新教材生物人教版必修2学案2-2基因在染色体上

第2节基因在染色体上核心素养能力培优知识点一基因位于染色体上的实验证据1．萨顿的假说结合“萨顿的假说”，下列叙述错误的有①②。①萨顿利用假说—演绎法，推测基因位于染色体上②体细胞中基因成对存在，配子中只含一个基因③基因和染色体的行为存在着明显的平行关系④基因、染色体在生殖过程中均保持完整性和独立性2．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)实验科学方法：假说—演绎法。(3)实验材料：果蝇。(4)实验过程：①实验现象：②实验假说。内容：控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。遗传图解：③实验验证：通过测交的方法进行验证。④结论：控制白眼性状的基因只位于X染色体上，即基因位于染色体上。(5)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。1．果蝇的染色体组成：性别雌性雄性图示同源染色体4对4对常染色体Ⅱ、Ⅲ、ⅣⅡ、Ⅲ、Ⅳ性染色体XXXY染色体组成6＋XX(同型)6＋XY(异型)2.果蝇测交实验分析：(1)实验一：F2中白眼雄果蝇与F1中红眼雌果蝇交配：基因在性染色体上基因在常染色体上说明：杂交子代中，雌雄果蝇中均有红眼和白眼，与基因位于常染色体表现相同，故根据本实验的结果无法验证假说，但通过本实验得到了白眼雌果蝇。(2)实验二：利用“实验一”得到的白眼雌果蝇与一个毫无血缘关系的纯种红眼雄果蝇交配：基因在性染色体上基因在常染色体上说明：杂交子代中，雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼，性状表现与性别相联系，与基因位于常染色体表现不同，由此可证明假说成立。★思考·讨论1．摩尔根果蝇杂交实验与孟德尔一对相对性状杂交实验相比，所用方法及实验结果的异同点是什么？(科学思维)(1)相同点：都运用了假说—演绎法；F2都发生性状分离。(2)不同点：果蝇杂交实验中，眼色遗传与性别有关。1．以下为某同学设计的两种杂交方案：杂交1：纯种果蝇中，朱红眼♂×暗红眼♀，F1只有暗红眼；杂交2：纯种果蝇中，暗红眼♂×朱红眼♀，F1雌性为暗红眼，雄性为朱红眼。设相关基因为A、a，下列叙述不正确的是(C)A．杂交1和杂交2可用于判断有关基因所在位置B．实验结果说明眼色基因不在常染色体上C．杂交2中的F1自由交配，后代表型比例为31D．两种杂交实验产生的F1中，雌性基因型都是XAXa解析：正、反交实验可用来区分常染色体遗传与伴性遗传，A正确。若正、反交结果不同，且子代的表型与性别有关，说明控制性状的基因位于性染色体上；若正、反交结果一致，说明控制性状的基因位于常染色体上；题干中的实验结果属于第一种情况，说明控制眼色的基因位于性染色体上，B正确。杂交2中，纯种朱红眼♀(XaXa)×纯种暗红眼♂(XAY)，F1雌性为暗红眼(XAXa)，雄性为朱红眼(XaY)，F1中雌、雄果蝇自由交配，其后代基因型的比例为1(XAXa)1(XaXa)1(XAY)1(XaY)，则表型的比例为1111，C错误。杂交1中：纯种暗红眼♀(XAXA)×纯种朱红眼♂(XaY)得到的F1中，雌性的基因型为XAXa；杂交2中：纯种朱红眼♀(XaXa)×纯种暗红眼♂(XAY)得到的F1中，雌性的基因型为XAXa，D正确。★素养·探究——母题追问(1)上题杂交1中，若F1中的雌雄个体相互交配，请分析子代的表型及比例。(科学思维)提示：F1中果蝇基因型为XAXa、XAY，则子代中暗红眼朱红眼＝31。(2)某同学欲证明上题两实验中F1雌果蝇的基因型均为杂合子。请你帮他写出简要的实验思路。(科学思维)提示：让F1雌果蝇分别与暗红眼雄果蝇杂交，观察子代的表型。子代中出现朱红眼雄果蝇，则该果蝇为杂合子。【方法规律】判断基因位于常染色体或性染色体上的方法方法结果基因的位置统计调查根据子代某性状在雌雄个体中的比例来推断比例相同一般在常染色体上比例不同一般在X(或Y)染色体上设计遗传杂交实验若已知显隐性：采用显雄×隐雌若子代雌雄中各表型比例相同在常染色体上若子代雌显雄隐＝11在X染色体上若不知显隐性：采用正反交若两组子代雌雄中各表型比例均相同在常染色体上若有一组后代表现为雌全与父本一致，雄全与母本一致在X染色体上2.果蝇的大翅和小翅是一对相对性状，由一对等位基因A、a控制。现用大翅雌果蝇和小翅雄果蝇进行交配，再让F1雌雄个体相互交配，实验结果如下：F1：大翅雌果蝇、雄果蝇共1237只；F2：大翅雌果蝇2159只，大翅雄果蝇1011只，小翅雄果蝇982只。下列分析不正确的是(D)A．果蝇翅形大翅对小翅为显性B．根据实验结果判断果蝇的翅形遗传遵循基因分离定律C．根据实验结果可证明控制翅形的基因位于X染色体上D．F2中雌果蝇基因型相同，雄果蝇有两种基因型解析：本题主要考查验证基因在染色体上的实验，正确解答应注意以下几点：①明确研究的是一对等位基因和一对相对性状。