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第四節(jié)　基因位于染色體上
第1課時　基因位于染色體上的實驗證據(jù)
課標內(nèi)容要求 核心素養(yǎng)對接
概述性染色體上的基因與性別相關(guān)聯(lián)。 1．生命觀念：從基因和染色體層面解釋新情景下的簡單遺傳現(xiàn)象。
2．科學思維：嘗試用假說—演繹法分析摩爾根的果蠅雜交實驗。
3．社會責任：認同摩爾根等科學家尊重科學事實，勇于否定自我的科學精神。
一、積極思維：果蠅有什么“過人之處”呢？
1．黑腹果蠅易培養(yǎng)，繁殖快。
2．黑腹果蠅易于遺傳操作。
3．黑腹果蠅體細胞中只有四對染色體，其中一對為決定性別的性染色體，分別用X和Y表示。性染色體組成為XX的個體為雌性，性染色體組成為XY的個體為雄性。
二、基因位于染色體上的實驗證據(jù)
1．在探索基因與染色體之間關(guān)系的道路上，摩爾根以果蠅為實驗材料，為證明基因位于染色體上做出了重要的貢獻。
2．實驗過程
(1)白眼雄蠅和野生型紅眼雌蠅的雜交實驗及分析
實驗 分析
①紅眼為顯性性狀。
②果蠅眼色的遺傳符合基因分離定律。
③F2中白眼果蠅只有雄果蠅
(2)測交實驗
白眼雄蠅和F1中的紅眼雌蠅交配→子代紅眼雌蠅∶白眼雌蠅∶紅眼雄蠅∶白眼雄蠅＝1∶1∶1∶1。
3．結(jié)果分析
(1)摩爾根推測果蠅紅眼和白眼性狀的遺傳與性染色體有關(guān)。
(2)他作出假設(shè)：控制白眼性狀的基因w位于X染色體上，是隱性的；控制紅眼性狀的基因W是顯性的，與基因w是一對等位基因。紅眼雌雄果蠅的基因型分別為XWXW(或XWXw)和XWY，白眼雌雄果蠅的基因型分別為XwXw和XwY。根據(jù)假設(shè)，可以解釋上述實驗。
(3)遺傳圖解
4．驗證實驗
(1)子二代雌蠅雖然都是紅眼，但一半是XWXW，一半是XWXw，因此，子二代這兩種類型的雌蠅分別與白眼雄蠅交配時，前者所產(chǎn)生的后代表型全是紅眼，如圖A，后者所產(chǎn)生的后代結(jié)果如圖B；
P　　　　　　 紅眼♀　×　白眼♂
F1
配子 Xw Y
XW XWXw(紅眼♀) XWY(紅眼♂)
A
P　　　　　　 紅眼♀　×　白眼♂
F1
配子 Xw Y
XW XWXw(紅眼♀) XWY(紅眼♂)
Xw XwXw(白眼♀) XwY(白眼♂)
B
(2)白眼雌蠅和紅眼雄蠅交配，子代中雌蠅表型全是紅眼，雄蠅全是白眼(圖C)；
P　　　　　　 白眼♀　×　紅眼♂
F1
配子 XW Y
Xw XWXw(紅眼♀) XwY(白眼♂)
C
(3)白眼雌蠅和白眼雄蠅交配，子代中雌雄表型都是白眼，而且能形成遺傳穩(wěn)定的品系。
5．摩爾根這項研究的重要意義是，首次把一個特定的基因和一條染色體聯(lián)系起來，證明了基因位于染色體上。此后，摩爾根和他的學生一起將許多基因定位在染色體上，并發(fā)現(xiàn)基因在染色體上呈線性排列。
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．摩爾根選擇黑腹果蠅為實驗材料，是其獲得成功的原因之一。 (　　)
2．黑腹果蠅中，雄性個體長約2.5 mm，雌性個體稍短。 (　　)
3．黑腹果蠅中紅眼果蠅的基因型有XWXW、XWY。 (　　)
4．染色體和基因并不是一一對應(yīng)關(guān)系，一條染色體上含有很多基因。 (　　)
5．蝗蟲的所有遺傳物質(zhì)都位于染色體上。 (　　)
[答案]　1．√
2．×　提示：黑腹果蠅中，雌性個體長約2.5 mm，雄性個體稍短。
3．×　提示：紅眼雌蠅基因型為XWXW或XWXw；紅眼雄蠅基因型為XWY。
4．√
