2.2 基因在染色体上-【正禾一本通】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.生命观念：通过性染色体上的基因决定的性状与性别有关等，理解生命的结构与功能观。 2.科学思维：利用推理法分析基因和染色体的平行关系。 3.科学探究：尝试运用“假说—演绎”法分析证明基因在染色体上的实验。 4.社会责任：认同科学研究需要丰富的想象力，敢于质疑、探索求真的科学精神，以及对科学的热爱。 任务一　萨顿的假说 1.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。 3.基因和染色体的平行关系 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 下图表示豌豆的杂交实验图解： (1)豌豆的高茎和矮茎受一对等位基因D/d控制，高茎对矮茎为显性性状。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： (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。 1.下列相关叙述错误的是(　　) A.萨顿提出了基因位于染色体上的假说 B.萨顿发现了基因与染色体行为的平行关系 C.萨顿证明了基因位于染色体上 D.萨顿假说的提出并没有科学的实验依据作为支撑 解析：选C。萨顿提出了基因位于染色体上的假说，但并没有证明基因位于染色体上，该假说的提出在当时并没有科学的实验依据作为支撑。 2.(2024·山东泰安高一期中)下列说法不符合萨顿假说观点的是(　　) A.在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对存在的 B.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 C.受精卵中成对的遗传因子分别来自父方和母方，同源染色体也是如此 D.在配子形成时非等位基因自由组合，非同源染色体也是自由组合的 解析：选B。在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对存在的，这是基因和染色体存在平行关系的观点之一，A不符合题意；染色体在配子形成和受精过程中，有相对稳定的形态结构，不能说明基因与染色体之间存在平行关系，B符合题意；精子和卵细胞结合形成受精卵，受精卵中成对的遗传因子一个来自父方，一个来自母方，同源染色体也是如此，这说明基因与染色体之间存在平行关系，C不符合题意；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后期也是自由组合，这说明基因与染色体之间存在平行关系， D不符合题意。 3.如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 解析：选A。该图表示了染色体上的基因在亲代和子代之间的传递情况，但不能说明染色体是基因的主要载体。 任务二　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.实验材料：果蝇。果蝇的染色体分为常染色体和性染色体。 3.实验现象 4.实验现象的解释 (1)控制白眼的基因(用w表示)在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。 (2)遗传图解 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) 5.实验验证：通过测交的方法进行验证。 6.实验结论：控制果蝇红眼、白眼的基因只位于X染色体上→基因位于染色体上。 7.基因与染色体的关系 (1)数量关系：一条染色体上有许多个基因。 (2)位置关系：基因在染色体上呈线性排列。 【深挖教材·P30～31】 1.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(同型) 6＋XY(异型) 2.自然界中性别的决定方式 (1)XY型：性染色体组成XX为雌性，XY为雄性。 (2)ZW型：性染色体组成ZZ为雄性，ZW则为雌性。 (3)有些生物如蜜蜂由受精卵发育而来的为雌性，由卵细胞直接发育而来的为雄性。 3.X、Y染色体的同源区段与非同源区段 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全为红眼，F1雌雄果蝇相互交配，得到F2，F2中红眼和白眼的数量比是3∶1。 (1)摩尔根果蝇杂交实验中，眼色这一相对性状符合什么遗传规律？ 提示：基因分离定律。 (2)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。 (3)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？ 提示：不能。如果控制果蝇眼色的基因位于X、Y染色体同源区段上，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。 (4)可设计哪些测交实验以验证假说？ 提示： (5)若用纯合红眼(雄)与白眼(雌)果蝇杂交能否分析控制眼色的基因只位于X染色体上还是位于X、Y染色体同源区上？ 提示：①若控制眼色的基因只位于X染色体上，图解如下： 结果：子代中雌果蝇为红眼，雄果蝇为白眼。 ②若控制眼色的基因位于X、Y染色体同源区上，图解如下： 结果：子代雌雄果蝇全为红眼。 【易错警示】　生物体细胞中的基因不一定都位于染色体上 (1)真核生物的细胞核基因都位于染色体上，而细胞质中的基因位于细胞的线粒体和叶绿体的DNA上。 (2)原核细胞中无染色体，原核细胞的基因在拟核DNA或细胞质的质粒DNA上。 1.(2024·湖北武汉高一期中)摩尔根和他的学生用果蝇实验证明了基因在染色体上。下列相关叙述与事实不符的是(　　) A.白眼雄蝇与红眼雌蝇杂交，F1全部为红眼，推测白眼对红眼为隐性 B.F1相互交配所得后代中雌蝇均为红眼，雄蝇红、白眼各半，推测控制眼色的基因可能在X染色体上 C.F1雌蝇与亲本白眼雄蝇杂交，后代雌、雄个体中红白眼都各半，结果符合预期 D.白眼雄蝇与红眼雌蝇的杂交，通过眼睛颜色能判断子代果蝇的性别 解析：选D。若相关基因用A/a表示，白眼雄蝇(XaY)与红眼雌蝇(XAXA)杂交，F1全部为红眼果蝇(XAXa、XAY)，雌、雄比例为1∶1，推测白眼对红眼为隐性，A不符合题意；F1中红眼果蝇相互交配，F2代出现性状分离，雌蝇均为红眼，雄蝇红、白眼各半，雌雄表型不同，推测眼色基因在X染色体上，B不符合题意；F1中雌蝇(XAXa)与亲本白眼雄蝇(XaY)杂交，后代出现四种基因型(XAXa∶XaXa∶XAY∶XaY＝1∶1∶1∶1)，白眼果蝇中雌、雄比例为1∶1，后代雌雄个体中红、白眼都各半，结果符合预期，C不符合题意；若白眼雄蝇(XaY)与红眼雌蝇(XAXa)杂交，子代中雌蝇和雄蝇红、白眼均各半，无法通过眼睛颜色判断子代果蝇的性别，D符合题意。 2.(2024·广西百色高一期末)摩尔根通过果蝇眼色的杂交实验，证明了萨顿的假说。如图为果蝇眼色遗传的某个杂交实验图解，下列相关叙述错误的是(　　) A.红眼雄果蝇与白眼雌果蝇杂交，可通过眼色辨别子代的性别 B.F2红眼∶白眼＝3∶1，说明控制该性状的等位基因遵循分离定律 C.F2中白眼的只有雄性，说明控制白眼的基因位于Y染色体上 D.F2的红眼雌果蝇中既有纯合子，也有杂合子，其比例为1∶1 解析：选C。控制果蝇红眼与白眼的基因位于X染色体上，且红眼对白眼为显性，若用W和w分别表示控制红眼与白眼的基因，则红眼雄果蝇与白眼雌果蝇的基因型分别为XWY和XwXw，二者杂交，子代雌果蝇均为红眼(XWXw)、雄果蝇均为白眼(XwY)，因此可通过眼色辨别子代的性别，A正确；亲本红眼雌果蝇与白眼雄果蝇的基因型分别为XWXW和XwY，F1的基因型为XWXw和XWY，F2的基因型及其比例为XWXW∶XWXw∶XWY∶XwY＝1∶1∶1∶1, F2中的红眼∶白眼＝3∶1，F2的分离比可以间接说明控制该性状的等位基因遵循分离定律，B正确；F2中白眼的只有雄性，说明控制白眼的基因位于X染色体上，C错误；结合对B选项的分析可知：F2的红眼雌果蝇中既有纯合子(XWXW)，也有杂合子(XWXw)，其比例为1∶1，D正确。 3.(2024·湖北宜昌高一期中)假说—演绎法是现代科学研究中常用的一种科学方法。下图为摩尔根用果蝇作为材料，证明基因在染色体上的部分实验过程，其中属于假说—演绎法中演绎推理步骤的是(　　) 解析：选D。假说—演绎法中演绎推理步骤通常是测交的遗传图解，即用待测个体与隐性纯合子杂交，摩尔根用果蝇作为材料，证明基因在染色体上的实验中，测交是用白眼雌性与红眼雄性杂交，最终得出眼色的遗传与性染色体相关联，D符合题意。 任务三　孟德尔遗传规律的现代解释 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。 