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2条。
3.减数第一次分裂过程中的同源染色体联会，形成四分体，同源染色体在赤道板位置成双排列，同源染色体分离，分别移向细胞两极；
减数第二次分裂过程中非同源染色体的着丝点排列在细胞的赤道板上，着丝点分裂，染色单体成为染色体，移向细胞两极。
4.2个。
2个。
讨论二
1.每个配子都含有两种颜色的染色体。
2.4种。
3.8种。
（六）技能训练
精原细胞有丝分裂过程中染色体数目变化表
时期
间期
前期
中期
后期
末期
染色体数目（条）
8
16
精原细胞形成精子过程中染色体数目变化表
细胞类型
精原细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
精细胞
4
精原细胞形成精子过程中染色体数目变化图
（七）第一小节练习
基础题
1.
（1）√；
（2）×
；
（3）×
（4）×
。
2.B。
3.D。
4.
（1）①这个细胞正在进行减数分裂。
因为该细胞中出现了四分体。
②该细胞有4条染色体，8条染色单体。
③该细胞有2对同源染色体。
其中染色体A与C，A与D，B与C，B与D是非同源染色体。
④细胞中a与a′，b与b′，c与c′，d与d′是姐妹染色单体。
⑤该细胞分裂完成后，子细胞中有2条染色体。
⑥参见教科书图22。
（2）①4条。
②B，D；
B，C。
拓展题
提示：
不一定。
若减数分裂过程中发生异常情况，比如减数第一次分裂时联会的同源染色体，有一对或几对没有分别移向两极而是集中到一个次级精（卵）母细胞中，再经过减数第二次分裂产生的精子或卵细胞中的染色体数目就会比正常的多一条或几条染色体。
再如减数分裂过程（无论第一次分裂还是第二次分裂）中，染色体已移向细胞两极，但因某种原因细胞未分裂成两个子细胞，这样就可能出现精子或卵细胞中染色体加倍的现象。
如果上述现象出现，则受精卵中染色体数目就会出现异常，由该受精卵发育成的个体细胞中染色体数目也不正常。
由于染色体是遗传物质的载体，生物体的性状又是由遗传物质控制的，那么当该个体的遗传物质出现异常时，该个体的性状也会是异常的。
例如，人类的“21三体综合征”遗传病患者就是由含有24条染色体（其中21号染色体是2条）的精子或卵细胞与正常的卵细胞或精子结合后发育成的。
（八）第二小节练习
（2）√；
（3）√。
2.提示：
配子形成过程中，由于减数第一次分裂的四分体时期，非姐妹染色单体间可能互换部分遗传物质；
中期时，同源染色体随机排列在细胞赤道板两侧，导致了配子中非同源染色体的自由组合，因此，配子中染色体组成是多样的。
受精作用又是精子和卵细胞的随机结合，因此，后代的性状表现是多样的。
由于减数分裂是有规律的正常的细胞分裂，在减数分裂的过程中，染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次。
这样每个物种正常的雌、雄配子都含有该物种体细胞染色体数目一半的染色体，并且都是一整套非同源染色体的组合。
而受精作用时精卵结合使受精卵及其发育成的个体体细胞中又可以恢复该种生物的染色体数目。
性状是由染色体中的遗传物质控制的，生物前后代细胞中染色体数目的恒定，保证了前后代遗传性状的相对稳定。
在形成精子或卵细胞的减数分裂过程中，如果由于某种原因减数第一次分裂时两条21号染色体没有分离而是进入了同一个次级精（卵）母细胞，再经过减数第二次分裂，就会形成含有2条21号染色体的精子或卵细胞；
如果减数第一次分裂正常，减数第二次分裂时21号染色体的着丝点分裂，形成了2条21号染色体，但没有分别移向细胞两极，而是进入了同一个精子或卵细胞。
这样异常的精子或卵细胞就含有24条染色体，其中21号染色体是2条。
当一个正常的精子或卵细胞（含23条非同源染色体，其中只含有1条21号染色体）与上述异常的卵细胞或精子结合成受精卵，则该受精卵含47条染色体，其中21号染色体为3条。
当该受精卵发育成人时，这个人的体细胞中的染色体数目就是47条，含有3条21号染色体。
第2节
这个替换似乎可行。
由此联想到孟德尔分离定律中成对的遗传因子的行为与同源染色体在减数分裂过程中的行为很相似。
一条染色体上可能有许多个基因。
（二）技能训练
不同的基因也许是DNA长链上的一个个片段。
（三）练习
1.D。
1.这些生物的体细胞中的染色体虽然减少一半，但仍具有一整套非同源染色体。
这一组染色体，携带有控制该种生物体所有性状的一整套基因。
人体细胞染色体数目变异，会严重影响生殖、发育等各种生命活动，未发现其他染色体数目变异的婴儿，很可能是发生这类变异的受精卵不能发育，或在胚胎早期就死亡了的缘故。
