第2节 基因在染色体上

第2节基因在染色体上学有目标——课标要求必明记在平时——核心语句必背1.基于基因和染色体的相关事实，运用归纳、概括、演绎推理等科学思维，阐明基因在染色体上，进一步体会假说—演绎法。2．从基因和染色体关系的角度，对孟德尔遗传规律作出现代解释。3．认同科学研究需要丰富的想象力，敢于质疑、探索求真的科学精神，以及对科学的热爱。1.萨顿的“基因和染色体的行为存在着明显的平行关系”的假说运用了推理法；摩尔根的果蝇杂交实验利用了假说—演绎法。2．基因在染色体上呈线性排列，一条染色体上有许多基因。3．基因分离定律的实质是在杂合子的细胞中，等位基因随同源染色体的分开而分离。4．基因自由组合定律的实质是等位基因随同源染色体分开而分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。【主干知识梳理】一、萨顿的假说1．研究方法：______法。2．内容：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因就在染色体上。3．依据：基因和染色体的行为存在着明显的

。平行关系推理项目基因染色体生殖过程中在杂交过程中保持_______________在配子形成和受精过程中，形态结构_________存在体细胞成对成对配子______成单体细胞中来源成对基因一个来自

，一个来自母方一对同源染色体，一条来自父方，一条来自_____形成配子时非同源染色体上的

___________自由组合

自由组合完整性和独立性相对稳定成单父方母方非等位基因非同源染色体二、基因位于染色体上的实验证据1．实验者：美国生物学家

。2．科学探究方法：

法。3．实验现象摩尔根假说—演绎4．实验现象的解释(1)假设：控制白眼的基因在

染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。(2)遗传图解：X5．结论：基因在染色体上。6．发展：一条染色体上有

个基因，基因在染色体上呈

排列。三、孟德尔遗传规律的现代解释1．基因分离定律的实质2．基因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

彼此分离的同时，____________上的非等位基因自由组合。许多线性等位基因非同源染色体【教材微点发掘】1．果蝇是一种小型蝇类，以发酵腐烂水果上的酵母为食，因此在有水果的地方常常可以看到。下图(教材第31页图2­9)为雌雄果蝇体细胞染色体的示意图，据图回答有关问题：(1)果蝇作为遗传学的实验材料的优点有哪些？提示：①相对性状多且明显；②培养周期短；③成本低，易饲养；④染色体数目少，便于观察；⑤具有性染色体。(2)果蝇体细胞中含有

对同源染色体，其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为

，X、Y为

。(3)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。4常染色体性染色体2．下图(教材第32页图2­11)为果蝇X染色体上一些基因的示意图，据图回答有关问题：(1)图中控制朱红眼和深红眼的基因

(填“属于”或“不属于”)等位基因。(2)从图中可以看出，基因在染色体上呈线性排列，但其分布是

(填“连续”或“不连续”)的。

(3)“基因在染色体上”是否适合所有生物？提示：“基因在染色体上”只适合于真核生物，其基因主要在染色体上；原核生物、病毒无染色体，故不适合“基因在染色体上”这种说法。不属于不连续新知探究(一)摩尔根的果蝇杂交实验的假说—演绎分析【探究·深化】[问题驱动]

据摩尔根杂交实验思考下列问题：(1)摩尔根果蝇杂交实验中，眼色这一相对性状符合什么遗传规律？提示：基因分离定律。(2)摩尔根为何假设控制果蝇眼色的基因只位于X染色体上而不是只位于Y染色体上？提示：只位于X染色体上能合理地解释实验现象，如果只位于Y染色体上，则F1中应有白眼雄蝇出现。(3)由果蝇的杂交实验结果，能说明控制眼色的基因只位于X染色体上吗？提示：不能。如果控制果蝇眼色的基因位于X、Y染色体上，纯合红眼雌蝇和纯合白眼雄蝇杂交，F2中红眼∶白眼＝3∶1，也符合果蝇的杂交实验结果。2．理论分析——提出假说(1)果蝇的红眼、白眼是一对相对性状。(2)F1全为红眼，则红眼是显性性状。(3)F2中红眼∶白眼＝3∶1，符合分离定律，表明果蝇的红眼和白眼受一对等位基因控制。(4)白眼性状的表现与性别相关联。如果控制眼色的基因位于X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。各种果蝇的基因型及表型如表：注：其中(1)(2)(3)为理论分析，(4)为假说。

