第2章 第2节 基因伴随染色体传递-【金版教程】2024-2025学年高中生物必修2 遗传与进化 创新导学案word（浙科版2019）

第二节　基因伴随染色体传递 [学习目标]　1.说出遗传的染色体学说，领悟学说的提出要有充分的实验证据，养成质疑、求实、创新、合作的科学精神与态度。2.用遗传的染色体学说解释孟德尔定律。 知识点　基因位于染色体上 1．萨顿假说 (1)基因的行为和减数分裂过程中的染色体行为存在平行关系证据 项目 基因 染色体 独立的遗传单位 在杂交实验中始终保持其独立性和完整性 在细胞分裂各时期中保持一定的形态特征 存在形式 等位基因在体细胞中成对存在，一个来自母方，一个来自父方 同源染色体在体细胞中成对存在，一条来自母方，一条来自父方 配子形成时的行为 一对 等位基因互相分离，每个配子中只含成对基因中的一个 减数分裂时，同源染色体彼此分离，每个配子只含同源染色体中的一条 两对或多对 非等位基因自由组合地进入配子 非同源染色体随机地进入配子 (2)提出假说：细胞核内的染色体可能是基因载体，即遗传的染色体学说，说明基因在染色体上。 2．基因位于染色体上的实验证据 (1)实验者：美国遗传学家摩尔根。 (2)实验材料：果蝇。 ①果蝇作为遗传学研究的实验材料的优点 个体小，繁殖快，生育力强，容易饲养。在室温下12天就可繁殖一代。 ②果蝇染色体组成 性别 雌性 雄性 同源染色体 4对 常染色体 3对(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ) 性染色体 同型，用XX表示 异型，用XY表示 (3)实验方法：假说—演绎法。 (4)研究过程 ①实验现象——发现问题 P 红眼(♀)×白眼(♂) ↓ F1 红眼(♀、♂) ↓F1雌雄交配Ｆ F2 红眼(♂、♀)　白眼(♂) a．F2中红眼∶白眼＝3∶1。 b．雌果蝇全是红眼，雄果蝇一半是红眼，一半是白眼。 c．只有雄果蝇有白眼性状，雌果蝇没有。 ②提出问题：白眼性状的表现为何总与性别相关联？ ③理论解释——提出假说 a．假说核心内容：白眼基因是隐性基因，控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体上不含它的等位基因。 b．实验解释(“w”表示白眼基因，“＋”表示红眼基因) ④测交实验——演绎推理、实验验证 a．设计实验——演绎推理 实验一：F1中红眼雌果蝇与亲本白眼雄果蝇杂交 实验二：白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交 b．实验验证：实验结果与理论预期相符。 ⑤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。问题探究 　原核细胞和真核细胞内的所有基因一定位于染色体上吗？ 提示：(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或者细胞质的质粒DNA上。 [例1]　下列叙述中，不能说明核基因和染色体存在平行关系的是(　　) A．非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合 B．体细胞中基因和染色体都是成对存在的 C．体细胞中成对的染色体和基因都是一个来自父方，一个来自母方 D．生物体内的染色体数目和基因数目相同 答案　D [例2]　果蝇的红眼基因(＋)对白眼基因(w)为显性，位于X染色体上。在摩尔根的果蝇杂交实验中，下列叙述正确的是(　　) A．亲本雌果蝇的基因型为X＋Xw B．F2白眼果蝇中既有雄性，又有雌性 C．F1全为红眼果蝇，F2出现性状分离 D．