内容正文:
第2章 基因和染色体的关系
第2节 基因在染色体上
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第2章 基因和染色体的关系
生物学•必修2 遗传与进化(配RJ版)
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第2章 基因和染色体的关系
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目
录
课前预习·自主落实
01
02
CONTENTS
04
课堂探究·重难突破
课后检测·知能达标
03
随堂巩固·基础夯实
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第2章 基因和染色体的关系
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课前预习·自主落实
01
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第2章 基因和染色体的关系
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染色体
染色体
平行
完整
独立
相对稳定
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第2章 基因和染色体的关系
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成对
成对
成单
成单
父方
母方
非等位基因
非同源染色体
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第2章 基因和染色体的关系
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摩尔根
繁殖速度快
相对性状
染色体数目少
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第2章 基因和染色体的关系
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假说—演绎
红眼
3∶1
分离
等位基因
雄
性别
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X染色体
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测交
X染色体
许多
线性
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等位基因
同源染色体的分开
非同源染色体
等位基因
非等位基因
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×
√
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课堂探究·重难突破
02
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随堂巩固·基础夯实
03
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课后检测·知能达标
04
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谢谢观看
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第2章 基因和染色体的关系
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1
学习目标
1.理解萨顿是如何提出基因位于染色体上的
科学思维
2.掌握摩尔根运用假说—演绎法证明基因在染色体上的过程
科学探究
3.说出孟德尔遗传规律的实质
生命观念
4.认同科学研究需要大胆质疑和勤奋实践的精神
社会责任
一、萨顿的假说
1.内容:基因(遗传因子)是由________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。
3.基因和染色体行为比较
项目
基因
染色体
生殖过程中
在杂交过程中保持_____性和_____性
在配子形成和受精过程中,形态结构__________
存
在
体细胞
_____
_____
配子
_____
_____
体细胞中
来源
成对的基因一个来自_____,一个来自母方
一对同源染色体,一条来自父方,一条来自_____
形成配子时
_____________自由组合
_______________自由组合
二、基因位于染色体上的实验证据
1.实验者:美国生物学家________。
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
①个体小,容易饲养。
②_____________,在室温下10多天就繁殖一代。
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__________,便于观察和统计。
⑤_______________(4对),便于观察。
(2)果蝇体细胞中的染色体
性别
雌性
雄性
图示
同源染色体
4对
4对
染色体组成
6+XX
6+XY
常染色体
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ
性染色体
XX
XY
3.科学探究方法:_____________法。
4.实验过程
(1)实验现象及分析
实验现象
分析
①果蝇的红眼和白眼是一对相对性状。
②F1全为红眼,_____是显性性状。
③F2中红眼∶白眼=________,符合_____定律,红眼和白眼受一对__________控制。
④F2中只有___果蝇出现白眼性状,说明果蝇眼色的表现与_____相关联。
(2)作出假设,解释现象
①假说内容:白眼基因(用w表示)、红眼基因(用W表示)位于__________上,Y染色体上无相应的等位基因。
②遗传图解
(3)实验验证:通过_____等方法进行验证。
(4)实验结论:控制白眼的基因只位于__________上,即基因在染色体上。
5.基因与染色体的关系
(1)一条染色体上有_____个基因。
(2)基因在染色体上呈_____排列。
“基因在染色体上呈线性排列”并不是说基因是线性的,基因的线性排列指的是基因一个接着一个,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、跳跃基因等的发现,使人们认识到基因的线性排列是相对的。
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__________,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____________________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_______________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__________彼此分离的同时,非同源染色体上的_____________自由组合。
孟德尔发现了基因的遗传定律,把基因与性状对应起来,性状是由基因遗传决定的。但基因的物质承载基础还没有被找到。后来染色体被当作一个细胞器之类的结构来研究,发现了基因与染色体的关系。请对以下相关叙述进行判断:
(1)体细胞中基因成对存在,配子中只含1个基因。( )
(2)果蝇杂交实验中,眼色遗传与性别有关。( )
探究点一 基因和染色体的平行关系
1.阅读教材P29~30“萨顿的假说”内容,思考并回答下列问题:
(1)萨顿是如何提出基因位于染色体上的?
