第2章基因和染色体的关系知识清单-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

第2章 基因和染色体的关系 第一节 减数分裂和受精作用 精（卵）原细胞通过有丝分裂增殖，通过减数分裂形成精子（卵细胞）。 一、精子的形成过程 1．形成场所：人和其他哺乳动物的睾丸(曲细精管)。 2．过程 间期：主要特征是进行染色体的复制，即完成DNA的复制和有关蛋白质的合成。 【减数分裂I：细胞中有同源染色体】 MI前期：同源染色体联会，形成四分体，四分体散乱分布；四分体中的非姐妹染色单体之间可能发生互换。 　　 （1）同源染色体：一条来自父方，另一条来自母方，形状和大小一般相同（特例：XY），减数分裂中能联会的两条染色体。如图A中的1和2、3和4，图B中的5和7、6和8。 辨析：着丝点断裂，姐妹染色单体分开形成的两条子染色体不是同源染色体。图A中a和a′、b和b′叫做姐妹染色单体，a和b（b′）叫做非姐妹染色单体。 （2）联会：同源染色体两两配对的现象叫做联会，如图A中的1和2、3和4。 （3）四分体：联会后的每对同源染色体因含有4条染色单体而叫做四分体。 1个四分体＝1对同源染色体＝2个着丝点＝2条染色体＝4条染色单体＝4个DNA=8条脱氧核苷酸连 （4）互换：四分体中的非姐妹染色单体之间常发生缠绕，并交换一部分染色体片段的现象，如图C。互换发生于MI前期。 MI中期：四分体整齐排列在细胞中央的赤道板两侧。 MI后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合。 MI末期：1个初级精母细胞均等分裂，形成2个次级精母细胞。 间期：通常没有或时间很短，染色体不再复制。 【减数分裂II：细胞中无同源染色体】 MII前期：染色体散乱分布。 MII中期：染色体着丝点整齐排列在细胞中央的赤道板上。 MII后期：着丝点分裂，姐妹染色单体分开，并移向细胞两极。 MII末期：每个次级精母细胞都均等分裂，共形成4个精细胞。 注：减数分裂中，染色体数目减半发生在减数分裂I。 二、卵细胞的形成过程 1.场所：卵巢。 2.过程： （3）动物精子和卵细胞形成过程的比较 精子形成过程 卵细胞形成过程 场所 睾丸 卵巢 细胞质是否均等分裂 均等分裂 均等分裂和不均等分裂 是否变形 变形 不变形 结果 一个精原细胞→4个精子 一个卵原细胞→1个卵细胞、 3个极体(退化消失) 三、减数分裂的概念 有丝分裂：染色体复制1次，形成2个子细胞，子细胞与母细胞染色体数相同。 减数分裂：染色体复制1次，细胞分裂2次，形成4个子细胞，成熟生殖细胞中染色体数比原始生殖细胞减少一半。有性生殖生物才减数分裂。减数分裂是特殊有丝分裂。 注：进行减数分裂的细胞，在一次完整的减数分裂完成之后，不再进行减数分裂，因此减数分裂是不连续的细胞分裂，进行减数分裂的细胞不具有细胞周期。 四、减数分裂中染色体、核DNA等数目的变化规律 1.减数分裂中细胞内核DNA数量变化曲线 2.减数分裂中细胞内染色体数量变化曲线 五、有丝分裂与减数分裂图像辨析 1.前期 图像 时期 有丝分裂前期 减数分裂Ⅰ前期 减数分裂Ⅱ前期 依据 有同源染色体，但不联会 有同源染色体联会现象 无同源染色体，且染色体散乱分布 2.中期 图像 时期 有丝分裂中期 减数分裂Ⅰ中期 减数分裂Ⅱ中期 依据 有同源染色体，且着丝粒排列在赤道板上 同源染色体排列在赤道板两侧 无同源染色体，且着丝粒排列在赤道板上 3．后期 图像 时期 有丝分裂后期 减数分裂Ⅰ后期 减数分裂Ⅱ后期 依据 有同源染色体，且着丝粒分裂后移向两极 同源染色体分离并移向两极 无同源染色体，且着丝粒分裂后移向两极 六、观察蝗虫精母细胞减数分裂装片 1．目的要求 通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，识别减数分裂不同时期染色体的形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。 2．材料用具 蝗虫（雄）精母细胞减数分裂装片，显微镜。 3．实验步骤 4．实验现象 在减数分裂Ⅰ中期，可以看到同源染色体有序地排列在赤道板两侧(不是着丝粒排列在赤道板上，这是与有丝分裂相区别的地方)；在减数分裂Ⅱ过程中，着丝粒将会排列在赤道板上，次级精母细胞(减数分裂Ⅱ后期除外)中的染色体数目是正常体细胞染色体数目的一半，且次级精母细胞中没有同源染色体。 注：选择观察减数分裂材料时，应选择雄性生殖细胞的原因：（1）雄性一次产生的雄配子数目多，能够观察到减数分裂的各个时期。（2）雄配子产生的过程中是连续分裂的。 七、受精作用 1．概念：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。 2．过程 图示 过程 精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面 卵细胞的细胞膜发生复杂的生理反应，阻止其他精子再进入 实质：精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合，使彼此的染色体会合在一起 3.结果 受精卵中的染色体一半来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)，受精卵中的染色体数目恢复到体细胞中染色体的数目，保证了物种染色体数目的稳定。 注：受精卵中遗传物质的来源 (1)细胞核中的遗传物质一半来自精子，一半来自卵细胞。 (2)细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。 