知识学习22基因在染色体上教学案.docx
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知识学习22基因在染色体上教学案
2.2基因在染色体上教学案
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一、萨顿的假说（阅读教材P27～28）
．研究方法：
类比推理法。
2．内容：
基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因在染色体上。
3．依据：
基因和染色体行为存在着明显的平行关系。
二、基因位于染色体上的实验证据
（阅读教材P28～30）
．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．实验现象
4．实验现象的解释
雄配子
雌配子
2Xw
2y
12Xw
4XwXw
4Xwy
12Xw
4XwXw
4Xwy
三、孟德尔遗传规律的现代解释（阅读教材P30）
．基因分离定律的实质
在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性。
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．基因自由组合定律的实质
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。
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。
重点聚焦
．科学家发现基因与染色体有哪些平行关系？
2．摩尔根用什么实验证明了基因在染色体上？
3．对孟德尔遗传规律的现代解释是什么？
[共研探究]
果蝇以发酵烂水果上的酵母为食，广泛分布于世界各温带地区。
早在1908年由天才遗传学家摩尔根把它带上了遗传学研究的历史舞台，在此后约30年的时间中，果蝇成为经典遗传学的“主角”，在遗传学各个层次的研究中积累了十分丰富的资料。
请分析作答：
．果蝇作为实验材料的优点：
①相对性状多、明显；②培养周期短；③成本低；④易饲养；⑤染色体数目少，便于观察等。
2．如图表示雄果蝇的染色体组成，其体细胞中含有4对同源染色体，其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为常染色体，X、y为性染色体。
3．摩尔根偶然在一群红眼果蝇中发现了一只白眼雄果蝇，他用这只白眼雄果蝇与多只红眼雌果蝇交配，获得F1，F1雌雄果蝇相互交配，得到F2。
F1全为红眼，F2中雌果蝇全为红眼，雄果蝇既有红眼，又有白眼，且F2中红眼果蝇数量约占3/4，说明性状表现与性别有关。
上述果蝇眼色中，红眼是显性性状，受一对等位基因的控制，其遗传符合基因分离定律。
摩尔根对实验现象进行了解释：
控制果蝇白眼的基因位于X染色体上，y染色体上不含有它的等位基因。
摩尔根利用测交实验对假设进行了验证，最终得到实验结论：
控制果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上。
4．基因和染色体的关系
一条染色体上有许多个基因。
基因在染色体上呈线性排列。
[总结升华]
．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
X、X
X、y
染色体组成
6＋XX
6＋Xy
2.基因位于染色体上的实验证据——摩尔根实验
实验过程和实验现象
理论解释
控制眼色的基因位于X染色体上，y染色体上没有其等位基因，则各种果蝇的基因型及表现型如表所示：
性别
雌蝇
雄蝇
基因型
XwXw
XwXw
XwXw
Xwy
Xwy
眼色
红眼
红眼
白眼
红眼
白眼
测交实验
①过程
②测交结果：
后代中红眼∶白眼＝1∶1，符合分离定律。
结论：
决定果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上，从而证明基因在染色体上。
【特别提醒】 性染色体与常染色体
性染色体：
雌雄异体的生物决定性别的染色体。
常染色体：
与性别决定无直接关系的染色体。
（3）染色体组成 的规范书写果蝇雄性：
6＋Xy――→减数分裂3＋X或3＋y雌性：
6＋XX――→减数分裂3＋X人男性：
44＋Xy――→减数分裂22＋X或22＋y女性：
44＋XX――→减数分裂22＋X
[对点演练]
．判断正误
萨顿利用假说—演绎法，推测基因位于染色体上。
体细胞中基因成对存在，配子中只含1个基因。
所有的基因都位于染色体上。
解析：
萨顿利用类比推理法提出了基因位于染色体上的假说。
二倍体生物的配子中只含有等位基因中的1个基因。
真核生物的细胞核基因位于染色体上，细胞质基因存在于叶绿体和线粒体中；原核生物的基因有的位于拟核DNA分子上，有的位于细胞质中的质粒上；病毒无细胞结构，含有的基因更不位于染色体上。
答案：
× × ×
2．摩尔根在果蝇杂交实验中发现了伴性遗传，在果蝇野生型个体与白眼突变体杂交实验中，最早能够判断白眼基因位于X染色体上的最关键实验结果是
A．白眼突变体与野生型个体杂交，F1全部表现为野生型，雌、雄比例为1∶1
B．F1自交，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，且雌雄中比例均为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
