4 第2节 基因在染色体上-【金版新学案】2024-2025学年高中生物必修2 遗传与进化同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 单选）

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。 知识点一　萨顿的假说 1．假说的内容：基因（遗传因子）是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。也就是说，基因就在染色体上。 2．假说的依据：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。 [判断正误] 1．萨顿利用假说—演绎法，推测基因位于染色体上，且基因都位于染色体上。(×) 2．体细胞中基因成对存在，配子中只含1个基因。(×) 3．蝗虫体细胞中的24条染色体，12条来自父方，12条来自母方。(√) 4．萨顿认为染色体和基因在杂交过程中均保持完整性和独立性。(√) 任务　分析萨顿假说过程 1．根据萨顿的假说，请在下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。 应用1.下列关于基因和染色体的叙述，错误的是(　　) A．体细胞中成对的等位基因或同源染色体在杂交过程中保持独立性和完整性 B．受精卵中成对的等位基因或同源染色体一半来自母方，另一半来自父方 C．等位基因是位于一对同源染色体同一位置上的、控制相对性状的基因 D．雌雄配子结合形成合子时，非同源染色体上的非等位基因自由组合 答案：D 解析：减数分裂时，成对的等位基因随同源染色体的彼此分离而分别进入不同的配子中，同时非同源染色体上的非等位基因自由组合，故非同源染色体上的非等位基因自由组合发生在减数分裂过程中，而不是雌雄配子结合形成合子时，D错误。 应用2.（2023·潍坊检测）萨顿依据“基因和染色体的行为存在着明显的平行关系”，提出“基因在染色体上”的假说，以下选项不属于他所依据的“平行”关系的是(　　) 学生用书第49页 A.基因和染色体，在体细胞中都成对存在，在配子中都只有成对中的一个 B．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中也自由组合 C．每条染色体上有多个基因 D．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，也有相对稳定的形态结构 答案：C 解析：每条染色体上携带着许多个基因，这不属于萨顿的假说依据的“平行”关系，C符合题意。 知识点二　基因位于染色体上的实验证据 1．实验者：美国生物学家摩尔根。 2．科学探究方法：假说—演绎法。 3．研究过程 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。 提醒：并非所有的基因都位于染色体上。在真核生物中，细胞核基因位于染色体上，但细胞质基因位于线粒体和叶绿体的DNA上。 [精通教材] 1．（教材P30旁栏“相关信息”）为什么生物学家常用果蝇作为遗传学研究的实验材料？ 提示：①果蝇易饲养；②繁殖快，产生的后代多；③相对性状多且明显。 2．（教材P31“图2-9”）果蝇是一种小型蝇类，以发酵腐烂水果上的酵母为食，因此在有水果的地方常常可以看到。结合教材P31“图2-9　雌雄果蝇体细胞染色体示意图”，回答下列有关问题。 (1)果蝇体细胞中含有4对同源染色体，其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为常染色体，X、Y为性染色体。 (2)性染色体只存在于生殖细胞中吗？ 提示：不是。常染色体和性染色体既存在于体细胞中，也存在于生殖细胞中。 任务一　分析摩尔根果蝇杂交实验 1．根据摩尔根的果蝇杂交实验，回答下列问题： (1)控制果蝇红眼和白眼的基因在遗传时是否遵循基因的分离定律？为什么？ 提示：遵循。因为F1全部为红眼，F2中红眼和白眼的个体数量比为3∶1。 (2)如果控制白眼的基因位于Y染色体上，还能解释摩尔根的果蝇杂交实验吗？为什么？ 提示：不能，若控制白眼的基因位于Y染色体上，则遗传图解为： 与实验现象不符。 