第2章 第2节 基因在染色体上（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中生物学必修第二册（人教版2024）

第2节　基因在染色体上 [课标要求]1.阐述萨顿假说的依据和内容(生命观念)。2.阐述孟德尔遗传规律的现代解释(生命观念)。 知识点1　萨顿假说 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。也就是说，基因就在__染色体__上。 2．依据 基因和__染色体__行为存在着明显的__平行__关系。 (1)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__。 (2)在体细胞中基因成对存在，__染色体__也是成对的。在配子中只有成对的__基因__中的一个，同样，也只有成对的__染色体__中的一条。 (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后期也是自由组合的。 知识点2　基因位于染色体上的实验证据——摩尔根的果蝇杂交实验 1.问题的提出 2．假设解释——提出假设 (1)假设：控制果蝇红眼、白眼的基因只位于X染色体上，Y染色体上无相应的等位基因。 (2)对杂交实验的解释 F2 ♀ __XW__ __Y__ __XW__ XWXW (红眼雌性) XWY(红眼雄性) __Xw__ XWXw (红眼雌性) XwY(__白眼雄性__) 3．验证方法——__测交__ 4．实验结论：基因在__染色体__上。 5．基因与染色体的关系 一条染色体上有__许多__个基因，基因在染色体上呈__线性__排列。 思考1：所有的基因都在染色体上吗？哪种染色体上的基因所控制的性状与性别有关？ 提示　对于真核生物而言，部分基因位于细胞质基质中，如线粒体和叶绿体中含有少量基因。性染色体上的基因控制的性状与性别相关联。 知识点3　孟德尔遗传规律的现代解释 项目 基因的分离定律 基因的自由组合定律 染色体上的基因特点 同源染色体上的等位基因具有一定的①__独立性__ 位于②__非同源染色体__上的非等位基因的分离或组合是③__互不干扰__的 发生时间 减数分裂过程中 结果 等位基因随同源染色体的分开而④__分离__ 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⑤__自由组合__ 思考2：非等位基因的遗传规律都遵循孟德尔的自由组合定律吗？ 提示　不都遵循。遵循孟德尔的自由组合定律的基因是位于非同源染色体上的非等位基因，而位于同源染色体上的非等位基因则不能自由组合。 (教材P31“图2-9”拓展)根据雌雄果蝇体细胞染色体示意图，回答下列问题： 　　 (1)果蝇体细胞中有__4__对染色体，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是__3__对常染色体，1对是__性染色体__。在雌果蝇中，这对性染色体是同型的，用__XX__表示；在雄果蝇中，这对性染色体是异型的，用__XY__表示。 (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。 探究点1　摩尔根果蝇杂交实验的分析 1．实验材料——果蝇 (1)果蝇作为遗传学研究实验材料的优点 ①个体小、容易饲养。 ②繁殖速度快，10多天就可繁殖一代。 ③后代数量大，一只雌果蝇一生能产生几百个后代。 ④有明显的相对性状，便于观察和统计。 ⑤染色体数目少(4对)，便于观察。 (2)果蝇的染色体组成(如图所示) 果蝇的体细胞中有4对染色体，包括3对常染色体和1对性染色体。在雌果蝇中，性染色体是同型的，用XX表示；在雄果蝇中，性染色体是异型的，用XY表示。 2．实验过程及现象 (1)图解 P　　　　红眼(♀)×白眼() 　　　　　　　　　 F1　　　　　　红眼(♀、) 　　　　　　　　　雌雄交配 F2　3/4白眼(♀、)　1/4白眼() (2)结论：白眼性状的表现总是与性别相联系。 3．验证(测交实验) (1)过程 (2)测交结果：后代中红眼∶白眼＝1∶1，符合分离定律。 (3)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。 萨顿的假说是以蝗虫细胞作为材料，在研究其减数分裂及受精作用等基础上提出的，他没有发现基因在染色体上的直接证据；摩尔根的果蝇杂交实验证明了基因位于染色体上。 【例1】 摩尔根研究果蝇的眼色遗传实验过程如图所示，控制红眼/白眼的基因用W/w表示。下列相关叙述错误的是(　　) 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，亲本中白眼雄果绳的基因型是XwY D．