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第二章　基因和染色體的關系
2　基因在染色體上
2019版新人教必修2學案
課標要點 學法指導
闡述基因與染色體的關系及其實驗證據 1.生命觀念、科學思維：探究基因位于染色體上從假說到驗證及新發現的過程
2．科學思維：通過孟德爾遺傳規律的現代解釋，升華遺傳規律與配子形成的關系，為下一章基因的本質創設理論基礎
知識導圖
1．內容：基因是由________攜帶著從親代傳遞給下一代的，即基因位于________上。
薩頓的假說
染色體　
染色體　
2．依據：基因和染色體行為存在明顯的________關系。
項目 基因 染色體
生殖過程中 在雜交過程中保持_______________ 在配子形成和受精過程中，有相對穩定的__________
存在 形式 體細胞 成對 成對
配子 _______________________ ______________________
體細胞中來源 成對的基因一個來自________、一個來自________ ____________中一條來自父方，一條來自母方
行為 _____________在形成配子時自由組合 _____________在減數分裂Ⅰ的后期也是自由組合
平行　
完整性和獨立性　
形態結構　
成對的基因中的一個　
成對的染色體中的一條　
父方　
母方　
同源染色體　
非等位基因　
非同源染色體　
提示：不是，基因主要分布于染色體上，線粒體和葉綠體中也有少量基因分布。
是不是所有的基因都位于染色體上？
判斷下列敘述的正誤。
(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)體細胞中基因成對存在，配子中只含一個基因。 (　　)
(3)非等位基因隨非同源染色體的自由組合而組合能說明“核基因和染色體行為存在平行關系”。 (　　)
(4)薩頓通過果蠅的白眼和紅眼這一相對性狀的雜交實驗，提出基因在染色體上的假說。 (　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)×
1．實驗者：美國生物學家____________。
2．實驗科學方法：假說—演繹法。
3．實驗材料：________________。
基因位于染色體上的實驗證據
摩爾根
果蠅
4．實驗證據：
(1)實驗過程
3∶1
(2)實驗分析
①F1的結果說明________是顯性性狀。
②F2的比例關系說明果蠅眼色的遺傳符合________定律，紅眼和白眼受________等位基因控制。
③F2白眼果蠅只有雄性，說明白眼性狀的表現與________相聯系。
(3)假設與解釋：
①假設：控制果蠅紅眼、白眼的基因只位于______染色體上，______染色體上無相應的等位基因。
紅眼　
基因分離　
一對　
性別
X　
Y
②解釋：
(4)測交驗證：親本中的白眼雄蠅和F1中的紅眼雌蠅交配→子代雌性紅蠅∶雌性白蠅∶雄性紅蠅∶雄性白蠅＝____________。
(5)實驗結論：控制果蠅紅眼、白眼的基因只位于X染色體上→基因位于染色體上。
5．摩爾根的新發現——基因和染色體的關系
(1)一條染色體上有________基因。
(2)基因在染色體上呈________排列。
1∶1∶1∶1
多個
線性
提示：是的。
摩爾根研究果蠅的眼色遺傳實驗中，是不是和孟德爾一樣也采取了“假說—演繹法”？
判斷下列敘述的正誤。
(1)摩爾根利用假說—演繹法，證明控制果蠅紅、白眼的基因位于X染色體上。 (　　)
(2)F1的紅眼雌、雄果蠅相互交配，F2中紅眼果蠅與白眼果蠅的數量比為3∶1，說明果蠅紅眼為顯性。 (　　)