第3节
该问题只有在学完本节内容之后，学生才能够比较全面地回答，因此，本问题具有开放性，只要求学生能够简单回答即可。
1.提示：
红绿色盲基因和抗维生素D佝偻病的基因位于性染色体上，因此这两种遗传病在遗传表现上总是和性别相联系。
红绿色盲基因和抗维生素D佝偻病基因尽管都位于X染色体上，但红绿色盲基因为隐性基因，而抗维生素D佝偻病基因为显性基因，因此，这两种遗传病与性别关联的表现不相同，红绿色盲表现为男性多于女性，而抗维生素D佝偻病则表现为女性多于男性。
（二）资料分析
1.红绿色盲基因位于X染色体上。
2.红绿色盲基因是隐性基因。
1.C。
3.C。
4.
（1）AaXBXb（妇）,AaXBY（夫）。
（2）既不患白化病也不患红绿色盲的孩子的基因型：
AAXBXB,AAXBXb,AaXBXB,AaXBXb,AaXBY,AAXBY。
雌果蝇卵原细胞减数分裂过程中，在2000～3000个细胞中，有一次发生了差错，两条X染色体不分离，结果产生的卵细胞中，或者含有两条X染色体，或者不含X染色体。
如果含XwXw卵细胞与含Y的精子受精，产生XwXwY的个体为白眼雌果蝇，如果不含X的卵细胞与含Xw的精子受精，产生OXw的个体为红眼雄果蝇，这样就可以解释上述现象。
可以用显微镜检查细胞中的染色体，如果在上述杂交中的子一代出现的那只白眼雌果蝇中找到Y染色体，在那只红眼雄果蝇中找不到Y染色体，就可以证明解释是正确的。
自我检测的答案和提示
一、概念检测
判断题
1.×
2.√。
3.×
4.√。
5.×
选择题
2.C。
3.B。
4.A（该显性基因位于X染色体上）。
5.C。
二、知识迁移
1.设红绿色盲基因为b，那么
（1）XbY；
XBXB，XBXb。
（2）1/4。
2.
（1）表现型正常的夫妇，后代均正常；
夫妇一方是患者，子女有1/2为患者。
（2）选择生男孩。
（3）不携带。
一对等位基因中，只要有一个是显性致病基因，就会表现为患者（真实遗传）。
3.是父方，可能是在减数分裂第二次分裂中，复制的Y染色体没有分开，产生了含有YY的精子。
三、技能应用
减数分裂
有丝分裂
不
同
点
（1）染色体复制一次，细胞连续分裂两次。
（2）同源染色体在第一次分裂中发生联会（并且出现四分体及非姐妹染色单体的互换）。
（3）分裂后形成4个精子或1个卵细胞。
（4）分裂后，子细胞中染色体的数目减少一半。
（1）染色体复制一次，细胞分裂一次。
（2）无同源染色体联会等行为。
（3）分裂后形成2个体细胞。
（4）分裂后，子细胞中染色体的数目与母细胞的相同。
相
（1）在细胞分裂过程中都有纺锤丝出现。
（2）染色体在细胞分裂中都只复制一次。
四、思维拓展
1.性别和其他性状类似，也是受遗传物质和环境共同影响的，性反转现象可能是某种环境因素，使性腺出现反转现象的缘故。
子代雌雄之比是2∶1。
2.否。
孟德尔遗传规律的细胞学基础是减数分裂中染色体的分配规律，该规律只适用于真核生物。
第三章
遗传物质必须稳定，要能贮存大量的遗传信息，可以准确地复制出拷贝，传递给下一代等。
这是一道开放性的题，答案并不惟一，只要提出正确的思路即可。
因为硫仅存在于T2噬菌体的蛋白质组分中，而磷则主要存在于DNA的组分中。
用14C和18O等元素是不可行的，因为T2噬菌体的蛋白质和DNA分子的组分中都含有这两种元素。
（三）思考与讨论
细菌和病毒作为实验材料，具有的优点是：
（1）个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。
细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。
（2）繁殖快。
细菌20～30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
2.最关键的实验设计思路是设法把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA或蛋白质的作用。
3.艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术、物质的提纯和鉴定技术等。
赫尔希采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等（学生可能回答出其他的技术，但只要回答出上述主要技术就可以）。
科学成果的取得必须有技术手段做保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持、相互促进的。
（四）练习
1.