解析：
选B 白眼基因无论是位于常染色体上，还是位于X染色体上，当白眼突变体与野生型个体杂交时，F1全部表现为野生型，雌雄中比例均为1∶1，A、c错误；白眼基因若位于X染色体上，则白眼性状应与性别有关，其中B项是最早提出白眼基因位于X染色体上的实验依据，故B正确，D错误。
[共研探究]
．如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。
请写出图中的等位基因：
A和a、B和b、D和d。
请写出该个体的基因型，并预测这种个体产生配子的种类数。
提示：
基因型是AaBbDdXey；A和B，a和b位于同一条染色体上，所以根据分离定律可知该个体产生的配子种类数＝2×2×2＝8。
2．分析下列图解，思考问题：
图中①②④⑤表示的是减数分裂过程，基因的分离发生在①②过程，自由组合发生在④⑤过程。
③⑥表示的是受精作用，精卵结合的过程不发生基因的自由组合。
若图2中AA或BB纯合时，均可导致个体死亡，则子代个体的性状分离比是4∶2∶2∶1。
[总结升华]
．遗传因子与染色体上基因的对应关系
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。
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。
2．两个遗传定律的细胞学基础
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，如图所示：
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，如图所示：
【易错易混】 基因的行为并不都遵循孟德尔遗传规律
并不是所有的非等位基因都遵循自由组合定律，只有非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律。
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孟德尔的遗传规律。
原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。
[对点演练]
3．判断正误
等位基因随着同源染色体的分离而分离发生在减数第一次分裂中期。
所有的非等位基因，都会随着非同源染色体的自由组合而自由组合。
解析：
同源染色体的分离发生在减数第一次分裂后期。
只有非同源染色体上的非等位基因自由组合，而同源染色体上的非等位基因不符合自由组合定律。
答案：
× ×
4.如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，它能形成八种配子，A项错误；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，B项错误；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、a与B、b之间不能自由组合，c项错误；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，产生DXe、dXe、Dy、dy四种配子且数量相等，D项正确。
．在人类探明基因神秘踪迹的历程中，最早证明基因位于染色体上的是
A．孟德尔的豌豆杂交实验
B．人类红绿色盲研究
c．萨顿的蝗虫实验
D．摩尔根的果蝇杂交实验
解析：
选D 萨顿通过蝗虫实验结合孟德尔的遗传定律发现了染色体与基因的平行关系，属于类比推理；而最早证明基因在染色体上的是摩尔根的果蝇杂交实验，是通过假说—演绎法完成的。
2．果蝇的体细胞中共有8条染色体，并且性别决定方式为Xy型，则果蝇卵细胞中的染色体组成是
A．3条常染色体＋X B．3条常染色体＋y
c．6条常染色体＋Xy
D．6条常染色体＋X
解析：
选A 果蝇体细胞中有8条染色体，果蝇卵细胞中的染色体数目是体细胞的一半，应该为4条，即3条常染色体与1条X染色体。
3．下列关于孟德尔遗传规律现代解释的叙述，错误的是
A．非同源染色体上的非等位基因的分离和组合是互不干扰的
B．同源染色体上的等位基因具有一定的独立性
c．同源染色体上的等位基因分离，非等位基因自由组合
D．同源染色体上的等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合
解析：
选c 孟德尔遗传规律中，同源染色体上的非等位基因是不进行自由组合的，发生自由组合的是非同源染色体上的非等位基因。
4.如图是科学家根据果蝇的遗传实验，绘制出的果蝇某一条染色体上的某些基因的位置图，请回答：
基因和染色体行为存在着明显的______关系。
绘出果蝇的基因在染色体上位置图的第一位学者是________。
染色体的主要成分是________和________。
图中染色体上的朱红眼基因和深红眼基因是一对等位基因吗？
为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
基因与染色体行为存在着明显的平行关系。
染色体的主要成分是DNA和蛋白质。
朱红眼基因和深红眼基因位于同一条染色体上，不是等位基因。
答案：
平行 摩尔根 DNA 蛋白质
不是。