(3)位于性染色體上的基因，在遺傳時不遵循孟德爾定律，但表現為伴性遺傳。 (　　)
(4)摩爾根在實驗室培養的雄果蠅中首次發現了白眼性狀，該性狀來自基因重組。 (　　)
(5)染色體和基因并不是一一對應的關系，一條染色體上含有很多個基因。 (　　)
【答案】(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√
內容 基因的分離定律 基因的自由組合定律
描述現象 一對同源染色體上的________ 非同源染色體上的____________
行為特點 具有一定的______ 分離或組合________
發生時間 減數分裂的過程中 ________過程中
結果 ________隨同源染色體的分開而____ 非同源染色體上的非等位基因________
孟德爾遺傳規律的現代解釋
等位基因　
非等位基因　
獨立性　
互不干擾　
減數分裂　
等位基因　
分離　
自由組合
提示：是的。
等位基因的分離和非等位基因的自由組合是不是同時發生的？
基因型為Mm的動物，在其精子形成過程中，基因MM、mm、Mm分開分別發生在 (　　)
①精原細胞形成初級精母細胞時
②初級精母細胞形成次級精母細胞時
③次級精母細胞形成精細胞時
④精細胞形成精子時
A．①②③　　 B．③③②
C．②②③　　 D．②③④
【答案】B　
【解析】MM、mm是通過DNA復制形成的，因此位于姐妹染色單體上，它們的分離發生在減數第二次分裂，伴隨著絲粒分裂、姐妹染色單體的分開而分離。Mm基因是一對等位基因，位于一對同源染色體上，它們的分離發生在減數第一次分裂，伴隨同源染色體的分開而分離。
1．果蠅的染色體組成
基因位于染色體上的實驗證據
[知識歸納]
性別 雌性 雄性
同源染色體 4對 4對
常染色體 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
性染色體 XX XY
染色體組成 6＋XX(同型) 6＋XY(異型)
2.果蠅測交實驗分析
(1)實驗一：F2中白眼雄果蠅與F1中紅眼雌果蠅交配：
說明：雜交子代中，雌雄果蠅中均有紅眼和白眼，與基因位于常染色體表現相同，故根據本實驗的結果無法驗證假說，但通過本實驗得到了白眼雌果蠅。
(2)實驗二：利用“實驗一”得到的白眼雌果蠅與一個毫無血緣關系的純種紅眼雄果蠅交配：
說明：雜交子代中，雌果蠅全為紅眼，雄果蠅全為白眼，性狀表現與性別相聯系，與基因位于常染色體表現不同，由此可證明假說成立。
圖1為摩爾根的果蠅雜交實驗圖解，圖2為雌雄果蠅的染色體組成示意圖。請據圖思考下列問題：
(1)據圖2思考：是不是所有的同源染色體形態、大小都相同？
(2)控制果蠅紅眼和白眼的基因是否遵循基因的分離定律？為什么？
(3)摩爾根通過雜交實驗發現了什么問題？他又作出怎樣的假設解釋這個問題？
(4)根據摩爾根的假設，紅眼、白眼雌雄果蠅的基因型分別有哪些？(相關基因用W和w表示)
提示：(1)不是，常染色體中同源染色體的大小和形態相同，但性染色體的形態、大小不同。
(2)遵守，因為雜交實驗中F1全部為紅眼，F2中紅眼和白眼的個體數量比例為3∶1。
(3)白眼性狀的表現，總是與性別相聯系。控制白眼的基因位于X染色體上，在Y染色體上沒有它的等位基因。
(4)雌果蠅：紅眼——XWXW、XWXw，白眼——XwXw；雄果蠅：紅眼——XWY，白眼——XwY。
【方法技巧】判斷基因的位置的方法：
方法 結果 基因的位置
統計 調查 根據子代某性狀在雌雄個體中的比例來推斷 比例相同 一般在常染色體上
比例不同 一般在X(或Y)染色體上