5．×　提示：蝗蟲細胞的細胞質(zhì)(如線粒體)中也含有少量遺傳物質(zhì)，這些遺傳物質(zhì)不存在于染色體上。
　基因位于常染色體上還是X染色體上
1．若相對性狀的顯隱性是未知的，且親本均為純合子，則用正交和反交的方法。即：
2．若相對性狀的顯隱性已知，只需一個雜交組合判斷基因的位置，則用隱性雌性個體與顯性雄性純合個體雜交。即：
1．一只雌鼠的一條染色體上某基因發(fā)生突變，使野生型變?yōu)橥蛔冃汀Ｔ撌笈c野生型鼠雜交，F(xiàn)1的雌雄鼠中均既有野生型，又有突變型。假如僅通過一次雜交實驗鑒別突變基因是在常染色體上還是在X染色體上，F(xiàn)1的雜交組合最好選擇(　　)
A．野生型(雌)×突變型(雄)
B．野生型(雄)×突變型(雌)
C．野生型(雌)×野生型(雄)
D．突變型(雌)×突變型(雄)
A　[由條件可知，突變型是顯性性狀，野生型是隱性性狀；選擇隱性性狀的雌鼠與顯性性狀的雄鼠雜交時，若后代雌鼠全為顯性性狀，雄鼠全為隱性性狀，則該突變基因位于X染色體上；若后代雌雄鼠中都有顯性性狀，則該突變基因位于常染色體上。]
2．果蠅的大翅和小翅是一對相對性狀，由一對等位基因A、a控制。現(xiàn)用大翅雌果蠅和小翅雄果蠅進行交配，再讓F1雌雄個體相互交配，實驗結(jié)果如下：
雌果蠅 雄果蠅
F1 大翅620 大翅617
F2 大翅2 159 大翅1 011　小翅 982
下列分析不正確的是(　　)
A．果蠅翅形大翅對小翅為顯性
B．根據(jù)實驗結(jié)果判斷果蠅的翅形遺傳遵循基因分離定律
C．根據(jù)實驗結(jié)果可證明控制翅形的基因位于X染色體上
D．F2中雌果蠅基因型相同，雄果蠅有兩種基因型
D　[大翅雌果蠅和小翅雄果蠅進行交配，F(xiàn)1全是大翅果蠅，因此大翅對小翅為顯性。根據(jù)題中信息“F2：大翅雌果蠅2 159只，大翅雄果蠅1 011只，小翅雄果蠅982只”可知，大翅∶小翅≈3∶1，符合基因分離定律，又因為小翅果蠅只出現(xiàn)在雄性中，可推知控制翅形的基因位于X染色體上。遺傳圖解如下：
可見，F(xiàn)2中雌果蠅有兩種基因型，分別為XAXA和XAXa。]
　基因是伴X染色體遺傳還是X、Y染色體同源區(qū)段的遺傳
1．適用條件：已知性狀的顯隱性和控制性狀的基因在性染色體上。
2．設(shè)計思路
(1)基本思路一：用“純合隱性雌×純合顯性雄”進行雜交，觀察分析F1的性狀。即：
(2)基本思路二：用“雜合顯性雌×純合顯性雄”進行雜交，觀察分析F1的性狀。即：

如圖是果蠅性染色體的結(jié)構(gòu)模式簡圖，請回答下列問題：
(1)雌果蠅在減數(shù)分裂中能發(fā)生聯(lián)會的區(qū)段是______________。
(2)如果果蠅的某基因位于Ⅱ－2區(qū)段上，則該基因的遺傳特點是______________。
(3)已知決定果蠅某一性狀的基因可能位于Ⅰ或Ⅱ－1區(qū)段上，現(xiàn)有純合的顯性和隱性的雌雄個體若干只，請設(shè)計實驗以確定該基因的具體位置。
①設(shè)計實驗：___________________________________________
______________________________________________________。
②預(yù)測實驗結(jié)果和結(jié)論：_________________________________
______________________________________________________。
[解析]　(1)聯(lián)會指的是同源染色體兩兩配對的現(xiàn)象，故雌果蠅在減數(shù)分裂中能發(fā)生聯(lián)會的區(qū)段是Ⅰ和Ⅱ－1區(qū)段。 (2)Ⅱ－2區(qū)段是Y染色體特有的片段，X染色體上不含其等位基因，故該基因遺傳時只能遺傳給后代的雄果蠅。 (3)要判斷該基因的具體位置，可用一只表型為隱性的純合雌果蠅與一只表型為顯性的純合雄果蠅雜交，如果后代中雌性均為顯性性狀，雄性均為隱性性狀，說明基因位于Ⅱ－1區(qū)段；如果后代中雌雄個體均為顯性性狀，說明基因位于Ⅰ區(qū)段。
