2024-2025学年新教材高中生物第2章基因和染色体的关系第2节基因在染色体上学案新人教版必修21

PAGE11-第2节基因在染色体上课程要求核心素养学问导图说明进行有性生殖的生物体，其遗传信息通过配子传递给子代。1.通过对萨顿的假说的学习，理解基因在染色体上的理论证据。(生命观念、科学思维)2．结合摩尔根的果蝇杂交试验，理解基因位于染色体上的试验证据。(生命观念、科学思维)3．构建模型图，理解孟德尔遗传定律的现代说明。(科学思维)基础学问·双基夯实一、萨顿的假说1．内容：基因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。在配子中成对的基因只有一个，同样，成对的染色体也只有一条。(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第一次分裂后期也是自由组合的。二、基因位于染色体上的试验证据1．试验现象P红眼(♀)×白眼(♂)↓F1红眼(♀、♂)↓雌雄交配F2eq\f(3,4)红眼(♂、♀)1/4白眼(♂)2．试验现象的说明F2♂♀eq\f(1,2)XWeq\f(1,2)Yeq\f(1,2)XWeq\f(1,4)XWXW(红眼雌性)eq\f(1,4)XWY(红眼雄性)eq\f(1,2)Xweq\f(1,4)XWXw(红眼雌性)eq\f(1,4)XwY(白眼雄性)3．试验现象说明的验证方法：测交。4．试验结论：基因在染色体上。5．发展：一条染色体上有多个基因，基因在染色体上呈线性排列。三、孟德尔遗传规律的现代说明1．基因的分别定律的实质(1)在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有肯定的独立性。(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别，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别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别的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。〔活学巧练〕推断下列叙述的正误(1)萨顿利用假说—演绎法，推想基因位于染色体上。(×)(2)基因在染色体上呈线性排列。(√)(3)非等位基因在形成配子时均是自由组合的。(×)(4)X染色体上的基因限制的性状遗传不遵循孟德尔遗传规律。(×)(5)一对等位基因应位于一对同源染色体上。(√)(6)染色体和基因并不是一一对应关系，一条染色体上含有很多个基因。(√)〔思索〕1．非等位基因都遵循孟德尔的自由组合定律吗？提示：不是，因为遵循孟德尔的自由组合定律的基因是非同源染色体上的非等位基因，而同源染色体上的非等位基因则不能自由组合。2．果蝇中的X染色体和Y染色体上的基因遵循孟德尔的遗传规律吗？提示：遵循，因为X、Y染色体是一对同源染色体，上面的等位基因遵循孟德尔基因分别定律。〔学霸记忆〕1．萨顿的“基因与染色体行为存在平行关系”的假说运用了类比推理法；摩尔根的果蝇杂交试验利用了假说—演绎法。2．基因在染色体上呈线性排列，一条染色体上有很多基因。3．基因分别定律的实质是等位基因伴同源染色体的分开而分别。4．基因自由组合定律的实质是等位基因伴同源染色体分开而分别的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。课内探究·名师点睛萨顿的假说要点归纳1．探讨对象及材料：1903年，萨顿用蝗虫细胞为试验材料探讨精子和卵细胞的形成过程。2．假说的依据：基因和染色体的行为存在着明显的平行关系。比较项目基因的行为染色体的行为特性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，具有相对稳定的形态结构存在形式在体细胞中基因成对存在，在配子中只有成对的基因中的一个在体细胞中染色体成对存在，在配子中只有成对的染色体中的一条来源体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方体细胞中成对的染色体(即同源染色体)一条来自父方，一条来自母方组合方式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的后期自由组合3.提出假说利用的方法——类比推理法：萨顿将看不见的基因与看得见的染色体的行为进行类比，依据其惊人的一样性，提出“基因位于染色体上”的假说。[易错提示]并非全部的基因都位于染色体上(1)位于染色体上的基因：真核生物细胞核基因。(2)非染色体上的基因：①真核生物线粒体、叶绿体基因：虽然叶绿体和线粒体中没有染色体，但线粒体、叶绿体中的DNA上也具有基因。②原核生物的基因：原核生物无染色体，原核生物全部的基因都不在染色体上。典例剖析典例11903年，美国遗传学家萨顿关于“基因位于染色体上”的假说是如何提出的？(C)A．通过试验探讨得出的结论B．运用假说—演绎法提出的C．运用类比推理提出的D．运用系统分析法提出的[解析]萨顿提出“基因位于染色体上”的假说运用的是类比推理法，他将看不见的基因与看得见的染色体的行为进行类比，依据其惊人的一样性，提出基因位于染色体上的假说，C正确。