提示:萨顿通过观察蝗虫精子和卵细胞的形成,发现孟德尔实验中的遗传因子的分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。
2.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:如图所示
1.(2024·北京八中期中)萨顿假说认为“基因和染色体的行为存在着明显的平行关系”,下列不支持此推测的是( )
A.体细胞中基因的数量远远大于染色体的数目
B.非等位基因与非同源染色体在减数分裂时自由组合
C.在体细胞中成对存在的基因和染色体,在配子中单个存在
D.基因和染色体在杂交过程中均保持相对完整性和独立性
解析 一条染色体上有许多个基因,故体细胞中基因的数量远远大于染色体的数目,但其不能证明基因和染色体的行为存在着明显的平行关系,A符合题意。
答案 A
2.(2024·绥化月考)已知果蝇的体细胞内有4对同源染色体,根据萨顿的假说,下列有关说法中正确的是( )
A.果蝇的精子中含有成对的基因
B.果蝇的体细胞只含有一个基因
C.果蝇的4对同源染色体上含有的基因可以同时来自父方,也可以同时来自母方
D.萨顿研究蝗虫的减数分裂,根据染色体和基因的平行关系提出假说“基因在染色体上”
解析 果蝇的精子中含有成对基因中的一个基因,A错误;果蝇的体细胞中含有成对的许多基因,B错误;果蝇的4对同源染色体上含有的基因一半来自父方,另一半来自母方,C错误。
答案 D
探究点二 基因位于染色体上的实验证据
下图1为雌雄果蝇体细胞的染色体组成示意图,图2为摩尔根的果蝇杂交实验图解。请分析并回答:
(1)果蝇作为遗传学实验材料有哪些优点?
提示:相对性状多、明显;培养周期短;易饲养,繁殖快;染色体数目少,便于观察等。
(4)摩尔根通过杂交实验发现了什么问题?他又作出怎样的假设来解释这个问题?
提示:F2中白眼果蝇均为雄性,白眼性状的表现与性别相关联,且与X染色体的遗传相似。控制白眼的基因只位于X染色体上, 在Y染色体上没有它的等位基因。
(2)分析图1,所有的同源染色体形状、大小都相同吗?为什么?
提示:不是,常染色体中同源染色体的大小和形状一般相同,但异型性染色体的形状和大小一般不同。
(3)按照摩尔根的结论,写出有关果蝇眼色的所有基因型及对应的表型。
提示:雌果蝇:XWXW(红眼),XWXw(红眼)、XwXw(白眼);雄果蝇:XWY(红眼)、XwY(白眼)。
(5)如果控制白眼的基因在Y染色体上,还能解释摩尔根的果蝇杂交实验吗?
提示: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,也不能解释摩尔根的果蝇杂交实验结果。
1.与性染色体有关的两个“并非”
(1)并非所有的生物都有性染色体。
①由性染色体决定性别的生物才有性染色体。
②雌雄同株的植物无性染色体。
(2)并非所有生物的X染色体都比Y染色体短,如人的X染色体比Y染色体长。
2.X、Y染色体上基因的遗传
(1)在X、Y染色体的同源区段,基因是成对存在的,存在等位基因,而非同源区段则相互不存在等位基因,如图:
(2)X、Y染色体同源区段上基因的遗传与常染色体上基因的遗传相似,但也有差别,如图:
3.(2024·秦淮区期中)摩尔根研究果蝇眼色遗传的实验过程如图所示。下列叙述错误的是( )
P 红眼(雌)×白眼(雄)
↓
F1 红眼(雌、雄)
↓F1雌雄交配
F2 红眼(雌、雄) 白眼(雄)
3/4 1/4
A.果蝇的眼色遗传遵循基因的分离定律
B.摩尔根和孟德尔(豌豆杂交实验)一样,都采用了“假说—演绎法”
C.让F2中的雌雄果蝇杂交,可得到白眼雌果蝇
D.若用红眼雄蝇和白眼雌蝇作亲本进行杂交,则子代表型与图中F1相同
解析 控制眼色的基因位于X染色体上,其遗传遵循基因的分离定律,A正确;摩尔根和孟德尔(豌豆杂交实验)一样,都采用了“假说—演绎法”,B正确;亲本为XBXB×XbY,子一代的基因型为XBXb、XBY,子二代的基因型为XBXb、XBXB、XbY、XBY,让F2中的雌雄果蝇(XBXb×XbY)杂交,可得到白眼雌果蝇,C正确;若用红眼雄蝇(XBY)和白眼雌蝇(XbXb)作亲本进行杂交,则子代为红眼雌蝇和白眼雄蝇,与图中F1不相同,D错误。
答案 D
4.(2024·内蒙古赤峰二中期末)摩尔根在果蝇眼色遗传杂交实验的基础上提出“白眼基因位于X染色体上”的设想,他提出该设想所依据的实验现象主要是( )
