父方和母方的染色體在減數(shù)分裂過程中聯(lián)會。后來他把細胞學和遺傳學的資料結(jié)合起來，說明了染色體在遺傳中的作用，開創(chuàng)了細胞遺傳學研究領域。 2．假說的依據(jù)：1903年，用蝗蟲細胞做實驗材料研究精子和卵細胞的形成過程。,薩頓的假說,要 點 歸 納,3．薩頓將基因與染色體的行為進行類比,推出結(jié)論：基因和染色體行為存在著明顯的平行關系，基因是由染色體攜帶著從親代傳遞給下一代的，即基因就在染色體中。,薩頓將看不見的基因和看得見的染色體行為進行類比，根據(jù)其驚人的一致性，提出基因位于染色體上的假說，這就是類比推理。類比推理得出的結(jié)論，還需要通過觀察和實驗來檢驗其正確與否。,美國科學家薩頓運用類比推理的方法提出了基因在染色體上的假說。下列不能說明基因與染色體存在平行關系的是( ) A．在體細胞中基因成對存在，染色體也是成對存在 B．體細胞中成對的基因一個來自父方，一個來自母方 C．非等位基因自由組合，非同源染色體也自由組合 D．基因在染色體上呈線性排列,典 例 導 析,[解析] 基因與染色體存在平行關系的具體表現(xiàn)如下：(1)基因在雜交過程中保持完整性和獨立性；染色體在配子形成和受精過程中，也有相對穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)。(2)在體細胞中基因成對存在，染色體也是成對存在的；在配子中成對的基因只有一個，成對的染色體也只有一條。(3)體細胞中成對的基因一個來自父方，一個來自母方；同源染色體也是如此。(4)非等位基因在形成配子時自由組合，非同源染色體在減數(shù)第一次分裂后期也是自由組合。 [答案] D,(2015·揚州市高一)右圖為果蠅某條染色體上部分基因的分布圖，下列有關說法錯誤的是( ) A．一條染色體上有多個基因 B．基因在染色體上呈線性排列 C．圖中的白眼基因和朱紅眼基因可稱為一對等位基因 D．果蠅細胞內(nèi)的基因并非全都分布在染色體上 [答案] C,,[解析] 圖示顯示一條染色體上有多個基因，基因在染色體上呈線性排列。圖中白眼基因和朱紅眼基因位于一條染色體上，不是等位基因。果蠅細胞內(nèi)的基因主要分布在染色體上，還有少量分布在線粒體DNA上。,1.實驗者：美國遺傳學家摩爾根 2．實驗材料：果蠅。 選材原因：(1)相對性狀多、明顯；(2)培養(yǎng)周期短；(3)成本低；(4)易飼養(yǎng)；(5)染色體數(shù)目少，便于觀察等。,基因位于染色體上的實驗證據(jù),要 點 歸 納,3．實驗現(xiàn)象,4．理論解釋 (1)性染色體與常染色體 性染色體：雌雄異體的生物決定性別的染色體。 常染色體：與性別決定無直接關系的染色體。 (2)果蠅體細胞的染色體組成,(3)遺傳分析圖解：假設控制果蠅白眼的基因(用w表示)位于X染色體上，而Y染色體不含有它的等位基因。 說明：在遺傳分析圖解的書寫過程中，常染色體上基因不需標明其位于常染色體上，性染色體上基因需將性染色體及其上基因一同寫出。如XWY。,(4)測交實驗驗證 由測交結(jié)果可見：紅眼和白眼的比例為1:1，驗證了控制果蠅紅眼與白眼的基因位于X染色體上。,,5．實驗結(jié)論：基因在染色體上。 6．通過基因定位發(fā)現(xiàn)：基因在染色體上呈線性排列。 基因線性排列是指基因是一個接著一個，之間沒有重復、倒位、分枝等現(xiàn)象。 基因定位：就是要將基因定位于某一染色體上，并測定基因在特定染色體上線性排列的順序和相對距離。,常染色體上的基因與性染色體上的基因書寫時，一般是將常染色體上的基因?qū)懺谇懊?，如AaXBY。,(2015·海安月考)紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅交配，子代雌雄果蠅都表現(xiàn)為紅眼，這些雌雄果蠅交配產(chǎn)生的后代中，紅眼雄果蠅占1/4，白眼雄果蠅占1/4，紅眼雌果蠅占1/2。下列敘述錯誤的是 ( ) A．紅眼對白眼是顯性 B．眼色遺傳符合分離定律 C．眼色和性別表現(xiàn)自由組合 D．紅眼和白眼基因位于X染色體上,典 例 導 析,[解析] 親代紅眼果蠅和白眼果蠅雜交，子一代果蠅都表現(xiàn)為紅眼，說明紅眼是顯性性狀，A項正確；子一代雌雄果蠅交配，子二代紅眼與白眼的性狀分離比是3:1，則眼色遺傳符合分離定律，B項正確、C項錯誤；在果蠅的眼色遺傳中，白眼性狀總與性別相關聯(lián)，可說明紅眼和白眼基因位于X染色體上，D項正確。 [答案] C,(2015·廣州檢測)摩爾根在果蠅雜交實驗中發(fā)現(xiàn)了伴性遺傳。在果蠅野生型與白眼突變體雜交實驗中，最早能夠判斷白眼基因位于X染色體上的最關鍵的實驗是( ) A．白眼突變體與野生型雜交，F(xiàn)1全部表現(xiàn)野生型，且雌雄比例為1:1 B．F1雌雄交配，后代出現(xiàn)性狀分離，白眼全部為雄性 C．F1雌性與白眼雄性雜交，后代出現(xiàn)白眼，且雌雄比例為1:1 D．白眼雌性與野生型雄性雜交，后代白眼全部為雄性，野生型全部為雌性 [答案] B,[解析] F1雌雄交配，后代只有雄性個體為白眼，只能用基因位于X染色體上來解釋。,1.孟德爾的遺傳因子與染色體上基因的對應關系 (1)分離定律中的一對遺傳因子：一對同源染色體上的等位基因。 重新定義：位于一對同源染色體的同一位置上，控制著一對相對性狀的基因，叫做等位基因。 (2)自由組合定律中的不同對的遺傳因子：位于非同源染色體上的非等位基因。,孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋,要 點 歸 納,2．兩個遺傳定律的實質(zhì) (1)基因的分離定律的實質(zhì)：在雜合體的細胞中，位于一對同源染色體上的等位基因，具有一定的獨立性；在減數(shù)分裂形成配子的過程中，等位基因會隨著同源染色體的分開而分離，分別進入兩個配子中，獨立地隨配子遺傳給后代。 (2)基因的自由組合定律的實質(zhì)是：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。,1．同源染色體上等位基因的分離與非同源染色體上的非等位基因間的自由組合同時進行，都發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期。 2．減數(shù)分裂時自由組合的是非同源染色體上的非等位基因，而不是所有的非等位基因。因為同源染色體上的非等位基因不遵循自由組合定律。 3．基因分離定律的細胞學基礎是：同源染色體分離；基因自由組合定律的細胞學基礎是：非同源染色體自由組合。,,,[解析] 親代紅眼雌果蠅基因型可能為XRXR、XRXr，白眼雄果蠅基因型為XrY，因F1代全為紅眼個體，所以親代紅眼雌果蠅的基因型只能為XRXR，F(xiàn)1代中紅眼雄果蠅基因型為XRY，雌果蠅的基因型為XRXr，二者交配，F(xiàn)2代的基因型及其比例為XRXR:XRXr:XRY:XrY＝1:1:1:1，其表現(xiàn)型及比例為紅眼雌果蠅:紅眼雄果蠅:白眼雄果蠅＝2:1:1。F2代中紅眼雌果蠅產(chǎn)生卵細胞兩種類型R:r＝3:1，F(xiàn)2中紅眼雄果蠅和白眼雄果蠅產(chǎn)生含R、r兩種類型的精子，其比例為1:1。 [答案] D,[答案] A,[解析] 位于非同源染色體上的非等位基因遵循基因自由組合定律，A(a)與D(d)、B(b)與C(c)分別位于一對同源染色體上，不遵循基因自由組合定律。,不同的生物，性別決定的方式也不同。性別的決定方式有：環(huán)境決定型(溫度決定，如很多爬行動物)；年齡決定型(如鱔)；染色體數(shù)目決定型(如蜜蜂和螞蟻)；染色體形態(tài)決定型(本質(zhì)上是基因決定型，比如人類和果蠅等XY型，鳥、蝶和蛾類等ZW型)等等。自然界中最常見的性別決定方式為最后一種。,生物的性別決定,1．XY型性別決定 凡是雄性個體有2個異型性染色體，雌性個體有2個同型的性染色體的類型，稱為XY型。這類生物中，雌性體細胞中含有2個同型的性染色體，記作XX；雄性的體細胞中則含有2個異型性染色體，其中一個和雌性的X染色體一樣，也記作X，另一個異型的染色體記作Y，因此體細胞中含有XY兩條性染色體。XY型性別決定，在動物中占絕大多數(shù)。全部哺乳動物、大部分爬行類、兩棲類以及雌雄異株的植物都屬于XY型性別決定，植物中有女婁菜、菠菜、大麻等。,2．ZW型性別決定 凡雌性個體具有2個異型性染色體，雄性個體具有2個同型的性染色體的類型，稱為ZW型。這類生物中，雌性的性染色體組成為ZW，雄性的性染色體組成為ZZ。鳥類、鱗翅目昆蟲、某些兩棲類及爬行類動物的性別決定屬這一類型，例如家雞、家蠶等。,3．XO型性別決定 蝗蟲、蟋蟀等直翅目昆蟲和蟑螂等少數(shù)動物的性別決定屬于XO型。