方法 結果 基因的位置
設計遺傳雜交實驗 若已知顯隱性：采用顯雄×隱雌 若子代雌顯∶雄隱＝1∶1 在X染色體上
若不知顯隱性：采用正反交 在常染色體上
若子代雌雄中各表型比例相同 若兩組子代雌雄中各表型比例均相同 在常染色體上
若有一組后代表現為雌全與父本一致，雄全與母本一致 在X染色體上
[對點精練]
1．用純合子果蠅作為親本研究兩對相對性狀的遺傳實驗，結果如下：
P F1
①♀灰身紅眼×♂黑身白眼 ♀灰身紅眼、♂灰身紅眼
②♀黑身白眼×♂灰身紅眼 ♀灰身紅眼、♂灰身白眼
下列說法不正確的是 (　　)
A．實驗中屬于顯性性狀的是灰身、紅眼
B．體色和眼色的遺傳符合自由組合定律
C．若組合①的F1隨機交配，則F2雄蠅中灰身白眼的概率為3/4
D．若組合②的F1隨機交配，則F2中黑身白眼的概率為1/8
【答案】C　
【解析】灰身個體與黑身個體雜交，后代全是灰身個體，灰身是顯性性狀；同理，紅眼為顯性性狀。若組合①的F1隨機交配，則F2雄蠅中灰身白眼的概率是3/4×1/2＝3/8。
2．決定果蠅眼色的基因位于X染色體上，其中W基因控制紅色，w基因控制白色。一只紅眼雌果蠅與一只紅眼雄果蠅雜交，其后代中不可能出現的是(　　)
A．紅眼雄果蠅　　　 B．白眼雄果蠅
C．紅眼雌果蠅 D．白眼雌果蠅
【答案】D　
【解析】先寫出親代基因型。紅眼雌果蠅：XWXW或XWXw，紅眼雄果蠅：XWY。若XWXW×XWY→XWXW(紅眼雌果蠅)、XWY(紅眼雄果蠅)；若XWXw×XWY→XWXW(紅眼雌果蠅)、XWXw(紅眼雌果蠅)、XWY(紅眼雄果蠅)、XwY(白眼雄果蠅)。可見，后代中不可能出現白眼雌果蠅。
1．等位基因與非等位基因的辨析
孟德爾遺傳規律的現代解釋
[知識歸納]
項目 等位基因 非等位基因
位置 同源染色體的同一位置 同源染色體、非同源染色體
特點 控制一對相對性狀 控制不同相對性狀
行為 隨同源染色體分開而分離 非同源染色體上的非等位基因，隨非同源染色體自由組合而自由組合
2.分離定律和自由組合定律的細胞學基礎
3．孟德爾遺傳規律的適用范圍
(1)適用于真核生物，因為真核生物具有染色體，基因的分離或自由組合是隨著染色體分離或自由組合而進行的。
(2)適用于能進行有性生殖的生物。因為孟德爾遺傳規律的細胞學基礎是減數分裂，只有能進行有性生殖的生物才能進行減數分裂。
(3)自由組合定律發生在非同源染色體上的非等位基因之間。
右圖為某種高等動物的兩對同源染色體及五對基因的分布，請據圖思考下列問題：
(1)圖中哪些是等位基因？哪些是相同基因？
(2)圖中的非等位基因的遺傳是否都遵循基因的自由組合定律？
(3)該動物產生的配子的基因型是怎樣的？
提示：(1)A與a、D與d、E與e。B與B、C與C。
(2)非同源染色體上的非等位基因，如A/a與E/e，其遺傳遵循自由組合定律。同源染色體上的非等位基因，如A/a與D/d，其遺傳不遵循自由組合定律。
(3)ABCDE、ABCDe、aBCdE、aBCde。
[對點精練]
1．下圖表示果蠅的一個細胞，其中數字表示染色體，字母表示基因，下列有關敘述正確的是 (　　)
A．從染色體情況上看，該果蠅只能形成一種配子
B．e基因控制的性狀在雌雄個體中出現的概率相等
C．形成配子時基因A、a與D、d之間不能自由組合
D．只考慮3、4與7、8兩對染色體時，該個體能形
成四種配子，并且配子數量相等
【答案】D　
【解析】由圖可知，該果蠅為雄性個體，圖中7為X染色體，8為Y染色體，因此，從染色體情況上看，它能形成X、Y兩種配子。e基因位于X染色體上，Y染色體上沒有它的等位基因，所以e基因控制的性狀，在雄性個體中出現的概率高于在雌性個體中出現的概率。A、a與D、d位于兩對同源染色體上，減數分裂時，A、a與D、d之間能夠自由組合。只考慮3、4與7、8兩對同源染色體時，該果蠅基因型可寫成DdXeY，產生DXe、dXe、DY、dY四種配子且數量相等，即各占1/4。