等位基因应位于一对同源染色体的同一位置上，而图中朱红眼基因和深红眼基因位于同一条染色体上
【基础题组】
．下列关于基因和染色体关系的叙述，错误的是
A．染色体是基因的主要载体
B．基因在染色体上呈线性排列
c．一条染色体上有多个基因
D．染色体是由基因组成的
解析：
选D 染色体是由DNA和蛋白质构成的，基因是有遗传效应的DNA片段。
2．已知白眼为隐性性状，一只白眼雄果蝇的基因型的正确写法为
A．Xwyw B．Xwy
c．Xwy
D．Xyw
答案：
c
3．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
①孟德尔的豌豆杂交实验，提出遗传定律
②萨顿研究蝗虫的减数分裂，提出假说“基因在染色体上”
③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”。
4．下列有关基因和染色体平行关系的叙述，不正确的是
A．基因在杂交过程中保持完整性和独立性，染色体在配子形成和受精作用中也有相对稳定的结构
B．在体细胞中基因成对存在，染色体也成对。
在配子中只有成对的基因中的一个，同样也只有成对的染色体中的一条
c．体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方，同源染色体也是如此
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
解析：
选D 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，这一过程发生在减数第一次分裂后期。
5．果蝇的体细胞中有4对染色体，其体细胞的染色体组成可表示为
A．3＋X或3＋y B．6＋X或6＋y
c．6＋XX或6＋yy
D．6＋XX或6＋Xy
解析：
选D 果蝇体细胞中有4对染色体，其中3对常染色体，1对性染色体，雌性果蝇具有两条同型性染色体，雄性果蝇具有两条异型性染色体，因此果蝇体细胞的染色体组成可表示为6＋XX或6＋Xy。
6．果蝇的体细胞中有4对同源染色体，根据萨顿的假说，下列关于果蝇减数分裂产生的配子说法正确的是
A．果蝇的精子中含有成对的等位基因
B．果蝇的体细胞中只含有一个基因
c．果蝇的每对同源染色体上含有的基因可以同时来自于父方，也可以同时来自于母方
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 果蝇减数分裂产生配子时，同源染色体上成对的等位基因随着同源染色体的分离而分开，因此，形成的配子中含有单个基因，体细胞中，基因是成对存在的。
7．控制果蝇眼色的基因位于X染色体上，白眼为隐性、红眼为显性。
在下列哪组杂交后代中，通过眼色就可直接判断果蝇的性别
A．白眼雌果蝇×白眼雄果蝇
B．杂合红眼雌果蝇×红眼雄果蝇
c．白眼雌果蝇×红眼雄果蝇
D．杂合红眼雌果蝇×白眼雄果蝇
解析：
选c 白眼雌果蝇×红眼雄果蝇→雌果蝇全部是红眼、雄果蝇全部是白眼，所以该杂交组合可以通过眼色直接判断后代的性别。
8．据图分析，下列选项中不遵循基因自由组合定律的是
解析：
选A 位于非同源染色体上的非等位基因在减数分裂形成配子的过程中，遵循基因的自由组合定律。
B、c、D选项中有关的基因属于非同源染色体上的非等位基因，在减数分裂时，可以自由组合；而A选项中的基因A与D、a与d是同一条染色体上的非等位基因，在减数分裂时不遵循基因的自由组合定律。
【能力题组】
9．已知果蝇的红眼对白眼为显性。
现有两只红眼果蝇杂交，得到雌果蝇50只，雄果蝇50只。
据此可推知双亲的基因型是
A．ww×ww
B．ww×ww
c．XwXw×Xwy
D．XwXw×Xwy
解析：
选c 两红眼果蝇杂交后代中出现白眼，说明红眼是显性，白眼是隐性。
杂交后代雌雄表现型不同，说明眼色是伴性遗传。
根据杂交后代的性状分离比，推测出双亲的基因型为XwXw、Xwy。
0．红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配，子一代雌雄果蝇均为红眼，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．子二代红眼雌果蝇有两种基因型
c．眼色的遗传遵循分离定律
D．眼色和性别的遗传遵循分离定律
解析：
选D 由于F1全为红眼，说明红眼对白眼为显性，A正确；子二代中雌性个体基因型有XwXw与XwXw两种，B正确；子二代中红眼∶白眼＝3∶1，符合基因的分离定律，c正确；眼色和性别不属于同一性状，分离定律是在控制一对相对性状的等位基因间发生的，D错误。
1．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中大翅雌果蝇、雄果蝇共1237只；F2中大翅雌果蝇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。
根据题中信息可知F2中大翅∶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。
遗传图解如下：
可见，F2中雌果蝇有两种基因型，分别为XAXA和XAXa。
2．果蝇的红眼基因对白眼基因为显性，位于X染色体上；长翅基因对残翅基因为显性，位于常染色体上。
现用一只红眼长翅果蝇与一只白眼长翅果蝇交配，F1的雄果蝇中约有1/8为白眼残翅。
下列叙述错误的是