[答案]　(1)Ⅰ和Ⅱ－1區(qū)段　(2)該基因只能遺傳給后代的雄果蠅　(3)①用一只表型為隱性的純合雌果蠅與一只表型為顯性的純合雄果蠅雜交　②如果后代中雌性均為顯性性狀，雄性均為隱性性狀，說明基因位于Ⅱ－1區(qū)段；如果后代中雌雄個體均為顯性性狀，說明基因位于Ⅰ區(qū)段
　基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段還是位于常染色體上
1．設(shè)計思路
隱性的純合雌性個體與顯性的純合雄性個體雜交，獲得的F1全表現(xiàn)為顯性性狀，再選子代中的雌雄個體雜交獲得F2，觀察F2表型情況。即：
2．結(jié)果推斷
果蠅是常用的遺傳學實驗材料。已知果蠅的長翅(A)對短翅(a)為顯性，請回答：
(1)果蠅作為遺傳學實驗材料的優(yōu)點有________________________________
_____________________________________________________(答出兩點)。
(2)為探究等位基因A和a位于常染色體、X染色體還是X與Y染色體的同源區(qū)段上，現(xiàn)選擇一對果蠅進行雜交實驗。若子代中雄果蠅均為長翅，雌果蠅均為短翅，則這對等位基因位于_________________；若______________，則這對等位基因位于常染色體上或X與Y染色體的同源區(qū)段上。由此兩親本果蠅的表型為_______________。
[解析]　(1)果蠅常用來作為遺傳學實驗材料，因為果蠅體積小，繁殖速度快、飼養(yǎng)容易，且具有易于區(qū)分的相對性狀。 (2)判斷等位基因A和a在什么染色體上，可以用顯性性狀的父本與隱性性狀的母本雜交，即讓長翅雄果蠅與短翅雌果蠅雜交。若子代中雄果蠅均為長翅，雌果蠅均為短翅，說明這對等位基因位于X與Y染色體的同源區(qū)段上，親本基因型為XaXa、XaYA；若雌雄果蠅均為長翅，說明這對等位基因位于常染色體上或X與Y染色體的同源區(qū)段上，親本相關(guān)基因型為AA、aa或XaXa、XAYA，兩親本表型為雌果蠅是短翅，雄果蠅是長翅。
[答案]　(1)個體小，易飼養(yǎng)，繁殖速度快且具有易于區(qū)分的相對性狀　(2)X與Y染色體的同源區(qū)段上　雌雄果蠅均為長翅　雌果蠅是短翅，雄果蠅是長翅
[課堂小結(jié)]
知 識 網(wǎng) 絡(luò) 構(gòu) 建 核 心 語 句 背 誦
1．黑腹果蠅易培養(yǎng)、繁殖快、易于遺傳操作。
2.在自然環(huán)境中，野生型果蠅(純合子)的眼睛顏色都是紅色的。
3.摩爾根首次把一個特定的基因和一條染色體聯(lián)系起來，證明了基因位于染色體上。
4.摩爾根和他的學生一起將許多基因定位在染色體上，并發(fā)現(xiàn)基因在染色體上呈線性排列。
1．果蠅體細胞中的染色體組成可表示為(　　)
A．3條＋X或3條＋Y　 B．6條＋X或6條＋Y
C．6條＋XX或6條＋YY D．6條＋XX或6條＋XY
D　[果蠅的體細胞中共有4對8條染色體，其中有3對6條為常染色體，1對是性染色體，雌性果蠅的性染色體組成是XX，雄性果蠅的性染色體組成為XY。]
2．紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅交配，子一代雌雄果蠅都表現(xiàn)紅眼，這些果蠅交配產(chǎn)生的子二代中，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．眼色的遺傳遵循分離定律
