2.2 基因在染色体上课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

第2节 基因在染色体上 1 任务一 萨顿的假说 任务二 基因位于染色体上的实验证据— —摩尔根的果蝇杂交实验 任务三 孟德尔遗传规律的现代解释 ◆ 预习梳理 ◆ 预习检测 ◆ 任务活动 ◆ 备用习题 2 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，即基因就在 ________上。 2.依据：基因和染色体的行为存在着明显的______关系。 染色体 平行 预 习 梳 理 3 二、基因位于染色体上的实验证据 1.研究者:美国生物学家________。 摩尔根 2.实验材料:______。 果蝇 (1)体细胞染色体组成：含有3对常染色体与1对性染色体。雌果蝇中， 性染色体是______的，用 表示；雄果蝇中，性染色体是______的， 用 表示。 同型 异型 (2)作为遗传学实验材料的优点：________，________，子代数量多， 染色体数量少，便于观察等。 易饲养 繁殖快 3.研究过程：摩尔根运用____________法进行实验探究，证明了基因 在染色体上。 假说—演绎 预 习 梳 理 4 三、孟德尔遗传规律的现代解释 1.基因的分离定律的实质 在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的__________，具有一定 的________;在减数分裂形成配子的过程中，__________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。 等位基因 独立性 等位基因 2.基因的自由组合定律的实质 位于非同源染色体上的____________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__________彼此分离的同时，非 同源染色体上的____________自由组合。 非等位基因 等位基因 非等位基因 预 习 梳 理 5 (1)萨顿提出“基因在染色体上”，但没有证明这一结论。( ) √ (2)蝗虫体内的各种细胞中基因都是成对存在的,染色体也是成对存在 的。( ) × [解析] 在蝗虫的配子中基因不是成对存在的,也没有同源染色体存在。 (3)孟德尔和摩尔根都是通过测交实验验证其假说。( ) √ (4)细胞中所有的基因都位于染色体上。( ) × [解析] 原核生物无染色体,另外线粒体和叶绿体中的基因也不位于染 色体上。 预 习 检 测 6 (5)一对等位基因应位于一对同源染色体上。( ) √ (6)摩尔根等人绘制出了果蝇各种基因在染色体上的相对位置图。 ( ) √ (7)非等位基因在形成配子时都是自由组合的。( ) × [解析] 只有非同源染色体上的非等位基因才能自由组合。 预 习 检 测 7 任务一 萨顿的假说 【情境】 1903年，美国遗传学家萨顿用某种蝗虫细胞作为实验材料， 研究精子和卵细胞的形成过程。他发现孟德尔假设的一对遗传因子 (即等位基因)的分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。 任 务 活 动 8 ［分析］ (1)萨顿得出假说的过程 基因在染色体上 任 务 活 动 9 (2)基因和染色体的关系 比较项目 基因的行为 染色体的行为 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，__________相对稳定 存在 体细胞 成对 ______ 配子 ______ ______ 形态结构 成对 成单 成单 任 务 活 动 10 比较项目 基因的行为 染色体的行为 体细胞中 来源 成对的基因，一个来自 ______，一个来自 ______ 一对同源染色体，一条来自 ______，一条来自______ 形成配 子时 等位基因______，非等 位基因__________ 同源染色体______，非同源染 色体__________ 推论：基因和染色体之间具有平行关系 父方 母方 父方 母方 分离 自由组合 分离 自由组合 (续表) 任 务 活 动 11 (3)萨顿经推理得出的结论——基因在染色体上是否正确？