②注意每一代果蝇性状与性别的联系。③正确书写遗传图解。大翅雌果蝇和小翅雄果蝇进行交配，F1全是大翅果蝇，所以大翅对小翅为显性。根据题中信息“F2：大翅雌果蝇2159只，大翅雄果蝇1011只，小翅雄果蝇982只”可知，大翅小翅≈31，符合基因分离定律，又因为大翅果蝇雌雄不等，可推知控制翅形的基因位于X染色体上。遗传图解如下：可见，F2中雌果蝇有两种基因型，分别为XAXA和XAXa。知识点二孟德尔遗传规律的现代解释1．基因的分离定律与自由组合定律的比较2.请依据遗传规律和减数分裂，判断下列叙述的正误：(1)一对遗传因子就是位于一对同源染色体上的等位基因。(√)(2)杂合子形成配子时，等位基因随同源染色体的分开而分离。(√)(3)减数分裂过程中，等位基因分离，非等位基因自由组合。(×)提示：减数分裂过程中，等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。(4)基因的自由组合发生在受精作用过程中。(×)提示：基因的自由组合发生在减数分裂过程中，受精作用中的精子与卵细胞的随机结合不属于自由组合。1．等位基因与非等位基因的辨析：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、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，随非同源染色体自由组合而自由组合图示(1)A和a、B和b、C和c为等位基因。(2)A和B、A和C、B和C、A和b等均为非等位基因，其中A和B位于一条染色体上，A和b位于同源染色体上，不能自由组合；A和C、B和C位于非同源染色体上，可自由组合2.分离定律和自由组合定律的细胞学基础：3．孟德尔遗传规律的适用范围：(1)适合于真核生物，因为真核生物具有染色体，基因的分离或自由组合是随着染色体分离或自由组合而进行的。(2)适合于能进行有性生殖的生物。因为孟德尔遗传规律的细胞学基础是减数分裂，只有能进行有性生殖的生物才能进行减数分裂。(3)自由组合定律发生在非同源染色体上的非等位基因之间。★思考·讨论2．减数分裂是遗传规律的细胞学基础。其中在哪一时期可实现等位基因分离和非同源染色体上非等位基因的自由组合？(生命观念)提示：减数分裂Ⅰ后期。3．位于性染色体上的等位基因在遗传时是否遵循分离定律？控制两对相对性状的两对等位基因一定遵循自由组合定律吗？(科学思维)提示：位于性染色体上的等位基因在遗传时遵循分离定律。不一定；控制两对相对性状的两对等位基因若位于同一对同源染色体上，则不遵循基因自由组合定律。3．在完全显性条件下(即杂合子与显性纯合子表型相同)，若下列所示基因状况的生物自交，其子代性状分离比例为9331的是(B)解析：子代性状分离比例为9331，说明是具有分别位于两对同源染色体上的两对等位基因的个体自交的结果，只有位于两对同源染色体上的两对等位基因即双杂合子自交时，其子代性状分离比才会出现9331。图中A为三杂合子，B为双杂合子，C只含一对等位基因，D虽然含两对等位基因，但这两对等位基因均位于同一对染色体上。故选项B子代性状分离比为9331。【误区警示】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遗传规律，如叶绿体、线粒体中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。(3)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。★素养·探究——情境迁移某一年生草本植物种群的花色、茎的高矮和叶的宽窄分别受三对等位基因A、a，B、b和C、c控制，某个体中基因与染色体的位置关系如图所示：(1)某同学提出“三对等位基因中的任意一对基因的遗传都遵循分离定律，任意两对基因的遗传都遵循自由组合定律”，请你判断该同学的说法是否合理？说出你的判断依据。(科学思维)提示：不合理。三对等位基因中任意一对基因的遗传均遵循分离定律，但其中等位基因A、a和B、b位于一对同源染色体上，其遗传不遵循自由组合定律。(2)若用该个体与另一亲本杂交来验证自由组合定律，请写出另一亲本的基因型。(科学思维)提示：aaBBcc或AAbbcc。4．最能正确表示基因自由组合定律实质的是(D)解析：基因自由组合定律的实质是在减数分裂形成配子时，同源染色体上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，图D与之相符合；图A中只有一对等位基因，不能发生基因自由组合；图B表示双杂合子自交，符合基因的自由组合定律，但不能体现自由组合定律的实质；图C中的两对等位基因位于同一对同源染色体上，不符合基因的自由组合定律。