（1）（×
）;
（2）（×
）。
实验表明，噬菌体在感染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内的主要是DNA，而大多数蛋白质却留在大肠杆菌的外面。
因此，大肠杆菌裂解后，释放出的子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料来合成蛋白质外壳的。
肺炎双球菌转化实验和噬菌体感染大肠杆菌的实验证明，作为遗传物质至少要具备以下几个条件：
能够精确地复制自己；
能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢；
具有贮存遗传信息的能力；
结构比较稳定等。
本节的问题探讨主要是培养学生收集资料、讨论交流的能力。
1.
（1）当时科学界已经发现的证据有：
组成ＤNＡ分子的单位是脱氧核苷酸；
ＤNＡ分子是由含4种碱基的脱氧核苷酸长链构成的；
（2）英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的ＤＮＡ的Ｘ射线衍射图谱；
（3）美国生物化学家鲍林揭示生物大分子结构的方法（1950年），即按照Ｘ射线衍射分析的实验数据建立模型的方法（因为模型能使生物大分子非常复杂的空间结构，以完整的、简明扼要的形象表示出来），为此，沃森和克里克像摆积木一样，用自制的硬纸板构建ＤNＡ结构模型；
（4）奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果:
腺嘌呤（Ａ）的量总是等于胸腺嘧啶（Ｔ）的量，鸟嘌呤（Ｇ）的量总是等于胞嘧啶（Ｃ）的量这一碱基之间的数量关系。
2.沃森和克里克根据当时掌握的资料，最初尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构模型，在这些模型中，他们将碱基置于螺旋的外部。
在威尔金斯为首的一批科学家的帮助下，他们否定了最初建立的模型。
在失败面前，沃森和克里克没有气馁，他们又重新构建了一个将磷酸—核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部的双链螺旋。
沃森和克里克最初构建的模型，连接双链结构的碱基之间是以相同碱基进行配对的，即A与A、T与T配对。
但是，有化学家指出这种配对方式违反了化学规律。
1952年，沃森和克里克从奥地利生物化学家查哥夫那里得到了一个重要的信息：
腺嘌呤（Ａ）的量总是等于胸腺嘧啶（Ｔ）的量，鸟嘌呤（Ｇ）的量总是等于胞嘧啶（Ｃ）的量。
于是，沃森和克里克改变了碱基配对的方式，让A与T配对，G与C配对，最终，构建出了正确的DNA模型。
主要涉及物理学（主要是晶体学）、生物化学、数学和分子生物学等学科的知识。
涉及的方法主要有：
X射线衍射结构分析方法，其中包括数学计算法；
建构模型的方法等。
现代科学技术中许多成果的取得，都是多学科交叉运用的结果；
反过来，多学科交叉的运用，又会促进学科的发展，诞生新的边缘学科，如生物化学、生物物理学等。
3.提示：
要善于利用他人的研究成果和经验；
要善于与他人交流和沟通，闪光的思想是在交流与撞击中获得的；
研究小组成员在知识背景上最好是互补的，对所从事的研究要有兴趣和激情等。
（四）模型建构
1.DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是碱基对的排列顺序却是千变万化的。
碱基对千变万化的排列顺序使DNA储存了大量的遗传信息。
（1）靠DNA分子碱基对之间的氢键维系两条链的偶联；
（2）在DNA双螺旋结构中，由于碱基对平面之间相互靠近，形成了与碱基对平面垂直方向的相互作用力（该点可不作为对学生的要求，教师可进行补充说明）。
（五）练习
1.
