学年高中生物人教版必修2第二章第2节基因在染色体上.docx
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学年高中生物人教版必修2第二章第2节基因在染色体上
第2节
基因在染色体上
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“基因与染色体行为存在平行关系”的假说运用了类比推理法。
6．摩尔根的果蝇杂交实验利用了假说—演绎法。
一、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，即基因位于染色体上。
2．依据：
基因和染色体行为存在着明显的平行关系。
3．研究方法：
类比推理法。
4．基因和染色体行为比较[填表]
比较项目
基因的行为
染色体的行为
传递中的性质
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，保持相对稳定的形态结构
存在
体细胞中的存在形式
成对
成对
形式
配子中的存在形式
成单，只有成对的基因中的一个
成单，只有成对的染色体中的一条
在体细胞中的来源
等位基因中一个来自父方，一个来自母方
同源染色体中一条来自父方，一条来自母方
形成配子时的分配
等位基因分离，非等位基因自由组合
同源染色体分离，非同源染色体自由组合
二、基因位于染色体上的实验证据[填图]
1．实验现象
2．对实验现象的解释
♂配子
F2
♀配子
1/2XW
1/2Y
1/2XW
1/4XWXW（红眼雌性）
1/4XWY（红眼雄性）
1/2Xw
1/4XWXw（红眼雌性）
1/4XwY（白眼雄性）
3．摩尔根新发现——基因和染色体的关系
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。
三、孟德尔遗传规律的现代解释
1．分离定律的实质：
在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随着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。
2．自由组合定律的实质：
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。
1．判断下列叙述的正误
（1）生物体内所有的基因都位于染色体上（×）
（2）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（×）
（3）在减数分裂中，等位基因彼此分离的同时，非等位基因自由组合（×）
（4）所有的非等位基因，会随着非同源染色体的组合而自由组合（×）
2．我国科学家研究认为精子对胚胎早期发育具有决定作用，这就意味着父亲的基因更强大。
下列有关基因和染色体的叙述正确的是（ ）
A．基因都存在于细胞核中
B．基因在染色体上呈线性排列
C．一条染色体上有一个基因
D．染色体就是由基因组成的
解析：
选B 基因和染色体行为存在着明显的平行关系，但细胞质中也有少量的基因存在。
基因在染色体上呈线性排列，这也说明一条染色体上有许多个基因。
染色体主要由DNA和蛋白质组成。
3．下列不能说明基因和染色体行为存在明显的平行关系的是（ ）
A．基因和染色体在配子形成和受精作用过程中行为一致
B．在体细胞中，染色体是成对存在的，基因也是成对存在的
C．等位基因是一个来自父方，一个来自母方，同源染色体也是
D．一条染色体上有许多个基因
解析：
选D 根据萨顿类比的基因行为与染色体行为可知，A、B、C选项均正确；D项可以说明染色体是基因的主要载体。
1．实验现象——发现问题
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
雄果蝇
基因型
XWXW
XWXw
XwXw
XWY
XwY
表现型
红眼
红眼
白眼
红眼
白眼
3．设计实验——验证假说（测交法）
（1）红眼雄性个体（XWY）与白眼雌性个体（XwXw）杂交，遗传图解表示如下：
（2）结果：
子代雌性全是红眼，雄性全是白眼，性状表现有明显的性别差异。
（3）结论：
