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第2章　基因和染色体的关系
第2节　基因在染色体上
素养目标：1.生命观念：掌握基因在染色体上，并能利用此观念解释各种情景中的生 命现象。 2.科学思维：依据萨顿的假说，理解基因与染色体的行为存在着明显的平 行关系。3.科学探究：利用果蝇作为实验材料，理解摩尔根等人通过假说－演绎法， 证明基因位于染色体上的科学探究过程。
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研习任务一　萨顿的假说
梳理　教材
1. 假说内容
基因是由 携带着从亲代传递给下一代的，即基因就在 上。
染色体　
染色体　
2. 依据：基因和染色体的行为存在明显的 关系。
项目 基因 染色体
性质 在杂交过程中保持 在配子形成和受精过程中，保持相 对
存在
形式
体细胞 成对 成对
配子
来源 成对的基因一个来自 、一个来自 一条来自父方，一条来 自母方
行为 在形成配子时 自由组合 _____________在减数分裂 Ⅰ的后期 自由组合
平行　
完整性和
独立性　
稳定的形态结构　
成对中的一个
成对中的一条
父方
母方　
同源染色体　
非等位基因　
非同源染色体　
×
×
√
互动　探究
基因都位于染色体上吗？
提示：并非所有的基因都位于染色体上。在真核生物中，细胞核基因位于染色体上， 但细胞质基因位于线粒体和叶绿体的DNA上；在原核生物中，细胞内无染色体，其 基因位于拟核区的DNA和质粒DNA上；病毒中有基因，但无染色体。
重点　理解
基因与染色体关系图示
随堂　练习
A. 基因、染色体在生殖过程中的完整性和独立性
B. 体细胞中基因、染色体成对存在，配子中二者都是单一存在
C. 体细胞中成对的基因、同源染色体都是一个（条）来自母方，一个（条）来自父 方
D. 等位基因、非同源染色体的自由组合
解析：在减数第一次分裂后期，等位基因随同源染色体的分开而分离，非同源染色体 上的非等位基因自由组合。
D
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研习任务二　基因位于染色体上的实验证据
梳理　教材
1. 实验者：美国生物学家 。
2. 实验科学方法：假说－演绎法。
3. 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繁殖速度快，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有明显的相对性状，便于观察和统计。
⑤染色体数目少（4对），便于观察。
摩尔根　
（2）果蝇体细胞中的染色体
项目 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
4. 实验证据
（1）实验过程
（2）
（3）假设与解释
①假设：控制果蝇红眼、白眼的基因只位于 染色体上， 染色体上无相应 的等位基因。
②解释
X　
Y　
（4）测交验证：白眼雄蝇和F1中的红眼雌蝇交配→子代：雌性红蝇∶雌性白蝇∶雄 性红蝇∶雄性白蝇＝ 。
（5）实验结论：控制果蝇红眼、白眼的基因只位于 染色体上→基因位于染色 体上。
1∶1∶1∶1　
X　
5. 摩尔根的新发现——基因和染色体的关系
（1）人的体细胞中有23对染色体，基因大约有2.6万个，可以推测：一条染色体上 有 基因。
（2）基因在染色体上呈线性排列。
多个　
√
×
√
√
互动　探究
1. 利用摩尔根果蝇杂交实验中F1中的红眼雌果蝇与F2中的白眼雄果蝇进行杂交，根据 子代表现，能否判断白眼基因位于X染色体上？
提示：不能判断，因为白眼基因位于X染色体上与白眼基因位于常染色体上时，子代 的表型及比例相同。
2. 据图回答下列有关问题：
（1）果蝇体细胞中含有 　　对同源染色体，其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为 　　，X、Y为 　　。
（2）性染色体只存在于生殖细胞中吗？
提示：（1）4　常染色体　性染色体
2）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。
（1）实验一：F2中白眼雄果蝇与F1中红眼雌果蝇交配。
①基因在性染色体上 ②基因在常染色体上
说明：①②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。
重点　理解
摩尔根果蝇测交实验的分析
（2）实验二：利用实验一得到的白眼雌果蝇与野生型纯种红眼雄果蝇交配。
①基因在性染色体上 ②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①相同，与②不 同，由此可证明假说成立。
随堂　练习
A. 白眼雌×红眼雄→红眼雌∶白眼雄＝1∶1
B. 红眼雌×白眼雄→红眼雌∶红眼雄＝1∶1
C. 红眼雌×红眼雄→白眼雌∶红眼雌∶红眼雄∶白眼雄＝1∶1∶1∶1
D. A、B、C项都不是
解析：白眼雌（XwXw）×红眼雄（XWY）→红眼雌（XWXw）∶白眼雄（XwY）＝ 1∶1，由此可见，后代中雌雄的表型不同，并且能够根据后代的表型及其比例确定控 制眼色的基因位于X染色体上，A项正确。
A
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研习任务三　孟德尔遗传规律的现代解释
规律内容 基因的分离定律 基因的自由组合定律