学生用书第50页 (3)摩尔根通过测交的方法验证了他的假说，以下是他完成的测交实验之一，该测交实验结果并不能充分验证其假说，需在该实验的基础上再补充设计一个实验方案。请用遗传图解表示你设计的实验方案。 提示：如图 任务二　分析基因在染色体上 2．结合教材P32“图2-11　果蝇X染色体上一些基因的示意图”，回答下列有关问题。 (1)图中控制朱红眼和深红眼的基因不属于（填“属于”或“不属于”）等位基因。 (2)从图中可以看出，基因在染色体上呈线性排列，但其分布是不连续（填“连续”或“不连续”）的。 (3)如何理解基因在染色体上呈线性排列？ 提示：基因的线性排列指的是基因一个接着一个，它们之间没有重复、倒退、分支等现象。但随着现代生物学的发展，重叠基因、跳跃基因等被发现，也使人们认识到基因的线性排列是相对的。 应用3.（2023·福建三明高一期中）摩尔根研究果蝇的眼色遗传实验过程如图所示。下列叙述中错误的是（不考虑X、Y同源区段）(　　) A．果蝇的眼色遗传遵循分离定律 B．摩尔根和孟德尔的豌豆杂交实验一样，都采用了“假说—演绎法”的研究方法 C．F2的红眼雌果蝇中纯合子占1/2 D．选用自然界中的红眼雄果蝇与白眼雌果蝇进行实验不可以确定基因所在位置 答案：D 解析：根据F2的性状分离比为3∶1可知，果蝇的眼色受一对等位基因控制，其遗传遵循分离定律，A正确；摩尔根和孟德尔的豌豆杂交实验一样，都采用了“假说—演绎法”的研究方法，B正确；亲本基因型分别为XWXW、XwY，F1红眼雌、雄果蝇的基因型分别为XWXw、XWY，F2的基因型为XWXW、XWXw、XWY、XwY，F2的红眼雌果蝇中纯合子(XWXW)占1/2，C正确；选用自然界中的红眼雄果蝇与白眼雌果蝇进行实验可以确定基因所在位置，D错误。 应用4.如图是荧光标记染色体上的基因的照片（一个黑点就代表一个基因），下列叙述错误的是(　　) A．该图可以说明基因在染色体上呈线性排列 B．该图是证明基因在染色体上的最直接的证据 C．同一位置上的荧光点相同，说明这四个基因都是相同基因 D．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 答案：C 解析：该图可以说明基因在染色体上呈线性排列，A正确；该图是荧光标记染色体上的基因的照片，是证明基因在染色体上的最直接的证据，B正确；同一位置上的荧光点相同，说明这四个基因是相同基因或等位基因，C错误；基因在染色体上呈线性排列，因此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，D正确。 知识点三　孟德尔遗传规律的现代解释 1．基因分离定律的实质 2．基因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。 [判断正误] 1．基因的分离定律的实质是等位基因随非同源染色体的分开而分离。(×) 2．非同源染色体上的非等位基因一定自由组合。(×) 3．非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合说明核基因和染色体行为存在平行关系。(√) 学生用书第51页 4.等位基因随同源染色体的分开而分离，发生在减数分裂Ⅰ的后期。(√) 任务　从基因与染色体的关系角度理解孟德尔遗传定律 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　　　　　　　　　。 提示：A与a、B与b、C与c (2)上述非等位基因中，能自由组合的有　　　　　　　　　。 提示：A/a与C/c、B/b与C/c (3)分离定律和自由组合定律发生在_________________________________________期。 提示：减数分裂Ⅰ后 (4)不考虑同源染色体非姐妹染色单体间的互换，写出该生物所产生配子的基因组成及比例　　　　　　　　　　　　　　　　。 提示：ABC∶ABc∶abC∶abc＝1∶1∶1∶1 (5)孟德尔遗传定律中的遗传因子与染色体上的基因对应关系是怎样的？ 提示：①分离定律中的一对遗传因子指位于一对同源染色体上的等位基因。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。 [核心归纳] 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 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 3．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孟德尔的遗传规律。 (3)原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。 应用5.（2023·福建宁德高一期中）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，三对基因分别控制不同的相对性状。下列叙述正确的是(　　) A．图中A、a和B、b的遗传遵循基因的自由组合定律 B．基因型为AaBb的个体自交后代会出现4种表型，比例为9∶3∶3∶1 C．如果基因型为AaBb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基因的分离定律 答案：D 解析：图中A和B、a和b基因位于一对同源染色体上，不遵循基因的自由组合定律，因此AaBb的个体自交后代不会出现9∶3∶3∶1的性状分离比，A、B错误；图中A和B、a和b基因位于一对同源染色 体上，如果基因型为AaBb的个体在产生配子时没有发生染色体互换，则它可产生AB和ab 2种配子，C错误；据题意可知，三对等位基因分别单独控制不同的相对性状，三对等位基因的遗传均遵循基因的分离定律，D正确。 应用6.根据如图所示基因在染色体上的分布情况判断，下列选项不遵循自由组合定律的是(　　) 答案：A 解析：A、a与D、d位于一对同源染色体上，其遗传不遵循自由组合定律，A符合题意；A、a与B、B位于两对同源染色体上，A、a与C、c位于两对同源染色体上，C、c与D、d位于两对同源染色体上，在遗传过程中都遵循自由组合定律，B、C、D不符合题意。 学生用书第52页 思维导图 要语必背 1.基因和染色体的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个基因。 3.基因分离定律的实质是在杂合子的细胞中，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。 4.摩尔根的果蝇杂交实验运用了假说—演绎法。 1．（2023·北京高一期中）萨顿假说认为“基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的”，下列关于此推测依据的叙述，错误的是(　　) A．基因和染色体在杂交过程中均能保持完整性和独立性 B．体细胞中基因和染色体均成对存在 C．生殖细胞中基因和染色体均单个存在 D．体细胞中基因的数目与染色体数目相等 答案：D 解析：一条染色体含有多个基因，基因数目与染色体数目不相等，D错误。 2．下列关于果蝇的叙述，错误的是(　　) A．体细胞中有4对同源染色体，3对常染色体，1对性染色体 B．白眼雄果蝇的白眼基因位于X染色体上，Y染色体上无等位基因 C．白眼雄果蝇产生的配子中一半含白眼基因，一半不含白眼基因 D．白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，后代全部表现为红眼 答案：D 解析：设控制果蝇眼色的相关基因用W和w表示，白眼雌果蝇(XwXw)产生的配子只有Xw一种，红眼雄果蝇(XWY)产生的配子有XW和Y两种，雌雄配子随机结合，产生的雌果蝇全为红眼(XWXw)，雄果蝇全为白眼(XwY)，D错误。 3．下列关于基因和染色体在减数分裂过程中行为变化的叙述，错误的是(　　) A．非同源染色体数量越多，非等位基因组合的种类也越多 B．同源染色体分离时，等位基因也随之分离 C．染色单体分开时，复制而来的两个基因也随之分开 D．非同源染色体自由组合，使所有非等位基因也自由组合 答案：D 解析：减数分裂Ⅰ后期，非同源染色体上的非等位基因自由组合，因此非同源染色体数量越多，非等位基因组合的种类也越多，A正确；等位基因位于同源染色体的相同位置上，因此同源染色体分离时，等位基因也随之分离，B正确；复制而来的两个基因存在于姐妹染色单体上，所以染色单体分开时，复制而来的两个基因也随之分开，C正确；非同源染色体自由组合，使非同源染色体上的非等位基因也自由组合，但同源染色体上的非等位基因不能自由组合，D错误。 