4．意义 (1)同一双亲的后代呈现多样性，有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。 (2)减数分裂和受精作用保证了每种生物(有性生殖的生物)前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性，对于生物的遗传和变异都具有重要意义。 八．产生配子多样性的原因 1. 减数分裂Ⅰ前期同源染色体内非姐妹染色单体间发生互换 　 （1）一个精原细胞，若不发生互换，可产生4个2种精细胞，特点是两两相同，两组互补。若发生互换，可产生4个4种精细胞，特点是各不相同。 （2）一个雄性个体产生2n种精细胞。 2.减数分裂Ⅰ后期非同源染色体之间发生自由组合 注意：分析正常情况下产生配子种类时应特别注意是“一个个体”还是“一个性原细胞”。 第2节 基因在染色体上 一、基因在染色体上 1.提出人：萨顿，方法是类比推理法。 ①假说内容：基因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假说依据：基因和染色体行为存在着明显的平行关系。表现在以下4个方面： a．生殖过程中：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。 b．存在方式：体细胞基因和染色体都成对存在。配子基因和染色体都只有每对中1个。 c．来源：体细胞中成对基因和染色体都是一个（条）来自父方，另一个（条）来自母方。 d．形成配子时：非等位基因形成配子时自由组合，非同源染色体MI后期也自由组合。 二、基因位于染色体上的实验证据 1.证明人：摩尔根 2. 实验材料——果蝇 (1)果蝇作为实验材料的优点： ①有许多易于区分的相对性状； ②培养周期短； ③成本低；④易饲养； ⑤染色体数目少，便于观察。 （2）果蝇体细胞内染色体的组成：4对同源染色体，其中3对是常染色体，1对是性染色体。具体如下： （1）雌果蝇—体细胞染色体组成：3对＋XX，卵细胞染色体组成：3条＋X。 （2）雄果蝇—体细胞染色体组成：3对＋XY，精子染色体组成：3条＋X、3条＋Y。 （注：①基因的载体：染色体（主要载体）、线粒体、叶绿体。②非所有生物都有性染色体，性染色体只存在于由性染色体决定性别的生物体内。） 3.实验方法：假说—演绎法。 4.实验过程： P　红眼(♀)×白眼(♂) 　 ↓ F1　　　　红眼(♀、♂) 　　　　 ↓F1雌雄交配 F2　红眼(♂、♀)、白眼(♂) (1)果蝇的红眼和白眼是一对相对性状。 (2)F1全为红眼，红眼是显性性状。 (3)F2中红眼∶白眼＝3∶1，符合分离定律，红眼和白眼受一对等位基因控制。 (4)F2中只有雄果蝇出现白眼性状，说明果蝇眼色的表现与性别相关联。 5．提出问题：白眼性状的表现为何总与性别相关联？ 6．作出假设，解释现象 (1)假设：白眼基因(用w表示)、红眼基因(用W表示)位于X染色体上，Y染色体上无相应的等位基因。 (2)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) 7.验证方法——测交 8．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。 9．基因和染色体的关系 摩尔根进一步证明了：一条染色体上有许多个基因；基因在染色体上呈线性排列。 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。 第3节 伴性遗传 一、伴性遗传与人类红绿色盲 1．伴性遗传 概念：位于性染色体上的基因控制的性状在遗传上总是和性别相关联，这种现象叫作伴性遗传。 2．人类红绿色盲 (1)色盲基因位于X染色体上，Y染色体上没有相应的等位基因。 (2)人的正常色觉和红绿色盲的基因型和表型 项目 女性 男性 基因型 XBXB XBXb XbXb XBY XbY 表型 正常 正常(携带者) 色盲 正常 色盲 （3）人类红绿色盲遗传的主要婚配方式 ①方式一 ②方式二 ③方式三 ④方式四 (4)色盲的遗传特点： ①男性患者多于女性患者； ②男性患者的基因只能从母亲那里传来，以后只能传给女儿，即交叉、隔代遗传； ③母病子必病，女病父必病。 二、抗维生素D佝偻病 1.致病基因：X染色体上的显性基因。 2.抗维生素D佝偻病的基因型和表型 项目 女性 男性 基因型 XDXD XDXd XdXd XDY XdY 表型 患者 患者 正常 患者 正常 3.遗传特点： ①女性患者多于男性患者；②具有世代连续性；③男病母女病。 三、伴Y染色体遗传病：人类外耳道多毛症 遗传特点：①患者全为男性，女性全正常；②世代连续遗传，传男不传女。 人类遗传病判断方法（拿捏）： 无中生有为隐性，隐性遗传找女病，女病父子皆病为伴性，父子无病非伴性。 有中生无为显性，显性遗传找男病，男病母女皆病为伴性，母女无病非伴性。 四、 1．在医学上的应用 根据伴性遗传的规律，可以推算后代的患病概率，从而指导优生。 (1)若一对夫妇中女性患血友病(伴X染色体隐性遗传)，则建议这对夫妇生女孩，因为他们所生的男孩全部是血友病患者，所生女孩虽为致病基因携带者，但表型正常。 (2)若患有抗维生素D佝偻病的男子与一正常女性结婚，则建议他们生男孩，因为他们所生女孩100%是抗维生素D佝偻病患者，而男孩则正常。 2．根据性状推断后代性别，指导生产实践 (1)鸡的性别决定 性别 性染色体类型 性染色体组成 雌性 异型 ZW 雄性 同型 ZZ (2)根据雏鸡的羽毛特征来区分雌性和雄性 学科网（北京）股份有限公司 $$