并分析原因。 提示：不能确定。推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确 与否，还需要观察和实验的检验。 任 务 活 动 12 例1 [2024·河南新乡月考] 已知果蝇的体细胞中有4对同源染色体， 根据萨顿的假说，关于该昆虫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基因 B.果蝇的体细胞中只含有成对基因中的一个 C.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 D.果蝇的4对同源染色体上含有的基因可同时来自于父方，也可同时 来自于母方 √ 任 务 活 动 13 [解析] 果蝇的精子中含有成对基因中的一个，A错误； 果蝇的体细 胞中含有成对的基因，B错误； 基因和染色体在体细胞中都是成对 存在，在配子中都只有成对中的一个，C正确； 同源染色体一条来 自父方，一条来自母方，因此果蝇的4对同源染色体上含有的基因不 可同时来自于父方，也不可同时来自于母方，D错误。 任 务 活 动 14 任务二 基因位于染色体上的实验证据——摩尔根的果蝇杂交实验 【资料1】 阅读教材P30~P31“基因位于染色体上的实验证据”内容。 1.进行实验 1910年5月，在摩尔根蝇室的大群野生型红眼果蝇中出现了一只白眼雄 果蝇，摩尔根利用这只白眼雄果蝇与野生型红眼雌果蝇进行了如下杂交 实验： 任 务 活 动 15 实验分析： (1)实验所研究的是果蝇的______和______这 一对相对性状。 红眼 白眼 (2) 全为红眼，______是显性性状。 红眼 (3)中红眼∶白眼 ，符合______定律。 分离 (4) 中只有______果蝇出现白眼性状。 雄性 任 务 活 动 16 2.提出问题 通过实验，摩尔根证实了________________的正确性，同时发现了 ________________________________这一问题。 孟德尔遗传理论 果蝇白眼的遗传总是与性别相关联 3.作出假说 (1)假说内容:________________________________________________ _________。 控制白眼的基因在染色体上，染色体上不含有它的等位基因 任 务 活 动 17 (2)对果蝇杂交实验现象的解释: 配子 (红眼雌性) (红眼雄性) (红眼雌性) (__________) 白眼雄性 任 务 活 动 18 4.演绎推理 该假说正确与否可通过测交实验进行验证，测交实验可有两种交配 方式(其中可看作杂合子、 可看作纯合子)。请尝试写出这两 种交配方式的遗传图解： 任 务 活 动 19 (1) 红眼雌果蝇与亲本纯合白眼雄果蝇测交。 [答案] 任 务 活 动 20 (2)白眼雌果蝇和红眼雄果蝇进行测交。 [答案] 任 务 活 动 21 5.实验验证:摩尔根等人通过______等方法，进一步验证了这些解释。 测交 6.得出结论： _______________________________________，从而用实验证明了基 因在染色体上。 决定果蝇红眼和白眼的基因位于染色体上 任 务 活 动 22 【资料2】 下图表示摩尔根和他的学生利用荧光标记技术标记的果 蝇 染色体上一些基因的示意图,据图回答有关问题: ［分析］ (1)基因和染色体的关系:一条染色体上有_____个基因,基因在染色体上 呈______排列。 许多 线性 (2)图中控制朱红眼和深红眼的基因________(填“属于”或“不属于”)等 位基因。 不属于 任 务 活 动 23 (3)从图中可以看出，基因在染色体上的分 布是________(填“连续”或“不连续”)的。 不连续 (4)“基因在染色体上”这一结论是否适用于 所有生物？ 