学年人教版高中生物必修2第2章基因和染色体关系第2节 基因在染色体上.docx

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学年人教版高中生物必修2第2章基因和染色体关系第2节基因在染色体上

第2节　基因在染色体上

学习目标

知识概览

1.用类比推理的方法，理解基因位于染色体上。

2.用假说—演绎方法证明基因在染色体上。

（重、难点）

3.说出孟德尔遗传规律的实质。

（重点）

[自主预习·探新知]

一、基因在染色体上的证据

1．萨顿的假说

（1）内容：

基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。

也就是说，基因就在染色体上。

（2）依据：

基因和染色体行为存在着明显的平行关系。

项目

基因

染色体

生殖过程中

在杂交过程中保持完整性和独立性

在配子形成和受精过程中，有相对稳定的形态结构

存在

体细胞

成对

成对

配子

单个

单条

体细胞中来源

一个来自父方，一个来自母方

一条来自父方，一条来自母方

形成配子时

非等位基因自由组合

非同源染色体自由组合

2.基因位于染色体上的实验证据

（1）实验者：

美国生物学家摩尔根。

（2）实验科学方法：

假说—演绎法。

（3）实验材料：

果蝇。

（4）实验证据：

①实验过程：

P　　　　红眼（♀）×白眼（♂）

↓

F1　　　　　　红眼（♀、♂）

↓F1雌雄交配

F2　　红眼（♀、♂）∶白眼（♂）＝3∶1

②实验分析：

Ⅰ.F1的结果说明红眼是显性性状。

Ⅱ.F2的比例关系说明果蝇眼色的遗传符合基因分离定律，红眼和白眼受一对等位基因控制。

Ⅲ.F2白眼果蝇只有雄性，说明白眼性状的表现与性别相联系。

③假设与解释：

Ⅰ.假设：

控制果蝇红眼、白眼的基因只位于X染色体上，Y染色体上无相应的等位基因。

Ⅱ.解释：

④测交验证：

亲本中的白眼雄蝇和F1中的红眼雌蝇交配→子代雌性

红眼∶雌性白眼∶雄性红眼∶雄性白眼＝1∶1∶1∶1。

⑤实验结论：

控制果蝇红眼、白眼的基因只位于X染色体上→基因位于染色体上。

3．摩尔根新发现

观察图示，得出以下结论：

（1）一条染色体上有许多个基因。

（2）基因在染色体上呈线性排列。

二、孟德尔遗传规律的现代解释

1．基因分离定律的实质

2．基因的自由组合定律的实质

（1）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。

（2）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。

[基础自测]

1．判断对错

（1）萨顿的假说和摩尔根的果蝇杂交实验所用的实验方法相同。

（　　）

（2）染色体和基因并不是一一对应关系，一条染色体上含有很多基因。

（　　）

（3）蝗虫的所有遗传物质都位于染色体上。

（　　）

（4）非等位基因都位于非同源染色体上。

（　　）

（5）等位基因随同源染色体的分离而分离，发生在减数第一次分裂的后期。

（　　）

提示：

（1）×　萨顿的假说利用的是类比推理，而摩尔根的果蝇杂交实验利用的是假说—演绎法。

（2）√

（3）×　蝗虫细胞的细胞质（如线粒体）中也含有少量遗传物质，这些遗传物质不存在于染色体上。

（4）×　有些非等位基因也可以位于同源染色体上。

（5）√

2．下列关于果蝇的叙述，错误的是（　　）

A．体细胞中有4对同源染色体，其中3对为常染色体，1对为性染色体

B．白眼雄果蝇的白眼基因位于X染色体上，Y染色体上无等位基因

C．白眼雄果蝇产生的配子中一半含有白眼基因，一半不含白眼基因

D．白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，后代全部为红眼果蝇

D　[白眼雌果蝇（XwXw）产生的配子只有Xw一种，红眼雄果蝇（XWY）产生的配子有XW和Y两种，雌雄配子随机结合，产生的XWXw果蝇全为红眼雌性，XwY果蝇全为白眼雄性。

]

[合作探究·攻重难]

摩尔根果蝇杂交实验

一、果蝇的染色体组成分析

性别

雌性

雄性

图示

同源染色体

4对

4对

常染色体

Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ

Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ

性染色体

XX

XY

二、摩尔根果蝇杂交实验的假说一演绎分析

1．实验现象——发现问题

P　　　　　　F1　　　　　　F2

―→

―→

2．理论分析——提出假说

（1）果蝇的红眼、白眼是一对相对性状。

（2）F1全为红眼，则红眼是显性性状。

（3）F2中红眼∶白眼＝3∶1，符合分离定律，红眼和白眼受一对等位基因控制。

（4）白眼性状的表现与性别相联系。

即控制眼色的基因位于X染色体上，Y染色体上没有相关基因。

各种果蝇的基因型及表现型如下表：

雌果蝇

雄果绳

基因型

XWXW

XWXw

XwXw

XWY

XwY

表现型

红眼

红眼

白眼

红眼

白眼

[注：

其中

（1）

（2）（3）为理论分析，（4）为假说。

]