C．眼色和性別表現(xiàn)為自由組合
D．子二代紅眼雌果蠅有兩種基因型
C　[若控制眼色的基因用M、m表示，該過程遺傳圖解為P：紅眼雌果蠅(XMXM)×白眼雄果蠅(XmY)→F1：紅眼雌果蠅(XMXm)×紅眼雄果蠅(XMY)→F2：紅眼雌果蠅(XMXM、XMXm)∶紅眼雄果蠅(XMY)∶白眼雄果蠅(XmY)＝2∶1∶1。由于控制眼色的基因位于性染色體上，所以眼色和性別不會自由組合。]
3．摩爾根通過實驗證明了基因位于染色體上，他還認為(　　)
A．基因在染色體上呈線性排列
B．染色體是基因的主要載體
C．染色體由蛋白質(zhì)和DNA組成
D．一條染色體上只有一個基因
A　[摩爾根以果蠅為實驗材料，通過實驗證明了基因位于染色體上，并且認為基因在染色體上呈線性排列。染色體是基因的主要載體，染色體由蛋白質(zhì)和DNA組成，一條染色體上只有一個基因，這些都不是摩爾根的研究成果。故選A。]
4．(多選)如圖表示果蠅某一條染色體上的幾個基因，下列相關(guān)說法錯誤的是(　　)
A．果蠅細胞內(nèi)基因數(shù)目要遠遠多于染色體數(shù)目
B．基因在染色體上呈線性排列
C．黃身基因與白眼基因的遺傳遵循自由組合定律
D．細胞內(nèi)的基因都在染色體上
CD　[一條染色體上有多個基因，所以果蠅細胞內(nèi)基因數(shù)目要遠遠多于染色體數(shù)目，A項正確；基因在染色體上呈線性排列，B項正確；黃身基因與白眼基因位于同一條染色體上，因此它們的遺傳不遵循自由組合定律，C項錯誤；細胞核內(nèi)的基因位于染色體上，細胞質(zhì)內(nèi)的基因位于線粒體和葉綠體中，D項錯誤。]
5．果蠅的灰身(B)和黑身(b)、紅眼(R)和白眼(r)分別受一對等位基因控制，B、b基因位于常染色體上，R、r基因位于X染色體上。下表是雜交實驗結(jié)果：
P 灰身♀×黑身♂ 紅眼♀×白眼♂
F1 灰身 紅眼
F2 灰身∶黑身＝3∶1 紅眼∶白眼＝3∶1
(1)選果蠅作實驗材料的優(yōu)點是______________(至少寫出2點)。
(2)F1隨機交配，試推斷F2中紅眼、白眼果蠅的性別分別是________和________。
(3)以上兩對相對性狀中，正交與反交產(chǎn)生子代的結(jié)果一致的是________，不一致的是________。
(4)現(xiàn)用純合的灰身紅眼果蠅(♀)與黑身白眼果蠅(♂)雜交，再讓F1個體間雜交得到F2。預(yù)期F2可能出現(xiàn)的基因型有________種，雄性中黑身白眼的概率是________。
[解析]　根據(jù)題意，親本XRXR×XrY→F1(XRXr、XRY)→F2(XRXR、XRXr、XRY、XrY)，由此可見紅眼果蠅中雄、雌性都有，白眼果蠅中只有雄性。由于灰身和黑身基因位于常染色體上，所以正交和反交結(jié)果一致，而紅眼和白眼基因位于X染色體上，正交和反交結(jié)果不同。純合的灰身紅眼果蠅(♀)BBXRXR與黑身白眼果蠅(♂)bbXrY雜交，F(xiàn)1個體的基因型是BbXRXr和BbXRY，它們雜交得F2，可能出現(xiàn)的基因型有3×4＝12種，出現(xiàn)黑身的概率為1/4，雄性中出現(xiàn)白眼的概率為1/2，所以雄性中黑身白眼的概率為1/8。
[答案]　(1)相對性狀明顯、繁殖速度快、易于飼養(yǎng)等(答出2點即可)　(2)雄、雌性　雄性　(3)灰身和黑身　紅眼和白眼　(4)12　1/8

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