§2—2　基因在染色体上
§2—2　基因在染色体上
·萨顿的假说
基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。即基因在染色体上。
　　依据——基因和染色体行为存在着明显的平行关系：
⑴基因在杂交过程中保持完整性和独立性；染色体在配子形成和受精过程中也维持相对稳定的形态结构。
　　⑵基因在体细胞中成对存在，在配子中只有成对基因中的一个；染色体在体细胞中也成对存在(同源染色体)，在减Ⅰ后期发生分离。
　　⑶体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方；同源染色体也如此。
　　⑷非等位基因在形成配子时自由组合；非同源染色体在减Ⅰ后期也自由组合。
§2—2　基因在染色体上
·萨顿的假说
基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。即基因在染色体上。
　　依据——基因和染色体行为存在着明显的平行关系：
⑴基因在杂交过程中保持完整性和独立性；染色体在配子形成和受精过程中也维持相对稳定的形态结构。
　　⑵基因在体细胞中成对存在，在配子中只有成对基因中的一个；染色体在体细胞中也成对存在(同源染色体)，在减Ⅰ后期发生分离。
　　⑶体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方；同源染色体也如此。
　　⑷非等位基因在形成配子时自由组合；非同源染色体在减Ⅰ后期也自由组合。
d
D
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D
D
D
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D
D
D
D
D
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d
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类比推理：这是科学研究中常用的方法之一。19世纪物理学家研究光的性质时，曾经将光与声进行类比。声有直线传播、反射和折射等现象，其原因在于它有波动性。后来发现光也有直线传播、反射和折射等现象。因此推测光也可能有波动性。
　　上面介绍的萨顿的推理，也是类比推理。他将看不见的基因与看得见的染色体的行为进行类比，根据其惊人的一致性，提出基因在染色体上的假说。
　　应当注意的是，类比推理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。
§2—2　基因在染色体上
·萨顿的假说
基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。即基因在染色体上。
　　依据——基因和染色体行为存在着明显的平行关系：
⑴基因在杂交过程中保持完整性和独立性；染色体在配子形成和受精过程中也维持相对稳定的形态结构。
　　⑵基因在体细胞中成对存在，在配子中只有成对基因中的一个；染色体在体细胞中也成对存在(同源染色体)，在减Ⅰ后期发生分离。
　　⑶体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方；同源染色体也如此。
　　⑷非等位基因在形成配子时自由组合；非同源染色体在减Ⅰ后期也自由组合。
§2—2　基因在染色体上
·萨顿的假说
·基因位于染色体上的实验证据
资料　摩尔根(T.H.Morgan，1866-1945)的研究
　　美国生物学家摩尔根曾经明确表示不相信孟德尔的遗传理论。
对萨顿的基因位于染色体上的学说更持怀疑态度，认为这是主观
的臆测，缺少实验证据。他一直琢磨着设计一个实验，看看生物
的遗传与染色体到底有什么关系，基因又是怎么回事。
　　用什么作实验材料呢？腐烂水果周围飞舞的果蝇吸引了他和
他的学生们的注意。经过观察，正合他的心意。
　　于是，从1909年开始，摩尔根开始潜心研究果蝇的遗传行为。
一天，他偶然在一群红眼果蝇中发现了一只白眼雄果蝇。白眼性状是如何遗传的呢？为此，他做了后面的著名实验。