课题调研：概念原理分类题目——基因在染色体上[典范例题]某种昆虫长翅(A)对残翅(a)为显性，直翅(B)对弯翅(b)为显性，有刺刚毛(D)对无刺刚毛(d)为显性，控制这三对性状的基因在染色体上的位置及某个体的基因型如图所示，请回答：(1)长翅与残翅、直翅与弯翅两对相对性状的遗传________(填“遵循”或“不遵循”)基因自由组合定律，理由是______________。(2)该昆虫一个初级精母细胞所产生的精细胞的基因型为________。(3)该昆虫细胞有丝分裂后期，移向细胞同一极的基因有________。(4)该昆虫细胞分裂中复制形成的两个D基因发生分离的时期有________________________。[模板构建·思路导引]eq\a\vs4\al(读题)通过题干文字信息和图示信息，明确题目考查内容：基因与染色体的关系eq\a\vs4\al(找词)题中出现的核心关键词“基因在染色体上的位置”，利用染色体传递规律分析基因变化eq\a\vs4\al(分析)基因主要位于染色体上，减数分裂过程中基因随染色体的变化而变化，等位基因随同源染色体的分离而分离，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，由此合理地解释了遗传规律[规范答案·警示失误](1)不遵循控制这两对相对性状的基因位于一对同源染色体上(2)AbD、abd或Abd、abD错答：AbD、abd、Abd、abD错因：①审题不清，将“一个初级精母细胞”误以为是个体；②不能正确认识初级精母细胞所产生的精细胞的基因组成情况。(3)A、a、b、b、D、d错答：AbD、abd或Abd、abD错因：①对于有丝分裂过程的特点认识不到位，忽视了有丝分裂过程移向两极的染色体来源相同，基因组成也相同；②没有真正理解基因与染色体的关系，仍以基因层次分析问题。(4)有丝分裂后期和减数分裂Ⅱ后期[解题技巧]概念原理是生物学的基础知识，解答这类问题时，要求理解基本原理的内涵和外延，能够正确区分易混概念，理解有关生理过程的原理，同时要求能运用生物学基本原理解释实际问题。这类题目的一般解题思路为：(1)“读题”——认真阅读题干要求，提取有效信息，明确题目所考查的内容。(2)“找词”——明确题目所考查内容，找出“题眼”，即生物学概念或原理，这是正确解题的关键所在。(3)“分析”——回扣基本概念、基本原理，分析概念原理的内涵和外延，辨析易混概念在语言表述方面的区别点，避免因一字之差导致错答。课堂对点素养达标一、选择题1．大量事实表明，孟德尔发现的基因遗传行为与染色体的行为是平行的。据此作出的如下推测，哪一项是没有说服力的(C)A．基因在染色体上B．同源染色体分离导致等位基因分离C．每条染色体上有许多基因D．非同源染色体自由组合使非等位基因重组解析：基因遗传行为与染色体的行为是平行的，这样染色体的行为便会决定基因的行为，当染色体发生分离和自由组合，其上的基因也会发生分离和自由组合，但是，并不能看出染色体上基因的数量。2．下列关于基因在细胞中存在方式的叙述，正确的是(A)A．在体细胞中成对存在，在配子中成单存在B．在体细胞和配子中都成单存在C．在体细胞和配子中都成对存在D．在体细胞中成单存在，在配子中成对存在解析：基因在体细胞中以等位基因的形式成对存在于同源染色体上，在减数分裂时，同源染色体分离，成对的等位基因也分离。3．下列关于雌雄果蝇体细胞的染色体叙述，错误的是(D)A．果蝇体细胞中有4对染色体，3对是常染色体B．在雌果蝇中的性染色体是同型的C．在雄果蝇中的性染色体是异型的D．在果蝇体细胞中各对染色体都含有各自的等位基因解析：雄性个体的X、Y染色体存在非同源区段，在非同源区段无等位基因。4．下列叙述错误的是(C)A．在减数分裂过程中，同源染色体分开，其上的等位基因分离B．果蝇的红眼(或白眼)基因只存在于X染色体上C．在减数分裂过程中，所有非等位基因都可以自由组合D．等位基因总是一个来自父方，一个来自母方解析：非等位基因的存在有两种情况：一种是存在于非同源染色体上，另一种是存在于一对同源染色体上。前一种情况，细胞在减数分裂过程中，非等位基因会随着非同源染色体的自由组合而组合，后一种情况属于基因的连锁，只有同源染色体之间发生了互换，才有可能使这两对非等位基因组合。5．果蝇的灰身和黑身是由位于常染色体上的基因V和v控制的，红眼和白眼是由位于X染色体上的基因W和w控制的，纯合灰身红眼雌果蝇与黑身白眼雄果蝇杂交产生F1全是灰身红眼果蝇。下列分析错误的是(多选)(BCD)A．子一代雌果蝇产生配子时，W和w、V和v分离，W和V或v，w和V或v自由组合B．纯合子灰身红眼雌果蝇产生配子时，无同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合，只产生一种类型的配子即VXWC．子一代雄果蝇体细胞中含有一个灰身基因，一个黑身基因，一个红眼基因，一个白眼基因D．亲代雄果蝇产生一种类型的生殖细胞解析：由题干可知：W、w与V、v位于两对同源染色体上，所以为自由组合。二、非选择题6.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图，请回答：(1)基因