A.F1果蝇全为红眼
B.F2果蝇中红眼∶白眼=3∶1
C.F2中红眼果蝇有雄性和雌性
D.F2中白眼果蝇均为雄性
解析 摩尔根让红眼雌果蝇和白眼雄果蝇杂交,F1无论雌雄都是红眼,让F1雌雄果蝇相互交配,虽然F2红眼果蝇和白眼果蝇的比为3∶1,但白眼果蝇都是雄性,没有雌性。据此摩尔根提出假设“白眼基因位于X染色体上”,D正确。
答案 D
探究点三 孟德尔遗传规律的现代解释
1.如图为某生物细胞内染色体和基因分布图,请回答下列问题:
(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,图中所示等位基因有哪些?
提示:A、a,B、b和C、c。
2.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: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;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。
3.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。
(2)图中非等位基因有哪些?能自由组合的又有哪些?
提示:图中非等位基因有A(或a)和C(或c)、B(或b)和C(或c)、A(或a)和B(或b);能自由组合的有A(或a)和C(或c)、B(或b)和C(或c)。
(3)不考虑染色体互换、该生物能产生几种配子?
提示:4种,ABC、ABc、abC、abc。
1.孟德尔遗传规律的细胞学解释
(1)分离定律的细胞学基础是同源染色体的
分离。如图所示:
(2)自由组合定律的细胞学基础是非同源染色体的自由组合。如图所示:
或
2.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基因自由组合定律,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。
(3)原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。
5.(2024·成都外国语学校期中)下列关于孟德尔遗传规律现代解释的叙述,错误的是( )
A.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
B.同源染色体上的等位基因具有一定的独立性
C.同源染色体上的等位基因分离,非等位基因自由组合
D.基因的分离定律与基因的自由组合定律体现在减数分裂过程中
解析 基因的自由组合定律的现代解释认为,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,A正确;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,B正确;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,C错误;基因的分离定律与基因的自由组合定律体现在减数分裂过程中,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,D正确。
答案 C
6.某果蝇两条染色体上部分基因分布示意图如下,相关叙述正确的是( )
A.朱红眼和暗栗色眼是相对性状,基因cn与基因cl为等位基因
B.有丝分裂后期,基因cn、cl、v、w会出现在细胞的同一极
C.辰砂眼基因(v)和白眼基因(w)只会出现在雌配子中
D.减数分裂Ⅰ后期,非等位基因cn、cl、v、w会自由组合
解析 分析图示,朱红眼基因cn、暗栗色眼基因cl位于一条常染色体上,属于非等位基因,A错误;在有丝分裂过程中,基因经过复制后平均分配给两个子细胞,因此在有丝分裂后期,细胞每一极都含有该生物全部的遗传物质,即有丝分裂后期,基因cn、cl、v、w会出现在细胞的同一极,B正确;辰砂眼基因(v)和白眼基因(w)存在于X染色体上,X染色体可出现在雌配子中,也可出现在雄配子中,C错误;减数分裂Ⅰ后期,位于非同源染色体上的非等位基因自由组合,而位于同一条染色体上的非等位基因不能自由组合,所以基因cn、cl不能自由组合,基因v、w也不能自由组合,D错误。