类型雌果蝇雄果蝇基因型XWXWXWXwXwXwXWYXwY表型红眼红眼白眼红眼白眼3．演绎推理——实验检验(1)实验一：F2中白眼雄果蝇与F1中红眼雌果蝇交配。①若基因位于X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因，则遗传图解表示如下：②若Y染色体上含有它的等位基因，则遗传图解表示如下：③若基因位于常染色体上，则遗传图解表示如下：说明：①②③实验结果相同，故根据本实验结果无法验证假说，但通过本实验得到了白眼雌果蝇。②若Y染色体上含有它的等位基因，则遗传图解表示如下：③若基因位于常染色体上，则遗传图解表示如下：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①相同，与②③不同，由此可证明假说成立。【典题·例析】[例1]在摩尔根所做的果蝇野生型与白眼突变体杂交实验中，最早能够判断白眼基因位于X染色体上的最关键的实验结果是

(

)A．白眼突变体与野生型杂交，F1全部表现为野生型，雌雄比例为1∶1B．F1相互交配，后代出现性状分离，白眼全部是雄性C．F1雌性与白眼雄性杂交，后代出现白眼，且雌雄比例为1∶1D．白眼雌性与野生型雄性杂交，后代白眼全部为雄性，野生型全部为雌性[解析]

A项能说明野生型相对于突变型是显性，但不能判断白眼基因位于X染色体上，与题意不符；B项能说明这一对性状的遗传与性别有关，即控制该性状的基因位于X染色体上，且这是在摩尔根果蝇杂交实验中最早出现的实验现象，与题意相符；C项属于测交实验，不能说明白眼基因位于X染色体上，与题意不符；D项能说明控制该性状的基因位于X染色体上，但这是在摩尔根利用测交实验验证假说中出现的，不是最早说明白眼基因位于X染色体上的实验结果，与题意不符。[答案]

B[例2]摩尔根研究果蝇的眼色遗传实验过程如图所示。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一样，都采用了假说—演绎法C．摩尔根所作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XwYD．F2中红眼雌果蝇的基因型只有XWXW[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正确；摩尔根的果蝇杂交实验和孟德尔的豌豆杂交实验一样，都采用了假说—演绎法，B正确；摩尔根所作的假设是控制白眼的基因位于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因，亲本中白眼雄果蝇的基因型是XwY，C正确；F2中红眼雌果蝇的基因型有XWXW和XWXw，D错误。[答案]

D【应用·体验】1．红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配，子代雌、雄果蝇都表现红眼，这些雌雄果蝇交配产生的后代中，红眼雄果蝇占1/4，白眼雄果蝇占1/4，红眼雌果蝇占1/2。下列相关叙述错误的是

(

)A．红眼对白眼是显性B．眼色遗传符合分离定律C．眼色和性别表现自由组合D．红眼和白眼基因位于X染色体上解析：非同源染色体上的非等位基因发生自由组合，眼色基因与性别基因均位于性染色体上，不能表现自由组合。故选C。答案：C

2．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。故选D。答案：D

新知探究(二)孟德尔遗传规律的现代解释【拓展·深化】1．等位基因与非等位基因的辨析

项目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①A和a、B和b、C和c为等位基因(即孟德尔所说的成对的遗传因子)②A和B、A和C、B和C、A和b等均为非等位基因(即孟德尔所提出的不同对的遗传因子)，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2．两个遗传定律的细胞学基础(1)分离定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体分开而分离，如图：(2)自由组合定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体分开而分离，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合，如图：[思考·讨论](1)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：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的遗传因子指位于非同源染色体上的非等位基因。(2)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。[典题·例析][例1]

如图为初级精母细胞减数分裂时的一对同源染色体示意图，图中1～8表示基因。不考虑突变的情况下，下列叙述正确的是

(

)A．1与2、3、4互为等位基因，与6、7、8互为非等位基因B．同一个体的精原细胞有丝分裂前期也应含有基因1～8C．1与3都在减数第一次分裂分离，1与2都在减数第二次分裂分离D．1分别与6、7、8组合都能形成重组型的配子[解析]