基因在染色体上。
[思考探究]
（1）萨顿和摩尔根分别采用了什么方法推测基因位于染色体上？
提示：
萨顿采用的是类比推理法，摩尔根采用的是假说—演绎法。
（2）果蝇细胞内的基因都位于染色体上吗？
请举例说明。
提示：
不是。
细胞质内的基因不位于染色体上，只有核基因位于染色体上。
[题组冲关]
1．红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配，子代雌、雄果蝇都表现红眼，这些雌雄果蝇交配产生的后代中，红眼雄果蝇占1/4，白眼雄果蝇占1/4，红眼雌果蝇占1/2。
下列相关叙述错误的是（ ）
A．红眼对白眼是显性
B．眼色遗传符合分离定律
C．眼色和性别表现自由组合
D．红眼和白眼基因位于X染色体上
解析：
选C 非同源染色体上的非等位基因自由组合，眼色与性别基因均位于性染色体上，不表现自由组合。
2．果蝇的大翅和小翅是一对相对性状，由一对等位基因A、a控制。
现用大翅雌果蝇和小翅雄果蝇进行交配，再让F1雌雄个体相互交配，实验结果如下：
F1：
大翅雌果蝇、雄果蝇共1237只。
F2：
大翅雌果蝇2159只，大翅雄果蝇1011只，小翅雄果蝇982只。
下列分析不正确的是（ ）
A．果蝇翅形大翅对小翅为显性
B．根据实验结果判断果蝇的翅形遗传遵循基因分离定律
C．根据实验结果可证明控制翅形的基因位于X染色体上
D．F2中雌果蝇基因型相同，雄果蝇有两种基因型
解析：
选D 大翅雌果蝇和小翅雄果蝇进行交配，F1全是大翅果蝇，所以大翅对小翅为显性。
根据题中信息“F2：
大翅雌果蝇2159只，大翅雄果蝇1011只，小翅雄果蝇982只”可知，大翅∶小翅≈3∶1，符合基因分离定律；又因为大翅果蝇雌雄不等，可推知控制翅形的基因位于X染色体上。
F2中雌果蝇有两种基因型。
1．遗传因子与染色体上基因的对应关系
（1）分离定律中的一对遗传因子指一对同源染色体上的一对等位基因，如图中A、a或B、b或C、c。
（2）自由组合定律中的不同对的遗传因子指位于非同源染色体上的非等位基因，如图中A和C、c，a和C、c；B和C、c，b和C、c。
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：
[名师点拨] 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。
[题组冲关]
3．下列相关叙述错误的是（ ）
A．在减数分裂过程中，同源染色体分开，其上的等位基因分离
B．在减数分裂过程中，所有的非等位基因都可以自由组合
C．果蝇的红眼（或白眼）基因只存在于X染色体上
D．等位基因总是一个来自于父方，一个来自于母方
解析：
选B 同源染色体一条来自父方，一条来自母方，而等位基因分别位于一对同源染色体上，因此等位基因也是一个来自父方，一个来自母方。
细胞进行减数分裂时，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，而非同源染色体上的非等位基因会随着非同源染色体的自由组合而组合。
4.右图表示果蝇的一个细胞，其中数字表示染色体，字母表示基因。
下列叙述正确的是（ ）
A．从染色体情况上看，该果蝇只能形成一种配子
B．e基因控制的性状在雌雄个体中出现的概率相等
C．形成配子时基因A、a与B、b间自由组合
D．只考虑3、4与7、8两对染色体时，该个体能形成四种配子，并且配子数量相等
解析：
选D 由图可知，该果蝇为雄性个体，图中7为X染色体，8为Y染色体，从染色体情况看，它能形成两种配子；e位于X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因，所以e基因控制的性状，在雄性个体中出现的概率高于在雌性个体中出现的概率；A、a与B、b位于同一对同源染色体上，减数分裂形成配子时，A、B进入一个配子，a、b进入另一个配子，它们连锁在一起，因此，A、a与B、b之间不能自由组合；只考虑3、4与7、8两对同源染色体时，该果蝇基因型可写成DdXeY，可产生DXe、dXe、DY、dY四种配子，且数量相等。
一、选择题
1．大量事实表明，萨顿发现的基因遗传行为与染色体的行为是平行的。