　　相关信息：果蝇是昆虫纲双翅目的一种小型蝇类，在制醋和有水果的地方常常可以看到，体长3～4mm。果蝇易饲养，繁殖快，10多天就繁殖一代，一只雌果蝇一生能产生几百个后代，所以生物学家常用它作为遗传学研究的实验材料。
＊摩尔根的果蝇眼色遗传实验：
§2—2　基因在染色体上
·萨顿的假说
·基因位于染色体上的实验证据
F1
P
×
F2
⑴果蝇杂交实验：
3/4　 　:　 　1/4
＊摩尔根的果蝇眼色遗传实验：
讨论：从实验中不难发现，F1全为红眼。F2红眼和白眼之间的数量比是3︰1，这样的遗传表现符合分离定律，表明果蝇的红眼与白眼是受一对等位基因控制的。
　　所不同的是，白眼性状的表现总是与性别相联系。
　　如何解释这一现象呢？
§2—2　基因在染色体上
·萨顿的假说
·基因位于染色体上的实验证据
＊摩尔根的果蝇眼色遗传实验：
①性染色体和性别决定：
⑴果蝇杂交实验：
　　⑵果蝇杂交实验分析：
果蝇的染色体组成：果蝇体细胞中有4对同源染色体：3对常染色体＋1对性染色体。
　　雌蝇：性染色体同型，记作XX。
　　雄蝇：性染色体异型，记作XY。
　　性别决定：
配子
P
子代
1/2 　: 1/2
♀
♂
(果蝇性染色体的遗传与性别决定)
×
§2—2　基因在染色体上
·萨顿的假说
·基因位于染色体上的实验证据
＊摩尔根的果蝇眼色遗传实验：
①性染色体和性别决定：
　　　②控制白眼的基因在X染色体上：
⑴果蝇杂交实验：
　　⑵果蝇杂交实验分析：
F1
P
×
XωY
白眼(♂)
XWXW
红眼(♀)
XWXω
红眼(♀)
F2
配子
XW
Xω
Y
XWY
红眼(♂)
×
XωY
白眼(♂)
XWXω
红眼(♀)
Xω
XWY
红眼(♂)
XWXW
红眼(♀)
XW
Y
XW
若控制白眼的基因(ω)在X染色体上，而Y染色体不含其等位基因，上述遗传现象就能得到合理解释。
(果蝇杂交实验分析图解)
§2—2　基因在染色体上
·萨顿的假说
·基因位于染色体上的实验证据
＊摩尔根的果蝇眼色遗传实验：
①性染色体和性别决定：
　　　②控制白眼的基因在X染色体上：
⑴果蝇杂交实验：
　　⑵果蝇杂交实验分析：
若控制白眼的基因(ω)在X染色体上，而Y染色体不含其等位基因，上述遗传现象就能得到合理解释。
　　摩尔根等又通过测交等方法，　验证了这些解释。
测交后代
测交
×
XωY
白眼(♂)
XWXω
红眼(♀)
XWXω
红眼(♀)
配子
Xω
Xω
Y
XWY
红眼(♂)
XW
XωXω
白眼(♀)
XωY
白眼(♂)
1 　: 1 : 1 : 1
(测交实验)
§2—2　基因在染色体上
·萨顿的假说
·基因位于染色体上的实验证据
＊摩尔根的果蝇眼色遗传实验：
　＊基因在染色体上：
⑴摩尔根通过果蝇杂交实验证明了基因在染色体上。
　　⑵一条染色体上有许多个基因，并呈线性排列。
资料1：　摩尔根及其同事的工作，把一个特定的基因和一条特定的染色体　—　X染色体联系起来，从而用实验证明了基因在染色体上。从此，摩尔根成了孟德尔理论的坚定支持者。
　　资料2：果蝇体细胞内有4对染色体，而被人们研究过的基因就达数百个。人类的体细胞中有23对染色体，携带的基因大约有几万个。显然，一条染色体上应该有许多个基因。
　　摩尔根及其学生经过十多年的努力，发明了测定基因位于染色体上相对位置的方法，并绘出了第一个果蝇各种基因在染色体上相对位置图，说明了基因在染色体上呈线性排列。
§2—2　基因在染色体上
·萨顿的假说
·基因位于染色体上的实验证据
【基础1】下列关于基因和染色体关系的叙述，错误的是：　(　)
　　A．染色体是基因的主要载体
　　B．基因在染色体上呈线性排列
　　C．一条染色体上有多个基因
　　D．染色体就是由基因组成的
D
【拓展1】　生物如果丢失一条或几条染色体，就会出现严重疾病甚至死亡。但在自然界中，有些动、植物的某些个体是由未受精的生殖细胞(如卵细胞)单独发育而来的，如蜜蜂中的雄蜂等。这些生物的体细胞中染色体数目虽然减少一半，但仍能正常生活。你如何解释这一现象？
§2—2　基因在染色体上
·萨顿的假说
·基因位于染色体上的实验证据
【拓展2】人的体细胞中有23对染色体，其中第1号～第22号染色体是常染色体，第23号是性染色体。现在已经发现第13号、第18号或第21号染色体多一条的婴儿，都表现出严重的病症。据不完全调查，现在还未发现其他常染色体多一条(或几条)的婴儿。请你试着作出一些可能的解释。
§2—2　基因在染色体上