控制果蝇眼色的基因和性染色体上的其他的基因遵循自由组合定律 解题分析　在摩尔根的果蝇杂交实验中，亲本雌果蝇的基因型为X＋X＋，A错误；F2白眼果蝇中只有雄性，雌性全为红眼，B错误；亲本的基因型为X＋X＋、XwY，F1全为红眼果蝇，F2出现性状分离，C正确；由于控制果蝇眼色的基因位于X染色体上，故不遵循自由组合定律，D错误。 答案　C 知识点　遗传的染色体学说可以解释孟德尔定律 1．对分离定律的解释 按照遗传的染色体学说假设控制一对相对性状的等位基因位于一对同源染色体上。如控制种子形状的一对等位基因R和r在某对同源染色体上。 (1)圆形亲本(基因型为RR)经减数分裂产生的配子只含该对同源染色体中的一条，所有配子在这条染色体上都带有R基因。同样，皱形亲本(基因型为rr)所产生的配子都带有r基因。 (2)F1(基因型为Rr)植株细胞内有一对分别来自父母的同源染色体，一条带有R基因，另一条带r基因。 (3)F1植株的每个初级性母细胞所产生的四个配子中，两个带有R基因，两个带有r基因，两类配子的比例为1∶1。 (4)结果：F1的雌、雄配子随机结合，产生的F2中两种表型的数目比为3∶1，即产生了性状分离现象。 2．对自由组合定律的解释 (1)假设控制一对相对性状的等位基因位于一对同源染色体上，控制另一对相对性状的等位基因位于另一对同源染色体上。 (2)在减数分裂的过程中，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，因此处于非同源染色体上的非等位基因也自由组合，从而实现性状的自由组合。 (3)F1产生配子图解 (4)结果：F1产生4种雌配子，4种雄配子；雌雄配子的结合是随机的。产生的F2出现性状分离，其表型的数量比为9∶3∶3∶1。 问题探究 　同源染色体上同一位置的基因一定是等位基因吗？ 提示：不一定。只有在同源染色体的相同位置上，且控制相对性状的基因才是等位基因，否则可能是相同基因。如A和a是等位基因，而A和A、a和a都是相同基因。 　如何根据遗传的染色体学说来改进对分离定律的描述？ 提示：在减数分裂过程中，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，独立地随配子遗传给后代。 　观察下列图示，能正确表示基因分离定律实质的图示是①～③中哪一幅？ 提示：③可揭示基因分离定律实质：控制相对性状的基因在形成配子时彼此分离。 　能用分离定律的结果证明基因是否符合自由组合定律吗？ 提示：不能。因为两对等位基因不管是分别位于两对同源染色体上，还是位于一对同源染色体上，在单独研究时都符合分离定律，都会出现3∶1或1∶1这些比例，无法确定基因的位置，也就没法证明是否符合自由组合定律。 [例1]　如图所示为具有一对同源染色体的细胞，已知位点1的基因是R，则正常情况下位点2和位点4的基因分别是(　　) A．R，R或r B.r，R或r C．R，r D.r，R 答案　A [例2]　甲、乙、丙三图分别表示A－a、B－b两对基因在染色体上的位置情况。假设在通过减数分裂产生配子时没有发生同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换，则下列说法错误的是(　　) A．甲图所示个体自交，后代会出现9种基因型 B．乙图和丙图所示个体分别自交，它们的后代均出现3种基因型 C．乙图与丙图所示个体杂交，后代会出现9种基因型 D．若只考虑如图所示的基因，只有甲图所示个体的遗传遵循基因的自由组合定律 解题分析　甲图所示个体能产生AB、Ab、aB、ab四种数量相等的配子，自交会产生9种基因型的后代，A正确；乙图所示个体只能产生AB、ab两种配子，自交产生的后代基因型有AABB、AaBb、aabb三种，丙图所示个体只能产生Ab、aB两种配子，自交产生的后代基因型有AAbb、AaBb、aaBB三种，B正确；甲图与乙图所示个体杂交，后代会出现AABb、Aabb、AaBB、aaBb 4种基因型，C错误；甲图所示个体的两对基因分别位于两对同源染色体上，因此它的遗传遵循基因的自由组合定律，D正确。 