A．亲本雌果蝇的基因型是BbXRXr
B．亲本产生的配子中含Xr的配子占1/2
c．F1出现长翅雄果蝇的概率为3/16
D．白眼残翅雌果蝇能形成bbXrXr类型的次级卵母细胞
解析：
选c 结合题干信息可知，双亲均为长翅，F1中有残翅，则双亲基因型为Bb和Bb，F1中长翅∶残翅＝3∶1，已知F1的雄果蝇中约有1/8为白眼残翅，因为残翅占1/4，可推知白眼占1/2，得出亲本雌果蝇的基因型是BbXRXr，亲本雄果蝇的基因型为BbXry，A正确。
亲本雌果蝇的卵细胞中Xr占1/2，亲本雄果蝇的精子中Xr占1/2，亲本产生的配子中含Xr的配子占1/2，B正确。
F1出现长翅的概率为3/4，出现长翅雄果蝇的概率为3/4×1/2＝3/8，c错误。
白眼残翅雌果蝇的基因型为bbXrXr，其初级卵母细胞基因型为bbbbXrXrXrXr，经减数第一次分裂后，次级卵母细胞的基因型为bbXrXr，D正确。
3．一位遗传学家在研究甲、乙、丙三只果蝇的两对相对性状的遗传现象时，发现它们的基因组成分别是：
甲果蝇EFf，乙果蝇EeFf，丙果蝇eFf。
请回答：
位于常染色体上的等位基因是____________________________________________。
位于性染色体上的基因是______________________________________。
雄性个体是__________________________________________。
减数分裂时，甲、乙形成配子的种类分别是________种和________种。
解析：
首先要考虑到控制果蝇性状的基因有的在常染色体上，有的在性染色体上。
位于常染色体上的基因必定成对存在，位于性染色体上非同源区段的基因，只有在同型性染色体上成对存在，在异型性染色体上，一般只有等位基因的一个，这样可判断甲、丙为雄性，乙为雌性。
然后分析甲、乙、丙三只果蝇的基因组成：
甲果蝇有一对等位基因F、f，单个存在的E基因应位于X染色体上；乙果蝇有两对等位基因，分别是E、e和F、f；丙果蝇有一对等位基因F、f，单个存在的e基因应位于X染色体上。
由此可知，甲的基因型为FfXEy，乙的基因型为FfXEXe，丙的基因型为FfXey，故甲、乙形成的配子都是4种。
答案：
F与f E与e 甲和丙 4 4
4.果蝇是一种重要的生物实验材料，如图是果蝇体细胞的染色体组成。
请据图回答下列问题：
若图中果蝇体细胞的染色体组成表示为6＋XX，则雄果蝇体细胞的染色体组成表示为________；具有图中染色体组成果蝇的性别是________性。
基因A与a，B与b的遗传遵循________定律。
对该果蝇进行测交实验时，选用的果蝇的基因型可表示为________。
某同学在观察果蝇卵巢细胞时偶然观察到如图所示的异常细胞，请在方框内画出与该细胞同时产生的另一种异常细胞的染色体组成图。
解析：
雄性果蝇的性染色体是异型的，为Xy，其他染色体与雌性个体相同，图中所示就是雌性个体的染色体组成。
A与a，B与b，分别是两对等位基因，都遵循基因的分离定律。
与隐性纯合子杂交的方式叫做测交，图中所示个体为雌性，所以应该找一个雄性隐性纯合子与之交配。
图中所示的卵巢细胞和另一个同时形成的细胞中的染色体合起来就是一个正常的体细胞，所以另一个细胞的染色体组成如答案图所示。
答案：
6＋Xy 雌 分离 bbXay
如图所示
5．萨顿运用类比推理法提出“控制生物性状的基因位于染色体上”的假说，摩尔根起初对此假说持怀疑态度。
他和其他同事设计果蝇杂交实验对此进行研究。
杂交实验图解如下：
请回答下列问题：
上述果蝇杂交实验现象________萨顿的假说。
根据同时期其他生物学家发现果蝇体细胞中有4对染色体的事实，摩尔根等人提出以下假设：
________________________________，从而使上述遗传现象得到合理的解释。
摩尔根等人通过测交等方法验证他们提出的假说。
以下的实验图解是他们完成的测交实验之一：
①上述测交实验现象并不能充分验证其假说，其原因是
________________________________________________________________________。
②为充分验证其假说，请在上述测交实验的基础上再补充设计一个实验方案。
实验亲本的基因型：
_______________________________________。
预期子代的基因型：
雌性________，雄性________。
解析：
在摩尔根的实验中，F2中只有雄性的果蝇出现了白眼性状，这说明该对相对性状的遗传是与性别有关的，将控制眼色的基因定位于X染色体上可以圆满地解释相应的现象，这说明该实验是支持萨顿假说的。
利用F1中的雌果蝇进行测交实验时，无论基因在性染色体上还是在常染色体上，后代均会出现1∶1∶1∶1的性状分离比。
根据性染色体传递的规律，可以选用显性的雄果蝇和隐性的雌果蝇杂交，如果控制眼色的基因在X染色体上，则后代中的雄性与亲本中的雌性具有相同的性状，而后代中的雌性与亲本中的雄性的性状相同，这与基因在常染色体上的情况是完全不同的。
答案：
支持 控制眼色的基因只位于X染色体上 ①控制眼色的基因无论位于常染色体上还是位于X染色体上，测交实验结果皆相同 ②XwXw、Xwy XwXw Xwy
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