描述对象 一对同源染色体上的 非同源染色体上的
行为特点 具有一定的 分离或组合
发生时间 过程中 减数分裂过程中
结果 随同源染色体的分开 而 非同源染色体上的非等位基因
等位基因　
非等位基因　
独立性　
互不干扰　
减数分裂　
等位基因　
分离　
自
由组合　
梳理　教材
分离定律与自由组合定律的比较
规律内容 基因的分离定律 基因的自由组合定律
图示
图示
基因的自由组合定律
基因的分离定律
×
×
√
互动　探究
某生物的两对相对性状分别受A/a和B/b控制。一个基因型为AaBb的个体中，A和B基 因位于一条染色体上，a和b位于其同源染色体上。该生物自交，后代的性状表现如 何？测交呢？ （不考虑互换）
提示：自交后代共有两种表型，比例为A_B_∶aabb＝3∶1；测交后代也有两种表 型，比例为AaBb∶aabb＝1∶1。
重点　理解
1. 关于基因分离定律和自由组合定律的几点说明
（1）同源染色体上等位基因的分离与非同源染色体上的非等位基因间的自由组合同 时进行，都发生在减数分裂Ⅰ后期。
（2）同源染色体上每对等位基因的遗传均遵循基因的分离定律。
（3）减数分裂时自由组合的是非同源染色体上的非等位基因（即两对等位基因必须 位于两对同源染色体上），而不是所有的非等位基因，因为同源染色体上的非等位基 因的遗传不遵循自由组合定律。
（4）真核生物的细胞核基因位于染色体上，细胞质基因位于叶绿体和线粒体的DNA 上；真核生物细胞质中的基因与原核生物中的基因在遗传过程中均不遵循孟德尔的两 个遗传规律。
2. 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 控制不同性状
行为 随同源染色体的分开而分离 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位于其同源染色体上，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
（1）真核生物进行有性生殖时，位于不同对染色体上的非等位基因遵循自由组 合定律。
图示位置
配子种类 4种（AB、Ab、aB、ab）
自交 基因型：9种
表型：4种
9A_B_∶3A_bb∶3aaB_∶1aabb
测交 基因型：4种
表型：4种
1AaBb∶1Aabb∶1aaBb∶1aabb
3. 基因位置的确定
通过验证是否遵循自由组合定律来确定细胞核内两对基因的位置（以AaBb为例）
（2）若A、a、B、b位于一对染色体上，则不遵循自由组合定律。
图示
位置
配子
种类 2种（AB、ab） 2种（Ab、aB）
自交 基因型：3种
1AABB∶2AaBb∶
1aabb
表型：2种
3A_B_∶1aabb 基因型：3种
1AAbb∶2AaBb∶
1aaBB
表型：3种
1A_bb∶2A_B_∶1aaB_
测交 基因型：2种
1AaBb∶laabb
表型：2种
1AaBb∶1aabb 基因型：2种
1Aabb∶1aaBb
表型：2种
1Aabb∶1aaBb
4. 判断两对等位基因是否位于同一对同源染色体上的方法
首先选择合适的亲本杂交获得双杂合子，再选择适合的方法，根据后代是否出现特定 分离比，可判断控制两对相对性状的基因的位置。
（1）自交法：双杂合子自交，如果后代分离比符合3∶1，则控制两对相对性状的基 因位于同一对同源染色体上；如果后代分离比符合9∶3∶3∶1，则控制两对相对性状 的基因位于两对同源染色体上。
（2）测交法：双杂合子测交，如果测交后代分离比符合1∶1，则控制两对相对性状 的基因位于同一对同源染色体上；如果测交后代分离比符合1∶1∶1∶1，则控制两对 相对性状的基因位于两对同源染色体上。
随堂　练习
A. 一对相对性状的遗传一定遵循基因的分离定律而不遵循基因的自由组合定律
B. 分离定律和自由组合定律都发生在配子的产生过程中
C. 多对等位基因遗传时，在等位基因分离的同时，非等位基因自由组合
D. 若符合自由组合定律，双杂合子自交后代一定出现9∶3∶3∶1的性状分离比
解析：一对相对性状可能由多对等位基因控制，因此一对相对性状的遗传可能遵循基 因的分离定律，可能也遵循自由组合定律，A项错误；多对等位基因遗传时，在等位 基因分离的同时，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合，C项错误；若符合自 由组合定律，双杂合子自交后代可能出现9∶3∶3∶1的性状分离比，也可能出现 15∶1、9∶7或9∶3∶4等的性状分离比，D项错误。
B
A. 三对基因的遗传遵循基因的自由组合定律
B. 基因型为AaDd的个体与基因型为aaDd的个体杂交的后代会出现4种表 型，比例为3∶3∶1∶1
C. 如果基因型为AaBb的个体在产生配子时没有发生互换，则它只产生4种 配子
D. 基因型为AaBb的个体自交后代会出现4种表型，比例为9∶3∶3∶1
B
解析：题图中A和B、a和b基因位于一对染色体上，属于连锁基因，不遵循基因的自 由组合定律，A错误；基因A/a与D/d的遗传遵循自由组合定律，因此基因型为AaDd的 个体与基因型为aaDd的个体杂交的后代会出现4种表型，比例为（1∶1）×（3∶1） ＝3∶3∶1∶1，B正确；如果基因型为AaBb的个体在产生配子时没有发生互换，则它 只产生2种配子，为AB和ab，C错误；图中A和B、a和b基因位于一对染色体上，不遵 循基因的自由组合定律，因此基因型为AaBb的个体自交后代不会出现9∶3∶3∶1的 性状分离比，D错误。
[知识结构]
[主题要点]