3．演绎推理——实验检验

（1）实验一：

F2中白眼雄果蝇与F1中红眼雌果蝇交配。

①若基因位于X染色体上，且Y染色体上没有它的等位基因，则遗传图解如下：

②若基因位于X染色体上，Y染色体上含有它的等位基因，则遗传图解如下：

③若基因位于常染色体上，则遗传图解如下

说明：

①②③实验结果相同，故根据本实验结果无法验证假说，但通过本实验得到了白眼雌果蝇。

（2）实验二：

利用“实验一”得到的白眼雌果蝇与一个毫无血缘关系的野生型纯种红眼雄果蝇交配。

①若基因位于X染色体上，且Y染色体上没有它的等位基因，则遗传图解如下：

②若基因位于X染色体上，Y染色体上含有它的等位基因，则遗传图解如下：

③若基因位于常染色体上，则遗传图解如下：

说明：

杂交子代中，雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼，性状表现与①相同，与②③不同，由此可证明假说成立。

易错提醒：

与性染色体有关的两个“并非”

（1）并非所有的生物都有性染色体。

①由性染色体决定性别的生物才有性染色体。

②雌雄同株的植物无性染色体。

（2）并非所有生物的X染色体都比Y染色体短，如人的X染色体比Y染色体长。

[活学活用]

1．在摩尔根所做的果蝇野生型与白眼突变体杂交实验中，最早能够判断白眼基因位于X染色体上的最关键的实验结果是（　　）

【导学号：

77782047】

A．白眼突变体与野生型杂交，F1全部表现为野生型，雌雄比例1∶1

B．F1相互交配，后代出现性状分离，白眼全部是雄性

C．F1雌性与白眼雄性杂交，后代出现白眼，且雌雄比例为1∶1

D．白眼雌性与野生型雄性杂交，后代白眼全部为雄性，野生型全部为雌性

B　[A项能说明野生型相对于突变型是显性性状，但不能判断白眼基因位于X染色体上，与题意不符；B项能说明这一对性状的遗传与性别有关，即控制该性状的基因位于X染色体上，且这是在摩尔根果蝇杂交实验中最早出现的实验现象，与题意相符；C项属于测交类型，不能说明白眼基因位于X染色体上，与题意不符；D项能说明控制该性状的基因位于X染色体上，但这是在摩尔根利用测交实验验证假说中出现的，不是最早，与题意不符。

]

2．果蝇的红眼基因（R）对白眼基因（r）为显性，位于X染色体上；长翅基因（B）对残翅基因（b）为显性，位于常染色体上。

现有一只红眼长翅果蝇与一只白眼长翅果蝇交配，F1雄蝇中有1/8为白眼残翅。

下列叙述错误的是（　　）

A．亲本雌蝇的基因型是BbXRXr

B．F1中出现长翅雄蝇的概率为3/16

C．雌、雄亲本产生含Xr配子的比例相同

D．白眼残翅雌蝇可形成基因型为bXr的极体

B　[根据亲本为一只红眼长翅果蝇与一只白眼长翅果蝇，后代雄蝇中有1/8为白眼残翅，首先推知亲本关于翅型的基因型为Bb、Bb，进而可知子代残翅出现概率为1/4，则子代雄蝇中白眼出现概率为1/2，进而推知亲本关于眼色的基因型分别为XRXr、XrY。

A对：

亲本雌蝇的基因型是BbXRXr，雄蝇的基因型是BbXrY。

B错：

F1中出现长翅雄蝇（B－X－Y）的概率为3/4长翅×1/2雄性＝3/8。

C对：

雌、雄亲本产生含Xr配子的比例相同，均为1/2。

D对：

白眼残翅雌蝇（bbXrXr）可形成基因型为bXr的极体。

]

孟德尔遗传规律的现代解释

1.等位基因与非等位基因的辨析

等位基因

非等位基因

位置

同源染色体的同一位置

同源染色体、非同源染色体

特点

控制一对相对性状

控制不同相对性状

行为

随同源染色体分开而分离

非同源染色体上的非等位基因，随非同源染色体自由组合而自由组合

图示

（1）A和a、B和b、C和c为等位基因（即孟德尔所说的成对的遗传因子）

（2）A和B、A和C、B和C、A和b等均为非等位基因（即孟德尔所提出的不同对的遗传因子），其中A和B位于一条染色体上，A和b位于同源染色体上，不能自由组合；A和C、B和C位于非同源染色体上，可自由组合