提示：“基因在染色体上”这一结论只适用于真核生物，真核生物的 基因主要在染色体上；原核生物、病毒无染色体，故不适用于“基因 在染色体上”这一结论。 任 务 活 动 24 例2 [2024·湖北武汉期末] 摩尔根和他的学生用纯合红眼和纯合白眼 果蝇进行杂交实验，从而证明了基因在染色体上。下列相关分析错 误的是( ) A.的雌雄个体均为杂合子， 的红眼雌蝇包括纯合子和杂合子 B.雌蝇均为红眼，雄蝇红、白眼各半，推测眼色基因位于 染色体上 C.白眼雌蝇与红眼雄蝇的杂交后代表现为雌蝇全红眼、雄蝇全白眼 D.出现红眼∶白眼 的性状分离比，说明眼色至少受到一对等 位基因控制 √ 任 务 活 动 25 [解析] 摩尔根和他的学生用纯合红眼和纯合白眼果蝇进行杂交实验， 亲本白眼雄蝇与红眼雌蝇杂交， 的基因型为 ，雌雄个体与 相互交配，子代的基因型为 、、、，因此的雌雄个体不全为杂合子， 的红眼雌蝇包括纯合子和杂合子，A错误； 雌蝇均为红眼，雄蝇红、 白眼各半，由于白眼性状只在雄果蝇中出现，推测眼色基因在 染色 体上，B正确；白眼雌蝇与红眼雄蝇杂交，即、 杂交，子 代的基因型为、 ，子代雌蝇均为红眼，雄蝇均为白眼，C 正确；出现红眼∶白眼 的性状分离比，说明眼色至少受到一 对等位基因控制，控制眼色的基因遵循基因分离定律，D正确。 任 务 活 动 26 例3 果蝇的大翅和小翅是一对相对性状，由一对等位基因A、 控制。 现用大翅雌果蝇和小翅雄果蝇进行交配，再让 雌雄个体相互交配， 实验结果如下表： 雌果蝇 雄果蝇 大翅620 大翅617 大翅2159 大翅1011 小翅982 下列分析错误的是( ) 任 务 活 动 27 A.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 染色体上 D. 中雌果蝇基因型相同，雄果蝇有两种基因型 √ 任 务 活 动 [解析] 大翅雌果蝇和小翅雄果蝇进行交配， 全是大翅果蝇，所以 大翅对小翅为显性，A正确；根据题中信息“ 大翅雌果蝇2159只， 大翅雄果蝇1011只，小翅雄果蝇982只”可知，中大翅∶小翅 ， 故果蝇的翅形遗传符合基因分离定律，B正确；因为 表型与性别有 关，推知控制翅形的基因位于染色体上，亲本的基因型为 、 ，的基因型为、，的基因型为、 、 ，C正确，D错误。 任 务 活 动 29 任务三 孟德尔遗传规律的现代解释 【资料】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(以精原细胞为例) 任 务 活 动 30 (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(以精原细胞为例) 任 务 活 动 31 ［分析］ (1)减数分裂过程中，等位基因分离发生的具体时期是______________， 非等位基因自由组合发生的具体时期是________________。 减数分裂Ⅰ后期 减数分裂Ⅰ后期 (2)精卵结合过程中，不同基因组成的配子随机结合，遵循基因的自由组 合定律吗？________。 不遵循 (3)线粒体和叶绿体中也有基因存在，它们的遗传遵循孟德尔遗传规 律吗？________。 不遵循 任 务 活 动 32 【情境】 如图是某生物细胞内染色体和基因的分布图, ①②和③④是两对同源染色体。 ［分析］ (1)图中属于等位基因的是___________________。 A与、B与、C与 (2)图中所示非等位基因是______________________________。其中 能自由组合的是____________________，它们的位置关系是位于 ______________上。 和、和、和 和、和 非同源染色体 任 务 活 动 33 (3)不考虑同源染色体的非姐妹染色单体间的互换，该生物所产生配 子的基因组成及比例为__________________________________。 任 务 活 动 34 1.孟德尔遗传规律的适用范围：进行有性生殖的真核生物的核基因遗传。 2.遗传的分离定律和自由组合定律都发生在减数分裂 Ⅰ 后期，其实质 简单描述为等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。 