【深挖教材·P32】 1.并不是所有生物中的基因都遵循孟德尔遗传规律，如原核生物细胞中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。 2.并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德尔遗传规律，如叶绿体、线粒体中的基因。 3.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。 【点拨】　(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。 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。 (1)图中属于等位基因的有哪些？ 提示：A与a、B与b、C与c。 (2)图中非等位基因有哪些？ 提示：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，哪些能自由组合？ 提示：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，该生物能产生哪些配子？ 提示：ABC、ABc、abC、abc。 (5)孟德尔遗传规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一对同源染色体上的一对等位基因。 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。 (6)等位基因和非等位基因在染色体上的分布位置有何区别？ 提示：等位基因位于一对同源染色体的相同位置；非等位基因位于非同源染色体上或同源染色体的不同位置。 【归纳提升】　1.分离定律的细胞学基础 2.自由组合定律的细胞学基础 3.等位基因与非等位基因的辨析 项目 等位基因 非等位基因 位置 同源染色体的同一位置 同源染色体的不同位置、非同源染色体 特点 控制一对相对性状 控制不同相对性状 行为 随同源染色体的分开而分离 非同源染色体上的非等位基因，随非同源染色体的自由组合而自由组合 1.(2024·天津高一月考)自由组合定律的细胞学基础是(　　) A.减数分裂时同源染色体的分离 B.减数分裂时非同源染色体的自由组合 C.交配时雌雄个体之间的自由交配 D.受精作用时雌雄配子之间的随机结合 解析：选B。自由组合定律是指在减数分裂形成配子时，非同源染色上的非等位基因的自由组合，因此其细胞学基础是减数分裂时非同源染色体的自由组合，B符合题意。 2.(2024·福建厦门高一期中)下列关于基因和染色体的叙述，正确的是(　　) A.在减数分裂的过程中，非等位基因均能自由组合 B.正常情况下，人体细胞内成对的同源染色体一条来自母方，另一条来自父方 C.减数分裂Ⅰ前期同源染色体分离后，减数分裂Ⅰ后期非同源染色体进行自由组合 D.雌雄配子结合形成受精卵时，非同源染色体上的非等位基因自由组合 解析：选B。在减数分裂的过程中，非同源染色体上的非等位基因发生自由组合，A错误；人体细胞内的同源染色体一半来自母方，另一半来自父方，B正确；减数分裂Ⅰ后期，同源染色体彼此分离的同时，非同源染色体自由组合，C错误；减数分裂产生配子的过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合，D错误。 3.(2024·浙江杭州高一期中)如图是雄性哺乳动物体内处于分裂某时期的染色体示意图。下列相关叙述错误的是(　　) A.该个体的基因型为AaBbDd B.该细胞正在进行同源染色体的配对 C.该细胞分裂完成后只产生2种基因型的精子 D.A、a和D、d基因的遗传遵循自由组合定律 解析：选C。图示雄性哺乳动物体内细胞中两对同源染色体大小相同，都是常染色体，该个体的基因型为AaBbDd，A正确；图示细胞中同源染色体两两配对，处于四分体时期(减数分裂Ⅰ前期)，B正确；由于该细胞发生互换，该细胞分裂完成后能产生4种基因型的精子，C错误；A、a和D、d基因分别位于两对同源染色体上，它们的遗传遵循自由组合定律，D正确。 新情境命题 水稻的核质互作雄性不育系（科学思维）　　 水稻人工去雄进行杂交实验相对而言比较困难，而雄性不育系的出现使得水稻杂交实验变得简单。雄性不育系指的是不能产生正常雄配子，核基因有Ms和ms，质基因有N和S，在核基因(msms)和细胞质基因(S)共同控制下才表现为雄性不育。 【命题设计】 1.