1. 摩尔根运用“假说－演绎法”，通过果蝇杂交实验证明了萨顿假说。
2. 果蝇正常体细胞中含有3对常染色体和1对性染色体。
3. 基因位于染色体上，一条染色体上有许多个基因，基因在染色体上呈线性排列。
4. 等位基因是指位于同源染色体的同一位置上，控制着相对性状的基因；非等位基 因在体细胞内有两种存在方式，一是非同源染色体上的非等位基因，二是同源染色体 上（同一个染色体上）的非等位基因。
5. 基因的分离定律和自由组合定律的实质分别是：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；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。
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课堂小测试
A. ①假说－演绎法　②假说－演绎法　③推理法
B. ①假说－演绎法　②推理法　③推理法
C. ①假说－演绎法　②推理法　③假说－演绎法
D. ①推理法　②假说－演绎法　③推理法
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
解析：①孟德尔通过豌豆杂交实验，揭示遗传因子传递规律，采用了假说－演绎法； ②萨顿采用推理法提出了“基因在染色体上”的假说；③摩尔根采用假说－演绎法证 明了基因位于染色体上，即C正确，A、B、D错误。
A. 基因位于染色体上，染色体是基因的载体
B. 形成配子时，细胞中成对的基因分开，同源染色体也分开，分别进入不同的配子 中
C. 形成配子时，细胞中非等位基因自由组合，非同源染色体也自由组合
D. 体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方，同源染色体中也如此
A
解析：基因位于染色体上是根据基因与染色体的平行行为推测得出的结论，不能体现 基因与染色体的平行行为，A项符合题意；形成配子时，细胞中成对的基因分开，同 源染色体也分开，分别进入不同配子，基因与染色体行为一致，体现了基因与染色体 的平行行为，B项不符合题意；形成配子时，细胞中非等位基因自由组合，非同源染 色体也自由组合，基因与染色体行为一致，体现了基因与染色体的平行行为，C项不 符合题意；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，基因与染色体行为一致，体现了基因与染色体的平行行为，D项不符合题意。
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. 基因分离定律与自由组合定律的细胞学基础相同，且都发生在减数分裂过程中
解析：自由组合定律的实质是等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自 由组合，C错误。
C
A. 从染色体情况来看，该果蝇只能形成一种配子
B. e基因控制的性状在雌、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
D
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 性染色体情况看，它能形成X、Y两种配子，若同时考虑常染色体和性染色体，则能 形成24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 基因控制的性状，在雌、雄个体中出现的概率不相等，B错误；A、a与B、b位于同一 对同源染色体上，减数分裂形成配子时，A、B会进入一个配子，a、b会进入另一个 配子，因此，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，该果蝇基因型可写为DdXeY，可产生DXe、dXe、DY、dY四种配子且数量相 等，D正确。
解析：（1）因为果蝇具有易饲养，繁殖快，后代数目多，染色体 数少，有多对易于区分的相对性状等特点，所以是遗传学研究的 理想材料。
易饲养，繁殖快，后代数目多；染色
体数少；有多对易于区分的相对性状（答出2点即可）
（2）若该细胞进行减数分裂，当处于减数第一次分裂前期时，将形成4个四分体。
解析：（2）图中细胞有4对同源染色体，减数第一次分裂时，同源染 色体两两联会形成四分体，故将形成4个四分体。
（3）由图示可知，D基因位于5、6染色体的同源区段（填“同源”或“非同 源”），该个体5、6染色体上的基因型书写是XDYd。
解析：（3）由图可知，D和d基因是X和Y染色体上的等位基因，故D 基因位于5、6染色体的同源区段。该个体5、6染色体是性染色体，其 上的基因型书写是XDYd。
（4）如果只考虑1、2与3、4两对染色体时，该个体的基因型为AaBb。若该个体的一 个精原细胞形成的精子的基因型为AB，不考虑互换，则同时产生的另外三个精子的 基因型为AB、ab、ab。
解析：（4）由图可知，1、2与3、4两对染色体是常染色体，若只考 虑1、2与3、4两对染色体时，该个体的基因型为AaBb。A/a和B/b基因 位于非同源染色体上，遵循基因的自由组合定律，若该个体的一个精 原细胞（AaBb）形成的精子的基因型为AB，不考虑互换，和该精子 来源于同一个次级精母细胞的精子基因型为AB，另两个精子基因型 相同，应为ab，故同时产生的另外三个精子的基因型为AB、ab、ab。

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