答案　C [例3]　下列关于基因的自由组合定律适用范围的叙述，正确的是(　　) A．不适用于原核生物，适用于所有的真核生物 B．适用于真核生物的所有非等位基因之间 C．可以适用于常染色体上的基因与性染色体上的基因之间 D．不可能是用于控制同一种性状的基因之间 解题分析　基因分离定律和自由组合定律适用于进行有性生殖的真核生物，A错误；基因自由组合定律适用于非同源染色体上的非等位基因，B错误；位于非同源染色体上的多对等位基因控制同一性状时，遵循自由组合定律，D错误。 答案　C 1．下列叙述中正确的是(　　) A．细胞中的DNA都在染色体上 B．减数分裂过程中染色体与核基因的行为存在平行关系 C．细胞中染色体与DNA分子一一对应 D．以上说法均正确 答案　B 解析　细胞中的DNA主要位于染色体上，此外在细胞质中的叶绿体、线粒体中也有少量的DNA，A错误；正常情况下，细胞中的每条染色体只含有一个DNA分子，但在进行分裂的细胞中，复制后每条染色体上有两个DNA分子，且细胞质中的DNA不构成染色体，C错误。 2．科学的研究方法是取得成功的关键，摩尔根等人利用果蝇杂交实验证明了基因在染色体上，他们在研究过程中所运用的科学方法是(　　) A．类比推理法 B．模型构建法 C．同位素标记法 D．假说—演绎法 答案　D 3．正常情况下，下列细胞中最可能不含等位基因的是(　　) 答案　C 解析　图A、B、D中均含同源染色体，均可能含等位基因，图C显示着丝粒分裂，染色单体分开，其两条染色体所含基因一致，一般不含等位基因。 4．某对夫妇的1对同源染色体上的部分基因如图所示，A、b、D分别为甲、乙、丙三种病的致病基因，不考虑同源染色体的交叉互换和基因突变，则他们的孩子(　　) A．同时患三种病的概率是1/2 B．同时患甲、丙两病的概率是3/8 C．患一种病的概率是1/2 D．不患病的概率为1/4 答案　D 解析　由题意可知，父亲产生ABD和aBd两种精子，母亲产生Abd和abd两种卵细胞，后代的基因型为1/4AABbDd(同时患甲病和丙病)、1/4AaBbDd(同时患甲病和丙病)、1/4AaBbdd(只患甲病)和1/4aaBbdd(不患病)。 5．摩尔根等人通过果蝇杂交实验证明了基因位于染色体上，在相关实验中，最早能够推断白眼基因可能位于X染色体上的最关键的实验结果是(　　) A．白眼突变体与野生型(红眼)个体杂交，F1全部表现为野生型，雌雄比例为1∶1 B．F1雌雄个体互相交配，后代出现性状分离，白眼个体全部是雄性 C．F1雌性个体与白眼雄性个体杂交，后代出现白眼个体，且白眼个体中雌雄比例为1∶1 D．A、B、C三项均不能作为推断依据 答案　B 解析　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，只能说明野生型(红眼)对突变型(白眼)是显性性状，据此不能推断白眼基因位于X染色体上，A错误；F1中雌雄果蝇互相交配，后代出现性状分离，且白眼个体全部为雄性，说明这一对性状的遗传与性别有关，可以据此推断白眼基因可能位于X染色体上，B正确，D错误；无论白眼基因是位于X染色体上还是位于常染色体上，F1雌性个体与白眼雄性个体杂交，后代都会出现白眼个体，且白眼个体中雌雄比例为1∶1，C错误。 6.如图表示某种二倍体生物一对同源染色体上的部分基因，以下说法正确的是(　　) A．图中共存在4对等位基因 B．图中粒形的遗传遵循分离定律 C．