考查知识迁移能力 (1)雄性不育系植株在杂交过程中只能做________(填“父本”或“母本”)，不遵循分离定律的基因是____________，其不遵循的原因是__________________________。 2.考查科学思维 (2)就可育、不可育这一对相对性状而言共存在________种基因型，其中不育系基因型为________________。写出不育系与可育个体杂交，后代均可育的杂交方案：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)雄性不育系不能产生精子，杂交过程中只能做母本，位于染色体上的基因遗传遵循分离定律，质基因(N、S)不在染色体上，其遗传不遵循分离定律。(2)就育性而言，有1种不育基因型和5种可育基因型。不育基因型S(msms)；可育基因型：N(MsMs)、N(Msms)、N(msms)、S(MsMs)、S(Msms)，由于不育系只能做母本，其产生的卵细胞提供了受精卵中的细胞质，基因型为S(ms)，父本需要提供一个Ms核基因，可供选择的有N(MsMs)、S(MsMs)两种。 答案：(1)母本　N、S　N、S不在染色体上　(2)5　S(msms)　S(msms)×N(MsMs)或S(msms)×S(MsMs) 课堂小结　巩固提升 【教材答疑】 问题探讨　　　　　　　　　　 P29 1.因为基因位于染色体上，要测定某个基因的序列，首先要知道该基因位于哪条染色体上。如果要测定人类基因组的基因序列，就要知道包含人类基因组的全部染色体由哪些染色体组成。 2.人有22对常染色体和1对性染色体。在常染色体中，每对同源染色体的形态、大小相同， 结构相似，上面分布的基因相同或是等位基因，所以只对其中1条进行测序就可以了。而性染色体X和Y的差别很大，基因也大不相同，所以需要对两条性染色体都进行测序，因此人类基因组计划测定了22条常染色体和两条性染色体X和Y，共24条。如果测定全部46条染色体，耗资巨大， 工作量会增加一倍，但得到的绝大多数基因序列都是重复的。 思考·讨论 P30 同意。假设控制高茎的显性基因用D表示，控制矮茎的隐性基因用d表示，分别标注在染色体上的横线旁(如图所示)。 P31 1.能。可用白眼雄果蝇与F1的红眼雌果蝇进行测交实验，如果后代中出现红眼雌果蝇、白眼雌果蝇、红眼雄果蝇和白眼雄果蝇这4种类型，且数量各占1/4；再选用其中的白眼雌果蝇与红眼雄果蝇交配，如果子代中雌果蝇都是红眼，雄果蝇都是白眼，则可以证明。 2.不能。如果控制白眼的基因在Y染色体上，控制红眼的基因在X染色体上，因为X染色体上的红眼基因对白眼基因为显性，所以子代不会出现白眼雄果蝇，这与摩尔根的果蝇杂交实验结果不符；如果控制白眼的基因在Y染色体上，且X染色体上没有显性红眼基因，白眼雄果蝇与红眼雌果蝇的杂交后代中雄果蝇全为白眼，也不能解释。 [练习与应用·P32] 一、概念检测 1.(1)√　(2)×　2.B　3.D 二、拓展应用 1.红眼雌果蝇的基因型有XWXW和XWXw两种类型，白眼雄果蝇的基因型为XwY。如果基因型为XWXW的红眼雌果蝇与基因型为XwY的白眼雄果蝇杂交，则子一代无论雌雄全部为红眼；如果基因型为XWXw的红眼雌果蝇与基因型为XwY的白眼雄果蝇杂交，那么子代无论雌雄都是既有红眼，也有白眼，因此无法通过眼睛颜色判断子代果蝇的性别。眼睛颜色不同的果蝇杂交实验，共有红眼雌果蝇(XWXW或XWXw)与红眼雄果蝇(XWY)、红眼雌果蝇(XWXW或XWXw)与白眼雄果蝇(XwY)、白眼雌果蝇(XwXw)与白眼雄果蝇(XwY)、白眼雌果蝇(XwXw)与红眼雄果蝇(XWY)杂交等组合。只有白眼雌果蝇(XwXw)与红眼雄果蝇(XWY)杂交的子代，红眼全为雌性，白眼全为雄性，能够通过眼睛颜色判断子代果蝇的性别。 2.这些生物虽然体细胞中的染色体数目减少了一半，但仍具有一整套非同源染色体，这一套染色体携带着控制该种生物所有性状的一整套基因。 3.人的体细胞中染色体数目的变异，会严重影响生殖、发育等生命活动，未发现其他常染色体数目变异的婴儿，很可能是发生这类变异后的受精卵不能发育，或发育至胚胎早期就死亡了。 【体系构建】 【核心语句】 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的分开而分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。 5.摩尔根的果蝇杂交实验利用了假说—演绎法。 学科网（北京）股份有限公司 $$