F2中的红眼雌果蝇的基因型只有XWXW 答案　D 解析　F2中红眼和白眼的比例为3∶1，说明果蝇的眼色遗传遵循基因的分离定律，A项正确；摩尔根的果蝇杂交实验和孟德尔的豌豆杂交实验都采用了假说—演绎法，B项正确；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，C项正确；F2中红眼雌果蝇的基因型有XWXW和XWXw，D项错误。 【例2】 (2022·江苏改编)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互交后代中雌蝇均为红眼，雄蝇红、白眼各半，推测红、白眼基因在X染色体上 C．F1雌蝇与白眼雄蝇回交，后代雌雄个体中红白眼都各半，结果符合预期 D．白眼雌蝇与红眼雄蝇的杂交后代有白眼雌蝇、红眼雄蝇例外个体，可用显微观察例外个体基因型 答案　D 解析　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项正确；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，推测红、白眼基因在X染色体上，B项正确；F1中雌蝇(XAXa)与白眼雄蝇(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1∶1，后代雌雄个体中红白眼都各半，结果符合预期，C项正确；白眼雌蝇(XaXa)与红眼雄蝇(XAY)杂交，后代雄蝇(XaY)全部为白眼，雌蝇全为红眼(XAXa)，后代可能有白眼雌蝇、红眼雄蝇例外个体，但不能用显微观察例外个体基因型，D项错误。 探究点2　孟德尔遗传规律的现代解释 1．孟德尔的遗传因子与染色体上基因的对应关系 (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遗传因子指非同源染色体上的非等位基因。 2．分离定律的细胞学解释 (1)图解 (2)分离定律的细胞学基础：等位基因随同源染色体的分开而分离 3．自由组合定律的细胞学解释 (1)图解 (2)自由组合定律的细胞学基础：等位基因随同源染色体的分开而分离的同时，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。 不同生物的性状遗传方式 (1)进行有性生殖生物的性状遗传：进行有性生殖的生物产生生殖细胞时，控制同一性状的成对基因彼此分离，控制不同性状的基因自由组合，分别进入不同的配子中。 (2)原核生物的性状遗传：原核生物或非细胞结构的生物(如病毒)不进行减数分裂，不进行有性生殖；细菌等原核生物和病毒的遗传物质数目不稳定，变化无规律。 (3)核遗传与质遗传：真核生物细胞核内染色体会发生规律性的变化，遵循孟德尔遗传规律；细胞质中遗传物质的变化和细胞核不同，不遵循孟德尔遗传规律，而是具有母系遗传的特点。 (4)分离定律适用于一对相对性状的遗传，自由组合定律适用于两对及多对非同源染色体上相对性状的遗传。 【例3】 下列有关孟德尔遗传定律的现代解释，错误的是(　　) A．等位基因随着同源染色体的分开而分离 B．同源染色体上的非等位基因可以自由组合 C．减数分裂Ⅰ后期非同源染色体会自由组合 D．非同源染色体上的非等位基因可以自由组合 答案　B 解析　减数分裂形成配子的过程中，等位基因随着同源染色体的分开而分离，A项正确；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，B项错误、D项正确；减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合，C项正确。 【例4】 据图分析，下列两对等位基因的遗传都遵循自由组合定律的一组是(　　) ①与　②与　③与　④与　⑤与　⑥与 A．①②③④ B．①②⑤⑥ C．②③④⑤ D．③④⑤⑥ 答案　C 解析　两对等位基因位于两对同源染色体上才遵循自由组合定律，结合图示可知，A/a与D/d位于一对同源染色体上，不遵循基因的自由组合定律，B/b与C/c也位于一对同源染色体上，同样不遵循基因的自由组合定律，因此②③④⑤ 正确。 核心知识小结 [网络构建] [答题必备] 1．摩尔根运用“假说—演绎法”，通过果蝇杂交实验证明了萨顿假说。 2．果蝇正常体细胞中含有3对常染色体和1对性染色体。 3．基因位于染色体上，一条染色体上有许多个基因，基因在染色体上呈线性排列。 4．等位基因是指位于同源染色体的同一位置上，控制着相对性状的基因；非等位基因在体细胞内有两种存在方式，一是非同源染色体上的非等位基因，二是同源染色体上的非等位基因。 5．基因的分离定律的实质是：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。 6．基因的自由组合定律的实质是：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。 1．下列关于人类探索遗传奥秘历程的方法、材料及技术的叙述，错误的是(　　) A．孟德尔在研究豌豆杂交实验时，运用了假说—演绎法 B．萨顿根据基因和染色体的行为存在平行关系，推理出基因位于染色体上 C．