不考虑突变的情况下，1与2不是等位基因，而是相同基因；1与3、4可能是相同基因，也可能是等位基因，A错误。不考虑突变的情况下，同一个体精原细胞的染色体与体细胞的相同，有丝分裂前期一条染色体上含两条姐妹染色单体，故也含有图中的基因1～8，B正确。不考虑突变的情况下，若发生了互换引起的基因重组，则1与3也可能在减数第二次分裂分离，1与2也可能在减数第一次分裂分离，C错误。1与6在同一条染色体的两条姐妹染色单体上，不能组合形成重组型的配子，D错误。[答案]

B[例2]如图表示某一昆虫个体的基因组成，以下判断正确的是(不考虑互换)(

)A．基因A、a与B、b遗传时遵循自由组合定律B．该个体的一个初级精母细胞产生2种精细胞C．有丝分裂后期，移向细胞同一极的基因为ABC或abcD．该个体与另一相同基因型的个体交配，后代基因型比例为9∶3∶3∶1[解析]

基因A、a与B、b位于同一对同源染色体上，不遵循自由组合定律，A错误；一个初级精母细胞所产生的精细胞基因型只有2种，即ABC和abc或ABc和abC，B正确；有丝分裂后期，移向细胞同一极的基因为AaBbCc，C错误；不考虑互换，该个体产生的配子种类及比例为ABC∶abc∶ABc∶abC＝1∶1∶1∶1，其与另一相同基因型个体交配，后代基因型有9种，比例为1∶2∶2∶1∶4∶1∶2∶2∶1，D错误。[答案]

B易错提醒————————————————————————————基因的行为并不都遵循孟德尔遗传规律(1)原核生物和病毒中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。(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孟德尔的遗传规律。(3)并不是所有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。———————————————————————————————【应用·体验】1．据下图，下列选项中不遵循基因自由组合定律的是

(

)解析：基因自由组合定律的实质是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。在选项A中的

与

是位于同一对同源染色体上的基因，是不能自由组合的。故选A。答案：A

2.右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

(

)A．从染色体情况看，该果蝇只能形成一种配子B．基因e控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，从染色体情况看，它能形成两种配子，A错误；基因e位于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因，所以基因e控制的性状，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；基因A、a与B、b位于同一对同源染色体上，经减数分裂过程形成配子时，基因A、B进入一个配子，基因a、b进入另一个配子，它们连锁在一起，因此，基因A、a与B、b之间不能自由组合，C错误；只考虑3、4与7、8两对同源染色体时，该果蝇基因型可写成DdXeY，可产生DXe、dXe、DY、dY四种配子，且数量相等，D正确。答案：D

科学思维——推理法(一)由基因在染色体上的推理初识推理法(二)推理法与假说—演绎法的比较项目

推理法假说—演绎法原理将未知的和已知的做比较，根据惊人的一致性(即平行关系)，做出它们之间有关系的推理在提出问题、作出假说的基础上对未知世界进行演绎推理，再与实际实验做比较以验证假说的正确性结论不具有逻辑的必然性，不一定正确，还需要验证具有逻辑的必然性，是科学的实验结论，一定正确实例萨顿的假说：基因在染色体上孟德尔的两大遗传定律、摩尔根的果蝇杂交实验证明眼色基因位于染色体上，以及第3章中的DNA的半保留复制等【素养评价】1．遗传学家萨顿在用蝗虫细胞作材料研究精子和卵细胞的形成过程中，提出了“基因和染色体行为存在着明显的平行关系”的假说。下列说法不符合其观点的是

(

)A．基因在杂交过程中保持完整性和独立性B．在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对存在的C．体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方D．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Ⅱ后期也是自由组合的解析：基因和染色体在行为上保持一致性，在体细胞中两者都成对存在，其来源上一个来自父方，一个来自母方。同源染色体分离导致等位基因分离，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随机组合，都发生在减数分裂Ⅰ的后期。故选D。答案：D

2．在探索遗传本质的过程中，