据此作出的如下推测，哪一项是没有说服力的（ ）
A．基因在染色体上
B．同源染色体分离导致等位基因分离
C．每条染色体上有许多基因
D．非同源染色体自由组合使非等位基因重组
解析：
选C “每条染色体上有许多基因”的结论，不能说明基因遗传与染色体行为的平行关系。
2．已知果蝇的体细胞内有4对同源染色体，根据萨顿的假说，关于该动物减数分裂产生配子的说法，正确的是（ ）
A．果蝇的精子中含有成对的基因
B．果蝇的体细胞只含有一个基因
C．果蝇的4对同源染色体上含有的基因可以同时来自父方，也可以同时来自母方
D．在体细胞中，基因是成对存在的，在配子中只有成对基因中的一个
解析：
选D 根据萨顿的假说，染色体在体细胞中成对存在，在配子中只有成对染色体中的一条；基因在体细胞中也成对存在，在配子中，也只有成对基因中的一个。
3．根据基因与染色体的相应关系，非等位基因的概念可描述为（ ）
A．染色体不同位置上的不同基因
B．同源染色体上不同位置上的基因
C．非同源染色体上的不同基因
D．同源染色体相同位置上的基因
解析：
选A 非等位基因是指同源染色体上不同位置的基因以及非同源染色体上的基因，强调的都是不同位置上的基因。
B、C两项所述的内容包含于非等位基因的概念中，D项所述的不是非等位基因。
4．在减数分裂过程中，等位基因分离及非等位基因自由组合的时期是（ ）
A．同时发生在减数第二次分裂的后期
B．分别发生在减数第一次分裂和第二次分裂的后期
C．分离发生在减数第一次分裂，自由组合发生在减数第二次分裂
D．同时发生在减数第一次分裂的后期
解析：
选D 在减数第一次分裂的后期，同源染色体上的等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合。
5．决定果蝇眼色的基因位于X染色体上，其中W基因控制红色性状，w基因控制白色性状。
一只红眼雌果蝇与一只红眼雄果蝇杂交，其后代中不可能出现的是（ ）
A．红眼雄果蝇 B．白眼雄果蝇
C．红眼雌果蝇D．白眼雌果蝇
解析：
选D 先写出亲代基因型，红眼雌果蝇：
XWXW或XWXw，红眼雄果蝇：
XWY。
若XWXW×XWY→XWXW（红眼雌果蝇）、XWY（红眼雄果蝇）；若XWXw×XWY→XWXW（红眼雌果蝇）、XWXw（红眼雌果蝇）、XWY（红眼雄果蝇）、XwY（白眼雄果蝇）。
可见，后代中不可能有白眼雌果蝇。
6．下列各种基因型的个体自交后代表现型比例为9∶3∶3∶1的是（ ）
解析：
选C 由比例9∶3∶3∶1可知，涉及两对等位基因，且两对等位基因分别位于两对同源染色体上，遵循基因的自由组合定律。
7．A和a为控制果蝇体色的一对等位基因，只存在于X染色体上。
在细胞分裂过程中，发生该等位基因分离的细胞是（ ）
A．初级精母细胞B．精原细胞
C．初级卵母细胞D．卵原细胞
解析：
选C 在减数分裂过程中同源染色体上的等位基因随同源染色体的分离而分开，X染色体与Y染色体可视为同源染色体，但控制果蝇体色的基因位于X染色体上而在Y染色体上不存在。
因此仅存在于X染色体上的等位基因要发生分离，则该细胞中应含有两条X染色体。
等位基因随同源染色体分离而分开发生在减数第一次分裂过程中，故该细胞应为初级卵母细胞。
二、非选择题
8．图甲表示某果蝇体细胞染色体组成，图乙表示该果蝇所产生的一个异常的生殖细胞，据图回答下列问题：
（1）果蝇的一个精原细胞中X染色体上的W基因在______期形成两个W基因，这两个W基因在______________期发生分离。
（2）基因B、b与W的遗传遵循____________定律，原因是_______________________。
（3）该精原细胞进行减数分裂时，次级精母细胞后期性染色体的组成为____________。
（4）图乙所示的是一个异常的精细胞，造成这种异常的原因是在该精细胞形成过程中，________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
（1）果蝇X染色体上的两个W基因是DNA分子复制的结果，发生在细胞分裂的间期，这两个W基因位于姐妹染色单体上，故其分离发生在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期。
