第2章 第2节 基因在染色体上（讲义word）-【大鹏生物】2024-2025学年高中生物同步课讲义必修2 遗传与进化

第2节　基因在染色体上 [ 学习目标 ] 1.说出基因位于染色体上的理论依据。 2.阐述基因位于染色体上的实验证据。 3.说出孟德尔遗传规律的现代解释。 一、萨顿的假说 [ 教材梳理 ] 1.假说内容：基因(遗传因子)是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因就在染色体上。 2.依据：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。 项目 基因 染色体 独立性 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过程中，具有相对稳定的形态结构 存在方式 在体细胞中基因成对存在，在配子中只有成对的基因中的一个 在体细胞中染色体成对存在，在配子中只有成对的染色体中的一条 来源 体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方 体细胞中成对的染色体(即同源 染色体)一条来自父方，一条来自母方 分配 非等位基因在形成配子时自由组合 非同源染色体在减数分裂Ⅰ的后期自由组合 [ 核心探讨 ] 探讨点　基因和染色体的平行关系 1.根据萨顿的假说，请在图中染色体上标注基因符号，解释孟德尔一对相对性状的杂交实验(图中染色体上白色横线代表基因的位置)。 提示　如图所示 2.基因和染色体的行为存在平行关系。从理论上支持基因在染色体上的假说，但事实是否如此呢？为什么？ 提示　不一定；这样推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否还需要实验的验证。 题组一　萨顿的假说 1.萨顿发现基因的遗传行为与染色体的行为是平行的。根据这一事实作出的如下推测，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.每条染色体上都有许多基因 D.非同源染色体自由组合使非等位基因自由组合 2.下图表示孟德尔一对相对性状的杂交实验(图中染色体上的横线表示基因的位置)，图示不能说明（ ） A.染色体是基因的主要载体 B.基因是由染色体携带着从亲代传递给子代 C.基因在杂交过程中保持完整性和独立性 D.减数分裂过程中，等位基因会随着同源染色体的分开而分离 二、基因位于染色体上的实验证据 [ 教材梳理 ] 1.实验者：摩尔根。 2.实验材料——果蝇 (1)果蝇作为实验材料的优点：①有许多易于区分的相对性状；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。 (2)果蝇体细胞内染色体的组成：果蝇体细胞中共有4对染色体，其中3 对是常染色体，1对是性染色体。雌果蝇的性染色体组成是XX，雄果蝇的性染色体组成是XY。 3.实验现象 (1)果蝇的红眼和白眼是一对相对性状。 (2)F1全为红眼，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)F2中只有雄果蝇出现白眼性状，说明果蝇眼色的表现与性别相关联。 4.提出问题：白眼性状的表现为何总与性别相关联？ 5.作出假设，解释现象 (1)假设：白眼基因(用w表示)、红眼基因(用W表示)位于X染色体上，Y染色体上无相应的等位基因。 (2)解释 ♂ ♀ ___ ___ ___ XWXW(红眼雌性) XWY(红眼雄性) Xw XWXw(红眼雌性) XwY(________) 6.验证方法——测交 7.实验结论：决定果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上，从而证明了基因在染色体上。 8.基因和染色体的关系 摩尔根进一步证明了：一条染色体上有许多个基因；基因在染色体上呈线性排列。 [ 核心探讨 ] 探讨点　摩尔根基因位于染色体上的实验证据 1.根据摩尔根果蝇杂交实验，回答下列问题。 (1)摩尔根为何假设控制果蝇眼色的基因只位于X染色体上而不是只位于Y染色体上？ 提示　只位于X染色体上能合理地解释实验现象，如果只位于Y染色体上，则F1中应有白眼雄果蝇出现。 (2)由果蝇的杂交实验结果，能说明控制眼色的基因只位于X染色体上吗？2.摩尔根等人通过测交等方法验证他们提出的假设。以下实验图解是他们完成的测交实验之一： P　　　　　　　红眼(F1雌)　×　白眼(雄) 　　　　　　　　　　　 ↓ 测交子代　红眼(雌)　红眼(雄)　白眼(雌)　白眼(雄) 　　　 　 1/4　　　　1/4　　 1/4　 　　1/4 (说明：测交亲本中的红眼雌果蝇来自杂交实验的F1) 上述测交实验现象并不能充分验证其假设，需在上述测交实验的基础上再补充设计一个实验方案。请写出该实验方案中亲本的表型并预期子代的表型。 提示　亲本从上述测交子代和野生群体中选取 P　　　　　白眼(雌) × 野生红眼(雄) 　　　　　　　 　 ↓ F1　 ½ 雄果蝇全为白眼　 ½ 雌果蝇全为红眼 提示　不能。如果控制果蝇眼色的基因位于X、Y染色体上，纯合红眼雌果蝇和纯合白眼雄果蝇杂交，F2中红眼∶白眼＝3∶1，也符合果蝇的杂交实验结果。 [ 核心归纳 ] 摩尔根等人对实验现象可能的解释曾经提出三种假设 假设1——控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因，可以合理解释摩尔根果蝇杂交实验中的白眼性状遗传现象。 假设2——控制白眼的基因在X染色体和Y染色体上，即Y染色体上含有它的等位基因，可以合理解释摩尔根果蝇杂交实验中的白眼性状遗传现象，如图1所示。 假设3——控制白眼的基因在Y染色体上，而X染色体上不含有它的等位基因。该假设不能解释摩尔根果蝇杂交实验中的白眼性状遗传现象，如图2所示。 上述假设1和假设2均可以合理解释果蝇杂交实验中白眼性状与性别相关联的遗传现象。