2.两个遗传定律的细胞学基础

（1）分离定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体分开而分离，如图：

（2）自由组合定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体分开而分离，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合，如图：

特别提醒：

基因的行为并不都遵循孟德尔遗传规律

（1）并不是所有的非等位基因都遵循基因自由组合定律，只有非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律。

（2）并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德尔的遗传规律，叶绿体、线粒体中的基因都不遵循。

（3）原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。

[活学活用]

据下图，下列选项中不遵循基因自由组合定律的是（　　）

A　[基因自由组合定律的实质是位于非同源染色体上的非等位基因的自由组合。

在选项A中的

与

是位于同源染色体上的基因，是不能自由组合的。

]

[当堂达标·固双基]

1．下列各项中，不能说明基因和染色体行为存在平行关系的是（　　）

A．基因、染色体在生殖过程中的完整性和独立性

B．体细胞中基因、染色体成对存在，配子中二者都是单一存在

C．体细胞中成对的基因、同源染色体都是一个（条）来自母方，一个（条）来自父方

D．等位基因、非同源染色体的自由组合

D　[在减数第一次分裂后期，等位基因随同源染色体的分离而分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。

]

2．摩尔根从野生型果蝇培养瓶中发现了一只白眼雄性个体。

他将白眼雄果蝇与红眼雌果蝇杂交，F1全部是红眼。

再让F1红眼果蝇相互交配，F2性别比为1∶1，红眼占3/4，但所有雌性全为红眼，白眼只限于雄性。

为了解释这种现象，他提出了有关假设。

你认为最为合理的假设是（　　）

【导学号：

77782048】

A．白眼基因位于X染色体上

B．红眼基因位于Y染色体上

C．白眼基因表现出雄性传雌性再传雄性的交叉遗传

D．红眼性状为隐性性状

A　[F1全部是红眼，说明红眼为显性性状，F2中所有雌性全为红眼，白眼只限于雄性，说明控制红眼的基因不可能位于Y染色体上，最合理的假设应是白眼基因在X染色体上。

]

3．红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配，子一代雌雄果蝇都表现红眼，这些果蝇交配产生的子二代中，红眼雄果蝇占1/4，白眼雄果蝇占1/4，红眼雌果蝇占1/2。

下列叙述错误的是（　　）

A．红眼对白眼是显性

B．眼色的遗传遵循分离定律

C．眼色和性别表现为自由组合

D．子二代红眼雌果蝇有两种基因型

C　[若控制眼色的基因用M、m表示，该过程遗传图解为P：

红眼雌蝇（XMXM）×白眼雄蝇（XmY）→F1：

红眼雌蝇（XMXm）×红眼雄蝇（XMY）→F2：

红眼雌蝇（XMXM、XMXm）∶红眼雄蝇（XMY）∶白眼雄蝇（XmY）＝2∶1∶1。

由于控制眼色的基因位于性染色体上，所以眼色和性别不会自由组合。

]

4．下图能正确表示基因分离定律实质的是（　　）

A　　　　B　　　　　C　　　　　D

C　[基因分离定律的实质是：

杂合子在产生配子时，等位基因随同源染色体的分离而分离，独立地进入不同的配子中。

]

5．根据下图回答问题：

（1）此图为________果蝇的染色体图解。

图中有__________对同源染色体。

与性别决定有关的染色体是图中的________。

（2）此图表示的果蝇原始生殖细胞经过减数分裂能产生________种染色体组合的配子。

（3）写出此果蝇的基因型：

________。

（4）果蝇的一个体细胞性染色体上的W基因在____________期形成两个W基因。

[解析]　

（1）此果蝇细胞内有两条异型染色体，所以为雄果蝇图解。

细胞中共有4对同源染色体，与性别决定有关的是X、Y染色体。

（2）它有4组同源染色体，所以能产生24种染色体组合的配子。

（3）AaXWY是此果蝇的基因型。

（4）果蝇一个体细胞的性染色体上的W基因，在减数第一次分裂前的间期和有丝分裂间期经染色体复制，形成两个W基因。

[答案]　

（1）雄　4　X、Y染色体

（2）16　（3）AaXWY

（4）减数第一次分裂前的间期和有丝分裂间

[核心语句归纳]

1．基因和染色体行为存在着明显的平行关系。

2．基因在染色体上呈线性排列，一条染色体上有许多个基因。

3．基因分离定律的实质是等位基因随同源染色体的分开而分离。

4．基因自由组合定律的实质是等位基因随同源染色体分开而分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。

5．萨顿的“基因和染色体行为存在着明显的平行关系”的假说是运用了类比推理法。

6．摩尔根的果蝇杂交实验利用了假说—演绎法。