（1）胞嘧啶；
（2）腺嘌呤；
（3）鸟嘌呤；
（4）胸腺嘧啶；
（5）脱氧核糖；
（6）磷酸；
（7）脱氧核苷酸；
（8）碱基对；
（9）氢键；
（10）一条脱氧核苷酸链的片段。
2.C。
3.B。
∵A＝TG＝C
∴A＋G＝T＋C
∴A＋G/（A＋G＋T＋C）＝T＋C/（A＋G＋T＋C）＝50%
也可以写成以下形式：
A＋G／T＋C＝（T＋G）／（A＋C）＝（T＋C）／（A＋G）……＝1
规律概括为：
在DNA双链中,任意两个不互补碱基之和恒等，并为碱基总数的50%。
两个会徽所用的原料应该选自一块石材；
应先制造模型，并按模型制作会徽；
应使用电子控制的刻床；
刻床应由一名技术熟练的师傅操作，或完全数控等。
（以上可由学生根据自己的经验推测回答，事实是原料确实选自一块石材，但由于时间紧迫，两个会徽是由两名技术最好的师傅手工雕刻的）。
验证的最简单的方法是：
将两个印章的图形盖在白纸上进行比较（学生也可能提出更科学、更现代化的方法）。
本实验是根据半保留复制原理和DNA密度的变化来设计的。
在本实验中根据试管中DNA带所在的位置就可以区分亲代与子代的DNA了。
1.腺嘌呤脱氧核苷酸，鸟嘌呤脱氧核苷酸，胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸。
2.模板、原料、能量、酶，双螺旋，碱基互补配对。
4.B。
可能有6个碱基会发生错误。
产生的影响可能很大，也可能没有影响（这一问可由学生做开放式回答）。
第4节
本节“问题探讨”的目的主要是让学生体会碱基排列顺序的多样性。
1.生物体的DNA分子数目小于基因数目。
生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。
这说明基因是DNA的片段，基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将其分隔开的。
此题旨在引导学生理解遗传效应的含义，并不要求惟一答案。
可以结合提供的资料来理解，如能使生物体发出绿色荧光、控制人和动物体的胖瘦，等等。
3.基因是有遗传效应的DNA片段。
（三）探究
1.碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。
DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
在人类的DNA分子中，核苷酸序列多样性表现为每个人的DNA几乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指纹一样用来鉴别身份。
可以从进化的角度来分析基因为什么不能是碱基的随机排列。
1.