比较假设1和假设2，最大差异表现在Y染色体上是否存在控制眼色的等位基因，要进一步确定假设的正确与否，可以通过果蝇杂交实验的反交实验进行验证，假设1和假设2的反交实验图解如图3所示。 假设1反交实验F1中红眼雌果蝇∶白眼雄果蝇＝1∶1，假设2反交实验中F1均为红眼果蝇，即假设1反交实验的结果与摩尔根等人进行的实验的结果一致，证明假设1正确。 题组二　基因位于染色体上的实验证据 3.摩尔根研究果蝇的眼色遗传实验过程如图所示(相关基因用W、w表示)。下列相关叙述中错误的是( ) A.果蝇的眼色遗传遵循基因的分离定律 B.摩尔根的果蝇杂交实验和孟德尔的豌豆杂交实验一样，都采用了“假说—演绎法” C.摩尔根所做的假设是控制白眼的基因只位于X染色体上，亲本中白眼雄果蝇的基因型是XwY D.F2中的红眼雌果蝇的基因型只有XWXW 4.摩尔根用一只白眼突变体的雄性果蝇进行一系列杂交实验后，证明了基因位于染色体上。其杂交实验过程中，最快获得白眼雌果蝇的途径是（ ） A.亲本白眼雄果蝇×亲本雌果蝇 B.亲本白眼雄果蝇×F1雌果蝇 C.F2白眼雄果蝇×F1雌果蝇 D.F2白眼雄果蝇×F2雌果蝇 5.下列有关基因和染色体的叙述，错误的是（ ） ①染色体是基因的主要载体，基因在染色体上呈线性排列 ②摩尔根利用果蝇进行杂交实验，运用“假说—演绎”法确定了基因在染色体上 ③同源染色体的相同位置上一定是等位基因 ④一条染色体上有许多基因，染色体就是由基因组成的 ⑤萨顿研究蝗虫的减数分裂，提出假说“基因在染色体上” A.①②③⑤　　　　 B.②③④　　　　 C.③④　　　　 D.①②⑤ 三、孟德尔遗传规律的现代解释 [ 教材梳理 ] 1.基因的分离定律的实质 (1)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。 (2)在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随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。 [ 核心探讨 ] 探讨点　基因自由组合定律的实质 如图是某生物细胞内染色体和基因的分布图，①和②、③和④是两对同源染色体，请回答： (1)图中属于等位基因的有A与a、B与b、C与c。 (2)图中非等位基因有A(或a)和C(或c)、B(或b)和C(或c)、A(或a)和B(或b)。 (3)上述非等位基因中，能自由组合的是A(或a)和C(或c)、B(或b)和C(或c)。 (4)不考虑同源染色体非姐妹染色单体间的互换，该生物能产生4种配子，分别是ABC、ABc、abC、abc。 [ 核心归纳 ] 关于基因自由组合定律的几点说明 (1)同源染色体上等位基因的分离与非同源染色体上的非等位基因间的自由组合同时进行，都发生在减数分裂Ⅰ后期。 (2)同源染色体上每对等位基因的遗传均遵循基因的分离定律。 (3)减数分裂时自由组合的是非同源染色体上的非等位基因(即两对等位基因必须位于两对同源染色体上)，而不是所有的非等位基因，因为同源染色体上的非等位基因的遗传不遵循自由组合定律。 (4)真核生物的细胞核基因位于染色体上，细胞质基因位于叶绿体和线粒体的DNA上；真核生物细胞质中的基因与原核生物中的基因在遗传过程中均不遵循孟德尔的两个遗传规律。 题组三　孟德尔遗传规律的现代解释 6.下列关于孟德尔遗传规律的现代解释的说法错误的是（ ） A.等位基因位于一对同源染色体上，总是成对存在 B.减数分裂过程中，等位基因随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中 C.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 D.非同源染色体上的非等位基因彼此分离的同时，同源染色体上的等位基因自由组合 7.如图为某生物细胞中2对同源染色体上4对等位基因的分布情况。下列不遵循基因自由组合定律的是( ) 8.下图中能正确表示基因的分离定律实质的是（ ） [ 综合强化 ] 9.红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配，F1雌雄果蝇都表现为红眼，这些雌雄果蝇交配产生F2，F2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.眼色的遗传符合基因分离定律 C.眼色和性别表现为自由组合 D.红眼和白眼基因位于X染色体上 10.已知果蝇的长翅和截翅由一对等位基因控制。多只长翅果蝇进行单对交配(每个瓶中有1只雌果蝇和1只雄果蝇)，子代果蝇中长翅∶截翅＝3∶1。据此无法判断的是（ ） A.长翅是显性性状还是隐性性状 B.亲代雌蝇是杂合子还是纯合子 C.该等位基因位于常染色体还是X染色体上 D.该等位基因在雌蝇体细胞中是否成对存在 11.果蝇是常用的遗传学研究的实验材料，如图左侧为果蝇体细胞内染色体组成示意图，右侧是X、Y染色体放大图，请据图回答下列问题： (1)此图所示果蝇的性别是______，该细胞中有____对同源染色体，美国生物学家摩尔根以果蝇为实验材料，运用_____________法(研究方法)，将白眼基因与图中____染色体联系起来，证明了基因位于染色体上。 (2)若一对等位基因(A、a)位于1、2号染色体上，则这个群体中关于该等位基因有____种基因型；若一对等位基因位于X、Y染色体的同源区段Ⅱ上，则这个群体中雄性个体关于该等位基因有____种基因型。 (3)若B、b仅位于X染色体上，分别控制果蝇眼睛的红色和白色，A、a分别控制果蝇翅的长翅和短翅，则短翅白眼雄果蝇的基因型是_________，其减数分裂产生的配子是___________，在产生配子时，遵循的遗传规律是_________________________________。 [ 本讲小结 ] 学科网（北京）股份有限公司 $$