雌性體細胞中含有2條X染色體；雄性僅含有1條X染色體。如雌性蝗蟲有24條染色體(22＋XX)；雄性蝗蟲有23條染色體(22＋X)。減數(shù)分裂時，雌蟲只產(chǎn)生一種X卵子；雄蟲可產(chǎn)生有X和無X染色體的2種精子，其性別比例為1:1。 4．ZO型性別決定 鱗翅目昆蟲中的少數(shù)個體，雄性為ZZ，雌性為ZO的類型，稱為ZO型性別決定，此類型中，雌性產(chǎn)生兩種類型配子，雄性產(chǎn)生單一類型配子，性別比例為1:1。,此外，還有染色體的單雙倍數(shù)決定性別。蜜蜂的性別由細胞中的染色體倍數(shù)決定。雄蜂由未受精的卵發(fā)育而成，為單倍體。雌蜂由受精卵發(fā)育而來，是二倍體。營養(yǎng)差異決定了雌蜂是發(fā)育成可育的蜂王還是不育的工蜂。若整個幼蟲期以蜂王漿為食，幼蟲發(fā)育成體大的蜂王。若幼蟲期僅食2～3天蜂王漿，則發(fā)育成體小的工蜂。單倍體雄蜂進行的減數(shù)分裂十分特殊，減數(shù)分裂第一次，出現(xiàn)單極紡錘體，染色體全部移向一極，兩個子細胞中，一個正常，含16個染色體(單價體)，另一個是無核的細胞質(zhì)芽體。正常的子細胞經(jīng)減數(shù)第二次分裂產(chǎn)生兩個單倍體(n＝16)的精細胞，發(fā)育成精子。膜翅目昆蟲中的蜜蜂、胡蜂、螞蟻等都屬于此種類型。,探究點 “假說—演繹法”的應用 ——孔雀魚性狀遺傳特點的判斷 [案例] 孔雀魚是一種常見的觀賞魚，其性別決定方式屬于XY型，是非常好的遺傳學實驗材料。幾十年前，德國的一位育種者在眾多的孔雀幼魚中發(fā)現(xiàn)一條身體后半部為暗色的個體，并以此個體為基礎培育出了“禮服”品種。用“禮服”品種的雌魚作親本(P)與其他品種的雄魚雜交，所得子代(F1)個體中，雌雄魚均表現(xiàn)“禮服”性狀；將子代(F1)雌雄個體自由交配，所得子代(F2)個體中，雌魚均表現(xiàn)“禮服”性狀，雄魚表現(xiàn)為1/2“禮服”性狀、1/2無“禮服”性狀。請用“假說—演繹法”對“禮服”性狀的遺傳進行研究。,(6)根據(jù)你的研究，請預測F2個體自由交配得F3的性狀表現(xiàn)型之比為：雌“禮服”:雌無“禮服”:雄“禮服”：雄無“禮服”＝________。 [標準答案] (1)提出假說 演繹推理 (2)“禮服”性狀的遺傳與性別有關聯(lián)(“禮服”性狀的遺傳存在性別差異) (3)為顯性基因，且位于X染色體上 (4)雌性無“禮服”性狀個體與F1中雄性“禮服”性狀的個體交配后代結(jié)果的推理,(5) (6)7:1:6:2,,[方法警示] 得分要點： (3)必須是為顯性基因，且位于X染色體上。 (4)必須是雌性無“禮服”性狀個體與F1中雄性“禮服”性狀的個體交配后代結(jié)果的推理。 (5)必須是 (6)必須是7:1:6:2。,,[錯因案例] (3)答為：控制“禮服”性狀的基因在X染色體上。(錯因：漏了判斷性狀的顯隱性關系。) (4)答為：雌性無“禮服”性狀個體與F1中雄性“禮服”性狀的個體交配。(錯因：把測交實驗誤認為是演繹推理的過程) (5)答為： (錯因：沒有書寫配子的形成過程和后代的性狀分離比) (6)答為：4:0:3:1。(錯因：誤把“自交”作為“自由交配”),,[技法提煉] (1)明確假說—演繹法的步驟和內(nèi)容： 假說—演繹法中第一步是提出問題，問題的提出是在實驗現(xiàn)象的基礎上，所以題干中F2的實驗現(xiàn)象就是提出問題和作出假說的基礎；演繹過程是在假說的基礎上進行的應用，用假說的內(nèi)容去推理新的交配結(jié)果；最后用實驗操作去驗證演繹過程，進而驗證了假說內(nèi)容的正確與否。 (2)遺傳圖解的寫法： 遺傳圖解中的三個要點：①標明親、子代的表現(xiàn)型和基因型；②親代個體產(chǎn)生的配子種類；③子代表現(xiàn)型的分離比。 同時要注意基因在X染色體上時，在書寫基因型時要寫上染色體，如XAXA。,(3)理解自由交配和自交的區(qū)別： 自由交配是指種群內(nèi)具有生殖能力的雌雄個體之間可以隨機交配，不受基因型的限制。 自交是指具有相同基因型的兩個個體進行交配：F2的基因型有XAXA、XAXa、XAY、XaY四種，且比例為1:1:1:1。 自由交配的組合有XAXA×XAY，XAXA×XaY，XAXa×XAY，XAXa×XaY，且比例相等。,,