图中茎高和花色这两对相对性状的遗传遵循自由组合定律 D．在该生物体内，甲染色体上所有的基因控制的性状一定能被观察到 答案　B 解析　等位基因是位于同源染色体同一位置上控制相对性状的基因，图中共存在除花顶生—花顶生之外的3对等位基因，A错误；由于控制粒形这对相对性状的基因位于一对同源染色体上，故其遗传遵循分离定律，B正确；由于控制茎高与花色这两对相对性状的基因位于同一对同源染色体上，故其遗传不遵循自由组合定律，C错误；在该生物体内，甲染色体上有些基因控制的性状可能为隐性性状，将不能被观察到，D错误。 知识点一　基因位于染色体上 1．下列叙述中不能体现基因与染色体平行行为的是(　　) A．基因位于染色体上，染色体是基因的载体 B．形成配子时，细胞中成对的基因分开，同源染色体也分开，分别进入不同的配子 C．形成配子时，细胞中非等位基因自由组合，非同源染色体也自由组合 D．体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方，同源染色体中也如此 答案　A 解析　B、C、D项所示表明基因的行为变化与染色体的行为变化一致，体现了基因与染色体的平行关系，A项仅说明了基因与染色体的关系，未体现两者的平行关系。 2．下列有关减数分裂过程中基因和染色体变化的叙述，不正确的是(　　) A．减数分裂时，同源染色体分开，等位基因也随之分离 B．染色单体分开时，复制而来的两个基因也随之分开 C．非同源染色体自由组合，其上的非等位基因也可以自由组合 D．同源染色体上的基因一定都是等位基因 答案　D 3．假说—演绎法是现代科学研究中常用的一种科学方法，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，采用了假说—演绎法。下列说法错误的是(　　) A．果蝇红白眼色的遗传遵循基因分离定律 B．演绎推理的内容是：若假说成立，F2中红眼与白眼果蝇之比为3∶1 C．用白眼雌果蝇与F1雄果蝇杂交的实验操作属于对解释的实验验证 D．摩尔根提出的假说是：控制果蝇眼色基因仅位于X染色体上而Y上没有它的等位基因 答案　B 解析　根据子二代性状分离比为3∶1可知，果蝇的眼色受一对等位基因控制，其遗传遵循基因的分离定律，A正确；F2中红眼与白眼果蝇之比为3∶1属于已知的实验结果，演绎推理的内容是根据所做假说推论出的现象，B错误。 4．决定果蝇眼色的基因位于X染色体上，其中W基因控制红色性状，w基因控制白色性状。一只红眼雌果蝇与一只红眼雄果蝇杂交，其后代中不可能出现的是(　　) A．红眼雄果蝇 B.白眼雄果蝇 C．红眼雌果蝇 D.白眼雌果蝇 答案　D 解析　先写出亲代基因型。红眼雌果蝇：XWXW或XWXw，红眼雄果蝇：XWY。若XWXW×XWY→XWXW(红眼雌果蝇)、XWY(红眼雄果蝇)；若XWXw×XWY→XWXW(红眼雌果蝇)、XWXw(红眼雌果蝇)、XWY(红眼雄果蝇)、XwY(白眼雄果蝇)。可见，后代中不可能出现白眼雌果蝇。 知识点二　遗传的染色体学说可以解释孟德尔定律 5．在豌豆杂交实验中，紫花与白花杂交，F2中紫花和白花的数量比为787∶277，上述实验结果的实质是(　　) A．紫花基因对白花基因是显性 B．F1自交，后代出现性状分离 C．控制紫花和白花的基因不在一条染色体上 D．等位基因随同源染色体分开而分离 答案　D 6．如图表示一对同源染色体及其上的等位基因，下列说法错误的是(　　) A．1的染色单体与2的染色单体之间发生了交叉互换 B．B与b的分离发生在减数第一次分裂 C．A与a的分离仅发生在减数第一次分裂 D．A与a的分离发生在减数第一次分裂和减数第二次分裂 答案　C 7．