摩尔根以果蝇为材料证明了基因在染色体上，运用了假说—演绎法 D．孟德尔利用测交实验证明了豌豆的高茎对矮茎为显性 答案　D 解析　孟德尔在研究豌豆杂交实验时，运用了假说—演绎法，从而发现了两大遗传规律，A项正确；萨顿根据基因和染色体的行为存在平行关系，推理出基因位于染色体上，B项正确；摩尔根以果蝇为材料进行杂交实验，证明了基因在染色体上，该过程运用了假说—演绎法，C项正确；孟德尔的测交实验能证明孟德尔的假说是正确的，但测交实验结果无法证明高茎对矮茎为显性，纯合高茎豌豆和纯合矮茎豌豆杂交或F1自交的结果，可证明豌豆的高茎对矮茎为显性，D项错误。 2．初次证明基因在染色体上的实验是(　　) A．孟德尔的豌豆杂交实验 B．萨顿的蝗虫实验 C．摩尔根的果蝇红白眼杂交实验 D．人的红绿色盲的研究 答案　C 解析　摩尔根以果蝇为实验材料，研究了果蝇的白眼基因与X染色体的关系，用实验证明了基因在染色体上。 3．果蝇的直毛与截毛受一对等位基因控制，一只直毛雌蝇与一只直毛雄蝇交配，子代中直毛果蝇与截毛果蝇的比为68∶23，已知这对等位基因不位于Y染色体上，则下列分析错误的是(　　) A．无法确定亲代中直毛雌蝇和直毛雄蝇均为杂合体 B．可以确定控制直毛和截毛的基因位于X染色体上 C．当子代直毛果蝇中雌∶雄≈2∶1时，可以确定这对基因位于X染色体上 D．当子代截毛果蝇中雌∶雄≈1∶1时，可以确定这对基因位于常染色体上 答案　B 解析　假设控制果蝇直毛和截毛的基因用A/a表示，由题意可知，子代中直毛果蝇与截毛果蝇的比约为3∶1，可判断直毛为显性性状，截毛为隐性性状。已知这对等位基因不位于Y染色体上，若这对等位基因位于常染色体上，则亲本基因型均为Aa，子代直毛和截毛中雌蝇与雄蝇的比均约为1∶1；若这对等位基因位于X染色体上，则亲本基因型为XAXa、XAY，子代直毛果蝇基因型为XAXA、XAXa、XAY，其中雌蝇与雄蝇的比约为2∶1，因此B项错误。 4．(2023·北京)纯合亲本白眼长翅和红眼残翅果蝇进行杂交，结果如图。F2中每种表型都有雌、雄个体。根据杂交结果，下列推测错误的是(　　) P　　白眼长翅(♀)×红眼残翅() 　　　　　　　 F1　 　红眼长翅(♀)×白眼长翅() 　　　　　　　 F1雌、雄交配 F2　白眼长翅　白眼残翅　红眼长翅　红眼残翅 3　 ∶　　1　∶　　3　　∶　 1 A．控制两对相对性状的基因都位于X染色体上 B．F1雌果蝇只有一种基因型 C．F2白眼残翅果蝇间交配，子代表型不变 D．上述杂交结果符合自由组合定律 答案　A 解析　白眼雌蝇与红眼雄蝇杂交，产生的F1中白眼均为雄性，红眼均为雌性，说明性状表现与性别有关，则控制眼色的基因位于X染色体上，同时说明红眼对白眼为显性；另一对相对性状的果蝇杂交，无论雌雄均表现为长翅，说明长翅对残翅为显性，F2中无论雌雄均表现为长翅∶残翅＝3∶1，说明控制果蝇翅形的基因位于常染色体上，A项错误；若控制长翅和残翅的基因用A/a表示，控制眼色的基因用B/b表示，则亲本的基因型可表示为AAXbXb、aaXBY，两者杂交产生的F1中雌性个体的基因型为AaXBXb，B项正确；亲本的基因型可表示为AAXbXb、aaXBY，F1个体的基因型为AaXBXb、AaXbY，则F2白眼残翅果蝇的基因型为aaXbXb、aaXbY，这些雌雄果蝇交配的结果依然为残翅白眼，即子代表型不变，C项正确；根据上述杂交结果可知，控制眼色的基因位于X染色体上，控制翅型的基因位于常染色体上，可见， 上述杂交结果符合自由组合定律，D项正确。 5．如图是科学家根据果蝇的遗传实验，绘制出的果蝇某一条染色体上的某些基因的位置，请据图回答： (1)染色体的主要成分是________和________。 (2)基因和染色体行为存在着明显的________关系。 (3)绘出第一幅果蝇的各种基因在染色体上的相对位置图的是___________________________________________________________________。 (4)该染色体上控制朱红眼和深红眼的两个基因，在形成配子时，是否遵循孟德尔的自由组合定律？请说明理由。_____________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析　(1)染色体的主要成分是DNA和蛋白质。(2)萨顿通过观察蝗虫的减数分裂，发现基因和染色体行为存在着明显的平行关系，由此推论：基因在染色体上。(3)摩尔根和他的学生们经过十多年的努力，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。(4)由于孟德尔的遗传规律研究的是同源染色体上的等位基因和非同源染色体上的非等位基因的遗传规律，而朱红眼和深红眼基因位于同一条染色体上，所以不符合孟德尔的自由组合规律。 答案　(1)DNA　蛋白质　(2)平行　(3)摩尔根和他的学生们　(4)不遵循，因为它们位于同一条染色体上 学科网（北京）股份有限公司 $$