┃┃变式训练1■(2024·甘肃天水一中高一期中)萨顿依据“基因和染色体的行为存在明显的平行关系”，提出“基因在染色体上”的假说，以下哪项不属于他所依据的“平行”关系？(C)A．基因和染色体在体细胞中都成对存在，在配子中都只有成对中的一个B．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中也自由组合C．一条染色体上有很多个基因D．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[解析]基因和染色体在体细胞中都是成对存在的，在配子中都只有成对中的一个，这说明基因和染色体之间存在平行关系，A项不符合题意。非同源染色体上的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中也自由组合，这也体现了基因与染色体之间存在平行关系，B项不符合题意。一条染色体上有很多个基因，并不能体现基因与染色体之间存在平行关系，C项符合题意。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，这体现了基因与染色体之间存在平行关系，D项不符合题意。基因位于染色体上的试验证据要点归纳1．试验者：美国遗传学家摩尔根2．试验材料：果蝇。选材缘由：(1)相对性状多、明显；(2)培育周期短；(3)成本低；(4)易饲养；(5)染色体数目少，便于视察等。3．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、Ⅱ、Ⅲ、Ⅲ、Ⅳ、ⅣⅡ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅳ性染色体XXXY染色体组成6＋XX(同型)6＋XY(异型)4.试验现象PF1Feq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(,红眼雌,×,白眼雄))→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(红眼雌,×,红眼雄))→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(红眼雌2/4,红眼雄1/4))3/4,白眼雄1/4))(1)果蝇的红眼、白眼是一对相对性状；(2)F1全为红眼→红眼是显性性状；(3)F2红眼白眼＝31→符合分别定律，红眼和白眼受一对等位基因限制；(4)白眼性状的表现与性别相联系。5．理论说明(1)性染色体与常染色体性染色体：雌雄异体的生物确定性别的染色体。常染色体：与性别确定无干脆关系的染色体。(2)遗传分析图解：假设限制果蝇白眼的基因(用w表示)位于X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。说明：在遗传分析图解的书写过程中，常染色体上基因不需标明其位于常染色体上，性染色体上基因需将性染色体及其上基因一同写出。如XWY。(3)测交试验验证由测交结果可见：红眼和白眼的比例为11，验证了限制果蝇红眼与白眼的基因位于X染色体上。6．试验结论：基因在染色体上。7．通过基因定位发觉：基因在染色体上呈线性排列。基因线性排列是指基因是一个接着一个，之间没有重复、倒位、分枝等现象。基因定位：就是要将基因定位于某一染色体上，并测定基因在特定染色体上线性排列的依次和相对距离。学问贴士,常染色体上的基因与性染色体上的基因书写时，一般是将常染色体上的基因写在前面，如AaXBY。典例剖析典例2(2024·江苏启东中学高一月考)在野生型果蝇与白眼雄性突变体果蝇的杂交试验中，摩尔根最早能够推断白眼基因位于X染色体上所依据的试验结果是(B)A．白眼突变体果蝇与野生型果蝇杂交，F1全部表现为野生型，且雌雄比例为11B．F1中雌雄果蝇杂交，后代出现性状分别，且白眼全部为雄性C．F1中雌性果蝇与白眼雄性果蝇杂交，后代出现白眼果蝇，且雌雄比例为11D．白眼雌性果蝇与野生型雄性果蝇杂交，后代白眼果蝇全部为雄性，野生型全部为雌性[解析]白眼突变体果蝇与野生型果蝇杂交，F1全部表现为野生型，且雌雄比例为11，只能说明野生型相对于突变体为显性，不能据此推断白眼基因位于X染色体上，A项不符合题意；F1雌雄果蝇杂交，后代中出现性状分别，且白眼果蝇全部为雄性，说明白眼的遗传与性别有关，又由于白眼的遗传与X染色体的遗传相像，摩尔依据此推断白眼基因位于X染色体上，B项符合题意；F1中雌性果蝇与白眼雄性果蝇杂交，后代出现白眼果蝇，且雌雄比例为11，单凭该结果不能推断白眼基因位于X染色体上，C项不符合题意；白眼雌性果蝇与野生型雄性果蝇杂交是一个测交试验，可以用来验证白眼基因位于X染色体上的推断是否正确，但不是摩尔根最早推断白眼基因位于X染色体上所依据的试验结果，D项不符合题意。┃┃变式训练2■(2024·福建师大附中期中)摩尔根探讨限制果蝇白眼的基因在染色体上的位置时经验了若干过程，下列叙述依次为(C)①白眼性状是如何遗传的，为何与性别有关②限制白眼的基因仅位于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因③对F1红眼雌果蝇进行测交A．