基因型为AaBb的植株，自交后代产生的F1有AAbb、AaBb和aaBB三种基因型，其比例为1∶2∶1，其等位基因在染色体上的位置是(　　) 答案　D 解析　从后代的基因型可知，A与b、a与B始终在一起，因此A与b位于同一条染色体上，a与B位于同一条染色体上，D正确。 8．以抗螟非糯性水稻(GGHH)与不抗螟糯性水稻(gghh)为亲本杂交得F1，F1自交得F2，F2的4种表型的数量比为9∶3∶3∶1。则F1中两对基因在染色体上的位置关系是(　　) 答案　C 9．某高等生物基因型为AaBb，经减数分裂能产生四种数量相等的配子。如图为其体内的某个细胞，则(　　) A．该状态下的细胞发生了非同源染色体自由组合 B．②与④上的基因分离体现了分离定律 C．图中基因位点①②③④可能分别是A、b、B、b D．该细胞②④为同源染色体 答案　C 解析　该题图中细胞每一极都含2对同源染色体，所以此图为有丝分裂后期图，不会发生非同源染色体自由组合，A错误；②与④上的基因分离的原因是着丝粒分裂，不能体现分离定律，B错误；该高等生物的基因型为AaBb，②③为同源染色体上的等位基因，①④为非等位基因，②④为相同染色体上的相同基因，因此图中基因位点①②③④可能分别是A、b、B、b，C正确；该细胞②④为相同染色体，②③为同源染色体，D错误。 10．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 答案　D 解析　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，因此，从染色体情况看，它能形成含X和含Y的两种配子，A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、B进入一个配子，a、b进入另一个配子，它们连锁在一起，因此，A、a与B、b之间不能自由组合，C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正确。 11．在亲代产生子代的过程中表现出遗传现象，下列有关叙述正确的是(　　) A．子代获得了父母双方各1/2的染色体，因而也获得了父母双方各1/2的基因 B．亲代的性状是通过染色体传给子代的 C．核基因的传递行为与染色体的行为是一致的 D．基因的自由组合定律的细胞学基础是受精作用进行时精子与卵细胞的自由组合 答案　C 解析　受精卵中的核遗传物质一半来自父方，一半来自母方，而细胞质遗传物质几乎都来自母方，A错误；亲代的性状是通过遗传物质DNA遗传给子代的，B错误；核基因位于染色体上，其传递行为与染色体的行为是一致的，C正确；基因的自由组合定律的细胞学基础是减数分裂时非同源染色体上的非等位基因自由组合，D错误。 12．利用荧光标记基因，得到某生物个体有丝分裂前期细胞中基因在一对同源染色体上的位置图，下列说法错误的是(　　) A．通过遗传的染色体学说能更好地解释孟德尔的遗传定律 B．若其为杂合子，不考虑变异时图中方框内基因应该是等位基因 C．从图中荧光点分布来看，图中是一对含有染色单体的同源染色体 D．摩尔根证明基因在染色体上的实验使用了假说—演绎法的科学研究方法 答案　B 解析　通过遗传的染色体学说能从本质上解释孟德尔提出的分离定律和自由组合定律的实质，A正确；若其为杂合子，不考虑变异时图中方框内基因应该是位于一条染色体上的两个姐妹染色单体上的相同的基因，不是等位基因，B错误；图示为两条染色体，二者形态大小相似、基因位点相同，是一对同源染色体；同时，每条染色体的同一位置有两个基因(荧光点)，可推测染色体中有染色单体，因此图中是一对含有染色单体的同源染色体，C正确。 13．下图为某果蝇两条染色体上部分基因分布的示意图。下列叙述正确的是(　　) A．图中白眼基因与紫眼基因是等位基因 B．