（2）由于B、b基因位于常染色体上，而W基因位于性染色体上，故它们的遗传遵循基因的自由组合定律。
（3）经减数第一次分裂产生的次级精母细胞中没有同源染色体，所含有的性染色体是X或Y，由于后期着丝点分裂，染色单体分开，因此含有的性染色体是XX或YY。
（4）图乙细胞内含有两条Y染色体，原因可能是减数第二次分裂后期着丝点分裂后两条Y染色体进入了同一精细胞中。
答案：
（1）间 有丝分裂后期或减数第二次分裂后
（2）基因的自由组合 这两对基因位于非同源染色体上
（3）XX或YY
（4）减数第二次分裂中两条Y染色体进入了同一精细胞中
9．生物的性状由基因控制，不同染色体上的基因在群体中所形成基因型的种类不同，如图为果蝇X、Y染色体结构示意图，请据图回答问题：
（1）若控制某性状的等位基因A与a位于X染色体Ⅱ区上，则该自然种群中与该性状有关的基因型有________种。
（2）若等位基因A与a位于常染色体上，等位基因B与b位于X染色体Ⅱ区上，则这样的群体中最多有________种基因型。
（3）在一个种群中，控制一对相对性状的基因A与a位于X、Y染色体的同源区Ⅰ上，则该种群雄性个体中最多存在______种基因型，分别是________________________。
解析：
（1）若等位基因A与a位于X染色体Ⅱ区上，则雌性个体中可形成XAXA、XAXa、XaXa3种基因型，雄性个体中可形成XAY、XaY两种基因型，共5种基因型。
（2）若等位基因A与a位于常染色体上，等位基因B与b位于X染色体Ⅱ区上，则雄性个体中有3（AA、Aa、aa）×2（XBY、XbY）＝6（种）基因型，雌性个体中有3（AA、Aa、aa）×3（XBXB、XBXb、XbXb）＝9（种）基因型，因此共有15种基因型。
（3）若等位基因A与a位于X、Y染色体的同源区Ⅰ上，则雌性个体的基因型有XAXA、XAXa、XaXa3种，雄性个体的基因型有XAYA、XAYa、XaYA、XaYa4种。
答案：
（1）5
（2）15 （3）4 XAYA、XAYa、XaYA、XaYa
一、选择题
1．美国遗传学家萨顿在用蝗虫细胞作材料研究精子和卵细胞的形成过程中，提出了“基因和染色体行为存在着明显的平行关系”的假说。
下列说法不符合其观点的是（ ）
A．基因在杂交过程中保持完整性和独立性
B．在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对存在的
C．体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方
D．非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数第二次分裂后期也是自由组合的
解析：
选D 基因和染色体在行为上保持一致性，在体细胞中两者都成对存在，其来源上一个来自父方，一个来自母方。
同源染色体分离导致等位基因分离，非同源染色体随机组合，都发生在减数第一次分裂时。
2．在探索遗传本质的过程中，科学发现与研究方法相一致的是（ ）
①1866年孟德尔的豌豆杂交实验，提出遗传定律
②1903年萨顿研究蝗虫的减数分裂，提出假说“基因在染色体上”
③1910年摩尔根进行果蝇杂交实验，证明基因位于染色体上
A．①假说—演绎法 ②假说—演绎法 ③类比推理法
B．①假说—演绎法 ②类比推理法 ③类比推理法
C．①假说—演绎法 ②类比推理法 ③假说—演绎法
D．①类比推理法 ②假说—演绎法 ③类比推理法
解析：
选C 孟德尔根据豌豆杂交实验，提出遗传定律采用的是“假说—演绎法”，萨顿研究蝗虫的减数分裂，提出假说“基因在染色体上”，采用的是“类比推理法”，摩尔根进行果蝇杂交实验，证明基因位于染色体上采用的是“假说—演绎法”。
3．果蝇的红眼对白眼为显性，控制红眼和白眼性状的基因位于X染色体上，在下列哪组杂交组合中，通过眼色就可直接判断子代果蝇的性别（ ）
A．白眼（♀）×白眼（♂） B．杂合红眼（♀）×红眼（♂）
C．白眼（♀）×红眼（♂）D．杂合红眼（♀）×白眼（♂）
解析：
选C 据题意可知：