3.自由组合定律适用的前提是对等位基因位于 对同源染色 体上。 任 务 活 动 35 例4 [2024·江西赣州期中] 下列有关基因分离定律和基因自由组合定 律的说法，错误的是( ) A.孟德尔在研究分离定律和自由组合定律时，都用到了假说—演绎法 B.二者都只适用于进行有性生殖的真核生物的细胞核基因 C.等位基因的分离和非等位基因的自由组合都只发生在减数第一次 分裂 D.基因分离定律是基因自由组合定律的基础 √ 任 务 活 动 36 [解析] 假说—演绎法是科学研究中常用的方法，孟德尔以豌豆为实 验材料，运用假说—演绎法得出遗传的两大定律，A正确；染色体只 存在于细胞核中，分离定律和自由组合定律揭示的都是进行有性生 殖的生物细胞核基因的遗传规律，B正确；减数第一次分裂后期，等 位基因随着同源染色体的分开而分离，非同源染色体上的非等位基 因自由组合，但如果减数第一次分裂的前期发生过互换，那么等位 基因的分离也可以发生在减数第二次分裂的后期，C错误；基因自由 组合定律的实质是同源染色体上等位基因分离，非同源染色体上非 等位基因自由组合，基因分离是考虑一对等位基因，而自由组合是 考虑两对或两对以上的等位基因，因此基因分离定律是自由组合定 律的基础，D正确。 任 务 活 动 37 例5 某植物体细胞内三对基因在染色体上的位置情况如图所示，三 对基因分别单独控制不同相对性状，下列叙述正确的是( ) A.图中A、和B、 的遗传遵循自由组合定律 B.基因型为 的个体自交后代会出现4种表型，比 例为 C.如果基因型为 的个体在产生配子时没有发生染 色体互换，则它可产生4种配子 D.三对基因的遗传均遵循分离定律 √ 任 务 活 动 38 [解析] 图中A、和B、 位于一对同源染色体 上，因此A、和B、 的遗传不遵循基因的自 由组合定律， 个体自交后代不会出现 的性状分离比，A、B错误；如果基因 型为 的个体在产生配子时没有发生染色 体互换，则它可产生2种配子，C错误；三对 等位基因的遗传均遵循分离定律，D正确。 任 务 活 动 39 1．下列不属于萨顿假说中对基因与染色体关系的描述的是（     ） A．基因在染色体上呈线性排列 B．体细胞中基因成对存在 C．体细胞中染色体也是成对存在 D．基因在杂交过程中保持独立性 √ 备 用 习 题 [解析] 摩尔根和他的学生们经过十多年努力，发明了测定基因位于染色体上的相对位置的方法，并绘出了第一幅果蝇各种基因在染色体上的相对位置图，同时也说明了基因在染色体上呈线性排列，故该观点不属于萨顿假说，A错误；萨顿假说的内容为：①基因在杂交过程中保持完整性和独立性；②在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对的；③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；④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的后期也是自由组合，B、C、D正确。 备 用 习 题 41 2．下列关于摩尔根的果蝇遗传实验和实验方法的叙述，正确的是（　　） A．果蝇的杂交实验中，F1的个体都为红眼，肯定了融合遗传 B．孟德尔、摩尔根、萨顿均使用了“假说-演绎法”的科学方法 C．F2特定分离比的出现依赖于基因的分离、雌雄配子随机结合及足够的样本基数等 D．摩尔根将眼色基因与特定染色体联系起来，但眼色的遗传不支持孟德尔的理论 √ 备 用 习 题 [解析] 融合遗传的特点是，如果两亲本性状不同，子代的性状介于两亲本之间，果蝇的杂交实验中，F1的表型与亲本之一相同，否定了融合遗传，A错误；萨顿使用的是类比推理法，B错误；孟德尔的杂交试验中，实现的分离比必须同时满足：F1形成雌雄配子种类相同（即依赖基因的分离），雌、雄配子结合的机会相等，F2不同基因型的个体存活率相等，观察的子代样本数目足够多等，C正确；摩尔根的研究结果将相应基因与特定的染色体联系起来，眼色的遗传遵循孟德尔的基因分离定律，D错误。 