4．摩尔根研究白眼雄果蝇基因的显隐性及其在染色体上的位置时，经历了若干过程。①白眼性状是如何遗传的，是否与性别有关？②白眼由隐性基因控制，仅位于X染色体上。③对F1红眼雌果蝇进行测交。上面三个叙述各属于哪一过程(　　) A．①为假说，②为推论，③为实验 B．①为观察，②为假说，③为推论 C．①为问题，②为假说，③为实验 D．①为推论，②为假说，③为实验 答案：C 解析：摩尔根研究白眼雄果蝇基因的显隐性及其在染色体上的位置时，采用的方法是假说—演绎法，根据观察现象提出的问题是“白眼性状是如何遗传的，是否与性别有关？”，故①为问题；作出的假说是“白眼由隐性基因控制，仅位于X染色体上，Y染色体上无对应的等位基因”，②为假说；然后利用F1红眼雌果蝇与白眼雄果蝇进行测交，来验证假说是否正确，③为实验，C符合题意。 5．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(♂) 答案：C 解析：据题意可知，白眼(♀)×白眼(♂)，子代都是白眼，A不符合题意；杂合红眼(♀)×红眼(♂)得到的子代中，红眼果蝇雌性和雄性都有，B不符合题意；白眼(♀)×红眼(♂)得到的子代中，雌果蝇都为红眼，雄果蝇都为白眼，C符合题意；杂合红眼(♀)×白眼(♂)得到的子代中，雌果蝇与雄果蝇都有红眼和白眼，D不符合题意。 6.生物学家常把果蝇作为遗传学研究的实验材料。果蝇的黄身与黑身是一对相对性状，由位于常染色体上的等位基因A、a控制，红眼与白眼是一对相对性状，由位于性 学生用书第53页 染色体上的等位基因W、w控制，如图所示。根据所学知识回答有关问题。 (1)图中果蝇的性别是　　　　。摩尔根以果蝇为实验材料，用　　　　　　法证明了基因在染色体上。他和同事的假设是如果控制白眼的基因(w)在X染色体上，而Y染色体不含有它的　　　　，就可以合理地解释白眼的遗传与性别相联系。 (2)如果图示为果蝇原始生殖细胞的染色体示意图，则该细胞在减数分裂Ⅱ后期时有　　　　条染色体，此时细胞名称为　　　　　　　　。 (3)现已通过实验确定了果蝇的黄身(A)对黑身(a)为显性，另一对由位于常染色体上的基因控制的相对性状正常翅(B)对残翅(b)为显性，为进一步确定这两对性状的遗传是否遵循基因的自由组合定律，请设计一个简单的杂交实验加以说明，可供选择的亲本有：黑身残翅、黄身残翅、黄身正常翅，均为纯合个体，雌雄均有若干。（用遗传图解加文字说明） 答案：(1)雄性　假说—演绎　等位基因　(2)8　次级精母细胞　(3)遗传图解如下： 观察并统计F2代的表型及其比例。若测交后代F2的表型及其比例为黄身正常翅∶黄身残翅∶黑身正常翅∶黑身残翅＝1∶1∶1∶1，则符合基因的自由组合定律，否则不符合。 解析：(1)题图中果蝇的两个Ⅰ号染色体为异型的，据此可知其性别是雄性。摩尔根以果蝇为实验材料，用假说—演绎法证明了基因在染色体上。他和同事的假设是如果控制白眼的基因(w)在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因，就可以合理地解释白眼的遗传与性别相联系。(2)分析题图可知，该果蝇的原始生殖细胞即精原细胞中有8条染色体、4对同源染色体，该精原细胞经过染色体复制形成初级精母细胞，初级精母细胞在减数分裂Ⅰ过程中，同源染色体分离分别进入不同的子细胞中，导致所形成的每个次级精母细胞中的染色体数目减半，即每个次级精母细胞中含有4条染色体；在减数分裂Ⅱ后期，连接两条姐妹染色单体的着丝粒分裂，导致染色体数目加倍，即该细胞在减数分裂Ⅱ后期有8条染色体，此时该细胞名称为次级精母细胞。(3)若要通过杂交实验确定果蝇的黄身(A)和黑身(a)、正常翅(B)和残翅(b)这两对性状的遗传是否遵循基因的自由组合定律，可让表型为黄身正常翅(AABB)的双显性纯合子与表型为黑身残翅(aabb)的双隐性纯合子杂交，F1表型为黄身正常翅(AaBb)，对其进行测交，观察并统计后代的表型及其比例。如果测交后代的表型及其比例为黄身正常翅∶黄身残翅∶黑身正常翅∶黑身残翅＝1∶1∶1∶1，则符合基因的自由组合定律，否则不符合。 学科网（北京）股份有限公司 $$