①为假说，②为推论，③为试验验证B．①为视察，②为假说，③为推论C．①为问题，②为假说，③为试验验证D．①为推论，②为假说，③为试验验证[解析]摩尔根探讨限制果蝇白眼的基因在染色体上的位置时采纳的方法是假说一演绎法。依据试验现象提出的问题是白眼性状是如何遗传的，为何与性别有关；作出的假设是限制白眼的基因仅位于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因；利用F1红眼雌果蝇进行测交试验，验证假说。孟德尔遗传规律的现代说明要点归纳1．分别定律和自由组合定律比较：定律比较项目分别定律自由组合定律描述对象一对同源染色体上的一对等位基因分别位于两对或两对以上同源染色体上的两对或两对以上的非等位基因行为特点分别具有肯定的独立性分别或组合互不干扰发生时间同时进行，均发生在减数分裂I的后期结果伴同源染色体分开，等位基因分别非同源染色体上的非等位基因自由组合学问贴士1.同源染色体上等位基因的分别与非同源染色体上的非等位基因间的自由组合同时进行，都发生在减数第一次分裂后期。,2.减数分裂时自由组合的是非同源染色体上的非等位基因，而不是全部的非等位基因。因为同源染色体上的非等位基因不遵循自由组合定律。典例剖析典例3(2024·四川成都外国语学校期中)下列关于孟德尔遗传规律现代说明的叙述，错误的是(C)A．非同源染色体上的非等位基因的分别或组合是互不干扰的B．同源染色体上的等位基因具有肯定的独立性C．同源染色体上的等位基因分别，非等位基因自由组合D．基因的分别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说明认为，非同源染色体上的非等位基因的分别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，具有肯定的独立性，B正确；同源染色体上的等位基因彼此分别的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合，C错误；基因的分别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别的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合，D正确。┃┃变式训练3■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(D)A．从染色体状况上看，该果蝇只能形成一种配子B．e基因限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[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，只从性染色体状况看，它能产生X、Y两种配子，A错误；e基因位于X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因，所以e基因限制的性状，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这两对等位基因位于一对同源染色体上，不遵循基因的自由组合定律，C错误；只考虑3、4与7、8两对同源染色体时，该果蝇的基因型可表示为DdXeY，能产生DXe、dXe、DY、dY四种配子且数量相等，D正确。指引迷津·拨云见日1．遗传因子与染色体上基因的对应关系(1)分别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的遗传因子指位于非同源染色体上的非等位基因。2．两个遗传定律的细胞学基础(1)分别定律的细胞学基础是等位基因伴同源染色体的分开而分别，如图所示：(2)自由组合定律的细胞学基础是等位基因伴同源染色体分开而分别，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合，如图所示：[特殊提示]基因的行为并不都遵循孟德尔遗传规律①并不是全部的非等位基因都遵循自由组合定律，只有非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律。②并不是真核生物中全部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孟德尔的遗传规律。③原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。典例4(2024·广东广州期末)依据如图所示基因在染色体上的分布状况推断，下列选项不遵循基因的自由组合定律的是(A)[解析]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，A错误；A、a与B、B位于两对同源染色体上，在遗传过程中遵循基因的自由组合定律，B正确；A、a与C、c位于两对同源染色体上，在遗传过程中遵循基因的自由组合定律，C正确；C、c与D、d位于两对同源染色体上，在遗传过程中遵循基因的自由组合定律，D正确。

教材问题·解疑答惑问题探讨☞P291．人类基因组测序工作看似简洁，其实程序特别困难，工作耗时长，为了降低成本，削减工作量，应首先确定测哪