A项组合的子代都是白眼；B组合的子代中，红眼果蝇雌性和雄性都有；C项组合的子代中，雌果蝇都为红眼，雄果蝇都为白眼；D项组合的子代中，雌果蝇与雄果蝇都有红眼和白眼。
4．某动物细胞中位于常染色体上的基因A、B、C分别对a、b、c为显性。
用两个纯合个体杂交得F1，F1测交结果为aabbcc∶AaBbCc∶aaBbcc∶AabbCc＝1∶1∶1∶1。
则F1体细胞中三对基因在染色体上的位置是（ ）
解析：
选B 测交就是让F1与隐性纯合子杂交，目的是确定F1的基因型。
根据题干可知，测交后代有四种基因型，说明F1产生了四种配子，即abc、ABC、aBc、AbC，由此可推出，A、a和C、c位于同一对同源染色体上。
5．在果蝇中，长翅（B）对残翅（b）是显性，位于常染色体上；红眼（A）对白眼（a）是显性，位于X染色体上。
现有两只雄果蝇甲、乙和两只雌果蝇丙、丁，这四只果蝇的表现型全是长翅红眼，用它们分别交配，后代的表现型如下：
对这四只果蝇基因型的推断正确的是（ ）
A．甲为BbXAY B．乙为BbXaY
C．丙为BBXAXAD．丁为bbXAXa
解析：
选C 由于四个亲本都是长翅红眼，乙和丁的后代有残翅白眼，说明乙的基因型是BbXAY，丁的基因型是BbXAXa；甲和丁的后代只有长翅，说明甲的基因型是BBXAY；乙和丙的后代只有长翅红眼，说明丙的基因型是BBXAXA。
6．用纯合子果蝇作为亲本进行两对相对性状的遗传实验，结果如下：
P
F1
①灰身红眼♀×黑身白眼♂
灰身红眼♀、灰身红眼♂
②黑身白眼♀×灰身红眼♂
灰身红眼♀、灰身白眼♂
下列说法错误的是（ ）
A．实验中属于显性性状的是灰身、红眼
B．体色和眼色的遗传符合自由组合定律
C．若组合①的F1随机交配，则F2雄果蝇中灰身白眼的概率为3/4
D．若组合②的F1随机交配，则F2中黑身白眼的概率为1/8
解析：
选C 根据第①组的实验可以判断灰身、红眼是显性性状；根据第②组的后代可以判断控制眼色遗传的基因位于X染色体上。
假设控制体色的基因用B和b表示，控制眼色的基因用A和a表示，第①组中的F1的基因型为BbXAXa和BbXAY，则F2雄果蝇中灰身白眼的概率为3/4×1/2＝3/8；第②组中F1的基因型为BbXAXa和BbXaY，则F2中黑身白眼的概率为1/4×1/2＝1/8。
二、非选择题
7．[实验探究]实验室中现有一批未交配过的纯种长翅灰体和残翅黑檀体的果蝇。
已知长翅和残翅这对相对性状受一对位于Ⅱ号同源染色体上的等位基因控制。
现欲利用以上两种果蝇研究有关果蝇灰体与黑檀体性状的遗传特点（说明：
控制果蝇灰体和黑檀体的基因在常染色体上，所有果蝇均能正常繁殖、存活），请设计一套杂交方案，同时研究以下两个问题：
问题一：
研究果蝇灰体、黑檀体是否由一对等位基因控制，并作出判断。
问题二：
研究控制灰体、黑檀体的等位基因是否也位于Ⅱ号同源染色体上，并作出判断。
（1）杂交方案：
①选取______________和______________两亲本杂交得F1；
②F1____________________得F2；
③分析判断。
（2）对问题一的推断及结论：
若F2出现性状分离，且灰体与黑檀体果蝇数目之比为________________，说明控制该对性状的是一对等位基因；反之，则不是由一对等位基因控制。
（3）对问题二的推断及结论：
如果F2出现________种表现型，且分离比为________，说明性状的遗传符合自由组合定律，因此控制灰体、黑檀体的这对等位基因不是位于Ⅱ号同源染色体上。
反之，则可能位于Ⅱ号同源染色体上。
解析：
如果果蝇灰体、黑檀体是由一对等位基因控制的，则该对性状的遗传符合基因的分离定律，F2的性状分离比表现为3∶1，否则就不是由一对等位基因控制；如果控制灰体、黑檀体的等位基因不位于Ⅱ号同源染色体上，则体色和翅形这两对相对性状的遗传遵循基因的自由组合定律，F2的性状分离比是9∶3∶3∶1，否则控制果蝇体色的基因就可能位于Ⅱ号同源染色体上。
答案：
（1）①长翅灰体 残翅黑檀体 ②雌雄果蝇杂交
（2）1∶3或3∶1 （3）4 9∶3∶3∶1
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