2．下面為某同學總結的有絲分裂、減數分裂和受精作用的聯系圖，有些聯系是錯誤的，其中全為錯誤聯系的選項是 (　　)
A．①⑤⑧　 B．①③④　
C．⑦⑧ D．⑤⑧
【答案】D　
【解析】有絲分裂后期姐妹染色單體分離，①正確；減數第一次分裂后期會發生同源染色體分離，非同源染色體自由組合，②和③正確；受精作用時同源染色體會合，④正確；姐妹染色單體分離不會導致等位基因分離，⑤錯誤；同源染色體的分離會導致等位基因分離，⑥正確；非同源染色體自由組合會導致非同源染色體上非等位基因自由組合，⑦正確；非同源染色體上的非等位基因自由組合發生在減數第一次分裂，⑧錯誤。
易錯易混1：理解假說—演繹法
假說—演繹法：在觀察和分析基礎上提出問題→通過推理和想象提出解釋問題的假說→根據假說進行演繹推理→通過實驗檢驗演繹推理的結論→若實驗結果與預期結論相符，證明假說是正確的；反之，假說是錯誤的。
易錯易混2：基因的行為并不都遵循孟德爾遺傳規律
(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遺傳規律，如葉綠體、線粒體中的基因都不遵循孟德爾遺傳規律。
(3)并不是所有生物中的基因都遵循孟德爾遺傳規律，如原核生物細胞中的基因都不遵循孟德爾遺傳規律。
例　摩爾根研究白眼雄果蠅基因的顯隱性及其在染色體上的位置時，經歷了若干過程，其中：
①白眼性狀是如何遺傳的，是否與性別有關；
②白眼由隱性基因控制，僅位于X染色體上；
③對F1紅眼雌果蠅進行測交。上面三個敘述中 (　　)
A．①為假說，②為結論，③為驗證
B．①為觀察，②為假說，③為結論
C．①為問題，②為假說，③為驗證
D．①為結論，②為假說，③為驗證
【答案】C　
【解析】摩爾根研究白眼雄果蠅基因的顯隱性及其在染色體上的位置所采用的方法是假說—演繹法，他根據現象提出的問題是“白眼性狀是如何遺傳的，是否與性別有關？”作出的假說是白眼由隱性基因控制，僅位于X染色體上，利用F1紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅進行測交，驗證假說，最后提出“基因位于染色體上”的結論。
1．下列有關摩爾根證明基因位于染色體上的敘述，錯誤的是
(　　)
A．摩爾根運用假說－演繹法證明基因位于染色體上
B．依據摩爾根的假說，F1紅眼果蠅應該有兩種基因型
C．用野生型紅眼雌果蠅和白眼雄果蠅交配即可驗證假說是否正確
D．摩爾根實驗假說是“控制白眼的基因在X染色體上，Y染色體上不含它的等位基因”
【答案】C　
【解析】摩爾根證明基因位于染色體上時采用的是假說－演繹法，A正確；依據摩爾根的假說，F1紅眼果蠅應該有兩種基因型，即XWXw和XWY(W表示紅眼基因，w表示白眼基因)，B正確；用野生型紅眼雌果蠅和白眼雄果蠅交配產生的實驗結果不能驗證假說是否正確，因為XWXW×XwY和XWXW×XwYw的結果相同，因此還要繼續進行實驗才能證明，C錯誤；摩爾根實驗假說是“控制白眼的基因在X染色體上，Y染色體上不含它的等位基因”，D正確。
2．已知果蠅的體細胞內有4對同源染色體，根據薩頓的假說，關于該動物減數分裂產生配子的說法，正確的是 (　　)
A．果蠅的精子中含有成對的基因
B．果蠅的體細胞只含有一個基因
C．果蠅的4對同源染色體上含有的基因可以同時來自父方，也可以同時來自母方
D．在體細胞中，基因是成對存在的，在配子中只有成對基因中的一個