·萨顿的假说
·基因位于染色体上的实验证据
·孟德尔遗传规律的现代解释
基因分离定律的实质：在杂合子的细胞中，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，等基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。
　　基因自由组合定律的实质：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彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
§2—2　基因在染色体上
·萨顿的假说
·基因位于染色体上的实验证据
·孟德尔遗传规律的现代解释
技能训练　类比推理
　　科学家观察到基因和染色体的行为存在着明显的平行关系，通过类比推理，推断出基因位于染色体上。后来这一推断得到了实验的证实。实验还表明基因在染色体上呈线性排列。
　　作为主要遗传物质的DNA也位于染色体上，1条染色体中有1个DNA分子。在细胞分裂时，DNA也复制，随染色体平均分配到两个子细胞中。DNA是脱氧核苷酸连接成的长链。
　　请你用类比推理的方
法，推断基因与　DNA　长链
的关系。你的推理是否正
确，学完第3章、第4章后，
就会豁然开朗。
§2—2　基因在染色体上
·萨顿的假说
·基因位于染色体上的实验证据
·孟德尔遗传规律的现代解释
【基础2】下列关于基因和染色体在减数分裂过程中行为变化的的描述，错误的是：　(　)
　　A．同源染色体分离的同时，等位基因也随之分离
　　B．非同源染色体自由组合，使所有非等位基因之间也发生自由组合
　　C．染色单体分开时，复制而来的两个基因也随之分开
　　D．非同源染色体数量越多，非等位基因组合的种类也越多
B
§2—2　基因在染色体上
科学家的故事　染色体遗传理论的奠基人——摩尔根
　　说来也巧，就在遗传学之父孟德尔发表研究成果的那一年，也就是1866年，又一位遗传
学巨人——摩尔根出生了。时间的巧合，足以使人浮想联翩。
　　摩尔根是一位敢于怀疑，勤奋实践的人。在一次国际遗传学会议上，摩尔根曾这样介绍
自己的科学发现过程：“你若问我怎样去获得这些发现……那么，我会这样说，靠勤奋……靠
聪明地运用假设，靠寻觅有利的材料……”摩尔根就是抱着这样的态度，无论对自己的假说，
还是对别人的学说，都一概采取依靠事实和运用实验来检验理论是否正确的科学态度。他对
于孟德尔遗传规律的确证过程就是最好的例子。最初，摩尔根认为孟德尔遗传规律是正确的，
因为它们建立在可靠的实验基础上。后来，由于在自己所进行的实验中没能取得类似的结果，
他便对这些定律产生了怀疑。于是他又勤奋地进行了一系列新的实验。当大量的果蝇实验结
果确证了孟德尔的定律之后，他不仅承认，而且还发现了新的定律。
　　说起摩尔根，人们很自然地会联想到果蝇。小小的果蝇帮了摩尔根的大忙，而摩尔根也与果蝇结下了不解之缘。1908年，摩尔根安排一个研究生在暗室里饲养果蝇，希望能产生一种果蝇，它们的眼睛因不用而退化。这位学生让果蝇在暗无天日的世界里繁殖了69代，研究也毫无进展。在第69代时出现了眼睛暂时昏花的果蝇，学生想逗逗摩尔根，叫摩尔根进来，当摩尔根赶到实验室，这些果蝇却恢复了视力，向窗外飞去。虽然这项研究没有取得结果，但是这种近乎理想的实验动物，却被引进摩尔根在哥伦比亚大学的实验室里来了。果蝇开始大量繁殖，摩尔根用果蝇做了一个又一个的实验。大约在1910年5月，在摩尔根实验室中诞生了一只白眼雄果蝇，而它的兄弟姐妹的眼睛都是红色的。很明显，这是一只变异个体，它注定要成为科学史上著名的动物。摩尔根精心照料这只果蝇。在自己的第三个孩子出生时，摩尔根赶到医院，他妻子的第一句话竟是：“那只白眼果蝇怎么样了？”摩尔根的第三个孩子长得很好，但那只果蝇却很虚弱。摩尔根晚上把它带回家中，让它呆在他床边的一个瓶子里，白天又把它带回实验室。在实验室，它临死前抖擞精神，与一只红眼果蝇交配，把突变基因传了下来。
　　摩尔根用果蝇做了大量实验，发现了基因的连锁互换定律，人们称之为遗传学的第三定律。他还证明基因在染色体上呈线性排列，为现代遗传学奠定了细胞学基础。摩尔根由于在染色体遗传理论上的杰出贡献，成为第一个以遗传学领域的贡献而获诺贝尔生理学或医学奖的科学家。