有丝分裂后期，基因dp、pr、sn、w会出现在细胞的同一极 C．减数第一次分裂后期，基因w和基因pr彼此分离，分别进入细胞两极 D．减数第二次分裂后期，基因dp、pr、sn、w出现在细胞的同一极 答案　B 解析　在同源染色体的相同位置上控制相对性状的基因是等位基因，图中白眼基因位于X染色体上，紫眼基因位于2号染色体上，二者不是等位基因，A错误；有丝分裂后期，着丝粒分裂，基因dp、pr、sn、w会出现在细胞的同一极，B正确；减数第一次分裂后期，同源染色体分离，X和2号染色体不是同源染色体，可能自由组合进入细胞的一极，因此基因w和基因pr不一定分离，C错误；图中的X染色体和2号染色体是非同源染色体，可能自由组合进入细胞的一极形成次级性母细胞，在减数第二次分裂后期，基因dp、pr、sn、w可能出现在细胞的同一极，D错误。 14．摩尔根用纯种的红眼雌果蝇和白眼雄果蝇杂交，F1不论雄果蝇还是雌果蝇都表现为红眼。F1雌雄果蝇之间相互交配，F2中有红眼也有白眼其比例为红眼∶白眼＝3∶1。回答下列问题： (1)果蝇眼色遗传中，显性性状是________。F2既有红眼也有白眼出现的现象，在遗传学上称为________。 (2)在F2果蝇中，雌性个体的性状表现为____________，雄性个体的性状表现为__________________。 (3)摩尔根及其同事设想，控制果蝇白眼和红眼的基因都位于X染色体上，在Y染色体上没有它们的等位基因。请根据这一设想写出下列果蝇的基因型(眼色基因用B、b表示)：亲代白眼________；F2红眼雄果蝇________；F2红眼雌果蝇______________。 答案　(1)红眼　性状分离　(2)全部为红眼　一半红眼，一半白眼　(3)XbY　XBY　XBXB、XBXb 解析　(1)由亲代为红眼和白眼，F1只有红眼，可知红眼是显性性状，白眼是隐性性状，子二代同时出现白眼和红眼的现象叫性状分离。 15．结球甘蓝的紫色叶对绿色叶为显性，控制该相对性状的两对等位基因(A、a和B、b)分别位于3号和8号染色体上。下表是纯合甘蓝杂交实验的统计数据： 亲本组合 F1株数 F2株数 紫色叶 绿色叶 紫色叶 绿色叶 ①紫色叶×绿色叶 121 0 451 30 ②紫色叶×绿色叶 89 0 242 81 请回答下列问题。 (1)结球甘蓝叶色性状的遗传遵循__________________定律。 (2)表中组合①的两个亲本基因型为______________，理论上组合①的F2紫色叶植株中，纯合子所占比例为________。 (3)表中组合②的亲本中，紫色叶植株的基因型为______________。若组合②的F1与绿色叶甘蓝杂交，理论上后代的表型及比例为____________。 (4)请用竖线(|)表示相关染色体，用点(·)表示相关基因位置，在下图圆圈中画出组合①的F1体细胞的基因型示意图。 答案　(1)基因的(分离和)自由组合 (2)AABB、aabb　　(3)AAbb(或aaBB)　紫色叶∶绿色叶＝1∶1 (4) 解析　(1)控制相关性状的两对等位基因分别位于3号与8号染色体上，则其遗传遵循基因的(分离和)自由组合定律。 (2)由紫色叶×绿色叶→F1全为紫色叶，F2中紫色叶∶绿色叶≈15∶1可知F1为AaBb，则亲本基因型为AABB、aabb。F2紫色叶植株中纯合子(AABB、aaBB、AAbb)为＝。 (3)组合②F2中紫色叶∶绿色叶≈3∶1，则F1为Aabb或aaBb，亲本中紫色叶基因型为AAbb或aaBB，F1与aabb(绿色叶)杂交，理论上后代表型及比例为紫色叶∶绿色叶＝1∶1。 (4)组合①F1(AaBb)体细胞基因型应为两对等位基因分别位于两对同源染色体上。 16 学科网（北京）股份有限公司 $$