（1）；
从遗传物质必须具备的条件来分析：
（1）在细胞增殖过程中能够精确地进行复制；
（2）能够控制生物体的性状；
（3）能够贮存足够量的遗传信息；
（4）结构比较稳定。
并非任何一个DNA片段都是基因，只有具有遗传效应的DNA片段才是基因。
DNA包括基因与非基因的碱基序列。
这一观点是有道理的。
但在日常生活中，如报刊、杂志、广播等传播媒体常将基因与DNA这两个概念等同使用，因此在具体情况中，要留意区分。
2.×
4.×
A。
识图作答题
1.2；
4；
2。
2.反向平行；
互补
3.磷酸基团；
脱氧核糖；
碱基；
脱氧核糖。
三、思维拓展
形成杂合双链区的部位越多，DNA碱基序列的一致性越高，说明在生物进化过程中，DNA碱基序列发生的变化越小，因此亲缘关系越近。
第四章
此节问题探讨意在引导学生思考DNA在生物体内有哪些作用，又是如何发挥作用的。
一种生物的整套DNA分子中贮存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。
但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及其调控过程才能实现，因此，在可预见的将来，利用DNA分子来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
（二）思考与讨论一
可以从所需条件、过程中的具体步骤和过程中所表现出的规律等角度来分析。
例如，转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对规律，等等。
碱基互补配对规律能够保证遗传信息传递的准确性。
2.转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列之间的碱基是互补配对关系，与DNA双链间碱基互补配对不同的是，RNA链中与DNA链的A配对的是U，不是T；
与DNA另一条链的碱基序列基本相同，只是DNA链上T的位置，RNA链上是U。
（三）思考与讨论二
1.最多能编码16种氨基酸。
2.至少需要3个碱基。
（四）思考与讨论三
1.对应的氨基酸序列是：
甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸—丝氨酸—赖氨酸—脯氨酸。
这是一道开放性较强的题，答案并不惟一，旨在培养学生的分析能力和发散性思维。
通过这一事实可以想到生物都具有相同的遗传语言，所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的，等等。
3.提示：
此题具有一定的开放性，旨在促进学生积极思考，不必对答案作统一要求。
可以从增强密码容错性的角度来解释，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；
也可以从密码子使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。
（五）思考与讨论四
此题旨在检查对蛋白质合成过程的理解。
可以参照教材中图46的表示方法来绘制。
根据mRNA的碱基序列和密码子表就可以写出肽链的氨基酸序列。
（六）想像空间
DNA相当于总司令。
在战争中，如果总司令总是深入前沿阵地直接指挥，就会影响他指挥全局。
DNA被核膜限制在细胞核内，使转录和翻译过程分隔在细胞的不同区域进行，有利于这两项重要生命活动的高效、准确。
（七）练习
1.TGCCTAGAA；
UGCCUAGAA；
3；
半胱氨酸、亮氨酸和谷氨酸。
可以将变化后的密码子分别写出，然后查密码子表，看看变化了的密码子分别对应哪种氨基酸。
这个实例说明密码的简并性在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。
因为几个密码子可能编码同一种氨基酸，有些碱基序列并不编码氨基酸，如终止密码等，所以只能根据碱基序列写出确定的氨基酸序列，而不能根据氨基酸序列写出确定的碱基序列。
遗传信息的传递就是在这一过程中损失的。
1.水中的叶比空气中的叶要狭小细长一些。
2.这两种形态的叶，其细胞的基因组成应是一样的。
为什么叶片细胞的基因组成相同，而叶片却表现出明显不同的形态？
1.没有。
实验证据指出了原有的中心法则所没有包含的遗传信息的可能传递途径，是对原有中心法则的补充而非否定。
2.遗传信息从RNA流向DNA、从RNA流向RNA的结论是确信无疑的，而从蛋白质流向蛋白质的途径是有可能存在的。
（三）旁栏思考题
此题旨在引导学生认识基因与生物的性状并非简单的一一对应关系。
（四）批判性思维
此题旨在引导学生客观全面地评价基因决定论的观点，认识到性状的形成往往是内因（基因）与外因（环境因素等）相互作用的结果。
（五）技能训练
翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因指导下合成的，酶的活性受温度、pH等条件的影响。
2.基因控制生物体的性状，而性状的形成同时还受到环境的影响。
（六）练习
1.A。
2.
（1）×
1.红眼基因正常是形成红眼的必要而非充分条件。
红眼基因正常，并且其他涉及红眼形成的基因也正常时，果蝇的红眼才能形成；
如果红眼基因不正常，即使所有其他涉及红眼形成的基因都正常，果蝇的红眼也不能形成。
生物体内基因的数目多、作用方式复杂，难以单独对其进行研究，生物体的异常性状为科学家研究相关基因的作用提供了一个突破口，使科学家能够从异常性状入手，分析性状异常的个体的基因与正常个体的基因是否存在区别，存在哪些区别等问题，从而建立起性状与基因的对应关系。
因为性状是由基因控制的，如果某一性状发生异常，并且能够稳定遗传，说明控制该性状的基因发生了突变。
根据异常性状的遗传方式，还可以分析出控制该性状的基因
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