答案 B
[课堂小结]
[课堂巩固]
1.(2024·杭州月考)科学家发现孟德尔遗传规律中的遗传因子(即基因)的行为和减数分裂过程中染色体的行为有平行关系,从而建立了遗传的染色体学说。下列叙述中,不能为其提供依据的是( )
A.同源染色体和等位基因在体细胞中都是成对存在的
B.每个染色体上有多个基因,基因在染色体上呈线性排列
C.基因和染色体在遗传过程中始终保持其独立性和完整性
D.形成配子时,非等位基因和非同源染色体都发生自由组合
解析 每条染色体上有许多基因,且呈线性排列,说明了基因和染色体的位置关系,但不能说明基因与染色体行为存在明显平行关系,B符合题意。
答案 B
2.基因型为AaBb的一个精原细胞经减数分裂产生了4个精细胞,基因型分别为AB、AB、ab、ab,请推测这两对等位基因的位置关系( )
A.位于两对同源染色体上
B.位于一对同源染色体上
C.位于一条染色体上
D.位于一对或两对同源染色体上
解析 正常情况下,一个精原细胞减数分裂能产生2种4个精细胞。基因型为AaBb的一个精原细胞经减数分裂产生了4个精细胞,基因型分别为AB、AB、ab、ab;如果两对等位基因位于一对同源染色体上,则A与B在同一条染色体上,a与b在同一条染色体上,减数分裂后也产生AB、AB、ab、ab共2种4个精细胞;如果位于两对同源染色体上,则A与B自由组合在一起,a与b自由组合在一起,减数分裂后也产生AB、AB、ab、ab共2种4个精细胞。
答案 D
3.(2024·咸阳检测)如图是科学家对果蝇某染色体上的基因测定结果,有关该图的说法中,正确的是( )
A.控制朱红眼与深红眼的基因是等位基因
B.控制白眼和朱红眼的基因在遗传时遵循基因的自由组合定律
C.果蝇细胞内的基因都位于染色体上
D.染色体上有控制不同性状的基因,呈线性排列
解析 等位基因是指位于同源染色体的同一位置上控制相对性状的基因,图中的各基因位于同一条染色体上,而不是位于同源染色体上,A错误;非同源染色体上的非等位基因在遗传时遵循自由组合定律,而控制白眼和朱红眼的基因位于同一条染色体上,故控制白眼和朱红眼的基因在遗传时不遵循自由组合定律,B错误;果蝇细胞内的基因主要在染色体上,细胞质中的基因不在染色体上,C错误;基因在染色体上呈线性排列,D正确。
答案 D
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
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,后代中不可能有白眼雌果蝇。
答案 D
5.遗传学家摩尔根潜心研究果蝇的遗传行为,大约在1910年5月,摩尔根在实验室的大群野生型红眼果蝇中偶然发现了一只白眼雄果蝇,他想知道白眼性状是如何遗传的,便做了如图所示的杂交实验:
P eq \x(红眼雌)×eq \x(白眼雄)
↓
F1 eq \x(红眼雌、雄)
↓雌雄交配
F2 eq \x(红眼雌、雄) eq \x(白眼雄)
3/4 1/4
(1)根据上述杂交实验结果,你能获得哪些结论?
①______________。
②______________。
③______________。
(2)根据F2中果蝇性别表现,摩尔根提出的假设是_____________。在方框中试用遗传图解的方式表达摩尔根的上述假设(设红眼基因为B、白眼基因为b)。
(3)为验证此假说是否正确,摩尔根采用了______________等方法。
答案 (1)①果蝇的红眼对白眼是显性(或红眼和白眼受一对等位基因控制) ②果蝇的红眼与白眼这一相对性状的遗传符合基因分离定律 ③白眼性状的表现总是与性别相关联
(2)控制白眼的基因在X染色体上,Y染色体上不含有它的等位基因
Peq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\co1( XBXB♀ × XbY♂, 红眼 白眼))
↓
F1eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\co1( XBXb × XBY, 红眼♀ 红眼
))
↓
F2 XBXB XBXb XBY XbY
红眼♀ 红眼♀ 红眼 白眼
1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1
(3)测交
$$