【答案】D　
【解析】根據薩頓的假說，染色體在體細胞中成對存在，在配子中只有成對染色體中的一條；基因在體細胞中也成對存在，在配子中，也只有成對基因中的一個。
3．紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅交配，子代雌雄果蠅都表現紅眼，這些雌雄果蠅交配產生的后代中，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．眼色和性別表現自由組合
D．紅眼和白眼基因位于X染色體上
【答案】C　
【解析】由題干可知，紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅交配，子代雌雄果蠅都表現紅眼，所以紅眼為顯性性狀，白眼為隱性性狀，A正確；子代紅眼雌雄果蠅交配，子二代紅眼∶白眼＝3∶1，故眼色遺傳符合分離定律，B正確；子二代的性狀有明顯的性別差異，且雌果蠅有紅眼性狀，則該基因不在Y染色體上，說明控制眼色的基因位于X染色體上，則眼色與性別表現不能自由組合，C錯誤，D正確。
4．果蠅的紅眼對白眼為顯性，且控制眼色的基因在X染色體上。下列雜交組合中，通過眼色即可直接判斷子代果蠅性別的一組是(　　)
A．雜合紅眼雌果蠅×紅眼雄果蠅
B．白眼雌果蠅×紅眼雄果蠅
C．雜合紅眼雌果蠅×白眼雄果蠅
D．白眼雌果蠅×白眼雄果蠅
【答案】B　
【解析】“通過眼色即可直接判斷子代果蠅性別”即子代雌性和雄性果蠅的眼色不同。設紅眼為A控制、白眼為a控制。A項為XAXa×XAY→雌性都是紅眼，雄性1/2紅眼、1/2白眼，不能直接判斷子代果蠅性別。B項為XaXa×XAY→雌性都是紅眼，雄性都是白眼，可以直接判斷子代果蠅性別。C項為XAXa×XaY→后代雌雄各1/2紅眼和1/2白眼，不能直接判斷性別。D項為XaXa×XaY→后代全是白眼，也不能直接判斷性別。
5．果蠅某條染色體上部分基因的分布如圖所示，下列說法錯誤的是 (　　)
A．圖中控制朱紅眼和深紅眼的基因屬于等位基因
B．第一次證明了基因位于染色體上的是摩爾根
C．由圖可知，一條染色體上有多個基因，基因在染色體上呈線性排列
D．一般來說，該染色體上的所有基因在果蠅其他細胞中也有，但不一定都能表達
【答案】A　
【解析】圖中控制朱紅眼和深紅眼的基因位于同一條染色體上，為非等位基因，A錯誤；摩爾根通過果蠅雜交實驗，第一次證明了基因位于染色體上，B正確；由圖可知，一條染色體上有許多個基因，基因在染色體上呈線性排列，C正確；果蠅的不同細胞中，基因選擇性表達，所以不同細胞中這些基因不一定都能表達，D正確。
6．摩爾根研究果蠅眼色遺傳的實驗過程如圖所示。下列敘述錯誤的是 (　　)
A．果蠅的眼色遺傳遵循基因的分離定律
B．摩爾根和孟德爾(豌豆雜交實驗)一樣，
都采用了“假說－演繹法”
C．讓F2中的雌雄果蠅雜交，可得到白眼
雌果蠅
D．若用紅眼雄果蠅和白眼雌果蠅作親本
進行雜交，則子代表型與圖中F1相同
【答案】D　
【解析】控制眼色的基因位于X染色體上，其遺傳遵循基因的分離定律，A正確；摩爾根和孟德爾(豌豆雜交實驗)一樣，都采用了“假說—演繹法”，B正確；親本為XBXB×XbY，子一代的基因型為XBXb、XBY，子二代的基因型為XBXb、XBXB、XbY、XBY，讓F2中的雌雄果蠅(XBXb×XbY)雜交，可得到白眼雌果蠅，C正確；若用紅眼雄果蠅(XBY)和白眼雌果蠅(XbXb)作親本進行雜交，則子代為紅眼雌果蠅和白眼雄果蠅，與圖中F1不相同，D錯誤。

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