备 用 习 题 43 3．如图是教材中荧光标记染色体上基因的照片,下列关于该图的说法错误的是 ( ) A.该图是证明基因在染色体上的最直接的证据 B.从荧光点的分布来看,图中是一对含有染色单体的同源染色体 C.相同位置上的同种荧光点,说明这四个基因是相同基因 D.该图可以说明基因在染色体上呈线性排列 √ 备 用 习 题 [解析] 由图可知,基因在染色体上呈线性排列,该图是证明基因在染色体上的最直接的证据,A、D正确;从荧光点的分布来看,每条染色体上的被荧光标记的基因呈对称分布,推测图中是一对含有染色单体的同源染色体,B正确;在不同的染色体上,相同位置上的同种荧光点,可能是相同的基因,也可能是等位基因,C错误。 备 用 习 题 45 4．下列各种基因型的个体自交后代表型比例为9∶3∶3∶1的是 ( ) √ A B C D [解析] C项中两对基因分别位于两对同源染色体上,其遗传遵循自由组合定律,且两对基因都杂合,所以该个体自交后代表型比例为9∶3∶3∶1。 备 用 习 题 5.如图为果蝇某细胞染色体及部分基因位置示意图,请据图回答问题: (1)图示细胞代表　 　性果蝇的染色体图解。 [解析] 图示细胞中1、2号为性染色体,二者大小形态不同,1号为X染色体,2号为Y染色体,所以图中细胞代表雄性果蝇的染色体图解。 [解析] A/a位于常染色体上,杂合子灰身雌、雄果蝇(Aa)交配,F1为AA∶Aa∶aa=1∶2∶1,灰身果蝇(AA∶Aa=1∶2)中杂合子所占的比例是2/3。 (2)已知果蝇的灰身(A)对黑身(a)为显性,基因型如图所示的杂合子灰身雌、雄果蝇交配,F1的灰身果蝇中杂合子所占的比例是　 　。  雄 2/3 备 用 习 题 (3)已知红眼(D)对白眼(d)为显性,基因在染色体上的位置如图所示,该果蝇的表型是　 　。现与一红眼雌果蝇交配,后代中白眼雄果蝇占1/4,则亲本雌果蝇的基因型是　 　。  [解析] D/d位于X染色体上,图中果蝇的基因型为XDY,该果蝇的表型是红眼。XDY与一红眼雌果蝇(XDXD或XDXd)交配,后代中白眼雄果蝇(XdY)占1/4,则亲本雌果蝇的基因型是XDXd。 XDXd 红眼 备 用 习 题 (4)控制体色和眼色的两对等位基因(A/a和D/d)的遗传　 　(填“遵循”或“不遵循”)自由组合定律。 [解析]由图可知A/a位于常染色体上,D/d位于X染色体上,二者是非同源染色体上的非等位基因,其遗传遵循自由组合定律。 遵循 备 用 习 题 6. 减数分裂过程中同源染色体或姐妹染色单体偶尔分离失败,导致配子中的染色体数异常,继而导致子代的染色体数目异常。若某一对染色体变为一条,这种个体称为单体;若某一对染色体变为三条,这种个体称为三体。图1表示某雄性动物一个细胞在减数分裂时发生染色体不分离的现象,其中1、2为染色体编号,①-⑥表示细胞；图2为测定不同细胞中的染色体数目和核DNA数目。 图1 图2 备 用 习 题 图1 (1)图1中细胞①的是由于　 (时期) 染色体未分离形成,若④变形为精子后与正常卵细胞 结合,产生的子代将会是　   体。 减数第一次分裂后期　  [解析]分析题意可知：细胞①为次级精母细胞，由于 同源染色体在减数第一次分裂分开，故不应该含有同源染色体，所以细胞①的形成是由于在减数第一次分裂后期，2号染色体不分离导致。细胞④含有3条染色体，其中2号染色体多了1条，故变形为精子后与正常卵细胞结合，产生的子代其体细胞中2号染色体数目由3条，即为三体。 三 备 用 习 题 (2)据图1推断,正常情况下,此动物体细胞中应有　 　  条染色体。 [解析]据图推断，可知此时细胞①中含有3条染色体，其中含有一对2号染色体的原因是，在减数第一次分裂的后期未分离导致，故正常情况下，该次级精母细胞应只含有2条染色体，所以此动物体细胞中应有4条染色体。 图1 4 备 用 习 题 (3)请在图1中画出细胞⑥的染色体组成。 图1 [答案] 备 用 习 题 (4)图2中可以表示染色单体分离的是细胞 （填字母）。 [解析]细胞c、g中，染色体数与核DNA数之比为1:1，因此两细胞内可发生染色单体的分离。 图2 c、g 备 用 习 题 $$